用于锅炉初级回路部件的预测性维护的方法技术

本发明专利技术的目的是一种用于监测燃气锅炉(1)的初级回路(100)的部件的效率状态的控制方法，所述部件包括泵(30)、初级交换器(10)、初级侧上的次级交换器(20)。所述方法包括第一部分“方法M.dhw”，适合于因所述初级回路(100)中循环的流量Q的下降发出所述初级回路(100)的所述部件(30、10、20)之一退化的信号。所述方法还设想了第二部分“方法M.hea”(或，替代地，“方法M.hea.bis”)，其能够指示出所述初级回路(100)实际上对所述退化负责的部件是初级侧上的所述次级交换器(20)还是所述泵(30)和所述初级交换器(10)中的一个。交换器(10)中的一个。交换器(10)中的一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锅炉初级回路部件的预测性维护的方法
[0001]描述
[0002]本专利技术的目的是一种控制方法，用于监测燃气锅炉的初级回路部件的效率，并在效率变化超过某一极限值时发出警告信号，表示这些部件需要维护。
[0003]特别地，本专利技术包括在燃气锅炉领域，具体是冷凝式锅炉，适用于生产用于房间加热和卫生(sanitary)用途的热水。
[0004]众所周知，燃气锅炉包括加热水回路(初级回路)和生活水回路(DHW回路)。两个回路中的每一个都有自己的热交换器，分别是“初级交换器”和“次级交换器”。
[0005]在初级热交换器中，来自燃烧器火焰的热量被传递到加热水(以下称为“传热流体”)；在次级热交换器中，热量反而从初级回路中循环的热的传热流体传递到生活回路中循环的冷的生活用水。
[0006]同样众所周知的是，传热流体所达到的高温是形成水垢和堵塞初级回路部件的原因，这是由于盐类(主要是硫酸钙)和胶体形式的杂质(通常是氧化铁、细菌、藻类、淤泥)沉淀在管道和热交换器的内表面上造成的。
[0007]随着时间的推移，这些形成物对管道中的水流造成了不希望的表面摩擦阻力的增加，以至于有阻碍水流通过的风险，而在热交换器中，它们也减少了热量传输，降低了效率并危及整个装置的操作。
[0008]因此，有必要周期性检查这些部件的功能，并在它们发生故障或对锅炉造成不可挽回的损害之前对它们进行维护。
[0009]现有技术文件EP2966367和JP2004116942，分别涉及使用热泵和热泵热水器的系统，描述了基于控制在热交换器中循环的液体的流量检测由于堵塞和水垢沉积而可能出现的异常情况的方法，其中制冷剂在热交换器中流动并将热量传递给使用者的水。
[0010]然而，在这两项专利中，都存在容易随着时间推移而退化(degradation)的单一部件，即所述热泵所配备的热交换器；另一方面，在基于燃气锅炉的使用的加热系统中，有必要控制初级回路中更多数量的部件，这些部件都有可能随着时间推移而丧失效率。
[0011]本专利技术旨在克服这种不便，提供一种方法和相对的控制装置，以监测锅炉初级回路部件的效率状态，特别是初级热交换器和次级热交换器以及循环泵的效率状态。
[0012]本专利技术的另一个目的，至少在其某些变体中，是指出一种利用典型的燃气锅炉中已有的部件和装置有效操作的方法，而不需要求助于额外的装置或产生额外的费用。
[0013]本专利技术的另一个目的，至少对其某些变体而言，是指出借助警告系统来发出需要对被监测的锅炉部件进行维护的信号的手段，从而提高使用者的友好性。
[0014]根据独立权利要求的要求，通过一种监测燃气锅炉的初级回路部件状况的控制方法来实现这些和其他的目的，这将在后面变得很清楚。其他目的也可以通过从属权利要求的附加特征来实现。
[0015]通过下文对在所附附图中仅通过非限制性示例示出且根据所公开的权利要求书的优选实施例的描述，本技术的其他特征将会更加显著，在附图中：
[0016]‑
图1示出了一个典型的燃气锅炉的液压图，在其中可实施根据本专利技术的控制方
法；
[0017]‑
图2示出了图1的锅炉的液压图，根据本专利技术的控制方法，按照第一“DHW卫生”模式操作；
[0018]‑
图3示出了图1的锅炉的液压图，根据本专利技术的控制方法，按照第二“HEA加热”操作模式操作；
[0019]‑
图4示意性地描绘了概述根据本专利技术的控制方法的第一步骤的框图；
[0020]‑
图5根据第一变体示意性地说明了概述根据本专利技术的控制方法的第二步的框图，；
[0021]‑
图6根据第二变体示意性地说明了概述根据本专利技术的控制方法的第二步骤的框图。
[0022]现在利用图中所包含的附图标记，对根据本专利技术的控制方法的优选变体和实施上述方法的相关锅炉的特征进行描述。应该注意的是，前述数字虽然是示意性的，但根据其尺寸和空间方向之间的比例再现了本专利技术的元素，这与可能的实施例是一致的。
[0023]参照图1，1指示燃气锅炉，特别是燃气冷凝锅炉，其内部有其操作所需的部件，这些部件对于本领域的技术人员来说是众所周知的；在此只提到那些与本专利技术目的严格相关的部件。
[0024]锅炉1包括初级回路100和次级回路200，两者均旨在通过对应的热交换器加热水，即用于传热流体的初级热交换器10(以下称为“初级热交换器10”)和用于生活用水的次级热交换器20(以下称为“次级热交换器20”)。
[0025]附图标记4指示燃气阀，它调节通过燃气入口C的燃气流入，使其在与风扇5所调节的助燃空气混合后，馈送给燃烧器3(位于容纳初级交换器10的燃烧室2中)。
[0026]这个初级回路100包括：
[0027]‑
返回导管11，该返回导管11经由入口E将来自系统的加热机构(未示出)的传热液体传导至初级交换器10，在那里该液体受到所述燃烧器3产生的热燃烧烟气的影响；
[0028]‑
前述初级交换器10，在所示的优选变体的示例中，初级交换器10由螺旋线圈交换器构成；
[0029]‑
循环泵30(以下称为“泵30”)，置于所述返回导管11上；优选地，如图所示，所述泵30还包括脱气装置31，用于处理在传热流体中形成的气泡；
[0030]‑
传热流体的供应导管12，传热流体从所述初级交换器10开始，经由出口A送至加热系统(以下称为“系统”)的加热体，
[0031]‑
旁路回路50(以下称为“旁路50”)，根据现有技术，设置有校准的弹簧止回阀51；旁路50的已知用途是，当在所述初级回路100中循环的传热流体的流量由于加热系统中的压降而降低到一定值以下时，为了补充其流量，打开旁路50；
[0032]‑
充水阀60、排水阀61、安全阀62，全都优选地根据现有技术。
[0033]图3中用箭头更清楚地指示了方才描述的传热流体的路径，并示出了锅炉1在“HEA房间加热”操作模式(从现在起为“HEA模式”)下的操作。
[0034]所述初级回路100还包括从供应导管12导出的入口导管21，适合使传热流体流向次级交换器20，然后借助返回导管22从次级交换器20流出，使所述流体返回所述初级回路100的返回导管11。
[0035]当传热流体不是沿着图3的HEA操作模式的路径，而是通过前述入口导管21和返回导管22转向穿过次级交换器20时，锅炉以“DHW生活用水加热”操作模式(以下称为“DHW模式”)操作，如图2中箭头所指示。
[0036]次级回路200包括：
[0037]‑
通过入口D进入次级交换器20的冷水供应导管23，该冷水被初级回路100的前述入口导管21和返回导管22加热，以产生生活热水，通过出水口B用供应导管24送至使用者；
[0038]‑
前述次级交换器20，一般是板式的。
[0039]附图标记40指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制特别是燃气冷凝锅炉的燃气锅炉(1)的方法，所述锅炉(1)包括：
‑
用于传热流体的加热的初级回路(100)，所述初级回路(100)又包括：
‑
燃烧室(2)，所述燃烧室(2)容纳初级交换器(10)和燃烧器(3)，所述燃烧器(3)由风扇(5)和燃气阀(4)提供空气/燃气混合物，
‑
所述初级回路(100)中流动的所述传热流体的供应导管(12)和返回导管(11)，分别适于将所述流体引导至加热系统的加热体并通过循环泵(30)反之，
‑
入口导管(21)和返回导管(22)，用于使所述传热流体在其初级侧中偏向次级交换器(20)，
‑
用于卫生用水的加热的次级回路(200)，包括：
‑
所述次级交换器(20)；
‑
供应导管(23)和返回导管(24)，分别适于将冷水引导至所述次级热交换器(20)的次级侧的入口以及将热的所述卫生用水从所述次级热交换器(20)的所述次级侧引导向使用者，
‑
三通挡板阀(baffle valve)(40)，所述三通挡板阀(40)适于切换所述传热流体的路径为：
‑
经由出口(A)向着所述加热系统的所述加热体，在此情况下所述锅炉(1)处于HEA操作模式以加热所述流体，
‑
或者向着所述次级回路(200)，在此情况下所述锅炉(1)处于DHW操作模式以加热所述卫生用水，
‑
控制单元(70)，适于管理所述方法的步骤并与传感器装置交换信息，所述传感器装置适于测量在所述初级回路(100)中流动的所述传热流体的流量(Q)，所述控制方法通过对所述初级回路(100)中流动的所述传热流体的流量值(Q；Q
‑
r、Q.dhw；Q.hea)的周期性控制来监测所述初级交换器(10)、所述初级侧次级交换器(20)、所述泵(30)的效率状态，所述流量值(Q；Q
‑
r、Q.dhw；Q.hea)由所述传感器装置提供并且由所述控制单元(70)处理，其特征在于，当所述流量值(Q；Q
‑
r、Q.dhw；Q.hea)低于预先存储在所述控制单元(70)中的参考流量值(Q.dhw
‑
rif；Q.hea
‑
rif)时，所述控制方法输出代表所述初级交换器(10)和/或所述初级侧次级交换器(20)和/或所述泵(30)的效率损失的信号(W.dhw；W.20；W.30
‑
10；W.10；W.30)，所述流量值(Q；Q
‑
r、Q.dhw、Q.dhw
‑
rif；Q.hea、Q.hea
‑
rif)由以下提供：
‑
位于所述初级回路(100)上的流量计或其他同等类型的流量传感器，
‑
和/或智能泵(30)，
‑
和/或传感器装置，所述传感器装置检测一个或多个物理量，从所述一个或多个物理量计算得所述流量值(Q；Q
‑
r、Q.dhw、Q.dhw
‑
rif；Q.hea、Q.hea
‑
rif)，所述控制方法包括第一部分“方法M.dhw”，其中：
‑
所述锅炉(1)处于所述DHW操作模式；
‑
所述泵(30)设定至最大旋转速度；
‑
所述控制单元(70)在存储器中至少包含：
‑
参考流量值(Q.dhw
‑
rif)，所述参考流量值(Q.dhw
‑
rif)代表处于所述DHW操作模式的所述锅炉(1)的最佳流量；
‑
阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)，所述阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)包括检测到的所述流量值(Q；Q
‑
r；Q.dhw)相对于所述参考流量值(Q.dhw
‑
rif)的减少，所述阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)代表所述流量值(Q；Q
‑
r；Q.dhw)的异常减少，
‑
值Fl.max，所述值Fl.max代表所述阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)的最大连续超过数；
‑
所述参考流量值(Q.dhw
‑
rif)与处于所述DHW操作模式的所述锅炉(1)的在所述初级回路(100)中流动的所述流量值(Q；Q
‑
r；Q.dhw)的重复读数相比较，并且如果：
‑
在等于所述值Fl.max的连续次数中超过所述阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)，然后所述控制单元(70)提供用于输出警报信号(W.dhw)的最终步骤(END.dhw_1)，所述警报信号(W.dhw)代表所述初级交换器(10)和/或所述初级侧次级交换器(20)和/或所述泵(30)的效率损失，
‑
否则，所述控制单元(70)提供最终步骤(END.dhw_2)，停止所述第一部分“方法M.dhw”，并且设置为周期性地重复它。2.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)是由所述锅炉(1)的建造者根据实验室测试和/或在实际使用期间的周期性监测和/或由该领域的技术人员通过其他要素预先设定的。3.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)随后能通过在所述控制单元(70)中存储新的阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)来修改。4.根据从权利要求2起任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)包括在所述参考流量值(Q.dhw
‑
rif)的20％至50％之间，甚至更优选为20％至25％之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，代表所述阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)的最大连续超过数的所述值Fl.max等于10。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一部分“方法M.dhw”包括步骤M.dhw_1，其中：
‑
所述控制单元(70)以所述值Fl＝0初始化旗存储器位置；
‑
所述控制单元(70)接收或计算所述流量(Q.dhw)的值Q
‑
r；
‑
所述流量(Q.dhw)的这样的值Q
‑
r作为稳定值Q
‑
r.0记录在所述控制单元(70)的所述存储器中。7.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述流量(Q.dhw)的所述值Q
‑
r由所述控制单元在从处于所述DHW操作模式的所述锅炉(1)的开始起的例如10秒的时段之后接收或计算得到。
8.根据从权利要求6起任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一部分“方法M.dhw”包括所述步骤M.dhw_1之后的步骤M.dhw_1.1，其中：
‑
在时段Δt之后重复所述流量(Q.dhw)的所述值Q
‑
r的测量，获得新的值Q
‑
r.1；
‑
这样的新的值Q
‑
r.1与所述稳定值Q
‑
r.0相比较，并且：
‑
如果这样的新的值Q
‑
r.1大于所述稳定值Q
‑
r.0：
‑
所述控制单元(70)存储此新的值Q
‑
r.1，假定其为新的稳定值Q
‑
r.0，代表所述流量(Q.dhw)的所述值Q
‑
r，
‑
所述控制单元(70)重复所述步骤M.dhw_1.1；
‑
否则，在所述控制单元(70)中，在所述存储器中维持所述稳定值Q
‑
r.0以代表所述流量(Q.dhw)的所述值Q
‑
r。9.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一部分“方法M.dhw”包括所述步骤M.dhw_1之后的步骤M.dhw_1.2，其中：
‑
所述流量(Q.dhw)的所述值Q
‑
r与所述参考流量值(Q.dhw
‑
rif)相比较，并且如果：
‑
所述值(Q.dhw
‑
rif,Q
‑
r)之间的差值不超过所述阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)，则所述控制单元(70)通过提供所述最终步骤(END.dhw_2)停止所述第一部分“方法M.dhw”；
‑
所述值(Q.dhw
‑
rif,Q
‑
r)之间的差值超过所述阈值(ΔQ.dhw
‑
rif)，则所述控制单元(70)：
‑
使存储在所述旗存储器位置中的所述值Fl增加一个单位，
‑
将所存储的所述值Fl与所述值Fl.max进行比较，并且如果：
‑
Fl＝Fl.max，则所述控制单元(70)提供所述最终步骤(END.dhw_1)，确定持续性异常并且输出警报信号(W.dhw)，
‑
否则，所述控制单元(70)通过提供所述最终步骤(END.dhw_2)停止所述第一部分“方法M.dhw”。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述最终步骤(END.dhw_2)中，所述控制单元(70)设置为从所述步骤M.dhw_1开始周期性地重复所述第一部分“方法M.dhw”，在预定的时间内周期性并且能设定和/或根据使用者或SAT的命令进行。11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述最终步骤(END.dhw_1)中，所述控制单元(70)提供所述报警信号(W.dhw)的输出，所述报警信号(W.dhw)包括提供到所述锅炉(1)的显示器的能被使用者感知的视觉和/或声音信号，和/或提供给使用者的连接服务，和/或经由电子邮件向SAT进行通信。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，甚至能在所述锅炉(1)处于后_HEA操作模式时执行所述第一部分“方法M.dhw”，其中，所述燃烧器(3)正好在所述HEA操作模式结束时关闭。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法包括所述第一部分“方法M.dhw”的所述最终步骤(END.dhw_1)之后的第二部分“方法M.hea”，其中：
‑
所述锅炉(1)处于所述HEA操作模式；
‑
所述泵(30)设定至所需的可变速度；
‑
所述控制单元(70)在所述存储器中包含至少一个参考流量值(Q.hea
‑
rif)，代表处于所述HEA操作模式的所述锅炉(1)在所述加热系统的校准步骤期间的最佳流量；
‑
所述参考流量值(Q.dhw
‑
rif)与处于所述HEA操作模式的所述锅炉(1)和处于相同操作模式的所述加热系统在所述初级回路(100)中流动的流量值(Q.hea)相比较，其中，所述参考值(Q.hea
‑
rif)已经存储在所述控制单元(70)中，并且如果：
‑
所述流量值(Q.hea)等于所述参考流量值(Q.hea
‑
rif)，然后所述控制单元(70)提供最终步骤(END.hea_1)，确定所述初级回路(100)的所述退化部件是所述初级侧次级交换器(20)，
‑
所述流量值(Q.hea)不同于所述参考流量值(Q.hea
‑
rif)，然后所述控制单元(70)提供最终步骤(END.hea_2)，确定所述初级回路(100)的所述退化部件是所述初级交换器(10)或所述泵(30)。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述校准步骤中测量所述参考流量值(Q.hea
‑
rif)并存储在所述控制单元(70)中，所述校准步骤发生在：
‑
所述锅炉(...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：阿里斯顿公司，
类型：发明
国别省市：