DE102012004248B3

DE102012004248B3 - Vorrichtung mit parallel laufenen Aggregaten und Verfahren zu deren Überwachung

Info

Publication number: DE102012004248B3
Application number: DE201210004248
Authority: DE
Inventors: Reiner Harm
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2032-03-02

Abstract

Eine Vorrichtung mit mehreren parallel laufenden Aggregaten (2, 3, 4) zur Erzeugung von Druckgas oder Vakuum soll derart verbessert werden, dass ein möglicher Ausfall eines Aggregates rechtzeitig erkannt wird. Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass jedes Aggregat (2, 3, 4) mit mindestens einem die Betriebszeit des Aggregates erfassenden Laufzeitzähler (12, 13, 14) versehen ist und dass ein Differenzwert zwischen einer maximalen Laufzeit und einer minimalen Laufzeit der Aggregate (2, 3, 4) gebildet wird. Dieser Differenzwert wird mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen, wobei das Überschreiten des Grenzwertes durch einen Alarmgeber (18) angezeigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit parallel laufenden Aggregaten, insbesondere für medizinische Druckgas- oder Vakuum-Versorgungsanlagen, und ein Verfahren zur Überwachung der Vorrichtung.
Der Aufbau einer medizinischen Druckluft- oder Vakuumanlage enthält nach einschlägigen Normen drei oder mehr Kompressoren oder Pumpen, die durch ihre Redundanz für die nötige Versorgungssicherheit sorgen.
Damit die Aggregate möglichst gleich ausgelastet werden und nicht immer nur ein Aggregat läuft, sorgt eine sogenannte Grundlastwechselschaltung dafür, dass in einstellbaren Zeitintervallen immer ein anderes Aggregat die Grundlast übernimmt, da die Aggregate bei einwandfreier Funktion der Anlage immer eine vergleichbar ähnliche Anzahl von Betriebsstunden haben sollen. Als weitere Sicherheitsfunktion sorgt die Steuerung für eine Weiterschaltung auf ein anderes Aggregat dafür, dass automatisch weitere Aggregate zugeschaltet werden, wenn ein Aggregat den Bedarf nicht allein decken kann. Dieses Weiterschalten funktioniert auch, wenn ein Aggregat defekt ist oder nicht mehr seine volle Leistung bringt. Wenn ein Aggregat wegen eines Defektes einen Leistungsabfall hat, werden die anderen Aggregate im Vergleich wesentlich öfter dazu geschaltet, als das defekte Aggregat.
Eine Vorrichtung mit mehreren, parallel arbeitenden Aggregaten ist aus der DE 28 50 589 A1 bekannt. Es ist eine Vorrichtung zum Zu- und Abschalten der einzelnen Aggregate vorhanden, und jedem Aggregat ist ein Laufzeitzähler zugeordnet, dessen maximale Laufzeit wesentlich kleiner ist als ein Wartungsintervall. Beim Erreichen der maximalen Laufzeit des Laufzeitzählers wird das diesem zugeordnete Aggregat abgeschaltet und als letztes in die Reihe des Zuschaltzyklus eingereiht. Am Ende des Wartungsintervalles haben damit alle Aggregate in etwa gleiche Betriebsstunden. Bei der bekannten Vorrichtung wird vorausgesetzt, dass alle Aggregate innerhalb des Wartungsintervalles uneingeschränkt einsatzfähig sind.
Aus der DE 197 37 394 A1 ist eine Vorrichtung mit mehreren parallel arbeitenden Aggregaten für einen Kühlmittelkreislauf bekannt. Falls der Verlauf der Durchflussmessdaten eines Aggregates nicht innerhalb eines Toleranzbereiches mit dem Verlauf der Durchflussmessdaten der anderen Aggregate übereinstimmt, wird ein Alarm angezeigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art derart zu verbessern, dass ein möglicher Ausfall eines Aggregates rechtzeitig erkannt wird und ein entsprechendes Verfahren zur Überwachung einer Vorrichtung mit mehreren parallel arbeitenden Aggregaten anzugeben.
Die Lösung für die Vorrichtung erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Lösung für das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 4.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Für die Steuerung der Anlage wird für den Vergleich der Betriebsstunden ein zusätzlicher, rücksetzbarer Laufzeitzähler für jedes Aggregat eingerichtet. Die erfassten Laufzeiten werden zu vorbestimmten Zeitpunkten miteinander verglichen und es wird ein Differenzwert berechnet zwischen dem Aggregat, welches am wenigsten gelaufen ist und dem welches am meisten gelaufen ist. Übersteigt dieser Differenzwert einen vorher eingestellten Grenzwert, wird eine Alarmmeldung ausgelöst. Dies ist die Grundlage für eine Gleichlauf Störerkennung, die alle Aggregate miteinander vergleicht und den Status „in Ordnung” meldet, solange die einzelnen Laufzeiten weitgehend gleich sind.
Wenn eine Vakuumpumpe nicht genügend Leistung bringt, weil zum Beispiel die Schmierung an den Schiebern nicht mehr richtig abdichtet, wird, wegen der Steuerung für eine Weiterschaltung auf ein anderes Aggregat, das zweite- oder dritte Aggregat öfter dazugeschaltet. Diese Aggregate werden deshalb nach einer gewissen Zeit vergleichsweise mehr Betriebsstunden aufweisen.
Aus den Abweichungen der Betriebsstunden kann man schleichende Störungen mit Leistungsabfall an Aggregaten erkennen. Driften die Betriebsstunden der Aggregate auseinander, so dass der Unterschied größer wird als der eingestellte Grenzwert, wird eine Alarmmeldung ausgelöst. Der Benutzer kann an den Betriebsstunden sehen, welche Pumpe schadhaft sein müsste und kann diese instand setzen lassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung einer Vorrichtung mit mehreren parallel arbeitenden Aggregaten zur Erzeugung von Druckgas oder Vakuum ist gekennzeichnet durch die Schritte:

a) die erfassten Laufzeiten der Aggregate zu einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt miteinander zu vergleichen,
b) einen Differenzwert aus einem ersten Messwert für eine minimale erfasste Laufzeit und einem zweiten Messwert für eine maximale erfasste Laufzeit zu ermitteln,
c) den Differenzwert mit einem vorbestimmten Grenzwert für eine maximale, zulässige Laufzeitdifferenz zu vergleichen und
d) bei einer Grenzwertüberschreitung einen Alarmgeber auszulösen.

Die Schritte a) bis d) werden zu einem zweiten vorbestimmten Zeitpunkt, der dem ersten vorbestimmten, Zeitpunkt nachgelagert ist, wiederholt.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Figur dargestellt und im Folgenden näher erläutert.
In der einzigen Figur ist schematisch ein Vakuumsteuerschrank 1 dargestellt, der mit einer ersten Vakuumpumpe 2, einer zweiten Vakuumpumpe 3 und einer dritten Vakuumpumpe 4 verbunden ist. Die elektrischen Energieversorgungsleitungen 5 der Vakuumpumpen 2, 3, 4 sind an eine erste Steuereinheit 6 für die Grundlastwechselsteuerung und eine zweite Steuereinheit 7 für die Weiterschaltung zu einer anderen Vakuumpumpe angeschlossen. Die zweite Steuereinheit 7 für die Weiterschaltung wird dann aktiviert, wenn die Vakuumpumpe, die gerade in Betrieb ist, eine zu geringe Leistung hat. Die erste Steuereinheit 6 für die Grundlastwechselsteuerung sorgt dafür, dass jede der Vakuumpumpen in zyklischer Reihenfolge nacheinander eingeschaltet wird, damit jede Vakuumpumpe die gleiche Auslastung und damit die gleiche Anzahl von Betriebsstunden hat. Wenn eine Vakuumpumpe nicht genug Leistung bringt, weil beispielsweise die Pumpenschieber nicht mehr richtig abdichten, sorgt die zweite Steuereinheit 7 dafür, dass entweder auf eine andere Vakuumpumpe umgeschaltet wird, oder dass eine andere Vakuumpumpe zugeschaltet wird. Dadurch können sich für bestimmte Vakuumpumpen unterschiedliche Betriebsstunden ergeben.
Über erste Signalleitungen 8 sind die Vakuumpumpen 2, 3, 4 mit ersten Laufzeitzählern 9, 10, 11 für die Gesamtbetriebsstunden und zweiten Laufzeitzählern 12, 13, 14 als Vergleichszähler verbunden. Die ersten Laufzeitzähler 9, 10, 11 erfassen dabei die gesamten Betriebsstunden über die Gebrauchsdauer der Vakuumpumpen 2, 3, 4 und die zweiten Laufzeitzähler 12, 13, 14 sind über eine Reset-Taste 15 rücksetzbar. Die zweiten Laufzeitzähler 12, 13, 14 sind über eine zweite Signalleitung 16 mit einem Vergleicher 17 verbunden, der aus den Werten der zweiten Laufzeitzähler 12, 13, 14 die Differenz aus dem Maximalwert und dem Minimalwert der erfassten Laufzeiten ermittelt. Dieser Differenzwert kann beispielsweise zu festgelegten Zeitpunkten bestimmt und mit einem Grenzwert verglichen werden. Liegt der Differenzwert oberhalb des Grenzwertes, wird ein Alarmgeber 18 aktiviert. Aus den Betriebsstunden der zweiten Laufzeitzähler 12, 13, 14 kann der Anwender sehen, welche Vakuumpumpe schadhaft sein müsste und kann diese dann instand setzen. Danach werden die zweiten Laufzeitzähler 12, 13, 14 mittels des Reset-Tasters 15 wieder auf Null gesetzt, um neu mit der Überwachung starten zu können.
Die überwachung der Laufzeiten der Vakuumpumpen 2, 3, 4 soll an einem Zahlenbeispiel veranschaulicht werden. Der zweite Laufzeitzähler 12 hat zu einem Zeitpunkt t1 für die erste Vakuumpumpe 2 eine Laufzeit L1 von 150 Stunden ermittelt. Für die zweite Vakuumpumpe 3 ergibt sich am zweiten Laufzeitzähler 13 eine Laufzeit 12 von 180 Stunden. Und die dritte Vakuumpumpe 4 hat eine Laufzeit 13 von 240 Stunden. Damit ist der Minimalwert L1 und der Maximalwert 13. Die Differenz Delta zwischen L1 und L3 beträgt 90 Stunden. Ist der Grenzwert G auf 50 Stunden eingestellt, dann ist Delta größer G und es wird der Alarmgeber 18 aktiviert. Nach Instandsetzung der defekten Vakuumpumpe wird die Reset-Taste 15 betätigt und die zweiten Laufzeitzähler 12, 13, 14 werden auf den Wert Null zurückgesetzt. Es können dann mittels der zweiten Laufzeitzähler 12, 13, 14 zu einem späteren Zeitpunkt t2 die individuellen Laufzeiten der einzelnen Vakuumpumpen 2, 3, 4 miteinander verglichen werden.
Bezugszeichenliste

1: Vakuumsteuerschrank
2: erste Vakuumpumpe
3: zweite Vakuumpumpe
4: dritte Vakuumpumpe
5: elektrische Energieversorgungsleitungen
6: erste Steuereinheit
7: zweite Steuereinheit
8: erste Signalleitungen
9, 10, 11: erste Laufzeitzähler
12, 13, 14: zweite Laufzeitzähler
15: Reset-Taste
16: zweite Signalleitung
17: Vergleicher
18: Alarmgeber

Claims

Vorrichtung mit mehreren parallel arbeitenden Aggregaten (2, 3, 4) zur Erzeugung von Druckgas oder Vakuum mit mindestens einer Schaltvorrichtung (6, 7) zum Zu- und Abschalten von Aggregaten (2, 3, 4) und mit mindestens einem die Betriebszeit jedes Aggregates erfassenden Laufzeitzähler (12, 13, 14), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (17) zur Bildung eines Differenzwertes zwischen einer maximalen Laufzeit und einer minimalen Laufzeit jeweils eines der Aggregate (2, 3, 4) und zum Vergleichen des Differenzwertes mit einem vorbestimmten Grenzwert vorgesehen sind, wobei das Überschreiten des Grenzwertes durch einen Alarmgeber (18) angezeigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Laufzeitzähler erste Laufzeitzähler (9, 10, 11) zur Erfassung der Gesamtbetriebsstunden jedes Aggregates (2, 3, 4) und zweite, rücksetzbare Laufzeitzähler (12, 13, 14) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücksetzung der zweiten Laufzeitzähler (12, 13, 14) nach der Grenzwertüberschreitung vorgenommen wird.
Verfahren zur Überwachung einer Vorrichtung mit mehreren parallel arbeitenden Aggregaten (2, 3, 4) zur Erzeugung von Druckgas oder Vakuum, welche mit einer Schaltvorrichtung (6, 7) zum Zuschalten oder Abschalten von Aggregaten (2, 3, 4) und den Aggregaten (2, 3, 4) zugeordneten Laufzeitzählern (12, 13, 14) versehen ist, mit den Schritten a) die erfassten Laufzeiten der Aggregate (2, 3, 4) zu einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt miteinander zu vergleichen, b) einen Differenzwert aus einem ersten Messwert für eine minimale erfasste Laufzeit und einem zweiten Messwert für eine maximale erfasste Laufzeit zu ermitteln, c) den Differenzwert mit einem vorbestimmten Grenzwert für eine maximale, zulässige Laufzeitdifferenz zu vergleichen und d) bei einer Grenzwertüberschreitung einen Alarmgeber (18) auszulösen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, die Schritte a) bis d) zu einem zweiten vorbestimmten Zeitpunkt, der dem ersten vorbestimmten Zeitpunkt nachgelagert ist, zu wiederholen.