DE4115852A1

DE4115852A1 - Heat transfer medium soiling diagnosis

Info

Publication number: DE4115852A1
Application number: DE19914115852
Authority: DE
Inventors: Willi Dr Sc Techn Bode; Sylvia Dipl Ing Spielmann; Johannes Effmert; Gerhard Hesse; Burkhard Seibt
Original assignee: ZITTAU TECH HOCHSCHULE
Current assignee: RICCIUS + SOHN REGELUNGSTECHNIK UND GEBAEUDEAUTOMAT
Priority date: 1990-08-09
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1992-02-13
Also published as: DD300887A5

Abstract

The soiling diagnosis system uses measurement of the feed and return temps. of the heat transfer medium and its flow rate for calculating an initial heat transfer coefficient. The same measurements are taken at later intervals to allow calculation of the subsequent heat transfer coefficient. The soiling of the heat transfer medium is represented by the ratio between the actual and the initial heat transfer coefficient.

Description

Objekte, bei denen die Anwendung der Erfindung möglich und zweckmäßig ist, sind Wärmeübertrager Dampf/Wasser bzw. Was ser/Wasser in der Energie-, Heizungs- und Verfahrenstechnik. Das Verfahren ist auf andere Medien wie Luft, Kältemittel er weiterbar. Das Verfahren ist für stehende und liegende Wärme übertrager einsetzbar.Objects where the application of the invention is possible and Heat / steam or water heat exchangers are appropriate water / water in energy, heating and process engineering. The process is based on other media such as air, refrigerant further. The procedure is for standing and lying heat transformer can be used.

Die derzeit vorhandene Meß- und Auswertetechnik in der Wärme versorgung, orientiert sich hauptsächlich auf die Bestimmung solcher Größen wie Temperatur, Massedurchsatz, Wärmemenge oder z. B. die Grenzwertkontrolle von Temperaturen. Bekannt ist, daß bei Wärmeübertragern auf Grund der zu er wartenden verschmutzungsbedingten Verschlechterung des Wärme durchgangs Mehrkosten durch Oberdimensionierung bzw. Energie verluste durch Minderleistung der Wärmeaustauscher entstehen (H. Schnell, B. Slipcevic: Wärmeaustauscher: Rohrbündel-Wär meaustauscher expert-Verlag, Ehningen bei Böblingen 1990, S. 54-74).The currently available measurement and evaluation technology in the heat supply, is mainly based on the destination such as temperature, mass flow rate, amount of heat or z. B. limit value control of temperatures. It is known that in heat exchangers due to it waiting pollution-related deterioration of heat Continuous additional costs due to over-dimensioning or energy losses due to poor performance of the heat exchanger (H. Schnell, B. Slipcevic: heat exchanger: tube bundle heat meaustauscher expert publishing house, Ehningen bei Böblingen 1990, p. 54-74).

Nachteilig wirkt sich aus, daß wegen mangelnder Angaben zum Betriebszustand der Wärmeübertrager diese oft mit schlechtem Wärmedurchgangsverhalten arbeiten.The disadvantage is that due to a lack of information on the Operating state of the heat exchangers often with bad Heat transfer behavior work.

Minderleistungen versucht man z. B. bei Wärmeübertragern Dampf/Wasser im Teillastbereich durch Absenken des Kondensat standes bzw. Anheben des Dampfdruckes auszugleichen. Die meß technische Erfassung des Wärmedurchgangsverhaltens bzw. des Verschmutzungszustandes von Wärmeübertragern ist nicht be kannt.Underperformance one tries z. B. in heat exchangers Steam / water in the partial load range by lowering the condensate level or increase the vapor pressure. The measure technical recording of the heat transfer behavior or Contamination condition of heat exchangers is not be knows.

Genaue Aussagen zum Betriebszustand der Wärmeübertrager er möglichen es, z. B. durch zyklische Reinigung ständig ein gutes Betriebsverhalten der Wärmeübertrager zu gewährleistet. Der Vorteil ist die wirtschaftliche Prozeßführung.Precise statements on the operating state of the heat exchanger possible it, e.g. B. constantly by cyclical cleaning to ensure good performance of the heat exchangers. The advantage is economic litigation.

Das im Patent DD 2 41 122 A1 angeführte Verfahren zur energe tischen Bewertung von Prozessen und Anlagen ist zu allgemein gefaßt und enthält kein spezielles Verfahren zur Diagnose von Wärmeübertragern.The method specified in patent DD 2 41 122 A1 for energetic The valuation of processes and plants is too general summarized and contains no special procedure for the diagnosis of Heat exchangers.

Ziel der Erfindung ist es, die Wärmeübertrager auf Grund guter Wärmeübertragereigenschaften effektiv und wirtschaft lich zu betreiben.The aim of the invention is to base the heat exchanger good heat transfer properties effectively and economically to operate.

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, anhand der Diagnose des Betriebszustandes der Wärmeübertrager Rück schlüsse auf die Verschmutzung zu ziehen und daraus geeignete Maßnahmen für das Betriebsregime abzuleiten.The invention is based on the technical problem the diagnosis of the operating state of the heat exchanger back to draw conclusions about the pollution and from it appropriate Derive measures for the operating regime.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mit tels Messung der Ein- und Austrittstemperaturen der am Wärme tausch beteiligten Medien sowie des Heizmediendurchsatzes eine energetische Kenngröße Ke(0), die den Wärmedurchgangs koeffizienten k (W/m²K) beinhaltet, zu einem Ausgangszeit punkt gebildet und zu der zu einem späteren Zeitpunkt durch Messung der Ein- und Austrittstemperaturen der am Wärmetausch beteiligten Medien sowie des Heizmediendurchsatzes gebildeten Istgröße der energetischen Kenngröße Ke(t) ins Verhältnis ge setzt wird, wobei dieses Verhältnis im Bereich 0 Ke(t)/Ke(0) 1 angezeigt wird.According to the invention, this object is achieved in that, by means of measuring the inlet and outlet temperatures of the media involved in the heat exchange and the heating media throughput, an energy parameter Ke (0), which includes the heat transfer coefficient k (W / m ² K), at an initial time point and to which the actual size of the energetic parameter Ke (t), which is formed at a later point in time by measuring the inlet and outlet temperatures of the media involved in the heat exchange and the heating media throughput, is related, this ratio being in the range 0 Ke (t) / Ke (0) 1 is displayed.

Das so gewonnene Verhältnis wird verwendet zur Klassifizie rung des Verschmutzungszustandes. The ratio obtained in this way is used for classification pollution status.

Das Verfahren zur Diagnose von Wärmeübertragern unterliegt keinen Beschränkungen bezüglich des Temperaturbereiches bzw. der Höhe des Massedurchsatzes des zu untersuchenden Wärme übertragers.The procedure for diagnosing heat exchangers is subject to no restrictions regarding the temperature range or the mass flow rate of the heat to be examined transmitter.

Bei konstanten Wasserdurchsätzen ist diese Kenngröße im we sentlichen nur von der Größe der Verschmutzung abhängig. Bin differentieller Zuwachs der Verschmutzung bewirkt eine diffe rentielle Verschlechterung des Wärmedurchgangskoeffizienten und beeinflußt direkt das vom Verfahren gebildete Verhältnis. Der Ausgangswert der Kenngröße Ke(0) für einen neuen Wärme übertrager wird nach Erfassung der Meßgrößen unter den kon kreten Betriebsbedingungen bei Einhaltung eines konstanten Massedurchsatzes ermittelt und gespeichert. Das aus Istwert Und Ausgangswert gebildete Verhältnis, welches sich im Be reich 0 Ke(t)/ke(0) 1 bewegt, informiert über den aktuel len Verschmutzungszustand.With constant water throughputs, this parameter is in white only depends on the size of the pollution. I am differential increase in pollution causes a diffe profitable deterioration of the heat transfer coefficient and directly affects the relationship formed by the process. The initial value of the parameter Ke (0) for a new heat After recording the measurands under the con crete operating conditions while maintaining a constant Mass throughput determined and saved. That from actual value And initial value formed ratio, which is in the Be rich 0 Ke (t) / ke (0) 1 moves, informs about the current len state of pollution.

Werte um 0,6 geben eine leichte, um 0,5 eine mittlere und um 0,3 eine starke Verschmutzung an.Values around 0.6 give a slight, around 0.5 a medium and around 0.3 heavy pollution.

Bei sich schon im Betrieb befindlichen Wärmeübertragern gel ten modifizierte Werte.With heat exchangers already in operation gel modified values.

Das Verfahren gestattet z. B. in Verbindung mit einem Drucker die Darstellung der Trendentwicklung. Werden bestimmte Ver schmutzungsgrade erreicht, ist eine Reinigung vorzunehmen. Bei Einsatz eines Fettamins auf der Dampfseite eines Konden sators tritt anstelle der Filmkondensation Mischkondensation, gekennzeichnet durch einen hohen Anteil von Tropfenkondensa tion mit wesentlich vergrößertem Wärmeübergangkoeffizienten, auf. Das Verfahren gestattet eine Beobachtung des verbesser ten Wärmedurchgangs. Ist eine mit diesem Fettamin behandelte Heizfläche für den Kondensatorbetrieb im Einsatz, kann durch das Verfahren der Zeitpunkt der Erneuerung dieser Fettamin schicht leicht erkannt werden. The method allows e.g. B. in connection with a printer the representation of the trend development. Are certain ver If the degree of dirt is reached, cleaning must be carried out. When using a fatty amine on the steam side of a condenser sators takes the place of film condensation mixed condensation, characterized by a high proportion of drop condensate tion with significantly increased heat transfer coefficient, on. The method allows the improvement to be observed heat transfer. Is one treated with this fatty amine Heating surface for the condenser operation in use, can by the procedure of when to renew this fatty amine layer can be easily recognized.

Embodiment

Eine Ausführungsform wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die Anwendung des Verfahrens bei einem Wärmeübertrager Dampf/Wasser (1). Die energetische Kenngröße Ke wird aus den gemessenen Werten Kondensatmassestrom (m_K), Dampftemperatur (t_D) sowie Vor- und Rücklauftemperatur (t_V, t_R) z. B. mittels Meßgerät (2) wie folgt ermittelt:An embodiment is explained below with reference to the drawing. In the drawing, Fig. 1 shows the application of the method in a heat exchanger steam / water ( 1 ). The energetic parameter Ke is calculated from the measured values of the condensate mass flow (m _K ), steam temperature (t _D ) and flow and return temperature (t _V , t _R ). B. determined using a measuring device ( 2 ) as follows:

Der Index 0 kennzeichnet den Ausgangszustand.The index 0 indicates the initial state.

Der Index t charakterisiert den aktuellen Zustand. Die Verdampfungswärme (r) geht als konstante Größe ein. Das Verhältnis der energetischen Kenngröße bildet sich aus:The index t characterizes the current state. The heat of vaporization (r) is a constant variable. The ratio of the energetic parameter is formed:

Der Verhältniswert gibt Auskunft über den Verschmutzungsgrad. Z. B. mittels eines Druckers (3) läßt sich über einen länge ren Zeitraum der Verschmutzungstrend verfolgen.The ratio value provides information about the degree of pollution. For example, using a printer ( 3 ), the pollution trend can be tracked over a longer period of time.

Claims

Method for diagnosing the level of contamination of heat exchangers, characterized in that, at an initial point in time, the inlet and outlet temperatures of the media involved in the heat exchange and the heating medium throughput are measured, and to an energetic parameter Ke (0), which determines the heat transfer coefficient k (W / m ² K), are processed and at a later point in time (actual state) the inlet and outlet temperatures of the media involved in the heat exchange and the heating media flow rate are measured again and an energetic parameter Ke (t), which determines the heat transfer coefficient k (W / m ² K), processed and the ratio formed from the actual and initial state of the energetic parameters is displayed in the range 0 Ke (t) / Ke (0) 1 and is therefore a measure of the pollution.