DE3340371A1 - Monitoring system for heating devices - Google Patents
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Abstract
Description
Uberwachungssvtem für HeizeinrichtungenMonitoring systems for heating devices
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein System zur Überwachung der Einsatzfähigkeit von Heizeinrichtungen, insbesondere im Zusammenhang mit der Funktionsüberwachung von selbstregulierenden elektrischen Heizbändern.The subject of the present application is a system for monitoring the usability of heating devices, especially in connection with the Function monitoring of self-regulating electrical heating cables.
Die Beheizung ausgedehnter Körper, zum Beispiel Rohrleitungen, bei denen für die thermische Energiezufuhr zunehmend Heizbänder eingesetzt werden, wie sie z.B. in der DE-OS 27 55 076 beschrieben sind, wirft das Problem der Funktionskontrolle auf.The heating of extensive bodies, for example pipelines for which heating tapes are increasingly being used for the supply of thermal energy, such as they are described, for example, in DE-OS 27 55 076, raises the problem of functional control on.
Insbesondere bei Heizbändern, die im Freien verlegt sind, muß mit mechanischer Beschädigung der Leitungsdrähte bzw. der Kontakte gerechnet werden. In solchen Störungsfällen arbeitet ein Teil des Heizbandsystems nicht mehr; die zu beheizende Anlage (Rohrleitung, Kessel) verliert ihre Solltemperatur; durch die Abkühlung können Schäden größeren Ausmaßes eintreten (mechanische Rohrwandzerstörung durch Gefrieren des Wassers, Transportprobleme durch Verfestigung des flüssigen Rohrinhalts in Leitungen o.ä.).In particular with heating tapes that are laid outdoors, must be included mechanical damage to the lead wires or the contacts will. In such malfunctions, part of the heating tape system no longer works; the system to be heated (pipeline, boiler) loses its set temperature; by the cooling can cause major damage (mechanical pipe wall destruction by freezing the water, transport problems by solidifying the liquid Pipe content in lines or similar).
Die zum Teil erhebliche Längenausdehnung der oben genannten Heizeinrichtungen bringt es mit sich, daß die herkömmlichen Lösungsansätze zur Heizanlagenüberwachung keine befriedigende Lösung darstellen. Übliche Te.peratursensoren (etwa Widerstandsthermometer, Thermoelemente) sprechen erst dann unter Abgabe eines Alarmsignals an, wenn am Messpunkt selbst eine vorgegebene Solltemperatur unterschritten wird, so daß bei größerem Abstand der Schadstelle vom Sensor erst mit erheblicher zeitlicher Verzögerung nach Eintritt des Schadenfalls die Alarmreaktion erfolgt. Je nach Lokalisierung der Schadstelle relativ zum Meßpunkt ist die Abkühlung eines Teils der beheizten Anlage schon weit fortgeschritten ehe ein herkömmlicher Temperatursensor reagiert.The sometimes considerable linear expansion of the above-mentioned heating devices it brings with it that the conventional approaches to heating system monitoring do not represent a satisfactory solution. Usual temperature sensors (such as resistance thermometers, Thermocouples only respond with an alarm signal when they are at the measuring point even a predetermined target temperature is fallen below, so that with a larger Distance between the damaged area and the sensor only after a considerable delay If the damage event occurs, the alarm reaction takes place. Depending on the location of the damaged area relative to the measuring point, part of the heated system has already cooled down a long way advanced before a conventional temperature sensor reacts.
Durch Erhöhung der Zahl der Meßpunkte eine größere Zuverlässigkeit der Schadensanzeige zu bewirken, ist aus Kostengründen unbefriedigend und macht die Gesamtanlage durch Erhöhung der Zahl der Sensoren und ihrer Anschlüsse komplizierter und damit anfälliger.Increasing the number of measuring points increases the reliability To bring about the notification of damage is unsatisfactory for reasons of cost and makes complicates the overall system by increasing the number of sensors and their connections and therefore more vulnerable.
Zudem sind auf herkömmlichem Wege keine unmittelbaren Informationen über die Lokalisierung der Schadstelle zu erhalten.In addition, there is no direct information in the conventional way by locating the damaged area.
Ein weiterer Nachteil herkömmlicher überwachungskomponente für Heizanlagen besteht darin, daß nur bei voll aufgeheizter Anlage ein Bild über die Funktionstüchtigkeit der Heizelemente zu erhalten ist. Während der Standzeit, zum Beispiel bei der sommerlichen Abschaltzeit von Vereisungsschutzheizungen, ist es nicht möglich, sich ohne großen Energie- und Zeitaufwand Information über mögliche Heizungsdefekte zu verschaffen und die entsprechenden Reperaturen in die Wege zu leiten.Another disadvantage of conventional monitoring components for heating systems consists in the fact that only when the system is fully heated a picture of the functionality the Heating elements is to be obtained. During the idle time, for example during the summer Switch-off time of anti-icing heating, it is not possible without a large Energy and time expenditure to provide information about possible heating defects and initiate the corresponding repairs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Uberwachungssystem zur Funktionsüberwachung elektrischer Heizeinrichtungen bereitzustellen, das es ermöglicht, das Vorliegen funktionsbeinträchtigender Schäden mit möglichst geringem Aufwand und minimaler Verzögerung festzustellen.The object of the present invention was therefore to provide a monitoring system to provide the function monitoring of electrical heating devices that it enables the existence of function-impairing damage with as little as possible Determine effort and minimal delay.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der elektrischen Heizanlage, am Ende jedes Heizstromkreises ein Kondensator mit Messeinrichtung für den ohm-kapazitiven Strom und den elektrischen Phasenwinkel eine Analogschaltung zur Bestimmung des kapazitiven Stroms und ein Vergleichsglied zur Differenzbildung zwischen kapazitiven Strom und einem Sollstrom mit Anschluß an einen Signalschalter angeschlossen ist.This object is achieved in that in the electrical Heating system, at the end of each heating circuit a capacitor with a measuring device for the ohm-capacitive current and the electrical phase angle an analog circuit to determine the capacitive current and a comparison element to form the difference between capacitive current and a target current with connection to a signal switch connected.
Vorzugsweise haben die erfindungsgemäß zu verwendenden Kondensatoren eine Kapazität von 1 ßF bis 20 ßF. Es wird zunächst der resultierende ohm-kapazitive Gesamtstrom und der elektrischen Phasenwinkel ' 9' gemessen.The capacitors to be used according to the invention preferably have a capacity of 1 ßF to 20 ßF. First there is the resulting ohm-capacitive Total current and the electrical phase angle '9' measured.
Eine Analogschaltung bestimmt daraus entsprechend der Gleichung Ic= I 1 sin 9 den kapazitiven Strom.An analog circuit determines from this in accordance with the equation Ic = I 1 sin 9 is the capacitive current.
Steht einer der Kondensatoren über die Stromführungsschienen der Heizelemente, vorzugsweise der selbstregulierenden Heizbänder, nicht mehr unter Spannung1 wird der kapazitive Strom einen vorgegebenen Sollwert unterschreiten. Sollwert und Istwert des kapazitiven Stroms werden auf einen Schalter gegeben der im Fall der Abweichung zwischen Soll-und Iststrom ein optisches oder akustisches Alarmsignal auslöst.If one of the capacitors is above the power supply rails of the heating elements, preferably the self-regulating heating tape, no longer under tension1 the capacitive current falls below a specified target value. Setpoint and actual value of the capacitive current are given to a switch which in the event of a deviation between target and actual current an optical or acoustic alarm signal triggers.
Diese erfindungsgemäße überwachungseinrichtung spricht bei Ausfall eines Heizelements ohne merkliche Verzögerung an und erlaubt es so, Gegenmaßnahmen zu ergreifen ehe die Auskühlung des Systems größere Schäden hervorrufen kann. Eine überwachung mit dem erfindungsgemäßen System ist sowohl bei umspcnnenen als auch bei unumsponnenen Heizbändern möglich. Die erfindungsgemäßen überwachungssystem zeichnen sich besonders dadurch aus, daß auch während der Standzeit einer Heizanlage ohne größeren Energieaufwand durch einfaches Anschalten die Einsatzfähigkeit des Systems überprüft werden kann.This monitoring device according to the invention speaks in the event of failure of a heating element without noticeable delay, thus allowing countermeasures to be taken before the cooling down of the system can cause major damage. One Monitoring with the system according to the invention is both for umspcnnenen and possible with bare heating tapes. The surveillance system according to the invention are particularly characterized by the fact that even during the idle time of a heating system The operational readiness of the System can be checked.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls dadurch gelöst, daß in jedem Heizstromkreis ein Operationsverstärker mit Anschluß an einen Signalschalter angeschlossen ist.The object of the invention is also achieved in that in Each heating circuit has an operational amplifier connected to a signal switch connected.
Dabei wird der Iststrom eines Heizstreifens oder, wenn ein 3-Phasensystem vorliegt,der 3 Heizstreifen,gemessen und der Messwert auf einen Operationsverstärker gegeben.The actual current of a heating strip or, if a 3-phase system is available, the 3 heating strips, measured and the measured value on an operational amplifier given.
Eine elektronische Einheit vergleicht den Momentanwert von I mit dem unmittelbar vorher gemessenen Wert. Wird eine schnelle Stromänderung d I/dp registriert weil etwa ein Leitungsdraht gebrochen ist, wird eine Schaltung ausgelöst und ein Relais aktiviert, das mit einer optischen oder akustischen Alarmeinrichtung in Verbindung steht.An electronic unit compares the instantaneous value of I with that value measured immediately before. A rapid change in current d I / dp is registered because a wire is broken, for example, a circuit is triggered and a Relay activated, which in conjunction with an optical or acoustic alarm device stands.
Die Alarmeinrichtung wird nur bei großen Werten dI/dt, d.h. bei schnellen Stromänderungen wie sie bei Kurzschlüssen und Unterbrechungen auftreten,aktiviert. Das überwachungssystem ist unempfindlich gegen die relativ geringen Änderungen, die durch den Selbstregulierungsmechanismus der Heizbänder auftritt.The alarm device is only activated with large values dI / dt, i.e. with fast Current changes as they occur with short circuits and interruptions are activated. The monitoring system is insensitive to the relatively minor changes which occurs through the self-regulating mechanism of the heating tapes.
Vorteile dieser erfindungsgemäßen Uberwachungseinrichtung sind - universelle Einsetzbarkeit sowohl für umsponnene als auch für nicht ummantelte Heizbänder - die Möglichkeit,ohne Zusatzinstallationen auszukommen - die Möglichkeit,die überwachungseinrichtung in der Schalttafel zu installieren, Gegenüber herkömmlichen Heizungsüberwachungssystemen zeichnet sich diese erfindungsgemäße Lösung durch schnelles Ansprechen auf Schäden in den Versorgungsleitungen aus.Advantages of this monitoring device according to the invention are - Universal applicability for both covered and uncovered Heating tapes - the possibility of doing without additional installations - the possibility of the To install a monitoring device in the control panel, compared to conventional This solution according to the invention is characterized by fast heating monitoring systems Responding to damage in the utility lines.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls dadurch gelöst, daß am Ende jedes Heizstromkreises ein Hochfrequenzsender und in dem das Heizband speisenden Versorgungsteil ein entsprechender Hochfrequenzempfänger angeschlossen ist. Die Versorgungspannung beträgt im Regelfall 220 V. Der Sender ist in einer Anschluß bzw. Endabschlußdose untergebracht. Durch den Sender wird dem Heizstrom eine Hochfrequenz von 1 KHz bis 1000 KHz, vorzugsweise 50 bis 300 KHz überlagert. Der Empfänger, der bevorzugt im Schaltschrank untergebracht wird, registriert nun, ob die Impulse des Senders ankommen und somit die Störungsfreiheit des Heizbandes gewährleistet ist.The object of the invention is also achieved in that on At the end of each heating circuit a high-frequency transmitter and in which the heating tape feeds A corresponding high-frequency receiver is connected to the supply part. the The supply voltage is usually 220 V. The transmitter is in a connection or end termination box housed. The transmitter gives the heating current a high frequency from 1 KHz to 1000 KHz, preferably 50 to 300 KHz superimposed. The recipient who is preferably housed in the control cabinet, now registers whether the impulses of the Transmitter arrive and thus the freedom from interference of the heating tape is guaranteed.
Wird das Heizband aus irgend einem Grund (etwa durch mechanische Beschädigung) unterbrochen, wird der Sender nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt so daß er nicht mehr in der Lage ist zu senden. Der Empfänger kann nun keine, über die Versorgungsleitungen übertragenen überlagerten Impulse mehr empfangen. Da der Sender mit Strom versorgt wird, kommen auch keine etwa drahtlos übertragenen Impulse mehr am Empfänger an.If the heating tape is used for any reason (e.g. mechanical damage) interrupted, the transmitter is no longer supplied with electrical energy so that he is no longer able to send. The recipient cannot now use the Supply lines transmitted superimposed pulses received more. Because the sender is supplied with electricity, there are no more wirelessly transmitted impulses at the recipient.
Bevorzugt ist der Sender indes ohnehin gegen das drahtlose Abstrahlen der Hochfrequenz abgeschirmt.In any case, however, the transmitter is preferably against wireless emission shielded from high frequency.
Der Vorteil dieser Ausprägung der Erfindung besteht in der universellen Einsetzbarkeit für jede Art von nicht umsponnen oder umsponnenen Heizbändern, der Möglichkeit auf zusätzliche Feldinstallationen zu verzichten und dem schnellen Ansprechen auf Leitungsdefekte. Auch hier ist es möglich,während der Standzeit von Heizungen ohne den Energie- und Zeitaufwand für das Aufheizen der Gesamtanlage die notwendige Information über die Einsatzfähigkeit bzw. die Reparaturbedürftigkeit des Systems zu erhalten.The advantage of this embodiment of the invention is that it is universal Can be used for any type of non-braided or braided heating tape, the opportunity to dispense with additional field installations and the quick response to line defects. Again, it is possible during the Service life of heaters without the energy and time required to heat the Entire system the necessary information about the operational readiness or the need for repair of the system.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls dadurch gelöst, daß an dem zu beheizenden Objekt ein Lichtleiter entlanggeführt wird, der mit einem Polymeren beschichtet ist, dessen Kristallinitätsgrad sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, Wenn der Polymermantel des Lichtleiters seine. Gefriertemperatur erreicht, wird sein Brechungsindex wesentlich höher als der des Lichtleiterkerns. Dadurch steigt die Dämpfung so stark an, daß der Leiter kein Licht mehr überträgt.The object of the invention is also achieved in that at A light guide is guided along the object to be heated, which is covered with a polymer is coated, the degree of crystallinity of which depends on the temperature when the polymer jacket of the light guide changes its. Freezing temperature reached, its refractive index becomes significantly higher than that of the fiber optic core. Through this the attenuation increases so much that the conductor no longer transmits light.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird diese Art von Lichtleiter wie ein längenausgedehnter Temperatursensor eingesetzt. Mit den beschriebenen polymerummantelten Lichtleitern ist es möglich eine Defektstelle in der Heizeinrichtung durch den Temperaturabfall an diesem Punkt und die dadurch bewirkte Unterbrechung der Lichtleitung ohne größere Verzögerung zu registrieren. Ist die Temperatur an irgend einem Punkt entlang der Rohrleitung unter die Solltemperatur (die Glastemperatur des Polymermantels des jeweiligen Lichtleiters) so wird kein Licht mehr geleitet,am Anfang des Systems wird'Alarm ausgelöst.This type of light guide is used to achieve the object of the invention used like an extended temperature sensor. With the described polymer encased It is possible for light guides to create a defect in the heating device due to the temperature drop at this point and the resulting interruption of the light pipe without major Delay to register. Is the temperature at any point along the Pipeline below the target temperature (the glass transition temperature of the polymer jacket of the respective light guide) so no more light is guided at the beginning of the system the alarm is triggered.
Der Lichtleiter kann an einem Ende mit einem Reflektor ausgestattet werden. Es ist auch möglich den Lichtleiter in einer Schleife zu verlegen.The light guide can be equipped with a reflector at one end will. It is also possible to lay the light guide in a loop.
Im Falle eines Defekts kann mit Hilfe eines Impulsreflektometers die Fehlerstelle genau geortet werden. über diesen Vorteil hinaus zeigt die Anwendung derartiger Lichtleiter im erfindungsgemäßen überwachungssystem den Vorteil des zuverlässigen Ansprechens auf auch lokal begrenzte Unterschreitungen derSolltemperatur und stellt damit eine einfache und zuverlässige Möglichkeit dar, die Temperatur eines beheizten Objekts im Betriebszustand zu überwachen.In the event of a defect, the Fault location can be precisely located. In addition to this advantage, the application shows such light guides in the monitoring system according to the invention have the advantage of being reliable Responds to locally limited falls below the target temperature and provides this is a simple and reliable way to measure the temperature of a heated Monitor object in operating condition.
Gemäß der Erfindung zur Heizungsüberwachung verwendbare, ummantelte Lichtleiter sind mit verschiedenen, spezifischen Transmissionsunterbrechungstemperaturen erhältlich. Für ein gegebenes überwachungsproblem ist in Abhängigkeit von der Solltemperatur der beheizten Einrichtung der jeweils geeigneten Lichtleitertyp auszuwählen.According to the invention for heating monitoring usable, sheathed Light guides are with different, specific transmission interruption temperatures available. For a given monitoring problem, is a function of the target temperature to select the appropriate type of light guide for the heated device.
Ausführungsbeispiele für die Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below.
Fig. 1 zeigt die Schaltskizze des erfindungsgemäßen überwachungssystems, das elektrische Kapazität oder elektrische Induktivität ausnutzt und in dem (1) das überwachungsgerät, (2) den Schaltschrans,(3) die Heizbänder, (5) die Anschluß- bzw. Endabschlußdosen und (4; die Reaktånz-: bezeichnen.Fig. 1 shows the circuit diagram of the monitoring system according to the invention, that uses electrical capacitance or electrical inductance and in which (1) the monitoring device, (2) the control cabinet, (3) the heating cables, (5) the connection or end caps and (4; the reactants: denote.
Fig. 2 gibt die Schaltskizze eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems mit Stromkontrolle nur im Versorgungsteil wieder, wobei (3) die Heizbänder (2) den Schaltschrank und (1) das überwachungsgerät bedeuten.2 shows the circuit diagram of a monitoring system according to the invention with current control only in the supply part again, whereby (3) the heating bands (2) the The control cabinet and (1) the monitoring device.
Fig. 3 gibt die Schaltskizze des erfindungsgemäßen über wachungssystems mit Hilfe eines Senders (5), der am Ende des Heizbands ( 3) in einer Anschluß- bzw. Endab- schlußdose (6) untergebracht ist und bei dem der entsprechend Empfänger (8) gekoppelt mit einer Meldeleuchte oder einer sonstigen Alarmeinrichtung (7) im Schaltschrank (2)'untergebracht ist.Fig. 3 is the circuit diagram of the monitoring system according to the invention with the help of a transmitter (5), which is located at the end of the heating tape (3) in a connection or Final junction box (6) is housed and in which the accordingly Receiver (8) coupled with a signal lamp or other alarm device (7) is housed in the control cabinet (2) '.
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes überwachungssystem insbesondere für langegestreckte Heizeinrichtungen, worin (3) ein Heizband, (-9) den Heizbandanschluß (.14 den Glasfaserlichtleiter (11) den Lichtsender und Empfänger und (1 2) eine zu beheizende Rohrleitung bedeutet.4 shows a monitoring system according to the invention in particular for elongated heating devices, in which (3) a heating tape, (-9) the heating tape connection (.14 the fiber optic light guide (11) the light transmitter and receiver and (1 2) a Means to be heated pipeline.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |