Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ortsaufgelösten Messung von Betriebsparametern innerhalb eines Kühlturmes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Qualität der Wasserverteilung ist innerhalb eines Kühlturmes ein wesentliches Merkmal der Kühlleistung eines Kühlturms und hat Einfluss auf dessen Wirkungsgrad. Es ist sehr schwierig die Wasserverteilung im laufenden Betrieb zu erfassen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass innerhalb des Kühlturmes Temperaturen von circa 40° herrschen, dass dort keine Beleuchtung vorhanden ist und dass die Arbeitshöhe unterhalb der Wasserverteilung und oberhalb der Rieseleinbauten mit circa 70 cm vergleichsweise gering ist. Die Arbeitsbedingungen sind aufgrund der extrem hohen Luftfeuchtigkeit, die unterhalb der Verrieselung bei 100% liegt, sehr belastend. Auch aus mikrobiologischer Sicht gibt es Bedenken, den Bereich ohne Atemschutz zu betreten. Gleichzeitig sind die Rieseleinbauten unterhalb der Wasserverteilung nur begrenzt belastbar, insbesondere wenn diese aus leichtbauendem Kunststoff hergestellt sind. Letztlich lassen die Betreiber von Kühltürmen während des laufenden Betriebs auch aus Gründen des Arbeitsschutzes und aus Gründen der Arbeitssicherheit Wartungen nicht während des laufenden Betriebes durchführen. Ohnehin müssten Personen in diesem Bereich den Arbeitsraum nach circa 10 Minuten verlassen, da es anderenfalls aufgrund der hohen Temperaturen zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen kommen kann.

Für Serviceanbieter ergibt sich die Schwierigkeit, dass Reparaturen, die im Rahmen des nächsten Wartungsintervalls durchgeführt werden sollen, schlecht planbar sind. Für die Wartung werden daher auf bloßen Verdacht hin Austauschmaterialien vorgehalten und mitgeführt. Je nach Zustand des Kühlturms können sich daher Verzögerungen bei der Wartung ergeben, beispielsweise weil zu wenige Materialien vorhanden sind, oder es ergeben sich Kostennachteile für den Servicedienstleister, weil zu viel Material mitgeführt wurde.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung von Betriebsparametern aufzuzeigen, mit welchem es möglich ist, Servicedienstleistungen für die Wartung und Instandsetzung eines Kühlturmes besser zu planen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur ortsaufgelösten Messung von Betriebsparametern innerhalb eines Kühlturms. Die Messung erfolgt mittels einer fahrenden Einheit, die an einem Startort oberhalb von Rieseleinbauten des Kühlturms und unterhalb von Verteilereinbauten für Kühlwasser positioniert wird, um sich auf den Rieseleinbauten horizontal fortzubewegen. Das Erfassen von Betriebsparametern erfolgt während des laufenden Betriebs des Kühlturmes. Nur so lassen sich insbesondere die Wasserverteilung tatsächlich messen. Die Erfassung der Betriebsparameter lässt insbesondere Rückschlüsse beispielsweise auf die Verstopfung von Rieseleinbauten oder die Überlastung einzelner Bereiche zu. Diese Parameter werden ortsaufgelöst gemessen. Die Messung erfolgt in einer Horizontalebene durch die fahrende Einheit. Die ortsaufgelöste Messung während des laufenden Betriebes macht es überflüssig, Wartungspersonal in Bereiche zu schicken, die hinsichtlich der Umgebungsbedingungen stark belastend sind.

Die fahrende Einheit besitzt wenigstens einen Antrieb für ein Fahrwerk. Ferner besitzt sie wenigstens eine Messeinrichtung zum Messen wenigstens eines Betriebsparameters an unterschiedlichen Messpunkten eines örtlichen Messbereichs oberhalb der Rieseleinbauten sowie eine Speichereinheit und/oder eine Übertragungseinheit für die örtlich gemessenen Betriebsparameter. Das Auslesen der gemessenen Betriebsparameter kann nachträglich, d.h. nach Abschluss der Messung erfolgen. Hierzu können die gewonnenen Betriebsparameter zwischengespeichert werden. Das Speichern kann mittels einer fest verbauten, digitalen Speichereinheit erfolgen oder über eine austauschbare Speichereinheit. Die Erfindung ermöglicht es auch, Messdaten drahtlos zu übertragen. Erfolgt die Übertragung unmittelbar nach der Messung ist eine Online-Auswertung der Betriebsparameter möglich. Auf diese Weise können Fehlfunktionen, beispielsweise der Messeinrichtungen, schnell erkannt werden und gegebenenfalls durch rasches Eingreifen korrigiert werden. Auch ist es möglich, Messungen in besonders relevanten Bereichen zu wiederholen, indem die fahrende Einheit so gesteuert wird, dass sie in den zu vermessenden Bereichen beispielsweise ein zweites Mal eine Messung durchführt, gegebenenfalls mit mehr Messpunkten.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf Basis der gemessenen Daten insbesondere die Lufttemperatur, die Wassertemperatur und die Wasserverteilung ortsaufgelöst erfasst und analysiert werden. Zudem können bevorzugt auch der Luftdruck und die Luftgeschwindigkeit erfasst werden. Weitere Betriebsparameter können je nach Ausgestaltung der Messeinrichtung ebenfalls erfasst werden. Auch ist es möglich, eine visuelle Kontrolle über entsprechende Kameras vorzunehmen. Die fahrende Einheit kann Scheinwerfer aufweisen. Räumliche 3-D Scans oder Scans weiterer Parameter, wie z.B. die Temperatur können ebenfalls durchgeführt werden. Auch kann die fahrende Einheit bei Bedarf Messsignale aussenden und gegebenenfalls wieder auffangen, wie beispielsweise Schall- oder Radarsignale. Die erfindungsgemäße Einheit kann ferngesteuert bewegt werden. Sie ist vorzugsweise selbstfahrend ausgebildet. Sie kann nach einem vorher in der Steuereinheit der selbstfahrenden Einheit festgelegten Weg von Messpunkt zu Messpunkt des zu vermessenden Bereiches fahren.

Es ist aber auch möglich, dass die selbstfahrende Einheit sich innerhalb des örtlichen Messraums nach einem Zufallsprinzip bewegt. Die Erfassung der Betriebsparameter ist in diesem Fall beispielsweise dann abgeschlossen, wenn eine hinreichende Messpunktdichte erreicht ist. Die Messpunktdichte muss nicht in allen Bereichen gleichgroß sein. Entscheidend ist, dass eine hinreichende Messpunktverteilung gegeben ist, um eine geeignete Ortsauflösung vornehmen zu können. Die ortsaufgelösten Betriebsparameter werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise visuell zweidimensional dargestellt. Über eine Farbskala können beispielsweise Bereiche hoher Temperaturen und Bereiche niedriger Temperaturen voneinander unterschieden werden und damit Rückschlüsse auf das Temperaturgefälle innerhalb des Kühlturms geschlossen werden. Gleiches gilt für die Wasserverteilung, den Luftdruck, die Luftgeschwindigkeit und auch die Wassertemperatur.

Bevorzugt fährt die Einheit nach Abschluss der Messung zu einem Zielort zur Entnahme der Einheit. Der Zielort muss nicht identisch mit dem Startort sein. Ein vorher festgelegter Zielort verkürzt bei sehr großen Kühlturmeinbauten allerdings die Suche nach der Einheit. Der Zielort kann auch ein Bereich sein, beispielsweise ein Randbereich einer zu vermessenden Fläche, entlang welchem ein Steg für Wartungszwecke verläuft.

Insbesondere bei Einheiten, die den Messraum nach einem Zufallsprinzip durchkreuzen, kann zusätzlich ein Sensor zur Lokalisierung von Hindernissen an der Einheit vorgesehen sein. Der Sensor gibt nach der Lokalisation eines Hindernisses ein Signal an eine Steuereinheit ab. Diese Steuereinheit bewirkt eine Fahrtrichtungsumkehr bzw. eine Änderung der Fahrtrichtung, um dem Hindernis auszuweichen und die Messfahrt fortzusetzen.

Eine ortsaufgelöste Messung setzt die Erfassung der Positionsdaten der fahrbaren Einheit voraus. Dies kann über eine Triangulation von Signalen, insbesondere von Funksignalen erfolgen. Es ist auch möglich, an dem zu vermessenden Bereich eine Begrenzungsleitung vorzusehen, die mit einem Funksignal beaufschlagt wird. Das Funksignal zeigt die Begrenzung des zu vermessenden Bereichs an. Der Begriff Funksignale bzw. Signale umfasst hierbei sowohl Funksignale zur

Indoor-Positionserfassung. Hierzu zählt beispielsweise auch die Laser- Triangulation. Unter dem Begriff Funksignale sind allerdings auch GPS-Signale bzw. satellitengestützte Signale zu verstehen, die bei hinreichender Ortsauflösung gegebenenfalls ebenfalls innerhalb des Kühlturms zur Positionserkennung genutzt werden können. Bei der Erfindung können auch Hybridsysteme zur Positionserfassung und gegebenenfalls zur Fernsteuerung in eine bestimmte Richtung verwendet werden. Es ist möglich die Einheit so zu programmieren, dass sie innerhalb des zu vermessenden Bereichs eine bestimmte Route nimmt, bzw. zu einem bestimmten Zielpunkt fährt, wenn die Messung abgeschlossen ist.

Die erfindungsgemäße fahrbare Einheit wird vorzugsweise von einer internen Energiequelle gespeist. Die Erfindung berücksichtigt auch, dass über ein Schleppkabel oder eine externe Energiequelle eine Antriebsenergie an den Antrieb geleitet wird. Bevorzugt handelt es sich bei der internen Energiequelle um eine wiederaufladbare Energiequelle, insbesondere um eine austauschbare Energiequelle, so dass die Einheit möglichst kontinuierlich und ohne größere Unterbrechung eingesetzt werden kann.

Die Erfindung betrifft neben dem Verfahren zur ortsaufgelösten Messung von Betriebsparametern innerhalb eines Kühlturmes ferner eine fahrende Einheit zur Durchführung des Verfahrens. Die Einheit besitzt wenigstens eine Messeinrichtung zum Messen eines Betriebsparameters des Kühlturms. Sie besitzt zudem eine Speichereinheit und/oder eine Übertragungseinheit für die gemessenen Betriebsparameter. Zudem besitzt die Einheit eine Einrichtung zur Positionsbestimmung, so dass die gemessenen Betriebsparameter ortsaufgelöst sind.

Eine Einrichtung zur Positionsbestimmung bedeutet nicht, dass die Position innerhalb der Einheit selbst bestimmt wird. Dies kann auch außerhalb der Einheit erfolgen. Die Einrichtung zur Positionsbestimmung kann auch lediglich eine Sendeeinheit sein, die über eine Triangulation eine Positionsbestimmung in dem zu vermessenden Bereich ermöglicht. Es ist von Vorteil, wenn die Positionsbestimmung in der Einheit selbst erfolgt, so dass die Messdaten unmittelbar mit der Position der Messung verknüpft werden können.

Die Erfindung ermöglicht es, Wartungseinsätze wesentlich präziser zu planen, indem in hinreichendem zeitlichem Abstand vor Beginn des Wartungseinsatzes eine ortsaufgelöste Messung der Betriebsparameter während des laufenden Betriebs erfolgt. Ergeben sich keine Auffälligkeiten bei den

Betriebsparametern, sind auch keine besonders aufwändigen

Wartungsarbeiten zu erwarten. Die verbesserte Planung führt dazu, dass die Servicekosten reduziert werden können. Unter Umständen können auch die Wartungsintervalle verlängert werden, wenn festgestellt wird, dass die Betriebsparameter sich in dem üblichen Rahmen bewegen und keine weiteren Auffälligkeiten bestehen. Insbesondere trägt das erfindungsgemäße Verfahren zur Arbeitssicherheit bei, weil sich keine Menschen mehr für einen längeren Zeitraum in dem zumindest thermisch hochbelasteten Bereich innerhalb eines Kühlturms aufhalten müssen. Zudem kann die fahrende Einheit so leicht konzipiert werden, dass sich keine größeren Flächenbelastungen der Rieseleinbauten ergeben. Teilweise sind die Rieseleinbauten nur mit 25 kg/m ² belastbar. Diese Grenze wird auch von leichten Personen schnell überschritten. Zudem ist die sehr niedrige Bauhöhe oberhalb der Rieseleinbauten und unterhalb der Wasserverteilung ein erhebliches Problem für die Bewegungsfreiheit von Personen. Selbst auf allen Vieren kriechend ist es eine herausfordernde Tätigkeit, die durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden kann.

Ein Kühlturm besitzt in der Regel einen zentralen Schacht, über den das zu kühlende Wasser aufsteigt und in einzelne Kanäle verteilt wird, welche den Kühlturm dadurch in einzelne Segmente unterteilen. Von den einzelnen Kanälen aus wird das zu kühlende Wasser über Sprühdüsen verrieselt. Durch die einzelnen Segmente bestehen Hindernisse, die von der fahrenden Einheit in der Regel nicht überwunden werden können. Über Zugänge zu den einzelnen Segmenten kann die fahrende Einheit manuell von einem Segment in das nächste Segment übergesetzt werden. Eine ortsaufgelöste Messung ist daher mindestens im Rahmen eines Mittelwertes je Segment möglich. Bevorzugt ist die ortsaufgelöste Messung jedoch wesentlich genauer, so dass auch innerhalb eines einzelnen Segmentes beispielsweise die Wasserverteilung, die Wassertemperatur, die Lufttemperatur, die Luftgeschwindigkeit oder der Luftdruck gemessen werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 im Querschnitt einen Teilbereich eines Kühlturms auf Höhe der

Rieseleinbauten;

Figur 2 eine Draufsicht auf einen zu vermessenden Bereich eines

Kühlturmes und Figur 3 eine ortsaufgelöste Messung der Temperatur eines Kühlturms in horizontaler Ebene.

Figur 1 zeigt einen Kühlturm 1 , von welchem nur andeutungsweise eine Außenwand dargestellt ist. Die geneigte Außenwand verjüngt sich nach oben, um einen Naturzugeffekt zu begünstigen. Kalte Luft strömt unten in den Kühlturm 1 ein, wird im Kühlturm 1 erwärmt und oben aus dem Kühlturm 1 ab. In dem Kühlturm 1 befindet sich ein Schacht 2, in den Wasser gepumpt wird. Das Wasser soll gekühlt werden. Es wird hierzu über Wasserverteilleitungen 3 horizontal innerhalb des Kühlturms 1 verteilt. Unterhalb der Wasserverteilleitungen 3 befinden sich Sprühdüsen 4, über welche das Wasser tropfenförmig verteilt wird. Dabei tropft das Wasser 4 aus den Sprühdüsen 4 auf Rieseleinbauten 5, die sich im Abstand von den Sprühdüsen 4 innerhalb des Kühlturmes 1 befinden. Die Rieseleinbauten 5 bewirken, dass sich die Kontaktfläche des zu kühlenden Wassers mit dem von unten einströmenden Luftstroms vergrößert, so dass durch die Verdunstungskälte eine rasche Rückkühlung bewirkt wird. Die Dimensionen eines solchen Kühlturmes 1 können erheblich sein. Es herrschen hohe Temperaturen bei hoher Luftfeuchtigkeit, so dass die Messung von Betriebsparametern durch Personen, die sich unterhalb der Sprühdüsen 4 aufhalten, sehr schwierig ist.

Die Erfindung sieht eine fahrende Einheit 6 vor, die wenigstens eine Messeinrichtung 7 besitzt. Die fahrende Einheit 6 besitzt Räder 8. Über die Räder 8 fährt sie auf den Rieseleinbauten 5. Während der Fahrt oder während der Fahrtpausen der fahrenden Einheit 6 werden Messungen von der wenigstens einen Messeinrichtung 7 durchgeführt. Die Nennung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Es wird wenigstens die Wasserverteilung gemessen. Insbesondere wird der Druck, die Geschwindigkeit und die Temperatur, sowohl des Wassers, als auch der Luft gemessen. In nicht näher dargestellter Weise wird der Ort der Messung erfasst. Hierzu können Sensoren an der fahrenden Einheit 6 angeordnet sein, welche die jeweilige Position speichern. Es können an dem zu vermessenden Bereich auch Signalgeber oder Signalempfänger angeordnet sein. Signalempfänger können beispielsweise ein von der fahrenden Einheit 6 abgegebenes Signal durch Triangulation einem bestimmten Ort in dem zu vermessenden Bereich zuordnen. Die Triangulation erfolgt insbesondere durch elektromagnetische Signale.

Nach Abschluss der Messungen kann die Einheit 6 zu einem Zielort gesteuert werden oder sich selbsttätig zu diesem Zielort bewegen. Die Entnahme der Einheit 6 aus dem zu vermessenden Bereich erfolgt z.B. manuell. Die Belastung des Bedienpersonals wird hierdurch minimal gehalten. Die Auswertung der Messergebnisse kann offline nach Abschluss der Messungen erfolgen. Auch eine Online-Auswertung ist möglich. Zu diesem Zweck kann die Einheit 6 eine Übertragungseinheit besitzen, über welche die Messwerte zu einer Auswerteeinheit übertragen werden. Die Auswerteeinheit korreliert die Messwerte mit den räumlichen Koordinaten. Das heißt es ergibt sich eine ortsaufgelöste Messung, die beispielsweise in Form einer Grafik visuell dargestellt werden kann.

Figur 3 zeigt beispielhaft die Temperaturverteilung einer ortsaufgelösten Messung innerhalb eines Kühlturms 1.

Figur 2 zeigt ein Viertel eines Kühlturms in horizontaler Ebene. Es ist zu erkennen, dass der zentrale Schacht 2 im mittleren Bereich des Kühlturms 1 angeordnet ist. Von dem Schacht 2 zweigen jeweils in 90°-Richtung zueinander versetzt Flauptwasserverteilungen 9 ab, an welche wiederum die im Querschnitt kleineren Wasserverteilungen 3 angeschlossen sind. Es ist zu erkennen, dass es drei unterschiedliche Bereiche gibt, die zur Veranschaulichung mit den Buchstaben A, B, C gekennzeichnet sind. Diese Bereiche werden nacheinander vermessen. Flierzu wird die fahrbare Einheit 6, die symbolisch in diesem Ausführungsbeispiel jeweils in dem Bereich A, B, C dargestellt ist, manuell versetzt. Die Erfindung schließt selbstverständlich nicht aus, dass gleichzeitig mehrere fahrbare Einheiten eingesetzt werden können, falls dieses gewünscht oder erforderlich ist. Abschließend werden die Messergebnisse zusammengeführt und ergeben beispielsweise eine ortsaufgelöste Temperaturverteilung, wie sie in Figur 3 dargestellt ist. Es ist zu erkennen, dass es Bereiche unterschiedlicher Intensitäten gibt. In diesen Bereichen können besondere Wartungsmaßnahmen erforderlich sein, weil es sich um Bereiche höherer Belastung handelt. Die Ausdehnung der höher belasteten Bereiche lässt für den Serviceanbieter Rückschlüsse über den Umfang der Servicearbeiten und eine entsprechende Vorbereitung auf den Servicetermin zu.

Bezuqszeichen:

1 - Kühlturm

2 - Schacht

3 - Wasserverteilung

4 - Sprühdüse

5 - Rieseleinbauten

6 - Fahrbare Einheit

7 - Messeinrichtung 8 - Rad

9 - Hauptwasserverteilung

A - Bereich von 1

B - Bereich von 1

C - Bereich von 1