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Title:
METHOD AND DEVICE FOR MONITORING A HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/190729
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for monitoring a degree of fouling of a heat exchanger, involving learning operation in which, in a cleaned, reference operation state of the heat exchanger, for at least one reference operation situation, the cooling work of an electric motor that is responsible for cooling is determined and is stored in a memory, and measurement operation, in which, in a working operation situation corresponding to the at least one reference operation situation, the cooling work of the electric motor is determined, wherein after carrying out the learning operation and the measurement operation a change in efficiency of the heat exchanger is identified from a difference between a value for the cooling work in measurement operation and the value for the cooling work in learning operation.

Inventors:
KIPP, Jens-Werner (Klashofsiedlung 3, Bielefeld, 33659, DE)
Application Number:
DE2017/100330
Publication Date:
November 09, 2017
Filing Date:
April 24, 2017
Export Citation:
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Assignee:
KIPP, Jens-Werner (Klashofsiedlung 3, Bielefeld, 33659, DE)
International Classes:
F28G15/00; F22B37/56; F28F27/00
Foreign References:
DE102014204718A12015-09-17
US20160047609A12016-02-18
US5226285A1993-07-13
US20100273118A12010-10-28
EP2128551A12009-12-02
JP2002317919A2002-10-31
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
TARVENKORN & WICKORD PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB (Technologiepark 11, Paderborn, 33100, DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zur Überwachung eines Verschmutzungsgrads eines Wärmetauschers (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) umfassend

- einen Lernbetrieb, bei dem in einem gereinigten oder neuen

Referenzbetriebszustand des Wärmetauschers für wenigstens eine

Referenzbetriebssituation die Kühlarbeit (JR)eines für die Kühlung zuständigen Elektromotors (5) bestimmt und in einem Datenspeicher abgelegt wird, und

- einen Messbetrieb, bei dem in einer zu der wenigstens einen

Referenzbetriebssituation korrespondierenden Arbeitsbetriebssituation die Kühlarbeit (JB) des Elektromotors (5) bestimmt wird, wobei nach Durchführung des Lernbetriebs und des Messbetriebs aus einer Differenz zwischen einem Wert der Kühlarbeit (JB) im Messbetrieb und dem Wert der Kühlarbeit (JR) im Lernbetrieb auf eine Änderung eines Wirkungsgrads des Wärmetauschers (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) geschlossen wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Kühlarbeit (JR, JB) in dem Lernbetrieb und/oder in dem Messbetrieb durchgeführt wird, nachdem sich nach einer Reaktionszeit bei konstanter Leistungsaufnahme (P) des Elektromotors (5), bei konstanter Temperatur (T,) des zu kühlenden Mediums vor der Energiewandlung und bei konstanter Kühlmitteltemperatur (Tk) die Temperatur (T0) des zu kühlenden Mediums nach der Energiewandlung nicht mehr ändert.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur

Bestimmung der Kühlarbeit (JR, JB) in dem Lernbetrieb und/oder in dem

Messbetrieb die Wirkleistung (Pw) des Elektromotors (5) gemessen wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlarbeit (JR, JB) bestimmt wird, während ein durch den Wärmetauscher (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) geführter Volumenstrom und/oder ein Druck des zu kühlenden Mediums konstant gehalten werden, und/oder dass zur Bestimmung der

Kühlarbeit (JR, JB) der Volumenstrom (V) und/oder der Druck des zu kühlenden Mediums erfasst werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erfassungszeitintervall zur Bestimmung der Kühlarbeit (JR) im Lernbetrieb und ein Erfassungszeitintervall zur Bestimmung der Kühlarbeit (JB) im Messbetrieb gleich groß sind.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Änderung des Wirkungsgrads des Wärmetauschers (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) ein Zeitpunkt bestimmt wird, an dem eine Reinigung des Wärmetauschers (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) und ein Zurückversetzen desselben in den gereinigten Referenzbetriebszustand wirtschaftlicher ist als der Fortbetrieb des ungereinigten Wärmetauschers (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4).

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Lernbetrieb eine Mehrzahl von Referenzbetriebssituationen bestimmt und die korrespondierende Kühlarbeit (JR) getrennt für die Mehrzahl von

Referenzbetriebssituationen in dem Datenspeicher abgelegt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Wirkungsgrads des Wärmetauschers (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) für eine Arbeitsbetriebssituation, zu der keine exakt gleiche Referenzbetriebssituation im Datenspeicher dokumentiert ist, mithilfe einer Interpolation der für wenigstens zwei in dem Datenspeicher abgelegten Referenzbetriebssituationen bestimmten Werte der Kühlarbeit (JR) ermittelt wird, wobei die wenigstens zwei

Referenzbetriebssituationen in gleicher beziehungsweise unterschiedlicher Gewichtung Eingang in die Bestimmung des Wirkungsgrads des

Wärmetauschers (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) finden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Reaktionszeit des Wärmetauschers (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) durch eine Messung der Leistungsaufnahme (P) des Elektromotors (5) und/oder der

Temperatur (Τ,, T0) des zu kühlenden Mediums vor und nach der

Energiewandlung und der Kühlmitteltemperatur (Tk) in dem Lernbetrieb und/oder in dem Messbetrieb bestimmt und dann die Kühlarbeit (JB, JR) des Elektromotors (5) bestimmt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Datenspeicher Parameter zur Bestimmung der Reaktionszeit und/oder einer Dauer des Lernbetriebs abgespeichert werden.

1 1. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Zentralmesseinrichtung (6) und eine Mehrzahl von

Wärmetauschern (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) vorgesehen sind, wobei eine Mehrzahl von den Wärmetauschern (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) zugeordneten Sensoren an die Zentralmesseinrichtung (6) angeschlossen sind und wobei die einem einzelnen Wärmetauscher (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) zugeordneten Sensoren mit einer

Recheneinheit der Zentralmesseinrichtung (6) und einem Datenspeicher der Zentralmesseinrichtung (6) derart zusammenwirken, dass für jeden einzelnen Wärmetauscher (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) getrennt die Wirkungsgradänderung durch Vergleich eines im einem Messbetrieb bestimmten Werts für die Kühlarbeit (JB) eines Elektromotors (5) des betrachteten einzelnen Wärmetauschers (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) und einem in dem Datenspeicher abgelegten Wert der Kühlarbeit (JR) des gleichen Wärmetauschers (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) für wenigstens eine

Referenzbetriebssituation bestimmt wird, welche in einem gereinigten

Referenzbetriebszustand ermittelt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Zentralmesseinrichtung (6) ortsfern zu wenigstens einzelnen Wärmetauschern (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) vorgesehen ist und/oder dass ein Zeitpunkt zur Durchführung einer Reinigung für jeden angeschlossenen Wärmetauscher (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) individuell bestimmbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedem einzelnen Wärmetauscher (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4) ein mit den lokalen Sensoren und/oder dem einzelnen Wärmetauscher (1 , 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4)

zusammenwirkende dezentrales Steuermodul (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4) zugeordnet ist und/oder dass das dezentrale Steuermodul (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4) datentechnisch mit der Zentralmesseinrichtung (6) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentralen Steuermodul (7.1 , 7.2, 7.3, 7.4) über ein Bussystem (8) mit der Zentralmesseinrichtung (6) verbunden sind.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Wärmetauschers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Verschmutzungsgrads eines Wärmetauschers sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Wärmetauscher werden in großer Stückzahl im industriellen Umfeld eingesetzt und in vielen Fällen quasi unterbrechungsfrei über eine lange Zeit betrieben. Während des Betriebs verschmutzen die Wärmetauscher. Beispielsweise wird mit einem zu kühlenden Medium, insbesondere Luft, Schmutz in den Wärmetauscher eingebracht. Der Schmutz setzt sich an den Grenzflächen des Wärmetauschers fest. Er reduziert beziehungsweise behindert die Strömung des Mediums im Wärmetauscher und beeinflusst den Wärmeübergangswiderstand beziehungsweise die Effizienz des Wärmeübergangs zwischen einem Kühlmedium und dem zu kühlenden Medium negativ. Letztlich steigt hierdurch der Energiebedarf zum Betrieb des Wärmetauschers. Eine regelmäßige Reinigung des Wärmetauschers ist heute in der Regel nicht vorgesehen. Die Unternehmen beziehungsweise Betreiber des Wärmetauschers können weder Aussagen zum Verschmutzungsgrad des Wärmetauschers, zu der Wirkungsgradverschlechterung infolge der Verschmutzung oder zu dem Zeitpunkt der nächsten planmäßigen oder außerplanmäßigen Reinigung machen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insofern, ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschmutzungsgrads und/oder einer Wirkungsgradverschlechterung eines Wärmetauschers infolge einer Verschmutzung anzugeben. Die Bestimmung der Verschmutzung beziehungsweise der Wirkungsgradänderung soll mit technischen Mitteln automatisiert während des normalen Betriebs erfolgen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Zur Lösung der Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 auf.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass während eines Lernbetriebs in einem gereinigten Referenzbetnebszustand des Wärmetauschers für einen oder bevorzugt für mehrere Referenzbetriebssituationen die Kühlarbeit eines für die Kühlung zuständigen Elektromotors bestimmt wird. Nach dem Abschluss des Lernbetriebs wird in einem Messbetrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zu der

Referenzbetriebssituation korrespondierenden Arbeitsbetriebssituation die Kühlarbeit des gleichen Elektromotors bestimmt. Nach Durchführung des Lernbetriebs und des Messbetriebs wird in Kenntnis der unterschiedlichen Kühlarbeit im Messbetrieb und im Kühlbetrieb auf eine Änderung eines Wirkungsgrads des Wärmetauschers

geschlossen. Insbesondere kann in Kenntnis einer Verschlechterung des

Wirkungsgrads bestimmt werden, wie viel mehr Energie aufgrund der Verschmutzung des Wärmetauschers für dessen Betrieb aufgebracht werden muss. In Kenntnis einer durchschnittlichen Dauer einer Reinigung des Wärmetauschers und typischer Kosten für die Reinigung des Wärmetauschers kann dann bestimmt werden, ob der Fortbetrieb des verschmutzten Wärmetauschers wirtschaftlich weniger vorteilhaft ist als die Durchführung einer Reinigung des Wärmetauschers. Neben der Kosten der Reinigung können hierbei insbesondere die Ausfallzeiten des Wärmetauschers und der mit dem Stillsetzen des Wärmetauschers verbundene Produktionsausfall berücksichtigt werden.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Lernbetrieb einmalig durchgeführt wird, während der Messbetrieb wiederkehrend durchgeführt wird. Beispielsweise wird der Lernbetrieb einmalig nach Durchführung einer Reinigung oder bei der

Inbetriebnahme des Wärmetauschers durchgeführt. Der Messbetrieb wird

beispielsweise periodisch in gleichen oder variablen Betriebszeitintervallen

durchgeführt. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die Kühlarbeit für den Elektromotor in dem Lernbetrieb und in dem Messbetrieb bestimmt, indem die Wirkleistung

beziehungsweise der Motorstrom des Elektromotors bestimmt werden. Die

Wirkleistung beziehungsweise der Motorstrom des Elektromotors kann vergleichsweise einfach erfasst und zur Bestimmung einer elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromotors herangezogen werden. Aus der Leistungsaufnahme ergibt sich über die Zeit die von dem Elektromotor in einem Erfassungszeitintervall aufgenommene Kühlarbeit. Das Erfassungszeitintervall kann dabei im Lernbetrieb und im Messbetrieb gleich groß gewählt werden oder unterschiedlich bemessen sein.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sieht die Erfindung vor, dass die Bestimmung der Kühlarbeit in dem Lernbetrieb und/oder in dem Messbetrieb durchgeführt wird, nachdem der Wärmetauscher in einem quasistatischen beziehungsweise stationären Betriebszustand ist. Zu diesem Zweck erfolgt die Bestimmung der Kühlarbeit des Elektromotors nach einer Reaktionszeit des Wärmetauschers bei einer konstanten Leistungsaufnahme des Elektromotors, bei konstanter Temperatur des zu kühlenden Mediums vor und nach der Energiewandlung und bei einer konstanten

Kühlmitteltemperatur. Die Bestimmung der Reaktionszeit kann dabei auf

unterschiedlicher weise erfolgen. Beispielsweise können Erfahrungswerte der

Vergangenheit genutzt werden, um die Reaktionszeit konservativ abzuschätzen. Ein so ermittelter Wert für die Reaktionszeit des Wärmetauschers kann dann in einem

Datenspeicher abgelegt und vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden. Ebenso ist vorgesehen, dass die zur Bestimmung des stationären Betriebszustands relevanten Kenngrößen des Systems, insbesondere die Leistungsaufnahme des Elektromotors, die Temperatur des zu kühlenden Mediums vor und nach der Energiewandlung und die Kühlmitteltemperatur sensorisch erfasst werden. Aus den so erfassten Kenngrößen kann dann der stationäre Betriebszustand des Wärmetauschers ermittelt werden. Die Bestimmung der Kühlarbeit in dem

Lernbetrieb beziehungsweise in dem Messbetrieb schließt sich dann an.

In dem Lernbetrieb wird bei gereinigtem Wärmetauscher die Kühlarbeit bevorzugt für eine Mehrzahl von Referenzbetriebssituationen ermittelt. Es besteht insofern die Möglichkeit, die während des Messbetriebs in einer ausgewählten

Arbeitsbetriebssituation bestimmte Kühlarbeit des Elektromotors zu vergleichen mit dem Wert der Kühlarbeit in einer oder mehreren korrespondierenden Referenzbetriebssituationen. Beispielsweise kann eine Arbeitsbetriebssituation einer Referenzbetriebssituation gleichen, etwa in Bezug auf die Temperatur, den Druck und den Volumenstrom des zu kühlenden Mediums. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass für eine Arbeitssituation, zu der keine exakte gleiche Referenzbetriebssituation im Datenspeicher dokumentiert ist, mithilfe einer Interpolation der für wenigstens zwei in dem Datenspeicher abgelegten Referenzbetriebssituationen bestimmten Werte der Kühlarbeit die Änderung des Wirkungsgrads des Wärmetauschers zu ermitteln. Die wenigstens zwei für die Interpolation betrachteten Referenzbetriebssituationen können in gleicher oder unterschiedlicher Gewichtung Eingang in die Bestimmung des

Wirkungsgrads des Wärmetauschers finden.

Eine zur Lösung der Aufgabe ausgebildete Vorrichtung weist die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 11 auf.

Die Vorrichtung umfasst insbesondere eine Zentralmesseinrichtung und eine Mehrzahl von Wärmetauschern, wobei eine Mehrzahl von den Wärmetauschern zugeordneten Sensoren an die Zentralmesseinrichtung angeschlossen sind und wobei die einem einzelnen Wärmetauscher zugeordneten Sensoren mit einer Recheneinheit der Zentralmesseinrichtung und einem Datenspeicher der Zentralmesseinrichtung derart zusammenwirken, dass für jeden einzelnen Wärmetauscher getrennt eine infolge der Verschmutzung auftretende Wirkungsgradänderung durch Vergleich der im

Messbetrieb bestimmten Kühlarbeit eines Elektromotors des betrachteten

Wärmetauschers und einem in dem Datenspeicher abgelegten Wert der Kühlarbeit des gleichen Wärmetauschers in einem gereinigtem Referenzbetriebszustand verglichen wird. Die Zentralmesseinrichtung kann dabei insbesondere ortsfern zu wenigstens einzelnen Wärmetauschern vorgesehen sein. Ein Zeitpunkt zur Durchführung einer Reinigung kann für jeden betrachtenden Wärmetauscher individuell bestimmt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass für jeden einzelnen Wärmetauscher ein dezentrales Steuermodul vorgesehen ist. Die den einzelnen Wärmetauschern zugeordneten Sensoren sind dann bevorzugt mit dem dezentralen Steuermodul verbunden. Das dezentrale Steuermodul ist über eine Datenleitung, insbesondere einem Datenbus mit der Zentralmesseinrichtung verbunden. Insofern können die mithilfe der Sensoren ermittelten Kenngrößen von dem dezentralen Steuermodul gesammelt beziehungsweise aggregiert und validiert werden. Ebenso können die während des Lernbetriebs für den einzelnen Wärmetauscher ermittelten Werte für die Kühlarbeit in einem Datenspeicher des dezentralen

Steuermoduls abgelegt sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die

Bestimmung der Wirkungsgradänderung für alle angeschlossenen Wärmetauscher in der Zentralmesseinrichtung erfolgt. Auch beim Vorsehen der dezentralen

Steuermodule kann der Datenspeicher für die während des Lernbetriebs ermittelte Kühlarbeit des Elektromotors der Zentralmesseinrichtung zugeordnet sein.

Nach der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Prinzip der Überwachung der Energie wandelnden Prozesse weit gefasst wird. Es kann beispielsweise die

Leistungsaufnahme eines Elektromotors überwacht werden, welcher einen Propeller antreibt zur Bereitstellung eines Luftstroms. Beispielsweise kann eine zum Umwälzen eines Gases oder einer Flüssigkeit vorgesehene Elektropumpe überwacht werden. Das umgewälzte Medium kann zum Heizen beziehungsweise Kühlen eines dem

Wärmetauscher zugeführten Nutzvolumenstroms vorgesehen sein. Das

erfindungsgemäße Verfahren lässt sich insofern auf Lamellenwärmetauscher anwenden, bei denen die steigende Motorleistung des Lüfters bewertet wird. Ebenso lässt es sich bei Rohrbündel-, Platten-, Gegenstrom-, Gleichstrom- und

Kreuzstromwärmetauschern anwenden, bei denen ein flüssiges Medium von einer elektrisch angetriebenen Pumpe bewegt wird. Auch wird die elektrische Arbeit der Pumpe im Zusammenhang mit der verrichteten Energiewandlung ausgewertet.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Prinzip der dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegenden Überwachung der Energie wandelnden Prozesse über die Überwachung von Elektromotoren hinaus ausgedehnt wird. Insbesondere können beliebige andere Energiequellen hinsichtlich ihrer Leistungsbilanz überwacht werden. Der Energieverbrauch kann der Auswerteeinheit beispielsweise aufbereitet zur

Verfügung gestellt werden. Beispielsweise kann der Energieverbrauch bei einem zum Temperieren eines Fluids vorgesehenen Gasbrenner erfasst und in Bezug auf die Referenzbetriebssituation und die Arbeitsbetriebssituation verglichen werden. Die Erfassung der anderen Prozessparameter erfolgt analog zu den zuvor beschriebenen Prozessgrößen. Aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sind weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen. Dort erwähnte Merkmale können jeweils einzeln für sich oder auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Erfindungsgemäß beschriebene Merkmale und Details der Vorrichtung gelten selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem

erfindungsgemäßen Verfahren und umgekehrt. So kann auf die Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden. Die Zeichnungen dienen lediglich beispielhaft der Klarstellung der Erfindung und haben keinen einschränkenden Charakter.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Prinzipdarstellung für einen Wärmetauscher, an dem das

erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird und

Figur 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Zentralmesseinrichtung und einer Mehrzahl von Wärmetauschern.

Figur 1 zeigt einen Wärmetauscher 1 , dem über einen ersten Fluidkanal 2 ein zu kühlendes Medium und über einen Kühlmittelkreislauf 3 ein Kühlmittel zugeführt wird. Dem Kühlmittelkreislauf 3 ist eine Kühlmittelpumpe 4 zugeordnet, welche von einem für die Kühlung zuständigen Elektromotor 5 betrieben wird. Das in dem Kühlmittelkreislauf 3 umgepumpte Kühlmittel hat eine Kühlmitteltemperatur T k . Das zu kühlende Medium, welches über den Fluidkanal 2 geführt wird, wird dem Wärmetauscher 1 mit einer Eingangstemperatur T, zugeführt und bei einer Ausgangtemperatur T 0 abgeführt. In Bezug auf den Elektromotor 5 werden die Wirkleistung P M und die Kühlleistung P K bestimmt. Zur Bestimmung der Wirkleistung PM werden insbesondere der Motorstrom i, die Spannung u und die Phase ermittelt.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass zunächst in einem Lernbetrieb in einem gereinigten Referenzbetriebszustand des Wärmetauschers 1 für wenigstens eine und bevorzugt für eine Mehrzahl von Referenzbetriebssituationen die Kühlarbeit J R des für die Kühlung zuständigen Elektromotors 5 bestimmt und die so ermittelten Werte in einem Datenspeicher abgelegt werden. Ferner wird zu einem späteren Zeitpunkt in einem Messbetrieb des Wärmetauschers 1 eine Kühlarbeit J B des Elektromotors in einer Arbeitsbetriebssituation bestimmt, welche sich dadurch kennzeichnet, dass der Wärmetauscher einen anderen, insbesondere höheren Verschmutzungsgrad aufweist als im Lernbetrieb. Die Arbeitsbetriebssituation korrespondiert insbesondere zu wenigstens einer Referenzbetriebssituation. Nach Durchführung des Lernbetriebs und des Messbetriebs wird aus einer Differenz zwischen einem Wert der Kühlarbeit J B im Messbetrieb und einem Wert der Kühlarbeit J R im Lernbetrieb auf eine Änderung eines Wirkungsgrads des Wärmetauschers geschlossen. Insbesondere werden die Werte für die Kühlarbeit J B im Messbetrieb und für die Kühlarbeit J R im Lernbetrieb bestimmt, nachdem sich der Wärmetauscher 1 nach einer Reaktionszeit in einem quasistatischen beziehungsweise stationären Betriebszustand befindet, welcher dadurch

gekennzeichnet ist, dass der Elektromotor 5 eine konstante Leistungsaufnahme aufweist, dass die Temperaturen Τ,, T 0 des zu kühlenden Mediums vor und nach der Energiewandlung konstant sind und dass die Kühlmitteltemperatur T k konstant ist.

Anhand der Änderung des Wirkungsgrads des Wärmetauschers 1 wird ein Zeitpunkt bestimmt, an dem eine Reinigung des Wärmetauschers 1 und ein Zurückversetzen desselben in den gereinigten Referenzbetriebszustand wirtschaftlicher ist als ein Fortbetrieb des ungereinigten Wärmetauschers 1. Hierbei kann neben den

Energiekosten insbesondere die Ausfallzeit beziehungsweise der Produktionsstopp berücksichtigt werden, welcher mit einem Stillsetzen des Wärmetauschers verbunden ist. Ebenso können die Kosten für die Durchführung der Reinigung in Bezug auf Personal und Material berücksichtigt beziehungsweise gegengerechnet werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Figur 2 sieht eine Zentralmesseinrichtung 6 und eine Mehrzahl von Wärmetauschern 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4 vor. Jedem Wärmetauscher 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4 ist ein dezentrales Steuermodul 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4 zugeordnet. Das dezentrale Steuermodul 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4 jedes einzelnen Wärmetauschers 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4 wirkt mit einer Anzahl von nicht dargestellten Sensoren zusammen, welche insbesondere dazu dienen, den

Motorstrom i für den Elektromotor, die Kühlmitteltemperatur T k , die Temperatur T, des zu kühlenden Mediums vor der Energiewandlung und die Temperatur T 0 des zu kühlenden Mediums nach der Energiewandlung zu bestimmen. Jeweils ist das dezentrale Steuermodul 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4 über einen Datenbus 8 mit der

Zentralmesseinrichtung 5 verbunden. Die mithilfe der Sensoren bestimmten Messwerte werden in den dezentralen Steuermodul 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4 verarbeitet, beispielsweise digitalisiert und gefiltert, zwischengespeichert oder dergleichen und zur Bestimmung der Änderungen des Wirkungsgrads über den Datenbus 8 an die

Zentralmesseinrichtung 6 übertragen. Die Zentralmesseinrichtung 6 bestimmt mithilfe einer nicht dargestellten Recheneinheit die Kühlarbeit J B in den momentanen

Arbeitsbetriebszustand und vergleicht diese mit in einem Datenspeicher der

Zentralmesseinrichtung 6 abgelegten Werten für die Kühlarbeit J R des Elektromotors 5 in dem gereinigten Referenzbetriebszustand des Wärmetauschers 1.

Nach einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auf die dezentrale Steuermodule 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4 verzichtet werden. Ebenso kann statt des Datenbusses 8 eine beliebige andere geeignete datentechnische Kopplung zwischen den Wärmetauschern 1.1 , 1.2, 1.3, 1.4 und der Zentralmesseinrichtung 6 geschaffen werden.

Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Volumenstrom V des zu kühlenden Mediums durch den Fluidkanal 2 des Wärmetauschers 1 zur Anwendung des Messprinzips konstant oder jedenfalls näherungsweise konstant bleiben. Der Volumenstrom des zu kühlenden Mediums durch den Fluidkanal 2 wird bevorzugt nicht erfasst. Ebenso wird ein konstanter Druck des zu kühlenden Mediums nicht erfasst.

Nach einem alternativen Beispiel der Erfindung können der Volumenstrom und ein Druck des zu kühlenden Mediums variieren. Es ist dann vorgesehen, die Größen zu erfassen und bei der Bestimmung der Kühlarbeit J R , J B zu berücksichtigen.

Die Figuren 3 und 4 zeigen alternative Ausführungsformen, bei denen Fluidkanäle 2 eines Wärmetauschers 1 in einem Flüssigkeitsbad 10 vorgesehen sind und von dem zu kühlenden Medium durchströmt werden. In Figur 3 ist der Wärmetauscher 1 als Rohrbündelwärmetauscher ausgeführt. Figur 4 zeigt einen Plattenwärmetauscher. Die in dem Flüssigkeitsbad 10 vorgesehene Flüssigkeit wird über eine Betriebseinheit 9 temperiert. Beispielsweise kann als Teil der Betriebseinheit 9 ein Gasbrenner vorgesehen sein, welcher hinsichtlich seiner Verbrauchsdaten überwacht wird zur Auswertung einer Energiebilanz des Wärmetauschers in der Referenzbetriebssituation und der Arbeitsbetriebssituation sowie zur Bestimmung des Verschmutzungsgrads. Gleiche Bauteile und Bauteilfunktionen sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Bezugszeichenliste

1 Wärmetauscher

1.1 Wärmetauscher

1.2 Wärmetauscher

1.3 Wärmetauscher

1.4 Wärmetauscher

2 Fluidkanal

3 Kühlmittelkreislauf

4 Kühlmittelpumpe

5 Elektromotor

6 Zentralmesseinrichtung

7.1 dezentrales Steuermodul

7.2 dezentrales Steuermodul

7.3 dezentrales Steuermodul

7.4 dezentrales Steuermodul

8 Datenbus

9 Betriebseinheit

10 Flüssigkeitsbad

T k Kühlmitteltemperatur

T, Temperatur des zu kühlenden Mediums vor der Energiewandlung

T 0 Temperatur des zu kühlenden Mediums nach der Energiewandlung

i Motorstrom

P K Kühlleistung

P M Wirkleistung des Elektromotors

J R verrichtete Arbeit des kühlenden Elektromotors in einem gereinigten

Referenzbetriebszustand (Lernbetrieb) des Wärmetauschers

J B verrichtete Arbeit des kühlenden Elektromotors in einem Arbeitsbetriebszustand (Messbetrieb)

V Volumenstrom des zu kühlenden Mediums