DE102014002601B4

DE102014002601B4 - Anzeigeeinrichtung, Verfahren und Steuerung zur Analyse eines Schwingungsverhaltens eines Feuerungssystems

Info

Publication number: DE102014002601B4
Application number: DE102014002601.9A
Authority: DE
Inventors: Dr. Hermann Jakob
Original assignee: IFTA INGENIEURBUERO fur THERMOAKUSTIK GmbH
Current assignee: Ifta Ingenieurbuero fur Thermoakustik GmbH
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: EP3060848A1; DE102014002601A1; WO2015058858A1

Abstract

Anzeigeeinrichtung zur Analyse eines Schwingungsverhaltens eines Feuerungssystems, wobei die Anzeigeeinrichtung umfasst:
- ein Betriebsdatenempfangsmittel (2) zum Empfangen von ersten und zweiten Betriebsdaten des Feuerungssystems, wobei die ersten und zweiten Betriebsdaten unterschiedliche Betriebsparameter des Feuerungssystems charakterisieren, die einen Schwingungszustand des Feuerungssystems beeinflussen,
- ein Schwingungsdatenempfangsmittel (3) zum Empfangen von Schwingungsdaten des Feuerungssystems, die mit den ersten und zweiten Betriebsdaten des Feuerungssystems verknüpft sind und den Schwingungszustand des Feuerungssystems charakterisieren,
- ein Schwingungsdatenabbildungsmittel (4), das die empfangenen Schwingungsdaten auf einen vorgegebenen Schwingungsindikatorsatz (8, 10) abbildet und den Schwingungsdaten entsprechende Schwingungsindikatordaten ausgibt, wobei der Schwingungsindikatorsatz (8, 10) mehrere Schwingungsindikatoren (8a, ..., 8x; 10a, ..., 10g) umfasst, die unterschiedliche Schwingungszustände des Feuerungssystems charakterisieren, und
- ein Ausgabemittel (5) zum Ausgeben einer Analysekurve (7, 9, 11), in der die ersten und zweiten Betriebsdaten gegeneinander aufgetragen sind, wobei die Analysekurve (7, 9, 11) in Analysekurvenelemente (7a, ..., 7x; 9a, ..., 9x; 11a, ..., 11x) unterteilt ist und wobei jedem Analysekurvenelement (7a, ..., 7x; 9a, ..., 9x; 11a, ..., 11x) ein zugehöriger Schwingungsindikator (8a, ..., 8x; 10a, ..., 10g) der Schwingungsindikatordaten überlagert ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinrichtung zur Analyse eines Schwingungsverhaltens eines Feuerungssystems, ein Verfahren zum Steuern eines Feuerungssystems unter Verwendung der Anzeigeeinrichtung und eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Feuerungssystems.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Selbsterregte Verbrennungsschwingungen treten in Feuerungssystemen (wie z.B. Gasthermen, Prozessgaserhitzern, Gasturbinen, Raketenantrieben) durch eine Rückkopplung von thermischer Wärmefreisetzung auf die Zufuhr von Brennstoff und/oder Luftzuführung auf. Hierbei stellt meist die Akustik den relevanten Rückkopplungspfad dar. In selteneren Fällen kann aber auch die mechanische Struktur des Feuerungssystems als Rückkopplungspfad dienen.
Treten diese Schwingungen auf, kommt es zu unerwünscht hohen Schalldruckamplituden im Feuerungssystem, die abhängig von der Frequenz wiederum zu einer starken Anregung der mechanischen Struktur des Feuerungssystems führen können. Hierbei können die Amplituden ein derart hohes Maß erreichen, dass das jeweilige Feuerungssystem abhängig von dessen mechanischer Belastbarkeit oft schon nach kurzer Zeit, dabei spricht man von Sekunden bis Stunden, zerstört werden kann.
Es ist bekannt, diese Schwingungen dadurch zu vermeiden, dass man das Feuerungssystem in einem Betriebsmodus betrieben hat, der aus aktueller Sicht oftmals unerlaubt hohe Emissionswerte aufweist. Der Betriebsmodus ist z.B. ein Diffusionsbetrieb, der zu extrem hohen NO_x-Werten führt. Nach den derzeitigen Emissionsvorschriften sind solche hohen NO_x-Werte nicht mehr erlaubt.
Dementsprechend ist es als alternativer Weg, um selbsterregte Verbrennungsschwingungen zu vermeiden und gleichzeitig geringe Emissionswerte zu erreichen, bekannt, eine moderne Vormischverbrennung zu verwenden, wobei diese z.B. so gestaltet sein kann, dass im relevanten Betriebspunkt oder auf der relevanten Betriebslinie (Leistung und Luftzahl) die Schwingungen vermieden werden.
Eine andere Möglichkeit, Schwingungen zu vermeiden, stellt die Aufsplitterung der Brennstoffzufuhr zum Feuerungssystem dar. Diese erfolgt dann so, dass je nach gewünschtem Betriebspunkt der Splitt so eingestellt wird, dass die Schwingungen vermieden werden.
Da weitere Parameter z.B. die Umgebungsbedingungen des Feuerungssystems, wie die Temperatur der zugeführten Verbrennungsluft, der Luftdruck, die Gaszusammen setzung, die Alterung des jeweiligen Feuerungssystems, etc. das Auftreten der Schwingungen beeinflussen, ist es oft nicht möglich, das Feuerungssystem so auszuliefern, dass das Auftreten von Verbrennungsschwingungen zuverlässig vermieden werden kann. Vielmehr ist es oft erforderlich, das jeweilige Feuerungssystem vor Ort, also am endgültigen Einsatzort, so einzustellen, dass die Schwingungen bei den dort vorliegenden Umgebungsbedingungen vermieden werden. Diesen Vorgang nennt man auch Tuning des Verbrennungssystems.
Beim Tuning ist es bekanntermaßen notwendig, dass bei realem Betrieb des Verbrennungssystems die Verbrennungsschwingungen durch geeignete Sensoren (z.B. Piezodruckaufnehmer) gemessen und mittels eines Schwingungsmessgeräts bzw. Monitoringsystems aufgezeichnet werden. Anhand dieser Daten werden die relevanten Stellgrößen des Verbrennungssystems so getrimmt, dass die Schwingungen vermieden oder unterhalb eines tolerierbaren Maßes gebracht werden. Die Auswertung der Daten erfolgt dabei in Spektral- bzw. Frequenz- und Linienplots, wobei in den Spektralplots - das können Einzelspektren aber auch Spektrogramme sein -, die Schwingungsgrößen und in den Linienplots die relevanten Betriebsgrößen dargestellt werden. Hierbei müssen diverse Größen vom jeweiligen Personal abgelesen und in geeigneter Weise interpretiert werden, um darauf beruhend durch eine geeignete Verstellung z.B. des Brennstoffsplits oder ähnlichem, die Verbrennungsschwingungen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird zusätzlich erschwert, da dem Personal oft nur wenig Zeit bleibt, diese Verstellung durchzuführen. Einerseits sollte der Einstellvorgang aus wirtschaftlichen Aspekten so kurz wie möglich gehalten werden. Andererseits gilt es auch mögliche Beschädigungen zu verhindern, indem rechtzeitig sehr schnell auftretende Verbrennungsschwingungen abgefangen werden.
Aus der DE 10 2004 052 433 B4 ist eine Regelungsvorrichtung für ein Feuerungssystem bekannt, mit der Verbrennungsfluktuationen vollautomatisch gemindert werden. Dabei werden Fluktuationskurven in Frequenzbänder unterteilt.
Ferner offenbart die US 2006/0015298 A1 ein Verfahren zur Analyse und Überwachung eines Feuerungssystems, bei dem Analysekurven ausgegeben werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Anzeigeeinrichtung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Steuereinrichtung zur Verfügung zu stellen, um insbesondere das Tuning von Feuerungssystemen zu erleichtern.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Anzeigeeinrichtung zur Analyse eines Schwingungsverhaltens eines Feuerungssystems bereit, wobei die Anzeigeeinrichtung umfasst: ein Betriebsdatenempfangsmittel zum Empfangen von ersten und zweiten Betriebsdaten des Feuerungssystems, wobei die ersten und zweiten Betriebsdaten unterschiedliche Betriebsparameter des Feuerungssystems charakterisieren, die einen Schwingungszustand des Feuerungssystems beeinflussen, ein Schwingungsdatenempfangsmittel zum Empfangen von Schwingungsdaten des Feuerungssystems, die mit den ersten und zweiten Betriebsdaten des Feuerungssystems verknüpft sind und den Schwingungszustand des Feuerungssystems charakterisieren, ein Schwingungsdatenabbildungsmittel, das die empfangenen Schwingungsdaten auf einen vorgegebenen Schwingungsindikatorsatz abbildet und zu den Schwingungsdaten entsprechende Schwingungsindikatordaten ausgibt, wobei der Schwingungsindikatorsatz mehrere Schwingungsindikatoren umfasst, die unterschiedliche Schwingungszustände des Feuerungssystems charakterisieren, und ein Ausgabemittel zum Ausgeben einer Analysekurve, in der die ersten und zweiten Betriebsdaten gegeneinander aufgetragen sind, wobei die Analysekurve in Analysekurvenelemente unterteilt ist und wobei jedem Analysekurvenelement ein zugehöriger Schwingungsindikator der Schwingungsindikatordaten überlagert ist.
Nach einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Feuerungssystems unter Verwendung einer Anzeigeeinrichtung nach dem ersten Aspekt bereit, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Hochfahren des Feuerungssystems entlang einer ersten Fahrlinie, während des Hochfahrens, Erfassen der ersten und zweiten Betriebsdaten des Feuerungssystems und der zugehörigen Schwingungsdaten des Feuerungssystems und Zuführen der ersten und zweiten Betriebsdaten und der Schwingungsdaten zur Anzeigeeinrichtung, und Verwenden der Anzeigeeinrichtung zum Analysieren des momentanen Schwingungsverhaltens des Feuerungssystems anhand der ausgegebenen Analysekurve.
Nach einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Feuerungssystems bereit, die eine Anzeigeeinrichtung nach dem ersten Aspekt umfasst und dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach dem zweiten Aspekt auszuführen.
Weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der beigefügten Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Anzeigeeinrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 eine erste Darstellung der Ausgabe der Anzeigeeinrichtung von 1 darstellt;
3 eine weitere Darstellung der Ausgabe der Anzeigeeinrichtung von 1 mit einer anderen Analysekurve bzw. Fahrlinie darstellt;
4 eine weitere Darstellung der Ausgabe der Anzeigeeinrichtung von 1 mit einer Optimierung der Fahrlinie darstellt;
5 ein Ausführungsbeispiel einer Analysekurve mit Symbolen zeigt, und
6 ein Ausführungsbeispiel einer Analysekurve mit Pfeilen zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anzeigeeinrichtung 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Vor einer detaillierten Beschreibung folgen zunächst allgemeine Erläuterungen zu den Ausführungsbeispielen und deren Vorteile.
Wie eingangs erwähnt, treten in Feuerungssystemen, wie z.B. Gasthermen, Prozessgaserhitzern, Gasturbinen, Raketenantrieben oder dergleichen, durch eine Rückkopplung von thermischer Wärmefreisetzung auf die Zufuhr von Brennstoff und/oder Luftzuführung selbsterregte Verbrennungsschwingungen, auch nur Schwingungen im Folgenden genannt, auf. Die Akustik stellt dabei den relevanten Rückkopplungspfad dar. In anderen Fällen kann aber auch die mechanische Struktur des Feuerungssystems selbst als Rückkopplungspfad dienen.
Wie ebenfalls bereits erwähnt, sind solche Schwingungen unerwünscht, da diese zu hohen Schalldruckamplituden im Feuerungssystem führen können, die wiederum in Abhängigkeit von der Frequenz zu einer starken Anregung der mechanischen Struktur des Feuerungssystems führen können. Hierbei können die Amplituden ein derart hohes Maß erreichen, dass das jeweilige Feuerungssystem abhängig von dessen mechanischer Belastbarkeit oft schon nach kurzer Zeit, d.h. in einem Zeitraum von Sekunden bis Stunden, beschädigt oder zerstört werden kann.
Da, wie eingangs erläutert, weitere Parameter z.B. die Umgebungsbedingungen des Feuerungssystems, wie die Temperatur der zugeführten Verbrennungsluft, der Luftdruck, die Gaszusammensetzung, die Alterung des jeweiligen Feuerungssystems, etc. das Auftreten der Schwingungen bei manchen Ausführungsbeispielen beeinflussen, ist es bei manchen Ausführungsbeispielen nicht möglich, das Feuerungssystem so auszuliefern, dass das Auftreten von Verbrennungsschwingungen am Aufstellungsort zuverlässig vermieden werden kann. Vielmehr ist es oft erforderlich, das jeweilige Feuerungssystem am Aufstellungsort, also am endgültigen Einsatzort so einzustellen, d.h. zu tunen, dass die Schwingungen bei den dort vorliegenden Umgebungsbedingungen vermieden werden.
Beim Tuning werden bei manchen Ausführungsbeispielen bei realem Betrieb des Feuerungssystems die (Verbrennungs-)Schwingungen durch geeignete Sensoren (z.B. Piezodruckaufnehmer oder anderen bekannten Druck-/Schwingungssensoren) gemessen und mittels eines Schwingungsmessgeräts bzw. Monitoringsystems oder eines anderen Aufzeichnungsmittels aufgezeichnet. Anhand dieser Daten werden die relevanten Stellgrößen des Verbrennungssystems so getrimmt, d.h. getunt, dass die Schwingungen vermieden oder unterhalb eines tolerierbaren Maßes, das durch einen entsprechenden Schwellwert spezifiziert ist, gebracht werden.
Alternativ kann zur Messung des direkten (Verbrennungs-)Schwingungssignals die Schwingung auch indirekt gemessen werden, indem eine Größe gemessen wird, auf die sich die (Verbrennungs-)Schwingungen auswirken. Eine solche Größe ist z.B. die Vibration eines durch die (Verbrennungs-)Schwingung angeregten Bauteils, wie z.B. eine Brennkammerwand. Eine solche Vibration kann man z.B. durch einen Beschleunigungsaufnehmer messen.
Zwar ist in der vorliegenden Beschreibung die Erfindung in erster Linie anhand von Verbrennungsschwingungen erläutert, allerdings kann die vorliegende Erfindung allgemein auch bei anderen Schwingungen angewandt werden und die vorherigen und auch folgenden Erläuterungen sind analog auf andere Schwingungen und im Allgemeinen auf Plots für Wellenschwingungen anwendbar.
Die Auswertung der Daten erfolgt dabei bei manchen Ausführungsbeispielen bspw. in Spektral- bzw. Frequenz- und/oder Linienplots, wobei in den Spektralplots - das können Einzelspektren aber auch Spektrogramme sein -, die Schwingungsgrößen und in den Linienplots die relevanten Betriebsgrößen dargestellt werden.
Hierbei müssen diverse Größen vom jeweiligen Personal abgelesen und in geeigneter Weise interpretiert werden, um darauf beruhend durch eine geeignete Verstellung z.B. des Brennstoffsplits oder ähnlichem die Verbrennungsschwingungen des Feuerungssystems zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Dies ist bei manchen Ausführungsbeispielen zusätzlich erschwert, da dem entsprechenden Personal oft nur wenig Zeit bleibt, diese Verstellung durchzuführen.
Der Einstellvorgang sollte einerseits aus wirtschaftlichen Aspekten so kurz wie möglich gehalten werden. Andererseits gilt es auch mögliche Beschädigungen zu verhindern, indem rechtzeitig sehr schnell auftretende Verbrennungsschwingungen abgefangen werden.
Durch eine gleichzeitige Analyse von Betriebsdaten, die Betriebsparameter des Feuerungssystems repräsentieren, die typischerweise Schwingungen (d.h. Verbrennungsschwingungen) hervorrufen bzw. indikativ dafür sind, und Schwingungsdaten, die den Schwingungszustand des Feuerungssystems repräsentieren, können der (momentane) technische Betriebszustand und Schwingungszustand des Feuerungssystems gleichzeitig ermittelt und analysiert und auch entsprechend gleichzeitig für die Analyse dem Personal dargestellt werden. Bei manchen Ausführungsformen geschieht dies auch „online, d.h. (nahezu) in Echtzeit, sodass bspw. das Personal, das das Feuerungssystem einrichtet oder steuert, in Echtzeit gleichzeitig den Betriebszustand und den Schwingungszustand des Feuerungssystems erfassen kann.
Durch diese erfindungsgemäße Darstellung der Daten, die bei manchen Ausführungsbeispielen wie erwähnt auch in Echtzeit erfolgen kann, wird dem Personal, welches das Verbrennungssystem bzw. Feuerungssystem einstellt, eine schnelle und effiziente Darstellung geboten, um Verbrennungsschwingungen, die bspw. durch den Eingriff des Personals, d.h. Veränderung der Betriebsparameter, zu vermeiden. Hierdurch können unzulässig hohe Amplituden und die damit einhergehenden Beschädigungen des Verbrennungssystems schnell bzw. oft ganz vermieden werden oder verringert werden. Bei der Darstellung werden bspw. die Schwingungsgrößen über den relevanten Betriebsdaten bzw. dem Kennfeld des Feuerungssystems dargestellt. Das kann z.B. die Schwingungsamplitude über der thermischen Leistung und der Luftzahl sein.
Dementsprechend betreffen manche Ausführungsbeispiele eine Anzeigeeinrichtung zur Analyse eines Schwingungsverhaltens bzw. Verbrennungsschwingungsverhaltens eines Feuerungssystems.
Die Anzeigeeinrichtung umfasst dabei ein Betriebsdatenempfangsmittel zum Empfangen von ersten und zweiten Betriebsdaten des Feuerungssystems, wobei die ersten und zweiten Betriebsdaten unterschiedliche Betriebsparameter des Feuerungssystems charakterisieren, die einen Schwingungszustand des Feuerungssystems (maßgeblich) beeinflussen können.
Das Betriebsdatenempfangsmittel kann einen Mikroprozessor umfassen und eine Datenschnittstelle, um bspw. mit einem Netzwerk, dem Internet oder sonstigem Informationsaustauschnetz zu kommunizieren. Das Betriebsdatenempfangsmittel kann auch direkt mit entsprechenden Sensoren verbunden sein, die die ersten und/oder zweiten Betriebsdaten erfassen und an das Betriebsdatenempfangsmittel übertragen. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist das Betriebsdatenempfangsmittel auch mit einem Überwachungssystem des Feuerungssystems verbunden und empfängt von diesem die ersten und/oder zweiten Betriebsdaten. Das Betriebsdatenempfangsmittel kann die ersten und zweiten Betriebsdaten auch empfangen, indem es bspw. eine entsprechende Datendatei und/oder Datenbank ausliest. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Übertragungsart, eine bestimmte Herkunft, einen bestimmten Übertragungsweg oder eine bestimmte Signal- oder Dateneigenschaft der ersten bzw. zweiten Betriebsdaten eingeschränkt.
Die ersten und/oder zweiten Betriebsdaten sind bspw. charakteristisch für eine Luftzahl, eine Abgastemperatur, eine Leistung, insbesondere thermische oder elektrische Leistung und/oder einen Massenstrom von Luft- und/oder Kraftstoffzufuhr des Feuerungssystems oder charakteristisch für davon abgeleitete Größen oder indirekte Grö-ßen, wie bspw. der Hub eines Brennstoffventils, der indirekt charakteristisch für die zugeführte Brennstoffmenge ist. Auch andere Kombinationen, bspw. von abgeleiteten Größen, z.B. die durch die thermische Leistung erzeugte elektrische Leistung bei stationären Gasturbinen über der Abgastemperatur aufgetragen, werden bei manchen Ausführungsbeispielen verwendet.
Bei manchen Ausführungsbeispielen repräsentieren die ersten und zweiten Betriebsdaten eine Betriebslinie. Da bei manchen Ausführungsbeispielen das Feuerungssystem nur auf einer Betriebslinie und nicht in einem weiten Betriebs- bzw. Kennfeld, betrieben wird, stellt die Betriebslinie bei manchen Ausführungsbeispielen auch gleichzeitig die Fahrlinie des Feuerungssystems dar.
Die Anzeigeeinrichtung umfasst weiter ein Schwingungsdatenempfangsmittel zum Empfangen von Schwingungsdaten des Feuerungssystems, die mit den ersten und zweiten Betriebsdaten des Feuerungssystems verknüpft sind und den Schwingungszustand des Feuerungssystems charakterisieren.
Das Schwingungsdatenempfangsmittel kann einen Mikroprozessor umfassen und eine Datenschnittstelle, um bspw. mit einem Netzwerk, dem Internet oder einem sonstigen Informationsaustauschnetz zu kommunizieren. Das Schwingungsdatenempfangsmittel kann auch direkt mit entsprechenden Sensoren verbunden sein, die die Schwingungsdaten erfassen und an das Schwingungsdatenempfangsmittel übertragen. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist das Schwingungsdatenempfangsmittel auch mit einem Überwachungssystem des Feuerungssystems verbunden und empfängt von diesem die Schwingungsdaten. Bei manchen Ausführungsbeispielen empfängt das Schwingungsdatenempfangsmittel die Schwingungsdaten, indem es eine entsprechende Datendatei und/oder Datenbank ausliest. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Übertragungsart, eine bestimmte Herkunft, einen bestimmten Übertragungsweg oder eine bestimmte Signal- oder Dateneigenschaft der Schwingungsdaten eingeschränkt.
Bei manchen Ausführungsformen charakterisieren die Schwingungsdaten eine Amplitude und/oder Frequenz des Schwingungszustands des Feuerungssystems oder davon abgeleitete Größen. Wie oben erläutert, entstehen während des Betriebs des Feuerungssystems Schwingungen, die unerwünscht sind. Der Schwingungszustand des Feuerungssystems stellt bei manchen Ausführungsbeispielen das Schwingungsverhalten des Feuerungssystems zu einem bestimmten Zeitpunkt bzw. in einem bestimmten Zeitintervall dar und wird bspw. durch eine geeignete Messvorrichtung an dem Feuerungssystem ermittelt, welche die Schwingungsdaten ausgibt.
Die Anzeigeeinrichtung umfasst weiter ein Schwingungsdatenabbildungsmittel, das die empfangenen Schwingungsdaten auf einen vorgegebenen Schwingungsindikatorsatz abbildet und zu den Schwingungsdaten entsprechende Schwingungsindikatordaten ausgibt. Der Schwingungsindikatorsatz umfasst mehrere Schwingungsindikatoren, die unterschiedliche Schwingungszustände des Feuerungssystems charakterisieren.
Das Schwingungsdatenabbildungsmittel umfasst bei manchen Ausführungsbeispielen einen Mikroprozessor und einen Permanentspeicher (z.B. ROM-Speicher, Festplattenspeicher oder dergleichen), in dem der Schwingungsindikatorsatz gespeichert ist. Das Schwingungsdatenabbildungsmittel ist dazu eingerichtet, die empfangenen Schwingungsdaten entsprechend zu verarbeiten und den Schwingungsindikatoren zuzuordnen. Die Zuordnung geschieht bei manchen Ausführungsbeispielen nach dem Schwingungswert, der durch die Schwingungsdaten repräsentiert wird. Niedrigen Schwingungswerten werden andere Schwindungsindikatoren zugeordnet als hohen Schwingungswerten. Die Schwingungswerte können bspw. eine Schwingungsamplitude und/oder Schwingungsfrequenz repräsentieren. Bei manchen Ausführungsformen sind folglich die Schwingungsindikatoren geeignet, verschiedene Schwingungswerte zu unterscheiden und entsprechend zu markieren.
Schwingungsindikatorsätze können sich je nach Ausführungsbeispiel durch die Anzahl sich unterscheidender Schwingungsindikatoren unterscheiden. Für die Abbildung der Schwingungsindikatoren auf die Schwingungsdaten bzw. umgekehrt, ist das Schwingungsdatenabbildungsmittel eingerichtet, bspw. einen entsprechenden Schwingungswertebereich in einzelne Unterbereiche gleichmäßig oder ungleichmäßig aufzuteilen, und den einzelnen Unterbereichen vordefinierte Schwingungsindikatoren zuzuordnen.
Der Schwingungswertebereich wird in soviele Unterbereiche aufgeteilt, wie Schwingungsindikatoren im Schwingungsindikatorsatz vorhanden sind. Dementsprechend werden alle Schwingungswerte, die in einem bestimmten Unterbereich liegen, einem zugehörigen Schwingungsindikator zugeordnet. Dadurch ist eine vollständige Abbildung der Schwingungsdaten, die entsprechende Schwingungswerte definieren, auf die Schwingungsindikatoren in einem Schwingungsindikatorsatz gewährleistet.
Die Anzeigeeinrichtung umfasst weiter ein Ausgabemittel zum Ausgeben einer Analysekurve, in der die ersten und zweiten Betriebsdaten gegeneinander aufgetragen sind, wobei die Analysekurve in Analysekurvenelemente unterteilt ist und wobei jedem Analysekurvenelement ein zugehöriger Schwingungsindikator der Schwingungsindikatordaten überlagert ist.
Die Analysekurve stellt, wie oben bereits erläutert, bei manchen Ausführungsbeispielen die Betriebslinie dar, auf der das Feuerungssystem betrieben wird. Bei manchen Ausführungsbeispielen stellt die Analysekurve die Fahrlinie dar, auf der das Feuerungssystem gefahren wird.
Dadurch, dass der Auftragung der ersten und zweiten Betriebsdaten die Schwingungsindikatoren überlagert sind, stellt die Analysekurve nicht nur den Betriebszustand dar, sondern durch die Schwingungsindikatoren auch gleichzeitig den Schwingungszustand.
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Anzeigeeinrichtung dazu ausgelegt, die Analysekurve nahezu in Echtzeit auszugeben, sodass die Analysekurve nahezu in Echtzeit, das heißt bis auf die durch die Datenübertragung und Verarbeitung verursachte Verzögerung, den aktuellen Betriebs- und Schwingungszustand des Feuerungssystems repräsentiert.
Dadurch ist es bei manchen Ausführungsbeispielen möglich, dass im laufenden Betrieb des Feuerungssystems der Schwingungszustand des Feuerungssystems analysiert werden kann, bspw. durch entsprechendes Personal, das für die Steuerung oder Einrichtung des Feuerungssystems verantwortlich ist.
Bei manchen Ausführungsbeispielen beruht die Verknüpfung zwischen den Schwingungsdaten und den ersten und zweiten Betriebsdaten auf einer zeitlichen Korrelation. Bei manchen Ausführungsbeispielen werden folglich die ersten und zweiten Betriebsdaten und die Schwingungsdaten zum selben Zeitpunkt oder innerhalb eines identischen Zeitraumes bestimmt, sodass der Betriebszustand und der Schwingungszustand des Feuerungssystems in einer zeitlichen Beziehung zueinander stehen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen unterscheiden sich die Schwingungsindikatoren eines bestimmten Schwingungsindikatorsatzes durch die Farbe und/oder Form und/oder Größe oder ein anderes Kriterium, wie bspw. ein Füllmuster. Bei manchen Ausführungsbeispielen kommt es folglich darauf an, dass sich die Schwingungsindikatoren visuell voneinander unterscheiden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst der Schwingungsindikatorsatz bspw. eine Farbpallette, die durch den bekannten RGB oder CMYK Farbraum definiert ist. Der Begriff Farbpallette ist hier so zu verstehen, dass auch eine Graustufenpallette umfasst ist.
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist jeweils ein Analysenkurvenelement durch einen Punkt charakterisiert. Der Punkt ist dabei nicht notwendigerweise rund, sondern kann jede beliebige Form und Größenausdehnung haben. Punkt ist hier folglich in einem funktionellen Sinne zu verstehen und als Unterscheidungskriterium zu einer durchgezogenen Linie.
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist es durch die Darstellung der Analysekurve durch Punkte möglich, die Analysekurve selbst bspw. durch die Schwingungsindikatoren darzustellen. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind auch Mischformen realisiert. So ist bei manchen Ausführungsformen bspw. die Analysekurve durch Punkte dargestellt, die entsprechend eingefärbt sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist bspw. auch nur ein Mittelbereich eines Punktes eingefärbt. Bei manchen Ausführungsbeispielen haben die Analysenkurvenelemente eine bestimmte Form, wie bspw. ein kreisrunde, elliptische, rechteckige oder sonstige Form. Auch Pfeilformen als Analysekurvenelemente sind bei manchen Ausführungsbeispielen verwirklicht, wobei die Richtung der Pfeilspitzen der pfeilförmigen Analysekurvenelemente die Fahrtrichtung des Feuerungssystems angeben kann. Auch beliebige Mischformen sind verwirklicht.
Bei manchen Ausführungsbeispielen sind die Analysenkurvenelemente derart ausgestaltet, dass sie einen dritten Betriebsparameter charakterisieren, der wie die ersten und zweiten Betriebsdaten von einem Betriebsdatenempfangsmittel stammt und/oder aus einer Datei und/oder Datenbank ausgelesen wird. Die Analysenkurvenelemente können zum Beispiel pfeilförmig ausgestaltet sein und den dritten Betriebsparameter, wie z.B. die Fahrtrichtung, über deren Richtung und/oder Form und/oder Größe angeben. Ein Pfeil nach oben kann zum Beispiel angeben, dass ein dritter Betriebsparameter aktiviert ist, z.B. eine Bypassklappe ist geöffnet, und ein Pfeil nach unten kann dann entsprechend angeben, dass diese Klappe wieder geschlossen ist.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kommt es folglich darauf an, dass die Analysekurve so darstellbar ist, dass einerseits die Betriebslinie erkennbar ist und andererseits gleichzeitig der Schwingungszustand an einzelnen Punkten der Betriebslinie erkennbar ist.
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Analysekurve als Linie dargestellt und diese ist selbst entsprechend dem Schwingungsindikatorsatz farblich gekennzeichnet. Hierzu kann die Linie dicker dargestellt sein, um einen guten farblichen Kontrast zu erhalten. Dadurch können zwei Analysekurven, z.B. zum Vergleich einer ersten Fahrt mit einer zweiten Fahrt, nebeneinander in einem Plot dargestellt werden, wobei diese mittels unterschiedlicher Punktsymbole unterscheidbar sind. Zum Beispiel können kreisförmige Punkte für die erste Fahrt und quadratische Punkte für die zweite Fahrt verwendet werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird ein akustisches Signal, insbesondere von der Anzeigeeinrichtung, erzeugt und ausgegeben. Das akustische Signal kann die Schwingungsdaten und/oder die Betriebsdaten repräsentieren. Das akustische Signal wird zum Beispiel ausgegeben, wenn bspw. ein aktueller Datenpunkt, d.h. ein aktuelles Analysekurvenelement, erzeugt bzw. ausgegeben wird und/oder wenn man mit einem Eingabegerät (z.B. Maus, Tastatur, Touchpad oder dergleichen) ein Anzeigeelement, wie einen Mauszeiger oder dergleichen, über einem aktuellen Datenpunkt anordnet.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird den Schwingungsdaten als akustisches Signal ein Tonsignal so zugeordnet, dass z.B. mit steigenden Schwingungsamplituden die Frequenz des Tonsignals, also die Tonhöhe ansteigt, oder die Häufigkeit eines konstanten Tonsignals, z.B. ein Pips, zunimmt.
Bei manchen Ausführungsbeispielen werden in den Plots nicht zulässige Fahrbereiche z.B. durch eine Graufläche im Kennfeld hinterlegt, um dem Bedienpersonal nicht zulässige Bereich von vorne herein kenntlich zu machen. Nicht zulässige Fahrbereiche können z.B. aus anderen Gründen nicht zulässige Bereiche sein, z.B. unzulässige Luftzahlbereiche oder Bereiche mit bereits bekannten hohen Schwingungswerten. Auch wenn die Erfindung bisher anhand einer Anzeigeeinrichtung beschrieben wurde, betreffen manche Ausführungsbeispiele auch ein Verfahren, das bspw. als Computerprogramm implementiert ist. Bei einem solchen Verfahren bzw. Computerprogramm sind die oben genannten Mittel, d.h. Betriebsdatenempfangsmittel, Schwingungsdatenempfangsmittel, Schwingungsdatenabbildungsmittel und Ausgabemittel als Funktionen oder Objekte eines Computerprogramms verwirklicht.
Ferner ist bei manchen Ausführungsbeispielen das Verfahren als Computerprogrammprodukt verwirklicht.
Das Verfahren kann auch in der Nachverarbeitung, also nicht beim direkten Einstellen des Verbrennungssystems, angewendet werden und die aufgezeichneten Schwingungsdaten entsprechend dargestellt werden. Hierdurch lassen sich neue Einstellfahrten besser planen und optimieren und das Verbrennungssystem charakterisieren.
Manche Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum Steuern oder Einrichten eines Feuerungssystems unter Verwendung der Anzeigeeinrichtung oder des Verfahrens, wie oben beschrieben.
Das Verfahren umfasst den Schritt des Hochfahrens des Feuerungssystems entlang einer ersten Fahrlinie. Wie oben bereits ausgeführt, ist die Fahrlinie eine Betriebslinie des Feuerungssystems entlang derer es gefahren wird. Die Fahrlinie ist bspw. eine Linie, die sich aus dem Zusammenhang zwischen Luftzahl und zugehöriger thermischer Leistung ergibt. Wie oben aber ausgeführt, gibt es auch andere Betriebsparameter, die eine Fahrlinie bilden können.
Während des Hochfahrens werden die ersten und zweiten Betriebsdaten des Feuerungssystems und die zugehörigen Schwingungsdaten des Feuerungssystems erfasst, wie es auch schon oben beschrieben wurde. Die ersten und zweiten Betriebsdaten und die Schwingungsdaten werden der Anzeigeeinrichtung zugeführt, bspw. über Datenleitungen übertragen, wie oben ausgeführt.
Die oben beschriebene Anzeigeeinrichtung wird zum Analysieren des momentanen Schwingungsverhaltens des Feuerungssystems anhand der ausgegebenen Analysekurve verwendet.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird das Hochfahren des Feuerungssystems gestoppt, falls ein kritischer Schwingungszustand des Feuerungssystems im Analyseschritt ermittelt wird. Wie oben ausgeführt, können aufgrund übermäßiger Schwingungen Schäden am Feuerungssystem innerhalb kurzer Zeit auftreten, sodass durch das Stoppen solche Schäden, insbesondere auch während eines Einrichtungsvorganges des Feuerungssystems, vermieden werden können.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird, insbesondere während eines Einrichtungsvorgangs, das Feuerungssystem dann entlang einer zweiten Fahrlinie hochgefahren, die unterschiedlich zur ersten Fahrlinie ist, um den kritischen Schwingungszustand des Feuerungssystems zu vermeiden. Auch hier kann wieder anhand der Analysekurve sofort erkannt werden, ob das Feuerungssystem in einen kritischen Schwingungszustand gerät. Es kann solange eine andere Fahrlinie ausprobiert werden, bis das Feuerungssystem optimal eingerichtet ist. Die so ermittelte optimale Fahrlinie wird dann bspw. in einer Steuerung des Feuerungssystems hinterlegt.
Manche Ausführungsbeispiele betreffen dementsprechend auch eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Feuerungssystems. Die Steuereinrichtung umfasst die oben beschriebene Anzeigeeinrichtung und ist dazu eingerichtet, das eben beschriebene Verfahren auszuführen.
Zurückkommend zu 1, veranschaulicht diese ein Ausführungsbeispiel der oben beschriebenen Anzeigeeinrichtung 1.
Die Anzeigeeinrichtung 1 hat die oben beschriebenen Bestandteile Betriebsdatenempfangsmittel 2 zum Empfangen von ersten und zweiten Betriebsdaten eines Feuerungssystems 6, Schwingungsdatenempfangsmittel 3 zum Empfangen von Schwingungsdaten des Feuerungssystems 6, Schwingungsdatenabbildungsmittel 4, zum Abbilden empfangener Schwingungsdaten auf einen vorgegebenen Schwingungsindikatorsatz 8, 10, der hier beispielhaft in einem Speicher 4a des Schwingungsdatenabbildungsmittels 4 gespeichert ist, und Ausgabemittel 5 zum Ausgeben einer Analysekurve.
Um Wiederholungen zu vermeiden, wird in diesem Zusammenhang vollumfänglich auf die obige Beschreibung verwiesen.
In den 2 bis 5 sind nun unterschiedliche Ausführungsbeispiele von Analysekurven, Schwingungsindikatorsätze und Schwingungsindikatoren in Diagrammen veranschaulicht, die mittels der Anzeigeeinrichtung 1 wie oben beschrieben erzeugt werden können.
In 2 ist ein Diagramm veranschaulicht, in dem die thermische Leistung (y-Achse) über der Luftzahl (x-Achse) aufgetragen ist und eine Analysekurve 7 ergibt. Die thermische Leistung und die Luftzahl werden von der Anzeigeeinrichtung 1 als erste und zweite Betriebsdaten vom Betriebsdatenempfangsmittel 2 wie oben beschrieben empfangen.
Auf ähnliche Art und Weise und wie oben beschrieben empfängt das Schwingungsdatenempfangsmittel 3 Schwingungsdaten des Feuerungssystems 6. Die Schwingungsdaten werden vom Schwingungsdatenabbildungsmittel 4 auf einen vorgegebenen Schwingungsindikatorsatz 8 abgebildet.
Dieser Schwingungsindikatorsatz 8 ist links im Diagramm dargestellt. Er ist hier beispielhaft als Graustufenfarbpallette ausgebildet, damit man bspw. ablesen kann, welche Farbe welchem Schwingungsamplitudenwert entspricht. Der Schwingungsindikatorsatz 8 enthält Schwingungsindikatoren 8a, ..., 8x, die als unterschiedliche Graustufentöne ausgebildet sind und indikativ für Schwingungsamplituden sind. Je dunkler die Graustufe ist, desto kleiner ist die Schwingungsamplitude und je heller die Graustufe ist, desto größer ist die Schwingungsamplitude. Um diesen Zusammenhang zu visualisieren, ist für den Schwingungsindikatorsatz 8 eine Graustufenpalette, eine entsprechende Skala und die zugehörige Einheit „Schwingungsamplitude [Pa]“ angegeben. Die Einheit und Skalierung im Diagramm sind in diesem Ausführungsbeispiel willkürlich gewählt und es können auch andere Werte angegeben werden.
Die vom Ausgabemittel 5 ausgegebene Analysekurve 7, ist wie oben ausgeführt, in einzelne Analysekurvenelemente aufgeteilt, die hier als Punkte 7a, 7b, bis 7x ausgebildet sind. Das „x“ beim letzten Punkt „7x“ der Analysekurve 7 ist hier als Platzhalter für eine beliebige Zahl zu verstehen und symbolisiert, dass die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl an Punkten eingeschränkt ist.
Die farbigen, d.h. grauen Punkte 7a, 7b bis 7x kennzeichnen die Fahr- bzw. Betriebslinie des Verbrennungssystems 6. Jedem Punkt 7a, 7b, bis 7x ist ein Schwingungsindikator 8a, 8b, bis 8x zugeordnet, in dem jedem Punkt 7a, 7b, bis 7x eine bestimmte Füllfarbe gegeben ist, wie sie in der Graustufenpalette 8 angegeben sind. Die Füllfarbe der Punkte 7a, 7b bis 7x ist, wie beschrieben, indikativ für die Schwingungsamplitude des Feuerungssystems 6 an dem entsprechenden Punkt der Fahrlinie. Das „x“ beim letzten Schwingungsindikator „8x“ der Analysekurve 7 ist hier als Platzhalter für eine beliebige Zahl zu verstehen und symbolisiert, dass die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl an Schwingungsindikatoren eingeschränkt ist.
Anhand der Analysekurve 7 ist zu erkennen, dass bei hoher thermischer Leistung und Luftzahl hohe Schwingungsamplituden auftreten, z.B. Punkt 7x mit hellem Graustufen-Schwingungsindikator 8x, der einer hohen Schwingungsamplitude entspricht. Es ist darüber hinaus zu erkennen, dass die Schwingungsamplitude mit ansteigender Leistung ebenfalls ansteigt. Somit können z.B. bereits bei noch mechanisch unkritischen Werten durch Veränderung der Fahrlinie zu hohe Schwingungsamplituden vermieden werden.
3 zeigt ein solches Diagramm, das analog zum Diagramm der 2 erstellt ist. Hier lässt sich der Analysekurve 7' mit den Punkten 7'a, 7'b, ..., 7'x entnehmen, dass die Fahrlinie im Vergleich zur 2 steiler verläuft, d.h. bei im Vergleich niedrigerer Luftzahl eine höhere thermische Leistung erzielt wird. Dass das Schwingungsverhalten des Feuerungssystems 6 bei dieser Fahrlinie besser ist, lässt sich anhand der Schwingungsindikatoren 8'a bis 8'x entnehmen, da bspw. im Vergleich zur 2 nur mittlere Graustufen in der Analysekurve sichtbar sind, und keine hellen.
Führen beim Betrieb des Verbrennungssystems die auftretenden Schwingungsamplituden sehr schnell zu einer mechanischen Zerstörung des Verbrennungssystems 6, dann sollten, wie erwähnt, diese Werte für die Schwingungsamplituden nur kurz bis überhaupt nicht erreicht werden. Deshalb ist es bei manchen Ausführungsbeispielen wichtig, dass beim Einstellen des Verbrennungssystems 6 eine Darstellung entsprechend der 2 online, also in Echtzeit, zur Verfügung steht. So kann bereits während des Betriebs oder Einrichtungsvorgangs des Verbrennungssystems 6 eine Beurteilung erfolgen und eine alternative Fahrlinie eingenommen bzw. eingestellt werden.
Hierzu geht man dann wie folgt und wie in 4 veranschaulicht vor (4 ist ein Diagramm das analog zu denen der 2 und 3 erzeugt wird):
Man fährt das Verbrennungssystems 6 entlang einer ersten Fahrlinie „Test 1“ bis zum Erreichen einer kritischen Schwingungsamplitude hoch, die man der zugehörigen Analysekurve 7" entnehmen kann. Anschließend senkt man die Leistung oder/und die Luftzahl des Verbrennungssystems 6 ab und erhöht bei einer alternativen Fahrlinie „Test 2“ die Leistung oder/und die Luftzahl wieder und analysiert den Schwingungszustand des Feuerungssystems anhand der Analysekurve 7"'. Dieser Vorgang wird dann so lange wiederholt, bis eine alternative und optimale Fahrlinie mit zulässigen Schwingungsamplituden gefunden wurde.
In 5 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem ein Schwingungsindikatorsatz 10 unterschiedliche Schwingungsindikatoren enthält, die als unterschiedliche Symbole 10a bis 10g ausgestaltet sind. Die Schwingungsindikatoren 10a bis 10g sind indikativ für unterschiedliche Schwingungsamplituden, wie in der Skala neben dem Schwingungsindikatorsatz 10 angegeben ist und wie es schon im Zusammenhang mit den 2 bis 4 beschrieben wurde. In dem Diagramm der 5 ist ebenfalls die thermische Leistung gegen die Luftzahl aufgetragen und es ist eine Analysekurve 9 gezeigt, die in Analysenkurvenelemente, d.h. Punkte 9a bis 9x unterteilt ist.
Jedem Punkt 9a bis 9x ist nun einer der Schwingungsindikatoren 10a bis 10g des Schwingungsindikatorsatzes 10 zugeordnet. Wie man der 5 entnehmen kann, sind auch mehreren Punkten, bspw. den Punkten 9a und 9b der gleiche Schwingungsindikator 10a zugeordnet. Dies bedeutet, dass sich die Schwingungsamplitude von Punkt 9a bis 9b nicht so stark geändert hat, dass der nächst „höhere“ Schwingungsindikator 10b zugeordnet werden musste.
Auf diese Art und Weise kann wie oben ausgeführt das Schwingungsverhalten der Analysekurve 9 entnommen und analysiert werden und die Analysekurve 9 zeigt bspw., dass beim letzten Punkt 9x der höchste Schwingungsamplitudenwert vorhanden ist, da dieser mit dem Schwingungsindikator 10g gekennzeichnet ist, der indikativ für den höchsten Schwingungswert ist.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen der 2 bis 4 pfeilförmige Elemente 11a, 11b, ..., 11x als Analysekurvenelemente einer Analysekurve 11 verwendet werden.
Der Schwingungsindikatorsatz 8 entspricht dabei demjenigen, wie er bereits im Zusammenhang mit den 2 bis 4 beschrieben wurde und ist als Graustufenfarbpallette ausgebildet, damit man bspw. ablesen kann, welche Graustufe welchem Schwingungsamplitudenwert entspricht. Der Schwingungsindikatorsatz 8 enthält Schwingungsindikatoren 8"a, ..., 8"x, die als unterschiedliche Graustufentöne ausgebildet sind und indikativ für Schwingungsamplituden sind. Je dunkler die Graustufe ist, desto kleiner ist die Schwingungsamplitude und je heller die Graustufe ist, desto größer ist die Schwingungsamplitude. Um diesen Zusammenhang zu visualisieren, sind an der Graustufenpalette des Schwingungsindikatorsatzes 8 eine entsprechende Skala und die zugehörige Einheit „Schwingungsamplitude [Pa]“ angegeben. Die Einheit und Skalierung im Diagramm sind in diesem Ausführungsbeispiel willkürlich gewählt und es können auch andere Werte angegeben werden.
Die grauen Pfeile 11a, 11b bis 11x kennzeichnen die Fahr- bzw. Betriebslinie des Verbrennungssystems 6. Jedem Pfeil 11a, 11b, bis 11x ist ein Schwingungsindikator 8"a, 8"b, bis 8"x zugeordnet, indem jedem Pfeil 11a, 11b, bis 11x eine bestimmte Füllfarbe gegeben ist, wie sie in der Graustufenpalette des Schwingungsindikatorsatzes 8 angegeben sind und wie es weiter oben beschrieben wurde. Die Füllfarbe der Pfeile 11a, 11b bis 11x ist, wie beschrieben, indikativ für die Schwingungsamplitude des Feuerungssystems 6 an dem entsprechenden „Pfeil-Punkt“ der Fahrlinie. Die Pfeile 11a, 11b, bis 11x sind in der Analysekurve 11 so ausgerichtet, dass die jeweilige Pfeilspitze eines Pfeils 11a, 11b, bis 11x in die Fahrtrichtung zeigt, sodass die Analysekurve 11 auch die Fahrtrichtung des Feuerungssystems mit angibt. Dies kann insbesondere beim oben beschriebenen Tuning des Feuerungssystems hilfreich sein, da die Fahrtrichtung mit einem Blick auf die Analysekurve 11 entnehmbar ist.
Wie sich aus einem Vergleich der Schwingungsindikatorsätze 8 (2 bis 4) und 10 (5) ergibt, ist die Aufteilung der Schwingungswerte anhand der Anzahl verfügbarer Schwingungsindikatoren bei manchen Ausführungsbeispielen veränderbar. Dementsprechend ist bei manchen Ausführungsbeispielen die Anzeigeeinrichtung so ausgestaltet, dass bspw. die Zahl der Schwingungsindikatoren und/oder der Schwingungswertebereich vorgegeben ist/sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen sind auch mehrere Schwingungsindikatorsätze vordefiniert und in einem Permanentspeicher abgelegt und können von einem Benutzer nach Bedarf ausgewählt werden.
Alternativ zu den in 2 bis 6 gezeigten Schwingungsamplituden in einem Kennfeld, kann man z.B. auch den aus den Zeitwerten der Schwingung ermittelten RMS-Wert (Root Mean Square) und/oder P2P-Wert (Peak-to-Peak) oder die Amplitude die z.B. aus einer Spektralanalyse, Frequenzanalyse, Bandpassfilterung und/oder FFT-Analyse kommt, auftragen. Dabei kann nicht nur z.B. der größte Amplitudenwert eines Spektrums sondern auch der Wert aus einer sogenannten Bandanalyse aufgetragen werden. Bei der Bandanalyse wird in einem Spektrum die größte Amplitude in einem gewissen Frequenzband ermittelt. Auch bereits verrechnete Amplitudenwerte, z.B. das Quadrat eines Amplitudenwertes, können bei manchen Ausführungsbeispielen durch Schwingungsindikatoren(sätze) dargestellt werden. Mit anderen Worten: bei manchen Ausführungsbeispielen kann man jeden beliebigen Wert der die Schwingung in einem ausreichenden Maß charakterisiert auftragen, d.h. durch Schwingungsindikatoren darstellen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird auch die Schwingungsfrequenz statt der Amplitude aufgetragen, z.B. in einem zweiten Diagramm und die Anzeigeeinrichtung 1 ist entsprechend dafür eingerichtet.
Je nach Verbrennungssystem bzw. Feuerungssystem kann bei manchen Ausführungsbeispielen statt der Luftzahl oder der thermischen Leistung eine andere Größe aufgetragen werden, wie oben schon angedeutet wurde. Dies kann der Massenstrom einer besonderen Luft- oder Gaszufuhr sein oder eine Kraftstoffsplitgröße, wie zum Beispiel das Verhältnis von Vormischgas zu Pilotgas bei einem Feuerungssystem, das Gas als Brennstoff bzw. Kraftstoff verwendet. Auch kann eine indirekte Größe aufgetragen werden, wie z.B. die elektrische Leistung, wenn durch das Verbrennungssystem in einem thermischen Kreisprozess Wellenleistung erzeugt wird, die wiederum zum Antrieb eines Generators dient. Alternativ zum Kraftstoffmassenstrom kann auch der Hub eines Brennstoffventils aufgetragen werden. Alternativ zur Luftzahl kann auch der lonisationsstrom einer lonisationssonde oder die Feuerraum- oder auch die Abgastemperatur aufgetragen werden. Es kann auch eine zur Feuerraumtemperatur proportionale Temperatur und/oder zu einem Massenstrom von Luft- und/oder Kraftstoffzufuhr proportionale Größe, und/oder das Verhältnis von Luft- zu Kraftstoffzufuhr in einem Massenstrom des Feuerungssystems oder eine dazu proportionale Größe dargestellt werden.
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf ein bestimmtes Feuerungssystem bzw. Verbrennungssystem beschränkt sein. Grundsätzlich kann die vorliegende Erfindung auf jede Art von Feuerungssystem bzw. Verbrennungssystem angewendet werden, bei der unerwünschte Schwingungen im Verbrennungsbetrieb auftreten.

Claims

Anzeigeeinrichtung zur Analyse eines Schwingungsverhaltens eines Feuerungssystems, wobei die Anzeigeeinrichtung umfasst: - ein Betriebsdatenempfangsmittel (2) zum Empfangen von ersten und zweiten Betriebsdaten des Feuerungssystems, wobei die ersten und zweiten Betriebsdaten unterschiedliche Betriebsparameter des Feuerungssystems charakterisieren, die einen Schwingungszustand des Feuerungssystems beeinflussen, - ein Schwingungsdatenempfangsmittel (3) zum Empfangen von Schwingungsdaten des Feuerungssystems, die mit den ersten und zweiten Betriebsdaten des Feuerungssystems verknüpft sind und den Schwingungszustand des Feuerungssystems charakterisieren, - ein Schwingungsdatenabbildungsmittel (4), das die empfangenen Schwingungsdaten auf einen vorgegebenen Schwingungsindikatorsatz (8, 10) abbildet und den Schwingungsdaten entsprechende Schwingungsindikatordaten ausgibt, wobei der Schwingungsindikatorsatz (8, 10) mehrere Schwingungsindikatoren (8a, ..., 8x; 10a, ..., 10g) umfasst, die unterschiedliche Schwingungszustände des Feuerungssystems charakterisieren, und - ein Ausgabemittel (5) zum Ausgeben einer Analysekurve (7, 9, 11), in der die ersten und zweiten Betriebsdaten gegeneinander aufgetragen sind, wobei die Analysekurve (7, 9, 11) in Analysekurvenelemente (7a, ..., 7x; 9a, ..., 9x; 11a, ..., 11x) unterteilt ist und wobei jedem Analysekurvenelement (7a, ..., 7x; 9a, ..., 9x; 11a, ..., 11x) ein zugehöriger Schwingungsindikator (8a, ..., 8x; 10a, ..., 10g) der Schwingungsindikatordaten überlagert ist.
Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die ersten und/oder zweiten Betriebsdaten eine Luftzahl, eine Abgastemperatur, eine Feuerraumtemperatur, eine zur Feuerraumtemperatur proportionalen Temperatur, eine Leistung, insbesondere thermische oder elektrische Leistung, und/oder einen Massenstrom von Luft- und/oder Kraftstoffzufuhr oder dazu proportionale Größe, und/oder das Verhältnis von Luft- zu Kraftstoffzufuhr in einem Massenstrom des Feuerungssystems charakterisieren.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Schwingungsdaten eine Amplitude und/oder Frequenz des Schwingungszustands des Feuerungssystems charakterisieren.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Verknüpfung zwischen den Schwingungsdaten und den ersten und zweiten Betriebsdaten auf einer zeitlichen Korrelation beruht.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher sich die Schwingungsindikatoren (8a, ..., 8x; 10a, ..., 10g) des Schwingungsindikatorsatzes (8, 10) durch die Farbe und/oder Form und/oder Größe unterscheiden.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher jeweils ein Analysenkurvenelement (7a, ..., 7x; 9a, ..., 9x; 11a, ..., 11x) durch einen Punkt charakterisiert ist.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analysenkurvenelemente (11a, ..., 11x) derart ausgestaltet sind, dass sie einen dritten Betriebsparameter charakterisieren.
Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Analysenkurvenelemente (11a, ..., 11x) pfeilförmig ausgestaltet sind und den dritten Betriebsparameter über deren Richtung und/oder Form und/oder Größe angeben.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betriebsdaten und/oder Schwingungsdaten aus einer Datendatei und/oder einer Datenbank empfangen werden.
Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter dazu ausgebildet ist, ein akustisches Signal auszugeben, wobei das akustische Signale die Schwingungsdaten und/oder Betriebsdaten repräsentiert.
Verfahren zum Steuern eines Feuerungssystems unter Verwendung einer Anzeigeeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: - Hochfahren des Feuerungssystems (6) entlang einer ersten Fahrlinie (7, 7"), - während des Hochfahrens, Erfassen der ersten und zweiten Betriebsdaten des Feuerungssystems (6) und der zugehörigen Schwingungsdaten des Feuerungssystems (6) und Zuführen der ersten und zweiten Betriebsdaten und der Schwingungsdaten zur Anzeigeeinrichtung (1), und - Verwenden der Anzeigeeinrichtung (1) zum Analysieren des momentanen Schwingungsverhaltens des Feuerungssystems (6) anhand der ausgegebenen Analysekurve (7, 9, 11).
Verfahren nach Anspruch 11, zusätzlich den Schritt umfassend: - Stoppen des Hochfahrschrittes, falls ein kritischer Schwingungszustand des Feuerungssystems (6) im Analyseschritt ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, zusätzlich den Schritt umfassend: - Hochfahren des Feuerungssystems (6) entlang einer zweiten Fahrlinie (7'"), die unterschiedlich zur ersten Fahrlinie (7") ist, um den kritischen Schwingungszustand des Feuerungssystems (6) zu vermeiden.
Steuereinrichtung zum Steuern eines Feuerungssystems, die eine Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst und dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 auszuführen.