(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラッシング装置によって再生可能であり、熱交換器（１）の冷却水ポンプ（４）によって駆動される冷却水のフロー内にある機械的フィルタ（５）を制御するための方法であり、
ａ．少なくとも１つの測定値が検出され、それからフィルタ（５）の汚れの現在の度合いが推定でき、これがフラッシュコマンド発生器（１４）に供給されるステップと、
ｂ．フラッシュコマンド発生器（１４）内に記憶されたデータおよび／または関数関係によって、予め定められた時間間隔における第１（ΔＮ１）および第２（ΔＮ２）の電力損失がそれぞれ計算されるステップを含み、ここで、
−  第１の電力損失（ΔＮ１）はフィルタ（５）の汚れの度合いによって生じる冷却水ポンプ（４）および熱交換器（１）内の電力損失を含み、
−  第２の電力損失（ΔＮ２）は現在の汚れの度合いでのフラッシング手順によって生じた電力損失を含み、前記方法はさらに、
ｃ．第１の計算された電力損失（ΔＮ１）それぞれの時間にわたっての推移から最後に再生されてからのフィルタの汚れによって生じた全体としての総エネルギ損失（ΔＥ１）が決定されるステップと、
ｄ．再生の持続期間（ΔＴ２）で乗された第２の電力損失を含む、現在の第２のエネルギ損失（ΔＥ２）がそれぞれ洗浄手順のために計算されるステップと、
ｅ．現在の計算された第２のエネルギ損失（ΔＥ２）が蓄積されたそれぞれの現在の総エネルギ損失（ΔＥ１）に加えられ、この総和が再生手順のために必要とされる時間（ΔＴ２）を含めた最後の再生から経過した時間（ΔＴ１）によって除されるステップと、
ｆ．これらの商（［ΔＥ１＋ΔＥ２］／［ΔＴ１＋ΔＴ２］）の時間にわたっての推移がモニタされ、この商が最小を通過し再び増加し始めたとき再生手順がトリガされるステップとを含む方法。
【請求項２】
フラッシング手順あたりの動作コストおよび整備コストに対応するエネルギ損失（Ｅｘ）が総エネルギ損失の総和（ΔＥ１＋ΔＥ２）に加えられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フィルタ（５）にわたっての少なくとも１つの差圧、および／または冷却水体積流量が測定値として決定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
フラッシュコマンド発生器（１４）内に記憶された関数関係が、フィルタ（５）の汚れの程度の違い及びフィルタがきれいなときの冷却水体積流量、同様に、電力損失の１つを決定するための少なくとも１つの測定値を考慮することを特徴とする、請求項１、２、または３に記載の方法。
【請求項５】
関数関係が、差圧および／または冷却水体積流量に依存するほぼ直線として記憶されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
関数関係が、冷却水体積流量に変化があったときに変化することを特徴とする請求項４または５の１つに記載の方法。
【請求項７】
フラッシング手順の後、冷却水体積流量が、少なくとも１つの現在の測定値および１つの記憶された測定値から決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
フィルタ（５）は、熱交換器（１）への冷却水供給ライン（２）の経路において熱交換器（１）と冷却水ポンプ（４）との間に配置されており、さらに、
−  フィルタハウジング（６）と、ハウジングの断面を覆う少なくとも１つのフィルタ要素（７）と、フィルタ要素上で作用して、汚染物質（８）を流し去る少なくとも１つの洗浄装置（９）と、フラッシング手段（１１）に接続されて、流し出された汚染物質（８）を除去するための少なくとも１つの水流ライン（１０）とが設けられ、さらに、
−  設備の動作状態をモニタする少なくとも１つまたは２つ以上のセンサ（１２）であって、その信号ライン（１３）が、冷却水ポンプ（４）、フィルタ（５）、および熱交換器（１）からなる設備全体の動作状況のフィルタ（５）の汚れによる悪化を示す信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）を出力するセンサと、
−  一方で信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）を出力する信号ライン（１３）に接続され、他方でコマンドライン（１５）に接続され、フィルタ（５）をフラッシュするためのフラッシュコマンド（Ｓａ）を切換可能にするフラッシュコマンド発生器（１４）と、
−  フラッシュコマンド発生器（１４）のコマンドライン（１５）に接続され、フラッシュコマンドを指示するスイッチ状態のとき、フラッシュコマンド（１５）が、フラッシング手段（１１）を開放して、洗浄装置（９）を作動させることによって、フラッシング処理を実行可能にするフラッシュ処理制御（１６）とが設けられ、
ａ．パラメータとして少なくとも１つの冷却水体積流量（Ｖ）の動作値を含むフィルタ（５）の汚れの異なる段階の変数としての信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）から、冷却水ポンプ（４）の出力の変化と熱交換器（１）の熱出力の減少との総和として、差圧（ＤＰ）の増大及び冷却水体積流量（Ｖ）の減少の結果として汚れたフィルタ（５）によって生じる第１の電力損失（ΔＮ１）を決定して、第１の電力損失（ΔＮ１）を信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）の第１の関数（ΔＮ１＝ｆ（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ））として関数メモリ（１７）内に記憶するステップと、
ｂ．パラメータとして少なくとも１つの冷却水体積流量（Ｖ）の動作値を含むフィルタ（５）の汚れの異なる段階の変数としての信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）から、冷却水ポンプ（４）の出力の変化と熱交換器（１）の熱出力の減少との総和として、主として水流フロー（Ｖｓ）が熱交換器（１）から失われることによって汚れたフィルタ（５）のフラッシング中に生じる第２の電力損失（ΔＮ２）を決定して、第２の電力損失（ΔＮ２）を信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）の第２の関数（ΔＮ２＝ｆ（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ））として関数メモリ（１７）内に記憶するステップと、
ｃ．記憶された信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）の第１の関数（ΔＮ１＝ｆ（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ））によって、一連の組合された時間間隔（ΔＴａ）から、最後の時間間隔（ΔＴａ）について、現在の測定信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）の評価によって現在の第１の電力損失（ΔＮ１（ｎ））を決定して、
公式ΔＥ１ａ＝ΔＴａ*（ΔＮ１（ｎ）＋ΔＮ１（ｎ−１））／２により、汚れたフィルタ（５）によって最後の時間間隔（ΔＴａ）において生じる第１のエネルギ損失（ΔＥ１ａ）を計算し、
ここで、現在の第１の電力損失ΔＮ１（ｎ−１）は、最後の時間間隔（ΔＴａ）の始めにあてはまり、現在の第１の電力損失ΔＮ１（ｎ）は、最後の時間間隔（ΔＴａ）の終りにあてはまり、
更に、直前フラッシング処理以降のいくつかの時間間隔（ΔＴａ）を合計した全時間期間（ΔＴ１）において生じたすべての現在の第１のエネルギ損失（ΔＥ１ａ）を総エネルギ（ΔＥ１）として積分するステップと、
ｄ．記憶された（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）信号の第２の関数（ΔＮ２＝ｆ（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ））によって、現在の測定信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）の評価によって現在の第２の電力損失（ΔＮ２（ａ）；ΔＮ２（ｂ））を決定して、
この時点でフィルタ（５）がフラッシュされたものと仮定して、公式ΔＥ２＝ΔＴ２*（ΔＮ２（ａ）＋ΔＮ２（ｂ））／２により、汚れたフィルタ（５）の現在のフラッシングによってフラッシング間隔（ΔＴ２）におけるフラッシング処理の間に生じた第２のエネルギ損失（ΔＥ２）を計算するステップと、
ｅ．フィルタ（５）がこの時点でフラッシュされるときの総エネルギ損失として、公式ΣΔＥ＝ΔＥ１＋ΔＥ２＋Ｅｘにより、総損失（ΣΔＥ）を計算するステップとを含み、
ここで、Ｅｘはエネルギ損失として金銭的価値（ＧＷ）で示されたフラッシングサイクルによって生じるフィルタ（５）に対する整備コスト（Ｗ）と、フラッシング手段（１１）および洗浄装置（９）を作動させるためのエネルギ消費との総計を示し、さらに、
ｆ．総時間期間（ΔＴ１）およびフラッシング間隔（ΔＴ２）の総和から公式ΔＮｍ＝ΣΔＥ／（ΔＴ１＋ΔＴ２）により、その期間についての平均電力損失（ΔＮｍ）を計算するステップと、
ｇ．その時点の総期間（ΔＴ１（ｎ））に対して決定された平均電力損失（ΔＮｍ（ｎ））と、前の時間期間（ΔＴ１（ｎ−１））において決定された平均電力損失（ΔＮｍ（ｎ−１））とを比較して、ΔＮｍ（ｎ）＞ΔＮｍ（ｎ−１）という条件が満足されたとき、フィルタ（５）をフラッシュするためコマンドライン（１５）上でフラッシュコマンドを活性化し、この条件が満たされないとき、現在のフラッシングをせずに、次の総時間期間（ΔＴ１（ｎ＋１））について、ΔＮｍ（ｎ）＞ΔＮｍ（ｎ−１）という条件を新たにテストするステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ａ．差圧測定システム（１８）によって決定されたフィルタ（５）の差圧（ＤＰ）は、冷却水ポンプ（４）、フィルタ（５）および熱交換器（１）からなる全装備のフィルタの汚れによって悪化した動作状態を示す信号（Ｓ１）として使用され、
ｂ．第１の電力損失（ΔＮ１）および第２の電力損失（ΔＮ２）は、変数としてのフィルタ（５）の差圧（ＤＰ）に依存し、少なくとも１つの冷却水体積流量（Ｖ）の動作値をパラメータとして、さまざまな異なった汚れの段階において決定され、冷却水体積流量（Ｖ）をパラメータとして第１および第２の関数（ΔＮ１＝ｆ（ＤＰ，Ｖ）；ΔＮ２＝ｆ（ＤＰ，Ｖ））として関数メモリ（１７）内に記憶され、
ここで、パラメータ（Ｖ）の値は、フィルタ（５）がきれいなときの冷却水の体積流によって特定され、
ｃ．現在の第１の電力損失（ΔＮ１（ｎ）；ΔＮ１（ｎ−１））および現在の第２の電力損失（ΔＮ２（ａ）；ΔＮ２（ｂ））は、記憶された第１および第２の関数（ΔＮ１＝ｆ（ＤＰ；Ｖ）；ΔＮ２＝ｆ（ＤＰ；Ｖ））によって現在の差圧（ＤＰａ）とともに計算されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ａ．差圧測定システム（１８）によって決定されたフィルタ（５）の差圧（ＤＰ）と冷却水体積流量測定システム（１９）によって決定された冷却水体積流量（Ｖ）は、冷却水ポンプ（４）、フィルタ（５）および熱交換器（１）からなる全装備のフィルタの汚れによって悪化した動作状態を示す信号（Ｓ１、Ｓ２）として使用され、
ｂ．第１の電力損失（ΔＮ１）および第２の電力損失（ΔＮ２）は、変数としてのフィルタの差圧（ＤＰ）および冷却水体積流量（Ｖ）（５）に従属しつつ、少なくとも１つの冷却水体積流量（Ｖ）の動作値をパラメータとして、さまざまな汚れの段階において決定され、第１および第２の関数（ΔＮ１＝ｆ（ＤＰ，Ｖ）；ΔＮ２＝ｆ（ＤＰ，Ｖ））として関数メモリ（１７）内に記憶され、
ｃ．現在の第１の電力損失（ΔＮ１（ｎ）；ΔＮ１（ｎ−１））および現在の第２の電力損失（ΔＮ２（ａ）；ΔＮ２（ｂ））は、記憶された第１および第２の関数（ΔＮ１＝ｆ（ＤＰ；Ｖ）；ΔＮ２＝ｆ（ＤＰ；Ｖ））によって、現在の差圧（ＤＰａ）および現在の冷却水体積流量（Ｖａ）とともに計算されることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
第１および第２の関数（ΔＮ１＝ｆ（ＤＰ；Ｖ）；ΔＮ２＝ｆ（ＤＰ；Ｖ））は、ΔＮ１＝ａ*ＤＰおよびΔＮ２＝ｂ*ＤＰ＋ｃの形を有するおおよそ直線として記憶され、ここで、定数ａ、ｂ、およびｃは冷却水体積流量（Ｖ）に関して線形従属するように位置付けられねばならず、ａ＝ｄ−ｅ*Ｖおよびｂ＝ｆ−ｇ*Ｖおよびｃ＝ｈ−ｉ*Ｖの形を有し、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈおよびｉは定数値であることを特徴とする、請求項８から１０の１つに記載の方法。
【請求項１２】
きれいなフィルタの場合の冷却水体積流量（Ｖ）の変化は入力ユニット（２０）によって入力されることを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
冷却水体積流量（Ｖ）の変化は、各場合フラッシング処理の完了の直後におけるきれいなフィルタの差圧（ＤＰｃ）の変化を、現在Ｖ／基準Ｖ＝（現在ＤＰｃ／基準ＤＰｃ）＾０．５という関係に従って評価することで決定され、ここで、「基準」という語はきれいなフィルタの差圧（ＤＰｃ）および冷却水体積流量（Ｖ）に対する既知の動作値を備えた基準状態を示し、「現在」という語は、きれいなフィルタの測定された差圧（ＤＰｃ）および未知の冷却水体積流量（Ｖ）を備えた現在の状態を示す、ことを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
この方法は制御の枠組内で使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
フラッシング装置によって再生可能であり、熱交換器（１）の冷却水ポンプ（４）によって駆動される冷却水のフロー内にある機械的フィルタ（５）を制御するための装置であって、前記装置は、
−  予め定められた値および／またはパラメータの関数関係のための不揮発性メモリ（２２）および入力ユニット（２０）を備えたフラッシュコマンド発生器（１４）と、
−  冷却水ポンプ（４）の出力の変化および熱交換器（１）の出力の変化としての、フィルタの汚れによって生じる第１の電力損失（ΔＮ１）をそれぞれ予め定められた間隔においてそこから計算することができる、測定値を受けるための少なくとも１つのセンサ（１２、１８、１９）と、
−  フィルタ（５）の最後の再生からの第１の電力損失（ΔＮ１）の時間にわたっての推移から計算される総エネルギ損失（ΔＥ１）を計算するための手段（２３）と、
−  冷却水ポンプ（４）の出力の変化および熱交換器（１）の出力の変化としての、再生手順によって生じると予測される現在のエネルギ損失（ΔＥ２）を計算するための手段（２３）と、
−  総エネルギ損失（ΔＥ１）と再生によって予想されるエネルギ損失（ΔＥ２）との現在の合計を、予測される再生時間（ΔＴ１＋ΔＴ２）を含めた最後の再生からの時間で除したものが最低に達するまたはそれを超える時機を認識し、その結果としての再生処理をトリガするための手段（２３）という構成要素を含む、機械的フィルタ（５）を制御するための装置。
【請求項１６】
現在のエネルギ損失（ΔＥ２）を計算するための手段（２３）は、その計算がエネルギ損失（Ｅｘ）に変換されたフィルタ（５）の運転コストを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
圧力および／または体積流量の測定値を受けるための少なくとも１つの手段（１２、１８、１９）を備えることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
時間間隔、フラッシュ間隔、エネルギ費用、金銭的価値要因、整備コストおよび／またはエネルギコストを、値および／またはパラメータとして入力することができることを特徴とする、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
入力ユニットは、少なくとも１つの値および／またはパラメータを入力するためのキーボードを備えることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも、
−  計測された値（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）を生み出すためのセンサ（１２、１８、１９）であって、これらの値からフラッシュコマンド発生器（１４）において現在の第１および第２の電力損失（ΔＮ１（ｎ）、ΔＮ１（ｎ−１）、ΔＮ２（ａ）、ΔＮ２（ｂ））を決定することができる、センサと、
−  データのための入力ユニット（２０）と少なくとも１つの測定値入力（２１）とを備えたフラッシュコマンド発生器（１４）とを備え、
−  フラッシュコマンド発生器（１４）内には、時間間隔（ΔＴａ）の予め定められた値、フラッシュ間隔（ΔＴ２）、エネルギ費用（Ｅｘ）、金銭的価値（ＧＷ）、整備コスト（Ｗ）および／またはパラメータの関数関係のための不揮発性メモリ（２２）を備えており、特に、信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）の関数としての第１および第２の電力損失（ΔＮ１、ΔＮ２）の記憶のための関数メモリ（１７）を備えており、さらに、
−  フラッシュコマンド発生器（１４）は、現在の第１および第２の電力損失（ΔＮ１（ｎ）、ΔＮ１（ｎ−１）、ΔＮ２（ａ）、ΔＮ２（ｂ））、エネルギ損失（ΔＥ１ａ、ΔＥ２）、エネルギ合計（ΔＥ１）、総損失（ΣΔＥ）、および総時間期間（ΔＴ１）の平均電力損失（ΔＮｍ）の計算および比較のための、かつ、コマンドライン（１５）上でフラッシュコマンド（Ｓａ）を発生し、かつ表示手段（２４）を制御するための計算機ユニット（２３）を有し、さらに前記装置は、
−  フラッシュ処理制御（１６）にフラッシュコマンド（Ｓａ）を送るためのコマンドライン（１５）と、
−  再生可能な機械的フィルタをコストが最適になるよう制御しかつデータ入力を検査し、かつ、現在の平均電力損失（ΔＮｍ）および他の計算された値を表示するための装置の動作状態を表示するための表示手段（２４）と、
−  フラッシュ処理制御（１６）とを備える、請求項１５乃至１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
−  フィルタ要素（７）の現在の差圧（ＤＰａ）を測定する差圧測定システム（１８）がセンサ（１２）として設けられており、
−  関数メモリ（１７）が、特に、第１および第２の関数（ΔＮ１＝ｆ（ＤＰ，Ｖ）；ΔＮ２＝ｆ（ＤＰ，Ｖ））を記憶するために設けられていることを特徴とする、請求項１５乃至２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
−  フィルタ要素（７）の現在の差圧（ＤＰａ）を測定する差圧測定システム（１８）および現在の冷却水の体積流量（Ｖａ）を測定する冷却水体積流量測定システム（１９）がセンサ（１２）として与えられており、
−  関数メモリ（１７）が特に、第１および第２の関数（ΔＮ１＝ｆ（ＤＰ，Ｖ）；ΔＮ２＝ｆ（ＤＰ，Ｖ））の記憶のために設けられていることを特徴とする、請求項１５乃至２１のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
熱交換器の水回路内の再生可能フィルタのコストを最適化する制御のための方法および装置である。
この発明は、再生可能な機械的フィルタのコストを考えた制御、特に、熱交換器に先立つ冷却水のフロー内の汚染物質のための再生可能な機械的フィルタのコストを考えた制御のための方法に関する。これは、以下のものを備える。
−  冷却水供給ラインの経路内の冷却水ポンプと熱交換器との間に配置されたフィルタであって、フィルタハウジングと、ハウジングの断面を覆う少なくとも１つのフィルタ要素と、フィルタ要素上で作用し汚染物質を流し去る少なくとも１つの洗浄装置と、フラッシング（flushing）手段に接続でき流し出された汚染物質の除去のために使用される少なくとも１つの水流（flush water）ラインとを備えたフィルタ。
−  装備の動作状態をモニタするための少なくとも１つまたは２つ以上のセンサであって、その信号ラインは（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）信号を出力し、これらはフィルタの汚れによって損なわれる冷却水ポンプ、フィルタ、および熱交換器を含む全装備の動作状態を示す。
−  一方で（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）信号を提供する信号ラインに接続され、他方でコマンドラインに接続され、切換可能にフィルタをフラッシュするためのフラッシュコマンド（Ｓａ）を出すフラッシュコマンド発生器。
−  フラッシュコマンド発生器のコマンドラインに接続され、よってフラッシュコマンドを信号で示すスイッチの位置になっているときコマンドラインによりフラッシング手段を開放にしかつ洗浄装置を作動させることによってフラッシング処理を実行可能にする、フラッシュ処理制御。
このタイプの装備は長きにわたって知られてきた。たとえば、公知のタイプの装備は、Ａ・ランゲ（Lange）の「冷却チューブ洗浄装備の改良された動作、冷却水フィルタの使用および新しい復水機のモニタリングによるコストの削減」
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に説明されている。フィルタは、熱交換器、この場合はタービンから遊離する蒸気を復水するためのタービン復水機に先立つ冷却水供給ライン内に装備されている。この処理のために必要な冷却水ポンプはフィルタの上流に配置されているが図示されていない。フィルタは、ハウジングの断面を覆うフィルタ・インサートと呼ばれるフィルタ要素と、フィルタ要素のいくつかの区域上で作用し汚染物質を流し出す、ロータドライブを備えたロータと呼ばれる洗浄装置と、ハウジングの壁を貫通し、熱交換器の下流で冷却水排水ラインに接続され、フラッシング手段と呼ばれる廃水手段に接続することができ、流し出された汚染物質の除去のためのものである水流ラインとを有する。
フィルタ装備は、差圧測定システムと呼ばれる装備の動作状態をモニタするセンサを有し、その信号ラインはフィルタの汚れによって生じるフィルタの増加した差圧を、したがって、冷却水ポンプ、フィルタ、および熱交換器を含む全装備の動作状態の悪化を示す電気信号を提供する。
一方で信号を提供するセンサの信号ラインと接続され、他方で、フラッシング手段を開放にし洗浄装置を作動させるためのフラッシュ処理コントローラにフィルタをフラッシュするためのフラッシュコマンドを送信するフラッシュコマンド発生器は、制御キャビネットと呼ばれるユニット内のフラッシュ処理制御と組合されている。
装備の制御は、差圧測定システムがフィルタ手段の汚れの程度をモニタすることによって行なわれる。もし差圧システムによって測定されたフィルタの差圧が設定された限界値に達しているならば、フラッシュコマンド発生器がフラッシュ処理制御にフラッシュコマンドを与え、これはロータドライブをオンにし廃水手段を開放にする。
上述の公知のタイプの装備の公知の制御のさらなる実施例は日本の文献６１−３８０００に記載されている。この場合のフィルタ要素は円筒状であって、たとえば多孔薄板金からなる。洗浄装置はフィルタの入口のすぐ前に配置された調節器フラップであって、これはフィルタのフラッシング手順の間高速の円形の乱流を生み出しそれによって汚染物質の粒子がフィルタ要素から浮き上がり水流ラインへと運ばれる。この装備は、装備の動作状態をモニタするセンサとしての差圧測定システムと冷却水体積流量測定システムとを有し、その信号ラインは、冷却水ポンプ、フィルタ、および熱交換器を含む全装備のフィルタの汚れによって損なわれた動作状態を示す電気信号を与える。フラッシュコマンド発生器は関数メモリおよびコンパレータからなり、差圧測定システムおよび冷却水体積流量測定システムの信号ラインに接続されている。フラッシュ処理制御はフラッシュコマンド発生器のコマンドラインと接続されている。装備の制御方法は、コンパレータ内でフィルタの現在の差圧が関数メモリ内の予め定められた冷却水体積流量に依存して設定された値と比較され、設定された値よりも高いときには、フィルタをフラッシュするためのフラッシュコマンドが電気的にフラッシュ処理制御に与えられ、フラッシュ処理制御はフラッシング手段を開放し調節器フラップを作動させることによってフィルタのフラッシングを開始する。
水流ラインが冷却水排水ラインではなくて、開放廃水チャネルまたは廃水貯蔵部と接続されている装備もまた先行技術に属する。フィルタ要素は極めて異なった態様で構成することができ、たとえば（たとえばスタンプされた多孔性の薄板金から作られ平面または円筒または球状の杯として形成される）いわゆる表面フィルタとして二次元的な態様で延びていても、またはたとえば巻かれた糸もしくは多量の砂もしくは活性炭からなるいわゆる深床のフィルタでもあり得る。洗浄装置は、上述のＡ・ランゲの刊行物におけるようなバックフラッシュロータでもあり得、上述の日本文献６１−３８０００におけるような調節器フラップでもあり得、または、いくつかの遮断フラップからなることもでき、その助けを借りてフィルタ要素の部分が１つずつ入口側で冷却水のフローから分離され水流ラインに接続され、遮断されたフィルタ要素の部分の洗浄された冷却水によってフィルタの出口からフィルタ要素を通ってバックフラッシングを行なうこともできる。フィルタハウジングはまたいくつかの個別のハウジングからなってもよく、これらはフラッシングのためフィルタの入口において遮断手段によって共通の冷却水供給ラインから１つずつ分離することができ、フラッシング手段によって共通の水流ラインに接続することができる。この発明は、ここで記載すると記載しないとにかかわらずそれ自体知られている液体のためのすべての再生可能な機械的フィルタに関し、冷却水装備に限定されるものではない。
押ボタンまたはタイマによって手動でフラッシュコマンドを発生することもまた既知であるという事実とは別に、再生可能な機械的フィルタを制御するための公知の方法において共通であるのは、フィルタまたはフィルタ要素の差圧測定システムによって測定された差圧が限界値またはより進んだ実施例においてはその時点の冷却水の体積流量に固定的に依存して予め定められた限界値を超えるときに、フィルタをフラッシュするためのフラッシュコマンドが発生され、冷却水の体積流量は異なったタイプのセンサによって測定することができるという点である。
フィルタ・インサートの圧力損失は、冷却水のフローからの汚染物質により前記フィルタ手段が汚れるために増加する。調節されていない駆動装置を備える冷却水ポンプの場合には、これによって冷却水の体積流量が減少し、熱交換器における熱出力が減少する。調節された駆動装置またはブレード調節を備える冷却水ポンプの場合には、これは部分的にはポンプ出力が増加することによって補償できる。全体としては、フィルタ手段の汚れによって、冷却水ポンプ、フィルタ、および熱交換器からなる全装備の効率が低下し、これは装備の動作状態をモニタするセンサである差圧測定システムおよびおそらくは冷却水体積流量測定システムによって示され、「フィルタの汚れによる電力損失」と呼ばれる。フィルタはしたがって、フィルタの汚れによる平均電力損失をできるだけ低くするために、フィルタ手段の汚れができるだけ少ないときに、できる限り頻繁にフラッシュされねばならない。
しかしながら、汚れたフィルタがフラッシュされるとき、熱交換器に供給される冷却水の体積流量はフラッシュされた水のフロー量だけ減少する。これに対応する熱効果も熱交換器から失われる。全体として、フィルタのフラッシングによって冷却水ポンプ、フィルタおよび熱交換器からなる装備全体の効率が悪化する。これは「フィルタフラッシングによる電力損失」と呼ばれる。したがって、フィルタのフラッシングによる電力損失を低くするために、できる限りフィルタのフラッシングの回数を少なくせねばならない。
液体の機械的洗浄のための上述の装備の制御のための既知の方法においては、
−  フィルタのフラッシングを少なくするためにフラッシュ点を高く設定したとき、フィルタの汚れによって高い電力損失が生じること、
−  しかしながら他方で、フィルタの汚れによる電力損失を低くするためにフラッシュ点を低く設定したときには、頻繁なフィルタのフラッシングが生じ得、対応して高い電力損失が起こり得るということが不利である。
頻繁にフィルタのフラッシングが行なわれる場合には、それに伴う作動エネルギが大きいこいとならびに洗浄装置および水流手段の摩耗が速いことが不利である。
したがって、基本的に、既知の装置の不利な点は、フラッシュ点が冷却水の体積流量に固定的に依存したまたは固定的な態様で設定されており、冷却水のフロー内の汚染物質の濃度が定期的に変化しているということを考慮しておらず、したがって、汚染が少ないときに不相応に高い「フィルタの汚れによる電力損失」が生じ、汚染が多いときに不相応に高い「フィルタのフラッシングによる電力損失」が生じるということである。全体として見れば、フラッシュ点を決まって技術的見地によって決定し、これらに関連する変化しうるエネルギ基準および経済基準に従って決定していないということが不利なのである。
この発明の目的は、したがって、熱交換器に先立つ冷却水のフロー内の汚染物質のための再生可能な機械的フィルタのコストを考えた制御のための方法を提供することである。特に、フィルタの必要なフラッシングは、固定的なフラッシュ点において、または、冷却水のフローに固定的に依存したフラッシュ点で行なわれてはいけない。そうではなくて、フィルタはさまざまな変化する動作状態を考慮しエネルギおよび経済的な見地から見て有益であると考えられるときにフラッシュされねばならない。したがって、フラッシュ点は冷却水のフロー内の汚染物質の濃度の変化に伴い自動的に調整されねばならない。この方法を実施するための適切な装置の提供もまたこの発明の目的である。
請求項１に記載の方法および請求項１５に記載の装置はこれらの目的を達成するものである。有利な構成は、それぞれの従属請求項に記載されている。
この発明の本質的な特徴は、装備全体の電力および動作コストに対するフィルタの汚れの影響が、フラッシュ点の決定において考慮され、電力消費およびおそらくはフィルタのフラッシングそれ自体の動作コストに対して比較考慮され、よって全体として電力損失および動作コストが最低になることである。
この発明により、フィルタの汚れの状態を推測することのできる少なくとも１つの測定値がフラッシュコマンド発生器に供給され、現在の汚れの状態が測定された値から決定される。これらの測定された値は、差圧、冷却水の通過流量、冷却水ポンプの速度またはブレードの据え付け、または他の測定値であり得る。フラッシュコマンド発生器に記憶されたデータおよび／または関数従属性を用いて、冷却水ポンプの出力の変化および熱交換器の熱出力の減少の総和として、汚れたフィルタにより差圧を増加させそれにより冷却水の体積流量を減少させた第１の電力損失、第２の電力損失および汚れたフィルタがフラッシュされたときに生じる他の動作コストは互いに比較される。コマンドラインにおいては、以後はフィルタのフラッシングの方がフラッシングをせずにさらに動作させるよりも全体としてエネルギおよびコストの削減になる時点にフラッシュコマンドが活性化される。この発明の根本的な構成要素は、フィルタの汚れおよびフィルタのフラッシングによって生じる冷却水ポンプの電力損失および熱交換器の熱出力の減少を考慮したこの発明によるフィルタのコストを考えた制御によって、予想しなかった態様で、フラッシュ点が固定されていた先行技術による動作に比べきまってはるかに頻繁なフラッシングが行なわれるということである。比較計算はこのようにして多大なエネルギおよびコストの削減が可能になることを示している。
請求項１は原則的なこの方法の個々のステップを説明し、従属請求項は有利な詳細を含んでいる。
この発明による方法は、まったく異なったセンサならびに冷却水ポンプ、フィルタ、および熱交換器からなる全装備にフィルタの汚れによって悪化した動作状態を示す信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）と組合せることができる。この発明の好ましい実施例においてはしかしながら、フィルタの差圧（ＤＰ）または、他の好ましい実施例においては、フィルタの差圧（ＤＰ）および冷却水の体積流量（Ｖ）が使用されている。
フィルタの差圧（ＤＰ）および冷却水の体積流量（Ｖ）に従属するフィルタの汚れおよびフィルタのフラッシングによる電力損失は、全装備の多数のパラメータに従属している。たとえば、冷却水ポンプの特性曲線、熱交換器の流体特性曲線および熱的データ、フィルタおよび水流ラインの流体特性曲線等である。これらは互いに複雑な関係にある。従属性の決定は、予測されなかった態様で、この発明による以下の着想がとられるときには複雑ではない。個々の特定の全装備に対して６つの定値（ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ）のみが決定される。これらは第１の関数および第２の関数（ΔＮ１＝ｆ（ＤＰ；Ｖ）およびΔＮ２＝ｆ（ＤＰ；Ｖ））を直線として十分な正確さをもって確立する。
冷却水の体積流量（Ｖ）が電気信号として提供されないこの発明のさらなる実施例においては、（Ｖ）が動作的な理由で変化するときは、変化した値はキーボードを用いて手動で入力される。この発明によるまた別の好ましい実施例においては、冷却水の体積流量（Ｖ）の変化は、各々フラッシング処理の完了の直後のきれいなフィルタ（ＤＰｃ）の差圧の変化の評価によって決定される。これにより、きれいなフィルタは圧力損失補正定値を備えた測定ダイアフラムの１種としてみなされ、その差圧の変化から冷却水の体積流量における変化が推定できる。
請求項１５および以下の請求項は、この発明による方法の実施に適したこの方法による装置を記載している。
液体の機械的洗浄のための装備を制御するためのこの発明による方法の動作は、図１から図４にしめされている。ここで、
図１は液体の機械的洗浄のための既知の装備をフロー図で示し、
図２は、差圧ＤＰおよび冷却水体積流量（Ｖ）の関数としての電力損失ＤＮ１およびＤＮ２の推移の一例を示し、
図３は時間の経過に伴う電力およびエネルギ損失の例を示しかつ好ましいフラッシュ点として最低の平均電力損失ΔＮｍ（Min）の例を示し、
図４は、この発明による方法の実施のための装置を概略的に示している。
図１は、熱交換器に先立つ冷却水のフロー内の汚染物質のための再生可能な機械的フィルタを備えた既知の全装備であって、熱交換器（１）と、冷却水供給ライン（２）と、冷却水排水ライン（３）と、駆動モータを備えた冷却水ポンプ（４）と、フィルタ（５）とを備えたものをフロー図で示す。
フィルタ（５）は、フィルタハウジング（６）、フィルタ要素（７）、駆動軸および駆動モータ（９ａ）を備えた洗浄装置（９）、水流ライン（１０）、およびフラッシュ手段（１１）を含む。この装備は、装備の動作状態をモニタするセンサ（１２）としての差圧測定システム（１８）および冷却水体積流量測定システム（１９）を備え、これらの信号ライン（１３）は電気信号（Ｓ１、Ｓ２）を出力し、フラッシュコマンド発生器（１４）に接続されており、これはそのコマンドライン（１５）によってフラッシュ処理制御（１６）に接続されフィルタ（５）をフラッシュするためにフラッシュコマンド（Ｓａ）を電気的に切換可能にする。さらに、フィルタ要素（７）にくっついている汚染物質（８）が示されている。冷却水体積流量（Ｖ）および水流フロー（Ｖｓ）は矢印によって示されている。図中には何ら特定の表示はないが、汚れたフィルタ（５）をフラッシュすることによって、差圧がきれいなフィルタ（ＤＰｃ）の差圧に下がり、その後に、冷却水体積流量（Ｖ）中の汚染物質（８）の濃度のために全時間期間（ΔＴ１）の満了の後設定されたフラッシュ時間（ＤＰｓ）に達するまで差圧が再び増加することは明らかである。フラッシュ間隔（ΔＴ２）はフラッシングのために使用される。全時間期間（ΔＴ１）の間、第１の電力損失（ΔＮ１）はフィルタ（５）の圧力損失（ＤＰ）の増加およびその結果としての冷却水体積流量（Ｖ）の減少の結果として、冷却水ポンプ（４）の電力の変化および熱交換器（１）の熱出力の減少の総和として増加する。フラッシングの間、フラッシュ間隔（ΔＴ２）において第２の電力損失（ΔＮ２）が存在し、これは冷却水ポンプ（４）の電力の変化および熱交換器（１）の熱出力の減少の総和として、熱交換器（１）からの水流フロー（Ｖｓ）の転換のためである。フラッシングの完了直後に、フィルタ（５）がきれいになるため、第１の電力損失（ΔＮ１）は再びその最低値となり、その後再び増加する。フィルタ（５）の圧力損失（ＤＰ）の増加の結果としての第１の電力損失（ΔＮ１）を減少させるために、フラッシュ時間（ＤＰｓ）をより低い値に設定することもできる。しかしながら、フラッシュ時間（ＤＰｓ）をより低く設定すると、汚染物質（８）がより高濃度になり、フラッシュ時間により早く達することになる。そしてフィルタ（５）はより頻繁にフラッシュする。汚染物質（８）の濃度がより高いと、フィルタ（５）はあまりにも頻繁にフラッシュするので、極めて高い「フィルタのフラッシングによる電力損失」が生じ、これによってより低い「フィルタの汚れによる電力損失」が過度に補償される。フラッシュ時間（ＤＰｓ）をより低く設定することによって、したがって何ら改良はもたらされずむしろ悪化が生じることになる。フラッシュ時間を固定的に設定した液体の機械的な洗浄のための装備の制御のための既知の方法は、冷却水のフロー中の汚染物質の定期的な濃度の変化を考慮できておらず、したがって、あらゆる動作状況において有利となるようフラッシュ時間を設定しエネルギの損失を低くすることができない。図１に示す装備における冷却水体積流量測定システム（１９）の提供はまた上述の不利益を何ら改良することがない。これは��にフラッシュ時間を冷却水の体積流量（Ｖ）のさまざまな値に調節することを可能にするのみである。このような冷却水の体積流量（Ｖ）の変化は異なった負荷条件および冷却水温度に従って装備を設定するために動作人員によって行なわれる。フラッシュ時間を冷却水の体積流量（Ｖ）のさまざまな異なった値に自動的に調節することが望ましく、これはたとえば冷却水の体積流量（Ｖ）が少ないときに汚染物質（８）を備えたフィルタ要素（７）が過剰に汚れるのを避けるためである。冷却水体積流量（Ｖ）の少ないときにはただふるい要素（７）がひどく汚れているときにのみ冷却水体積流量（Ｖ）が多いときと同じほど高いフラッシュ時間（ＤＰｓ）になる。
図２は、この発明の好ましい実施例の一例として、差圧（ＤＰ）についての第１の関数（ΔＮ１＝ｆ（ＤＰ；Ｖ）および第２の関数（ΔＮ２＝ｆ（ＤＰ；Ｖ））の推移を示しており、この好ましい実施例では簡素化のために、関数メモリ（１７）内の記憶のための決定および入力はＶをパラメータとして直線（ΔＮ１＝ａ*ＤＰおよびΔＮ２＝ｂ*ＤＰ＋ｃ）として与えられている。第１および第２の関数（ΔＮ１、ΔＮ２）は冷却水体積流量（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）の３つの値を例として示されている。３つの差圧値（ＤＰｃ１、ＤＰｃ２、ＤＰｃ３）はきれいなフィルタ（５）において起こり得る最低差圧として示されている。直線としての記憶によって、２つの点を通る直線が確立されかつ、この決定においては異なった差圧における２つの動作点のみが必要とされるので、あまり複雑でない決定が可能になる。この発明のさらに好ましい実施例により、さらなる簡素化が可能になり、定数（ａ、ｂ、ｃ）が冷却水の体積流量（Ｖ）と線形従属性をもって位置付けられるが、これは示されていない。全体として、６つの定値（ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ）のみが、この発明のこの特定の実施例において第１および第２の電力損失（ΔＮ１、ΔＮ２）を決定するために確立される。
図３はこの発明による方法のさらなるステップを示す。ここで、図の上部分は第１および第２の電力損失（ΔＮ１、ΔＮ２）の時間（ｔ）を通じての推移を示し、図の下部分は時間（ｔ）を通じての平均的電力損失（ΔＮｍ）の推移を示す。記憶された第１の関数（ΔＮ１＝ｆ（Ｓ１、Ｓ２…Ｓ２ｎ））によりかつ、各場合において時間間隔（ΔＴａ）の終了において、一連の時間間隔（ΔＴａ）から、第１に、現在の測定信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）の評価から現在の第１の電力損失（ΔＮ１（ｎ））が計算され、次に、時間（ｔ）を通じての第１の電力損失（ΔＮ１）の曲線の下区域として、公式ΔＥ１ａ＝ΔＴａ*（ΔＮ１（ｎ）＋ΔＮ１（ｎ−１））／２により、汚れたフィルタによって生じた時間間隔（ΔＴａ）における現在の第１のエネルギ損失（ΔＥ１ａ）が計算される。その後、最後の前のフラッシュ処理以来のいくつかの時間間隔（ΔＴａ）にわたる全時間（ΔＴ１）に生じたすべての現在の第１のエネルギ損失（ΔＥ１ａ）を積分することによって、エネルギの総和（ΔＥ１）が形成される。その後、この現時点においてフィルタ（５）がフラッシュされるという仮定の下に、記憶された第２の関数（ΔＮ２＝ｆ（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ））によって、現在の測定信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）の評価によって、フラッシュ間隔（ΔＴ２）の始まりにおける現在の第２の電力損失（ΔＮ２（ａ））が決定されかつ、フィルタ（５）がフラッシュ間隔（ΔＴ２）の終了時には全時間期間（ΔＴ１）の始めにおける第２の電力損失（ΔＮ２）と同じ値に達すると仮定して、フラッシュ間隔の終了時における関連する現在の第２の電力損失（ΔＮ２（ｂ））が決定される。フラッシュ間隔（ΔＴ２）におけるフラッシュ処理の間に生じる第２の電力損失（ΔＥ２）は、フィルタ（５）がこの時点でフラッシュされると仮定して、時間（ｔ）にわたっての第２の電力損失（ΔＮ２）の曲線の下のフラッシュ間隔（ΔＴ２）の幅を持つ区域として決定される。液体の機械的洗浄のための装備を制御するためのこの発明による方法のさらなるステップは、図示されていない態様において、図示されていないエネルギ消費（Ｅｘ）を含む全エネルギ損失として総損失（ΣΔＥ）を形成し、公式ΔＮｍ＝ΣΔＥ／（ΔＴ１＋ΔＴ２）により平均電力損失（ΔＮｍ）を計算する。現在の全時間期間（Δｔ１（ｎ））に対して決定された平均電力損失（ΔＮｍ（ｎ））は前の全時間期間（ΔＴ１（ｎ−１））において決定された平均電力損失（ΔＮｍ（ｎ−１））と比較され、ΔＮｍ（ｎ）＞ΔＮｍ（ｎ−１）という条件が満足されたときにフィルタ（５）をフラッシングするためのフラッシュコマンド（Ｓａ）が活性化される。図示した例においては、平均的電力損失（ΔＮｍ）に対する可能な最小値にちょうど達したところであってコマンドライン（１５）によってフラッシュコマンド（Ｓａ）が与えられたであろう。
図４は、この方法を実施するための実施例を簡潔に示すこの発明による装置を示す。差圧測定システム（１８）および冷却水体積流量測定システム（１９）として構成された２つのセンサ（１２）は信号ライン（１３）によってフラッシュコマンド発生器（１４）の測定値入力（２１）に接続されている。測定値（ＤＰ；Ｖ）は測定値入力（２１）によって計算機（２３）に供給され、計算機は現在の第１および第２の電力損失（ΔＮ１（ｎ）；ΔＮ１（ｎ−１）；ΔＮ２（ａ）；ΔＮ２（ｂ））、エネルギ損失（ΔＥ１ａ；ΔＥ２）、エネルギ総和（ΔＥ１）、総損失（ΣΔＥ）、平均電力損失（ΔＮｍ）および全時間期間（ΔＴ１）を計算しかつ比較し、そしてフラッシュコマンド（Ｓａ）を信号出力（２６）を通じてコマンドライン（１５）および表示器（２４）の制御に、発生するためのものであり、計算機は、予め定められた時間間隔（ΔＴａ）の値、フラッシュ間隔（ΔＴ２）、エネルギ消費（Ｅｘ）、金銭的価値（ＧＷ）、整備コスト（Ｗ）および／またはパラメータの関数関係のために不揮発性メモリ（２２）に接続されており、特に、信号（Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ）の関数としての第１および第２の電力損失（ΔＮ１；ΔＮ２）の記憶のために関数メモリ１７に接続されている。データのための入力ユニット（２０）は手動入力のためのキー（２５）を有する。表示器（２４）は入力ユニット（２０）を通じて入力されたデータをチェックするためのものであり、かつたとえば現在の平均電力損失（ΔＮｍ）を示すなどのフィルタの動作状態を示すためのものである。
この発明の重要な構成要素は、この発明による方法は、最後に熱交換器が洗浄されてから現在まで、すなわち過去におけるフィルタ（５）の汚れによって生じた電力損失（ΔＮ１）の推移を計算し、これによって未来を示すということである。これは、フィルタのフラッシュで完了する動作サイクルは時間にわたっての汚れの推移および冷却水体積流量の推移に関して、フラッシングが完了した後の次の動作サイクルと同様の態様で作用するものという仮定による。これは可能なかぎり現実に最も近似した方策であり、この発明の実質的な構成要素である。この発明の実質的な構成要素はまた、変化する動作状態の全範囲がコストを考えた態様において、この発明による積分手順およびそれに続く微分手順による検査において考慮され得るという点であり、これは、既知の先行技術によれば通常であるフィルタの差圧の現在の値を簡単にモニタする場合には不可能である。
全体として、熱交換器に先立つ冷却水のフロー内の汚染物質のための再生可能な機械的フィルタのコストを考えた制御のためのこの発明による方法を用いることによって、冷却水のフロー内の汚染物質の濃度が低い場合には、フラッシュ点がより低くなり、濃度が高い場合にはフラッシュ点がより高くなり、したがって、一方ではフィルタの汚れの結果としてかつ他方ではフィルタのフラッシングの結果としての全体としてのエネルギの損失を可能な限り低くした汚れの発生に対応するフラッシングが可能となる。上述の装置はこの方法の実施を可能にする。
この方法は、冷却水のフロー内の汚染物質を洗浄するための使用にのみ限定されるのではなく、また上述のフィルタの実施例に限定されるものでもない。そうではなく、これは集まった汚染物質が差圧の増加をもたらし、フラッシング処理の間にフラッシング流体のフローが接続された手段によって回収されしたがってプロセス全体から回収される、あらゆる流体およびあらゆるフィルタにおいて使用することができる。
参照番号リスト
１  熱交換器
２  冷却水供給ライン
３  冷却水排水ライン
４  冷却水ポンプ
５  フィルタ
６  フィルタハウジング
７  フィルタ要素
８  汚染物質
９  洗浄装置
１０  水流ライン
１１  フラッシング手段
１２  センサ
１３  信号ライン
１４  フラッシュコマンド発生器
１５  コマンドライン
１６  フラッシュ処理制御
１７  関数メモリ
１８  測定システム
１９  冷却水体積測定システム
２０  入力ユニット
２１  測定値入力
２２  不揮発性メモリ
２３  計算機ユニット
２４  表示手段
２５  キー
２６  信号出力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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