DE60208563T2

DE60208563T2 - Überwachungssystem für einen Druckbehälter

Info

Publication number: DE60208563T2
Application number: DE60208563T
Authority: DE
Inventors: Geof C. Woodbury BRAZIER; III John P. Tulsa CLARK; John E. BS&B Safety Sytems International Plaza SMALLWOOD
Original assignee: BS&B Safety Systems Ltd
Current assignee: BS&B Safety Systems Ltd
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2022-08-24
Also published as: EP1428089B1; EP1428089A2; BRPI0212062B1; EP1669830A2; EP1669830A3; WO2003019311A3; CN100590561C; CN1571946A; WO2003019311A2; AU2002313757A1; CA2458377A1; ATE315247T1; CA2458377C; CN101799687B; BR0212062A; US7168333B2; US20030071736A1; CN101799687A; US20070283772A1; DE60208563D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren und ein System zur Überwachung von Druckbehältern. Im Besonderen betrifft diese Erfindung ein Überwachungssystem für Druckbehälter, das eine Sicherheitsvorrichtung oder eine Informationsvorrichtung enthält.
Behälter, wie beispielsweise Systeme, Rohrleitungssysteme oder Tanks, die ein Fluid enthalten, das unter Druck steht oder unter Druck gebracht werden kann, besitzen oft Druckverringerungsvorrichtungen, die so konstruiert sind, dass sie die Sicherheit des Behälters gewährleisten und/oder Informationen zum Betrieb des Systems liefern. Zu diesen Druckverringerungsvorrichtungen können beispielsweise Druckentlastungsvorrichtungen, Druckminderungsvorrichtungen, Drucksteuervorrichtungen, Druckanzeigevorrichtungen, druckgesteuerte Schaltvorrichtungen, Temperaturanzeigevorrichtungen, Geräte zur Anzeige des pH-Wertes des Fluids sowie Geräte zur Vibrationsanzeige gehören.
Druckentlastungsvorrichtungen werden gemeinhin als Sicherheitsvorrichtungen verwendet, um potentiell gefährlichen Über- oder Unterdruck in Fluidbehältern zu vermeiden. Die Druckentlastungsvorrichtungen sind so konstruiert, dass sie aktiviert werden oder sich öffnen, wenn der Druck des Fluids in dem Behälter einen vorgegebenen Grenzwert erreicht, der einen Überdruck anzeigt. Durch die Aktivierung der Druckentlastungsvorrichtung wird eine Entlastungsöffnung geschaffen, durch die Fluid austreten kann, um die Überdrucksituation in dem Druckbehälter zu beseitigen.
Eine Druckentlastungsvorrichtung, die beispielsweise Berstscheiben, Druckentlastungsventile, Drucksicherheitsventile, Steuerventile, Drosselklappenventile, Durchgangsventile, Absperrventile, Membranventile, Knickstabvorrichtungen, Tankentlüftungen, Explosionsentlastungstafeln oder andere derartige Vorrichtungen umfassen kann, kann an den Behälter angeschlossen werden, so dass zumindest ein Teil der Druckentlastungsvorrichtung dem Fluid im Behälter ausgesetzt ist. Wenn das Fluid eine vorgege bene Druckgrenze erreicht oder überschreitet, wirkt die Kraft des Fluids auf die Druckentlastungsvorrichtung, wodurch diese aktiviert und geöffnet wird. Nun kann das Fluid durch diese Öffnung aus dem Behälter austreten und der Überdruck wird somit abgebaut.
Druckminderungsvorrichtungen werden im Allgemeinen für das Leiten von unter Druck stehendem Fluid von einem in einen anderen Behälter oder in ein anderes System verwendet. Die Druckminderungsvorrichtungen, die beispielsweise Steuerventile, Drosselklappenventile, Durchgangsventile, Absperrventile, Kugelventile, Membranventile oder andere solche Vorrichtungen sein können, sind an den Behälter angeschlossen, so dass zumindest ein Teil der Druckminderungsvorrichtung dem Fluid im Behälter ausgesetzt ist. Die Druckminderungsvorrichtungen sind so konstruiert, dass sie sich bei Bedarf aktivieren oder öffnen. Diese Aktivierung kann manuell oder automatisch, je nach Nutzeranforderungen, geschehen. Muss Fluid aus dem Behälter abgeleitet werden, kann die Druckminderungsvorrichtung aktiviert werden und deren Öffnung hervorrufen. Durch die Aktivierung der Druckminderungsvorrichtung wird eine Entlastungsöffnung geschaffen, durch die Fluid aus dem Druckbehälter austreten kann.
In dem Behälter kann auch eine Kombination verschiedener Arten von Druckverringerungsvorrichtungen enthalten sein. So kann beispielsweise eine Druckentlastungsvorrichtung an das System angeschlossen sein, um Schutz vor einer Überdrucksituation in einem bestimmten Behälter zu gewährleisten. Eine Druckminderungsvorrichtung kann an den Behälter angeschlossen sein, um auf Befehl des Bedieners oder eines angemessenen automatischen Messsystems den Ablauf von Fluid aus dem Behälter zu ermöglichen, wenn bestimmte interne oder externe Umstände auftreten, die einen Abfluss des unter Druck stehenden Fluids aus dem Behälter erfordern.
Jeder Druckbehälter ist so konstruiert, dass er einem maximal zulässigen Arbeitsdruck standhält. Übersteigt der Druck des Fluids in dem Behälter diesen maximal zulässigen Arbeitsdruck, ohne dass die Druckverringerungsvorrichtung aktiviert wird, könnte der Zustand des Behälters unsicher werden. Um zu gewährleisten, dass der Druck in dem Behälter nicht den maximal zulässigen Arbeitsdruck und den entwurfbedingt zulässigen Überdruck übersteigt, kann eine Druckverringerungsvorrichtung eingebaut werden, die aktiviert wird, wenn ein bestimmter Toleranzwert (z. B. 105%) des maximal zulässigen Arbeitsdruckes erreicht wird.
Es ist außerordentlich wichtig, sicherzustellen, dass die Druckverringerungsvorrichtung bei dem Nenndruck oder in einem vorgegebenen Toleranzbereich des Nenn druckes aktiviert wird. Wird die Druckverringerungsvorrichtung erst bei einem Druck aktiviert, der über dem Nenndruck liegt, kann der Fluiddruck den maximal zulässigen Arbeitsdruck überschreiten. Wenn die Druckverringerungsvorrichtung bei einem Druck aktiviert wird, der unter dem Nenndruck liegt, kann sich diese Aktivierung störend auf den ordnungsgemäßen Betrieb des Systems auswirken und möglicherweise zu einem vorzeitigen Austreten von Fluid aus dem System führen.
Die Druckbehälter können auch ein Drucksteuersystem enthalten, das so konstruiert ist, dass es den Druckbehälter vor potentiell gefährlichem Über- oder Unterdruck schützt. Diese Drucksteuersysteme überwachen den Druck des Fluids im Behälter. Erreicht der Fluiddruck einen bestimmten Grenzwert, der einen bevorstehenden Über- oder Unterdruck anzeigt, kann das Drucksteuersystem eine Steuervorrichtung, wie beispielsweise ein Steuerventil, aktivieren, welches ein chemisches Reagens, einen Katalysator, ein Abschreckmittel oder einen Stabilisator in das Arbeitsfluid einspritzt. Durch die Aktivierung des Drucksteuersystems kann somit die Notwendigkeit entfallen, eine Entlastungsöffnung zu schaffen, um den Druck des Fluids im Drucksystem zu reduzieren. Alternativ dazu kann das Drucksteuersystem eine Druckminderungsvorrichtung aktivieren, wie beispielsweise ein Drosselklappenventil, ein Kugelventil oder ein Absperrventil, um Fluid in einer ausreichend großen Menge abzulassen und somit die Gefahr von Über- oder Unterdruck zu vermeiden oder zu reduzieren. Folglich kann das Steuersystem automatisch das Öffnen und Schließen der Entlastungsöffnung in einer Druckminderungsvorrichtung steuern, um den Druck in dem Behälter zu reduzieren.
Für die Druckbehälter kann eine Kombination aus Drucksteuervorrichtungen und Druckverringerungsvorrichtungen verwendet werden. Diese Drucksteuervorrichtungen überwachen den Druck des Fluids in dem Behälter. Erreicht der Fluiddruck einen Wert, der für das einwandfreie Funktionieren der Druckminderungsvorrichtung zu niedrig oder zu hoch ist, kann das Drucksteuersystem ein Anzeigesystem aktivieren, welches den Bediener auf die unzulässigen Betriebsbedingungen im Druckbehälter hinweist. Zusätzlich kann eine Druckentlastungsvorrichtung zur Gewährleistung eines automatischen Abflusses des Fluids in einer ausreichenden Menge verwendet werden, um Über- oder Unterdrucksituationen zu vermeiden oder zu beschränken.
Die Druckbehälter können darüber hinaus eine Druckanzeigevorrichtung besitzen, die die Minderung von Fluid im Behälter anzeigt. Diese Druckanzeigevorrichtungen können die Behälter vor potentiellem Über- oder Unterdruck schützen, der zu Schwierigkeiten für den Bediener führen könnte. Die Druckanzeigevorrichtungen sind so kon struiert, dass sie eine Reaktion auslösen, wie zum Beispiel das Öffnen eines Zulaufventils, sobald der Druck des Fluids im System eine vorgegebene Unterdruckgrenze erreicht, die anzeigt, dass es zu einer Minderung des Fluids kommt. Solch eine Druckanzeige kann auch eine Reaktion auslösen, wenn der Druckbehälter einen potentiell gefährlichen Unterdruck erreicht.
Die Druckbehälter können auch eine Druckanzeigevorrichtung besitzen, die eine Mengenzunahme des Fluids im Behälter anzeigt. Diese Druckanzeigevorrichtungen können die Behälter vor potentiellem Überdruck schützen, der den Behälter beschädigen könnte. Die Druckanzeigevorrichtungen sind so konstruiert, dass sie eine Reaktion auslösen, wie zum Beispiel das Öffnen oder Schließen eines Zulaufventils, wenn der Druck des Fluids im System einen vorgegebenen Druckgrenzwert erreicht, der anzeigt, dass das System mit Fluid gefüllt wird.
Es hat sich herausgestellt, dass die Betriebsbedingungen des Fluidbehälters, wie zum Beispiel die Temperatur und der Druck des Fluids, den Betrieb der oben beschriebenen, an den Behälter angeschlossenen Druckverringerungsvorrichtungen und Informationsvorrichtungen beeinflussen können. Zum Beispiel können die Betriebsbedingungen des Behälters einen Einfluss auf den Druck haben, bei dem eine Druckentlastungsvorrichtung aktiviert wird. In einigen Fällen kann es auch vorkommen, dass die Betriebsbedingungen des Behälters eine Aktivierung der Druckentlastungsvorrichtung bei einem niedrigeren Druck als dem erwarteten, hervorrufen. In anderen Fällen kann es vorkommen, dass die Betriebsbedingungen des Behälters bei einem höheren Druck als dem erwarteten zu einer Aktivierung der Druckentlastungsvorrichtung führen.
In einem Behälter, in dem eine Berstscheibe als Druckentlastungsvorrichtung verwendet wird, kann die Temperatur des Fluids in dem Behälter den Druck beeinflussen, bei welchem die Berstscheibe aktiviert wird. Der Aktivierungsdruck auf die Berstscheibe hängt zum Teil von den physikalischen Eigenschaften des Materials ab, aus welchem diese hergestellt wurde. Übermäßige Hitze oder Kälte können die physikalischen Eigenschaften des Materials verändern und somit auch den Aktivierungsdruck auf die Berstscheibe ändern. Andere Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel Druckfluktuationen, Druckpegel, Schwingfrequenzen und Amplituden sowie Säuregehalt können ebenso den Aktivierungsdruck der Berstscheibe oder anderer Druckentlastungsvorrichtungen dieser Art beeinflussen.
In ähnlicher Art und Weise können die Betriebsbedingungen des Behälters den Betrieb einer Druckminderungsvorrichtung, einer Drucksteuervorrichtung und/oder einer Druckanzeigevorrichtung beeinflussen. Zum Beispiel können überhöhter Druck oder überhöhte Temperaturen die Fähigkeit der Drucksteuervorrichtung beeinträchtigen, einen Stabilisator für eine chemische Reaktion bereitzustellen, bevor es zu einem Überdruck kommt. Außerdem können die Betriebsbedingungen verhindern, dass eine Druckanzeigevorrichtung genaue Druckwerte anzeigt.
Durch die frühzeitige Erfassung einer Betriebsbedingung, die den Betrieb eines Druckbehälterfluidsystems zu einer an ihm angeschlossenen Druckminderungsvorrichtung, Druckentlastungsvorrichtung und/oder Drucksteuervorrichtung beeinflussen kann, kann der Bediener korrigierend eingreifen. Zum Beispiel kann das betreffende Gerät nach der Feststellung einer problematischen Betriebsbedingung repariert oder ausgetauscht werden. So können die Zuverlässigkeit des Druckbehälterfluidsystems sowie die angeschlossenen Sicherheits- und Informationssysteme aufrechterhalten werden.
Ausgehend von US 4.342.988 , das als der neueste Stand der Technik gilt, und entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 14, ist es die bekannte Aufgabe eines Überwachungssystems, komplettes, teilweises und/oder mögliches Versagen einer Berstscheibe anzuzeigen, wobei bei Auftreten eines Fehlers ein Alarm aktiviert wird. Es wird eine Berstscheibenbaugruppe verwendet, die eine zerbrechliche Dichtung enthält. Mit einem elektrischen Stromkreis in unmittelbarer Nähe der Dichtung können Verformungen und das Bersten dieser Dichtung erfasst werden. Dies geschieht durch Modifizierung und Änderung des durch den Stromkreis übersandten elektrischen Signals.
Alternativ zu dem Stromkreislauf kann ein optisches System bereitgestellt werden, welches aus Lichtwellenleitern besteht. Die Verformung und das Bersten der Dichtung können durch eine geänderte Energie des optischen Signals erfasst werden, welches von den Lichtwellenleitern übertragen wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zur Überwachung der Betriebsbedingungen, die in einem Druckbehälter auftreten können, zur Verfügung zu stellen, um Bedingungen zu erfassen, die einen Einfluss auf den Betrieb einer an den Behälter angeschlossenen Druckverringerungsvorrichtung, einer Drucksteuervorrichtung und/oder einer Informationsvorrichtung haben können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch ein Überwachungssystem erfüllt, welches die Bestandteile des unabhängigen Anspruchs 1 umfasst, sowie durch ein Verfahren zum Überwachen von Bedingungen, das die Schritte des unabhängigen Anspruchs 14 umfasst.
Es können ein Verfahren und ein System zur Überwachung der Betriebsbedingungen zur Verfügung gestellt werden, die bei einem Druckbehälter und den angeschlossenen Druckverringerungsvorrichtungen, Drucksteuervorrichtungen oder Informationsvorrichtungen auftreten können, die ein oder mehrere Beschränkungen und Nachteile der nach dem jetzigen Stand der Technik zur Verfügung stehenden Überwachungsvorrichtungen beseitigen.
Die Vorteile und Aufgaben der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder werden bei praktischer Anwendung der Erfindung deutlich. Die Vorteile und Ziele der Erfindung werden durch die Elemente und Kombinationen, die besonders in den angehängten Ansprüchen herausgestellt werden, realisiert und erlangt.
Es kann ein Überwachungssystem für einen Druckbehälter mit mindestens einer Hilfsvorrichtung bereitgestellt werden. Das System kann einen Sensor enthalten, der funktionell in das Drucksystem eingebaut wurde und ein Überwachungssignal erzeugt, das mindestens eine Betriebsbedingung des Druckbehälters repräsentiert. Eine Steuerung kann funktionell an den Sensor angeschlossen werden und ist bereit, ein Überwachungssignal zu empfangen und eine Warnung zu erzeugen, wenn mindestens eine Betriebsbedingung des Druckbehälters den Betrieb der Hilfsvorrichtung beeinflussen wird.
Es kann ein Verfahren für die Überwachung der Druckbehälterbedingungen bereitgestellt werden. Mindestens eine Betriebsbedingung des Druckbehälters kann erfasst werden. Es kann ein Überwachungssignal erzeugt werden, das mindestens eine Betriebsbedingung des Druckbehälters repräsentiert. Das Überwachungssignal kann empfangen werden. Eine Warnung kann dann erzeugt werden, wenn mindestens eine Betriebsbedingung des Druckbehälters den Betrieb der Hilfsvorrichtung beeinflusst.
Es kann ein Verfahren zur Überwachung von Bedingungen bereitgestellt werden, die an einer fest an einen Druckbehälter angeschlossenen Druckverringerungsvorrichtung auftreten können. Es kann eine Reihe von Überwachungssignalen, die mindestens eine Betriebsbedingung des Druckbehälters repräsentieren, empfangen werden. Jedes der Überwachungssignale repräsentiert eine Betriebsbedingung zu einer ganz bestimmten Zeit. Jedes Überwachungssignal kann in einem ersten Speicher gespeichert werden. Ein Druckereignissignal kann von einem Druckereignissensor empfangen werden. Eine Aufeinanderfolge von früheren Überwachungssignalen kann zu einem zweiten Speicher übertragen werden. Diese Abfolge enthält die Überwachungssignale, die in einer bestimmten Zeitspanne unmittelbar vor Empfang des Druckereignissignals empfangen wurden.
Es kann ein Überwachungssystem für eine Druckverringerungsvorrichtung bereitgestellt werden, die fest an den Druckbehälter angeschlossen ist. Zu dem System kann ein Druckereignissensor gehören, der dazu dient, ein Ereignis-Signal auszulösen, wenn ein signifikantes Druckereignis erfasst wird. Es kann sich ein Zustandssensor in dem Druckbehälter befinden und dazu dienen, ein Betriebssignal auszulösen, welches mindestens eine Betriebsbedingung des Druckbehälters zu einer bestimmten Zeit repräsentiert. Eine Steuerung kann bereit stehen, um Signale von dem Druckereignissensor zu empfangen. Die Steuerung kann einen ersten Speicher enthalten, um eine Abfolge von Betriebssignalen zu speichern, die mindestens eine Betriebsbedingung über einen bestimmten Zeitraum repräsentieren, und kann darüber hinaus einen zweiten Speicher besitzen. Bei Empfang des Ereignissignals kann die Steuerung dann die Aufeinanderfolge der Betriebssignale zu dem zweiten Speicher übertragen.
Es muss hierbei betont werden, dass sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung nur exemplarischen und erläuternden Charakter haben und die beanspruchte Erfindung nicht beschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die in diese Spezifikation einbezogen sind und einen Teil dieser Spezifikationen bilden, stellen eine Ausführung der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären, wobei in den Zeichnungen,
1 eine schematische und diagrammatische Darstellung eines Überwachungssystems für einen Druckbehälter in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine schematische und diagrammatische Darstellung einer Ausführung eines Überwachungssystems für eine Druckentlastungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine schematische und diagrammatische Darstellung einer Steuerung für ein Überwachungssystem in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 einen Ablaufplan zeigt, der ein Verfahren zur Überwachung der an einer Druckentlastungsvorrichtung vorhandenen Einlassdruckbedingungen in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 einen Ablaufplan zeigt, der ein Verfahren zur Überwachung der an einer Druckentlastungsvorrichtung vorhandenen Einlass- und Auslassdruckbedingungen in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 einen Ablaufplan zeigt, der ein Verfahren zur Überwachung der an einer Druckentlastungsvorrichtung vorhandenen Temperaturbedingungen in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird die derzeit bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Ein Beispiel dafür wird in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Wo immer möglich, werden jeweils die gleichen Referenzzahlen in sämtlichen Zeichnungen verwendet, um auf die gleichen oder ähnliche Teile zu verweisen. 1 zeigt eine exemplarische Ausführung eines Überwachungssystems für einen Druckbehälter. Dieser wird generell mit der Referenzzahl 10 bezeichnet.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Überwachungssystem für einen Druckbehälter bereitgestellt. Das Überwachungssystem der vorliegenden Erfindung kann für jeden Druckbehälter, der eine Hilfsvorrichtung, wie beispielsweise, eine Sicherheitsvorrichtung, eine Druckverringerungsvorrichtung, eine Drucksteuervorrichtung oder eine Informationsvorrichtung enthält, verwendet werden. Solche Druckverringerungsvorrichtungen können zum Beispiel Druckentlastungsvorrichtungen und Druckminderungsvorrichtungen einschließen. Solche Informationsvorrichtungen können zum Beispiel Druckanzeigevorrichtungen und Vorrichtungen sein, die anzeigen, ob der Behälter voll oder leer ist.
Wie in 1 dargestellt, ist die Hilfsvorrichtung 12 an einen Behälter 11 angeschlossen, der ein unter Druck stehendes Fluid oder ein Fluid, welches unter Druck gebracht werden könnte, enthält. Für die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird allgemein der Begriff „Behälter" verwendet. Dieser bezieht sich auf jedes Drucksystem, jede Rohrleitung, jeden Tank und andere derartige Systeme. Die Hilfsvorrichtung 12 wird dem Fluid in dem Behälter 11 ausgesetzt, so dass die Hilfsvorrichtung ihre beabsichtigte Funktion erfüllen kann. Zum Beispiel kann die Hilfsvorrichtung 12 eine Druckentlastungsvorrichtung sein, die so konstruiert ist, dass sie aktiviert wird oder sich öffnet, wenn das Fluid in dem System einen vorgegebenen Druckgrenzwert erreicht. Die Druckentlastungsvorrichtung kann zum Beispiel eine Berstscheibe, ein Druckentlastungsventil, ein Drucksicherheitsventil, ein Steuerventil, eine Knickstabvorrichtung, eine Behälterentlüftung, eine Explosionsentlastungstafel oder eine andere ähnliche Vorrichtung sein.
Alternativ dazu kann die Hilfsvorrichtung 12 auch eine Druckverringerungsvorrichtung sein, die so konstruiert ist, dass sie bei äußerer Krafteinwirkung aktiviert wird. Die Druckverringerungsvorrichtung kann manuell auf Befehl eines Bedieners oder automatisch als Antwort auf ein Signal eines automatischen Steuersystems aktiviert werden. Die Druckverringerungsvorrichtung kann aktiviert werden, wenn der Bediener oder das automatische Steuersystem eine Bedingung erfassen, die eine Fluidabgabe aus dem Behälter rechtfertigt.
Wie auf dem Gebiet dieser Technik bekannt ist, kann die Druckentlastungsvorrichtung an den Behälter 11 auf jede Art und Weise angeschlossen werden, mit der der betriebsbereite Teil der Druckentlastungsvorrichtung dem Fluid in Behälter 11 ausgesetzt ist. Wenn das Fluid in dem Behälter einen vorgegebenen Druckgrenzwert erreicht, wird die Druckentlastungsvorrichtung aktiviert, und sie schafft eine Entlastungsöffnung oder Öffnung, durch die das Fluid aus dem Behälter entweichen kann, um den Druck im Behälter wieder zu senken. Es wird davon ausgegangen, dass mehrere Druckentlastungsvorrichtungen an verschiedenen Stellen in dem Behälter oder in dem benachbarten Behälter 11 angeschlossen werden können.
In der exemplarischen Ausführung des in 2 dargestellten Überwachungssystems ist die Hilfsvorrichtung 12 eine Berstscheibe 40. Die Berstscheibe 40 ist fest zwischen einem Einlass-Sicherheitskopf 26 und einem Auslass-Sicherheitskopf 28 eingelassen. Der Einlass-Sicherheitskopf 26 und der Auslass-Sicherheitskopf 28 sind zwi schen einer Einlassleitung 18 und einer Auslassleitung 19 befestigt. Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass die Berstscheibe 40 an den Behälter 11 auf jede beliebige Art und Weise, die einer Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf diesem Gebiet ohne Weiteres ersichtlich ist, angeschlossen werden kann, wie zum Beispiel zwischen Tri-Clamp-Sanitärflanschen, zwischen Schraubverbindungen, an den Behälter geschweißt oder direkt zwischen den Leitungsflanschen.
Die Einlassleitung 18 enthält einen Zuflussflansch 24 und die Auslassleitung 19 enthält einen Auslassflansch 30. Durch eine Reihe von Bolzen 22 wird der Zuflussflansch 24 an dem Auslassflansch 30 befestigt. Wenn die Bolzen 22 festgezogen sind, wird eine Kraft durch den Zuflussflansch 24 und den Einlass-Sicherheitskopf 26 und den Auslassflansch 30 und den Auslass-Sicherheitskopf 28 ausgeübt. Diese Kraft verbindet die Berstscheibe 40 fest mit dem Behälter 11.
In der in 2 dargestellten Ausführung hat die Einlassleitung 18 eine Öffnung 32, die eine Fluidleitung zu der Berstscheibe 40 ermöglicht. Der Einlass-Sicherheitskopf 26 enthält eine Öffnung, die einen zerbrechlichen Teil der Berstscheibe 40 dem Fluid in dem Behälter 11 aussetzt. Der zerbrechliche Teil der Berstscheibe 40 ist so konstruiert, dass er birst, wenn die Druckdifferenz über dem zerbrechlichen Teil der Berstscheibe einen vorgegebenen Grenzwert erreicht. Durch das Bersten der Berstscheibe 40 entsteht ein Weg, durch den Fluid aus dem Behälter 11 abfließen kann.
Die Auslassleitung 19 hat eine Öffnung 34, die eine Entlastungsöffnung für das Fluid schafft, das aus dem Behälter 11 durch Bersten austritt und so die Berstscheibe öffnet. Die Auslassleitung 19 kann in einen Überlaufbehälter (nicht dargestellt) führen. Alternativ dazu kann, wenn das Fluid in dem Behälter 11 nicht gefährlich ist, das Fluid durch die Berstscheibe 40 direkt in die Umgebung abgelassen werden, oder die Auslassleitung 19 kann direkt das austretende Fluid in die Umgebung abgeben.
Mit Bezug auf 1 wird ein Sensor 14 funktionell in dem Behälter 11 eingesetzt, um mindestens eine Betriebsbedingung des Behälters 11 zu überwachen. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass mehrere Sensoren funktionell in dem Behälter 11 und/oder der Hilfsvorrichtung 12 eingesetzt werden können, um verschiedene Betriebsbedingungen gleichzeitig am Einlass, Auslass oder an beiden Stellen der Vorrichtung zu überwachen. Zu den überwachten Betriebsbedingungen können beispielsweise der Einlassdruck, der Auslassdruck, die Fluidtemperatur, der pH-Wert des Fluids/Säuregehalt, Schwingfrequenz und/oder Amplitude und der Fluidpegel zählen. Die vorliegende Erfin dung geht davon aus, dass auch andere Betriebsbedingungen überwacht werden können.
Der Sensor 14 erzeugt ein Signal 16. Das Signal 16 kann eine einzige Betriebsbedingung des Behälters 11 repräsentieren. Alternativ dazu kann das Signal 16 auch mehrere Betriebsbedingungen des Behälters 11 repräsentieren.
In der in 2 dargestellten Ausführung der Berstscheibe kann ein erster Drucksensor 44 dem Systemfluid an der Einlassseite der Berstscheibe 40 ausgesetzt sein. Wie dargestellt, kann der erste Drucksensor 44 in dem Einlass-Sicherheitskopf 26 angeordnet werden. Alternativ dazu kann der erste Drucksensor 44 auch weiter oben am Einlass-Sicherheitskopf 26 angeordnet oder direkt an dem Druckbehälter 11 befestigt sein. Der erste Drucksensor 44 erzeugt ein Signal, welches den Fluiddruck, der auf den Einlass der Berstscheibe 40 ausgeübt wird, repräsentiert.
Ein zweiter Drucksensor 45 kann auf der Auslassseite der Berstscheibe 40 dem Fluid ausgesetzt sein. Wie dargestellt, kann der zweite Drucksensor 45 in dem Auslass-Sicherheitskopf 28 angeordnet werden. Alternativ dazu kann der zweite Drucksensor 45 auch weiter unten am Auslass-Sicherheitskopf 28 befestigt sein.
Der zweite Drucksensor 45 erzeugt ein Signal, das den Fluiddruck, der auf die Auslassseite der Berstscheibe 40 ausgeübt wird, repräsentiert.
Zusätzlich kann ein Temperatursensor 46 auf der Einlassseite der Berstscheibe 40 dem Fluid ausgesetzt werden. Wie dargestellt, kann der Temperatursensor 46 in dem Einlass-Sicherheitskopf 26 angeordnet sein. Alternativ dazu kann der Temperatursensor 46 auch weiter oben am Einlass-Sicherheitskopf 26 angeordnet werden oder direkt an dem Druckbehälter 11 befestigt sein. Der Temperatursensor 46 erzeugt ein Signal, das die erfasste Temperatur des Systemfluids repräsentiert.
Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass ein Druckereignissensor 42 funktionell an die Druckentlastungsvorrichtung 12 angeschlossen werden kann. In der in 2 dargestellten Ausführung ist der Druckereignissensor 42 ein „Berstsensor", der ein Signal erzeugt, wenn die Berstscheibe 40 aktiviert wird. Der Berstsensor kann ein gebrochener Draht-Berstsensor, wie zum Beispiel der von BS&B Safety Systems Inc. hergestellte Burst Alert Sensor, sein. Die vorliegende Erfindung geht jedoch davon aus, dass ebenso verschiedene Arten von Druckereignissensoren, wie zum Beispiel Lecksensoren, Magnetnäherungsschalter und Druckschalter eingesetzt werden können, die für die Verwendung bei verschiedenen Arten von Druckentlastungsvorrichtungen oder Steuervorrichtungen angepasst werden müssen.
Wie in 2 dargestellt, wird ein Druckereignissensor 42 am Auslass-Sicherheitskopf 28 positioniert. Der Druckereignissensor 42 enthält ein Kabel 43, das unmittelbar hinter dem Auslass-Sicherheitskopf 28 angeordnet ist. Kabel 43 ist an eine Energiequelle (nicht dargestellt) angeschlossen. Dies kann beispielsweise eine Batterie sein. Die Energiequelle und das Kabel 43 bilden einen elektrischen Stromkreis, der die ausgangsseitige Strömungsstrecke der Berstscheibe 40 durchquert.
Wenn die Berstscheibe 40 birst und das Fluid dadurch in die Auslassleitung 19 fließen kann, so unterbricht die Kraft des Fluids oder die in der Leitung durch das Bersten der Berstscheibe erzeugte Druckwelle oder der physikalische Kontakt mit der geborstenen Berstscheibe oder eine Kombination aus all diesen Ereignissen das Kabel 43. Wenn darüber hinaus die Berstscheibe 40 Leckagen aufweist, so ist die entstehende Ansammlung von Fluid gegen den Druckereignissensor 42 ausreichend, um ein entsprechend konfiguriertes Kabel 43 zu unterbrechen. Wird Kabel 43 unterbrochen, so ändert sich der Zustand des elektrischen Stromkreises von geschlossen nach geöffnet. Das Öffnen des Stromkreises ist ein Signal, das angibt, dass die Druckentlastungsvorrichtung aktiviert wurde oder eine Leckage aufweist.
Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass Sensor 14 ein beliebiger Typ sein kann, der einer Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf diesem Gebiet ohne Weiteres ersichtlich ist. Sensor 14 kann beispielsweise ein pH-/Säuregradsensor für Fluid, ein Vibrationssensor oder ein Flüssigkeitsstandsgeber sein.
Wie in 1 dargestellt, ist eine Steuereinrichtung 50 funktionell an den Sensor 14 angeschlossen, um das erzeugte Signal 16 zu empfangen. Die Steuereinrichtung 50 verarbeitet das Signal 16, um Betriebsbedingungen zu erkennen, die es rechtfertigen, eine Warnung an einen Bediener zu senden, beispielsweise, wenn die Betriebsbedingungen den Betrieb der Hilfsvorrichtung 12 beeinflussen. Die Steuereinrichtung 50 kann eine Warnung erzeugen, wenn ein Bediener auf eine Betriebsbedingung aufmerksam gemacht werden sollte, die den Betrieb der Hilfsvorrichtung beeinflussen kann.
Der Sensor 14 kann das Signal 16 an die Steuereinrichtung 50 durch eine fest verdrahtete Verbindung senden. Alternativ dazu kann der Sensor 14 einen Transmitter enthalten, der ein Signal 16 an die Steuereinrichtung 50 sendet. Es wird davon ausgegangen, dass die Funkkommunikation eine RF-Übertragung mit einer Frequenz zwischen etwa 902 und 928 MHz sein kann. Die Funkkommunikation kann in jedem behördlich zugelassenen oder anderen RF-Frequenzband oder mit einer anderen akzeptablen Frequenz stattfinden.
Die Funkkommunikation kann ein beliebiges Standard-Kommunikationsprotokoll verwenden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Funk-Standards für kurze Entfernungen und Technologien wie beispielsweise Bluetooth; digitale Telefondienste der 3. Generation, Global System for Mobile Communication („GSMV")/Vielfachzugriff im Codemultiplex („CDMA"); Kurzmitteilungsdienste („SMS"); Funk-Ethernet („Wi-Fi") oder das Wireless Application Protocol („WAP"). Darüber hinaus kann die Funkkommunikation für das Frequenzsprungverfahren konfiguriert werden, bei dem die von der Funkkommunikation genutzte Frequenz zwischen aufeinander folgenden Übertragungen variiert. Die Funkkommunikation kann jeden üblichen Frequenzsprungalgorithmus verwenden, der für eine Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet ohne Weiteres ersichtlich ist.
Die Steuereinrichtung 50 kann auch an einen internen oder externen Speicher 58 angeschlossen werden. Die Steuereinrichtung 50 kann den Verlauf der im Druckbehälter 11 und/oder in der Hilfsvorrichtung 12 aufgetretenen Betriebsbedingungen im Speicher 58 speichern. Der gespeicherte Verlauf kann eine Zusammenstellung der Rohdaten, wie zum Beispiel der Verlauf von Sensor 14, sein, der über Signal 16 gesendet wurde. Alternativ dazu kann die Steuereinrichtung 50 die Signale 16 verarbeiten und nur bestimmte Daten im Speicher 58 speichern, die während des Prozesses identifiziert wurden.
Die Steuereinrichtung 50 kann einen Prozessor oder Computer enthalten. 3 zeigt detailliert einen für die Verwendung mit der Steuereinrichtung 50 geeigneten Computer. Wie dargestellt, kann der Computer einen ersten Speicher 60, einen zweiten Speicher (Sekundärspeicher) 62, einen Prozessor 66, beispielsweise eine CPU, ein Eingabegerät 70 und ein Ausgabegerät 72 besitzen. Der Computer kann auch ein Anzeigegerät 68 besitzen. Der erste Speicher 60 und der Sekundärspeicher 62 können Anwendungen wie beispielsweise Anwendung 64 oder Informationen zur Ausführung und Verwendung durch den Prozessor 66 speichern. Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass der Computer an ein Netzwerk 74 wie beispielsweise das Internet angeschlossen sein kann.
Obwohl der Computer mit verschiedenen Komponenten dargestellt ist, so weiß eine Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet, dass dieser Computer zusätzliche oder unterschiedliche Komponenten enthalten kann. Darüber hinaus werden zwar Aspekte der vorliegenden Erfindung als im Speicher gespeichert beschrieben, es ist jedoch für eine Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet offensichtlich, dass diese Aspekte auch auf anderen Arten von Computerprogrammprodukten oder computerlesbaren Medien gespeichert und/oder davon gelesen werden können, wie beispielsweise Computerchips und Sekundärspeichergeräte einschließlich Festplatten, Disketten, CD-ROMs oder andere Formen von RAM oder ROM. Diese Aspekte der vorliegenden Erfindung können darüber hinaus in Software, Hardware oder einer Kombination daraus implementierte Module umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie ein spezielles Verfahren für die Umsetzung einer Ausführung durchführen können, das konsistent mit der vorliegenden Erfindung ist. Darüber hinaus können die computerlesbaren Medien Anweisungen zum Steuern eines Computersystems für die Ausführung eines speziellen Verfahrens enthalten.
In der in 2 dargestellten Ausführung ist die Steuereinrichtung 50 dafür konfiguriert, Signale zu empfangen, die sich auf die für die von den Temperatur-, Druck- und Berstsensoren erzeugten Betriebsbedingungen des Behälters und möglicherweise auch der Hilfsvorrichtungen) beziehen. Die Steuereinrichtung 50 ist durch das Kabel 48 an den ersten Drucksensor angeschlossen, durch das Kabel 51 mit dem zweiten Drucksensor, durch das Kabel 49 mit dem Temperatursensor und durch das Kabel 43 mit dem Druckereignissensor 42. Jeder dieser Sensoren kann auf regelmäßiger oder periodischer Basis Signale erzeugen und übertragen, die sich auf seine jeweilige Funktion beziehen. Die Steuereinrichtung 50 empfängt jedes Signal und verarbeitet die Signale. Die Signale können durch kabelbasierte Kommunikation oder über Funk an die Steuereinrichtung 50 übertragen werden. Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass die von jedem der Zustandssensoren erzeugten Signale an die Steuereinrichtung 50 durch ein Bussystem wie beispielsweise einen Feldbus, Modbus oder Profibus übertragen werden können, der einen Zweileiter-Anschluss nutzt, um die Ausgangssignale von einer Gruppe genutzter Sensoren zu übertragen. Die Steuereinrichtung 50 kann so programmiert sein, dass sie mit mehreren Hilfsvorrichtungen und Druckbehältern umgehen kann.
Darüber hinaus geht die vorliegende Erfindung davon aus, dass jeder Sensor und die Steuereinrichtung 50 ein Gerät enthalten können, das Signale sowohl senden als auch empfangen kann, wie beispielsweise ein Sende-/Empfangsgerät (Transceiver). Diese Fähigkeit zur Zwei-Wege-Kommunikation kann beispielsweise dazu verwendet werden, nachzuprüfen, ob das System korrekt funktioniert. So kann beispielsweise Steuereinrichtung 50 ein Signal an jeden Sensor senden, um festzustellen, ob der jeweilige Sensor in Betrieb ist. Als Antwort kann der Sensor ein Signal an die Steuereinrichtung 50 senden, um diagnostische Informationen bereitzustellen. Basierend auf dem reflektierten Signal oder dessen Fehlen kann die Steuereinrichtung 50 feststellen, ob jeder Sensor korrekt funktioniert.
Wie in 3 dargestellt, enthält die Steuereinrichtung 50 außerdem ein Eingabegerät 70. Dieses Eingabegerät 70 kann eine Tastatur oder ein ähnliches Gerät sein, das an die Steuereinrichtung 50 angeschlossen oder fest mit dieser verbunden ist. Alternativ dazu kann Eingabegerät 70 ein PC oder Laptop-Computer sein, der von der Steuereinrichtung 50 getrennt ist. Ein Bediener kann mit dem Eingabegerät 70 festgelegte Funktionskennwerte eingeben, die für den Betrieb der Druckentlastungsvorrichtung 12 wesentlich sind. Funktionskennwerte können beispielsweise der maximal zulässige Arbeitsdruck des Systems, der Nenn-Aktivierungsdruck der Druckentlastungsvorrichtung, Temperaturparameter (also hohe und niedrige Temperaturen), zulässige Gegendrücke, Lebenszyklusinformationen, Materialinformationen der Druckentlastungsvorrichtung und Schwellenparameter (wie weiter unten ausführlicher beschrieben) sein.
Die Steuereinrichtung 50 verarbeitet die Überwachungssignale, die von jedem Sensor bereitgestellt werden, um zu entscheiden, ob der Bediener auf die aktuellen oder zurückliegenden Betriebsbedingungen aufmerksam gemacht werden sollte. Ein Bediener muss beispielsweise dann benachrichtigt werden, wenn die Betriebsbedingungen den Betrieb von Hilfsvorrichtung 12 beeinflussen oder wenn Behälter 11 mit Fluid fast vollständig gefüllt oder fast vollständig leer ist. In der Ausführung mit Berstscheibe in 2 beispielsweise identifiziert die Steuereinrichtung 50 eine Bedingung oder Bedingungen, die den Aktivierungsdruck der Berstscheibe oder ihre Langlebigkeit im Betrieb beeinflussen kann bzw. können. Wenn die Betriebsbedingungen bestimmte Bedingungen erfüllen, so erzeugt die Steuereinrichtung 50 eine Warnung 54 (siehe 1).
Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 50 so konfiguriert werden, dass sie historische Daten der Betriebsbedingungen von Behälter 11 und die Funktion von Hilfsvorrichtung 12 in einem internen oder externen Speicher 58 speichert. In einer aktuell betrachteten Ausführungen speichert die Steuereinrichtung 50 eine Reihe von Überwachungssignalen im ersten Speicher 60. Die gespeicherten Überwachungssignale beziehen sich auf die unlängst stattgehabten Betriebsbedingungen des Systems, beispielsweise die letzten 15 Minuten. Wenn neue Überwachungssignale empfangen werden, werden diese im ersten Speicher 60 gespeichert, und die ältesten Signale werden aus dem ersten Speicher 60 gelöscht. Auf diese Weise speichert die Steuereinrichtung 50 ein Protokoll der kürzlich stattgehabten Betriebsbedingungen, die an der Hilfsvorrichtung 12 anlagen. Beim Empfang eines Auslösesignals, wie beispielsweise eines Ereignissignals, von einem Druckereignissensor kann die Steuereinrichtung 50 die Abfolge der im ersten Speicher 60 gespeicherten Signale an den Sekundärspeicher 62 übertragen. Dieses Signalprotokoll kann dann analysiert werden, um Informationen über die Betriebsbedingungen des Behälters unmittelbar vor dem Empfang des Auslösesignals zu erhalten.
Wie ebenfalls in 1 dargestellt, kann eine Alarmvorrichtung 52 mit der Steuereinrichtung 50 kommunizieren. Die Alarmvorrichtung 52 kann mit der Steuereinrichtung 50 durch eine fest verdrahtete Verbindung oder über ein kabelloses Kommunikationsprotokoll kommunizieren. Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass die Alarmvorrichtung 52 jede Vorrichtung sein kann, die in der Lage ist, die von Steuereinrichtung 50 erzeugte Warnung anzuzeigen oder bereitzustellen. Derartige Vorrichtungen umfassen beispielsweise Computermonitore, Leuchtdioden, Geräusch erzeugende Geräte, Pager, internetbasierte Dienste, Prozessoren mit integrierten LCD-Bildschirmen und Mobiltelefone.
Die folgende Erläuterung beschreibt allgemein verschiedene Verarbeitungsmethoden, durch die Steuereinrichtung 50 feststellen kann, ob die Betriebsbedingung/die Betriebsbedingungen das Erzeugen einer Warnung rechtfertigen, wie beispielsweise in Fällen, in denen die Betriebsbedingungen den Betrieb der Druckentlastungsvorrichtung beeinflussen. Diese Verarbeitungsmethoden werden in Verbindung mit der Berstscheiben-Ausführung beschrieben, wie in 2 dargestellt. Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass in Verbindung mit anderen Arten von Sicherheitsvorrichtungen und/oder Geräten, die Informationen über den Druck liefern, ähnliche Verarbeitungsmethoden verwendet werden können.
Druckbedingungen
Der Ablaufplan in 4 illustriert ein erstes exemplarisches Verfahren 80, die von dem ersten Drucksensor 44 erzeugten Drucksignale zu analysieren. Wie oben beschrieben, erhält die Steuereinrichtung 50 ein Signal von dem ersten Drucksensor 44, das den Fluiddruck an der Einlassseite der Berstscheibe 40 repräsentiert (Schritt 82).
Die Steuereinrichtung 50 bestimmt dann, ob das Betriebsdruckverhältnis der Scheibe überschritten wurde (Schritt 84). Das Betriebsdruckverhältnis der Berstscheibe ist dann überschritten, wenn der vom ersten Drucksensor 44 erfasste Druck einen Schwellenwert für das Betriebsdruckverhältnis übersteigt. Der Schwellenwert für den Betriebsdruck wird üblicherweise als Prozentsatz des Aktivierungsdruckes der Berstscheibe angegeben. Die Steuereinrichtung 50 ist darauf programmiert, diesen Prozentsatz oder seinen tatsächlichen Druckwert zu erkennen. Die Information, die benötigt wird, um festzustellen, ob das Betriebsdruckverhältnis überschritten wurde, wird vorzugsweise als Teil der Funktionskennwerte für die spezielle Druckentlastungsvorrichtung während des Einrichtens der Anwendung beim Programmieren der Steuereinrichtung in Steuereinrichtung 50 eingegeben. Wenn der erfasste Druck diesen Schwellenwert überschreitet, wird eine Betriebsdruckwarnung erzeugt (Schritt 86).
Die erzeugte Warnung kann jede Art von Alarm sein, der geeignet ist, einen Bediener über ein potentielles Problem zu informieren. So kann die Warnung beispielsweise eine auf einem Monitor angezeigte Warnung sein, oder eine aktivierte LED, ein Alarmton oder die Aktivierung einer entfernten Vorrichtung wie beispielsweise eines Pagers oder eines Mobiltelefons. Vorzugsweise enthält die erzeugte Warnung eine Mitteilung oder eine andere Angabe über die Betriebsbedingung, die die Warnung ausgelöst hat. So kann die Betriebsdruck-Warnung eine Mitteilung wie beispielsweise „Betriebsdruckverhältnis überschritten" enthalten.
Die Steuereinrichtung 50 legt auch fest, ob die Unterdruck-Fähigkeit der Berstscheibe 40 überschritten wurde (Schritt 88). Ein Unterdruck-Schwellenwert für die einzelne Berstscheibe kann in die Steuereinrichtung 50 als Teil der Funktionskennwerte eingegeben werden, oder es wird ein Standardwert verwendet. Wenn der von dem ersten Drucksensor 44 erfasste Druck unterhalb des Unterdruck-Schwellenwertes liegt, wird eine Unterdruck-Warnung erzeugt (Schritt 89), um einen Bediener auf den Unterdruck aufmerksam zu machen.
Die Steuereinrichtung 50 legt darüber hinaus fest, ob der Lebenszyklus für die Berstscheibe 40 überschritten wurde (Schritt 90). Ein „Druckzyklus" tritt auf, wenn der Systemdruck zwischen einem oberen und einem unteren Wert fluktuiert. Die Parameter, die den oberen Wert festlegen, können in die Steuereinrichtung 50 eingegeben werden, oder es werden Standardwerte verwendet. Wenn eine vorgegebene Anzahl von Druckzyklen durchlaufen wurde, erzeugt die Steuereinrichtung 50 eine Warnung, dass die Lebensdauer überschritten wurde (Schritt 91).
Die Anzahl der für Berstscheibe 40 zulässigen „Druckzyklen" kann auf verschiedene Arten berechnet werden. In einer aktuell betrachteten Ausführung wird ein Zykluszähler um einen Schritt erhöht, wenn Berstscheibe 40 eine Druckfluktuation vom unteren zum oberen Schwellenwert und wieder zurück zum unteren Schwellenwert erfährt. Alternativ wird der Zykluszähler um einen Schritt erhöht, wenn Berstscheibe 40 eine Druckfluktuation vom oberen zum unteren Schwellenwert und wieder zurück zum oberen Schwellenwert erfährt.
Die Steuereinrichtung 50 kann darüber hinaus zum Zweck des Zykluszählens einen „Hysteresewert" speichern. Der „Hysteresewert" identifiziert eine Druckänderung, die die Lebensdauer der Berstscheibe beeinflusst, die oben beschriebenen Kriterien für den Schwellenwert jedoch nicht erreicht. Wenn die Berstscheibe 40 eine Druckfluktuation erfährt, die sich zwischen dem oberen und dem unteren Schwellenwert befindet und größer als der Hysteresewert ist, so wird diese Fluktuation als ein Zyklus gezählt. So kann eine Berstscheibe beispielsweise einen unteren Zyklus-Schwellenwert von 5,2 bar (75 psi), einen oberen Zyklus-Schwellenwert von 6,3 bar (92 psi) und einen Hysteresewert von 0,7 bar (10 psi) besitzen. So kann der Zykluszähler jedes Mal um 1 erhöht werden, wenn der Druck im System um 0,7 bar (10 psi) fluktuiert, aber weder 5,2 bar (75 psi) noch 6,3 bar (92 psi) erreicht. Mit diesem Ansatz werden alle Druckfluktuationen erfasst und gezählt, die Einfluss auf die Lebensdauer von Berstscheibe 40 haben können.
Die Steuereinrichtung 50 bestimmt darüber hinaus, ob die dynamische Lebensdauer überschritten ist (Schritt 92). Die dynamische Lebensdauer ist eine Messung der Anzahl von Malen, die sich das Druckdifferential über die Scheibe von negativ nach positiv oder von positiv nach negativ ändert. Die Parameter, die die dynamische Lebensdauer festlegen, können in der Steuereinrichtung 50 eingegeben werden, oder es werden Standardwerte verwendet. Die Steuereinrichtung 50 zählt, wie oft der vom ersten Drucksensor 44 gemessene Druck von positiv nach negativ oder von negativ nach positiv wechselt. Wenn eine vorgegebene Anzahl von Wechseln erreicht ist, erzeugt die Steuereinrichtung 50 eine Warnung, dass die dynamische Lebensdauer überschritten wurde (Schritt 93).
Der Ablaufplan in 5 illustriert ein zweites exemplarisches Verfahren 100, die von beiden Drucksensoren, dem ersten Drucksensor 44 und dem zweiten Drucksensor 45, erzeugten Drucksignale zu analysieren. Wie oben beschrieben, erhält die Steuereinrichtung 50 ein Signal von dem ersten Drucksensor 44, das den Fluiddruck an der Einlassseite der Berstscheibe 40 repräsentiert (Schritt 102) und ein Signal von dem zweiten Drucksensor 45, das den Fluiddruck auf der Auslassseite der Berstscheibe 40 repräsentiert (Schritt 104).
Die Steuereinrichtung 50 bestimmt dann, ob das Betriebsdruckverhältnis überschritten wurde (Schritt 106). Wenn sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangs-Drucksignale empfangen wurden, legt die Steuereinrichtung 50 fest, ob die Druckdifferenz, also Einlassdruck minus Auslassdruck, den Schwellenwert für das Betriebsdruckverhältnis überschritten hat. Wie oben bereits festgestellt, wird das Betriebsdruckverhältnis als Prozentsatz des Aktivierungsdruckes der Berstscheibe 40 festgelegt. Die Parameter, die den Schwellenwert für das Betriebsdruckverhältnis festlegen, können in die Steuereinrichtung 50 eingegeben werden, oder es werden Standardwerte verwendet. Wenn die Druckdifferenz den Schwellenwert für das Betriebsdruckverhältnis überschreitet, dann wird eine Warnung „Betriebsdruckverhältnis" erzeugt (Schritt 107).
Die Steuereinrichtung 50 kann darüber hinaus festlegen, ob ein übermäßiger Gegendruck vorliegt (Schritt 110). Ein übermäßiger Gegendruck kann vorliegen, wenn der vom zweiten Drucksensor 45 erfasste Druck oberhalb eines be stimmten Wertes liegt. Ein übermäßiger Gegendruck kann ebenfalls vorliegen, wenn die Druckdifferenz über Berstscheibe 40 negativ ist, der Auslassdruck also höher ist als der Einlassdruck, und die negative Druckdifferenz einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Die Parameter, die die Bedingungen für den Gegendruck festlegen, können in die Steuereinrichtung 50 eingegeben werden, oder es werden Standardwerte verwendet. Wenn eine der Gegendruck-Bedingungen besteht, wird eine Warnung „Betriebsdruck" erzeugt (Schritt 111).
Die Steuereinrichtung 50 kann ebenfalls bestimmen, ob der maximal zulässige Arbeitsdruck des Systems überschritten wird (Schritt 112). Wie vorher bereits beschrieben, wird die Berstscheibe 40 aktiviert, wenn die Druckdifferenz über die Berstscheibe größer ist als der Aktivierungsdruck. Wenn ein genügend großer Gegendruck auf die Berstscheibe ausgeübt wird, ist es möglich, dass der Einlassdruck über den maximal zulässigen Arbeitsdruck (maximum allowable working pressure, MAWP) hinaus ansteigt, ohne dass die Berstscheibe aktiviert wird. Diese Bedingung kann das gesamte System gefährden. Wird diese Bedingung erkannt, so erzeugt die Steuereinrichtung 50 die Warnung „MAWP überschritten" (Schritt 113).
Die Steuereinrichtung 50 legt darüber hinaus fest, ob der Lebenszyklus überschritten wurde (Schritt 114). Ein „Druckzyklus" kann darüber hinaus auftreten, wenn die Druckdifferenz über die Berstscheibe 40 periodisch zwischen einem unteren und einem oberen Schwellenwert schwankt. Die Parameter, die den oberen Wert festlegen, können in die Steuereinrichtung 50 eingegeben werden, oder es werden Standardwerte verwendet. Wenn eine bestimmte Anzahl von Druckzyklen durchlaufen wurde, erzeugt die Steuereinrichtung 50 eine Warnung, dass die Lebensdauer überschritten wurde (Schritt 115).
Die Steuereinrichtung 50 legt darüber hinaus fest, ob der dynamische Lebenszyklus überschritten wurde (Schritt 92). Wie oben bereits festgestellt, ist die dynamische Lebensdauer eine Messung der Anzahl von Malen, die sich das Druckdifferential über die Scheibe von negativ nach positiv oder von positiv nach negativ ändert. Die Steuereinrichtung 50 zählt, wie oft die Druckdifferenz von positiv nach negativ oder von negativ nach positiv wechselt. Wenn eine vorgegebene Anzahl von Wechseln erreicht ist, erzeugt die Steuereinrichtung 50 eine Warnung, dass die dynamische Lebensdauer überschritten wurde (Schritt 117).
Die Steuereinrichtung 50 kann darüber hinaus die Informationen von den Druck- und Temperatursensoren verwenden, um ein gesteuertes Sicherheits-Druckentlastungssystem (controlled safety pressure relief System, „CSPRS") zu steuern. Wenn die überwachten Bedingungen einen bevorstehenden Überdruck anzeigen, kann die Steuereinrichtung 50 das CSPRS aktivieren, um den Überdruck zu verringern oder zu vermeiden. Die Aktivierung des CSPRS kann das Öffnen eines Steuerventils bewirken, das ein chemisches Reagens, einen Katalysator oder einen Stabilisator in das Arbeitsfluid einspritzt, oder die Aktivierung eines Ventils wie beispielsweise ein Drosselklappenventil oder ein Kugelventil, das Fluid in ausreichender Menge ablässt, so dass der Über- oder Unterdruck begrenzt oder vermieden wird. Die Steuereinrichtung 50 kann darüber hinaus eine entsprechende Warnung erzeugen, um einen Bediener auf die Aktivierung des CSPRS hinzuweisen.
Temperaturbedingungen
Der Ablaufplan in 6 illustriert ein exemplarisches Verfahren 120, die von dem Temperatursensor 46 erzeugten Temperatursignale zu analysieren. Wie oben beschrieben, erhält die Steuereinrichtung 50 ein Signal von dem Temperatursensor 46, das die Fluidtemperatur an der Einlassseite der Berstscheibe 40 repräsentiert (Schritt 122).
Die Steuereinrichtung 50 bestimmt dann, ob die Nenntemperatur überschritten wurde (Schritt 124). Die Nenntemperatur ist dann überschritten, wenn die erfasste Temperatur höher ist als ein oberer Schwellenwert oder niedriger als ein unterer Schwellenwert. Die Schwellenwerte können in die Steuereinrichtung 50 eingegeben werden, oder es werden Standardwerte verwendet. In jedem Fall erzeugt die Steuereinrichtung 50 eine Warnung „Über-/Unterschreiten der Temperaturschwellenwerte" (Schritt 126).
Die Steuereinrichtung 50 kann darüber hinaus festlegen, ob die Temperatur des Fluids im System den Aktivierungsdruck der Berstscheibe 40 beeinflusst (Schritt 128). Der Aktivierungsdruck von Berstscheibe 40 kann beeinflusst werden, wenn die Temperatur des Fluids im System von einem bestimmten Grenzbereich abweicht. Die Art des für Berstscheibe 40 verwendeten Materials kann im Speicher der Steuereinrichtung 50 zusammen mit der Druck-/Temperaturkurve für das je weilige Material gespeichert werden. Die Druck-/Temperaturkurve legt die Größe der Änderung des Aktivierungsdruckes der Berstscheibe über einen Temperaturbereich hinweg fest. Wenn die Steuereinrichtung 50 festlegt, dass die aktuelle Systemtemperatur den Aktivierungsdruck der Berstscheibe um einen gewissen Prozentsatz wie beispielsweise 5% erhöht, so wird eine Warnung angezeigt, dass der Aktivierungsdruck beeinflusst wurde (Schritt 130).
Die Steuereinrichtung 50 kann darüber hinaus festlegen, ob die Temperatur des Fluids im System die Lebensdauer der Berstscheibe 40 beeinflusst (Schritt 132). Die Lebensdauer von Berstscheibe 40 kann beeinflusst werden, wenn die Temperatur des Fluids im System einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Eine Temperatur, die oberhalb der erwarteten Temperatur liegt, kann dazu führen, dass die Berstscheibe bei einem niedrigeren Druck oder einer niedrigeren Druckdifferenz aktiviert wird. Die Steuereinrichtung 50 verwendet die gespeicherte Druck-/Temperaturkurve für das jeweilige Material der Berstscheibe, um festzustellen, ob der Aktivierungsdruck der Berstscheibe um einen gewissen Prozentsatz wie beispielsweise 5% herabgesetzt wird. Wenn diese Bedingung besteht, so erzeugt die Steuereinrichtung 50 eine Warnung, dass die Lebensdauer beeinflusst wird (Schritt 134).
Es wird davon ausgegangen, dass die Steuereinrichtung 50 eine Kombination aus den Druck- und Temperaturbestimmungen verwenden kann, um weitere Bedingungen zu erfassen, die eine Warnung erforderlich machen. Wenn beispielsweise die Fluidtemperatur im System auf einen Grenzwert ansteigt, der zum Absinken des Aktivierungsdruckes führt, so kann die Steuereinrichtung 50 den niedrigeren Aktivierungsdruck als Basis für die Berechnung des Schwellenwertes für das Betriebsdruckverhältnis verwenden. In diesem Szenario würde auch der Schwellenwert für das Betriebsdruckverhältnis abgesenkt, um dem gesenkten Aktivierungsdruck Rechnung zu tragen. Das Absinken des Schwellenwertes für das Betriebsdruckverhältnis kann proportional zum Absinken des Aktivierungsdruckes sein.
Aktivierungsbedingungen
Die Steuereinrichtung 50 kann darüber hinaus eine oder mehrere Warnungen erzeugen, wenn empfangene Signale darauf hinweisen, dass die Berstscheibe 40 ein Druckereignis wie beispielsweise Aktivierung oder Leckagen erfahren hat.
Wie weiter unten ausführlicher beschrieben, werden diese Bedingungen durch die von einem oder mehreren der Sensoren Druckereignissensor 42, erster Drucksensor 44 und zweiter Drucksensor 45 empfangenen Signale identifiziert.
Wenn die Steuereinrichtung 50 ein Signal von Druckereignissensor 42 empfängt, dass die Berstscheibe aktiviert wurde, so verifiziert die Steuereinrichtung 50, dass das Aktivierungssignal korrekt ist. Die Steuereinrichtung 50 überprüft, dass die erfassten Drücke auf der Einlassseite und/oder der Auslassseite von Berstscheibe 40 das Aktivierungssignal bestätigen. So kann beispielsweise die Bedingung, dass der Auslassdruck gleich oder nahe dem atmosphärischen Druck ist, ein Indiz dafür sein, dass das Aktivierungssignal unrichtig war. Darüber hinaus ist auch eine Bedingung, bei der der Einlassdruck nicht auch entsprechend abfällt, ein Indiz dafür, dass das Aktivierungssignal unrichtig war. Die Steuereinrichtung 50 kann eine Warnung generieren, die angibt, dass von Druckereignissensor 42 ein Aktivierungssignal erzeugt wurde, dass jedoch die Druck-Messergebnisse das Aktivierungssignal nicht bestätigen. Wenn die Druck-Messergebnisse das Aktivierungssignal bestätigen, wenn also der Einlassdruck fällt und der Auslassdruck steigt, dann kann die Steuereinrichtung 50 eine Warnung erzeugen, dass die Berstscheibe aktiviert wurde.
Die Steuereinrichtung 50 kann darüber hinaus eine Bedingung identifizieren, bei der die Berstscheibe 40 aktiviert wurde, jedoch vom Druckereignissensor 42 kein Aktivierungssignal erzeugt wurde. Dies kann bei niedrigen Berstdrücken vorkommen, wenn der Fluidstrom nicht groß genug ist, um den Druckereignissensor 42 auszulösen. Diese Bedingung kann durch ein Absinken des Einlassdruckes in Kombination mit einem Anstieg des Auslassdruckes identifiziert werden. Wenn diese Bedingung erkannt wird, erzeugt die Steuereinrichtung 50 eine entsprechende Warnung.
Zusätzliche Bedingungen
Die Steuereinrichtung 50 kann darüber hinaus weitere Bedingungen umfassen, wie beispielsweise eine vermutete Fehlfunktion der Berstscheibe. Die Schadenszahl mancher Berstscheiben ist größer als 1. Dies bedeutet, dass eine beschädigte Berstscheibe bei einem Druck aktiviert wird, der größer als der Nenn-Aktivierungsdruck ist. Die Steuereinrichtung 50 kann diese Bedingung erfassen, wenn der vom ersten Drucksensor 44 oder vom zweiten Drucksensor 45 erfasste Einlassdruck oder die Druckdifferenz den Nenn-Aktivierungsdruck um einen bestimmten Prozentsatz wie beispielsweise um 10% überschreitet. Wenn diese Bedingung erfasst wird, erzeugt die Steuereinrichtung 50 eine entsprechende Warnung.
Die Steuereinrichtung 50 kann darüber hinaus einen Bediener alarmieren, wenn Behälter 11 nahezu voll oder nahezu leer ist. Ein Sensor, beispielsweise ein Druckschalter oder ein Druckanzeiger, kann an den Behälter 11 angeschlossen werden, um den Füllstand im Behälter zu überwachen. Wenn der Sensor feststellt, dass der Füllstand in dem Behälter 11 einen Höchst- oder Mindestwert erreicht, so kann der Sensor ein Signal an die Steuereinrichtung 50 senden, um einen bevorstehenden Über- oder Unterdruckzustand anzuzeigen. Dieses Signal kann mit dem vorher beschriebenen kabellosen Kommunikationssystem an die Steuereinrichtung 50 übertragen werden. Beim Erhalt dieses Signals kann die Steuereinrichtung 50 darüber hinaus eine entsprechende Warnung für den Bediener erzeugen. Der Bediener kann daraufhin ein Zuflussventil öffnen, um den Fluidvorrat in dem Behälter 11 wieder aufzufüllen, oder ein Zuflussventil schließen, um den Fluidzufluss zu dem Behälter 11 zu stoppen. Wenn beispielsweise der Behälter 11 zur Versorgung eines Prozesses verwendet wird, so kann die Steuereinrichtung 50 eine Warnung erzeugen, wenn der Füllstand im Behälter 11 nahezu erschöpft ist. Gleichermaßen gilt, wenn der Behälter 11 mit Fluid aus einem Tank versorgt wird, so kann die Steuereinrichtung 50 eine Warnung erzeugen, wenn der Behälter 11 die erforderliche Fluidmenge erhalten hat. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass die Steuereinrichtung 50 in das Versorgungssystem integriert werden kann und Ventile automatisch öffnen und schließen kann, um Über- oder Unterdrücke zu vermindern oder zu vermeiden.
Wie aus den vorangegangenen Erläuterungen ersichtlich, erzeugt das Überwachungssystem für Druckbehälter der vorliegenden Erfindung Warnungen, um einen Bediener auf potentielle Probleme hinzuweisen, denen die Betriebsbedingungen des Druckbehälters zugrunde liegen. Diesen Problemen können Betriebsbedingungen einer Sicherheitsvorrichtung oder einer Informationsvorrichtung zugrunde liegen. Das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung weisen den Bediener auf diese Probleme hin, so dass der Bediener korrigierend eingreifen und beispielsweise die entsprechende Vorrichtung reparieren oder erset zen kann. Auf diese Weise stellt die vorliegende Erfindung die Unversehrtheit und den Betrieb des unter Druck stehenden Systems sicher.
Für eine Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet ist offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen an der Herstellungsmethode der vorliegenden Erfindung und bei der Konstruktion des Überwachungssystems für Druckbehälter vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang oder Geist der hierin beschriebenen Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungen der Erfindung erschließen sich einer Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet durch die Betrachtung der Spezifikationen und Vorgehensweise der hierin beschriebenen Erfindung. Die Spezifikationen und Beispiele sind nur exemplarisch.

Claims

Überwachungssystem (10) für einen Druckbehälter (11), der eine Hilfsvorrichtung (12, 40) hat, wobei das System umfasst: einen Sensor (14), der funktionell in dem Druckbehälter (11) angeordnet ist, um ein Signal (16) zu erzeugen; und eine Steuereinrichtung (50), die funktionell mit dem Sensor (14) verbunden ist und so betrieben werden kann, dass sie das Signal (16) empfängt und das Signal (16) überwacht, um eine Warnung zu erzeugen, wenn die wenigstens eine Betriebsbedingung des Systems des Druckbehälters (11) den Betrieb der Hilfsvorrichtung (12, 40) beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal eine direkte Messung wenigstens einer Betriebsbedingung des Druckbehälters (11) in dem Druckbehälter (11) darstellt, wobei das durch den Sensor (14) erzeugte Signal unabhängig von der Hilfsvorrichtung (12, 40) ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Hilfsvorrichtung (12) aus der Gruppe ausgewählt wird, die eine Druckentlastungsvorrichtung, eine Druckverringerungsvorrichtung, eine Drucksteuervorrichtung, eine Druckanzeigevorrichtung und eine Druckerfassungsvorrichtung enthält.
System nach Anspruch 1, wobei das Signal (16) den Druck eines Fluids in dem Druckbehälter (11) repräsentiert.
System nach Anspruch 3, wobei der Behälter (11) einen maximal zulässigen Arbeitsdruck hat und die Warnung erzeugt wird, wenn der Druck in dem Behälter (11) einen Schwellenwert übersteigt, der ein vorgegebener Prozentsatz eines maximal zulässigen Arbeitsdrucks ist.
System nach Anspruch 4, wobei der Schwellenwert ungefähr 105% des maximal zulässigen Arbeitsdrucks beträgt.
System nach Anspruch 1, wobei das Signal (16) die Temperatur in dem Druckbehälter repräsentiert.
System nach Anspruch 6, wobei die Warnung erzeugt wird, wenn die Temperatur eine erste Temperaturgrenze übersteigt.
System nach Anspruch 6, wobei die Warnung erzeugt wird, wenn die Temperatur unter eine zweite Temperaturgrenze fällt.
System nach Anspruch 1, wobei die Hilfsvorrichtung (12) eine Druckentlastungsvorrichtung ist und das Signal (16) einen Gegendruck darstellt, der auf die Druckentlastungsvorrichtung ausgeübt wird, und die Warnung erzeugt wird, wenn der Gegendruck eine Gegendruckgrenze übersteigt.
System nach Anspruch 1, wobei das Signal (16) den pH-Wert repräsentiert und die Warnung erzeugt wird, wenn der pH-Wert außerhalb eines vorgegebenen pH-Bereichs liegt, der für den ordnungsgemäßen Betrieb der Hilfsvorrichtung geeignet ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (50) einen ersten Speicher (60) enthält, der so konfiguriert ist, dass er eine Reihe empfangener Signale (16) speichert, die eine direkte Messung der wenigstens einen Betriebsbedingung in dem Druckbehälter (11) über eine vorgegebene Zeitdauer darstellen.
System nach Anspruch 11, die des Weiteren einen Druckereignissensor (42) umfasst, der so betrieben werden kann, dass er ein Ereignis-Signal erzeugt, wenn die Hilfsvorrichtung (12) aktiv wird.
System nach Anspruch 12, wobei die Steuereinrichtung (50) eine zweite Speichereinrichtung (62) enthält und die Steuereinrichtung die Reihe von dem ersten Speicher (60) empfangener Signale (16) beim Empfang eines Berst-Signals von dem ersten Speicher (60) zu dem zweiten Speicher (62) überträgt.
Verfahren zum Überwachen von Bedingungen, die auf einen Druckbehälter (11) wirken, der eine Hilfsvorrichtung (12, 40) hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen wenigstens einer Betriebsbedingung des Druckbehälters (11); Erzeugen eines Signals (16); Empfangen des Signals (16); Überwachen des Signals (16); und Ausgeben einer Warnung, wenn die wenigstens eine Betriebsbedingung des Druckbehälters (11) den Betrieb der Hilfsvorrichtung (12, 40) beeinflusst; dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (16) eine direkte Messung wenigstens einer Betriebsbedingung des Druckbehälters (11) in dem Druckbehälter (11) darstellt, wobei das Signal (16) unabhängig von der Hilfsvorrichtung (12, 40) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Hilfsvorrichtung (12) eine Druckentlastungsvorrichtung ist und das des Weiteren umfasst: Eingeben einer Gruppe von Funktionskennwerten der Druckentlastungsvorrichtung in eine Steuereinrichtung (50); und Vergleichen der wenigstens einen Betriebsbedingung mit wenigstens einer der Funktionskennwerte der Druckentlastungsvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Signal (16) den Druck in dem Druckbehälter (11) repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Druckbehälter (11) einen maximal zulässigen Arbeitsdruck hat, die Funktionskennwerte der Druckentlastungsvorrichtung ein Betriebsverhältnis sowie einen Nenndruck einschließen, und die Warnung erzeugt wird, wenn der Druck in dem Behälter (11) einen Schwellenwert übersteigt, der bestimmt wird, indem das Betriebsverhältnis mit dem Nenndruck der Druckentlastungsvorrichtung multipliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Signal (16) die Temperatur in dem Druckbehälter (11) repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Warnung erzeugt wird, wenn die Temperatur eine obere Temperaturgrenze übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Warnung erzeugt wird, wenn die Temperatur unter eine untere Temperaturgrenze fällt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Signal (16) einen Gegendruck repräsentiert, der auf die Hilfsvorrichtung (12) ausgeübt wird, und die Warnung erzeugt wird, wenn der Gegendruck eine Gegendruckgrenze übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Signal (16) den pH-Wert in dem Fluid repräsentiert und die Warnung erzeugt wird, wenn der pH-Wert außerhalb eines vorgegebenen pH-Bereichs liegt.