Elektro-hydraulische Sicherheitssteuerung

Schutzrechtsanmeldung DE202011109158U1:

Die Erfindung handelt von einer elektrohydraulischen Sicherheitssteuerung, welche bei einem hydraulischen Stellorgan eine Endlage wechselt, mit einem mindestens durch drei Sensoren G1, G2, G3 redundant überwachten Sicherheitskriterium, das in einer 2von3-Auswahl überwacht ist, welche im Falle einer Aktivierung auf ein hydraulisches Stellglied einwirkt.

Sicherheitssteuerungen sollten allgemein zwei Kriterien erfüllen: Sie sollten unter allen vorkommenden Betriebsbedingungen ihre Sicherheitsfunktion behalten und sie sollten schnell sein, um größeren Schaden zu verhindern. Elektrohydraulische Sicherheitssteuerungen werden bei Ventilen zur Einwirkung auf Massenströme, beispielsweise für Schnellschlussventile am Einlass von Dampfturbinen, für Abblasventile am Auslass von Gasturbinen oder für das Sperren von Massenströmen in der Verfahrens- und Prozesstechnik eingesetzt. Hydraulische Stellorgane bei einer Sicherheitssteuerung können aber ebenso für die Strahlablenkung bei einer Peltonturbine verwendet werden.

Wenn eine Dampfturbine mit einem Generator gekoppelt ist und mit den normalen Regelorganen nicht sichergestellt ist, dass bei Lastabwurf des Generators unzulässige Überdrehzahlen entstehen, wird die Drehzahl der Dampfturbine auf das Erreichen einer Grenzdrehzahl überwacht, bei deren Eintreten die Sicherheitssteuerung mit dem hydraulischen Stellglied ein Schnellschlussventil am Einlass der Dampfturbine schließt.

Hydraulische Stellglieder mit einem Ventil, welches große Massenströme beeinflusst, sind zum Erreichen einer kurzen Stellzeit in der Regel intern über einen zusätzlichen Schaltkolben vorgesteuert.

Die DE 4330038 A1 offenbart (1 und 2) eine bekannte hydraulische 2von3-Auswahl, die in Hydraulikblöcken zusammengeschaltet ist. Hydraulische Elektromagnetventile, bei denen eine Magnetspule gegen eine Feder arbeitet, bringen zwangsläufig mit der Magnetspule größere Verstellkräfte als mit der Feder auf. Falls man daher für eine hydraulische 2von3-Auswahl die Ventile mit Strom ansteuert, hat man zwar eine etwas größere Sicherheit gegen „Hängenbleiben”, aber keine Information zu dem Zeitpunkt, an dem ein Drahtbruch eintritt. Falls also bei laufender Anlage ein Drahtbruch eingetreten ist und ein weiterer Drahtbruch auftritt oder eines der beiden anderen Ventile hängen bleibt, erfolgt keine Abschaltung. Bei laufender Anlage bleibt also nur übrig, in nicht zu großen zeitlichen Abständen jeweils nacheinander die drei Ventile durch Ansteuern mit Strom auf Drahtbruch und Hängenbleiben zu testen. Falls Drahtbruch oder eine defekte Spule festgestellt wird, lässt sich dies auch bei laufender Anlage beheben und überprüfen. Bei einem Hängenbleiben im geschlossenen Zustand kann eine Abschaltung durch die beiden anderen Ventile erfolgen. Bei einem Hängenbleiben im offenen Zustand, beispielsweise bei einer Funktionsprüfung des Ventils, führt ein Öffnen an einem weiteren Ventil bereits zu einer Abschaltung. Das Auswechseln eines kompletten Ventils kann hier nur im abgeschalteten Zustand der Anlage erfolgen.

Die erfindungsgemäße Sicherheitssteuerung hat die Aufgabe, bei Ausfall von Komponenten ihre Sicherheitsfunktion aufrecht zu erhalten. Dies wird mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 erreicht. Die Erfindung hat den Vorteil, dass mit einem Minimum an Ventilen während des Betriebes Drahtbruch an einer hydraulischen 2von3-Auswahl sofort angezeigt ist und mit einer einzigen Umschaltung Komponenten wie ganze Magnetventile austauschbar sind, ohne dass auf eine 2von3-Auswahl verzichtet werden muss. Im Weiteren erlaubt die Erfindung, während des Betriebes zur Kontrolle eine echte 2von3-Auslösung für alle Schaltzustände einer hydraulischen 2von3-Auswahl vorzunehmen. Die Gefahr von Irrtum bei Unterhaltsarbeiten an der Sicherheitssteuerung während des Betriebes ist drastisch reduziert. Zur Kontrolle aller 2von3-Auswahlmöglichkeiten muss lediglich eine Umschaltvorrichtung betätigt werden. Alle Druckverluste, die sich durch die Kontrollschaltungen ergeben, werden zwangsläufig durch Nadelventile V4, V5 ausgeglichen, welche während des Betriebes im jeweiligen Strang nur zum Austausch von Komponenten geschlossen werden müssen. Damit nach dem Auswechseln von Komponenten in einem isolierten ersten oder zweiten Strang keine Druckeinbrüche beim Wiederzuschalten auftreten, müssen die Nadelventile V4, V5 jeweils vorher wieder geöffnet werden, um den Strang vollständig mit Flüssigkeit zu füllen.

Schutzansprüche:

  1. Elektrohydraulische Sicherheitssteuerung, welche bei einem hydraulischen Stellorgan (2) eine Endlage wechselt, mit einem mindestens durch drei Sensoren G1, G2, G3 redundant überwachten Sicherheitskriterium, das in einer 2von3-Auswahl überwacht ist, welche im Falle einer Aktivierung auf ein hydraulisches Stellglied (1) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren G1, G2, G3 zum einen unabhängig voneinander über Auswerteeinheiten S1, S2, S3 auf Magnetventile V1, V2, V3 wirken, welche in einer hydraulischen 2von3-Auswahl zusammengeschaltet sind und bei Stromabfall öffnen und einen ersten Strang (16a, 16b) zu einem drucklosen Tank (5) durchschalten, um über Verbindungsleitungen (26) zu dem Stellglied (1) durch Druckabsenkung einen Kolben (21) für seine Betätigung durch eine Feder (19) freizugeben, dass im Weiteren die Auswerteeinheiten S1, S2, S3 zu einer elektronischen 2von3-Auswahl (81) zusammengeschaltet sind, welche im Fall der Aktivierung ein Magnetventil V6 in einem zweiten Strang (17a, 17b) zum Öffnen mit Strom ansteuert, um ebenfalls über den zweiten Strang (17a, 17b) zu dem drucklosen Tank (5) durchzuschalten und über einen daraus resultierenden Druckabfall in den Verbindungsleitungen (26) das Stellglied (1) zu betätigen, und dass im Weiteren während des Betriebes wahlweise der erste Strang (16b) oder der zweite Strang (17b) jeweils durch eine Umschalteinrichtung V4, V5, V11 von der Verbindungsleitung (26) trennbar ist, um im abgesperrten Strang Funktionskontrollen und/oder ein komplettes Auswechseln von Ventilen zu ermöglichen, wobei die Sperrung zum ersten Strang (16b) durch ein Nadelventil V7 und die Sperrung zum zweiten Strang (17b) durch ein Nadelventil V8 überbrückbar ist, und wobei die Nadelventile vor einer ersten Drossel R1 bei Systemdruck vom Steuerölsystem abzweigen und während Funktionskontrollen und Abschaltungen offen bleiben, hingegen für Reparaturen am jeweiligen Strang (16b, 17b) schließbar sind, um diesen nach einer Reparatur wieder auf Systemdruck zu befüllen, bevor die zugehörige Umschaltung auf Sperrung aufgehoben ist.

Die abhängigen Ansprüche 2 bis 11 zeigen weitere Verbesserungen der vorliegenden Erfindung auf.

PDF-Download:
https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=pdf&docid=DE202011109158U1&xxxfull=1

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