DE20221873U1 - Valve with online acquisition of valve data - Google Patents
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- F16K37/0083—For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment by measuring valve parameters
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Abstract
Ventil mit Online-Erfassung von Ventildaten, bei welchen Betriebsparameter und/oder Zustandsparameter erfaßt und auf den technischen Funktionszustand des Ventiles geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines doppelt wirkenden Arbeitszylinders in beiden Zylinderteilräumen oder Kammern Drucksensoren angeordnet sind, über welche zum Erhalt der Zustandsparameter während des Betriebes, das heißt online, kleine angeregte Schwingungen oder kleine Auslenkungen um den Arbeitspunkt herum erfassbar sind, mit denen entsprechende Reaktionsgrößen in diesen Momenten messbar sind.Valve with online recording of valve data, with which operating parameters and / or state parameters detected and on the technical Function state of the valve is closed, characterized that when using a double-acting cylinder in arranged two cylinder compartments or chambers pressure sensors are about which to receive the state parameters during of the operation, that is online, small excited vibrations or small deflections can be detected around the working point, with which corresponding reaction quantities in these moments are measurable.
Description
Die Erfindung betrifft ein Ventil mit Online-Erfassung von Ventildaten, bei welchem Betriebsparameter und/oder Zustandsparameter erfaßt und auf den technischen Funktionszustand des Ventiles geschlossen wird, gemäß Oberbegriff von Schutzanspruch 1.The The invention relates to a valve with online detection of valve data, at which operating parameters and / or state parameters detected and closed on the technical functional condition of the valve is, according to the preamble of protection claim 1.
Verfahren
zur Zustandsermittlung eines Ventiles aus Parametern, die in der
Regelung eines Ventiles oder der Ventilstellung oder bei Stellungsreglern elektropneumatischer
Art generell, den Zustand bezogen beispielsweise auf den Zustand
der Dichtungspackung an der Ventilstange zu ermitteln. Die Ventilstangendichtung
ist als eine sogenannte Stopfbuchsendichtung vorgesehen, die aus
einem Dichtungspaket besteht, welches die Ventilstange zwischen
druckmittelbeaufschlagtem Innenraum und dem Außenraum abdichtet.
Darüber hinausgehend sind an Prozeßventilen auch
mechanische Verbindungen dem Verschleiß unterworfen. Bei
langzeitigem Betrieb in bestimmten Stellungen können Ventile
daher mit der Zeit schwergängig werden oder sogar festfressen.
Von daher ist es vorteilhaft, eine frühzeitige Erkennung
dieses Fehlers zu erhalten und somit unvorhergesehene Anlagenausfälle
zu vermeiden. Aus der
Eine Einrichtung sowie Verfahren dieser Art sind jedoch zur Online-Messung unpraktikabel. In einer Ausgestaltung dieser bekannten Einrichtung ist vorgesehen, daß solche Prüfverfahrensabläufe zyklisch oder in einem sogenannten separaten Autokonfigurationslauf aufgenommen werden. Nachteilig ist hierbei, daß solche Prüfverfahrensabläufe grundsätzlich außerhalb der Meßzeiten durchgeführt werden.A However, equipment and methods of this kind are for online measurement impractical. In one embodiment of this known device It is envisaged that such testing procedures cyclically or in a so-called separate autoconfiguration run be recorded. The disadvantage here is that such Testing procedures basically outside the measuring times are performed.
Dadurch ergibt sich, daß, wenn diese außerhalb der normalen Betriebszeiten des Ventiles durchgeführt werden, die Testsignale mit relativ großen Amplituden ausgesendet werden und der gesamte Stellbereich des Ventiles durchfahren werden muß. Aus diesem Grund sind diese Verfahren in den meisten Fällen nicht in laufenden Prozessen, also online anwendbar.Thereby it turns out that if this is outside the normal Operating times of the valve are carried out, the test signals be emitted with relatively large amplitudes and the entire adjustment range of the valve must be passed through. Out For this reason, these procedures are in most cases not in running processes, so applicable online.
Ein
weiteres Verfahren hierzu ist aus der
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art auf die Online-Erfassung, also während des normalen Betriebes zu legen, so daß während der eigentlichen Betriebsphase keine Betriebsstillstandszeiten benötigt werden, um den Testlauf zu generieren.Of the Invention is therefore the object of a valve of the initially referred to the online collection, ie during the normal operation, so that during the actual operating phase no downtime required be to generate the test run.
Die gestellte Aufgabe ist bei einem Ventil der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.The Asked task is in a valve of the generic type Type according to the invention by the characterizing Characteristics of claim 1 solved.
Ein weiteres Verfahren in Lösung der gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß aus den Merkmalen des Patentanspruches 2 angegeben.One Another method in solution of the task is according to the invention from the features of claim 2 indicated.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention Methods are given in the dependent claims.
Der Kern der Erfindung darin, daß als Maß für den Zustand des Ventiles der Antriebsdruck verwendet wird, derart, daß der Antriebsdruckverlauf in einer Bewegungsrichtung kontinuierlich gemessen wird, bis sich der Antrieb in Bewegung setzt die durch die Bewegung verursachte Druckänderung detektiert, der zugehörige Druckwert erfasst, und daß ein solcher Testlauf online während des Betriebes durchgeführt wird. Hierzu sind nunmehr bei einem doppelt wirkenden Arbeitszylinder, wie er bei diesem Ventil zum Antrieb verwendet wird, in beiden Kammern oder Zylinderräumen Drucksensoren angeordnet.Of the Core of the invention in that as a measure of the state of the valve is used the drive pressure, so, that the drive pressure curve in a direction of movement is continuously measured until the drive starts to move detects the pressure change caused by the movement, the associated pressure value detected, and that such Test run performed online during operation becomes. For this purpose, now with a double-acting cylinder, as used in this valve for driving, in both chambers or Cylinder chambers arranged pressure sensors.
In einer weiteren Varinate wird gemäß dem Merkmal des Anspruches 2 kein gesonderter Testlauf durchgeführt, sondern der besagte Testlauf wird wie in Anspruch 1 durchgeführt, jedoch indem der Antriebsdruckverlauf während einer Sollwertänderung zur Ermittlung von Zustandsparametern des Ventiles berücksichtigt wird.In Another Varinate is according to the feature of claim 2 no separate test run performed but said test run is performed as in claim 1, However, by the drive pressure curve during a setpoint change to Determination of state parameters of the valve considered becomes.
Im
erstgenannten Beispiel ergeben sich in Bewegungsrichtung „Öffnen",
im Gegensatz zur Bewegungsrichtung „Schließen"
inverse Druckverläufe, die gleichermaßen auswertbar
sind. Hierbei wird dem Ventil um einen entsprechenden Arbeitspunkt
herum abwechselnd in Auf- und Zurichtung ein Stellsignal oder eine
Sollwertsignaländerung ausgeprägt. Dabei werden
die entsprechenden Min- und Maxwerte des Antriebsdruckes detektiert,
gemessen und abgespeichert. Die Differenz eines Druckpaares zwischen
Minimum und Maximum multipliziert mit der jeweiligen Bezugsfläche
jeweils jeder Kolbenfläche eines beispielsweise doppelt
wirkenden Antriebes ergibt somit das Maß für die
Haftreibungskraft, wobei stationär gilt:
Für den Fall, daß A1 = A2 ist ergibt sich im Endeffekt, daß die Reibungskraft ungefähr proportional den Druckunterschied zwischen Pmax und Pmin ist.In the event that A 1 = A 2 results in the end effect that the friction force approximately proportio nal is the pressure difference between P max and P min .
Wesentlich ist in einer Ausgestaltung der Erfindung, daß diese aufgeprägte sozusagen Störschwingung um einen Arbeitspunkt gemacht wird, wodurch sich der erhebliche Vorteil ergibt, daß kein gesonderter Testlauf durchgeführt werden muß, sondern daß aufgrund der Aufprägung einer sozusagen Diagnoseschwingung um den Arbeitspunkt herum der eigentlich zu regelnde Gesamtprozeß, in den das Ventil eingebunden ist, nicht gestört wird. Daraus ergibt sich, daß die Kalibrierung oder die Testung des Ventiles während des Betriebes, also online erfolgen kann.Essential is in an embodiment of the invention that imprinted this so to speak spurious oscillation around an operating point is, which results in the considerable advantage that no separate Test run must be performed, but that due the imprinting of a so-called diagnostic vibration around the Operating point around the overall process actually to be regulated, in which the valve is integrated, is not disturbed. As a result, calibration or testing of the valve during operation, so it can be done online.
Gleiches gilt für die zweite Variante, bei der keine aufgeprägten Schwingungen um den Arbeitspunkt herum zur Diagnose dienen, sondern daß Sollwertänderungen, gegebenenfalls mit starkem Anstieg oder starker Abfall innerhalb des Gesamtregelprozesses mit eingebaut werden, so daß auch hierbei eine Online-Messung möglich und zur Testung der Prozeß nicht angehalten werden muß.The same applies to the second variant, in which no imprinted Vibrations around the working point are used for diagnosis, but that setpoint changes, possibly with strong Increase or severe decline within the overall control process with be installed, so that here also an online measurement possible and not stopped for testing the process must become.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird von den besagten Druckwerten auf die Beweglichkeit des Ventiles und den Zustand der Dichtung geschlossen. Andere Möglichkeiten bestehen jedoch, gegebenenfalls verschleißende mechanische Hemmungen in den mechanischen Kopplungselementen zu erkennen und über bestimmte Druckverläufe identifizieren zu können.In An embodiment of the invention is characterized by said pressure values on the mobility of the valve and the condition of the seal closed. Other possibilities exist, however, if necessary wear-resistant mechanical inhibitions in the mechanical Detecting coupling elements and certain pressure gradients to be able to identify.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, daß dem Wartungspersonal somit qualifizierten Hinweise automatisch ausgegeben werden, die entweder auf einen Verschleiß der Dichtung oder aber auch auf andere Fehler mechanischer Art hinweisen. Die Hinweise kommen dabei aufgrund dessen, daß keine zyklischen Prozeßpausen mehr durchgeführt werden müssen, sondern während des Prozesses online getestet werden kann, daß kein Prüfzyklus in einer erzwungenen Pausenzeit des Betriebes eingeschoben werden muß.In Another advantageous embodiment is specified that the Maintenance personnel thus issued qualified notes automatically which are either due to a wear of the seal or to point out other errors of a mechanical nature. The Hints come here because of the fact that no cyclic Process pauses have to be carried out more but can be tested online during the process, that no test cycle in a forced pause time of the operation must be inserted.
Die Wirkungsweise der Erfindung ist anhand der Zeichnung dargestellt.The Operation of the invention is illustrated by the drawing.
Die Abbildung zeigt eine sogenannte Striebeck-Kurve, die den aus der Literatur bekannten Stick-Slip-Effekt beschreibt. Diese stellt den prinzipiellen Verlauf der Reibkraft dar, wenn die aufzuwendende Kraft in Bewegungsrichtung gezählt wird. Dabei ist folgendes zu erkennen: Wenn der Antrieb steht, beispielsweise für eine Sekunde und anschließend eine Sollwertänderung durchgeführt wird, steigt die Kraft (bzw. der Betrag des Antriebsdrucks) in Bewegungsrichtung kontinuierlich an, bis sich der Antrieb in Bewegung setzt. Dieser Druck fällt anschließend bei anwachsender Geschwindigkeit rapide ab. Ab einem bestimmten Minimaldruck steigt die Kurve dann wieder an. Zu höheren Geschwindigkeiten hin steigt also auch wieder die Reibungskraftt bzw. der aufzuwendende Druck. Die Reibungskraft, die in der Striebeck-Kurve auch auf der Koordinate aufgezeichnet ist, ergibt sich dabei bei relativ gleichen Kolbenflächen eines doppelt wirkenden Antriebes aus der Striebeck-Kurve auf der Koordinate aufgezeichnet ist, ergibt sich dabei bei relativ gleichen Kolbenflächen eines doppelt wirkenden Antriebes aus der Differenz der Drücke in den beiden Kammern des Antriebes. In einer ersten Ausgestaltung wird dann das Ventil bzw. die Ventilstange gemäß dem oben genannten Sollwertsignal in einem Arbeitspunkt abwechselnd in Auf- und Zurichtung bewegt, wobei die entsprechenden Min- und Maxwerte des Antriebsdruckes bzw. der Druckdifferenzen zwischen den beiden Kammern detektiert, gemessen und abgespeichert werden. Die Differenz eines Druckpaares multipliziert mit der jeweiligen Bezugsfläche der Kolbenfläche – bei einem doppelt wirkenden Antrieb sind das zwei Flächen – ergibt somit ein Maß für die Haftreibungskraft, aus der in der oben bereits offenbarten Weise dann die Reibkräfte ermittelt werden.The Illustration shows a so-called Striebeck curve, which is from the Literature known stick-slip effect describes. This represents the principle course of the frictional force, if the expended Force is counted in the direction of movement. Here is the following to recognize: When the drive is, for example one second and then a setpoint change is performed, the force (or the amount of Drive pressure) in the direction of movement continuously until the drive sets in motion. This pressure then drops with increasing speed rapidly. From a certain Minimum pressure then increases the curve again. To higher Speeds so again increases the frictional force or the pressure to be applied. The friction force in the Striebeck curve also recorded on the coordinate, this results in relatively equal piston surfaces of a double-acting Drive from the Striebeck curve is recorded on the coordinate, results in relatively equal piston surfaces of a double-acting drive from the difference of the pressures in the two chambers of the drive. In a first embodiment Then, the valve or the valve rod according to the above setpoint signal in one operating point alternately moved in dressing and dressing, with the corresponding min and Maximum values of the drive pressure or the pressure differences between the two chambers detected, measured and stored. The difference of a pressure pair multiplied by the respective one Reference surface of the piston surface - at one double-acting drive are the two surfaces - results thus a measure of the static friction, from the in the manner already disclosed above, then the frictional forces be determined.
Die Abbildung zeigt die oben bereits beschriebene Striebeck-Kurve, auf der auf der Koordinate die Reibkraft und auf der Ordinate die Geschwindigkeit aufgetragen ist. Der höchste Punkt links, quasi bei Geschwindigkeit 0, stellt die Überwindung der Haftreibungskräfte dar. Bei einem entsprechenden Druck werden diese überwunden und der Antrieb setzt sich in Bewegung, wobei zwei Effekte zum Tragen kommen; zum einen löst die sehr viel niedrigere Gleitreibung die Haftreibung sprunghaft ab und zum anderen wird durch die Bewegung der Kolbenfläche das Druckmittelvolumen vergrößert, wodurch in Summe dann der hier sich ergebende starke Druck und damit Reibkraftabfall zu verstehen ist. An einem unteren Minimum bei einer Mindestgeschwindigkeit findet dann die Umkehrung der Reibkraftkurve statt, und diese steigt von da an proportional mit zunehmender Geschwindigkeit wieder an.The Illustration shows the already described Striebeck curve, on the friction force on the coordinate and the velocity on the ordinate is applied. The highest point on the left, almost at speed 0, represents overcoming the static friction forces With a corresponding pressure, these are overcome and the drive starts to move, with two effects to bear come; on the one hand solves the much lower sliding friction the stiction abruptly and the other is due to the movement the piston area increases the pressure medium volume, which in total then the here resulting strong pressure and thus Reibkraftabfall is to be understood. At a lower minimum at one Minimum speed then the reversal of the frictional force curve takes place, and from then on it increases proportionally with increasing speed back to.
Der interessante Bereich, nämlich zwischen Geschwindigkeit 0 und Mindestgeschwindigkeit ist der für die Auswertung erfindungsgemäß verwendete Bereich. Die dort ermittelten Reibkräfte sind signifikant für die Beweglichkeit des Ventiles und den Zustand der Ventilstangendichtung. In erfindungsgemäßer Weise werden diese Werte sodann für die Diagnose des Zustandes der mechanischen Teile in diesem Bereich (Ventilstange, Packung usw.) bewertet. An apparativer Ausrüstung benötigt man lediglich eine Ventil- oder Stellungsregleranordnung der üblichen Art und verwendet in dem Druckeingangssystem Drucksensoren, die die besagten Druckverläufe messen. Die Drucksensoren können auch im Bereich der aktiven Druckmittelräume oder der Zylinder direkt angeordnet sein.Of the interesting area, namely between speed 0 and minimum speed is the one for the evaluation Range used in the invention. The determined there Frictional forces are significant for mobility of the valve and the condition of the valve stem seal. In accordance with the invention These values are then used to diagnose the condition the mechanical parts in this area (valve rod, packing etc.). On equipment required you just a valve or positioner arrangement of the usual Type and uses pressure sensors in the pressure input system, the measure the pressure curves. The pressure sensors can also in the area of the active fluid chambers or the cylinders be arranged directly.
Die beschriebene Charakteristik trifft wesentlich für kleine, einfach wirkende Antriebe zu. Bei großen Antrieben, zum Beispiel auch mit pneumatischem Verstärker, müssen die physikalisch exakten Verhältnisse berücksichtigt werden. Da zwischen der Reibkraft und der Meßgröße noch ein integral wirkender Prozeß geschaltet ist, nämlich die Druckbildung im Volumen des Antriebes, wird der gemessene Antriebsdruck einmal differenziert, um die Max- und Minwerte der Reibkraft dynamisch richtig zu erfassen. Hierbei kann aber diagnostisch nicht nur auf den Zustand der Ventilstangendichtung, sondern auch mechanischer Übertragungskomponenten geschlossen werden, die mit der aus den Drücken oder Druckdifferenzen ermittelten Reibkräfte in physikalischem Zusammenhang stehen. Insoweit können auch Verschleißerscheinungen an mechanischen Teilen oder an Gelenken und Umlenkungen oder dergleichen ebenso ermittelt werden. Für bestimmte Reibkraftmuster können Mustervergleichsverfahren herangezogen werden, die signifikant für bestimmte auftretende Fehler sind.The described characteristic is essential for small, single-acting drives too. For large drives, for Example also with pneumatic amplifier, need takes into account the physically exact conditions become. Since between the friction force and the measured variable is still connected an integral-acting process, namely the formation of pressure in the volume of the drive, the measured drive pressure once differentiated, around the max. and min. values of the frictional force dynamically to grasp correctly. But this can not only diagnostically on the condition of the valve stem seal, but also mechanical transmission components be closed with the from the pressures or pressure differences determined frictional forces are physically related. In that regard, even signs of wear can mechanical parts or to joints and deflections or the like as well be determined. For certain friction force patterns can Pattern matching methods that are significant for certain errors occur.
Insgesamt müssen folgende Schritte durchgeführt werden:
- 1. Stellungsregler im Automatikbetrieb.
- 2. Überprüfung, ob das Ventil in Ruhe ist, anhand von Stellung und Antriebsdruck.
- 3. Start des Auswerteverfahrens.
- 4. Messung des Antriebsdruckes und der Ventilstellung.
- 5. Sprungförmige Änderung des Sollwertes für die Stellung des Ventiles, Sollwert > tote Zone des Reglers, damit eine Ventilbewegung erzwungen wird.
- 6. Messung des Antriebsdruckes, Detektion des Druckes zum Zeitpunkt, wenn das Ventil sich bewegt.
- 7. Speicherung des aktuellen Antriebsdruckes und des zugehörigen Stellungswertes.
- 8. Wiederholung der Punkte 1 bis 7 für eine Sollwertänderung in entgegengesetzter Richtung.
- 9. Berechnung der Druckdifferenz und der Reibkraft bei der gegebenen Ventilstellung.
- 10. Abspeicherung der Werte in einem Diagramm.
- 11. Vergleich der Werte mit Referenzwerten, ggf Auslösung eines Alarms.
- 12. Wiederholung der Punkte 1–10 bei anderen Stellungswerten (z. B. betriebsbedingt) und Erzeugung eines stellungsabhängigen Diagrammes.
- 1st positioner in automatic mode.
- 2. Check whether the valve is at rest, based on position and drive pressure.
- 3. Start of the evaluation process.
- 4. Measurement of the drive pressure and the valve position.
- 5. Jump change the setpoint value for the position of the valve, setpoint> dead zone of the controller, so that a valve movement is forced.
- 6. Measurement of the drive pressure, detection of the pressure at the time when the valve is moving.
- 7. Storage of the current drive pressure and the associated position value.
- 8. Repetition of points 1 to 7 for a setpoint change in the opposite direction.
- 9. Calculation of the pressure difference and the friction force at the given valve position.
- 10. Storage of the values in a diagram.
- 11. Comparison of the values with reference values, if necessary triggering of an alarm.
- 12. Repeat points 1-10 for other position values (eg due to operational reasons) and generate a position-dependent diagram.
Die zweite Variante besteht darin, daß für einen begrenzten Anwendungsbereich sich eine nachfolgend vereinfachte Vorgehensweise eignet. In diesem Falle wird der Istwert des Stellungsignales als Maß für den Zeitpunkt der Druckspeicherung genommen. Es müssen keine Sollwertänderungen eingeprägt werden. Die Stellungsänderung durch prozeßbedingte Sollwertänderung kann abgewartet werden. Der Istwert der Stellung und der Antriebsdruck werden erfaßt. Falls der Stellungswert sich ändert, wird der zugehörige Antriebsdruck in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung abgespeichert. Die korrespondierenden Druckwerte unterschiedlicher Bewegungsrichtungen werden wie oben subtrahiert und ein Diagramm generiert.The second variant is that for a limited Scope of application is a simplified procedure below suitable. In this case, the actual value of the position signal as a measure of taken the time of pressure storage. To have to no setpoint changes are imprinted. The Position change due to process-related setpoint change can be waited. The actual value of the position and the drive pressure are recorded. If the position value changes, the associated drive pressure is dependent stored by the direction of movement. The corresponding ones Pressure values of different directions of movement are as above subtracted and a graph generated.
Die Schritte sind dabei wie folgt:
- 1. Überprüfung, ab der Antrieb steht.
- 2. Start des Auswerteverfahrens.
- 3. Messung des Antriebsdruckes und der Ventilstellung.
- 4. Detektion einer Änderung des Stellungs-Istwertes.
- 5. Speichern des zugehörigen Antriebsdruckes richtungsabhängig.
- 6. Berechnung des Differenzdruckes zweier unterschiedlicher Bewegungsrichtungen und/oder Berechnung der Reibkraft.
- 7. Generation eines Druck/Weg-Diagrammes.
- 8. Bei Überschreitung zulässiger Schranken Alarm an das Bedienpersonals
- 1. Check, from the drive is.
- 2. Start of the evaluation process.
- 3. Measurement of the drive pressure and the valve position.
- 4. Detection of a change of the position actual value.
- 5. Save the associated drive pressure depending on the direction.
- 6. Calculation of the differential pressure of two different directions of movement and / or calculation of the friction force.
- 7th generation of a pressure / displacement diagram.
- 8. If permissible barriers are exceeded, alarm to operating personnel
Für die Variante 1 ergibt sich für die Berechnung der Totzeit folgendes.For Variant 1 results for the calculation of the dead time following.
Der Positionierer und damit die Wegmessung im Positionierer ist mechanisch an die Ventilstange angekoppelt. Durch Verschleiß kann eine Lose innerhalb der mechanischen Ankopplung entstehen. Folglich wird das Weg-Messsignal insbesondere bei Richtungsumkehr verzögert. Die dabei auftretende Totzeit reduziert die Stabilität des Positions-Regelkreises, was zu Dauerschwingungen und Anlagenabschaltung führen kann. Die Grundidee des Verfahrens besteht darin, dass das Ventil durch Sollwertänderungen -wie oben beschrieben- bewegt wird. Der tatsächliche Zeitpunkt, zu dem sich das Ventil aus dem Ruhe zustand in Bewegung setzt, ist aus dem Antriebsdruck bzw. dem Zeitverhalten der Reibkraft, wie oben beschrieben, detektierbar. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Zeitzähler gestartet. Dieser wird gestoppt, wenn über das Weg-Messsignal eine Wegänderung detektiert wird. Die gemessene Zeit ist dann die oben beschriebene Totzeit. Ein Maß für die zulässige Totzeit ist das Verhältnis gemessene Zeit/max. Stellzeit des Antriebs.Of the Positioner and thus the distance measurement in the positioner is mechanical coupled to the valve stem. By wear can a lot arises within the mechanical coupling. consequently the path measuring signal is delayed, in particular when the direction is reversed. The resulting dead time reduces the stability the position control loop, resulting in permanent vibration and system shutdown can lead. The basic idea of the process is that the valve is replaced by setpoint changes as described above is moved. The actual time at which the valve from the resting state sets in motion, is from the drive pressure or the time behavior of the frictional force, as described above, detectable. At this time, a timer is started. This one will stopped when a path change via the distance measurement signal is detected. The measured time is then the one described above Dead time. A measure of the permissible dead time is the ratio measured time / max. Actuating time of the drive.
Die Schritte sind folgende:
- 1. Stellungsregler in Automatik-Betrieb
- 2. Überprüfung, ob das Ventil in Ruhe ist anhand von Stellung oder Antriebsdruck (z. B. für 1 s)
- 3. Start des Auswerteverfahrens
- 4. Messung des Antriebsdruckes und der Ventilstellung
- 5. Sprungförmige Änderung des Sollwertes für die Stellung des Ventils Sollwert > als tote Zone des Reglers, damit eine Ventilbewegung erzwungen wird
- 6. Messung des Antriebsdruckes, Detektion des Zeitpunktes wenn das Ventil sich bewegt
- 7. Start der Zeitmessung
- 8. Bei Änderung des Positionssignals → Stopp der Zeitmessung und abspeichern
- 9. Wiederholung der Punkte 1–8 für mehrere Sollwertänderungen
- 10. Bestimmung der Totzeit aus den Messungen
- 11. Bei Überschreiten zulässiger Schranken, Alarm an das Bedienpersonal
- 1st positioner in automatic mode
- 2. Check whether the valve is at rest by means of position or drive pressure (eg for 1 s)
- 3. Start of the evaluation process
- 4. Measurement of the drive pressure and the valve position
- 5. Jump change the setpoint value for the position of the valve setpoint> as a dead zone of the controller, so that a valve movement is forced
- 6. Measurement of the drive pressure, detection of the time when the valve moves
- 7. Start the time measurement
- 8. When changing the position signal → Stop the time measurement and save
- 9. Repeat points 1-8 for multiple setpoint changes
- 10. Determination of the dead time from the measurements
- 11. When permissible barriers are exceeded, alarm to operating personnel
Für Variante 2 ergibt sich für die Berechnung des Weges folgendesFor Variant 2 gives the following for the calculation of the way
Falls
die Anzeige der toten Zone als Hub erforderlich ist, gibt es zwei
Möglichkeiten:
Falls die Stellzeiten des Ventils richtungsabhängig sind,
muss die Totzeit richtungsabhängig gespeichert werden.
Nach Ermittlung der Totzeit wird die tote Zone folgendermaßen
berechnet
- Tt1
- = gemessene Totzeit (ggf. in Richtung "öffnen")
- Ty1
- = Stellzeit (ggf. in Richtung "öffnen")
- Y
- = 100%-Hubbereich des Ventils in mm
- Ytote_Zone
- = Tote Zone in mm
If the positioning times of the valve depend on the direction, the dead time must be stored depending on the direction. After determining the dead time, the dead zone is calculated as follows
- T t1
- = measured dead time (possibly in the direction "open")
- T y1
- = Positioning time (possibly in the direction "open")
- Y
- = 100% stroke range of the valve in mm
- Y dead_zone
- = Dead zone in mm
Falls ein Unterschied zwischen beiden Stellzeiten besteht, erfolgt die Berechnung in Schließrichtung analog. Es muss jedoch nur eine Richtung ausgewertet werden. Wichtig ist, dass immer die zueinander korrespondierenden Zeiten verwendet werden.If there is a difference between both positioning times, the Calculation in the closing direction analog. It only has to one direction are evaluated. The important thing is always to each other corresponding times are used.
Läßt man einen größeren Fehler zu, so kann natürlich auf die Richtungsabhängigkeit verzichtet werden.Leaves you can make a bigger mistake, so of course to dispense with the directional dependence.
Verbesserte BerechnungImproved calculation
Bei
dem betreffenden Ventil werden im Neuzustand kleine Sollwertänderungen
um einen Arbeitspunkt (z. B. 50% oder dem voraussichtlich am häufigsten
verwendete Arbeitspunkt) durchgeführt wie oben beschrieben.
Die Zeit (t0), zu der sich das Ventil in
Bewegung setzt wird wie oben beschrieben erfasst. Ebenso wird die
Zeit (t63) gespeichert wenn der Istwert
der Position anschließend 63% der Sollwertänderung
(y63) erreicht hat. Anschließend
wird die Differenz der Zeitwerte gebildet Δt = t63 – t0.
Daraus wird ein Bewertungsfaktor berechnet und abgespeichert und
zur späteren Berechnung der toten Zone herangezogen. Die
tote Zone berechnet sich demzufolge:
Falls das Ventil (Antrieb) richtungsabhängige Stellzeiten aufweist, werden ebenfalls nur zueinander korrespondierende Zeiten (z. B. in Richtung 'Öffnen') verwendet.If the valve (drive) has direction-dependent positioning times, are also only mutually corresponding times (eg. in the direction of 'open').
Daraus ergeben sich folgende Schritte:
- 1. Stellungsregler in Automatik-Betrieb
- 2. Überprüfung, ob das Ventil in Ruhe ist anhand von Stellung oder Antriebsdruck (z. B. für 1 s)
- 3. Start des Auswerteverfahrens
- 4. Messung des Antriebsdruckes und der Ventilstellung
- 5. Sprungförmige Änderung des Sollwertes für die Stellung des Ventils; Sollwert > als tote Zone des Reglers, damit eine Ventilbewegung erzwungen wird
- 6. Messung des Antriebsdruckes, Detektion des Zeitpunktes wenn das Ventil sich bewegt
- 7. Start der Zeitmessung
- 8. Bei Änderung des Positionssignals → Stopp der Zeitmessung und abspeichern
- 9. Wiederholung der Punkte 1–8 für mehrere Sollwertänderungen
- 10. Bestimmung der Totzeit aus den Messungen
- 11. Berechnung der toten Zone gemäss einem der Verfahren 1. oder 2.
- 12. Bei Überschreiten zulässiger Schranken, Alarm an das Bedienpersonal
- 1st positioner in automatic mode
- 2. Check whether the valve is at rest by means of position or drive pressure (eg for 1 s)
- 3. Start of the evaluation process
- 4. Measurement of the drive pressure and the valve position
- 5. Jump-shaped change of the setpoint for the position of the valve; Setpoint> as the dead zone of the controller to force a valve movement
- 6. Measurement of the drive pressure, detection of the time when the valve moves
- 7. Start the time measurement
- 8. When changing the position signal → Stop the time measurement and save
- 9. Repeat points 1-8 for multiple setpoint changes
- 10. Determination of the dead time from the measurements
- 11. Calculation of the dead zone according to one of the methods 1. Or 2.
- 12. If permissible barriers are exceeded, alarm to operating personnel
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 4455058 A1 [0002] - DE 4455058 A1 [0002]
- - DE 4233301 A1 [0005] - DE 4233301 A1 [0005]
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20221873U DE20221873U1 (en) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | Valve with online acquisition of valve data |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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