Technické řešení podle vynálezu se týká zařízení pro kontinuální monitorování armatur ovládaných dálkově, zpravidla servomotorem, které jsou součástí technologických zařízení a jejich uzlů.

Dosavadní stav techniky

V současné době jsou uzavírací a/nebo regulační armatury ovládané servopohony provozovány bez zjišťování velikosti síly, resp. momentu potřebného k pohybu jejich uzavíracích a regulačních prvků, zpravidla vřeten, v reálném čase. Síla, resp. moment nutný k přestavení pohyblivých io částí uzavíracích a/nebo regulačních armatur se však v průběhu doby provozu armatury mění. Vždy se však tato síla, resp. moment s délkou času provozu armatury zvětšují, což je důsledek provozního působení, jako jsou např. tepelné deformace, zapékání průchodek a ucpávek, zvýšení drsnosti povrchů kluzných ploch z důvodu zasolování povrchů a/nebo jejich korozního napadení atd. Po čase tyto odporové síly, resp. odporové momenty, dosáhnou takových hodnot, které již není schopen servo-pohon, dimenzovaný, byť s rezervou, na parametry nové armatury, překonat a uzavírací a/nebo regulační armatura se stává neschopnou dalšího provozu. Okamžik, ve kterém k tomuto negativnímu jevu dojde není možno pri stávajícím běžném technickém řešení ani přibližně odhadnout. Vychází se ze zkušeností a zablokování armatury má však mnohdy za následek výpadek náročných technologií a může být spojeno s velkými finančními ztrátami. Proto jsou často velké technologické celky odstavovány preventivně dříve, aby k takovému stavu nedošlo. To však zvyšuje náklady na repase a zvyšuje četnost plánovaných odstávek.

V současné době nejsou známa technická řešení zařízení pro monitorování uzavíracích a regulačních prvků armatur potrubních systémů v reálném čase, podle hodnot zatížení servo-pohonu, který s pohyblivými částmi armatury pohybuje.

Sledování aktuálního technického stavu uzavíracích a/nebo regulačních armatur, je přitom důležitou součástí celkového monitoringu technologických celků.

Podstata technického řešení

Podstatou technického řešení podle užitného vzoru je, že ovládací tyč uzavíracího a/nebo regulačního prvku armatury je opatřena zařízením pro snímání síly a/nebo momentu, které je připojeno no na vyhodnocovací jednotku.

Podstatou je také zařízení pro monitorování armatur ovládaných servo-pohonem, kde zařízením pro snímání síly a/nebo momentu je nejméně jeden tenzometr.

Podstatou technického řešení je také zařízení pro monitorování armatur ovládaných servo-pohonem, jehož vyhodnocovací jednotka je vybavena zobrazovačem a/nebo výstražným zařízením,

Podstatou technického řešení je nakonec také zařízení pro monitorování armatur ovládaných servo-pohonem, které je vybaveno archivací naměřených hodnot a/nebo zařízením pro bezdrátový přenos naměřených hodnot.

Přehled obrázků na výkresech

Na připojeném obrázku 1 je schematicky znázorněn příklad zařízení podle užitného vzoru, Sche40 maticky znázorněná armatura, je v tomto příkladném provedení ventil s kuželovým sedlem a kuželkou pro uzavírání ventilu, k níž je připojena ovládací tyč. Tato tyč prochází tělesem armatury průchodkou a je připojena k distanční tyči. Distanční tyč je připojena svým druhým koncem k tyčí servo-pohonu, jehož prostřednictvím je ovládán pohyb kuželky ventilu vůči sedlu ventilu.

- I CL Ul

Na distanční tyči je uspořádáno snímací zařízení, které je připojeno na vyhodnocovací jednotku s číslicovým displejem. Šipky na obr 1 označují směr průtoku média armaturou.

Na připojeném obrázku 2 je graf znázorňující křivkou příkladný průběh síly F nebo momentu v čase. V čase T| je dle grafu dosaženo úrovně 61 síly F. V čase T₃ je dosaženo úrovně 62 síly F. V čase T₃ je dosaženo úrovně 63 síly F. V čase T₄ je dosaženo úrovně 64 síly F.

Příklady uskutečnění technického řešení

První příkladné provedení technického řešení je znázorněno na obr. 1. Monitorovanou armaturou I je ventil s kuželovým sedlem 12, jehož kuželka il je ovládána tyčí 13, procházející pláštěm armatury i průchodkou 14, Ovládací tyč 13 může být také opatřena vnějším závitem a v tom io případě jde o ovládací vřeteno,

V takovém případě je také průchodka J_4 opatřena vnitřním závitem. Průchodka 14 je s výhodou vybavena také ucpávkou, která dokonaleji odděluje vnitřní prostředí ventilu 1 od vnějšího prostoru. Ucpávka, o sobě známého provedení je volena podle média, které armaturou 1 prochází a jehož průchod je regulován pohybem kuželky H vůči kuželovému sedlu 12. Ovládací tyč 13 je v tomto příkladném provedení zařízení technického řešení připojena na distanční tyč 3 a tato je svým druhým koncem připojena k tyči 2_f servo-pohonu 2, běžně známými spojovacími prvky. Distanční tyč 3 je v konkrétním provedení dle obr. 1 opatřena tenzometrem 4 pro snímám hodnoty síly nutné k vyvození pohybu ovládací tyče 13 s kuželkou H a změny či uzavření průchodu média armaturou 1. Pokud je mezi servo-pohonem 2 a ovládací tyčí T3 menší vzdálenost, pak je tenzometr 4 umístěn přímo na tyči 21 servo-pohonu 2 nebo na ovládací tyči 13. To platí i v případě, že je ovládací tyč 13 i tyč 2£ servo-pohonu 2 opatřena vnějším závitem a jde o ovládací vřetena. Tato vřetena mohou být například svými opačnými konci přímo zašroubována do tenzometru 4, kterým je masivní momentový a silový snímač opatřený již z výroby vývodem pro přenos elektrických hodnot, které jsou v převodníku vyhodnocovací jednotky 5 zpracovány na konkrétní údaje v jednotkách síly či momentu. Tenzometr 4 je v příkladném provedení na obr. 1 připojen elektrickým kabelem na vyhodnocovací jednotkou 5. Ta naměřenou elektrickou hodnotu převede na jednotky síly a/nebo momentu a zobrazuje na displeji.

Vyhodnocovací jednotka 5 naměřenou hodnotu současně porovná s předem nastavenou hodnotou maximální síly a/nebo momentu, jenž je schopen vyvodit konkrétní servo-pohon 2. Je také možné přímo na displeji vyhodnocovací jednotky 5 zobrazovat v procentech využití maximální možné síly konkrétního servo-pohonu 2.

Zejména u důležitých armatur je vhodné k vyhodnocovací jednotce 5 takového monitorovacího zařízení připojit zařízení pro záznam naměřených hodnot a/nebo zařízení pro dálkový přenos naměřených hodnot, o sobě známých technických provedení a typů. To je vhodné zejména u provozů s centrálními velíny a ovládáním servo-pohonu 2 ze vzdálených míst vůči umístění monitorovaných armatur 1.

Výhodné je k vyhodnocovací jednotce 5 připojit také výstražné zařízení, které se uvede do činnosti za předpokladu dosažení předem nastavené úrovně síly a/nebo momentu změřené tenzometrem 4. Možné je též nastavit více úrovní signalizace. Ta se mění se zvyšujícím se rizikem, že servo-pohon 2 již nepřekoná provozem vzniklé odpory a armatura 1 bude zablokována v poloze jejího posledního nastavení, tedy v poloze, kterou kuželka H zaujímala vůči sedlu 12 ventilu F

V jiném příkladném provedení technického řešení podle užitného vzoruje distanční tyč 3 vyrobena z kompozitního materiálu. Kompozitní materiál je tvořen vlákny a kompozitní matricí. Kompozitní matrice je epoxidová nebo polyesterová pryskyřice, případně jiný polymer. Vlákna jsou uhlíková a/nebo skleněná. Snímacím zařízením je tenzometr 4, vložený do kompozitní matrice před jejím vytvrzením. Ten snímá sílu a/nebo moment v místě, kde je uvnitř distanční tyče 3 umístěn. Tenzometr 4 je před vložením do distanční tyče 3 opatřen izolovanými vodiči a připevněn, například lepením, na destičku z kompozitního materiálu shodného s materiálem distanční tyče 3. Destička tenzometru 4 je tvořena svazkem plošně rozprostřených elementárních skleně-2ných, uhlíkových nebo jiných vláken, prosycených kompozitní matricí. Po vytvrzení kompozitní matrice destičky tenzometru 4 se destička zkrátí na konkrétní potřebnou délku. Takto připravená destička s přilepeným tenzometrem 4 je vložena do distanční tyče 3 z kompozitního materiálu, a to tak, aby její delší osa byla rovnoběžná s osou distanční tyče 3,

Tenzometr 4 je připojen svými vodiči, vyvedenými na povrch distanční tyče 3, k vyhodnocovací jednotce 5. Podmínkou správné funkce tenzometru 4 je, aby podélná osa tenzometru 4 byla rovnoběžná s osou distanční tyče 3. Destička tenzometru 4 zabraňuje jeho nežádoucímu otočení před vytvrzením kompozitní matrice. Vývody tenzometru 4 je výhodné v místě jejich vyvedení na povrch distanční tyče 3 opatřit ochranným obalem, tvořeným silikonovou izolací, zpravidla io silikonovou bužírkou. Snímací zařízení tohoto typu je vždy neoddělitelnou součástí distanční tyče 3, do níž je zabudováno při její výrobě.

Monitorování armatury ovládané servo-pohonem podle tohoto technického řešení spočívá ve snímání hodnoty síly a/nebo momentu nutného pro manipulaci s pohyblivou částí armatury a tato hodnota je kontinuálně srovnávána s předem stanovenou mezní hodnotou síly a/nebo momentu vyvozeného servo-pohonem. V okamžiku T₃, kdy je dosaženo úrovně 63, síly F, je spuštěno řízené odstavení technologického uzlu, aby v okamžiku T₄, v němž by bylo dosaženo úrovně 64, síly F, kdy je maximální skutečná hodnota síly nebo momentu instalovaného servo-pohonu rovna maximální skutečné hodnotě síly nebo momentu nutného k ovládání armatury a došlo by k jejímu zablokování v poslední nastavené pozici. Při dosažení této hodnoty síly F je odstaven tech20 nologický uzel obsahující monitorovanou armaturu.

Další možností monitorování zařízením podle technického řešení je signalizovat předem zvolené nižší hodnoty, blížící se této mezní hodnotě síly a/nebo momentu, a to ještě před dosažením mezní hodnoty. V okamžiku Tj, kdy je dosaženo úrovně 61, síly F, je signalizována výstraha. V okamžiku Ty kdy je dosaženo úrovně 62, síly F, je signalizováno nebezpečí.

Výše popsané monitorování pomocí monitorovacího zařízení armatury ovládané servo-pohonem 2 není vázáno jen na zařízení, které je předmětem tohoto technického řešení, ale je možno jej uskutečnit také v odlišně uspořádaných technologických uzlech, opatřených odlišnými pohony, různými variantami tenzometru 4 i uzavíracích a/nebo ovládacích prvků jd armatur I a jejich kombinacemi.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle technické řešení je určeno zejména pro monitorování armatur ovládaných servopohonem používaných v těžkém strojírenství a energetice. Lze jím monitorovat armatury všech známých druhů. Monitorování lze provádět též dálkově, s využitím o sobě známých zařízení pro přenos naměřených hodnot.