DE10124847A1

DE10124847A1 - Verfahren zum Betrieb eines Stellantriebs

Info

Publication number: DE10124847A1
Application number: DE10124847A
Authority: DE
Inventors: Herbert Moeller; Marcel Schilg
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-11-28
Also published as: US6745997B2; US20020175304A1; GB2377767A; GB0209658D0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Stellantriebs, der zum Öffnen und Schließen von Armaturen in Rohrleitungen eingesetzt wird. Zur Vermeidung von Druckstößen und Resonanzen in abzusperrenden Rohrleitungen während des Schließvorganges wird vorgeschlagen, den Schließvorgang der Armatur in zwei Schließphasen (S¶1¶ und S¶2¶) einzuteilen. Während der ersten Schließphase (S¶1¶) wird das Stellglied, ausgehend vom geöffneten Zustand der Armatur, mit maximaler Stellgeschwindigkeit bis zu einer vorgebbaren Position (P) des Stellglieds verfahren. Ab dieser Position (P) wird die Stellgeschwindigkeit des Stellglieds kontinuierlich stufenlos mit vorgebbarem Gradienten reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Stellantriebs, der zum Öffnen und Schließen von Armaturen in Rohrleitungen eingesetzt wird.

Im Bereich der Wasserwirtschaft besteht insbesondere aber nicht ausschließlich im Bereich der Fernwasserversorgung das Problem, dass es beim Schließen von Armaturen in Folge der oft mehrere Kilometer langen Wassersäule in der Rohrleitung zu Druckstößen kommt, die zum Bersten der Rohrleitung führen können. Prägnant wird dieses Problem in Havariefällen, in denen die Rohrleitung möglichst schnell abgesperrt werden muss.

Aus dem Katalog DO 01.01.004D/1.97, Seite 22 der Firma AUMA-Werner Riester GmbH & Co. KG ist bekannt, den Antriebsmotor des Stellantriebs ausgehend vom geöffneten Zustand der Armatur bei Annäherung an den Schließzustand der Armatur getaktet zu betreiben. Dabei wird der Antriebsmotor des Stellantriebs entsprechend vorgebbaren Lauf- und Pausenzeiten periodisch AN- und AUS-geschaltet.

Zwar gelingt es mit der bekannten Lösung, die Intensität der Druckstöße zu begrenzen, jedoch nicht, die Druckstöße zu vermeiden. Darüber hinaus werden durch den Taktbetrieb des Antriebsmotors periodische Druckstöße in der Rohrleitung erzeugt, die sich durch Resonanzanregung verstärken und zum Bersten der Rohrleitung führen können. Weiterhin ist die höhere mechanische Beanspruchung des Stellantriebs und der Armatur durch den Taktbetrieb verschleißfördernd und somit nachteilig.

Um den relativen Stellwegsprung und damit den ersten Druckstoß möglichst gering zuhalten, muss der Taktbetrieb bereits frühzeitig einsetzen. Die daraus resultierende Stellzeitverlängerung bis zum vollständigen Schließen der Armatur wird in Havariefällen, in denen die Rohrleitung möglichst schnell abgesperrt werden muss, als nachteilig angesehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Stellantriebs anzugeben, das die Rohrleitung gefährdende Druckstöße und Resonanzen vermeidet und trotzdem eine kurze Stellzeit ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in einem weiteren Anspruch beschrieben.

Die Erfindung geht aus von einem für sich bekannten Stellantrieb zum Öffnen und Schließen, einem sogenannten AUF/ZU-Antrieb, einer Armatur in einer Rohrleitung, wobei die Armatur ein bewegliches Stellglied aufweist, das mit dem Stellantrieb betätigt wird.

Der Schließvorgang der Armatur ist in mindestens zwei Schließphasen eingeteilt. Während der ersten Schließphase wird das Stellglied ausgehend vom geöffneten Zustand der Armatur mit maximaler Stellgeschwindigkeit bis zu einer vorgebbaren Position des Stellglieds verfahren.

Erfindungsgemäß wird ab dieser vorgebbaren Position des Stellglieds in der zweiten Schließphase die Stellgeschwindigkeit des Stellglieds kontinuierlich stufenlos mit vorgebbarem Gradienten reduziert.

Beim Schließen steigt der Druck in der abzusperrenden Rohrleitung proportional zur Stellgeschwindigkeit. Durch die kontinuierlich stufenlose Änderung der Stellgeschwindigkeit mit vorgebbarem Gradienten werden Druckstöße in der abzusperrenden Rohrleitung vermieden. Deshalb und wegen fehlender Periodizität in der Änderung der Stellgeschwindigkeit innerhalb eines Stellvorganges werden darüber hinaus Resonanzanregungen in der Rohrleitung vermieden.

Durch die kontinuierlich stufenlose Änderung der Stellgeschwindigkeit wird die Armatur unter Ausnutzung des in der Rohrleitung zulässigen Drucks in kurzer Stellzeit geschlossen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Stellgeschwindigkeit in der zweiten Schließphase auf einen vorgebbaren konstanten Geschwindigkeitswert reduziert. In einer sich anschließenden dritten Schließphase wird diese reduzierte Stellgeschwindigkeit bis zum vollständigen Schließen der Armatur beibehalten.

Dadurch wird bei frühzeitiger Drosselung der Stellgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Parametern der Rohrleitung das Schließen der Armatur mit einer Mindeststellzeit erreicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Stellantriebes mit einer Armatur

Fig. 2 eine Kennlinie für den Schließvorgang in zwei Schließphasen

Fig. 3 eine Kennlinie für den Schließvorgang in drei Schließphasen

In Fig. 1 ist ein für sich bekannter Stellantrieb 10 dargestellt, der im wesentlichen mit einem in einem Gehäuse angeordneten Getriebe 14, das von einem Antriebsmotor 13 angetrieben wird und einen Abtrieb 12 aufweist. Weiterhin ist eine für sich bekannte Armatur 20 dargestellt, die im wesentlichen aus einem Armaturenkörper, in dem ein Stellglied 22 beweglich angeordnet ist, besteht. Das Stellglied 22 ist mit dem Abtrieb 12 des Getriebes 14 verbunden.

In Fig. 2 ist eine Kennlinie für den Schließvorgang nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dabei ist die Stellung des Stellglieds 22 zwischen den Grenzwerten AUF und ZU über die Zeit t aufgetragen.

Der Schließvorgang ist in zwei Schließphasen S₁ und S₂ eingeteilt. Ausgehend vom vollständig geöffneten Zustand der Armatur 20 wird an der Zeitmarke T₀ der Schließvorgang gestartet. Während der ersten Schließphase S₁ von der Zeitmarke T₀ bis zur Zeitmarke T₁ an der vorgebbaren Position P wird das Stellglied 22 mit maximaler Stellgeschwindigkeit verfahren.

Ab der vorgebbaren Position P wird die Stellgeschwindigkeit des Stellglieds 22 während der zweiten Schließphase S₂ von der Zeitmarke T₁, bis zur Zeitmarke T₂ kontinuierlich stufenlos mit vorgebbarem Gradienten reduziert. Dabei sind die vorgebbare Position P und der Gradient der Änderung der Stellgeschwindigkeit so eingestellt, dass keine Druckstöße in der Rohrleitung entstehen. An der Zeitmarke T₂ wird der Antriebsmotor abgeschaltet.

In Abhängigkeit von den Parametern der Rohrleitung 30 kann eine frühzeitige Drosselung der Stellgeschwindigkeit notwendig sein. Dazu ist in Fig. 3 eine Kennlinie für den Schließvorgang nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Wie in Fig. 2 ist die Stellung des Stellglieds 22 zwischen den Grenzwerten AUF und ZU über die Zeit t aufgetragen.

Der Schließvorgang ist in drei Schließphasen S₁, S₂ und S₃ eingeteilt. Ausgehend vom vollständig geöffneten Zustand der Armatur 20 wird an der Zeitmarke T₀ der Schließvorgang gestartet. Während der ersten Schließphase S₁ von der Zeitmarke T₀ bis zur Zeitmarke T₁ an der vorgebbaren Position P wird das Stellglied 22 mit maximaler Stellgeschwindigkeit verfahren. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist die Dauer der ersten Schließphase S₁ kürzer und die Armatur 20 an der vorgebbaren Position P weiter geöffnet.

Ab der vorgebbaren Position P wird die Stellgeschwindigkeit des Stellglieds 22 während der zweiten Schließphase S₂ von der Zeitmarke T₁ bis zur Zeitmarke T₂ kontinuierlich stufenlos mit vorgebbarem Gradienten auf eine vorgebbare Mindeststellgeschwindigkeit reduziert.

Während der sich anschließenden dritten Schließphase S₃ von der Zeitmarke T₂ bis zur Zeitmarke T₃ wird das Stellglied 22 mit der vorgebbaren Mindeststellgeschwindigkeit bis zum vollständig geschlossenen Zustand der Armatur 20 verfahren.

Durch geeignete Wahl der vorgebbaren Position P an der Zeitmarke T₁ und dem Gradienten der Stellgeschwindigkeit wird bei maximalem Druck in der abzusperrenden Rohrleitung 30 die minimale Stellzeit eingestellt.

Bezugszeichenliste

10

Stellantrieb

12

Abtrieb

13

Antriebsmotor

14

Getriebe

20

Armatur

22

Stellglied

30

Rohrleitung
T₀

bis T₃

;Zeitmarke
S₁

bis S₃

;Schließphase
P Position

Claims

1. Verfahren zum Betrieb eines Stellantriebs zum Öffnen und Schließen einer Armatur in einer Rohrleitung, wobei die Armatur ein bewegliches Stellglied aufweist, das mit dem Stellantrieb betätigt wird, wobei das Schließen der Armatur in zwei Schließphasen erfolgt, wobei die Armatur während der ersten Schließphase () mit maximaler Stellgeschwindigkeit geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgeschwindigkeit des Stellglieds (22) der Armatur (20) ab einer vorgebbaren Position in der zweiten Schließphase (S₂) kontinuierlich stufenlos mit vorgebbarem Gradienten reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgeschwindigkeit in der zweiten Schließphase (S₂) auf einen vorgebbaren konstanten Geschwindigkeitswert reduziert wird und dieser reduzierte Geschwindigkeitswert bis zum vollständigen Schließen der Armatur (20) beibehalten wird.