DE102013212786A1

DE102013212786A1 - Device for monitoring physical quantities on a turbomachine

Info

Publication number: DE102013212786A1
Application number: DE201310212786
Authority: DE
Inventors: Ronald Winkler
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2014-11-20

Abstract

Vorrichtung zur Überwachung von physikalischen Größen an einer Strömungsmaschine wie z.B. einer Wasserturbine oder einer Pumpturbine, mit wenigstens drei Überwachungskanälen, einem Arbeitsanschluss, einem Druckanschluss, einem Tankanschluss und wenigstens drei gleichen Ventilen, die zu einer mehrheitsbestimmten Schaltlogik zusammengeschaltet sind, wobei in keinem Betriebszustand der Druckanschluss in leitender Verbindung mit dem Tankanschluss steht.Device for monitoring physical quantities on a turbomachine such as a water turbine or a pump turbine, with at least three monitoring channels, a working connection, a pressure connection, a tank connection and at least three identical valves, which are interconnected to form a majority-determined switching logic, the pressure connection not being in conductive connection with the tank connection in any operating state.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von physikalischen Größen an einer Strömungsmaschine wie z.B. einer Wasserturbine oder einer Pumpturbine.The invention relates to an apparatus for monitoring physical quantities on a turbomachine, e.g. a water turbine or a pump turbine.

Vorrichtungen zu Überwachung von physikalischen Größen an einer Strömungsmaschine sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise die DE 3432890 eine solche Vorrichtung mit 3 Überwachungskanälen, die mit drei 4/2-Wegeventilen zu einer mehrheitsbestimmten Schaltlogik verschalten sind, so dass eine 2- von 3-Schaltung entsteht. Das System ist fehlertolerant gegenüber einem Fehler.Devices for monitoring physical variables on a turbomachine are known from the general state of the art. For example, describes the DE 3432890 Such a device with 3 monitoring channels, which are interconnected with three 4/2-way valves to a majority-specific switching logic, so that a 2-by-3 circuit is formed. The system is fault tolerant of an error.

Als Nachteil des beschriebenen Stands der Technik ergibt sich, dass bei Auslösung die Fördermenge der Druckquelle in den Ablauf abfließt (siehe 1 und 2 – Ablaufleitung 8 und Ablauf 11). Deshalb muss entsprechend viel Hydraulikflüssigkeit, d.h. in der Regel Hydrauliköl, bereitgehalten werden. Mit dem großen benötigten Volumen an Öl ergibt sich natürlich im Fehlerfall (Austritt von Öl) ein großes Risiko für die Umwelt. Entsprechende Pumpen zum Rückpumpen der Hydraulikflüssigkeit in den Speicher, der eine entsprechende Größe haben muss, werden benötigt. Es fallen entsprechende Gestehungs- und Unterhaltungskosten an. A disadvantage of the described prior art is that when triggered the flow rate of the pressure source flows into the drain (see 1 and 2 - Drain 8 and drain 11). Therefore, a corresponding amount of hydraulic fluid, ie usually hydraulic oil, must be kept available. Of course, with the large volume of oil required, there is a great environmental hazard in the event of a fault (discharge of oil). Corresponding pumps for pumping back the hydraulic fluid into the reservoir, which must have a corresponding size, are required. There are corresponding cost and maintenance costs.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik deutlich zu verringern. The inventor has set himself the task to significantly reduce the disadvantages of the prior art described.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Überwachung von physikalischen Größen an einer Strömungsmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by a device for monitoring physical quantities on a turbomachine with the characterizing features of claim 1. Further advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent from the dependent therefrom dependent claims.

Der Erfinder hat erkannt, dass sich diese Aufgabe dadurch lösen lässt, dass in keinem Betriebszustand der Druckanschluss in leitender Verbindung mit dem Tankanschluss steht. Besonders vorteilhaft, da kostengünstig, lässt sich diese Anordnung realisieren, wenn drei 8/2-Wegeventile entsprechend verschaltet werden.The inventor has recognized that this object can be achieved by the fact that in no operating state, the pressure port is in a conductive connection with the tank connection. Particularly advantageous, since cost, this arrangement can be realized when three 8/2-way valves are connected accordingly.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention is explained below with reference to figures. The following is shown in detail:

1 Schematischer Aufbau eines erfindungsgemäß verwendeten 8/2-Wegeventile; und 1 Schematic structure of an 8/2-way valves used in the invention; and

2 Schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung – kein Ventil ist ausgelöst; und 2 Schematic structure of a device according to the invention - no valve is triggered; and

3 Schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung – Ventil 1 ist ausgelöst; und 3 Schematic structure of a device according to the invention - valve 1 is triggered; and

4 Schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung – Ventil 1 und 2 sind ausgelöst; und 4 Schematic structure of a device according to the invention - valves 1 and 2 are triggered; and

5 Schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung – alle Ventile sind ausgelöst; und 5 Schematic structure of a device according to the invention - all valves are triggered; and

6 Schematischer Aufbau der erfindungsgemäß verwendeten 8/2-Wegeventile in einer ersten Ausführungsform; und 6 Schematic structure of the invention used 8/2-way valves in a first embodiment; and

7 Schematischer Aufbau der erfindungsgemäß verwendeten 8/2-Wegeventile in einer zweiten Ausführungsform 7 Schematic structure of the invention used 8/2-way valves in a second embodiment

In der Darstellung der 1 ist der Aufbau eines erfindungsgemäß verwendeten 8/2-Wegeventile gezeigt. Das Ventil besitzt zwei Schaltpositionen – im Folgenden die Ruheposition und die ausgelöste Position genannt. Das Schaltbild der Ruheposition ist auf der rechten Seite der 1 dargestellt. Die mit 11, 12, 21 und 22 bezeichneten Anschlüsse, werden in der Ruheposition verschlossen, während die jeweils mit 13 und 23 und mit 14 und 24 bezeichneten Anschlüsse auf Durchgang verbunden werden. In der ausgelösten Position werden dagegen die in der Ruheposition verschlossenen Anschlüsse auf Durchgang geschaltet, d.h. 11 mit 22 und 12 mit 21, und die anderen Anschlüsse verschlossen, d.h. 13, 14, 23 und 24. Es können natürlich auch äquivalente Ventile verwendet werden. Dann ist die in den folgenden Figuren gezeigte Verschaltung entsprechend anzupassen.In the presentation of the 1 the construction of an 8/2-way valves used in the invention is shown. The valve has two switching positions - hereinafter referred to as the rest position and the triggered position. The circuit diagram of the rest position is on the right side of the 1 shown. With 11 . 12 . 21 and 22 designated ports, are locked in the rest position, while each with 13 and 23 and with 14 and 24 designated connections are connected to passage. In the tripped position, however, the closed in the rest position ports are switched to passage, ie 11 With 22 and 12 With 21 , and the other connections closed, ie 13 . 14 . 23 and 24 , Of course, equivalent valves can also be used. Then the interconnection shown in the following figures should be adjusted accordingly.

In der Darstellung der 2 ist der schematische Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Betriebszustand dargestellt, in dem kein Ventil ausgelöst ist. Der Aufbau besteht aus drei 8/2-Wegeventilen (mit 201, 202 und 203 bezeichnet), die zu einer mehrheitsbestimmten Schaltlogik verschalten sind, so dass eine 2- von 3-Schaltung entsteht. Dabei ist mit 204 der Arbeitsanschluss bezeichnet. Dieser kann z.B. dazu dienen ein Notschlussventil anzusteuern (nicht in der Figur gezeigt). Mit 205 ist der Anschluss an die Druckversorgung und mit 206 der Anschluss an den Tank bezeichnet. Der Arbeitsanschluss 204 ist in diesem Betriebszustand mit der Druckversorgung 205 verbunden, während der Tankanschluss 206 verschlossen ist. In the presentation of the 2 the schematic structure of a device according to the invention is shown in an operating state in which no valve is triggered. The structure consists of three 8/2-way valves (with 201 . 202 and 203 designated), which are interconnected to a majority-determined switching logic, so that a 2-by-3 circuit is formed. It is with 204 the working connection called. This can for example serve to control an emergency valve (not shown in the figure). With 205 is the connection to the pressure supply and with 206 the connection to the tank is called. The work connection 204 is in this operating condition with the pressure supply 205 connected while the tank connection 206 is closed.

In der Darstellung der 3 ist derselbe schematische Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wie in 2 in einem Betriebszustand dargestellt, in dem ein Ventil ausgelöst ist. Die Bezeichnungen sind dieselben wie in 2. Es ist das Ventil 201 in der ausgelösten Position. Durch die Positionsänderung von Ventil 201 hat sich jedoch nichts am Druckverhältnis am Arbeitsanschluss 204 gegenüber dem Zustand in 2 geändert. Dieser ist nach wie vor mit der Druckversorgung 205 verbunden. Auch der Tankanschluss 206 ist verschlossen (durch die Ventile 202 und 203). Es ist leicht zu sehen, dass dies auch dann gilt, wenn sich jeweils allein das Ventil 202 oder allein das Ventil 203 in der ausgelösten Position befindet. Das Auslösen eines einzelnen Ventils belässt den Arbeitsanschluss 204 in Verbindung mit dem Druckanschluss 205 während der Tankanschluss 206 verschlossen ist. In the presentation of the 3 is the same schematic structure of a device according to the invention as in 2 shown in an operating state in which a valve is triggered. The terms are the same as in 2 , It is the valve 201 in the triggered position. By changing the position of valve 201 However, nothing has the pressure ratio at the work connection 204 opposite to the state in 2 changed. This is still with the pressure supply 205 connected. Also the tank connection 206 is closed (through the valves 202 and 203 ). It is easy to see that this is true even if each alone is the valve 202 or alone the valve 203 is in the triggered position. The triggering of a single valve leaves the working connection 204 in connection with the pressure connection 205 while the tank connection 206 is closed.

In der Darstellung der 4 ist derselbe schematische Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wie in 2 in einem Betriebszustand dargestellt, in dem zwei Ventile ausgelöst sind. Die Bezeichnungen sind dieselben wie in 2. Es sind jeweils die Ventile 201 und 202 in der ausgelösten Position. In diesem Betriebszustand ist der Druckanschluss 205 durch die Ventile 201 und 202 verschlossen, während der Tankanschluss 206 mit dem Arbeitsanschluss 204 verbunden ist. D.h. gegenüber dem Zustand aus 2 und 3 wurde der Arbeitsanschuss 204 von „unter Druck“ auf „drucklos“ umgeschaltet. Es ist leicht zu sehen, dass dies auch dann gilt, wenn sich eine beliebige Kombination von zwei Ventilen in der ausgelösten Position befindet. Auch in diesem Zustand kann keine Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckanschluss 205 in den Tankanschluss 206 abfließen. Lediglich die zum Schalten des Arbeitsanschlusses 204 notwendige Menge an Hydraulikflüssigkeit gelangt so in den Tankanschluss 205. Im Vergleich zum dargestellten Stand der Technik ist dies jedoch eine sehr geringe Menge.In the presentation of the 4 is the same schematic structure of a device according to the invention as in 2 shown in an operating state in which two valves are triggered. The terms are the same as in 2 , They are the valves 201 and 202 in the triggered position. In this operating state is the pressure connection 205 through the valves 201 and 202 closed, while the tank connection 206 with the work connection 204 connected is. Ie compared to the state 2 and 3 became the working assignment 204 switched from "under pressure" to "depressurized". It is easy to see that this is true even if any combination of two valves is in the tripped position. Also in this state, no hydraulic fluid from the pressure port 205 in the tank connection 206 flow away. Only the one for switching the working connection 204 necessary amount of hydraulic fluid gets into the tank connection 205 , However, this is a very small amount compared to the prior art shown.

In der Darstellung der 5 ist derselbe schematische Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wie in 2 in einem Betriebszustand dargestellt, in dem alle Ventile ausgelöst sind. Die Bezeichnungen sind dieselben wie in 2. Der Druckanschluss 205 ist durch alle Ventile verschlossen und der Arbeitsanschluss 204 ist mit dem Tankanschluss 206 verbunden. Es ergeben sich somit dieselben Verhältnisse, wie in 4.In the presentation of the 5 is the same schematic structure of a device according to the invention as in 2 shown in an operating state in which all valves are triggered. The terms are the same as in 2 , The pressure connection 205 is closed by all valves and the working connection 204 is with the tank connection 206 connected. This results in the same conditions as in 4 ,

Damit ist gezeigt, dass die gestellte Aufgabe durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst wird. In keinem Betriebszustand kann die Fördermenge der Druckquelle (Druckanschluss 205) in den Ablauf (den Tankanschluss 206) abfließen. Es wird daher sehr viel weniger Hydraulikflüssigkeit benötigt, und die oben beschriebenen Nachteile werden vermieden.This shows that the object is achieved by the device according to the invention. In no operating condition, the delivery rate of the pressure source (pressure port 205 ) into the drain (the tank connection 206 ) flow away. Therefore, much less hydraulic fluid is needed and the disadvantages described above are avoided.

In den Darstellungen der 6 und 7 sind bevorzugte Varianten der erfindungsgemäß benutzten 8/2-Wegeventile gezeigt. Die 6 zeigt ein 8/2-Wegeventil, das durch 2 Magnete mit Verrastung in beiden Endlagen betätigt wird. Es besitzt eine elektrische Überwachung in beiden Endlagen. Diese Variante bietet eine redundante Stellungsüberwachung und ist somit besonders gesichert gegenüber einer Fehlfunktion. Die 7 zeigt ein 8/2-Wegeventil, das durch einen Magnet mit Rückzug betätigt wird. Es besitzt ebenfalls eine redundante Stellungsüberwachung. Es können jedoch auch andere Varianten eingesetzt werden. Die Variante aus 7 ist gegenüber der in 6 gezeigten Variante kostengünstiger.In the representations of the 6 and 7 preferred variants of the invention used 8/2-way valves are shown. The 6 shows an 8/2-way valve, which is operated by 2 magnets with locking in both end positions. It has electrical monitoring in both end positions. This variant offers a redundant position monitoring and is thus particularly protected against malfunction. The 7 shows an 8/2-way valve, which is actuated by a magnet with retreat. It also has redundant position monitoring. However, other variants can be used. The variant off 7 is opposite to in 6 shown variant cheaper.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3432890 [0002]

Claims

Device for monitoring physical variables on a turbomachine, such as a water turbine or a pump turbine, with at least three monitoring channels, a working port, a pressure port, a tank connection and at least three identical valves, which are interconnected to a majority-determined switching logic, characterized in that in no Operating status The pressure connection is in conductive connection with the tank connection.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the valves are designed as 8/2-way valves.

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the switching logic forms a 2- by 3 system.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that in each case 2 connections of the valves are connected to one another and together with the working connection, wherein all valves are the same 2 connections.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in each case one port of the valves is connected to the pressure port, wherein it is the same port in all valves.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that in each case a connection of the valves is connected to the tank connection, wherein it is the same connection in all valves.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the taking into account the preceding claims still free connections of the valves are connected to the free terminals of the other valves, so that in each case a closed chain follows the following pattern: terminal A of Valve one is connected to port B of valve two, port A of valve two is connected to port B of valve three, port A of valve three is connected to port B of valve one.

Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that 4 of the 8 ports of the 8/2-way valves are closed in it rest position.

Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that 4 of the 8 ports of the 8/2-way valves in it rest position in pairs are connected together.

Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that 4 of the 8 ports of the 8/2-way valves are closed in it triggered position.

Device according to one of claims 2 to 10, characterized in that 4 of the 8 ports of the 8/2-way valves in it triggered position are connected in pairs.