DE102018111010B3 - Method for setting a closing force of a fitting and fitting measurement method - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Einstellen einer Schließkraft an einer über ein Übertragungselement (2) mittels Antrieb linear antreibbaren Armatur, mit einem Ventilkörper und einem Ventilsitz umfassend die Schritte:
Zufahren der Armatur in eine Schließstellung, bei der der Antrieb auf einen Weganschlag gefahren ist, wobei der Ventilkörper gerade seinen Ventilsitz kraftlos berührt, und
Auflasten einer vordefinierten Schubkraft mittels einer Längenänderung des Übertragungselementes oder Verstellen des Weganschlages, wobei die beim Zufahren an dem Übertragungselement (2) wirkende Schubkraft gemessen wird.
Method for setting a closing force on a valve which can be driven linearly by means of a drive via a transmission element (2), comprising a valve body and a valve seat, comprising the steps:
Retracting the valve in a closed position in which the drive has moved to a Weganschlag, the valve body just touches its valve seat powerless, and
Loading a predefined thrust force by means of a change in length of the transmission element or adjusting the travel stop, wherein the thrust force acting on the transmission element (2) when approaching is measured.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer Schließkraft an einer über ein Übertragungselement mittels Antrieb linear antreibbaren Armatur mit einem Ventilkörper und einem Ventilsitz. Ferner betrifft die Erfindung ein Armaturenmessverfahren zur Qualitätsprüfung der Armatur im laufenden Betrieb.The invention relates to a method for setting a closing force on a linearly driven via a transmission element by means of drive valve with a valve body and a valve seat. Furthermore, the invention relates to a valve measuring method for quality inspection of the valve during operation.
Zur Regelung von Fluidströmen in Leitungssystemen werden in der Industrie Armaturen, insbesondere Absperr- oder Regelarmaturen eingesetzt. Bei den zu regelnden Fluidströmen kann es sich um Gase oder Flüssigkeiten handeln, weiter ist es aber auch möglich, dass die strömenden Fluide Granulate, Schrote, Pulver oder Stäube sowie strömende Kunststoffmassen sind. In vielen Fällen ist die einwandfreie Funktionsfähigkeit der Regel- oder Absperrarmaturen unverzichtbare Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit und Sicherheit des zu regelnden Betriebs- oder Prozessablaufs. Dies trifft insbesondere auf Betriebs- und Prozessabläufe der chemischen Industrie zu. So müssen insbesondere sicherheitsrelevante Armaturen in regelmäßigen Abständen auf ihre Funktionsfähigkeit hin überprüft werden. Oft ist es jedoch nicht möglich, sicherheitsrelevante Armaturen aus dem betroffenen Leitungssystem zwecks Funktionsüberprüfung auszubauen. Zwar liefern bekannte Prüfverfahren, welche im laufenden Betrieb der Armatur angewandt werden können, wichtige Informationen über den Bewegungsablauf der Armatur, jedoch nichts über den inneren Qualitätszustand. Es ist weiterhin oft notwendig die Prozess- und Betriebsabläufe für den Ausbau der zu überprüfenden Armatur zu unterbrechen, um diese einer ausführlichen Funktionsüberprüfung zu unterziehen.To control fluid flows in piping systems fittings, in particular shut-off or control valves are used in the industry. The fluid flows to be controlled may be gases or liquids, but it is also possible for the flowing fluids to be granules, shot, powder or dusts as well as flowing plastic masses. In many cases, the proper functioning of the control or shut-off valves is an indispensable prerequisite for the efficiency and safety of the operating or process sequence to be controlled. This applies in particular to operating and process sequences of the chemical industry. In particular, safety-relevant fittings must be checked at regular intervals for their functionality. Often, however, it is not possible to expand safety-relevant valves from the affected line system for the purpose of functional testing. Although known test methods, which can be used during operation of the valve, provide important information about the movement sequence of the valve, but nothing about the internal quality status. It is also often necessary to interrupt the process and operations for the development of the test valve to undergo a detailed functional check.
Aus der
Ferner ist aus der
Ein weiteres Verfahren zur sicherheitstechnischen Überprüfung von Armaturen mit elektrischem Stellantrieb ist in der
Die Anmelderin hat den Bedarf für eine technische Zustandsprüfung von drehantreibbaren Armaturen erkannt und ein diesbezügliches Verfahren für drehantreibbare Armaturen gemäß
Zur Durchführung dieses Messverfahrens wird auch eine besondere Torsionsmesskupplung gemäß
Ferner gibt es in der Industrie auch viele Anwendungen, bei denen die Armaturen linear angetrieben werden, also sogenannte Hubventile verbaut sind. Mit den vorgenannten Verfahren und Vorrichtungen kann jedoch keine präzise Aussage über den technischen Zustand an Hubventilen, beispielsweise Absperrschieber oder Keilschieber, bei denen eine Spindel als Übertragungselement eine lineare Bewegung auf einen Ventilkörper, beispielsweise einen Keil überträgt, getroffen werden.Furthermore, there are many applications in industry in which the valves are linearly driven, so called lift valves are installed. With the aforementioned methods and devices, however, no precise statement about the technical condition of globe valves, for example gate valves or wedge gate valves, in which a spindle as a transmission element transmits a linear movement to a valve body, for example a wedge, can be taken.
Demnach beschreibt die
Eine entsprechende Kraftmessvorrichtung zur Aufnahme in einer Ventilspindel ist in der
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Armaturenmessverfahren für derartig antreibbare Armaturen für Einstellungen und Qualitätsprüfungen daran weiterzubilden.Therefore, the object of the invention is to develop a fitting measuring method for such drivable fittings for adjustments and quality checks on it.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie einem Armaturenmessverfahren nach Anspruch 2.This object is achieved with a method according to
Durch das Messen der an dem Übertragungselement (Spindel oder Welle) der Armatur wirkenden Schubkraft mit einer Kraftmessvorrichtung wird die wirkende Schubkraft unmittelbar erfasst, womit eine sehr feine Auflösung und eine unmittelbare Zuordnung möglich ist. In weiterer Ausgestaltung misst bevorzugt die gleiche Kraftmessvorrichtung auch beim Auffahren des Hubventils die an der Spindel wirkende Zugkraft. Entsprechend ist auch für den Auffahrvorgang eine unmittelbare Zugkraftmessung möglich.By measuring the force acting on the transmission element (spindle or shaft) of the valve thrust force with a force measuring device, the acting thrust is detected directly, so a very fine resolution and a direct assignment is possible. In a further embodiment, the same force measuring device preferably measures the tensile force acting on the spindle even when the lifting valve is driven up. Accordingly, an immediate tensile force measurement is possible for the Auffahrvorgang.
Wenn in einer Schließstellung der Armatur eine vordefinierte Schubkraft in Richtung auf die Schließstellung der Armatur aufgebracht wird und ein Stellweg für den linearen Antrieb begrenzt wird, so dass die vordefinierte Schubkraft wiederholbar in Schließstellung wieder erreicht wird, kann die Armatur über den Antrieb durch Linearbewegung des Übertragungselementes (Spindel oder Welle) bei wiederholter Betätigung in die geometrisch gleiche Schließstellung gebracht und - zumindest bei einem nicht verschleißten Ventil - eine vordefinierte Schubkraft in Richtung der Schließstellung und somit des Ventilkörpers auf den Ventilsitz aufgelastet werden.If in a closed position of the valve, a predefined thrust force is applied in the direction of the closed position of the valve and a travel for the linear drive is limited, so that the predefined thrust repeatable in the closed position is reached, the Armature via the drive by linear movement of the transmission element (spindle or shaft) brought in repeated actuation in the geometrically same closed position and - at least for a non-worn valve - a predefined thrust in the closed position and thus the valve body are loaded on the valve seat.
Um die Schließstellung und eine vordefinierte Schubkraft in Richtung der Schließstellung, also Auflast des Ventilkörpers auf den Ventilsitz, präzise aufbringen zu können, berührt zur Definition der Schließstellung ein über das Übertragungselement verstellbares Ventilelement der Armatur gerade seinen Ventilsitz kraftlos, wobei anschließend die vordefinierte Schubkraft auf das Übertragungselement aufgebracht wird.In order to apply the closed position and a predefined thrust in the direction of the closed position, so load of the valve body on the valve seat, touches the definition of the closed position via the transmission element adjustable valve element of the valve just his valve seat powerless, then the predefined thrust on the Transfer element is applied.
Um den Ventilkörper in den Ventilsitz mit einer vordefinierbaren Schubkraft hinein zu drücken, wird dann die vordefinierte Schubkraft mittels einer Längenänderung des Übertragungselementes aufgebracht.In order to push the valve body into the valve seat with a predefinable thrust force, the predefined thrust force is then applied by means of a change in length of the transmission element.
Alternativ kann die vordefinierte Schubkraft mittels eines einstellbaren Weganschlages für den linearen Antrieb des Übertragungselementes aufgebracht werden.Alternatively, the predefined thrust can be applied by means of an adjustable travel stop for the linear drive of the transmission element.
Wenn die Schubkraft beim Zufahren und/oder die Zugkraft beim Auffahren der Armatur laufend aufgezeichnet werden, können die aufgezeichneten Schubkraft- und Zugkraftkurven ständig oder bedarfsweise miteinander verglichen werden. Somit ist es möglich einen Verschleiß an der Armatur anhand von Änderungen der Kraftkurven feststellen zu können.If the thrust force during retraction and / or the traction force when the valve is being started are recorded continuously, the recorded thrust and traction curves can be compared continuously or as needed. Thus, it is possible to determine a wear on the valve based on changes in the force curves.
Besonders bevorzugt wird ein Referenzverlauf der Schub- und Zugkraft beim Auf- und Zufahren vor oder bei (Wieder-)Inbetriebnahme der Armatur aufgezeichnet und die Schub- und Zugkraft im laufenden Betrieb der Armatur gemessen, wobei der Verlauf der Schub- und Zugkraft beim Auf- und Zufahren im Betrieb mit dem Referenzverlauf verglichen wird und bei Abweichungen größer eines vorbestimmten Fehlerschwellwertes Fehler gemeldet werden, womit eine automatisierte Fehlerausgabe ermöglicht wird. Dabei können die vorbestimmten Fehlerschwellwerte so festgelegt werden, dass zwar noch ein ausreichend sicherer Ventilbetrieb möglich ist, jedoch bei einer nächsten Produktionsunterbrechung das betreffende Ventil in der Industrieanlage ausgetauscht, aufbereitet oder instandgesetzt wird.Particularly preferably, a reference curve of the pushing and pulling force during opening and closing is recorded before or during (re-) start-up of the valve, and the pushing and pulling force is measured during operation of the valve, whereby the course of the pushing and pulling force during erection. and in-running operation is compared to the reference history and, in the event of deviations greater than a predetermined error threshold, errors are reported, thereby enabling automated error output. In this case, the predetermined error thresholds can be set so that, although still a sufficiently safe valve operation is possible, but in a next production interruption, the relevant valve is replaced in the industrial plant, prepared or repaired.
Entsprechend kann das Armaturenmessverfahren zur Qualitätsprüfung der Armatur im laufenden Betrieb verwendet werden. Der Zustand des Ventils kann somit während des Betriebes ohne Produktionsunterbrechung und ohne Ausbau- und Montageaufwand ermittelt werden.Accordingly, the fitting measuring method can be used for quality testing of the fitting during operation. The state of the valve can thus be determined during operation without production interruption and without removal and installation costs.
Vorrichtungsgemäß ist die Kraftmessvorrichtung zur Bestimmung der Zug- oder Schubkraft zwischen dem Antrieb für die Armatur und dem Übertragungselement (Spindel oder Welle) angeordnet. Bevorzug ist dies ein Zug- und Druckaufnehmer.According to the device, the force measuring device for determining the tensile or shear force between the drive for the valve and the transmission element (spindle or shaft) is arranged. Favor this is a pull and pressure transducer.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben.Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Darin zeigt:
-
1 ein Hubventil in schematischer Ansicht in Offenstellung, -
2 das in1 dargestellte Hubventil in Schließstellung, -
3 eine Kraftmesskurve als Zeitreihe über einen Messzyklus „auf/zu“ im Neuzustand, -
4 in einem ersten Verschleißzustand, -
5 in einem zweiten Verschleißzustand und -
6 in einem dritten Verschleißzustand.
-
1 a lift valve in a schematic view in the open position, -
2 this in1 illustrated lifting valve in the closed position, -
3 a force measurement curve as a time series over a measurement cycle "open / close" in new condition, -
4 in a first state of wear, -
5 in a second state of wear and -
6 in a third state of wear.
In
Am unteren Ende des Übertragungselementes
Das als Spindel ausgebildete Übertragungselement
Ferner ist für den Antrieb
Nachfolgend wird das Armaturenmessverfahren sowie die anfänglichen Grundeinstellungen zur Durchführung des Verfahrens unter Bezugnahme auf das in den
Zunächst wird zur genauen Definition der Schließstellung der Antrieb
Da zudem beim Bewegen der Spindel
Die Reibungskraft an der Stopfbuchse
Nunmehr wird im weiteren Betrieb jeweils der Kraftverlauf beim Auf- und Zufahren der Armatur als „Betriebskurve“ aufgezeichnet. Dabei wird jeweils die Betriebskurve mit dem Referenzverlauf verglichen und somit etwaiger Verschleiß erkennbar gemacht. Solange keine oder nur geringe Abweichungen zur Referenzkurve bestehen, ist mit der Betriebskurve der Gutzustand der Armatur nachgewiesen.Now, in each case, the force curve during the opening and closing of the valve is recorded as an "operating curve". In each case, the operating curve is compared with the reference curve and thus any wear made recognizable. As long as there are no or only minor deviations from the reference curve, the operating curve of the fitting has been verified.
Demgegenüber ist beispielhaft bei einem späteren Messverlauf eine deutliche Abweichung der gestrichelt dargestellten Betriebskurve vom Referenzverlauf gemäß
Ebenso ist die in
In
Damit ist erkennbar, dass mit dem Armaturenmessverfahren eine Qualitätskontrolle an linear betätigten Armaturen während des Betriebes durchgeführt werden kann.Thus it can be seen that with the fitting measurement method, a quality control on linear actuated valves during operation can be performed.
Im einfachsten Fall wird lediglich die definierte Vorspannung in Schließstellung, also bei auf dem Ventilsitz
Wird die gesamte Schub- und Zuglastaufzeichnung ausgewertet, wie zu den
Bevorzugt werden die Kraftkurven, nämlich die ständig gemessenen Betriebskurven mit dem Referenzverlauf in einem automatisierten Verfahren derart verglichen, dass mit einer entsprechenden Auswertesoftware Fehler ermittelt und Wartungsbedarfe angezeigt werden können. Die Software wird bevorzugt über Rückmelder der Armaturenposition bei Regelventilen gesteuert. Dabei kann die Auswertung über das Leitsystem des Betreibers der Industrieanlage erfolgen.Preferably, the force curves, namely the constantly measured operating curves are compared with the reference curve in an automated process such that errors can be determined with a corresponding evaluation software and maintenance requirements can be displayed. The software is preferably controlled via feedback of the valve position at control valves. The evaluation can take place via the control system of the operator of the industrial plant.
Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich eine Handauswertung über Datenlogger und/oder Handmessinstrumente durchzuführen. Stets ist hier jedoch die Kraftmessung an dem Übertragungselement (Spindel
Ebenso ist es möglich, mit der hier beschriebenen Armaturenmessmethode auch linear bewegte Sicherheitsventile zu überwachen. Dabei wird die Ventilspindel bei Sicherheitsventilen mittels Federkraft auf den Ventilsitz der Sicherheitsarmatur gedrückt. Zwischen den vorgeschriebenen Prüfzyklen ist jedoch keine Kontrolle vorhanden, ob die Armatur zwischenzeitlich betätigt wurde oder die Federspannung, die für den Anpressdruck verantwortlich ist, noch den gestellten Aufgaben genügt. Auch hier können mit dem erfindungsgemäßen Armaturenmessverfahren durch die Messung der auf der Spindel
Ebenso ist es möglich, mit der hier beschriebenen Armaturenmessmethode auch linear bewegte handbetätigte Armaturen mit Gewindespindel zu überwachen. Als Anschlag dient die Gewindespindel, die z. B. mittels Kontermuttern den Weg begrenzt und so gleichzeitig als Anschlag dient. Die Messeinrichtung ist im Gehäuse der Spindelmutter untergebracht. Zug- und Druckmessungen arbeiten hier nach der beschriebenen Messmethode. Gleiches gilt für elektrisch betriebende Armaturen mit Gewindespindel.It is also possible to monitor with the valve measuring method described here also linearly moving hand-operated valves with threaded spindle. As a stop, the threaded spindle, the z. B. by means of lock nuts the way and so serves as a stop. The measuring device is housed in the housing of the spindle nut. Tensile and pressure measurements work here according to the described measuring method. The same applies to electrically operated valves with threaded spindle.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Antriebdrive
- 1111
- Weganschlag Weganschlag
- 22
- Übertragungselement, SpindelTransmission element, spindle
- 2121
- oberer Abschnittupper section
- 2222
- unterer Abschnittlower section
- 2323
- Stopfbuchse gland
- 33
- Hubventilglobe valve
- 3030
- Ventilgehäusevalve housing
- 3131
- Ventilkörper, Ventilkegel, VentilelementValve body, valve cone, valve element
- 3232
- Ventilsitz valve seat
- 44
- Vorspanneinrichtungbiasing means
- 4141
- Überwurfmutter Nut
- 55
- KraftmessvorrichtungForce measuring device
- 5151
- Zug-/Druckmessdose oder -aufnehmer Tension / pressure cell or transducer
- FF
- Fluidstromfluid flow
- LL
- Abstand Anschlag-VentilsitzDistance stop valve seat
- XX
- Spindelachsespindle axis
Claims (5)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HANSEN, JOCHEN, DIPL.-GEOPHYS., DE |