DE10310874B4 - Leak detection in a valve - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Erkennung einer Leckage eines Ventils (1) einer Leitung (2), durch die ein Medium fließt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zustand des Ventils (1) an eine Auswerteeinheit (4) gemeldet wird, wobei es sich bei dem Zustand des Ventils (1) darum handelt, dass es geschlossen oder geöffnet ist, dass der Durchfluss (D) des Mediums gemessen wird, dass der Durchfluss (D) des Mediums ausgewertet wird, und dass in dem Fall, dass das Ventil (1) im geschlossenen Zustand ist, ein Signal gegeben wird, wenn der Durchfluss (D) einen Grenzwert (G) überschreitet, wobei der Grenzwert (G) näherungsweise gleich Null ist, und wobei in dem Fall, dass das Ventil (1) geschlossen ist, der maximale Durchfluss (Dmax) bei geschlossenem Ventil (1) bestimmt wird, und dass das zeitliche Verhalten des maximalen Durchflusses (Dmax) ausgewertet wird.A method for detecting a leakage of a valve (1) of a line (2) through which a medium flows, characterized in that at least one state of the valve (1) is reported to an evaluation unit (4), wherein it is in the state of Valve (1) is that it is closed or open, that the flow (D) of the medium is measured, that the flow (D) of the medium is evaluated, and that in the case that the valve (1) is closed State is a signal is given when the flow (D) exceeds a limit (G), the limit (G) is approximately equal to zero, and wherein in the case that the valve (1) is closed, the maximum flow (Dmax) is determined with the valve closed (1), and that the temporal behavior of the maximum flow (Dmax) is evaluated.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung einer Leckage eines Ventils einer Leitung, durch die ein Medium fließt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei dem Medium kann es sich z. B. um Wasser, Milch oder Öl handeln.The invention relates to a method for detecting a leakage of a valve of a conduit through which a medium flows. Furthermore, the invention relates to a corresponding device for carrying out the method. The medium may be, for. B. act water, milk or oil.
Bei Prozessanlagen, in denen Medien/Flüssigkeiten durch Leitungen fließen, wird es aus Gründen der Ökologie immer wichtiger sicherzustellen, dass Ventile richtig und dicht schließen. Es muss eine Leckage verhindert werden. Zum einen führt eine Leckage dazu, dass das Medium verloren geht, zum anderen kann es zu Fehldosierungen z. B. bei einer Abfüllanlage kommen. Von der Anmelderin werden Durchflussmessgeräte unter der Bezeichnung „promass” produziert und vertrieben. Solche Messgeräte können bei der Entdeckung von Leckagen eingesetzt werden.In process plants, where media / liquids flow through pipes, it is increasingly important for ecological reasons to ensure that valves close properly and tightly. It must be prevented leakage. On the one hand leads to a leak that the medium is lost, on the other hand it can lead to incorrect dosages z. B. come at a bottling plant. Applicants produce and distribute flowmeters under the name "promass". Such gauges can be used to detect leaks.
Der Stand der Technik umfasst bereits Ventilsteuerungen und/oder Leckerkennung bei Ventilen. Die Offenbarungsschrift
Die Offenbarungsschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zu geben, mit dem die Leckage eines Ventils erkannt wird. Weiterhin vermittelt die Erfindung eine Vorrichtung, um das Verfahren auszuführen.The object of the invention is to provide a simple method with which the leakage of a valve is detected. Furthermore, the invention provides an apparatus for carrying out the method.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, dass mindestens ein Zustand des Ventils an eine Auswerteeinheit gemeldet wird, wobei es sich bei dem Zustand des Ventils darum handelt, dass es geschlossen oder geöffnet ist, dass der Durchfluss (D) des Mediums gemessen wird, dass der Durchfluss (D) des Mediums ausgewertet wird, und dass in dem Fall, dass das Ventil im geschlossenen Zustand ist, ein Signal gegeben wird, wenn der Durchfluss (D) einen Grenzwert (G) überschreitet, wobei der Grenzwert (G) näherungsweise gleich Null ist, wobei in dem Fall, dass das Ventil (
Ein im Stand der Technik übliches Verfahren ist, dass ein Durchflussmessgerät eine gewisse Schleichmenge, die sich durch eine Leckage eines Ventils ergibt, so lange ignoriert, bis die Leckagemenge einen Schleichmengen-Grenzwert überschreitet. Vorher wird die Leckage nicht bemerkt. Dies kann jedoch dazu führen, dass über längere Zeit bedeutende Mengen eines Mediums verloren gehen oder dass z. B. die Umwelt verschmutzt wird. Somit ist es Ziel der Erfindung und damit auch der große Nutzen, dass eine Leckage frühestmöglich erkannt wird. Die Schleichmenge wird also durch die Erfindung ausgeschaltet und durch das erfindungsgemäße Verfahren ersetzt. Mit anderen Worten: Die passive und statische Schleichmenge wird durch das dynamische Verfahren der Erfindung ersetzt. Zu diesem Zweck wird der Zustand des Ventils an eine Auswerteeinheit gemeldet, die z. B. Teil eines Durchflussmessgerätes ist. Es wird z. B. ein Zustands-Signal gesendet, wenn sich der Zustand – offen oder geschlossen – ändert, oder es werden unterschiedliche Zustands-Signale für die einzelnen Zustände verwendet oder es wird ein ständiges Zustands-Signal gesendet, während das Ventil geschlossen ist. Diese Signalisierung bewirkt, dass der Durchfluss (D) des Mediums anders verarbeitet wird und z. B. nicht als normaler Durchfluss an eine übergeordnete Station/Einheit weitergemeldet wird. Ist das Ventil geschlossen, so handelt es sich eben um eine besondere Messung zur Feststellung, ob eine Leckage vorliegt. Ein Signal oder eine damit verbundene Aktion etc. wird ausgelöst, wenn der ausgewertete Durchfluss (D) einen Grenzwert (G) übersteigt. Dieser Grenzwert sollte Null sein, da nichts durch ein geschlossenes Ventil strömen sollte. Durch eine Pumpe kann es jedoch zu einem Hin- und Herfließen einer gewissen Menge des Mediums kommen. Das Signal für den Fall des Überschreitens des Grenzwerts (G) kann in einem Alarm bestehen oder darin, dass eine Kontrolleinheit benachrichtigt wird. An einer Anzeigeeinheit kann eine Lampe aufleuchten oder das Überschreiten des Grenzwerts wird in einem Rechner abgespeichert.A common method in the art is that a flow meter ignores a certain amount of leakage caused by leakage of a valve until the amount of leakage exceeds a low flow limit. Before the leakage is not noticed. However, this can lead to significant amounts of a medium being lost over a long period of time, or z. B. the environment is polluted. Thus, it is the aim of the invention and thus the great benefit that a leak is detected as early as possible. The creep is thus eliminated by the invention and replaced by the inventive method. In other words, the passive and static creep is replaced by the dynamic method of the invention. For this purpose, the state of the valve is reported to an evaluation unit, the z. B. is part of a flowmeter. It is z. For example, a state signal is sent when the state changes - open or closed - or different state signals are used for each state, or a steady state signal is sent while the valve is closed. This signaling causes the flow (D) of the medium to be processed differently and z. B. is not reported as a normal flow to a parent station / unit. If the valve is closed, then it is just a special measurement to determine whether there is a leak. A signal or related action, etc. is triggered when the evaluated flow (D) exceeds a threshold (G). This limit should be zero because nothing should flow through a closed valve. By a pump, however, it can come to a back and forth flow of a certain amount of the medium. The signal for the case of exceeding the limit value (G) may consist in an alarm or in that a control unit is notified. On a display unit, a lamp can light up or exceeding the limit value is stored in a computer.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der gemessene Durchfluss (D) mit dem Grenzwert (G) verglichen wird. Ein Alarm wird also ausgelöst, wenn D > G ist. Dies ist also eine Art von Spitzenwerterkennung.In one embodiment, it is provided that the measured flow rate (D) is compared with the limit value (G). An alarm is thus triggered if D> G. So this is a kind of peak detection.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung beinhaltet, dass der Durchfluss (D) gleitend aufintegriert wird, und dass das sich ergebende Integral (Ig) mit dem Grenzwert (G) verglichen wird. Ein Alarm wird also in dem Fall ausgelöst, dass Ig > G gilt. Durch die Integration wird verhindert, dass über einen längeren Zeitraum zuviel Medium verloren geht. Dies lässt sich vergleichen mit einem tropfenden Wasserhahn, durch den durchaus mehrere Liter Flüssigkeit an einem Tag verloren gehen können. Diese gleitende Integration, bei der der Integrationswert (Ig, g steht für gleitend) ständig aktualisiert wird, hat den Vorteil, dass schneller bei einer Leckage eingegriffen werden kann. Bei einer gleitenden Integration ändert sich der obere Integrationsgrenzwert mit der Zeit dergestalt, dass er größer wird, d. h. es wird jeweils über einen größeren Zeitbereich integriert. Es müssen jedoch Integration und Vergleich mit dem Grenzwert mit dementsprechendem Energieaufwand ständig durchgeführt werden. Dabei ließe sich die Integration ggf. auch durch eine einfacher zu realisierende Summation ersetzen, bei der jeder neue Messwert hinzuaddiert wird. Der Startpunkt der Integration kann gewählt werden als der Zeitpunkt, an dem das Ventil meldet, dass es geschlossen ist oder erst nach einer gewissen Verzögerung danach, weil ggf. der Abschnitt des Leiters zwischen Ventil und Durchflussmessgerät erst leer laufen muss.An advantageous embodiment includes that the flow (D) is slidably integrated, and that the resulting integral (Ig) is compared with the threshold (G). An alarm is thus triggered in the event that Ig> G applies. The integration prevents too much media from being lost over a longer period of time. This can be compared to a dripping tap, which can easily lose several liters of liquid in one day. This smooth integration, in which the integration value (Ig, g stands for sliding) is constantly updated, has the advantage that it can intervene more quickly in the event of a leak. In sliding integration, the upper integration limit changes with time to become larger, i. H. it is integrated over a larger time range. However, integration and comparison with the limit value must always be carried out with corresponding expenditure of energy. If necessary, the integration could be replaced by an easier-to-implement summation, in which each new measured value is added. The starting point of the integration can be selected as the time at which the valve signals that it is closed or only after a certain delay thereafter, because possibly the section of the conductor between the valve and the flowmeter first has to run empty.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Durchfluss (D) über einen einstellbaren Zeitbereich aufintegriert wird, und dass das sich ergebende Integral (If) mit dem Grenzwert (G) verglichen wird. Hierdurch wird auch – wie bei der vorherigen Ausgestaltung – der Verlust größerer Mengen verhindert. Weiterhin wird jedoch nur einmal integriert und nur einmal wird das Integral (If, f steht für fest) mit dem Grenzwert (G) verglichen.An advantageous embodiment provides that the flow rate (D) is integrated over an adjustable time range, and that the resulting integral (If) is compared with the limit value (G). This also prevents - as in the previous embodiment - the loss of larger quantities. Furthermore, however, it is only integrated once and only once is the integral (If, f stands for fixed) compared with the limit value (G).
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Grenzwert (G) auf den Durchflusswert (D) gesetzt wird, der den Grenzwert (G) überschritten hat. Somit ergibt sich also ein dynamischer Grenzwert (G), der sich jeweils auf die vorherrschenden Verhältnisse einstellt. Dabei sollte jedoch möglichst ein Benutzereingriff sichergestellt sein, um einen zu großen Grenzwert (G) zu verhindern. Es ließe sich auch ausgehend von einem für das Durchflussmessgerät üblichen Schleichmengen-Grenzwert ein Maximum für den Grenzwert (G) festlegen. Ist beispielsweise eine Abfüllanlage gegeben, an der unterschiedliche Medien aus unterschiedlichen Behältern abgefüllt werden, so kann beim ersten Abfüllen dieses automatische Justieren dazu dienen, dass die Überwachungsfunktion an die geänderten Bedingungen angepasst wird.An embodiment provides that the limit value (G) is set to the flow rate value (D) which has exceeded the limit value (G). Thus, this results in a dynamic limit (G), which adjusts to the prevailing conditions. In doing so, however, as far as possible user intervention should be ensured in order to prevent a too large limit value (G). It would also be possible to set a maximum for the limit value (G) starting from a standard flow rate limit value for the flowmeter. If, for example, a bottling plant is provided, at which different media are filled from different containers, then during the first filling this automatic adjustment can serve to adapt the monitoring function to the changed conditions.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zu dem Grenzwert (G) der Toleranzbereich des Durchflusses (D) addiert wird, der durch die Messgenauigkeit des Messgerätes bestimmt wird, welches den Durchfluss (D) misst. Es wird also auf die Messunsicherheiten des verwendeten Durchflussmessgerätes eingegangen. A further embodiment provides that to the limit value (G) of the tolerance range of the flow (D) is added, which is determined by the measurement accuracy of the meter, which measures the flow (D). Thus, the measurement uncertainties of the flowmeter used are discussed.
Damit kann verhindert werden, dass es zu einem Fehlalarm aufgrund der Schwankungen der Messungen kommt.This can prevent a false alarm due to the fluctuation of the measurements.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Grenzwert (G) in Abhängigkeit von der Messgenauigkeit des Durchflusses (D) und/oder in Abhängigkeit von der Dichteigenschaft des Ventils und/oder in Abhängigkeit vom Grad der angestrebten Sicherheit gegenüber einer Leckage festgesetzt wird. Somit wird der Grenzwert also den vorherrschenden Bedingungen angepasst. Aus der Praxis kommt eine Überlegung, dass der Grenzwert ungefähr das Zehnfache der Messunsicherheit des Durchflussmessgerätes beträgt.An embodiment includes that the limit value (G) is set as a function of the measuring accuracy of the flow (D) and / or as a function of the sealing property of the valve and / or as a function of the degree of desired safety against leakage. Thus, the limit is thus adapted to the prevailing conditions. From practice comes a consideration that the limit is approximately ten times the measurement uncertainty of the flowmeter.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung beinhaltet, dass in dem Fall, dass das Ventil geschlossen ist, der maximale Durchfluss (Dmax) bei geschlossenem Ventil bestimmt wird, und dass das zeitliche Verhalten des maximalen Durchflusses (Dmax) ausgewertet wird. Die Auswertung des zeitlichen Verhaltens ermöglicht es, eine Voraussage zu tätigen, ob ein Ventil dazu tendiert, eine Leckage zu haben. Es kann also schon im Vornherein eine Warnung bezüglich des zu erwartenden Zustandes der Dichtigkeit des Ventils gegeben werden. Dazu gehört eine vorteilhafte Ausgestaltung, dass in dem Fall, dass der maximale Durchfluss (Dmax) mit der Zeit zunimmt, ein Warnsignal ausgegeben wird. Es erfolgt also eine Warnung, wenn der maximale Durchfluss (Dmax) mit der Zeit zunimmt. Somit wird eine Tendenzaussage getätigt, die ein Reagieren ermöglicht, bevor die Leckage zu groß geworden ist. Dies ermöglicht die Unterscheidung zwischen einer konstanten Leckage und einer Leckage, die größer und damit auch gefährlicher wird.An advantageous embodiment includes that in the case that the valve is closed, the maximum flow (Dmax) is determined with the valve closed, and that the temporal behavior of the maximum flow (Dmax) is evaluated. The evaluation of the temporal behavior makes it possible to predict whether a valve tends to leak. It can therefore be given in advance a warning regarding the expected state of the tightness of the valve. This includes an advantageous embodiment, that in the event that the maximum flow (Dmax) increases with time, a warning signal is output. So there is a warning when the maximum flow (Dmax) increases with time. Thus, a tendency statement is made that allows reacting before the leak has become too large. This makes it possible to distinguish between a constant leakage and a leakage that is larger and therefore more dangerous.
Die Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Durchflussmessgerät vorgesehen ist, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, dass die Auswerteeinheit derartig beschaffen ist, dass mindestens ein Zustand des Ventils an die Auswerteeinheit gemeldet wird, und dass das Durchflussmessgerät und die Auswerteeinheit derartig miteinander verbunden sind, dass die Auswerteeinheit den Durchfluss (D) des Mediums durch die Leitung gesondert auswertet, wenn das Ventil geschlossen ist. Wichtig ist eben, dass der Durchfluss (D) in Abhängigkeit vom Zustand des Ventils ausgewertet wird. Die Auswerteeinheit kann dabei Bestandteil des Durchflussmessgerätes sein oder es handelt sich um eine externe Einheit, z. B. in einem angeschlossenen Rechner. Ein weiterer Vorteil ist so auch eine Art Kontrolle, ob das Ventil auch wirklich schließt, d. h. ob es auf eine Schließanweisung regiert. Denn wird das Ventil geschlossen, ohne dass es reagiert, so wird – außer das Medium ist nicht mehr vorhanden – ständig ein Überschreiten des Grenzwertes (G) gemeldet.The object is achieved with respect to the device according to the invention that a flow meter is provided that an evaluation is provided that the evaluation is such that at least one state of the valve is reported to the evaluation, and that the flow meter and the evaluation such with each other are connected, that the evaluation unit separately evaluates the flow (D) of the medium through the line when the valve is closed. It is important that the flow rate (D) is evaluated depending on the condition of the valve. The evaluation unit can be part of the flowmeter or it is an external unit, eg. B. in a connected computer. Another advantage is also a kind of control, whether the valve really closes, d. H. whether it rules on a closing instruction. If the valve is closed without it reacting, the limit value (G) is constantly exceeded - unless the medium is no longer present.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:
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Legal Events
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