DE2204025C3

DE2204025C3 - Euirichtung zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals für die Betätigung eines in einer Rohrleitung angeordneten Schiebers bei Druckabfall innerhalb der Rohrleitung infolge eines Lecks

Info

Publication number: DE2204025C3
Application number: DE2204025A
Authority: DE
Inventors: Sidney Allan Spring Tex. Ottenstein (V.St.A.)
Original assignee: M & J Development Co Houston Tex (vsta)
Current assignee: M & J Development Co Houston Tex (vsta)
Priority date: 1971-02-03
Filing date: 1972-01-28
Publication date: 1979-06-28
Also published as: IT976382B; NL157437B; GB1323391A; NL7201190A; CA968868A; JPS521480B1; DE2204025A1; US3665945A; DE2204025B2; FR2126718A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals für die Betätigung eines in einer Rohrleitung angeordneten Schiebers, wenn infolge eines Lecks der Druck des in der Rohrleitung befindlichen Mediums schneller als mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit abfällt, wobei ein Vergleich eines dem augenblicklichen Druck entsprechenden Drucksignals mit einem einem Bezugsdruck entsprechenden Bezugssignal vorgesehen ist. Eine derartige Einrichtung ist bekannt (Lapis, Nr. 54, März 1963, Seiten 20, 21).

In vielen Fällen ist es erwünscht, Schieber oder Ventile automatisch oder halbautomatisch zu steuern. Der Zweck der Steuerung kann dabei darin bestehen, einen Schieber oder ein Ventil unter bestimmten Bedingungen zu schließen oder zu öffnen oder in Abhän-

ijo gigkeit von einem selbsttätig erzeugten oder von Hand ausgelösten Signal einen vorbestimmten Arbeitsvorgang zu bewirken. Bei Rohrfernleitungen zum Transport von Erdgas oder Erdölerzeugnissen hat es sich beispielsweise als wünschenswert erwiesen, eine Vorrichtung zum selbsttätigen Sperren eines oder mehrerer Leitungsventile oder -schieber bei Auftreten eines infolge eines Rohrleitungsbruchs erfolgenden raschen Druckabfalls in der Rohrleitung vorzusehen.

Zu diesem Zweck sind bereits mechanische Vorrichtungen bekannt (»Grove Cylinder Operators« Bulletin Nr. 215, 1963), welche den Durchfluß in der Rohrleitung in Abhängigkeit von einem Leitungsbruch sperren. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird der in der Rohrleitung herrschende Druck konti·

6_S nüierlich überwacht und mit dem Druck in einem Bezugsbehälter verglichen, der über eine enge Durchflußöffnung mit dem Inneren der Rohrleitung in Verbindung steht. Die öffnung kann dabei mit einem

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Einwegventil versehen sein, so daß bei Druckanstieg in der Rohrleitung Gas durch die öffnung und das Ventil hindurch in den Bezugsbehälter eintreten kann. Bei Druckabfall innerhalb der Rohrleitung verschließt das aus dem Bezugsbehälter austretende Gas das Einwegventil und ruft einen Druckabfall an dem Ventil und der öffnung hervor. Bei einer derartig ausgebildeten Vorrichtung wird der Druck an der öffnung im allgemeinen vermittels eines Gerätes gemessen, das aus einem in einem Zylinder verschiebbaren Kolben besteht, wobei der Zylinder mit beiden Seiten der öffnung in Verbindung steht, so daß die Kolbenstellung innerhalb des Zylinders durch das an der öffnung herrschende Druckdifferential bestimmt ist. Die Stellung des Kolbens wird vermittels; geeigneter Vorrichtungen wie z. B. eines elektrischen Schalters ermittelt und eine durch den Schalter gesteuerte elektrische Schaltung setzt einen Antrieb für den Schieber oder das Ventil in Betrieb. Der Schieberantrieb kann dabei in an sich bekannter Weise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgelegt sein.

Bei Schieber- und Ventilsteuerungen mit einer aus einer engen öffnung bestehenden Vorrichtung zum Abfühlen eines Druckabfalls treten verschiedene Schwierigkeiten auf. Beispielsweise führt die Ausdehnung des von einer engen Öffnung abgegebenen Gases zu einer natürlichen Abkühlung des Gases, die zu einem Gefrieren von Gasbestandteilen und damit zur Blockierung führen kann. Diese Schwierigkeiten treten insbesondere bei kohlendioxidhaltigen Stoffen, jedoch auch bei Erdgas auf. Außerdem ergibt sich die Schwierigkeit, daß Temperaturunterschiede zwischen Bezugsbehälter und Rohrleitung Druckunterschiede zur Folge haben, die zu erheblichen Ungenauigkeiten im Betrieb der Vorrichtung führen können. Weiterhin weisen derartige Vorrichtungen auf Grund ihrer mechanischen Arbeitsweise stets eine gewisse Reibung auf, durch weiche zusätzliche Ungenauigk'eiten hervorgerufen ν erden. Hinzu kommt, daß sich die bekannten Vorrichtungen nicht für große Leistungsdruckschwankungen verwenden lassen.

Die eingangs genannte bekannte Einrichtung weist eine Differenzierschaltung mit einem Verstärker in Verbindung mit Widerständen und Kondensatoren auf, dessen Ausgang ein Relais steuert, von dessen Kontakten ein weiteres Relais angesteuert wird, welches Kontakte für die Abgabe eines Warnsignals durch eine Sirene betätigt. Die Spannung am Verstärkerausgang steigt mit abhllendem Druck in der Leitung, so daß die Abgabe des Signals aus dem Verstärker von einem festen Be/.ugswert abhängt. Wenn dieser infolge abfallenden Druckes in der Rohrleitung unterschritten wird, wird ein Alarmsignal ausgelost, und zwar mittels verschiedener Kontakte je nachdem, ob der Druck rasch abfällt oder langsam absinkt.

Die Abgabe eines Warnsignals in Abhängigkeit von einem festen Vergleichswert hat aber den Nachteil, daß er in vielen Fällen /u Iruh, in anderen Fällen zu spät erfolgt. Überschreitet beispielsweise der Druck an der Meßstell«: den Üblichen Wert, so ist es möglich, daß zur Meldung eines Druckabfalls auf Grund eines Lecks eine wesentlich längere Zeit verstreicht, als wenn der Druck an der Meßstelle den üblichen, bei der Justierung der Warnschaltung berücksichtigten Wert hat. Während dieser Zeit können erhebliche Mengen an möglicherweise giftigen oder schädlichen Stoffen aus der Rohrleitung austreten, ohne daß Gegenmaßnahmen ergriffen werden können. Andererseits kann der Druck langfristig unter dab übliche Maß langsam absinken. In diesem Fall wird bei einem konstanten Vergleichswert ein Signal ausgelöst, obgleich kein Leck in der Leitung aufgetreten ist. Zwar werden kurzfristige Druckschwankungen mittels der Differenzierschaltung bei der bekannten Einrichtung gedämpft, so daß ein mittlerer Druckwert zur Durchführung der Regelaufgabe zur Verfügung steht. Jedoch reicht eine solche Dämpfung allein nicht aus, um beim

ίο Absinken des Druckniveaus die Abgabe eines Signals zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Steuersignale nur bei einem zeitlich schnell erfolgenden Druckabfall unabhängig vom jeweiligen an der Meßstelle herrschenden Druc.kniveau abgegeben werden.

Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsge-^äß dadurch ge-

ao löst, daß dai Bezugssignal dem mittlren Druck in der Rohrleitung angepaßt ist, daß wenn - infolge eines Druckabfalls - das Drucksignal kleiner wird als das Bezugssignal, ein mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit ansteigendes Sägezahnsignal erzeugt wird, daß das Sägezahnsignal und das Drucksignal durch Addition zu einem Verbundsignal zusammengefaßt werden, daß das Verbundsignal mit dem Bezugssignal verglichen wird und daß entweder bei Gleichheit von Verbund- und Bezugssignal oder Überwiegen des Verbundsignals, das Bezugssignal um einen vorbestimmten Wert verkleinert oder, wenn das Verbundsignal über eine vorbestimmte Zeitspanne kleiner ist als das Bezugssignal, das Steuersignal für die Betätigung des Rohrleitungsschiebers ausgelöst wird.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die Abgabe eines Steuersignals für den Rohrleitungsschieber nur beim Auftreten eines wirklichen Lecks oder Leitungsbruches erfolgt, im Falle einer unschädlichen Druckänderung aber vermieden wird.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen: Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Steuerung eines Schiebers in einer Rohrleitung,

Fig. 2 einen Schaltplan eines Differenzverstärkers, einer Speicherstufe und einer Speicherrückstellstufe der in der Fig. 1 dargestellten Schiebersteuereinrichtung,

Fig. 3 einen Schaltplan einer Schiebersteuereinrichtung in Verbindung mit der Einrichtung nach de; Fig. 1 und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Folgesteuerung, die in Verbindungmit der Steuereinrichtung nach Jer Fig. 1 zur wiederholten Prüfung des Rohileitungsdruckes vor der endgültigen Schließung der Rohrleitung vorgesehen ist.

Die in Fig. 1 d?^rgestellte Einrichtung weist einen Druckfühler oder -wandler 10 zur Überwachung des Röhfleitungsdfucks auf. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht dieser Fühler aus einem druckempfindlichen Widerstandselement, das in das durch die Rohrleitung strömende Medium eingetaucht ist. Ein Stromgenerator 11 erzeugt einen Strom, dessen Größe durch den Widerstand des Druckfühlers 10 bestimmt ist. Auf diese Weise wird ein Drucksignal erzeugt, dessen Strom dem augenblicklichen Druck in der Rohrleitung entspricht.

Das Drucksignal wird einem Eingang einer Summierschaltung 12 zugeführt, die bei der bevorzugten Aüsführüngsform aus einem Festwiderstand 13 und einem Potentiometer 14 besteht. Der Summierschaltung 12 wird außerdem ein zweites Eingangssignal von einem Sägezahngenerator 16 und einem Stromgene^ rator 17 zugeführt. Durch diese Generatoren wird an der Summierschaltüng 12 eine Sägezahnspannung erzeugt, die von einem Anfangswert null aus linear ansteigt. Das Sägezahnsignal wird über einen verstellbaren Abgriff des Potentiometers 14 an die Summierschaltung 12 angelegt, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher die Sägezahnspannung zunimmt, durch die Verstellung des Potentiometers 14 veränderbar ist. Diese Geschwindigkeit wird im allgemeinen so eingestellt, daß sie dem in der Rohrleitung höchstzulässigen betriebsmäßigen Druckabfall entspricht und liegt im allgemeinen unterhalb der bei einem Kohrleitungsbruch auftretenden Druckabfallgeschwindigkeit. Das Potentiometer 14 läßt sich gegebenenfalls auch durch mehrere in Reihe geschaltete Festwiderstände ersetzen, wobei dann zur Einstellung der gewünschten Anstiegsgeschwindigkeit das Sägezahnsignal an einen Abgriff zwischen zwei Widerständen angelegt wird.

Der Ausgang der Summierschaltung 12 wird durch eine in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnete elektrische Leitungen den einen Eingntu· ein^s Differenzverstärkers 18 angelegt. Der als Vergleicher dienende Differenzverstärker erhält außerdem ein zweites Eingangssignal über die elektrische Leitung 22 von einer Speicherstufe 21 zugeführt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht die Speicherstufe 21 aus einem Speicherkondensator 23, der mit dem Differenzverstärker 18 über eine elektrische Leitung 24 in der Weise verbunden ist, daß die Kondensatoraufladung gesteigert wird, wenn das von der Summierschaltung 12 abgegebene Signal größer ist als das des Speicherkondensators. Somit wird der Kondensator 23 auf eine Bezugssignalspannung aufgeladen, deren Größe dem mittleren oder normalen Druck in der Rohrleitung entspricht, und die Kondensatoraufladung bleibt auf diesem Bezugswert, auch wenn die Größe des Drucksignals abnimmt.

Der Ausgang des Differenzverstärkers 18 wird durch einen ersten Pegeldetektor 26 über eine elektrisehe Leitung 27 überwacht. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der erste Pegeldetektor 26 aus einem Schmitt-Trigger, der dann anspricht, wenn die Größe des von der Summierschaltung 12 abgegebenen Signals unter dt-, des in dem Kondensator 23 gespeicherten Bezugssignals abfällt. Der Pegeldetektor 26 steuert den Betrieb des Sägezahngenerators 16 in der Weise, daß der Sägezahngenerator 16 durch Ansprechen des Pegeldetektors 26 angeschaltet wird. Der Pegeldetektor 26 setzt außerdem über eine elektrische Leitung 29 eine Speicherrückstell- oder -löschstufe 28 in Betrieb, um die Aufladung des Speicherkondensators 23 zu verringern. Diese Rückstellung erfolgt dann, wenn der Pegeldetektor in seinen Ausgangszustand zurückkehrt, und stellt ein zweckmäßiges Mittel zum Abbau einer zusätzlichen Kondensatoraufladung dar, die dann erfolgt, wenn das von der Summierschaltung 12 abgegebene Sägezahnsignal größer ist als das gespeicherte Bezugssignal. Der Differenzverstärker 18 dient zwar zum Aufladen des Kondensators 23, wenn das Summiersignal größer ist als das Bezugssignal, entlädt jedoch den Kondensator nicht. Daher ist die getrennte Speicherrückstellstufe 28 vorgese

Der Ausgang des Sägezahngenerators 16 wird von einem zweiten Pegeldetektof 31 überwacht, der von herkömmlicher Ausführung ist und dann anspricht, wenn das Sägezahnsignal einen Wert erreicht, welcher dem Zeitpunkt entspricht, zu dem der Schieber betätigt und der Durchgang von Medium zu dem Bereich, in welchem sich der Fühler 10 befindet, Unterbrochen werdensoll. Entsprechend der Darstellung von Fig. 1 ist der Ausgang des Pegeldetektors 31 mit einem herkömmlichen Relaisverstärker 32 verbunden, der die Betätigung eines Relais 33 steuert. Dieses Relais ist entsprechend der bevorzugten Ausführungsform ein Stromstoß- oder Haftrelais mit zwei Anschlußklemmen 34, 34, die im Erregungszustand des Relais elektrisch miteinander gekoppelt sind. Die Anschlußklemmen 34 können gegeben, ^falls mit der Schkbersteuervornchtung verbunden sein und zum Üttnen oder Schließen des Schiebers dienen.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist wie folgt: Dazu sei angenommen, daß der Druckfühler oder -wandler 10 dem Druck in einer Rohrleitung auf der Abstromseite eines Schiebers ausgesetzt ist und daß die Anschlußklemmen 34, 34 des Relais 33 derart mit der Schiebersteuerung verbunden sind, daii der Schieber bei Erregung des Relais geschissen wird. Solange wie das Drucksignal wenigstens die Größe des in dem Speicherkondensator 23 gespeicherten Bezugssignals aufweist, hält der Pegeldetektor 26 den Sägezahnge;'ruiior 16 im Abschaltzustand und der Ausgang der Summierschaltung 12 besteht lediglich aus dem Drucksignal. Wenn das Drucksignal größer wird als das Bezugssignal, wird der Kondensator 23 aufgeladen und bringt das Bezugssignal auf den Wert des Drucksignals. Wenn das Drucksignal unter den Wert des Bezugssignals abfällt, spricht der Pegeldetektor 26 an und schaltet den Sägezahngenerator 16 an. Der Ausgang des Sägezahngenerators 16 wird in der Summierschaltung 12 mit dem Drucksignal zusammengefaßt und das auf diese Weise erhaltene Verbundsignal wird in dem Differenzverstärker 18 mit dem Bezugssignal verglichen. Wenn der Druck in der Rohrleitung mit der durch den Sägezahngenerator vorgegebenen Geschwindigkeit oder langsamer abnimmt, wodurch das Nichtvorhandensein eines Lecks oder eines Bruchs in der Rohrleitung angezeigt wird, ist das Verbundsignal wenigstens ebenso groß wie das Bezugssignal. Sobald der Pegeldetektor 26 diesen Zustand ermittelt, schaltet er den Sägezahngenerator ab und veranlaßt, oaß die Speicherrückstellstufe 28 die Speicherkondensatoraufladung verringert. Wenn der Druck jedoch schneller als mit der durch den Sägezahngenerator 16 eingestellten Geschwindigkeit abfällt und das Vorhandensein eines Lecks oder eines Bruchs in der Rohrleitung anzeigt, fällt auch das Summen- oder Verbundsignal unter das Bezugssignal ab, so daß der Pegeldetektor 26 den Sägezahngenerator 16 im Eisnchaltzustand hält. S-obald der Ausgang des Sägezahngenerators 16 den durch den Pegeldetektor 31 vorgegebenen Wert erreicht, wird das Haftrelais 33 ausgelöst, wodurch der Schieber geschlossen wird. Sobald das Leck oder der Bruch in der Rohrleitung beseitigt worden ist, wird die Schiebersteuerung von Hand rückgestellt.

Eine bevorzugte Ausführungsform von Differenzverstärker 18, Speicherstnfe 21 und Speicherrückstellstufe 28 ist in Fig. 2 dargestellt. Dem Differenzverstärker 18 wird durch eine elektrische Leitung 19

von der Summierschaltung 12 ein erstes Eingangssi- freien Atmosphäre. Die Ventile 68 und 71 gestatten gnal und durch eine elektrische Leitung 22 von der das Simulieren eines Druckabfalls in der Rohrleitung Speicherstufe "i\ ein zweites Eingangssignal züge- zum Zwecke der Überprüfung der Einrichtung, führt. Das Signal der Sümmierschaltung 12 wird an Der Schieber 61 wird mittels einet¹ hydraulischen

die Basis eines Transistors 41 angelegt, während das 5 Schiebersteuerung 76 wie z. B, mittels eines doppek-Signal der Speicherstufe 21 an die Basis eines anderen wirkenden Hydraulikzylinders mit Kolben betätigt, Transistors 42 angelegt wird, per Transistor 42 und wobei der Kolben mit der Schieberstellstange verbunein Transistor 43 bilden ein Darlington-Transistor- den ist. Der Steuervorrichtung wird Medium durch paar, das im Vergleich zu einem einzelnen Transistor die Hydraülikleitürigen 77 und 78 von einer Pumpe eine geringere Stromentnahme von dcni Kondensator 10 79 und einem Vorratsbehälter 81 zugeführt. Der 23 aufweist. Der Transistor 41 und das Darlington- Pumpe 79 ist ein Entlastungsventil 82 parallelgeschal-Transistorpaar 42. 43 bilden ein erstes Differenz- tet, für den Fall, daß der Pumpendruck einen vorbe-Transistorpaar, dessen Betriebsstrom von einem stimmten Höchstwert überschreiten sollte. Ein zwi-Konstnntstromgenerator 44 geliefert wird Der Aus- sehen den Leitungen 77 und 78 geschaltetes gang des Transistors 41 ist an die Basis eines Transi- 15 Vierwegventil 83 dient zur Steuerung der Durchflußstors 46 angelegt, und der Ausgang des Darlington- ' richtung zu der hydraulischen Schiebersteuerung 76 | Transistorpaars 42, 43 ist an die Basis eines und damit der Richtung der Schieberverstellung bei | Transistors 47 angelegt. Die Transistoren 4« und 47 in Betrieb ueiindüdici Pumpe. Das Vierwegvenul S3 η bilden ein zweites Differenz-Transistorpaar. Der KoI- ist von Hand, vermittels eines Elektromagneten oder «* lektor des Transistors 46 ist durch die elektrische Lei- ao einer pneumatischen oder hydraulischen Stellvorrichtung 24 mit dem Speicherkondensator 23 verbunden. tung betätigbar. Die Pumpe 79 soll aus einer Pumpe Wenn das Summen- oder Verbundsignal größer ist vom Verdrängertyp bestehen und wird bei dem hier als das Bezugssignal, ist der Transistor 46 angeschal- dargestellten Ausführungsbeispiel vermittels eines tet, und der Speicherkondensator 23 wird durch die- pneumatischen oder Gasmotors 86 angetrieben. Eine sen Transistor aufgeladen. Wenn das Summensignal 25 Kurbel 87'gestattet auch gegebenenfalls einen Hand- | kleiner ist als das Bezugssignal, wird der Transistor betrieb der Pumpe. * 47 angesteuert und entwickelt einen Spannungsabfall Der Motor 86 wird entsprechend der Darstellung an einem zwischen der Basis des Transistors 47 und durch aus der Rohrleitung 62 entnommenes Gas ander negativen Klemme der Stromquelle geschalteten getrieben, das diesem von der Leitung 67 über eine Wi-erstand 48. Dieser Spannungsabfali wird durch 30 Leitung 87, ein Ventil 88 und eine Schmier- und FiI-die elektrische Leitung 27 an den Eingang des Pe- tervorrichtung 89 zugeführt wird. Die Betätigung des geldetektors 26 angelegt. Ventils 88 wird mittels eines durch einen Elektroma-

Die Speicherstufe 21 besteht aus einem Kondensa- gneten betätigten Steuerventils 91 gesteuert. Das tor 23, der bei der bevorzugten Ausführungsform ei- Ventil 88 besteht aus einem Schieberventil mit kolnen Wert in der Größenordnung von 3400 μΡ hat. 35 benförmigem Ventilglied und einem Ventilsitz, zwi-

Die Speicherlöschstufe 28 weist einen Transistor sehen denen der Gasdurchsatz durch das Ventil ge- |

51 und ein Zeitglied aus einem Kondensator 52 und steuert wird. Das eine Ende des Kolbens steht in |

einem Widerstand 53 auf. Wenn der Pegeldetektor Eingriff mit dem Sitz und verschließt das Ventil, wäh-26 zündet, wird der Transistor 51 durchgesteuert und rend an dem anderen Kolbenende eine abgeschlosverbleibt während einer durch die Werte von Kon- 40 sene Kammer vorhanden ist, in die ein Medium eingedensator 52 und Widerstand 53 vorgegebenen Zeit- führt wird, welches den Kolben gegen den Ventilsitz spanne im durchgesteuerten Zustand. Im durchge- beaufschlagt. Die Leitung 87 steht mit beiden Seiten

steuerten Zustand des Transistors 51 entlädt sich des Ventilkolbens in Verbindung, wobei das durch die |

der Kondensator 23 über den Transistor 51 und einen Leitung 87 in die Kammer zugeführte Gas eine Drosim Emitterkreis des Transistors geschalteten Wider- 45 selstelle 88a durchläuft. Der der Kammer zugewandte stand 54. Somit bestimmen Kondensator 52 und Wi- Abschnitt des Kolbens weist eine größere Fläche als derstand 53 die Zeitspanne, während der der Spei- der dem Sitz zugewandte Kolbenabschnitt auf, so daß cherkondensator 23 entladen wird, wohingegen der das durch die Leitung 87 zugeführte Gas den Ventil-Widerstand 54 die Entladungsgeschwindigkeit vor- schieber normalerweise in der Schließstellung hält, gibt. ₅₀ Das Elektromagnetventil 91 gestattet die Entlüftung

In Fi g. 3 ist eine Anwendung der Steuereinrichtung der Kolbenkammer zur freien Atmosphäre, wodurch von Fig. 1 in Verbindung mit einer Ausführungsform das Ventil geöffnet wird. Ein Nebenstrom ventil 90 ist einer hydraulischen Schiebersteuerung dargestellt. dem Schieberventil 88 parallelgeschaltet und gestat-Der Schieber 61 steuert den Durchgang eines Medi- tet, falls erwünscht, von Hand Gas dem Motor 86 zuums durch eine Rohrleitung 62. Das Medium wird ₅₅ zuführen.

von der Rohrleitung 62 vermittels jeines Wechsel- oder Das Elektromagnetventil 91 wird durch das Relais

Pendelventils 63 und der Rohrleitungen 64 und 66 33 der Steuereinrichtung von Fig. 1 gesteuert. Die entnommen. Die Leitungen 64 und 66 sind jeweils zur Erregung des Elektromagneten benötigte Energie auf entgegengesetzten Seiten des Schiebers 61 mit der wird von einer Batterie oder einer anderen Energie-Rohrleitung 62 verbunden und das Wechselventil 63 60 quelle 92 geliefert. Die eine Batterieklemme ist durch führt von der Seite des Schiebers 61, auf der ein höhe- eine elektrische Leitung 93 unmittelbar mit der einen rer Druck herrscht, Medium einer Rohrleitung 67 zu. Klemme des Elektromagneten verbunden, während Die Rohrleitung 67 ist über ein normalerweise geöff- die andere Klemme über einen Endichalter 94 mit _m

netcs Sperrventil i8 und eine weitere Rohrleitung «9 einer Anschlußklemme 34 des Relais 33 verbunden |

mit dem Drackfühfer IS verbunden. Es normaler- %_s ist. Die andere Reiaisanschiußkiemme 34 ist durch ~~

weiie ge"ichlosjenes Entlüftungiventil 11 iit mit der eine elektrische Leitung 9* mit der anderen Klemme Rohrleitung 69 verbunden und gestattet eine gesteu- des Elektromagneten verbunden. Der Endschalter 94 erte Verbindung zwischen dieser Leitung und der ist, wie bei 98 dargestellt, unmittelbar an der Schiene 626/120

bersteuerung 76 angeordnet, normalerweise geschlossen und wird dann geöffnet, wenn der Schieber 61 ganz in die Schließstellung gebracht worden ist.

Die Arbeitsweise der in Fig. 3 dargestellten Schiebersteuerung ist kurz wie folgt: Es sei angenommen daß sich der Schieber in der öffnungsstellung befindet, wie in Fig. 3 angedeutet ist. Wenn das Relais 33 erregt wird und sich das Elektromagnetventil 91 schließt, wird die Kammer des Schieberventils 88 ;cur freien Atmosphäre hin entlüftet und dem Motor 86 Gas zugeführt. Das Gas tritt aus dem Motor 86 wiederum durch einen Entlüftungsauslaß 99 aus. Die durch den Motor 86 angetriebene Pumpe 79 führt der Schiebersteuerung 76 Gas durch das Vierwegventil 93 in solcher Richtung zu, daß der Schieber 61 geschlossen wird. Sobald der Schieber 61 in die völlig geschlossene SicHüi'ig gelangt ist, wird der Endschalter 94 geöffnet und schaltet dadurch das Elektromagnetventil 91 ab, wodurch Motor 86 und Pumpe 79 ausgeschaltet werden. Der Schieber 61 bleibt so lange in der Schließstellung, bis das Vierwegventil 83 in die andere Stellung gebracht und die Pumpe 79 erneut in Betrieb gesetzt wird.

In Fig. 4 ist eine Folgesteuerung dargestellt, die in Verbindung mit der in Fig. 1 dargestellten Ventilsteuerung vorgesehen werden kann, um den Druck der Rohrleitung eine gewünschte Anzahl von Malen zu überprüfen, bevor der Durchgang des Mediums dauernd unterbrochen wird. Die Folgesteuerung besteht aus einem ersten Verzögerungsglied 101, einem Relais 102, einem zweiten Verzögerungsglied 103 und einem Vorwählzähler 104. Die Verzögerungsglieder 101 und 103 können von herkömmlicher Art sein, die nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach Eingang eines Eingangssignals ein Ausgangssignal abgeben. Dem ersten Verzögerungsglied 101 wird ein Eingangssignal zugeführt, das der Erregung des Relais 33 entspricht. Dieses Eingangssignal kann entweder von dem zweiten Pegeldetektor 31, dem Relaisverstärker 32 oder dem Retais 33 abgegriffen werden und wird durch eine elektrische Leitung 106 an das Verzögerungsglied 101 angelegt. Der Ausgang des Verzögerungsgliedes 101 ist durch eine elektrische Leitung

107 mit dem Eingang des Relais 102 verbunden. Dieses Relais 102 weist zwei Sätze normalerweise geöffneter und mit den Bezugszeichen 108 und 109 bezeichneter Kontakte auf, die bei Erhalt eines Signals von dem Verzögerungsglied 101 geschlossen werden. Die Kontakte 108 sind mit der Schiebersteuerung in solcher Weise verbunden, daß bei einem Schließen der Kontakte 108 die Stellung des Schiebers 61 verändert wird. Wenn der Schieber 61 daher beispielsweise durch das Relais 33 in die Schließstellung gebracht worden ist, wird er durch das Schließen der Kontakte

108 wieder in die öffnungsstellung gebracht. Die Kontakte 109 sind mit dem ersten Pegeldetektor 26 oder dem Sägezahngenerator 16 und der Speicherstufe 21 in der Weise verbunden, daß der Sägezahngenerator 16 und die Speicherstufe 21 durch das Schließen der Kontakte 109 beide in den Anfangszustand zurückgestellt werden.

Das Verzögerungsglied 103 gibt die Zeitspanne vor, während der die Relaiskontakte 108 und 109 geschlossen bleiben. Der Eingang des Verzögerungsgliedes 103 ist mit dem Ausgang des Verzögerungsgliedes 101 verbunden, und der Ausgang des Verzögerungsgliedes 103 ist durch eine elektrische Leitung 111 derart mit dem Relais 102 verbunden, daß das Relais 102 durch das von dem Verzögerungsglied 103 abgegebene Ausgangssignal stromlos gemacht wird.

Der Vorwahlzähler 1Ö4 gestattet die Bestimmung der Anzahl von Rohrleitungsdruckprüfungen vor einer endgültigen Unterbrechung des Mediumdurchgangs durch diese Leitung. Der Zähler 104 besteht aus einem herkömmlichen Zähler, der mit der elektrisehen Leitung 106 verbunden ist und dazu dient, die Anzahl der Erregungen des Relais 33 zu zählen. Außerdem weist der Zähler 104 eine Vorrichtung zur Abgabe eines Ausgangssignals auf, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Zählungen erreicht ist. Diese Anzahl wird so gewählt, daß sie der Anzahl der beabsichtigten Druckprüfungen entspricht, und laßt sich beliebig einstellen. Der Ausgang des Zählers 104 liegt üurch eine elektrische Leitung 112 an dem Verzögerungsglied 101 und sperrt einen weiteren Betrieb des-

ao selben.

Die Arbeitsweise der in Fig. 4 dargestellten Folgesteuerung ist kurz wie folgt: Es sei angenommen, daß die elektrische Leitung 106 mit dem zweiten Pegeldetektor 31 und die Kontakte 108 des Relais 102 derart mit der Schiebersteuerung verbunden sind, daß der Schieber bei Schließen der Kontakte 108 wieder geöffnet wird, und außerdem die Relaiskontakte 109 mit dem ersten Pegeldetektor 26 verbunden sind. Bei jeder Erregung des Relais 33 wird durch die elektrische Leitung 106 ein Signal an den Folgetaktgeber 101 und den Vorwählzähler 104 abgegeben. Nach Ablauf der durch das Verzögerungsglied 101 vorgegebenen Zeitspanne wird das Relais 102 erregt und schließt die Kontakte 108 und 109. Dadurch wird der Schieber 61 wieder geöffnet und stellt den Sägezahngenerator 16 und die Speicherstufe 21 in deren Anfangszustand zurück. Nach Ablauf einer durch das Verzögerungsglied 103 vorgegebenen Zeitspanne öffnen die Kontakte 108 und 109 wieder. Dann wird der Druck innerhalb des Systems, wie an Hand on Fig. 1 beschrieben, erneut geprüft. Bei jeder Erregung des Relais 33 wird der Zähler 104 um eine Ziffer weitergeschaltet, bis die vorbestimmte Anzahl von Zählungen erreicht ist. In diesem Zeitpunkt wird das Sperrsignal an das Verzögerungsglied 101 angelegt, so daß der Rohrleitungsschieber 61 dann so lange geschlossen bleibt, bis er von Hand wieder geöffnet wird. Auf Grund der mehrmaligen Überprüfung des Druckes in der Rohrleitung vor der dauernden Unterbrechung

jo des Durchflusses werden auf vorübergehende Druckabfälle, die sich ansonsten mit Lecks und/oder einem Leitungsbruch verwechseln lassen, zurückzuführende Abschaltungen der Rohrleitungen vermieden.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung läßt sich aus Festkörperbauelementen ausführen, die durch eine kleine Batterie wie z. B. eine wiederaufladbare Nickel-Kadmium-Zelle mit Strom gespeist werden. Die ganze Einheit, einschließlich der Batterie für den Druckfühler und der elektronischen Schaltungen kann

So in einem kleinen, explosionssicheren Gehäuse untergebracht sein, das unmittelbar an dem Schieber oder der Schiebersteuerung, an der es verwendet wird, angebracht werden kann.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals für die Betätigung eines in einer Rohrleitung angeordneten Schiebers, wenn infolge eines Lecks oder Bruchs der Druck des in der Rohrleitung befindlichen Mediums

schneller »Is mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit abfällt. Die Einrichtung nach der Erfindung ist jedoch auch dort anwendbar, wo es darum geht, die seitliche Änderung anderer physikalischer Größen, wie z. B. der Temperatur, zu überwachen. Wenn der Druckfühief 10 beispielsweise durch einen Temperaturfühler ersetzt wird, erzeugt die Einrichtung ein Ausgangssteuersignal in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung, die mit größerer Geschwindigkeit als derjenigen erfolgt, die durch den Gradienten der Sägezahnspannung vorgegeben ist. Auch Geschwindigkeiten, wie die Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums* lassen sich mit der erfindungsgemäßen Einrichtung überwachen.

Die von der erfindungsgemäßen Einrichtung er-

zeugten Ausgangsstetiersignale eignen sich besonders gut zur Steuerung eines Rohrleitungsschiebers mit hydraulischer Schiebersteuerung der in Fig. 3 dargestellten und im vorstehenden beschriebenen Ausführung. Diese Signale lassen sich jedoch auch zur Steuerung anderer Ausführungen von Schiebersteuerungen wie z. B. pneumatischer und elektrischer Steuerungen verwenden. Die Ausgangssignale, können auch zur Steuerung von anderen Geräten und

ίο Vorrichtungen wie beispielsweise zur Betätigung einer Warnvorrichtung oder einer Schaltvorrichtung verwendet werden, v/enn sich das Eingangssignal mit einer Geschwindigkeit verändert, die höher ist als die durch das Sägezahnsignal vorgegebene Geschwindjgkeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals für die Betätigung eines in einer Rohrleitung -angeordneten Schiebers, wenn infolge eines Lecks der Druck des in der Rohrleitung befindlichen Mediums schneller als mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit abfällt, wobei ein Vergleich eines dem augenblicklichen Dmck entsprechenden Drucksignals mit einem einem Bezugsdruck entsprechenden Bezugssignal vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal dem mittleren Druck in der Rohrleitung (62) angepaßt ist, daß, wenn - infolge eines Druckabfalls - das Drucksignal kleiner wird als das Bezugssignal, ein mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit ansteigendes Sägezahnsignal erzeugt wird daß das Sägezahnsignal und das Drucksignai durch Addition zu einem Verbundsignal zusammengefaßt werden, daß das Verbundsignal mit dem Bezugssignal verglichen wird und daß entweder bei Gleichheit von Verbund- und Bezugssignal oder Überwiegen des Verbundsignals das Bezugssignal um einen vorbestimmten Wert verkleinert oder, wenn das Verbundsignal über eine vorbestimmte Zeitspanne kleiner ist als das Bezugssignal, das Steuersignal für die Betätigung des Rohrleitungsschiebers (61) ausgelöst wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ah» Verglcichsglied ein Differenzverstärker (18) voigesehen ist, an dessen einem Eingang ein Kondensator (23) zur Speicherung einer als Bezugssignal vorgesehenen Spannung liegt und dessen anderer Eingang am Ausgang einer Summierschaltung (12) liegt, die ihrerseits eingangsseitig mit einem Drucksignalgeber (10, 11) und mit einem Sägezahnsignal_£;enerator (16, 17) verbunden ist und daß der Ausgang des Differenzverstärkers (18) mit einem ersten Pegeldetektor (26) verbunden ist, der, wenn das Drucksignal um seinen Ansprechwi;rt kleiner wird als das Bezugssignal, den ihm nachgeschalteten Sägezahnsignalgenerator (16) zur Erzeugung eines Säge/ahnsignals veranlaßt, das in der Summierschaltung (12) zum Drucksignal addiert wird, wobei das entstehende Verbundsignal seinerseits mit dem Bezugssignal verglichen wird, derart, daß, wenn das Verbundsignal gleich oder großer als das Bezugssignal wird - und also der Ansprechwert des ersten Pegeldetektors (26) unterschritten wird und dieser in seinen Ausgangszustand zurückkehrt -, die Bildung des Sägezahnsignals beendet und ein Impuls zur mindestens teilweisen Entladung des Kondensators (23) einem dem Kondensator (23) über einen Widerstand (54) parallelgeschaltcten Transistor (51) ?ugeführt wird, wahrend, wenn auch das Verbundsignal um den An.prechwert des ersten Pegeldetektors (26) kleiner ist als das Bezugssignal, die Erzeugung des Sägezahnsignals fortgesetzt wird, wobei ein dem Sägezahnsignalgenerator (16) nachgeschalteter zweiter Pegeldetektor (31) das Steuersignal für die Betätigung des Rohrleitungsschiebers (61) auslöst, wenn das Sägezahnsigiial den Ansprechwert des zweiten Pegeldetektors (31) erreicht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (18) derart ausgebildet ist, daß, wenn das Drucksignal größer wird als das jeweils eingespeicherte Bezugssignal, eine Aufladung des Kondensators (23) auf eine dem jeweiligen Druck proportionale Spannung vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß - zur mehrfachen Überprüfung des Druckes in der Rohrleitung vor einer endgültigen Schließung der Rohrleitung durch Betätigung des Rohrleitungsschiebers (61) - dem zweiten Pegeldetektor (31) über ein erstes Verzögerungsglied (101) ein Relais (102) nachgeschaltet ist, das nach einem Schließen des Schiebers (61) für eine durch ein zweites Verzögerungsglied (103) vorgegebene Zeit die verzögerte Öffnung des Schiebers (61) und eine Rückstellung des ersten Pegeldetektors (26) oder des Sägezahnsignalgenerators (16) und der Speicherstufe (21) veranlaßt und daß dem zweiten Pegeldetektor (31) außerdem ein voreinstellbarer Vorwählzähler (104) nachgeschaltet ist, der bei Erreichen der voreingestellten Zahl von Ausgangssignalen des zweiten Pegeldetektors (31) durch Sperrung weiterer Ausgangssignale des ersten Verzögerungsgliedes (101) die endgültige Schließung der Rohrleitung durch den Schieber (61) auslöst.