DE2335373A1

DE2335373A1 - Verfahren zur durchflussteuerung in einer rohrleitung und durchflussteuervorrichtung

Info

Publication number: DE2335373A1
Application number: DE19732335373
Authority: DE
Inventors: Sidney Allan Ottenstein; Rodney Alan Wailes
Original assignee: M&J Development Co
Current assignee: M&J Development Co
Priority date: 1972-07-14
Filing date: 1973-07-12
Publication date: 1974-01-31
Also published as: NL157410B; FR2193175B1; IT1003102B; GB1378999A; FR2193175A1; US3776249A; CA985129A; JPS4957289A; NL7309807A; JPS5415997B2

Description

Verfahren zur Durchflußsteuerung in einer Rohrleitung und Durchflußsteuervorrichtung.

I¹Ur diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden

Anmeldung in den Vereinigten Staaten Serial Uo. 272,012 yoi _

14. Juli I972 in Anspruch, genommen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Durchflusses von Strömungsmittel, insbesondere G-as, durch eine Rohrleitung vermittels eines normalerweise in der Öffnungsstellung befindlichen Schiebers oder Ventils mit einem zum Öffnen oder Schließen desselben dienenden Stellantrieb, welche bai Auftreten eines Rohrbruchs und dem damit verbundenen Austreten von Strömungsmittel oder G-as eine entsprechende Durcbflußsteuerung gestatten.

Die zur Eortleitung von Erdgas oder anderen zusammendrückbaren Gasen üblicherweise verwendeten Rohrfernleitungssysteme weisen im allgemeinen eine Vielzahl in gegenseitigen Abständen angeordneter Schieber oder Ventile auf, die bei auftreten eines Rohrbruchs paarweise oder in größerer Anzahl

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Le eninialteti-

geschlossen werden können, um den die Bruchstelle den Rohrleitungsabschnitt abzutrennen. In der US-Patentsehrixt 3 665 945 vom 30. Mai 1972 derselben .anmelderin ist ein elektronisches Steuersystem und ein Verfahren beschrieben, vermittels welcher die Druckverhältnisse an einem Schieber oder Ventil überwacht werden können und diese bei Vorliegen eines raschen Druckabfalls wie z.B. im Falle eines Rohrbruchs selbsttätig geschlossen werden kann. Der Schieber oder das Ventil verbleibt so lange im Schließzustand, bis er bzw. es wiederum von Hand in die Öffnungsstellung verstellt wird. Eine solche Anordnung ist sehr gut für verhältnismäßig einfache Systeme geeignet, die beispielsweise aus nur einer einzigen, zwei voneinander entfernte Punkte miteinander verbindenden Durchflußleitung bestehen.

In vielen heutzutage gebräuchlichen .Rohrleitungssystemen ist bzw. sind einem oder mehreren Rohrleitungsabschnitten eine Rohrleitung parallelgeschaltet. Dabei handelt es sich um zwei oder mehrere parallelgeschaltete Zweigleitungen, die an ihren Enden jeweils mit einem aufstrom- und einem abstromseitigen Abschnitt der Hauptleitung verbunden sind. Derartige parallelgeschaltete Rohrleitungen werden beispielsweise an ]?lußüberquerungen vorgesehen, an denen mit dem Auftreten eines Rohrbruchs ■ zu rechnen ist. Aufgrund derartiger parallelgeschalteter Rohrleitungen läßt sich auch bei Beschädigung einer Rohrleitung ein kontinuierlicher Durchfluß vermittels der parallelgeschalteten Rohrleitung auf-

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recht erhalten. Beide Zweigleitungen sind auf beiden Seiten des jTlusses jeweils mit Schiebern oder Ventilen versehen, und außerdem befinden sich Schieber oder Ventile in aufstromuna abstromseitigea abschnitten der Hauptleitung in der Bähe der .-ibzweig-jjunite der Zweigleitungen«, Die Schieber in den Zweigleitungen lassen sich wahlweise so einstellen, daß bei .Beschädigung der eitlen Zweigleitung der Durchfluß wahlweise durch die anderen der beiden Zweigleitungen erfolgen icann. Bei anderen Systemen wiederum sina zwei oder mehrere vioh-·.leitungen parallel zueinander geschaltet und zwischen den Leitungen Überleitschieber oder -ventile vorgesehen, welche bsi Bruch oder Beschädigung, einer Leitun_ö einen jjarcixlujB α urea einen oüer mehrere unbeschädigte abschnitte aey Systems gestatten« In jAohrleitungssysteinen der vorstehe na beschriebenen ^usx'ahrun^ ist erforderlich, Vorrichtungen zur anzeige eines iioh_-bruchs vorzusehen, damit die Scaieber oder Ventile in entsprechender Weise gesteuert werden und der beschädigte Teil abgetrennt werden kann.

Die bekannten Systeme und Vorrichtungen sind jedoch mit mehreren Nachteilen behaftet, \jexm ein Rohrbruch angeseilt wird, werden üblicherweise sämtliche Schieber oder Ventile in dem betroffenen Teil des Systems entweder von Hanu oaer vermittels eines Stellantriebs aufgrund des von einer entfernt angeordneten Kontrollstation abgegebenen Signals geschlossen. Das System bleibt dann so lange im austaiiü, bis die Bruchstelle aufgefunden worden ist,

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wonach, einige Schieber oder Ventile wiederum geöffnet werden, um einen Durchfluß im Hebens tr om um die Bruchstelle herum zu gestatten. Das ganze Verfahren ist in jedem Falle sehr zeitraubend und kostspielig.

Durch die Erfindung soll nunmehr ein Verfahren zur Steuerung des Durchflusses von Strömungsmittel, insbesondere Gas, durch eine Rohrleitung oder ein Rohrleitungssystem und eine entsprechende Durchflußsteuervorrichtung geschaffen werden, welche die Ermittlung eines Rohrbruchs, eine selbsttätige Abtrennung des die Bruchstelle enthaltenden Rohrleitungsabschnitts und die Aufrechterhaltung oder Wiederherstellung des Durchflusses im übrigen Teil eines Rohrleitungssystems und eine unabhängige Steuerung der in dem System enthaltenen Schieber oder Ventile, wobei diese lediglich durch die Rohrleitung mit einer entfernt angeordneten Station verbunden sind, gestatten und welche insbesondere für Plußüberquerungen von Rohrleitungen mit Rohrleitungsschleifen oder einander parallelgeschalteten Zweigleitungen geeignet sind und im Palle eines Rohrbruchs in einer Zweigleitung eine sofortige selbsttätige Abtrennung der Bruchstelle und die Wiederherstellung des Durchflusses durch ein oder mehrere andere Zweigleitungen ermöglichen.

Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Verfahren zur Steuerung des Durchflusses von Strömungsmittel, insbesondere Gas, durch eine Rohrleitung oder ein Rohrlei-

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tungssystem vermittels eines normalerweise in der Öffnungsstellung befindlichen Schiebers oder Yentils mit einem zum Öffnen oder Schließen desselben dienenden Stellantrieb ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber oder das Ventil bei schneller als mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit erfolgendem Abfall des statischen Drucks in einem demselben benachbarten Rohrleitungsabschnitt ver-'mittels des Stellantriebs geschlossen, der Druckzustand in der Rohrleitung auf der Seite niedrigeren statischen Drucks des geschlossenen Schiebers oder Yentils abgefühlt und dieser bzw. dieses nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Schließvorgang bei Vorhandensein vorbestimmter Druckverhältnisse auf der Niederdruckseite des geschlossenen Schiebers oder Ventils wieder geöffnet wird.

Nach dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden die Druckverhältnisse an jedem Schieber oder Ventil innerhalb eines Rohrleitungssystems überwacht und im Falle eines schnellen Druckabfalls bestimmte Schieber oder Ventile selbsttätig geschlossen. Iq geschlossenen Zustand des Ventils oder Schiebers wird der Druckzustand auf der Niederdruekseite jedes geschlossenen Schiebers oder Ventils überwacht und dieser bzw. dieses dann wiederum geöffnet, wenn die Druckverhältnisse auf der Niederdruckseite vorbestimmten Anforderungen genügen. Bei Auftreten eines Rohrbruchs werden so beispielsweise mehrere Schieber oder Ventile auf beiden Seiten dar Bruchstelle in zueinander

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parallelgesclialteten Rohrleitungen geschlossen. In diesem falle kann ein weiterer Druckabfall nur in demjenigen Kohrleitungsabschnitt auftreten, welcher die Bruchstelle enthält, so daß die "beiden der Bruchstelle benachbarten Schieber oder Ventile geschlossen gehalten werden. Sämtliche anderen Schieber oder Ventile'werden selbsttätig wieder geöffnet und gestatten einen Durchfluß durch den unbeschädigten Teil des Rohrleitungssystems.

Die zur Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen zum Schließen oder Öffnen des Ventils oder Schiebers dienenden Stellantrieb, in einer zur Förderung eines unter Druck stehenden Strömungsmittels dienenden Rohrleitung, und eine auf die Druckverhältnisse in der Rohrleitung ansprechbare, zur Betätigung des Stellantriebs dienende Steuerschaltung mit einer auf einen Abfall des statischen Drucks in der Rohrleitung in der Nähe des Schiebers oder Ventils mit einer einen vorbestimmten Gesch—windigkeitswert überschreitenden Geschwindigkeit ansprechbaren und zur Betätigung der Stellvorrichtung im Schließsinne des Schiebers oder Ventils dienenden Vorrichtung, sowie einer auf vorbestimmte Druckverhältnisse in der Rohrleitung auf derjenigen Seite des geschlossenen. Schiebers oder Ventils, auf der ein niedrigerer Druck herrscht, ansprechbaren und zur Betätigung der Stellvorrichtung im Öffnungssinne des Schiebers oder Ventils dienenden Vorrichtung.

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Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung werden im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Pig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Durchflußsteuervorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein Wechselventil, das insbesondere zum Abtasten des Drucks auf der Hlederdruckseite des in. Pig. 1 dargestellten Rohrleitungsschiebers geeignet ist.

Pig· 3 ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Geschwindigkeitsvergleichers der Steuerung von Fig. 1.

Pig. 4 ist ein schematischer Schaltplan eines Bydrauliksystems für den Antrieb des in Pig. 1 dargestellten LeitungsSchiebers.

Piguren 5a und 5b sind schema tische Darstellungen eines Rohrleitungssystems mit einer Rohrleitungsschleife, d.h. zueinander parallelgeschalteten Rohrleitungen, welche insbesondere für Plußüberquerungen geeignet sind, wobei die Schieber in « unterschiedlichen Betriebsstellungen dargestellt sind.

Piguren 6a - 6d sind schematische Darstellungen eines Rohrleitungssystems mit mehreren Rohrleitungen und Überleitstationen, wobei die Schieber in unterschiedlichen Betriebsstellungen dargestellt

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sind.

Pig. 7 ist ein Blockschaltbild einer abgeänderten Ausführungsform eines Teils der in Pig. 1 dargestellten Steuervorrichtung.

Pig. 8 ist ein schematischer Schaltplan eines Rohrleitungssystems und veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf eine Verdichterstation.

Die in Pig. 1 dargestellte Schieber- oder Ventilsteuerung dient zur Steuerung eines Schiebers 11, welcher den Durchfluß eines'Strömungsmittels wie z.B. von Erdgas durch eine Rohrfernleitung 12 steuert. Der Schieber besteht aus einem Schiebergehäuse 13 mit zueinander ausgerichteten Durchflußkanälen 14 und einem Absperrkörper, der mit einer Stellstange verbunden und zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung hin und herverstellbar ist. Der Schieber ist mit einem Stellantrieb 16 versehen, der beispielsweise von hydraulischer Ausführung sein und aus einem doppeltwirkenden Kraftzylinder bestehen kann, wobei der Kolben mit der Schieberstellstange verbunden ist. Die Enden des Kraftzylinders sind über Hydraulikleitungen 18 und 19 mit einem Hydrauliksystem 17 verbunden. Wie weiter unten im einzelnen ausgeführt, dient das Hydrauliksystem 17 zum Zuführen von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit zu jeweils einer der beiden Hydraulikleitungen 18 oder 19 zum Zwecke eines entsprechenden Yerstellens des Schiebers.

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-Zur Abtastung des Druckzustands in der Rohrfernleitung 12 unmittelbar an dem Schieber ist vorzugsweise ein umgekehrt 'arbeitendes Wecaselventil 21 vorgesehen, das durch Rohrleitungen 22 und 23 mit der Rohrfernleitung 12 auf gegenüberliegenden Seiten des Schiebers- 11 verbunden ist. Eine zweckmäßige Konstruktion des Wechselventils zeigt Pig. 2. Bei der hier dargestellten Ausführungsform besteht das Wechselventil aus einem Gehäuse 24 mit endseitigen Anschlußstücken 26 und 27» an welchen die Rohrleitungen 22 bzw. 23 angeschlossen sind. Das Gehäuse 24 weist eine Bohrung auf, 13ie einen Kanal 28 bildet, der mifc der Rohrleitung 42 in Verbindung steht und sich zwischen den Ventilsitzen 29 und 30 befindet. Absperrglieder 31 und 32 sind mit den Enden einer Stange 33 verbunden und jeweils in bezug auf die Ventilsitze 29 und 30 zwischen einer Öffnungsund einer Schließstellung verstellbar. Die Absperrglieder 31 und 32 sind von zylindrischen Führungen 34 bzw. 35 gehalten, welche mit Spiel in den zylindrischen Bohrungen 36 und 37 der Anschlußstücke 26 und 27 geführt" sind. Diese Führungen weisen jeweils Öffnungen 38 bzw. 39 auf. Die Absperrglieder 31 und 32 schließen in Abhängigkeit -von dem Druckunterschied·zwischen dem durch die Rohrleitungen 22 und 23 zugeführten Gas entweder den Ventilsitz 29 oder 30. Wenn beispielsweise der durch die Rohrleitung 22 zugeführte Gasdruck wesentlich höher ist als der in der Rohrleitung 23, legt sich das Absperrglied 31 gegen den Ventil-

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. sitz 29 an, während das Absperrglied 32 in bezug auf seinen * Sitz 30 in die Öffnungssteilung gebracht wird. Dadurch, wird eine Verbindung zwischen der auf niedrigerem Druck befindlichen Rohrleitung 23 und der Rohrleitung 42 hergestellt. Wenn dagegen der in der Rohrleitung 23 herrschende Druck höher ist als der in der Rohrleitung 22, werden die Absperrglieder entsprechend 3?ig. 2 nach links verlagert, so daß sich, das Absperrglied 31 in bezug auf den Ventilsitz 29 in der Öffnungsstellung und das Absperrglied 32 in Schließstellung auf seinem Ventilsitz 30 befindet. Dadurch, wird eine Verbindung zwischen den Rohrleitungen 22 und 42 hergestellt.

Das umgekehrt arbeitende Wechselventil 21 ist durch die Rohrleitung 42 mit einem Druckwandler 41 verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform weist der Druckwandler 41 ein auf Druck ansprechbares Widerstands element und eine Stromquelle auf, welche eine konstante Stromstärke durch das Widerstandselement liefert und somit eine Spannung erzeugt, deren Höhe dem statischen Druck in der Rohrleitung auf der Hiederdruckseite des Schiebers 11 entspricht, welcher von dem Wechselventil 21 abgetastet wird.

Der Ausgang des Druckwandlers 41 ist über eine Leitung 43 mit einem Geschwindigiceitsvergleicher 44 verbunden, der bei Auftreten eines Druckabfalls, dessen Geschwindigkeit auf einen Rohrleitungsbruch zurückzuführen ist, ein Warnsignal

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erzeugt. Ein für diesen Zweck besonders gut geeigneter Geschwindigkeitsvergleicher 44 ist im einzelnen in der vorgenannten US-Patentschrift derselben Anmelderin beschrieben, und hier nur schematisch als Block in Fig. 3 dargestellt. Der Geschwindigkeitsvergleicher 44 weist eine Eingangsklemme 46· auf, an welche das Drucksignal durch die Leitung 43 angelegt wird. Die Klemme 46 ist über eine Leitung 4-6 mit einem Eingang eines DifferenzverstärkerB 47 verbunden. Dem Differenzverstärker wird ein zweites Eingangssignal über eine Leitung 51 von einem Kondensatorspeicher 49 zugeführt, der einen Kondensator aufweist, welcher über eine Leitung 52 durch den .Differenzverstärker aufgeladen wird und ein Bezugssignal liefert, dessen Wert dem normalen oder mittleren Druckwert entspricht, welcher an der Rohrleitung abgefühlt wird. Im Differenzverstärker wird das Drucksignal mit dem Bezugssignal verglichen, und wenn der Wert des Drucksignals unter den des Bezugssignals abfällt, gibt der Differenzverstärker ein Signal durch die Leitung 53 ab, wodurch eine Zeitschaltung oder ein Zeitgeber 54 und ein Sägezahngenerator 56 angeschaltet werden. Die Zeitschaltung 54 liefert nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne (von z.B. 10 - 90 Sekunden) nach dem Einschalten ein Signal an "der Ausgangsklemme 57. Der Sägezahngenerator 56 erzeugt eine linear ansteigende Spannung, wobei die Geschwindigkeit der Spannungszunähme der höchsten Druckabfallgeschwindigkeit entspricht, die ohne Auftreten eines Rohr-

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-bruchs normalerweise in der Rohrleitung auftreten kann. Die Spannungsanstieggeschwindigkeit kann veränderlich, eingestellt werden, um den Geschwindigkeitsvergleicher 44 an unterschiedliche Rohrleitungszustände anzupassen und "beispielsweise einem Bereich von 0,7 - 1,4 atü pro Minute entsprechen. Der Ausgang des Sägezahngenerators ist über eine leitung 5S mit dem Differenzverstärker 47 gekoppelt. Die Sägezahnspannung wird dem Drucksignal von der Eingangsklemme 46 überlagert und die Höhe der zusammengefaßten Signale mit dem Wert des Bezugssignals im Differenzverstärker verglichen. Die Werte der zusammengefaßten Signale und des Bezugssignals werden über eine Leitung 61 von einem Speicherrückstellkreis überwacht. Wenn die Höhe der zusammengefaßten Signale den des Bezugssignals überschreitet, liefert der Speicherrückstellkreis 59 Rückstellsignale an den Speicherkondensator, den Sägezahngenerator und die Zeitschaltung durch die Leitungen 62-und 63.

Die Arbeitsweise des in Pig. 3 dargestellten Geschwindigkeitsvergleichers 44 läßt sich kurz wie folgt beschreiben: Unter normalen Bedingungen, d.h. daß kein Rohrbruch vorhanden ist, lädt der Differenzverstärker 47 den Speicherkondensator auf einen Wert auf, welcher dem mittleren statischen Druck in der Rohrleitung entspricht. Die Zeitschaltung 54 und der Sägezahngenerator 56 bleiben abgeschaltet. Wenn das Drucksignal an der Eingangsklemme 46 nun beispiels-

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weise aufgrund eines Rohrbruchs abnimmt,, werden die Zeitschaltung 54 und der Sägezahngenerator 56.beide angeschaltet. Das Ausgangssignal des Sägezahngenerators wird dann dem Drucksignal überlagert, und wenn das Drucksignal langsamer abnimmt als die durch den Sägezahngenerator eingestellte zulässige Höchstgeschwindigkeit, hat das zusammengesetzte Signal einen höheren Wert als d.as Bezugssignal. In diesem !"alle schaltet der Speicharrückstellkreis 59 den Sägezahngenerator und die Zeitschaltung ab, stellt . den Sägezahngenerator auf seinen Anfangswert zurück und verringert die Ladung des Kondensatorspeichers 49. Der Kondensator wird dann durch den Differenzverstärker wiederum auf einen Wert aufgeladen, welcher dem mittleren Druck in der Rohrleitung entspricht. Wenn das Drucksignal an der Eingangsklemme 46 schneller als mit der durch den Sägezahngenerator eingestellten zulässigen Höchstgeschwin-' digkeit abnimmt,-bleibt die Zeitschaltung 54 weiter in Betrieb und liefert nach Ablauf dieser Zeitspanne (von z.B. 10 - 90 Sekunden) ein Warnsignal an der Ausgangsklemme 57» durch welches ein Rohrbruch angezeigt wird.

Der Ausgang des Geschwindigkeitsvergleichers 44 ist wie dargestellt durch eine Leitung 67 mit einem Warnrelais 66 verbunden. Dieses Relais wird durch ein von dem Geschwindigkeitsvergleicher 44 erzeugtes Warnsignal betätigt.

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Das Warnrelais 66 kann außerdem betätigt werden, wenn der Rohrleitungsdruck unter einen vorbestimmten unteren Druckgrenzwert abfällt. Die zur Betätigung des Warnrelais dienende entsprechende Vorrichtung besteht aus einem ■ liefdruckdetektor 68, der über eine Leitung 69 mit dem Ausgang des Druckwandlers 41 verbunden ist und den Pegelwert des Drucksignals überwacht. Der Detektor 68 liefert immer dann ein Ausgangssignal, wenn der Pegelwert des Drucksignals unter einen vorbestimmten Mindestwert abfällt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist dieser Mindestwert innerhalb eines Bereiches von 3,5 - 14 atü einstellbar und somit an unterschiedliche Rohrleitungsdrücke anpaßbar. Der Ausgang des Tiefdruckdetektors 68 ist über eine Leitung 72 mit einem Eingang eines U&D-Gatters 71 verbunden. Der Ausgang dieses UHD-Gatters ist über eine weitere Leitung 73 mit dem Warnrelais 66 verbunden.

Der Ausgang des Warnrelais 66 ist über eine Leitung

77 mit einem Eingang eines weiteren UND-Gatters 76 und über eine Leitung 79 mit einem Eingang eines UND-Gatters

78 verbunden. Der Ausgang des UHD-Gatters 76 ist über eine Leitung 81 mit einem Eingang des Hydrauliksystems 17 verbunden und dient dazu, die Schließverstellung des Schiebers 11 auszulösen. Der Ausgang des UND-Gatters 78 ist über eine Leitung 82 mit einem Sperreingang eines Verzögerungsrelais 83 verbunden. Dieses Verzögerungsrelais dient zur Abgabe eines Signals in einer Ausgangsleitung 86 nach Ab-

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lauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Eingang eines Signals von der Eingangsleitung 84. Die Leitung 86 ist mit einem zweiten Eingang des Hydrauliksystems 17 verbunden und dient dazu, die Offnungsverstellung des· Schiebers 11 auszulösen.

Zur Anzeige-der Stellung des Schiebers 11 dienen Endschalter 87 und 88, die an dem Stellantrieb des Schiebers angeordnet und jeweils betätigbar sind, wenn sich der Schieber in der voll geöffneten bzw. voll geschlossenen Stellung befindet. Die Endschalter sind mit den Eingängen .eines Schieberstellungs-Detektorrelais 91 durch Leitungen 92 und 93 verbunden. Das· Detektorrelais 91 ist mit einem Ausgang mit dem Eingang des Verzögerungsrelais 83 durch die Leitung 34 verbunden und dient zur Abgabe eines Signals an das Verzögerungsrelais bei Betätigung des Endschalters 88. Weitere Ausgänge des Detektorrelais 91 sind durch die Leitungen 96 - 99 jeweils mit einem Rückstellkreis 94 und den Eingängen der UND-Gatter 71, 76 und 78 verbunden. Das Detektorrelais 91 liefert ein Steuersignal an die das UHD-Gatter 7ό enthaltende Schaltung, wenn sich der Schieber in der Öffnungsstellung befindet, und liefert ein Steuersignal an die mit den UND-Gattern 71 und 78 verbundenen Schaltkreise, wenn sich" der Schieber in der Schließstellung befindet. Das Detektorrelais 91 kann außerdem ein Signal an den Rückstellkreis 94. abgeben, sobald der Schieber in die Schließstellung gelangt. Dieser Rückstellkreis 94 ist

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mit seinen Ausgängen mit dem Geschwindigkeitsvergleicher und dem Warnrelais 66 jeweils durch die Leitung 101 bzw. 102 verbunden. Unter Bezugnahme auf den in Pig. 3 dargestellten Geschwindigkeitsvergleicher sei angemerkt, daß das über die leitung 101 zugeführte RucksteIlsignal vorzugsweise an einen Eingang des Speicherrücksteilkreises 59 angelegt wird. Das über die Leitung 102 an das Warnrelais 66 angelegte Rückstellsignal dient vorzugsweise zum Abschalten des Warnrelais.

Die Arbeitsweise der in den Figuren 1-3 dargestellten Steuervorrichtung und damit das Steuerverfahren ist wie folgt: Es sei angenommen, daß sich der Schieber 11 zunächst in der ' Öffnungssteilung befindet und ein Gas wie z.B. Erdgas durch die Rohrfernleitung 12 mit einem statischen Druck in einem normalen Bereich (von z.B. 28-77 atü) hindurchfließt. Bei geöffnetem Schieber sperrt das Detektorrelais 91 die UND-Gatter 71 und 78, gibt jedoch ein Steuersignal an das UND-Gatter 76 ab, wodurch der Stromkreis zwischen Warnrelais 66 und Hydrauliksystem geschlossen ist. Das Wechselventil 21 verbindet den Druckwandler 41 mit der Rohrleitung auf der Seite des Schiebers 1I, auf der ein niedrigerer Druck herrscht, und der Druckwandler liefert ein diesem Druckwert entsprechendes elektrisches Signal. Dieses Signal wird durch den Geschwindigkeitsvergleicher 44 überwacht. So lange wie der Druck nicht mit einer Geschwindigkeit abfällt, die auf einen Bruch in der Rohrleitung hinweist, erzeugt der Geschwin—

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digkeitsvergleicher kein Signal, das Warnrelais 66 bleibt abgeschaltet und der Schieber 11 in der Rohrleitung bleibt geöffnet.

Wenn nun in der Rohrleitung ein auf einen Rohrleitungsbruch zurückzuführender Druckabfall auftritt, liefert ,der Geschwindigkeitsvergleicher 44 ein Signal'an das Warnrelais 66, welches seinerseits ein Befehlssignal durch das UND-Gatter 76 und die leitung 81 an das Hydrauliksystem 17 abgibt und aufgrund dessen den üeitungsschieber 11 schließt. Beim Schließen des Schiebers liefert das Detektorrelais 91 ein Signal an das Verzögerungsrelais 93 und steuert dieses in Betrieb. Das Verzögerungsrelais 85 liefert nach Anschaltung ein Befehlssignal an das Hydrauliksystem 17 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne (von z.B. 90 Sekunden) nach dem Schließvorgang, wodurch der Schieber 11 wiederum geöffnet wird, sofern nicht am Verzögerungsrelais 83 ein Sperrimpuls vom UND-Gatter 78 während dieser Zeitspanne angelegt wird.

Beim Schließen des Schiebers 11 liefert das Detektorrelais 91 ein Signal an den Rückstellkreis 94» wodurch der Geschwindigkeitsvergleicher 44 und das Warnrelais 66 in ihren normalen Betriebszustand zurückgestellt werden. In der Schieberschließstellung sperrt das Detektorrelais 91 das UND-Gatter 76, liefert jedoch Steuersignale an die UND-Gatter 71 und 78. Das vom Druckwandler 41 erzeugte Signal entspricht dem Druckzustand in der Rohrleitung auf der Niederdruckseite

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des geschlossenen Schiebers. Dieses Signal wird sowohl durch den Geschwindigkeitsvergleicher 44 und den Tiefdruckdetektor 68 überwacht. Wenn der Druck schneller als mit einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit (von z.B. 0,7 atü/min) abfällt, während der Schieber geschlosseil ist, liefert der Geschwindigkeitsvergleicher ein Signal an das Warnrelais 66, und dieses Relais erzeugt seinerseits ein Signal, welches über das UND-Gatter 78 an den Sperreingang des Verzögerungsrelais 83 angelegt wird und ein erneutes Öffnen des Schiebers 11 verhindert. Wenn der Druck auf der Tiefdruckseite des geschlossenen Schiebers unter einen vorbestimmten Mindestwert (von z.B. 7 atü) abfällt, liefert der Tiefdruckdetektor 68 ein Warnsignal an das UND-Gatter 71· Durch dieses Warnsignal wird das Warnrelais 66 angesteuert und verhindert ein Öffnen des Schiebers in der vorstehend beschriebenen Weise.

In Pig. 4 ist ein Hydrauliksystem dargestellt, welches einen Teil der Steuervorrichtung zum Stellantrieb des Schiebers 11 bildet. Es weist einen Yierweg-Steuerschieber 111 auf, welcher die Strömungsmittelzufuhrrichtung zu dem Hydraulikzylinder des Stellantriebs 16 durch die Hydraulikleitungen 18 und 19 steuert. Die Hydraulikleitungen 18 und 19 sind mit den Enden des Hydraulikzylinders über ein Rückschlagventil verbunden, das beispielsweise die in der US-Patentschrift 3 523 675 vom 11. August 1970 derselben Anmelderin beschriebene Ausführung haben kann. Das Stellglied des 7ierwegventils

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111 ist wie schematisch dargestellt betriebsmäßig mit einem pneumatischen Stellantrieb 111a vom Zylinder-Kolben-Typ verbunden. Außerdem ist ein Handstellhebel 111b schematisch dargestellt. Dem Vierweg-Steuerschieber 111 wird unter Druck stehende Flüssigkeit von dar Druckseite einer Hydraulikpumpe

112 zugeführt, welche über ein Einwegventil 113 mit dem Schieber verbunden ist und ihrerseits Flüssigkeit von einem Torratsbehälter 114 ansaugt. Durch ein Überdruckventil 115 kann bei überdruck Flüssigkeit in den Vorratsbehälter zurückgeleitet werden. Neben der Hydraulikpumpe 112 ist außerdem eine ITotpumpe 116 vorgesehen, welche Flüssigkeit durch ein Einwegventil 117 abgeben kann. Diese Pumpe 116 saugt Flüssigkeit von dem Vorratsbehälter 114 an und weist eine Kurbel für Handbetrieb auf. Die Hydraulikpumpe 112 ist betriebsmäßig mit einem Gasmotor 118 verbunden.

Der pneumatische Stellantrieb 111a des Vierweg-Steuerschiebers ist mit normalerweise geschlossenen Elektromagnetventilen 113 und 121 verbunden, die durch über die Leitungen 61 bzw. 36 zugeführte Steuersignale vermittels einer Schaltung 122 geöffnet werden können. Die Schaltung 122 entspricht der in Fig. 1 dargestellten Schaltung. Die beiden Seiten des pneumatischen Stellantriebs 111a sind mit den Abgabeseiten der Elektromagnetventile 119 und 121 durch die Rohrleitungen 123 und 124 verbunden. Unter Druck stehendes Gas wird den Elektromagnetventilen 119 und 121 von einem Wechselventil 126 zugeführt, das endseitig mit den Rohrleitungen 22 und 23

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verbunden ist, welche unter Druck stehendes Gas von einer oder beiden Seiten des Schiebers 11· zuführen, was jeweils davon abhängig ist, welche Seite vermittels der Schaltung 122 mit der Rohrleitung 127 verbunden wird.

Die mit dem Wechselventil 126 verbundene Rohrleitung

128 ist über das Einwegventil 131 mit einem Druckspeicher

129 verbunden, der zur Speicherung eines unter Druck stehenden Gasvolumens dient, das zum Antrieb des Gasmotors 118 und der pneumatischen Stellvorrichtungen dient, wenn der Druck auf beiden Seiten des Schiebers'11 auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert abgefallen sein sollte. Der Druckspeicher 129 ist durch eine Rohrleitung 132 und über einen Luftfilter 133 und einen Druckregler 134 mit den Elektromagnetventilen 119 und 121 verbunden und steht außerdem über die Leitung 136 und über den Schieber 137 und eine Pilter-Schmiervorrichtung 133 mit dem Gasmotor 118 in Verbindung. Dem Schieber 137 ist ein Handventil 139 parallel·- geschaltet. Der pneumatische Stellantrieb 14-1 für den Schieber 137¹ ist mit einem weiteren Wechselventil 142 verbunden, das endseitig mit den Rohrleitungen 123 und 124 verbunden ist. Der Schieber 137 ist normalerweise in die Schließstellung beaufschlagt und wird durch Anlegen eines Drucks an den pneumatischen Stellantrieb Hl über das Wechselventil 142 geöffnet.

Die Arbeitsweise der in Pig. 4 dargestellten Vorrichtung ist wie folgt: Unter normalen Bedingungen liefern die Leitungen

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81 und 86 leeine Steuersignale und die Ventile und Schieber 119, 121, 137 und 139 sind normalerweise geschlossen. Diese

Ventile und Schieber sind derart ausgelegt, daß im Schließzustand die Rohrleitungen 123 und 124 zur freien Atmosphäre hin entlüftet sind. Durch ein Steuersignal in der leitung 81 wird das Ventil 119 geöffnet und somit unter Druck,stehendes Gas durch die Rohrleitung 123 dein pneumatischen Stellantrieb 111a zugeführt, wodurch der Vierweg-Steuerschieber 111 verstellt wird, so daß die von der Pumpe 112 abgegebene Hydraulikflüssigkeit zum hydraulischen Stellantrieb 16 ge-■ langen und den Schieber 11 schließen kann. Durch den pneumatischen Druck in der Rohrleitung 123 wird außerdem das Wechselventil 142 in einer solchen Weise verstellt, daß dem pneumatischen Stellantrieb I4I des Schiebers 137 Druckmittel zugeführt und der Schieber geöffnet wird. Dadurch kann unter Druck stehendes Gas zu dem Gasmotor 118 gelangen und die Hydraulikpumpe 112 in Betrieb setzen. Das Gas wird normalerweise über das Wechselventil 126 zugeführt. Wenn jedoch die Rohrleitung 12 am Schieber 11 einen nicht zum Betrieb der Pumpe ausreichenden Druck führt, speichert der Druckspeicher 129 eine ausreichende Gasmenge, um die gewünschten Arbeitsgänge ausführen zu können. Sobald der Schieber 11 in die Schließstellung-gelangt, legt die Schaltung 122 kein Signal mehr an das Elektromagnetventil 119 an, so daß sich dieses schließt, wobei der Druck aus der Rohrleitung 123 entlüftet wird. Dadurch kann sich wiederum der Schieber 137 schließen

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und die Gaszufuhr zum Gasmotor 118 sperren, auch wenn sich der Tierweg-Steuerschieber 111 nach wie vor in der gleichen' Einstellung befindet. Der Schieber 11 bleibt so lange geschlossen, Ms der Vierweg-Steuerschieber 111 entweder von Hand oder durch ein von der Schaltung 122 erzeugtes Steuersignal in seine andere Schaltstellung gebracht worden ist. Bei Anliegen eines derartigen Steuersignals wird das Elektromagnetventil 121 geöffnet und führt der Rohrleitung 124 und dem Stellantrieb 111a unter Druck stehendes Gas zu. Somit wird der "Vierweg-Steuersohieber 111 verstellt, so daß von der Hydraulikpumpe 112 dem Schieber zugeführte Hydraulikflüssigkeit den Stellantrieb 111a in der Weise betätigen kann, daß der Schieber geöffnet wird. Beim Öffnungsvorgang wird der durch die Rohrleitung 124 an das Wechselventil 142 angelegte Druck auch dem Stellantrieb 141 des Schiebers 137 zugeführt, so daß dieses geöffnet und dem Gasmotor 118 kontinuierlich Gas augeführt wird. '

iig. 5a zeigt die Anwendung der Erfindung ^uf ein Gasrohrleitungssystem mit einer Hauptleitung, die an einer Elußüberquerung 149 in zwei zueinander parallelgeschaltete Zweigleitungen 147 und 148 aufgeteilt ist. Die Zweigleitungen 147. und 143 können je nach Wunsch oberirdisch über den Pluß hinweggeführt oder unter oder durch den !Fluß hindurch verlegt sein. Es sei angenommen, daß Erdgas oder ein anderes Gas in der durch den Pfeil 150 angedeuteten Strömungsrichtung durch

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das Rohrleitungssystem hindurchfließt. Die Hauptleitung 146 weist auf der Auf strom- und auf der Abstromseite der Flußüberquerung 149 jeweils einen. Rohrleitungsschieber 151 "bzw. 152 auf. In der Zweigleitung 147 befinden sich Rohrleitungsschieber 153 und 154» während sich in der Zweigleitung 14o Rohrleitungsschieber 156 und 157 befinden. Die Schieber sind dabei in jeder Zweigleitung auf gegenüberliegenden Seiten· des Flusses angeordnet. Die Schieber I5I - 157 bestehen vorzugsweise aus Schiebern entsprechend dem Schieber 11 von Fig. 1 und weisen jeweils eine Steuervorrichtung der vorstehend beschriebenen und in den Figuren 1-4 dargestellten Ausführung auf.

Die- Arbeitsweise des in Fig. 5a dargestellten Systems und das entsprechende Verfahren zur Durchflußsteuerung sollen anhand Fig. 5"b näher erläutert werden. ¥enn kein Rohrbruch vorhanden ist, strömt Gas durch die aufstromsextigen Abschnitte 146a und 146h der Hauptleitung, tritt durch beide Zweigleitungen 147'und 14-5 hindurch und durchläuft dann die abstromseitigen Abschnitte 146c und I4od der Hauptleitung, üs sei nun angenommen, daß an einer Stelle 15^ zwischen den Schiebern 153 und 154 ein Rohrbruch im Abschnitt I47"b der Zweigleitung 147 auftritt. In diesem Falle fällt der Druck innerhalb des ganzen Systems rasch ab, so daß sämtliche Schieber 1vi _ ip7 geschlossen werden, we^Lin angenommen wird, daß die Druc^abfallgeschwindigkeit einen vor bestimm teil Grenzwerx -""-.

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überschreitet. Wenn sieb die Schieber in der Schließeteilung befinden, kann ein weiterer Druckabfall nur in dem den Rohrbruch enthaltenden Rohrleitungsabschnitt auftreten. Entsprechend der Darstellung solider Rohrbruch 159 in dem Abschnitt H7b der Zweigleitung in der Nähe des Schiebers 153 liegen, so daß zwischen dem Schieber und dem Rohrbruch nur ein kurzes Rohrleitungsstück vorhanden 1st. Das Gas tritt sohneil aus diesem kurzen Rohrleitungsabschnitt aue, so daß der statische Druck auf dieser Seite des Schiebers 153 auf einen niedrigen Wert unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts abfällt. Dieser niedrige Druck wird durch die dem Schieber 153 zugeordnete Steuervorrichtung ermittelt, welche ein erneutes Öffnen des Schiebers verhindert. Aus dem längeren Rohrleitungsabschnitt zwischen dem Schieber 154 und der Bruchstelle tritt das Gas ebenfalls aus, so daß der Druck auch in diesem Abschnitt abfällt. Dieser Druckabfall wird durch die dem Schieber 154 zugeordnete Steuervorrichtung ermittelt und unter der Annahme, daß der Druckabfall schneller als mit vorbestimmter Geschwindigkeit erfolgt, wird der Schieber 154 an einem erneuten Offnen gehindert. Da diese Schieber somit geschlossen bleiben, bleibt der Druck auf der Tiefdruckseite der Schieber 151» 152, 156 und 157 oberhalb des vorbestimmten statischen Druckwerts, und die Druckabfallgeschwindlgkeit erreicht nicht den Wert bei Auftreten eines Rohrbruchs. Daher werden diese Schieber nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne im Anschluß an den Schließvorgang selbsttätig

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wieder geöffnet. Die Schieber 153 und 154 trennen somit den Abschnitt 147h der Zweigleitung 147» in welcher eich der Rohrbruch befindet, von dem übrigen Rohrleitungssystem ab, und der Durchfluß erfolgt durch die Abschnitte 146a, 146b, 148a, HSb, 148c, H6c und H6d.

In ]pig. 6a ist die Anwendung der Erfindung auf eiii Rohrleitungssystem aus mehreren einander parallelgeschalteten Rohrleitungen in Verbindung mit Überleitschiebern oder -ventilen dargestellt. Durch eine Rohrleitung 161 zugeführtes Gas wird durch eine Verdichterstation 162 in mehrere, zueinander parallelgeschaltete Rohrleitungen 163, 164 und 166 eingespeist. Bei 167 und 168 angedeutete Überleitstationen befinden sich in gegenseitigen Abständen auf der Abstromseite der Verdichterstation 162. Derartige Überleitstationen sind vorzugsweise in Abständen von. jeweils 16 - 160 km über die ganze Länge des Rohrleitungesystems verteilt angeordnet. An dar Überleitstation 167 sind die Rohrleitungsschieber 171 - 173 in Reihe mit den Hauptleitungen geschaltet, während die Schieber 176 - 179 zwischen den Rohrleitungen geschaltet sind. In entsprechender Weise sind an der Überleitstation 168 die Schieber 181 - 183 in Reihe jeweils mit den Hauptleitungen geschaltet, während die Schieber 186 - 189 zwischen den Rohrleitungen geschaltet sind. Die Schieber 171 - 189 bestehen vorzugsweise aus Schiebern der in Pig. 1 dargestellten Ausbildung und sind jeweils mit einer Durchflußsteuerung entsprechend ]?ig. 1 versehen. Statt Schiebern können selbstverständlich auch Ventile Verwendung finden. Die Überleitventile 176 -

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und 186 - 189 können ggf. einen kleineren Querschnitt als die Schieber 171 - 173 und 181 - 183 in den Hauptleitungen aufweisen.

Die Arbeitsweise des in Jig. 6a dargestellten Rohrleitungssysteme und das entsprechende Verfahren zur Durchflußsteuerung werden anhand der Figuren 6b - 6d näher erläutert. Die Verdichterstation 162 liefert Gas aus der Rohrleitung 161 in die aufstromseitigen Rohrleitungsab-Bchnitte 163a, 164a und 166a der drei Hauptleitungen. Im normalen Betriebszustand, d.h.. bei Nichtvorhandensein eineB Rohrbruchs sind sämtliche Schieber 171 - 189 geöffnet und Gas fließt durch das gesamte System hinduroh.

Wenn nun angenommen sei, daß ein Rohrbruch wie bei 191 in ?ig. 6b angedeutet im Rohrleitungsabschnitt 163b auftritt, fällt der Druck innerhalb des ganzen Rohrleitungssysteme rasch, ab, so daß sämtliche Schieber 171 - 189 auf diesen Druckabfall ansprechen und geschlossen werden. Die Schieber 171» 178, 181 und 186 bleiben aufgrund des niedrigen Druckwerts und/oder der höhen Druckabfallgeschwindigkeit auf ihrer Tiefdruckseite geschlossen. Die Schieber 172 - 177, 179, 182, 183 und 187 - 189 werden selbsttätig wiederum geöffnet, wodurch der Durchfluß in sämtlichen Rohrleitungsabscbnitten mit Ausnahme des die Bruchstelle enthaltenden Rohrleitungsabschnitts 163b wiederhergestellt wird.

In 3fig. 6c ist ein Rohrbruch. 192 im Rohrleitungsab-

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schnitt 164b in. der Nähe der Überleitetation 168 angedeutet. Bei Auftreten dieses Rohrbruchs schließen sich, die Schieber 171 - 139 sämtlich wie oben beschrieben. Die Schieber 172, 178 und 179 bleiben geschlossen, da der Druck auf ihrer Sxederdruckseite schneller als mit der zulässigen Höchstgeschwindigkeit abfällt, und die Schieber 162, 186 und 187 bleiben geschlossen, weil auf ihrer Niederdruckseite ein niedriger «tatischer Druck herrscht. Die¹Schieber 171» 173 177, 181, 183 und 188 - 189 werden wieder geöffnet, so daß der Durchfluß in allen Rohrleitungsabschnitten mit Ausnahme von Abschnitt 164b wiederhergestellt wird.

In Tig. 6d ist ein Rohrbruch. 199 zwischen der Verdichters tation 162 und der Überleitstation 167 dargestellt. Außerdem lind in dieser Zeichnungsfigur zusätzliche Rohrleitungsechieber 196 - 1^8 an d$r Verdichterstation in den Hauptrohrleitungen angeordnet. Die Schieber 196 - 198 entsprechen Torzugsweise dem in Fig. 1 dargestellten Schiebertyp, und eSmtiiche Sdteber weisen Pig«, 1 entsprechende Steuervorrichtungen auf, Sie Schieber können ggf. mit einer SicherheitBsteuervorrichtung des Verdichters verbunden werden, damit der Verdichter bei Auftreten eines schwerwiegenden Hohrleitungsbruchs abgeschaltet wird» Bei Auftreten des fiobrbruehs 199 werden sämtliche Schieber 171 - 179 und 196 - 198 geschlossen, Die Schieber 181 - 189 können ebenfalle geschlossen werden, was jev/eils von der Höhe des Druckabfalls in der Überleitstation. 168 abhängt.

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Die Schieber 173 und 177 bleiben geschlossen, da auf ihrer Aufstromseite ein niedriger statischer Druck herrscht, während Schieber 193 geschlossen gehalten wird, weil auf seiner Abstromsexte ein sehr schneller Drudabfall erfolgt ist. Die Schieber 171 - 172, 176, 178 - 179 und 196-197 werden selbsttätig wieder geöffnet, und das gleiche gilt auch für die Schieber in den Überleitstationen 167 und 16ö. Somit wird ein Durchfluß in sämtlichen Abschnitten des Rohrleitungssysteme mit Ausnahme von Abschnitt 166a wiederhergestellt.

In dem vorstehend beschriebenen Rohrleitungssystem werden sowohl der Druckwert als auch die Druckabfallgeschwindigkeit auf der Niederdruckseite eines geschlossenen Schiebers oder Ventils überwacht, und der Schieber wird nicht wieder geöffnet, wenn entweder der Druckwert oder die DruckabfallgeschwindigKeit einen Kohrbruch in. der Rohrleitung anzeigt. In manchen Fällen kann es jedoch nicht notwendig sein, sowohl Druckwert als auch Druckabfallgeschwindigkeit bei geschlossenem Schieber abzufühlen, so daß die Steuervorrichtung entsprechend abgeänder-t werden kann. Wenn beispielsweise das erneute Öffnen des Schiebers oder Ventils nur von der Druckabfallgeschwindigkeit abhängig sein soll, können der Tiefdruckdetektor 6o, das UND-Gatter 71 und die diesen zugeordneten Teile der Schaltung aus der in .Fig. 1 dargestellten Vorrichtung weggelassen werden.

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In Fig. 7 ist eine abgeänderte Ausführung form der Steuervorrichtung dargestellt, welche eine Auswahl der

zu überwachenden Parameter bei geschlossenem Schieber oder Ventil gestattet. Bei dieser Ausführungsform ist ein UND-Gatter 201 zwischen dem Ausgang des Geschwindigkeitsvergleichers 44 und dem Eingang des Warnrelais 66 zwischengeschaltet, der Ausgang des Geschwindigkeitsvergleichers ist mit einem Eingang des UND-Gatters verbunden, und der Ausgang dieses UND-Gatters ist mit dem Eingang des Warnrelais verbunden. Ein weiterer Eingang des UND-Gatters 201 ist mit einer Leitung 202 verbunden, über welche ein Steuersignal von dem Schieberstellungs-Detektorrelais 91 zugeführt wird, wenn der Schieber 11 geöffnet ist. Ein in eine Öffnungs- und eine Schließstellung jbringbarer Hanäschalter 203 ist zwischen dem Ausgang des Geschwindigkeitsvergleichers und dem Eingang des Warnrelais geschaltet. Ein entsprechender Handschalter 204 ist zwischen dem Ausgang des UND-Gatters 71 und dem anderen Eingang des Warnrelais 66 geschaltet.

Die Arbeitsweise der abgeänderten Steuervorrichtung von I"ig. 7 ist allgemein ähnlich der der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß die Handschalter 203 und 204 gestatten, wahlweise einzustellen, ob entweder ein niedriger Druck und/oder ein schneller Druckabfall ein erneutes Öffnen des Schiebers oder Ventils verhindern. Durch, das über die Leitung 202 an das UND-Gatter

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201 angelegte Signal wird das UND-Gatter angesteuert und läßt das von dem Geschwindigkeitsvergleicher 44 abgegebene Signal nur dann zum Warnrelais 66 durch, wenn der Schieber sich, in der Öffnungsstellung befindet. Wenn sich der Schieber jedoch in der Schließstellung befindet, ist das UND-Gatter 201 gesperrt, so daß das Signal des Geschwindigkeits-Tergleichers nur dann zum WarnrelaiB durchgesteuert wird, wenn der Handschalter 203 geschlossen ist. Das Signal vom liefdruckdetektor 68 gelangt nur dann über das UND-Gatter 71 zum Warnrelais 66, wenn der Bandschalter 204 geschlossen ist. Wenn daher beide Schalter geschlossen sind, verhindert entweder ein niedriger Druck _;oder ein schneller Druckabfall ein erneutes Öffnen des Schiejbers. Wenn Schalter 203 geschlossen und Schalter 204 geöffnet ist, verhindert ledig-

lieh ein schneller Druckabfall das Öffnen des Schiebers. Wenn Schalter 203 offen und Sichalter 204 geschlossen iet, verhindert nur ein schneller Druckabfall das erneute Öffnen des Schiebers, und wenn Schalter 203 offen und Schalter 204 geschlossen ist, verhindert nur ein niedriger Druck ein erneutes Öffnen des Schiebers.

Auf der Aufstrom- und der Abstromseite einer Verdichterstation können Schieber oder Ventile mit selbsttätig arbeitenden Steuervorrichtungen vorgesehen sein. In Fig. ti ist ein Teil eines Rohrleitungssystems 206 dargesteilt, das eine Verdichterstation 207 und Schieber 208 und 209 , auf der Aufstrom- und der Abstromseite der Verdichter-

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station 207 aufweist. Diese Schieber entsprachen vorzugsweise dem Schieber 11 von I\ig. 1 und sind jeweils mit einer Steuervorrichtung der anhand der Piguren 1-4 dargestellten Äusführungsform versehen. Wenn in diesem System die "beim An- oder Abschalten des Verdichters erzeugte Druckänderung ausreichend hoch, seih sollte, um einen oder beide Schieber zu schließen, wird dieser bzw. werden diese selbsttätig wieder geöffnet, wenn kein Rohrbruch in der .Rohrleitung vorhanden ist.

Das "Verfahren und die Steuervorrichtung nach der Erfindung bieten zahlreiche neuartige Merkmale und Vorteile. An jedem einzelnen Schieber oder Ventil werden von den normalen Druckverhältnisseii abweichende Werte abgefühlt, und jeder Schieber bzw. jedes Ventil wird im Falle eines itohrbruchs selbsttätig geschlossen, um die Bruchstelle zu isolieren. In einem .Rohrleitungssystem wird selbsttätig ein unbeschädigter Rohrleitungsabschnitt ermittelt und der Durchfluß durch diesen Abschnitt wiederhergestellt. Die Steuervorrichtung und damit ein mit diesem ausgerüstetes Rohrleitungssystem arbeiten vollautomatisch, wobei zwischen voneinander entfernten Schiebern oder Ventilen als einzige Verbindung die Rohrleitung erforderlich ist. Die jedem Schieber oder Ventil zugeordnete Steuervorrichtung kann in einem Kasten untergebracht werden, der an dem Schieber oder Ventil befesti_ot ist. Die Speisequelle für die elektrische Schaltung der Steuervorrichtung kann aus einer Batterie

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innerhalb des Kastens bestellen.

Die Hauptleitungs- und die Überleitschieber können der in Pig. 1 dargestellten Sehieberausführung entsprechen, jedoch auch aus Schiebern oder Ventilen anderer Ausführung, jeweils mit Stellantrieb bestehen, so beispielsweise aus Kugelventilen mit hydraulischem Drehstellantrieb, vermittels welchem die Ventilkugel um 90 verschwenkbar ist. Pur manche Anwendungen kann es auch wünschenswert sein, statt eines hydraulischen einen pneumatisch oder elektrisch betätigten Stellantrieb vorzusehen.

Durch die Erfindung sind somit ein neuartiges Verfahren zur Durchflußsteuerung in einer Rohrleitung oder einem Rohrleitungssystem und eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Durchflußsteuervorrichtung geschaffen worden, welche sich vielseitig abändern oder weiter ausgestalten lassen.

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Claims

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Patentansprüche

1, ^Verfahren zur Steuerung de.B Durchflusses von Strömungsmittel, insbesondere Gas, durch eine Rohrleitung oder ein Rohrleitungssystem vermittels eines normalerweise in der Öffnungsstellung befindlichen Schiebers oder Ventils mit einem zum öffnen oder Schließen dessBlben dienenden Stellantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (11) oder das Ventil bei schneller als mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit erfolgendem Abfall des statischen Drucks in einem demselben benachbarten Rohrleitungsabschnitt (12) vermittels des Stellantriebs (16) geschlossen, der Druckzustand in der Rohrleitung auf der Seite niedrigeren statischen Drucks des geschlossenen Schiebers oder Ventils abgefühlt und dieser bzw. dieses nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Schließvorgang bei Vorhandensein vorbestimmter Druckverhältnisse auf der Hiederdruckseite des geschlossenen Schiebers oder Ventils wieder geöffnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrleitung mehrere, normalerweise in der Öffnungsstellung befindliche Schieber oder Ventile (151 - 157; 171 1ä9) jeweils mit einem Stellantrieb angeordnet und die in Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte an jedem Schieber bzw. jedem Ventil ausgeführt werden.

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3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruoh 1 auf eine Rohrleitung aus aufstrom- und abstromseitig angeordneten Eauptleitungsabschnitten mit jeweils einem Schieber oder einem Ventil und zwischen diesen Abschnitten zueinander parallel geschalteten Rohrleitungen mit jeweils wenigstens zwei Schiebern oder Ventilen, vermittels welcher das Strömungsmittel in Abhängigkeit von der Einstellung der Schieber oder Ventile durch eine oder beide zueinander parallele Rohrleitungen durchleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte an jedem Schieber bzw. jedem Ventil in den Hauptleitungen und den parallelgeschalteten Rohrleitungen ausgeführt werden und im Palle eines Rohrbruchs in einer der parallelgeechalteten Rohrleitungen zwischen den beiden in dieser angeordneten Schiebern oder Ventilen diese geschlossen gehalten und die anderen Schieber oder Ventile zur Aufrechterhaltung des Durchflusses durch die andere der parallelgeschalteten Leitungen wieder geöffnet werden.

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf sswei zueinander parallele Rohrleitungen mit jeweils entfernt voneinander angeordneten Rohrleitungsschiebern oder -ventilen und zwischen den Rohrleitungen geschalteten Überleitschiebern oder -ventilen, die zwischen der Öffnungsund der Schließstellung verstellbar sind und dazu dienen, einen Strömungsmitteldurchsatz durch eine oder beide Rohrleitungen durchzulassen bzw. zu sperren, dadurch gekenn-

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zeichnet, äaß die in Anspruch. 1 angegebenen Verfahrenssehritte an "jedem Schieber bzw. jedem Yentil ausgeführt werden und im Falle eines Rohrbruchs in einer der parallelgesehalteten Eoorleitungen die der Bruchstelle benachbarten Schieber oder Ventile geschlossen gehalten und die anderen Schieber oder Ventile zur Aufrechterhaltung des Durchflusses durch die übrigen Teile der Rohrleitung wieder geöffnet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß im Hinblick auf die vorbestimmten Druekverhältnisse auf der Niederdruckseite eines geschlossenen Schiebers oder Ventils ein statischer Druck angesetzt wird, der über einem vorbestimmten Mindestwert liegt.

b. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß im Hinblick auf die vorbestimmten Druckverhältnisse auf der Niederdruckseite eines geschlossenen Schiebers oder Ventils das ITichtvorhandensein einer einen vorbestimmten Höchstwert überschreitenden Druckabfallgeschwindigkeit angesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß im Hinblick auf die vorbestimmten Druckverhältnisse auf der Niederdrucks ei te eines geschlosse*- nen Schiebers oder Ventils das Vorhandensein eines einen vorbestimmten Mindestwert überschreitenden statischen Drucks und das Nichtvorhandensein einer einen vorbestimmten Höchstwert überschreitenden Druckabfallgeschwindigkeit angesetzt

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8. Durchflußsteuervorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 in einer zur Förderung eines unter Druck stehenden Strömungsmittels dienenden Rohrleitung, in die wenigstens ein Schieber oder Ventil geschaltet ist, oder in einem Rohrleitungssystem, gekennzeichnet durch einen zum Schließen oder Öffnen des Ventils oder Schiebers (11) dienenden Stellantrieb (16) und eine auf die Druckverhältnisse in der Rohrleitung (12) ansprechbare, zur Betätigung des Stellantriebs dienende Steuerschaltung (Fig. 1, 122) mit einer auf einen Abfall des statischen Drucks in der Rohrleitung in der Nähe eines Schiebers oder Ventils mit einer einen vorbestimmten Geschwindigkeitswert überschreitenden Geschwindigkeit ansprechbaren und zur Betätigung der Stellvorrichtung im Schließsinne des Schiebers oder Ventils dienenden Vorrichtung, sowie einer auf vorbestimmte Druckverhältnisse in der Rohrleitung auf derjenigen Seite des geschlossenen Schiebers oder Ventils, auf der ein niedrigerer Druck herrscht, ansprechbaren und zur Betätigung der Stellvorrichtung im Öffnungssinne des Schiebers oder Ventils dienenden Vorrichtung.

b). Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei in der Rohrleitung wenigstens ein zusätzliches, zur Durchflußsteuerung dienendes Ventil bzw. ein Schieber geschaltet ist, gekennzeichnet durch, einen zum Schließen oder öffnen des zusätz-

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lichen Schiebers oder Ventils dienenden Stellantrieb (16) und eine auf die Druckverhältnisse in der Rohrleitung ansprechbare, zur Betätigung des Stellantriebs für den zusätzlichen Schieber bzw. Ventil dienende Steuerschaltung (Pig, 1, 122).

10. Vorrichtung nach. Anspruch 8, wobei die Rohrleitung aus einer Hauptleitung mit aufstrom- und abstromseitig angeordneten Rohrleitungsabschnitten und mehreren einander parallelgeschalteten und an ihren Enden jeweils mit den aufstrom- und abstromseitigen Rohrleitungsabschnitten der Hauptleitung verbundenen Rohrleitungen bestehen, in den aufstrom- und den abstromseitigen Hauptrohrleitungeabschnitten jeweils wenigstens ein Schieber oder Ventil und in jeder der einander parallelgeschalteten Rohrleitungen an voneinander entfernten Stellen jeweils wenigstens zwei Schieber oder Ventile angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber bzw. jedes Ventil (151 - 157» 171 189) mit einem bei Ansteuerung zum Öffnen des Schiebers oder Ventils dienenden Stellantrieb (16) und einer auf die Druckverhältnisse in der Rohrleitung ansprechbaren, zur Betätigung der Stellantriebe dienenden Steuerschaltung versehen ist.

11. Vorrichtung nach. Anspruch. 8, wobei die Rohrleitung wenigstens zwei einander parallelgeschaltete Rohrleitungen mit in einem gegenseitigen Abstand angeordneten Schiebern oder Ventilen und zwischen den Rohrleitungen geschalteten

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Überleitschiebern oder -ventilen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber bzw. jedes Ventil mit einem Stellantrieb und einer auf die Druckverhältnisse in der Rohrleitung ansprechbaren, zur Betätigung der Stellantriebe dienenden Steuerschaltung versehen ist.

12, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung auf einen über einem vorbestimmten Mindestwert liegenden statischen Druck auf der Niederdruckseite eines geschlossenen Schiebers oder Ventils ansprechbar ausgelegt ist.

13. Vorrichtung nach, einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung auf das Nichtvorhandensein einer einen vorbestimmten Höchstwert überschreitenden Druckabfallgeschwindigkeit auf der Niederdruckseite eines geschlossenen Schiebers oder Ventils ansprechbar ausgelegt ist.

14« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 - 1 ., dadurch gekennzeichnet, da» die Steuerschaltung auf das Vorhandensein eines einen vorbestimmten Mindestwert überschreitenden statischen Drucks und das Nichtvorhandensein einer einen vorbestimmten Höchstwert überschreitenden Druckabfallgeschwindigkeit auf der Iliedardruckseite einea geschlossenen Schiebers oder Ventils ansprechbar ausgelegt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche ο - 14» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber bzw .jedes Ventil

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auf "beiden Seiten jeweils über eine Druckabtastleitung (22, 23) mit. einer ""durch Strömungsmitteldruck betätigbaren Vorrichtung (21) verbunden ist, die dazu dient, eine Verbindung zwischen der Druckabtastleitung und der auf einem niedrigeren statischen Druck befindlichen Seite des Schiebers oder Ventils herzustellen, und. die zum Schließen oder öffnen des Schiebers oder Ventils vermittels des Stellantriebs dienenden Steuerorgane auf die Druckverhältnisse in der Druckabtastleitung ansprechbar sind.

1b, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-15» daäurch gekennzeichnet, daß eine Zeitschaltung (54) vorgesehen ist, welche dazu dient, jeden Schieber bzw. jedes Ventil vor Verstellung desselben in die üffnungsstellung während einer vorbestimmten Zeitspanne in der Schließstellung zu halten.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Betätigung der Stellvjrrichtung an jedem Schieber bzw. Ventil dienende Vorrichtung eine zur Erzeugung eines dem statischen Druck in der Rohrleitung auf der Seite niedrigeren Drucks entsprechenden elektrischen Signals dienende Vorrichtung (41)> eine aui das elektrische Signal ansprechbare und \;enu der statische Druck den vorbestimmten Wert unterschreitet oüer schneller als mit der vorbestimmten Geschwindigkeit abnimmt, zur Erzeugung eines Warnsignals dienende elektronische Schaltung (44» üj, 66), zur Ab-

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tastung, der Schieber- oder Ventils teilung dienende Schalter (o7, bo), eine auf die Schalter ansprechbare und zur Abgabe eines zur Verstellung des Schiebers oder Ventils im Üffnungssinne nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Schließen des Schiebers oder Ventils dienende Zeitschaltung (p4), und auf die v6n den Schaltungen abgegebenen Signale und die Stellungen der Schalter ansprechbare und bei Auftreten eines V/arnsignals bei geöffnetem Schieber oder Ventil zur Abgabe eines zum Schließen des Schiebers oder Ventils dienenden Steuersignals an den Stellantrieb, sowie zur Abgabe eines die Ausführung des Schieber- oder Ventilöffnungssignals bei geschlossenem Schieber oder Ventil und Auftreten des V/arnsignals sperrenden Signals dienende Logik-Gatter (71 j 76, 73) aufweist.

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L e e r s e i t e