DE2629205A1 - Pressure rise limiter for pipeline protection - has injector valve and pneumatic pressure compensator vessel to prevent water hammer - Google Patents
Pressure rise limiter for pipeline protection - has injector valve and pneumatic pressure compensator vessel to prevent water hammerInfo
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Abstract
Description
Druckanstiegsgeschwindigkeits-Begrenzerf Pressure rise rate limiter
Rohrleitungen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von Rohrleitungen gegen Zerstörung bzw. Beschädigung durch Druckstoß bzw. Wasserschlag, der bei Abschaltung von Pumpstationen entsteht, insbesondere einen Druckanstiegsgeschwindigkeits-Begrenzer zur Druckanstiegsgeschwindigkeitsbegrenzung in Rohrleitungen bei Druckstoß bzw. Pipelines The invention relates to a device for protection of pipelines against destruction or damage by pressure surge or water hammer, which arises when pumping stations are switched off, in particular a pressure rise rate limiter to limit the rate of pressure increase in pipelines in the event of pressure surge or
Wasserschlag.Water hammer.
Druckstöße sind eine der Hauptursachen von Rohrleitungsbrüchen, die beträchtliche Schäden mit sich bringen. Pressure surges are one of the main causes of pipe ruptures that cause considerable damage.
Zum Schutz von langen Rohrleitungen vor Zerstörung werden verschiedene Vorrichtungen zum Abflachen der Stoßwellenfront verwendet. To protect long pipelines from destruction, various Devices used to flatten the shock wave front.
Die breiteste Anwendung haben Sicherheitsventile verschiedener Bauart gefunden, die bei Druckanstieg in der Rohrleitung ansprechen und einen Flüssigkeitsablaß in einen Sammelbehälter bewirken. Safety valves of various types are widely used found, which respond when the pressure rises in the pipeline and a liquid drain effect in a collecting container.
Verwendbar sind auch Sicherheitsfederventile, die an einer Zweigrohrleitung angeordnet werden und direkt auf die Krafteinwirkung der Stoßwelle ansprechen. Safety spring valves on a branch pipeline can also be used be arranged and respond directly to the force of the shock wave.
Ein Sicherheitsfederventil enthält ein Gehäuse mit einer Ablaßöffnung und einen im Gehäuse untergebrachten Kolben mit einer Feder. Bei Verschiebung des Kolbens öffnet sich im Gehäuse die Ablaßöffnung, und die Rohrleitung kommt dabei über die Ablaßöffnung mit der Ablaßleitung in Verbindung. A safety spring valve includes a housing with a drain port and a piston housed in the housing and having a spring. When moving the Piston opens the drain opening in the housing, and the pipeline comes along via the drain opening with the drain line in connection.
Bei einem Druckstoß öffnet sich das Ventil schnell genug, um den Ablaß der Arbeitsflüssigkeit in einen drucklosen Behälter zu gewährleisten. Die Ansprechgrenze der Ventile wird durch Änderung der Federdruckkraft eingestellt. In the event of a pressure surge, the valve opens quickly enough to release the Ensure that the working fluid is drained into a pressureless container. the The response limit of the valves is set by changing the spring pressure force.
Die Untersuchung des Verhaltens der Sicherheitsfederventile hat gezeigt, daß sie nicht hinreichend sicher arbeiten. Eine der Hauptursachen ihrer unsicheren Funktion ist ihre Trägheit und die Anderung des Ansprechdrucks infolge mangelnder Konstanz der elastischen Eigenschaften der Feder. The investigation of the behavior of the safety spring valves has shown that they are not working sufficiently safely. One of the main causes of its unsafe Function is their inertia and the change in the response pressure due to lack of Constancy of the elastic properties of the spring.
Es gibt Begrenzer der DT-Firma Gulde und der US-Firma Grove, die für das Abflachen der Stoßwelle in Rohrleitungen verwendbar sind. There are limiters from the DT company Gulde and the US company Grove that can be used for flattening the shock wave in pipelines.
Der Begrenzer der DT-Firma Gulde weist ein Ventil und ein Druckluftsteueraggregat auf, der auswechselbare Drosseln und einen Gradientenregler, der an das Ventil in Reihe angeschlossen ist, enthält. Das Öffnen des Ventils erfolgt durch ein Signal des Druckluftsteueraggregats. Das Signal wird ,jeweils entsprechend der Druckanstiegsgeschwindigkeit in der Rohrleitung gebildet. The limiter from the DT company Gulde has a valve and a compressed air control unit on, the exchangeable throttles and a gradient regulator, which is attached to the valve in Series is connected, contains. The valve is opened by a signal of the compressed air control unit. The signal is, in each case according to the rate of pressure increase formed in the pipeline.
Die Druckanstiegsgeschwindigkeit wird durch eine der auswechselbaren Drosseln bestimmt.The rate of pressure increase is controlled by one of the interchangeable Throttles determined.
Der Gradientenregler spricht bei Abweichung der Soll-Druckanstiegsgeschwindigkeit von der Ist-Druckanstiegsgeschwindgkeit in der Rohrleitung an. The gradient controller speaks in the event of a deviation from the nominal pressure increase rate from the actual rate of pressure increase in the pipeline.
Beim Öffnen des Ventils erfolgt der Ablaß der Arbeitsflüssigkeit in den Sammelbehälter, wodurch die Abflachung der Stoßwellenfront erzielt wird. When the valve is opened, the working fluid is drained into the collecting container, whereby the flattening of the shock wave front is achieved.
Ein Nachteil des Begrenzers der Firma Gulde ist eine geringe Betriebssicherheit des Ventils, da es nicht hinreichend dicht schließt, so daß Flüssigkeitsverluste über das Ventil auftreten, was zu bedeutenden Verlusten von Arbeitsflüssigkeit führt. A disadvantage of the Gulde governor is a low level of operational reliability of the valve, since it does not close sufficiently tightly, so that liquid losses occur across the valve, resulting in significant losses of working fluid.
Darüber hinaus ist die Schaltung des Druckluftsteueraggregats sehr kompliziert, was dessen Bedienung erschwert. In addition, the circuit of the compressed air control unit is very complicated, which makes it difficult to use.
Der Begrenzer der US-Firma Grove besitzt ein Ventil "Flexflo", welches in der Rohrleitung eingebaut ist, und ein mit dem Ventil "Flexflo" verbundenes Steueraggregat, das in Reihe geschaltet einen elektronischen Regler der Druckanstiegsgeschwindigkeit, ein hydraulisches Folgesystem, einen Druckluftbehälter und Drosseln enthält, wobei der Druckluftbehälter und die Drosseln als Verzögerungsglied dienen. The limiter from the US company Grove has a "Flexflo" valve, which is installed in the pipeline, and one with the "Flexflo" valve connected control unit, which is connected in series with an electronic controller the rate of pressure increase, a hydraulic follow-up system, a compressed air tank and throttles, wherein the compressed air tank and the throttles as a delay element to serve.
Das Ventil "Flexflo" stellt einen gelochten Zylinder dar, auf den eine Gummimanschette aufgesetzt ist. Der Hohlraum hinter dem Zylinder ist mit der Rohrleitung verbunden, wodurch bei stationärem Betriebszustand der auf den Innenraum der Gummimanschette wirkende Druck durch den auf deren Außenwandungen wirkenden Druck ausgeglichen wird. The "Flexflo" valve is a perforated cylinder on which a rubber sleeve is attached. The cavity behind the cylinder is with the Pipeline connected, whereby in steady-state operation of the on the interior the pressure acting on the rubber sleeve due to the pressure acting on its outer walls Pressure is equalized.
Im Zeitpunkt des Druckstoßes wird der Druck in den Hohlräumen des Ventils durch das Verzögerungsglied nach einem Zeitintervall ausgeglichen. Im Laufe dieses Zeitintervalls ist die Manschette von dem Zylinder abgedrückt und die Rohrleitung steht mit dem Sammelbehälter in Verbindung. At the time of the pressure surge, the pressure in the cavities of the Valve compensated by the delay element after a time interval. In the course of During this time interval, the cuff and the pipeline are pushed off the cylinder is in communication with the collecting container.
Infolgedessen fließt Flüssigkeit beim Druckstoß aus dem Ventil in den Sammelbehälter ab, wodurch die Abflachung der Stoßwelle erfolgt. As a result, liquid flows into the valve in the event of a pressure surge the collecting container, whereby the flattening of the shock wave takes place.
Nachteile dieses Begrenzers sind eine geringe Betriebssicherheit der Gummimanschette im Ventil "Flexflo", deren schneller Verschleiß und die Notwendigkeit, Je nach Verschleiß den Druckluftbehälter und die Drossel erneut einzustellen. Außerdem ist der Betrieb des Steueraggregats zu kompliziert. Disadvantages of this limiter are poor operational reliability the rubber sleeve in the "Flexflo" valve, its rapid wear and the need to Adjust the compressed air tank and the throttle again depending on the wear. aside from that the operation of the control unit is too complicated.
Es gibt auch einen Druckanstiegsgeschwindigkeits-Begrenzer zur Druckanstiegsgeschwindigkeitsbegrenzung in Rohrleitungen bei Druckstoß bzw. Wasserschlag, mit einem unmittelbar in der Rohrleitung angeordneten Strahlventil, das einen Einlaß, einen Auslaß und einen zusätzlichen, mit einem drucklosen Ablaßbehälter über ein Stellglied verbundenen Auslaß enthält, mit einem Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgeber und mit einem Druckgeber, dessen Ausgang mit dem Eingang des Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgebers verbunden ist. There is also a pressure increase rate limiter for limiting the pressure increase rate in pipelines in the event of pressure surge or water hammer, with one directly in the pipeline arranged jet valve, which has an inlet, an outlet and an additional, contains an outlet connected to an unpressurized drain container via an actuator, with a pressure increase rate signal transmitter and with a pressure transmitter whose Output connected to the input of the pressure increase rate signal transmitter is.
Dieser Begrenzer funktioniert folgendermaßen: Bei einer geringen Geschwindigkeit der Druckänderung in der Rohrleitung, welche dem stationären Betriebszustand der Rohrleitung entspricht, fließt der Strom der Arbeitsflüssigkeit über das Strahlventil in die Rohrleitung. This limiter works as follows: At a low Speed of pressure change in the pipeline, which corresponds to the steady-state operating state corresponds to the pipeline, the flow of the working fluid flows through the jet valve into the pipeline.
Beim Uberschreiten der Geschwindigkeit der Druckänderung in der Rohrleitung, was bei einem Druckstoß eintritt, spricht der Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgeber an. Dabei gelangt zum Steuereinlaß des Strahlventils ein Signal, welches die Umlenkung des Arbeitsflüssigkeitsstromes über das Strahlventil in den Sammelbehälter bewirkt. Dies führt zur Herabsetzung der Druckanstiegsgeschwindigkeit. When the speed of the pressure change in the pipeline is exceeded, what happens in the event of a pressure surge is spoken by the rate of pressure increase signal transmitter at. A signal is sent to the control inlet of the jet valve, which signals the deflection of the working fluid flow through the jet valve into the collecting container. This leads to a decrease in the rate of pressure rise.
Wird die im Signalgeber vorgegebene Druckanstiegsgeschwindigkeit erreicht, so wird ein Signal erzeugt, welches zum Steuereinlaß des Strahlventils gelangt, das die Umlenkung des Arbeitsflussigkeitsstromes wieder in die Rohrleitung bewirkt. The speed of pressure increase specified in the signal generator reached, a signal is generated which is sent to the control inlet of the jet valve that the diversion of the working fluid flow back into the pipeline causes.
Der genannte Begrenzer ist betriebssicher. The named limiter is operationally safe.
Ein Nachteil dieses Begrenzers für den Schutz der Rohrleitung gegen einen Druckstoß besteht aber in erheblichen Energieverlusten im Strahlventil, da es erforderlich ist, in diesem die potentielle Energie der Arbeitsflüssigkeit in kinetische Energie und umgekehrt umzuwandeln. A disadvantage of this limiter for protecting the pipeline against but there is a pressure surge in considerable energy losses in the jet valve, since it is necessary in this the potential energy of the working fluid in convert kinetic energy and vice versa.
Darüber hinaus erfolgt bei Schwingungen in der Rohrleitung der Ablaß von viel Arbeitsflüssigkeit aus der Rohrleitung, wodurch der Betriebs zustand in der Rohrleitung gestört wird. Dadurch werden die funktionellen Möglichkeiten der Anordnung begrenzt. In addition, the pipeline is drained if there are vibrations of a lot of working fluid from the pipeline, which means that the operating state is in the pipeline is disturbed. This increases the functional possibilities of the Arrangement limited.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckanstiegsgeschwindigkeits-Begrenzer zur Druckanstiegsgeschwindigkeitsbegrenzung in Rohrleitungen bei Druckstoß zu schaffen, der ermöglicht, hydraulische Energieverluste herabzusetzen, die Funktionsmöglichkeiten des Begrenzers zu erweitern und eine sichere Abflachung der Druckwellenfront zu gewährleisten. The invention is based on the object of a pressure rise rate limiter to limit the rate of pressure increase in pipelines in the event of a pressure surge, which enables hydraulic energy losses to be reduced, the functional possibilities of the limiter and a safe flattening of the pressure wave front guarantee.
Diese Aufgabe wird bei einem Druckanstiegsgeschwindigkeits-Begrenzer zur Druckanstiegsgeschwindigkeitsbegrenzung in Rohrleitungen bei Druckstoß bzw. Wasserschlag, mit einem unmittelbar in der Rohrleitung angeordneten Strahlventil, das einen Einlaß, einen Auslaß und einen zusätzlichen, mit einem drucXssen Ablaßbehälter über ein Stellglied verbundenen Auslaß enthält, mit einem Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgeber und mit einein Druckgeber, dessen Ausgang mit dem Eingang des Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgebers verbunden ist, erfindungsgemäß gelöst durch einen gasdichten Druckluftausgleicher, der mit dem zusätzlichen Auslaß des Strahlventils verbunden ist und zur Minderung der Druckanstiegsgeschwindigkeit in der Rohrleitung infolge Arbeitsflüssigkeitshebung im Druckluftausgleicher bei Druckstoß und Kontraktion des LuStpols+;frs über dem Spiegel der Arbeitsflüssigkeit in diesem vorgesehen ist, wobei der Druckluftausgleicher über den Druckgeber mit dem Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgeber erbunden ist, dessen Ausgang mit einem Membranantrieb des Stellgliedes verbunden ist. This task is performed with a pressure rise rate limiter to limit the rate of pressure increase in pipelines in the event of pressure surge or Water hammer, with a jet valve arranged directly in the pipeline, one inlet, one outlet and an additional one with a pressurized drainage container includes outlet connected via an actuator, with a pressure rise rate signal transmitter and with a pressure transmitter, the output of which is connected to the input of the pressure increase rate signal transmitter is connected, solved according to the invention by a gas-tight Compressed air equalizer, which is connected to the additional outlet of the jet valve and for reduction the rate of pressure increase in the pipeline as a result of the working fluid lift in the compressed air equalizer with pressure surge and contraction of the LuStpol +; frs above the Mirror of the working fluid is provided in this, the compressed air equalizer is tied to the pressure increase rate signal transmitter via the pressure transmitter, the output of which is connected to a diaphragm drive of the actuator.
Es ist zweckmäßig, daß das Strahlventil aus einer Düse, einem zu ihr gleichachsigen Diffusor und einer Zwischendüsenkammer besteht, die unmittçlbar mit dem zusätzlichen Auslaß des Strahlventils verbunden ist. It is useful that the jet valve consists of a nozzle, a to their equiaxed diffuser and an intermediate nozzle chamber, which is immediately is connected to the additional outlet of the jet valve.
Vorteilhafterweise wird die Erfindung weitergebildet durch eine Logikeinheit und einen Niveaugeber für den Arbeitsflüssigkeitsspiegel im Druckluftausgleicher, von dem zwei Ausgänge mit dem Druckluftausgleicher und ein dritter Ausgang über einen Lageregler mit einem Eingang der Logikeinheit verbunden sind, von der ein zweiter Eingang mit dem Ausgang des Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgebeis und ein dritter Eingang über einen weiteren Lageregler mit einem weiteren, an der Rohrleitung angeordneten Druckgeber verbunden ist, wobei der Druckluftausgleicher an eine Luftzufuhrleitung über ein weiteres Stellglied angeschlossen ist, von dem ein Membranantrieb mit dem Ausgang der Logikeinheit verbunden ist. The invention is advantageously developed by a logic unit and a level sensor for the working fluid level in the compressed air equalizer, from which two outputs with the compressed air equalizer and a third output over a position controller are connected to an input of the logic unit, one of which second input with the output of the pressure increase rate signal and a third input via another position controller with another one on the pipeline arranged pressure transducer is connected, wherein the compressed air equalizer is connected to an air supply line is connected via another actuator, of which a diaphragm actuator with the Output of the logic unit is connected.
Es ist auch zweckmäßig, daß bei einem Druckanstiegsgeschwindigkeits-Begrenzer, wobei der Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgeber in Reihe geschaltet ein Element zur Anfang;ustierung des Signalgebers, einen Steuersignalgenerator und einen Vergleicher enthält, der Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgeber ein Verzögerungsglied aufweist, das einen zum Vergleicher parallelgeschalteten Behälter und eine an den Ausgang des mit der Atmosphäre verbundenen Vergleichers angeschlossene Wechseldrossel besitzt. It is also advisable that in the case of a pressure rise rate limiter, wherein the pressure rise rate signal generator is on in series element to start; adjusting the signal generator, a control signal generator and a comparator contains, the pressure increase rate signal transmitter has a delay element, one container connected in parallel to the comparator and one to the output of the comparator connected to the atmosphere.
Die Verwendung des gasdichten Druckluftausgleichers, der Logikeinheit und neue Verbindungen des Strahlventils mit dem Druckluftausgleicher und der Ablaß leitung ermöglichen, bei stationärem Betriebszustand eine Umwandlung der gesamten potentiellen Energie des Arbeitsflüssigkeitsstromes in kinetische Energie zu vermeiden, nämlich dank dem vorhandenen Druck in der Zwischendüsenkammer. The use of the gas-tight compressed air equalizer, the logic unit and new connections of the jet valve to the compressed air equalizer and the drain line enable a conversion of the entire in steady-state operating state to avoid potential energy of the working fluid flow in kinetic energy, namely thanks to the existing pressure in the intermediate nozzle chamber.
Dabei wird im Strömungsventil nur ein Teil der potentiellen Energie des Arbeitsflüssigkeitsstromes in die kinetische Energie umgewandelt, welcher durch die Differenz der Geschwindigkeit des Arbeitsflüssigkeitsstromes in der Rohrleitung und der des Arbeitsflüssigkeitsstromes in der Zwischendüsenkammer des Strahlventils bestimmt wird. Dadurch werden Energieverluste erheblich herabgesetzt. Die Verbindungen des Signalgebers mit dem Stellglied und dem Druckluftausgleicher ermöglichen bei Druckstößen eine wirksame Herabsetzung der Druckanstiegsgeschwindigkeit in der Rohrleitung und eine Betriebsabstimmung sämtlicher Blocks des erfindungsgemäßen Begrenzers. Dies gestattet es, die Funktionsmöglichkeiten des Begrenzers zu erweitern, und macht diesen universal. Only part of the potential energy is used in the flow valve of the working fluid flow is converted into kinetic energy, which through the difference in the speed of the working fluid flow in the pipeline and that of the working fluid flow in the intermediate nozzle chamber of the jet valve is determined. This significantly reduces energy losses. The connections of the signal transmitter with the actuator and the compressed air equalizer enable Pressure surges an effective reduction in the rate of pressure increase in the pipeline and an operational adjustment of all blocks of the limiter according to the invention. This makes it possible to expand the functional possibilities of the limiter, and makes this universal.
Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen Druckanstiegsgeschwindigkeits-Begrenzers zur Druckanstiegsgeschwindigkeitsbegrenzung in Rohrleitungen bei Druckstoß bzw. Wasserschlag; Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Strahlventil; Fig. 3 ein Druckluftschaltbild des erfindungsgemäßen Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgebers. In the following the invention is illustrated by way of example with reference to the drawing explained in more detail. Show it: Fig. 1 is a basic circuit diagram of the invention Pressure rise rate limiter for limiting the pressure rise rate in pipelines in the event of pressure surge or water hammer; 2 shows a jet valve according to the invention; 3 is a compressed air circuit diagram of the pressure increase rate signal generator according to the invention.
Der Druckanstiegsgeschwindigkeits-Begrenzer hat ein Strahlventil 1 (Fig. 1), das unmittelbar in einer Rohrleitung 2 der Ansaugleitung einer Pumpstation 3 angeordnet ist. Das Strahlventil 1 besitzt einen Einlaß, einen Auslaß sowie einen zusätzlichen Auslaß, der mit einem drucklosen Ablaßbehälter 4 über ein Stellglied 5 in Verbindung steht. The pressure rise rate limiter has a jet valve 1 (Fig. 1), which is directly in a pipe 2 of the suction line of a pumping station 3 is arranged. The jet valve 1 has an inlet, an outlet and one additional outlet, which is connected to an unpressurized drain container 4 via an actuator 5 communicates.
Erfindungsgemäß hat der Begrenzer einen gasdichten Druckluftausgleicher 6, der mit dem zusätzlichen AuslaB des Strahlventils 1 verbunden ist. Der Begrenzer besitzt auch einen Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signal geber 7 und einen Druckgeber 8, dessen Ausgang mit dem Eingang des Signalgebers 7 verbunden ist. According to the invention, the limiter has a gas-tight compressed air equalizer 6, which is connected to the additional outlet of the jet valve 1. The limiter also has a pressure increase rate signal transmitter 7 and a pressure transmitter 8, the output of which is connected to the input of the signal generator 7.
Der gasdichte Druckluftausgleicher 6 ist über den Druckgeber 8 mit dem Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgeber 7 verbunden, dessen Ausgang an den Membranantrieb 9 des Stellgliedes 5 angeschlossen ist. The gas-tight compressed air equalizer 6 is connected to the pressure transmitter 8 connected to the pressure rise rate signal generator 7, the output of which to the Diaphragm drive 9 of the actuator 5 is connected.
Der Begrenzer weist außerdem eine Logikeinheit 10, bestehend aus einem ODER-Glied 11 und einem Inhibitions- Glied 12, und einen Niveaugeber 15 für den Flüssigkeitsspiegel im gasdichten Druckluftausgleicher 6 auf. Zwei Ausgänge des Niveaugebers 15 sind mit dem gasdichten Druckluftausgleicher 6, ein dritter Ausgang ist über einen Lageregler 14 mit einem Eingang der Logikeinheit 10 verbunden, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgebers 7 und deren dritter Eingang über einen Lageregler 15 mit einem weiteren in der Rohrleitung 2 angeordneten Druckgeber 16 verbunden sind. The limiter also has a logic unit 10, consisting of an OR gate 11 and an inhibition Link 12, and one Level transmitter 15 for the liquid level in the gas-tight compressed air equalizer 6 on. Two outputs of the level transmitter 15 are connected to the gas-tight compressed air equalizer 6, a third output is via a position controller 14 with an input of the logic unit 10, the second input of which is connected to the output of the pressure increase rate signal transmitter 7 and its third input via a position controller 15 with another in the pipeline 2 arranged pressure transducer 16 are connected.
Der gasdichte Druckluftausgleicher 6 steht mit einer Luftzufuhrleitung 17 über ein weiteres Stellglied 18 in Verbindung, dessen Membranantrieb 19 mit einem Ausgang der Logikeinheit 10 verbunden ist. The gas-tight compressed air equalizer 6 is connected to an air supply line 17 via a further actuator 18 in connection, the membrane drive 19 with a Output of the logic unit 10 is connected.
Erfindungsgemäß besteht das Strahlventil 1 (Fig. 2) aus einer Düse 20 und einem Diffusor 21, die zueinander koaxial angeordnet sind, und einer Zwischendüsenkammer 22, die mit dem gasdichten Druckluftausgleicher 6 unmittelbar verbunden ist. According to the invention, the jet valve 1 (Fig. 2) consists of a nozzle 20 and a diffuser 21, which are arranged coaxially to each other, and an intermediate nozzle chamber 22, which is directly connected to the gas-tight compressed air equalizer 6.
Der Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgeber 7 enthält folgende in Reihe geschaltete Elemente: ein Element 23 (Fig. 3) zur AnfangsJustierung des Signalgebers, einen Steuersignalgenerator 24 und einen Vergleicher. The pressure increasing rate signal generator 7 includes the following elements connected in series: an element 23 (Fig. 3) for initial adjustment of the Signal generator, a control signal generator 24 and a comparator.
Das Element 23 wird derart abgestimmt, daß bei stationär gewordenem Betriebs zustand der Rohrleitung 2 ein Steuersignal zum Ausgang des Steuersignalgenerators 24 durchgelassen wird. The element 23 is tuned so that when it has become stationary Operating state of the pipeline 2, a control signal to the output of the control signal generator 24 is allowed through.
Der Signalgeber 7 weist auch ein Verzögerungsglied 26 zur Verzögerung der Auslösung des Ausgangssignals auf. The signal generator 7 also has a delay element 26 for delay the triggering of the output signal.
Das Element 23 zur AnfangsJustierung des Signalgebers 7 stellt einen Signalwiederholer mit Verschiebung dar (vgl. T.K. Berends, T.K. Efremowa, A.A. TagajewskaJa, "Bauelemente und Schaltkreise der Druckluftautomatik", Verlag Maschinostrojenije, Moskau, 1968). The element 23 for the initial adjustment of the signal generator 7 represents a Signal repeater with shift (see T.K. Berends, T.K. Efremowa, A.A. TagajewskaJa, "Components and circuits of the automatic compressed air system", Verlag Maschinostrojenije, Moscow, 1968).
Der Steuersignalgenerator 24 enthält eine Wechseldrossel 27, einen Behälter 28, ein Vergleichselement 29, einen Behälter 50, wobei alle diese Elemente in Reihe geschaltet sind. Der Steuersignalgenerator 24 hat außerdem einen Wiederholer 51 mit Verschiebung, welcher zum Element 29 parallel eingeschaltet ist. The control signal generator 24 contains an alternating throttle 27, a Container 28, a comparison element 29, a container 50, all of these elements are connected in series. The control signal generator 24 also has a repeater 51 with displacement, which is switched on in parallel with element 29.
Der Vergleicher 25 enthält ein Vergleichselement 52 und einen Leistungs-Wiederholer-Verstärker 33, die in Reihe geschaltet sind. The comparator 25 includes a comparator 52 and a power repeater amplifier 33 connected in series.
Ein Verzögerungsglied 26 schließt einen parallel zum Vergleicher 25 angeschlossenen Behälter 54 und eine an den Ausgang des mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Vergleichers 25 angeschlossene Wechseldrossel 55 ein. Die Speisung des Signalgebers 7 ist in Fig. 9 nicht dargestellt. A delay element 26 closes a parallel to the comparator 25 connected container 54 and one to the outlet of the with the atmosphere in Connected comparator 25 connected alternating choke 55 a. The feeding of the signal generator 7 is not shown in FIG.
Die Arbeitsweise des Druckanstiegsgeschwindigkeits-Begrenzers ur Druckanstiegsgeschwindigkei tsbegrenzung in Rohrleitungen bei Druckstoß ist folgende: Beim stationären Betriebszustand der Rohrleitung 2 (Fig. 1) befinden sich das Strahlventil 1 und der Druckluftausgleicher 6 im dynamischen Gleichgewicht. The operation of the pressure rise rate limiter ur The pressure increase speed limitation in pipelines in the event of a pressure surge is the following: In the steady-state operating state of the pipeline 2 (FIG. 1), the jet valve is located 1 and the compressed air equalizer 6 in dynamic equilibrium.
Die Arbeitsflüssigkeitin der Rohrleitung 2 strömt aus der Dtise 20 (Fig. 2) über die Zwischendüsenkammer 22 in den Diffusor 21. The working fluid in the pipeline 2 flows out of the nozzle 20 (Fig. 2) via the intermediate nozzle chamber 22 into the diffuser 21.
Bei kleineren Druckschwankungen in der Rohrleitung 2 strömt Arbeitsflüssigkeit über die Zwischendüsenkammer 22 in den Druckluftausgleicher 6 (Fig. 1) infolge einer Differenz zwischen dem Luftpolsterdruck im Druckluftausgleicher 6 und dem Druck in der Rohrleitung 2, wodurch eine Abflachung der Druckschwankungen der Arbeitsflüssigkeit in der Rohrleitung erfolgt, was zu einem stationären Betriebszustand der Rohrleitung 2 führt. In the event of smaller pressure fluctuations in the pipeline 2, working fluid flows Via the intermediate nozzle chamber 22 in the compressed air equalizer 6 (Fig. 1) as a result of a Difference between the air cushion pressure in the compressed air equalizer 6 and the pressure in the pipe 2, thereby flattening the pressure fluctuations of the working fluid takes place in the pipeline, resulting in a steady-state operating state of the pipeline 2 leads.
Bei Abschaltung der Pumpstation 3 breitet sich in der Rohrleitung 2 stromaufwärts eine Welle der Druckerhöhung der Arbeitsflüssigkeit aus. Bei Durchgang der Welle durch das Strömungsventil 1 erfolgt das Ausströmen von Arbeitsflüssigkeit über die Zwischendüsenkammer 22 (Fig. 2) des Strahlventils 1 (Fig. 1) in den Druckluftausgleicher 6. Infolgedessen findet eine Herabsetzung der Druckanstiegsgeschwindigkeit der Arbeitsflüssigkeit statt. Da das Volumen des Drucklurtausgleichers 6 begrenzt ist, erfolgt in der Rohrleitung 2 bei großen Störungen des Drucks der Arbeitsflüssigkeit ein Ablaß der Flüssigkeit in den drucklosen Behälter 4 über das Stellglied 5. When the pumping station 3 is switched off, it spreads in the pipeline 2 upstream from a wave of pressure increase of the working fluid. With passage The working fluid flows out of the shaft through the flow valve 1 via the intermediate nozzle chamber 22 (FIG. 2) of the jet valve 1 (FIG. 1) into the compressed air equalizer 6. As a result, there is a decrease in the rate of pressure rise of the working fluid instead of. Since the volume of the pressure belt equalizer 6 is limited, it takes place in the pipeline 2 in the event of major disturbances in the pressure of the working fluid, a discharge of the fluid into the pressureless container 4 via the actuator 5.
Die Unterdrückung gefährlicher Störungen des Drucks der Arbeitsflüssigkeit in der Rohrleitung erfolgt mittels des Signalgebers 7 über einen mit dem Druckluftausgleicher 6 in Verbindung stehenden Druckgeber 8. The suppression of dangerous disturbances in the pressure of the working fluid in the pipeline takes place by means of the signal transmitter 7 via a with the compressed air equalizer 6 related pressure transducer 8.
Die Stoßwellengröße, bei welcher der Druckanstiegsgeschwindigkeits-Signalgeber 7 anspricht, wird durch den Betriebszustand der Rohrleitung 2 bestimmt. Uberschreitet die Amplitude des Druckanstiegs der Arbeitsflüssigkeit in einem vorgegebenen Zeitintervall den dem Signalgeber 7 vorgegebenen Wert, so gibt der Signalgeber 7 ein Signal ab, das zur Logikeinheit 10 und gleichzeitig zum Stellglied 5 gelangt. Das Stellglied 5 öffnet sich und läßt Flüssigkeit in den Behälter 4 ab. Die Arbeitsweise der Logikeinheit 10 wird nachfolgend beschrieben werden. The shock wave magnitude at which the rate of pressure increase transducer 7 responds is determined by the operating state of the pipeline 2. Exceeds the amplitude of the pressure increase of the working fluid in a given time interval the signal transmitter 7 given value, the signal transmitter gives 7 from a signal which reaches the logic unit 10 and at the same time to the actuator 5. The actuator 5 opens and lets liquid into the container 4 from. The way of working of logic unit 10 will be described below.
Beim Einsatz des Begrenzers kann ein Luftverlust aus dem Druckluftausgleicher 6 beobachtet werden. Eine regelmäßige Luftspeisung des Druckluftausgleichers 6 erfolgt selbsttätig. Der Spiegel der Arbeitsflüssigkeit im Druckluftausgleicher 6 wird durch den Niveaugeber 15 überwacht, der über den Lageregler 14 mit abzustimmender Unempfindlichkeitszone verbunden ist. Eine erhebliche Verringerung des Luftvolumens im Druckluftausgleicher 6 wird durch den Niveaugeber 15 erfaßt. When using the limiter, there may be a loss of air from the compressed air equalizer 6 can be observed. A regular air supply to the compressed air equalizer 6 takes place automatically. The level of the working fluid in the compressed air equalizer 6 is through the level sensor 15 monitors, which via the position controller 14 with the insensitivity zone to be coordinated connected is. A significant reduction in the volume of air in the air equalizer 6 is detected by the level sensor 15.
Überschreitet das vom Niveaugeber 15 auf den Lageregler 14 kommende Signal den dem Lage regler 14 vorgegebenen Druckwert, so gibt der Lageregler 14 ein Signal auf die Logikeinheit 10. Von der Logikeinheit 10 gelangt ein entsprechendes Signal zum Stellglied 18, das sich öffnet und über das der Druckluftausgleicher 6 mit Luft so lange gefüllt wird, bis der Spiegel der Arbeitsflüssigkeit im Druckluftausgleicher 6 auf den dem Lageregler 14 vorgegebenen Druckwert sinkt.Exceeds that coming from the level sensor 15 to the position controller 14 The position controller 14 sends a signal to the pressure value specified for the position controller 14 a signal to the logic unit 10. A corresponding signal arrives from the logic unit 10 Signal to actuator 18, which opens and via which the compressed air equalizer 6 is filled with air until the level of the working fluid in the compressed air equalizer 6 drops to the pressure value specified for position controller 14.
Beim Erreichen des dem Lageregler 14 vorgegebenen Druckwertes wird dessen Ausgangssignal gleich Null, und das Stellglied 18 schließt sich. Der Luftdruck für die Luftspeisung des Druckluftausgleichers 6 sollte den maximalen Arbeitsdruck in der Rohrleitung 2 überschreiten. When the pressure value specified for the position controller 14 is reached its output signal is zero and the actuator 18 closes. The air pressure for the air supply of the compressed air equalizer 6 should be the maximum working pressure in pipeline 2 exceed.
Zur Vermeidung der Uberleitung von ArbeitsflUssigkeit in die Luftspeiseleitung des Druckluftausgleichers 6 sowie zur Vorbeugung eines fehlerhaften Ansprechens ries Speisesystems bei einer Flüssigkeitsspiegeländerung im Druckluftausgleicher 6 beim Druckstoß ist im Begrenze Oine Vorrichtung zur Verriegelung des Öffnens des weiteren Stellgliedes 18 vorgesehen. Die Verriegelung wird durch die Logikeinheit 10 bewirkt, welches mittels des ODER-Glieds 11 und des Inhibitions-Gliedes 12 den Durchgang des Signals vom Lageregler 14 bei einer Drucksteigerung beim Übergangs- oder stationären Betriebszustand der Rohrleitung 2 sperrt. Zu diesem Zweck werden auf den Steuereingang des Inhibitions-Gliedes 12 über das ODER-Glied 11 von den Ausgängen des Signalgebers 7 der Geschwindigkeit und des Lagereglers 15, der mit dem in der Rohrleitung 2 angeordneten Druckgeber 16 verbunden ist, Signale gegeben. To avoid the transfer of working fluid into the air feed line of the compressed air equalizer 6 and to prevent incorrect response ries Feed system in the event of a change in the liquid level in the compressed air equalizer 6 when Pressure surge is also limited to a device for locking the opening Actuator 18 is provided. The locking is effected by the logic unit 10, which by means of the OR gate 11 and the inhibition gate 12 the passage of the signal from the position controller 14 in the event of a pressure increase in the transition or stationary The operating state of pipeline 2 blocks. For this purpose, the control input of the inhibition element 12 via the OR element 11 from the outputs of the signal generator 7 of the speed and the position controller 15, which is arranged in the pipeline 2 with the Pressure transmitter 16 is connected, signals are given.
Der Druckgeber 16 erfaßt den Druck in der Rohrleitung 2 und sendet ein entsprechendes Signal zum Lageregler 15, in welchem der Druck der Arbeitsflüssigkeit in der Rohrleitung 2 mit einem dem Lage regler 15 vorgegebenen oder Soll-Druckwert verglichen wird. The pressure transducer 16 detects the pressure in the pipe 2 and sends a corresponding signal to the position controller 15, in which the pressure of the working fluid in the pipeline 2 with a position controller 15 predetermined or setpoint pressure value is compared.
Der dem Lage regler 15 vorgegebene Druck übertrifft den Betriebsdruck in der Rohrleitung 2 bei stationär gewordenem Betriebszustand. The pressure preset for the position controller 15 exceeds the operating pressure in the pipeline 2 when the operating state has become stationary.
Beim Überschreiten des dem Lageregler 15 vorgegebenen Druckwerts der Arbeitsflüssigkeit wird ein Signal auf das ODER-Glied 11 der Logikeinheit 10 übertragen. When the pressure value specified for position controller 15 is exceeded the working fluid is a signal to the OR gate 11 of the logic unit 10 transfer.
Weiterhin gelangt das Signal über das Inhibitions-Glied 12 der Logikeinheit 10 zum Stellglied 18. Das Stellglied 18 schließt sich unter dem Einfluß dieses Signals und verhindert den Zutritt von Luft zum Druckluftausgleicher 6. The signal also arrives via the inhibition element 12 of the logic unit 10 to the actuator 18. The actuator 18 closes under the influence of this signal and prevents air from entering the compressed air equalizer 6.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Signalgebers 7 näher erläutert. The mode of operation of the signal generator 7 is explained in more detail below.
Das Signal vom Druckgeber 8 kommt auf den Eingang des Signalgebers 7. Das Ausgangssignal des Signalgebers 7 wird dem ODER-Glied 11 der Logikeinheit 10 und dem Membranantrieb 9 des Stellgliedes 5 zugeführt. The signal from the pressure transmitter 8 comes to the input of the signal transmitter 7. The output signal of the signal generator 7 is the OR gate 11 of the logic unit 10 and the diaphragm drive 9 of the actuator 5 is supplied.
Bei stationär gewordenem Betriebszustand der Rohrleitung 2 liegen die Pulsation des Arbeitsflüssigkeitsdrucks in der Rohrleitung 2, des Luftdrucks im Druckluftausgleicher 6 und entsprechend die Pulsation des Eingangssignalwertes des Signalgebers 7 in den Grenzen der zulässigen Druckhöhen und der Werte der Druckgeschwindigkeitsänderungen der Arbeitsflüssigkeit. Dabei entspricht der Luftdruck am Ausgang des Steuersignalgenerators 24 (Fig. 3) dem Eingangsdruck des Signalgebers 7, wobei dieser den letzteren um einen vorgegebenen Wert übertrifft, der durch den Wiederholer 31 eingestellt wird. When the operating state of the pipeline 2 has become stationary the pulsation of the working fluid pressure in the pipe 2, the air pressure in the compressed air equalizer 6 and correspondingly the pulsation of the input signal value of the signal generator 7 within the limits of the permissible print heights and the values of the print speed changes the working fluid. The air pressure at the output of the control signal generator corresponds to this 24 (Fig. 3) the input pressure of the signal generator 7, the latter around the latter exceeds a predetermined value which is set by the repeater 31.
Die Justierung des Elementes 31 sichert die Ausfilterung hochfrequenter Änderungen des Arbeitsflüssigkeitsdrucks in der Rohrleitung 2 und im Luftpolster des Druckluftausgleichers 6, welche nach ihren Kennwerten für die Rohrleitung 2 nicht gefährlich sind. The adjustment of the element 31 ensures the high-frequency filtering out Changes in the working fluid pressure in the pipe 2 and in the air cushion of the compressed air equalizer 6, which according to their characteristics for the pipeline 2 are not dangerous.
Des weiteren wird im Element 52 des Vergleichers 25 das Eingangssignal des Signalgebers 7 mit dem Ausgangssignal des Steuersignalgenerators 24 verglichen. Furthermore, in element 52 of comparator 25, the input signal of the signal generator 7 is compared with the output signal of the control signal generator 24.
Das Element 32 spricht an, und an dessen Ausgang und entsprechend am Ausgang des Signalgebers 7 wird ein Ausgangssignal gleich Null gebildet. Dabei beeinflußt das Ausgangssignal des Signalgebers 7 die mit diesem verbundenen Bauteile des erfindungsgemäßen Begrenzers nicht, die Stellglieder 5 (Fig. 1) und 18 bleiben also geschlossen. Infolgedessen erfolgen kein Ablaß der Arbeitsflüssigkeit in den drucklosen Behälter 4 und keine Luftspeisung des Druckluftausgleichers 6. The element 32 responds, and at its output and accordingly an output signal equal to zero is formed at the output of the signal generator 7. Included affects the output signal of the signal generator 7 with this connected Components of the limiter according to the invention not, the actuators 5 (Fig. 1) and 18 remain closed. As a result, there is no drainage of the working fluid into the pressureless container 4 and no air supply to the compressed air equalizer 6.
Bei einer sehr kurzfristigen Änderung des Arbeitsflüssigkeitsdrucks in der Rchrleitung 2 strömt ein Teil der Arbeitsflüssigkeit über das Strömungsventil 1 in den Druckluftausgleicher 6, so daß ein steiler Druckanstieg im Luftpolster des Druckluftausgleichers 6 erfolgt. In the event of a very brief change in the working fluid pressure In the Rchrleitung 2 a part of the working fluid flows over the flow valve 1 in the compressed air equalizer 6, so that a steep rise in pressure in the air cushion of the compressed air equalizer 6 takes place.
Diese Druckänderung im Luftpolster wird durch den Druckgeber 8 erfaßt, von dessen Ausgang ein entsprechendes Signal auf den Eingang des Signalgebers 7 übertragen wird. Überschreitet die genannte Druckänderung den vom Element 25 (Fig. 3) vorgegebenen Wert, so spricht ein Element 29 des SteuerstWalgeneratars 24 an und bleibt derLuhEui am Ausgang des Steuersignalgenerators 24 während eines Zeitintervalls gespeichert, das durch die Wechseldrossel 27 und den Behälter 28 vorgegeben wird. Dabei bleiben das Ausgangs signal des Elementes 32 des Vergleichers 25 und entsprechend das Ausgangssignal des Signalgebers 7 gleich Null. This pressure change in the air cushion is detected by the pressure transmitter 8, a corresponding signal from its output to the input of the signal generator 7 is transmitted. If the mentioned pressure change exceeds that of element 25 (Fig. 3) predetermined value, an element 29 of the control valve generator 24 responds and the LuhEui remains at the output of the control signal generator 24 for a time interval stored, which is specified by the changeable throttle 27 and the container 28. The output signal of the element 32 of the comparator 25 and accordingly remain the output signal of the signal generator 7 is zero.
Falls die Druckänderung in der Rohrleitung 2 und der Luftpolsterdruck erheblich und lange andauernd sind, spricht das Element 52 des Vergleichers 25 an, und am Ausgang des Elementes 32 und entsprechend am Ausgang des Signalgebers 7 entsteht ein Ausgangssignal gleich "Eins". If the pressure change in pipe 2 and the air cushion pressure are significant and long lasting, the element 52 of the comparator 25 responds, and at the output of the element 32 and correspondingly at the output of the signal generator 7 an output equal to "one".
Unter erheblicher Druckänderung wird eine Druckänderung verstanden, welche die vom Element 31 vorgegebene Druckhöhe überschreitet. A significant change in pressure is understood to mean a change in pressure, which exceeds the pressure level specified by element 31.
Das Ausgangssignal gleich Eins des Signalgebers 7 wirkt auf den Membranantriebs 9 (Fig. 1) des Stellgliedes 5 ein, wodurch das letztere geöffnet wird. Infolgedessen wird Arbeitsflüssigkeit aus der Rohrleitung 2 über das Stellglied 5 in den drucklosen Behälter 4 abgelassen, und der Druck in der Rohrleitung 2 wird bis auf den Druckwert im stationären Betriebszustand der Rohrleitung 2 herabgesetzt. The output signal equal to one of the signal generator 7 acts on the diaphragm drive 9 (Fig. 1) of the actuator 5, whereby the latter is opened. Consequently is working fluid from the pipeline 2 via the actuator 5 in the unpressurized Tank 4 drained, and the pressure in the pipe 2 is up to the pressure value reduced in the steady operating state of the pipeline 2.
Darüber hinaus wirkt das Ausgangs signal des Signalgebers 7 gleich Eins;über das ODER-Glied 11 der Logikeinheit 10 auf den Membranantrieb 19 des Stellgliedes 18 ein, so daß das letztere geschlossen wird. Infolgedessen erfolgt keine Luftspeisung des Druckluftausgleichers 6. In addition, the output signal of the signal generator 7 has the same effect One; via the OR element 11 of the logic unit 10 to the diaphragm drive 19 of the actuator 18 so that the latter is closed. As a result, there is no air feed of the compressed air equalizer 6.
Das Verzögerungsglied 26 ist für die Änderung der Übergangsgeschwindigkeit des Ausgangssignals des Signalgebers 7 von Eins auf Null vorgesehen. Dies ist erforderlich, um das Schließen des Stellgliedes 5 zu verzögern, da ein plötzliches Schließen des Stellgliedes 5 zu einem zusätzlichen Druckstoß führt. The delay element 26 is for changing the transition speed of the output signal of the signal generator 7 provided from one to zero. This is necessary to delay the closing of the actuator 5, as a sudden closing of the Actuator 5 leads to an additional pressure surge.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Begrenzers ermöglicht es, die Zuverlässigkeit des Schutzes von Rohrleitungen vor Rohrleitungsbruch bei Druckstößen bzw. The use of the limiter according to the invention enables the Reliability of the protection of pipelines against pipe rupture in the event of pressure surges respectively.
Wasserschlägen bei minimalen Druckverlusten in der Rohrleitung im Laufe des stationären Betriebszustandes der Rohrleitung zu erhöhen.Water hammer with minimal pressure loss in the pipeline in the To increase over the course of the steady operating state of the pipeline.
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Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2629205A DE2629205C3 (en) | 1976-06-29 | 1976-06-29 | Pressure rise rate limiter for pipelines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2629205A DE2629205C3 (en) | 1976-06-29 | 1976-06-29 | Pressure rise rate limiter for pipelines |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2629205A1 true DE2629205A1 (en) | 1978-01-12 |
| DE2629205B2 DE2629205B2 (en) | 1980-01-03 |
| DE2629205C3 DE2629205C3 (en) | 1980-08-28 |
Family
ID=5981761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2629205A Expired DE2629205C3 (en) | 1976-06-29 | 1976-06-29 | Pressure rise rate limiter for pipelines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2629205C3 (en) |
-
1976
- 1976-06-29 DE DE2629205A patent/DE2629205C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2629205C3 (en) | 1980-08-28 |
| DE2629205B2 (en) | 1980-01-03 |
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