DE3126587A1 - "abschaltsystem" - Google Patents

Description

Di© Erfindung bezieht sich auf ein Abschaltsystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1„

Bei vielen industriellen Anlagen^ besonders in der chemischen Industrie_p ist es notwendig Abschaltsysteme einzurichten» die so arbeiten,, daß sie Teile oder die gesamte entsprechende Anlage bei Auftreten eines unsicheren Zustandes abschalten. Derartige unsichere . Zustände können beispielsweise das Auftreten von Temperaturen oder Drücken oberhalb von Sicherheitsgrenzen oder eine gefährliche Änderung in der Zusammensetzung des Prozesstromes sein»

Aufgrund der hohen₅ bei modernen Anlagen geforderten Zuverlässigkeit bei der Aufrechterhaltun-^ 1er Sicherheitj, ist eine große Anzahl von Abschaltsystemen erforderlich» denn eine Vielzahl von unterschiedlichen

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Deutsche Bank (Künchsn) KIo 51/61070

Dresdner Bank (Munchenl KIo 3939844

Postscheck (Münchonl Kto Θ70-43 BO4

Variablen zu überwachen ist, und bezüglich jeder Variablen ein Signal erhalten wird, das eine Abschaltung herbeiführt, kann ein bedeutende industrielle Anlage mit beträchtlichen Kosten abgeschaltet werden und im Falle einer Prozessanlage tritt ein beträchtlicher Materialverlust besipielsweise durch Abfackeln auf.

Es hat sich herausgestellt, daß fehlerhafte Abschaltsignale oft als Ergebnis nicht von unsicheren Zuständen in der Anlage selbst, sondern von Fehlern in den Meßinstrumenten für die entsprechenden Variablen auftreten, üs ist deshalb allgemein üblich, drei Abschalt- ^eber vorzusehen,die diese-lbe Variable messen, beispielsweise drei Druck-, Temperatur- oder Zusammensetzungsgeber, die so eingerichtet sind, daß sie einen Abschaltvorgang einleiten,und vorzusehen, daß ein Abschaltvorgang lediglich dann auftritt, wenn zwei der drei Abschaltgeber eine übereinstimmende Anzei^ abgeben, iienn somit ein einzelner Abschaltgeber eine fehlerhafte Anzeige abgibt, tritt keine Abschaltung auf. Durch regelmäßige Testprogramme ist es möglich, die Zahl unechter Abschaltungen durch den Einbau derartiger Systeme zu verringern, die oft als hochintegrierte Schutzsysteme bezeichnet werden.

Erwartungsgemäß sind hochinte.grierte Schtuzsysteme unvermeidbar komoliziert; es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß ihre Kompliziertheit derart ist, daß häufig Entwurfsfehler, Aufbaufehler und Testfehler

3Q auftreten. Diese Probleme ergeben in Verbindung mit der großen Zahl von zu einer Abschaltung führenden Variablen bei modernen Anlagen, daß die Zahl unechter bzw. unnötiger Abschaltungen noch außerordentlich hoch sein kann. Ferner macht die komplexe Logik bei

3S derartigen Abschaltsyatemen ihre Installation teuer.

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Die sich ergebenden Probleme werden bei verschiedenen Anlagen weiter erhöht durch die Notwendigkeit, elektrische Schaltanlagen und andere Ausrüstungen in einem sicheren Gebiet entfernt von der Anlage anzuordnen,, um die Feuer- und Explosionsgefahr zu verringern,, sowie durch die Notwendigkeit, Testen der Abschaltsysteme vorzusehen,, während die Anlage in Betrieb ist»

Die Erfindung schafft ein vergleichsweise einfaches

■JO Abschaltsystem vom hochintegrierten Schutztyp» Die Erfindung umfaßt ein Abschaltsystem„ das drei Schalter, die entweder

normalerweise geöffnet und so eingerichtet sind,, daß sie geschlossen werden,, oder normalerweise geschlossen und so eingerichtet sind₀ daß sie geöffnet werden,, ansprechend auf ein gemeinsames„ einen Abschaltvorgang auslösendes Ereignis,, und die in Leitungen für unterschiedliche Phasen einer 3=Phasen=Energieversorgung liegen, sowie drei Abschalt^Stelleinrichtungen aufweist,, von denen jede mit einem anderen Paar von Leitungen hinter den Schaltern verbunden ist,, und die so einge= richtet sind₅ daß sie_D wsnn normalerweise geöffnete Schalter verwendet werden₀ einen Abschaltvorgang herbeiführen, wenn beide Schalter mindestens eines Lei = tungszuführungs-Paares zu einer Stelleinrichtung ge= schlossen sind_p wodurch die entsprechende Stellein= richtung erregt wird_p oder wenn normalerweise geschlos= sene Schalter verwendet werden,, einen Abschaltvorgang herbeifuhren_B wenn in keinem Leitungszuführungs=Paar zu irgendeiner Abschalt=Stelleinrichtung beide Schalter geschlossen sind, d_oh«_p wenn keine Stelleinrichtung erregt ist»

Das System kann ferner Schalter aufweisen,, die die Leitungen entsprechend gemeinsamen,, Abschaltvorgänge auslösenden Ereignissen steuern, die_p wenn die Schalter

normalerweise offen sindy parallel geschaltet sind, oder wenn sie normalerweise geschlossen sind, in Serie. Jeder Schalter in jeder Leitung hat sein Gegenstück in jeder der anderen Leitungen; d.h. jedem einen Abschalt-Vorgang auslösenden Ereignis ist ein Schalter in jeder Leitung zugeordnet. Somit ist ein Schalter in jeder Phase mit einem einzigen, einen Abschaltvorgang auslösendem Ereignis verbunden.

Vorzugsweise sind die Schalter normalerweise geschlossene Schalter. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung bewirkt das Ausfallen der 3-Phasen-Energieversorgung das Abschalten des Systems; diese Ausführungsform ist damifausfallsicher". Das System, das normalerweise geöffnete Schalter verwendet,, kann ebenfalls dadurch ausfallsicher gemacht werden, daß die 3-Phasen-Energieversorgung von einem Gerät erfolgt, das abgeschaltet wird. In der letzteren Form der Erfindung ist der Abschaltmechanismus so lange betriebsfähig, wie das Gerät angeschaltet ist.

Das System kann_s wenn es gewünscht wird_p in der nicht "ausfallsicheren" Betriebsweise mit nur geringem Risiko in den meisten Fällen verwendet werden,, vorausgesetzt daß ein Ausfallen der Energieversorgung selten ist, da es notwendig iat, daß ein einen Abschaltvorgang auslösendes Ereignis mit dem Ausfall der Energieversorgung zusammenfällt, bevor ein unsicherer Zustand auftritt«, Da die Anlage so ausgelegt v/erden muß, daß Abschaltvor = gänge vergleichsweise selten sind, wenn sie zufriedenstellend betrieben wird, führt eine realistische Einschätzung des Risikos und der Folgen, die sich durch das Ausfallen einer Abschaltung bei einem unsicheren Zustand ergeben, zu dem Schluß, daß die "nicht ausfallsichere" Form des Systems zufriedenstellend verwendet werden kann«,

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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen in folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben werden,, die Schaltpläne des erfiniungsgemHßen Abschaltsystems zeigt,,
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Figo 1 zeigt ein erfindungsgemäßes "ausfallsicheres" System,, Eine 3°Phasen=Wechselstromquelle1 weist drei Leitungen 2„3 und 4- auf, in denen 3 normalerweise geöffnete Schalter 5a_ob_pc₀ oa^bpC bzw„ 7a_pb„c liegen, Die Schalter 5a_?b_se sind so eingerichtet^ daß sie bei einem gemeinsamen,, einen Abschaltvorgang auslösenden Ereignis geschlossen v/erden; auch die Schalter 6aob_D und c sowie 7a₀b_p und c sind so eingerichtet, daß sie bsi unterschiedlichen^ Abschaltvorgänge auslösen· dsn Ereignissen geschlossen v/erden» Jede der Leitungen 2p3,und «4 führt von den Schaltern 7a₀b bzw_o c zu Absehalt=Batätigungsspulen 8₀9 und 10_p die derart ver·= bunden sind₀ daß die Spule 8 mit den Leitungen 2 und 3b die Spul© 9 mit den Leitungen 3 und 4· t> und die Spule 10 mit den Leitungen 4. und 2 verbunden ist» Die Abschalt-Betätigungsspulen sind so ausgebildet„ daß sie_p wenn sie erregt sind_D eine Druckplatte 11 halten? die Druck= platte 11 ist federbeaufschlaft,, so daß sie sich in Pfdlrichtun^ bewegtp wenn die Spulen nicht erregt sind,, so daß sie eine Abschaltung herbeiführte

Das System in einer Stellung gezeigt,, in dem alle drei eine Abschaltung herbeiführende Ereignisse aufgetreten sind_D so daß alle Schalter geöffnet sind und eine Abschaltung erfolgt ist»

Im Normalbetrieb sind alle Schalter geschlossen und alle Spulen 8_P9 und 10 erregt, so daß sie die Platte 11 halten» Sollte eine der Leitungen 2, 3 oder U durch Offnen eines oder mehrerer Schalter unterbrochen sein,, fließt weiter Strom durch eine der drei oDulen, die mit

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den beiden verbleibenden Leitungen verbunden ist; die Druckplatte 11 wird somit durch die verbleibende Abschalt-Betätigungsspule gehalten, '.venn zwei der drei Leitungen 2,3 und U durch die Betätigung der Schalter unterbrochen ist, ist die Schaltung für alle drei Spulen unterbrochen und alle drei nicht erregt, so daß sich die Platte 11 in Pfeilrichtung aufgrund ihrer Feder bewegen kann, wodurch eine Abschaltung erfolgt.

Die Wirkung dieser Anordnung ist, daß, vorausgesetzt, daß zwei der drei eine Abschaltung herbeiführenden Schalter für irgendeine der Gruppen 5a,b und c, 6a,b, und c, sowie 7a,b und c geschlossen sind, und daß die entsprechenden Schalter der anderen Gruppen ebenfalls geschlossen sind, keine Abschaltung auftritt.

Fig. 2 zeigt ein Abschaltsystem, bei dem normalerweise geöffnete Schalter verwendet werden. Eine 3-Phasen-Wechselstromversorgung 20 weist drei Leitungen 21,22 und 23 auf, in denen jeweils drei normalerweise offene Schalter 24.a,b, und c, 25a,b, und c sowie 26a,b, und c parallel geschaltet sind, wobei die Schalter in der Leitung 21 mit a, die in der Leitung 22 mit b und die in der Leitung 23 mit c bezeichnet sind. Die Leitungen 21,21und 23 führen zu Abschalt-Betätigungsspulen 27, 28 und 29 derart, daß die Spule 27 mit den Leitungen 21 und 22 verbunden ist, daß die Spule 28 mit den Leitungen 22 und 23 und daß die Spule 29 mit den Leitungen 23 und 21 verbunden ist. /Jenn irgendeine der drei Spulen 27,28 oder 29 erregt wird, zieht sie die Platte 30 in Pfeilrichtung an, wodurch eine Abschaltung erfolgt. Das System ist in seinem normalerweise geöffneten Zustand gezeigt, in dem keine Abschaltung erfolgt.

Jeder der Schalter 24.a,b, und c ist so ausgebildet, daß er ansprechend auf ein ^e-neinsames, eine Abschal-

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tung hervorrufendes Ereignis geschlossen wird. Die Schalter jeder der Gruppen 25a_pb₀undc sowie 26a_pb₉ und c sind ebenfalls so ausgebildetp daß sie ansprechend auf gemeinsame, eine Abschaltung auslösende Ereignisse geschlossen v/erden. Wenn irgendwelche zwei Schalter einer Gruppe schließen_D fließt Strom durch die Spule zwischen ihnen,, wodurch die Platte 30 angezogen wird, und eine Abschaltung erfolgt«

In beiden vorstehend erläuterten Systemen genügt das Versagen eines einzigen Abschaltungsauslösers nicht,, um eine Abschaltung hervorzurufen? übereinstimmendes Verhalten zweier Schalter ist erforderlichp dieses Ereignis auszulösen

Besehrieben wird ©in Absehaltsystsra₀ das Gruppen aus drei Schaltern aufweist, die auf ein einziges sine Abschaltung auslösendes Ereignis ansprechen und von denen jeder eine andere Phase einer 3=Phasen=Energieversorgung

schaltete Drei Abschalt=Stelleinriehtungen sind jeweils mit anderen Paaren von Schaltern verbundene Eine Fehl= funktion eines einzigen Schalters ruft kein© Abschaltung hervor_o

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Claims (6)

1. Dipl.-Ing. H.Tiedtke
2. RUPE " t^ELLMANN Dipl.-Chem. G. Bühling
3. Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann
4. y_ Bavariarlng 4, Postfach 202403
5. 3000 München 2 Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München
6. 6.JuIi 1981 DE 1365 ICI case H.31408/DT

   Patentansprüche

   0°y AbschaltsysteiQp dadurch gekennzeichnet, daß es drei Schalter (5a,b_pc_B 6a,b„ c_p7a,b, Cp"24.a_p b_p c,25a, b, c, 26a,b₉c)j die normalerweise geöffnet und so ausgebil= det sind, daß sie geschlossen werden, oder normalerweise geschlossen und so ausgebildet sind₀ daß sie geöffnet werden ansprechend auf ein gemeinsames, eine Abschal= tung auslösendes Ereignis, und die in Leitungen für unterschiedliche Phasen einer 3~Phasen~Energiever= sorgung liegen, sowie drei Abschalt=Stelleinrichtungen (8,9.10527,23,29) aufweist, die mit jeweils einem an= deren Leitungspaar hinter den Schaltern verbunden sind, und so ausgebildet sind, daß sie, wenn normalerweise offene Schalter verwendet werden, eine Abschaltung herbeiführen, wenn zwei Schalter mindestens eines Zuleitungspaars geschlossen sind, so daß die Stell= einrichtung erregt wird, oder, wenn normalerweise geschlossene Schalter verwendet werden, eine Abschal= tung herbeiführen, wenn nicht zwei Schalter irgendeines Zuleitungspaars geschlossen sind»

   2«, Abschaltsystem nach Anspruch 1 „ dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Schaltern

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   Λ₄<ΐ-1 ,

   in jeder Leitung vorgesehen ist, von denen jeder Schalter in jeder Leitung auf dasselbe eine Abschaltung hervorrufende Ereignis anspricht wie ein Schalter in jeder der anderen Leitungen, wobei, wenn die Schalter normalerweise offen sind,, sie parallel geschaltet sind, und, wenn sie normalerweise geschlossen sind, sie in Serie geschaltet sind.

   3. Abschaltsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter normalerweise offene Schalter sind, und daß die 3-Phasen-3nergieversorgung mittels eines Geräts erfolgt, das abgeschaltet wird.

   i. Verfahren für eine Schutzvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschaltsystem nsch einem der vorstehenden Ansprüche verwendet wird.

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