DE69823687T2

DE69823687T2 - Verfahren und vorrichtung zur regelung eines pneumatisch betätigten ventils

Info

Publication number: DE69823687T2
Application number: DE69823687T
Authority: DE
Inventors: Etienne Fourcy; Christian Goubier; Dominique Bonne; Pascal Dicquemare; Christophe Briand
Original assignee: Electricite de France SA; Framatome ANP SAS
Current assignee: Electricite de France SA; Areva NP SAS
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2018-10-24
Also published as: DE69823687D1; WO1999022169A1; FR2770276B1; EP1025380A1; EP1025380B1; FR2770276A1; ES2221215T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung eines Ventils mit pneumatischer Ein-Aus-Steuerung.
In vielen industriellen Anlagen werden pneumatisch gesteuerte Ventile verwendet, um den Umlauf eines Fluids in einem Kreislauf der Anlage anzuhalten oder zu erlauben.
Insbesondere bei Druckwasser-Kernreaktoren werden viele Ventile mit pneumatischer Steuerung als Absperrventil oder Selbstschlussventil im Primärkreislauf des Reaktors oder in Kreisläufen verwendet, die direkt mit dem primärkreislauf in Verbindung stehen, wie der Sicherheitsinjektionskreislauf oder der Kreislauf zur chemischen und volumetrischen Prüfung des Kernreaktors. Solche Absperrventile werden auch im Sekundärkreislauf als Dampfisolierschieber oder in den Hilfskreisläufen des Kernreaktors verwendet.
Solche Absperr- oder Isolierventile sind mit Ein-Aus-Betrieb, wobei das so Ventil gesteuert wird, dass es in eine Stellung des vollständigen Schließens oder eine Öffnungsstellung gebracht wird.
Diese Ventile besitzen einen Ventilkörper, in dem ein Sitz und ein hinterer Anschlag, eine Verschlussvorrichtung, die fest mit einer Stange verbunden ist, die zwischen einer Schließstellung, in der die Verschlussvorrichtung auf dem Ventilsitz aufliegt, und einer Öffnungsstellung, in der die Ventilstange auf dem hinteren Anschlag aufliegt, beweglich im Ventilkörper angeordnet ist, mindestens ein Mittel zum elastischen Rückstellen der Stange und der Verschlussvorrichtung in eine der Öffnungs- bzw. Schließstellungen, ein pneumatisches Stellglied, das einen beweglichen Teil besitzt, der mit der Ventilstange verbunden ist, und eine Druckgasquelle zur Speisung des pneumatischen Stellglieds, um die Ventilstange und die Ver schlussvorrichtung gegen die Kraft der elastischen Rückstellmittel in die Schließ- oder die Öffnungsstellung zu bringen, angeordnet sind.
Das pneumatische Stellglied weist eine Kammer auf, die von einer beweglichen Wand oder einem Kolben begrenzt werden kann, die über eines oder mehrere Elektroventile mit einer Druckgasquelle verbunden ist.
Wenn die Kammer des pneumatischen Stellglieds über Elektroventile mit Druckgas gespeist wird, verschiebt sich der bewegliche Teil des pneumatischen Stellglieds, indem er eine Verschiebung der Stange und der Ventil-Verschlussvorrichtung entweder in Öffnungsrichtung oder in Schließrichtung bewirkt.
Wenn die Kammer des pneumatischen Stellglieds nicht mit Druckgas gespeist wird, wobei dieses Gas im allgemeinen Druckluft ist, bewirken die elastischen Rückstellmittel eine Verschiebung der Ventilstange und des beweglichen Teils des pneumatischen Stellglieds in einer Richtung entgegengesetzt zur vorhergehenden, um die Verschlussvorrichtung des Ventils in eine Schließ- oder eine Öffnungsstelung des Ventils zurückbringen.
Die Elektroventile zur Steuerung der Speisung der Kammer des pneumatischen Stellglieds sind im allgemeinen mit Steuermitteln verbunden, die in einer Schaltstelle der Anlage zusammengefasst sein können. Bei Kernreaktoren sind zum Beispiel die Steuerungen der Elektroventile zur Speisung der Stellglieder der Ein-Aus-Ventile des Kraftwerks im Schaltraum des Kernreaktors zusammengefasst, und die Öffnungs- oder Schließstellung dieser Ventile wird auf Bildschirmen oder Überwachungs-Leuchtanzeigen angezeigt.
In einer industriellen Anlage, bei der es wichtig ist, den einwandfreien Betrieb zu überprüfen, zum Beispiel aus Sicherheitsgründen, und insbesondere in einem Kernkraftwerk, ist es notwendig, periodisch eine Überprüfung der Absperrventile der Hauptkreisläufe durchzuführen.
Im Rahmen der Wartungsprogramme von Kernreaktoren sind Vorgänge zur systematischen Überprüfung der Ventile vorgesehen, die zu präventiven Maßnahmen oder zu Reparaturen an diesen Ventilen bei einem Abschalten des Kernreaktors nach der Überprüfung führen können.
Es kann auch notwendig sein, bestimmte Eingriffe an den Ventilen vorzunehmen, wenn während des normalen Betriebs des Kernreaktors Ausfalle festgestellt wurden.
Die an den Ventilen durchgeführten Eingriffe erfordern den Ausbau mancher Teile der Ventile, und die Erfahrung hat gezeigt, dass ein großer Prozentsatz dieser Eingriffe hinsichtlich des tatsächlichen Betriebszustands des Ventils nicht notwendig ist. Es werden also unnötigerweise eine beträchtliche Anzahl von Ausbauvorgängen an den Ventilen durchgeführt, was nicht nur langwierig und teuer sein kann, sondern auch zu erhöhten Gefahren bei der Verwendung der Ventile führen kann, da der Wiedereinbau des Ventils nach dem Eingriff nicht immer perfekt durchgeführt wird.
Die systematische präventive Wartung der Ventile eines Kernkraftwerks, die direkte Eingriffe und Abbauten an den Ventilen erfordert, kann also tatsächlich für den einwandfreien Gesamtbetrieb des Kernkraftwerks schädlich sein.
Im Rahmen der periodischen Wartung der Ein-Aus-Ventile mit pneumatischer Steuerung von Kernreaktoren muss man insbesondere die Regulierung der Ventile, d. h. die auf den Sitz wirkende Kraft der Verschlussvorrichtung des Ventils in der geschlossenen Stellung und die auf den hinteren Anschlag wirkende Kraft der Ventilstange in der offenen Stellung, sowie den Weg der Klappe zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung überprüfen.
Um diese Überprüfungen durchzuführen, wird üblicherweise ein Verfahren verwendet, bei dem das pneumatische Stellglied und der beweglichen Teil des Ventils entkoppelt werden und zwischen das Stellglied und den beweglichen Teil einen Kraftsensor eingefügt wird, mit dem die Kräfte beim Schließen und beim Öffnen des Ventils gemessen werden. Der Weg des Ventils zwischen diesen beiden Stellungen wird mit Hilfe einer Messlatte gemessen.
Ein erster Nachteil dieses klassischen Prüfverfahrens ist es, dass es ein Entkoppeln von zwei Organen des Ventils und somit einen Ausbau des Ventils und einen Eingriff in seinen Innenbereich erfordert.
Die Präzision dieses Verfahrens ist andererseits aufgrund der Verwendung eines Kraftsensors in einer Umgebung, die durch die Lokalisierung des Ventils bedingt wird, und der Verwendung einer Messlatte zum Messen der Verschiebungen ungewiss.
Außerdem muss das mit der Überprüfung beauftragte Personal in direkter Nähe des Ventils eingreifen, was die vom Einsatzpersonal angesammelten Strahlungsdosen erhöht.
Es wurde vorgeschlagen, die Regulierung des Ventils mit einem verbesserten Verfahren zu überprüfen, mit dem das Entkoppeln des pneumatischen Stellglieds und des beweglichen Teils des Ein-Aus- Ventils vermieden werden können. Eine einen Hydraulikzylinder und einen Kraftsensor enthaltende Einheit wird auf dem pneumatischen Stellglied angeordnet und mit der manuellen Steuerstange des Ventils verbunden. Ein Öffnungs- und Schließzyklus des Ventils wird durch Betätigung des Zylinders durchgeführt, um ein Kraft-/Verschiebe-Diagramm zu erhalten.
Eine Software ermöglicht es, charakteristische Punkte des Diagramms auszuwählen und ausgehend von diesen Punkten die Werte der für die Überprüfung notwendigen Parameter zu berechnen. Diese Parameter bestehen insbesondere aus der Krafteinwirkung der Klappe auf ihren Sitz, der Krafteinwirkung des beweglichten Teils des Ventils auf den hinteren Sitz, der Elastizitätskonstanten der elastischen Rückstellvorrichtung, die im allgemeinen aus Belleville-Dichtungsringen besteht, sowie aus dem Weg des Ventils.
Dieses Verfahren hat mehrere Vorteile im Vergleich mit dem oben beschriebenen klassischen Verfahren.
Insbesondere ist es nicht mehr notwendig, das Stellglied und den beweglichen Teil des Ventils zu entkoppeln, und daher werden der Ausbau und die Eingriffe in einen inneren Bereich des Ventils beschränkt.
Andererseits ist der durchgeführte Versuch vollständiger, da zusätzlich zu den Regulierwerten des Ventils die Kraft aufgrund der Stopfbüchse und die Elastizitätskonstante der Belleville-Dichtungsringe bestimmt werden können.
Die Zeit des Eingreifens der Bedienungspersonen in der Nähe des Ventils wird auf die Zeit reduziert, die notwendig ist, um die den Hydraulikzylinder und den Kraftsensor enthaltende Einheit auf das Ven til aufzusetzen. Die nachfolgende Überprüfung der Regulierung geschieht aus der Ferne und automatisch mit Hilfe eines Mikrocomputers, wodurch die von den Bedienungspersonen empfangenen Strahlendosen reduziert werden. Die während des Öffnungs- und des Schließzyklus durchgeführten Messungen werden von der Datenverarbeitung gespeichert, und somit werden das Formatieren, das Speichern und die Ausgabe der Ergebnisse der Überprüfungen schnell und mit einer sehr guten Durchführungsqualität ausgeführt.
Schließlich wird die von der Stopfbüchse verursachte Krafteinwirkung berechnet, was die Einstellung dieser Stopfbüchse ermöglicht.
Das Verfahren hat aber gewisse Nachteile. Insbesondere ermöglicht es nur die Durchführung einer mechanischen Diagnose an den geschlossenen Ventilen durch Luftmangel aufgrund der Durchführung der Überprüfung mit Hilfe eines Hydraulikzylinders. Außerdem erfordert der Einsatz des Prüfverfahrens einen Ausbau der manuellen Steuerung des Ventils, um die Achse des Ventils erreichen zu können.
Das Verfahren kann nur für Ventile verwendet werden, die so gestaltet sind, dass sie die Befestigung eines Zylinders auf der manuellen Steuerachse des Ventils erlauben. Da andererseits die Überprüfung auf eine mechanische Diagnose beschränkt ist, führt man keine wirkliche Überprüfung des Betriebs des Ventils und der zu diesem Ventil gehörenden Bauteile, wie zum Beispiel des Elektroventils durch, das die Zufuhr von Druckluft in die Kammer des Stellglieds steuert.
Es gibt also ein Bedürfnis für ein Verfahren und eine Vorrichtung, die es ermöglichen, eine Überprüfung eines Ein-Aus-Ventils mit pneumatischer Steuerung ohne jeden Ausbau des Ventils durchzuführen, die genaue Werte der charakteristischen Betriebsparameter des Ventils liefert. Es wäre ebenfalls wünschenswert, über ein Verfahren oder eine Vorrichtung zu verfügen, die es ermöglichen, die Überprüfung eines Ein-Aus-Ventils während seines normalen Betriebs durchzuführen, der von den Steuermitteln der Anlage gesteuert wird, in der das Ventil verwendet wird.
Bei einem von einem Servomotor gesteuerten Einstellventil ist es bekannt, die Betriebsprüfung des Ventils durchzuführen, indem elektrische Parameter, wie zum Beispiel die Spannung und die Speisestärke des Servomotors, gemessen werden. Während der Überprüfung erfolgt die Stromspeisung des Servomotors des Ventils durch die Prüfvorrichtung und mit Hilfe der Regelkette des Ventils. Die Überprüfung wird also nicht an den normalen Steuermitteln des Ventils, sondern an Stromspeisemitteln durchgeführt, die die in das Steuersystem des Ventils integrierten Mittel ersetzen.
Außerdem ist dieses Prüfverfahren nur auf die von einem Servomotor gesteuerten Einstellventile anwendbar.
In der WO-92/12373 ist eine genaue Messvorrichtung für die Verschiebung einer Ventilstange beschrieben, die von einem Stellglied gesteuert wird, das mit Druckfluid gespeist wird. Man kann so die Verschiebung der Ventilstange in Abhängigkeit vom Speisedruck des Ventils bestimmen. Diese Druck- und Verschiebungsmessungen werden aber nicht in Bezug auf den tatsächlichen Betriebszyklus des Ventils erfasst, d. h. in Bezug auf die aufeinanderfolgenden Schließphasen (oder Öffnungsphasen) des Ventils, in denen die Verschlussvorrichtung mit dem Sitz (oder dem hinteren Anschlag) des Ventils in Kontakt ist.
Ziel der Erfindung ist es also, ein Prüfverfahren für ein Ventil mit pneumatischer Ein-Aus-Steuerung vorzuschlagen, um den Umlauf eines Fluids in einer Anlage zu steuern, das einen Ventilkörper, in dem ein Sitz und ein hinterer Anschlag angeordnet sind, eine Verschlussvorrichtung, die fest mit einer Stange verbunden ist, welche im Ventilkörper zwischen einer Schließstellung, in der die Verschlussvorrichtung auf dem Ventilsitz aufliegt, und einer Öffnungsstellung beweglich montiert ist, in der die Ventilstange auf dem hinteren Anschlag aufliegt, mindestens ein Mittel zum elastischen Rückstellen der Stange der Verschlussvorrichtung entweder in die Öffnungs- oder in die Schließstellung, ein pneumatisches Stellglied mit einem beweglichen Teil, der mit der Ventilstange verbunden ist, und eine Druckgasquelle zur Speisung des pneumatischen Stellglieds über mindestens ein Elektroventil aufweist, um die Ventilstange und die Verschlussvorrichtung gegen das elastische Mittel zu verschieben, wobei dieses Verfahren es ermöglicht, den Betrieb des Ventils sicher und genau zu prüfen, ohne dass es notwendig wäre, auch nur einen beschränkten Ausbau dieses Ventils durchzuführen, und das Verfahren während des Normalbetriebs des Ventils in der Anlage durchgeführt werden kann.
Zu diesem Zweck:

– wird die Stange der Verschlussvorrichtung des Ventils mit Hilfe des mit Druckgas gespeisten pneumatischen Stellglieds zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung verschoben,
– werden während mindestens eines Verschiebezyklus der Ventilstange der Druck des das pneumatische Stellglied speisenden Gases und die Verschiebung der Ventilstange gemessen,
– wird ein für die von der Stange während des Verschiebezyklus erfahrene Belastung repräsentatives Signal erfasst und gespeichert, um den Kontakt der Verschlussvorrichtung auf dem Sitz des Ventils zu bestimmen, und
– wird eine Betriebsdiagnose des Ventils ausgehend von den gemessenen Werten ausgegeben.

Vorzugsweise wird während des Verschiebezyklus der Stange und der Verschlussvorrichtung des Ventils mindestens eines der für die Endlagen der Stange und der Verschlussvorrichtung und für die Steuerung des Elektroventils repräsentativen Signale gespeichert. Man speichert in jedem Fall die auf die Stange ausgeübte Belastung, um den Kontakt der Verschlussvorrichtung mit ihrem Sitz zu erfassen.
In einer ersten Ausführungsform wird die Druckgasspeisung des pneumatischen Stellglieds durch eine Steuerung für einen normalen Betrieb des in die Anlage integrierten Ventils gesteuert.
In einer zweiten Ausführungsform ist die Druckgasquelle ein Bestandteil einer pneumatischen Einheit einer Ventilprüfvorrichtung der Anlage, die es ermöglicht, das erfindungsgemäße Verfahren mit einer genauen Speisedruckgas-Durchsatzsteuerung des pneumatischen Stellglieds durchzuführen.
Zum Verständnis der Erfindung werden nun als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren ein Ein-Aus-Ventil mit pneumatischer Steuerung eines Kernkraftwerks und die Durchführung der Prüfung dieses Ventils durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß zweier unterschiedlicher Ausführungsformen beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht durch eine axiale Symmetrieebene eines Absperrventils mit pneumatischer Steuerung eines Kreislaufs eines Kernreaktors.
2 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, welche die Überprüfung des Ventils gemäß einer ersten Ausführungsform ermöglicht.
3 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, welche die Überprüfung des Ventils gemäß einer zweiten Ausführungsform ermöglicht.
4 ist eine schematische Ansicht eines Luftkraftwerks, das zur Anwendung der Prüfvorrichtung gemäß 3 verwendet wird.
5 ist ein Betriebsdiagramm, das durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform erhalten wird.
6 ist ein für die Ergebnisse einer mit dem Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung durchgeführten Prüfung repräsentatives Diagramm.
7 ist eine Schnittansicht eines Wegmessers des beweglichen Teils des Ventils.
8 ist eine Draufsicht auf den in 7 dargestellten Wegmesser.
In 1 sieht man ein Absperrventil mit pneumatischer Steuerung von Ein-Aus-Typ, das allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist.
Das Ventil 1 weist einen Ventilkörper auf, der den ortsfesten Teil des Ventils bildet und allgemein mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet ist.
Der Ventilkörper 2 enthält einen Teil 2a, der dicht auf eine Rohrleitung eines Kreislaufs eines Kernkraftwerks zwischengeschoben ist, in dem das Fließen einer Flüssigkeit mit Hilfe des Absperrventils 1 gesteuert wird.
Im Teil 2a des Ventilkörpers ist der Ventilsitz 3 angeordnet, durch den hindurch die Verbindung zwischen einem ersten, im Teil 2a des Ventilkörpers ausgearbeiteten Leitungsabschnitt, der mit einem ersten Teil der Rohrleitung in Verbindung steht, und einer zweiten, im Teil 2a des Ventilkörpers ausgearbeiteten Leitung gewährleistet wird, die mit einem zweiten Teil der Rohrleitung in Verbindung steht, in der das Fließen der Flüssigkeit mit Hilfe des Ventils 1 gesteuert wird.
Der Ventilkörper weist einen zweiten Teil 2b auf, der das Gehäuse des pneumatischen Stellglieds 4 des Ventils bildet, wobei dieser zweite Teil 2b des Ventilkörpers mit dem ersten Teil 2a mit Hilfe von Säulen 5 verbunden ist.
Der Ventilkörper besitzt einen dritten Teil 2c, der auf dem oberen Bereich des Teils 2b befestigt ist, der das Gehäuse des pneumatischen Stellglieds bildet, wobei dieser dritte Teil 2c des Ventilkörpers das Gehäuse der manuellen Steuerung des Ventils bildet.
In den Ventilkörper 2 ist der bewegliche Teil des Ventils eingebaut, der die Ventilstange 6 enthält, an deren Ende die Verschlussvorrichtung 7 befestigt ist, die dazu bestimmt ist, in der Schließstellung des Ventils (in 1 dargestellte Stellung) auf dem Sitz 3 des Ventils aufzuliegen.
Die Ventilstange 6, die einen unteren Abschnitt aufweist, der an seinem unteren Ende fest mit der Verschlussvorrichtung oder Klappe 7 verbunden ist, ist gleitend und dicht in axialer Verschieberichtung des Ventils im unteren Teil 2a des Ventilkörpers mit Hilfe einer Stopfbüchse 8 eingebaut.
Der untere Abschnitt der Ventilstange 6 ist über ein Verbindungs- und Führungsstück 9 mit einem oberen Abschnitt der Stange verbunden, der in axialer Richtung 10 gleitend und dicht im das Gehäuse des pneumatischen Stellglieds 4 bildenden, zentralen Teil 2b des Ventilkörpers montiert ist. Der obere Teil der Ventilstange 6 weist ein diametral aufgeweitetes Ende 6a auf, in das ein Hohlraum 11 eingearbeitet ist.
Eine elastische Einheit 12 zum Rückstellen des Ventils in die Schließstellung, bestehend aus einem Stapel von Belleville-Dichtungsringen, ist zwischen einen äußeren Auflagerand des Teils 6a der Ventilstange und die Innenwand des Gehäuses 2b des pneumatischen Stellglieds 4 eingeschoben.
Das untere Ende der manuellen Steuerstange 13 des Ventils, an dem zwei Kugelanschläge befestigt sind, ist im Inneren der Öffnung 11 des Teils 6a der Ventilstange 6 so eingesetzt, dass die manuelle Steuerstange 13 sich in Bezug auf den Teil 6a der Ventilstange zwischen einer oberen Stellung, in der einer der Kugelanschläge auf einer oberen Verschlusswand des Hohlraums 11 anliegt, und einer unteren Stellung verschieben kann, in der der zweite Kugelanschlag gegen eine untere Schulter 11a des Hohlraums 11 anliegt. Bei den Verschiebungen der Ventilstange 6 und der Verschlussvorrichtung 7 unter der Wirkung des pneumatischen Stellglieds 4 verschieben sich die Ventilstange und die Verschlussvorrichtung zwischen einer unteren Schließstellung, die in 1 dargestellt ist, und einer oberen Öffnungsstellung, in der der Rand 11a des Hohlraums 11 auf den unteren Kugelanschlag der Ventilstange 13 in Anlage kommt, der den hinteren Anschlag des Ventilkörpers 2 bildet, wobei die manuelle Steuerstange 13 während der normalen Benutzung des Ventils mit pneumatischer Steuerung in ortsfester Stellung ist.
Wenn die pneumatische Steuerung ausfallt, kann die manuelle Steuerung verwendet werden, um das Ventil zu öffnen oder zu schließen. Zu diesem Zweck ist die manuelle Steuerstange 13 fest mit einem Zahnrad 14 verbunden, das in eine Endlosschraube 15 eingreift, die fest mit einem Bedienungsrad 16 zur manuellen Betätigung verbunden ist. Indem man das Bedienungsrad 16 manuell in der einen oder der anderen Richtung dreht, lässt man die manuelle Steuerstange 13 hochsteigen oder absinken, deren unterer Teil mit der oberen Schließwand oder mit dem unteren Rand 11a des Hohlraums 11 zusammenwirkt, um das Ventil manuell zu öffnen oder zu schließen.
Der bewegliche Teil des Ventils, der die Ventilstange 6 und die Verschlussvorrichtung 7 enthält, wird in axialer Verschiebung in Richtung der Achse 10 insbesondere vom Verbindungsteil 9, das auf die Säulen 5 aufgeschoben ist, und von den dichten Durchlässen der Teile 2a und 2b des Ventilkörpers geführt.
Das pneumatische Stellglied 4 weist im Inneren des Gehäuses 2b eine Membran 17 auf, die an ihrem Umfang dicht zwischen zwei Teilen des Gehäuses 2b befestigt ist, die mit Hilfe von Bolzen und Muttern zusammengebaut sind.
Die Membran 17 begrenzt mit der unteren Wand des Gehäuses 2b die Kammer 18 des pneumatischen Stellglieds. Zwei Anschlussstutzen 19 ermöglichen es, die Ringkammer 18 des pneumatischen Stellglieds mit einem Druckluft-Speisekreislauf in Verbindung zu setzen, um das Ventil zu betätigen.
Die Membran 17, die in ihrem zentralen Bereich eine Öffnung aufweist, ist fest mit einem Organ verbunden, das gleitend und dicht auf die Ventilstange montiert ist und eine obere Schubfläche auf den ausgeweiteten Teil 6a der Ventilstange aufweist.
Wenn man die Kammer 18 mit Druckluft speist, wird die Öffnung des Ventils durch Verformen der Membran und Anheben der Stange mit Hilfe des beweglichen Organs durchgeführt, das fest mit der Membran 17 verbunden ist.
Das Anheben des Ventils beim Öffnen wird gegen die elastische Rückstellkraft der Einheit aus Belleville-Dichtungsringen 12 durchgeführt.
Das in 1 dargestellte Ventil ist ein Luftmangel-Schließventil, d. h., dessen Schließen von der elastischen Rückstelleinheit 12 gewährleistet wird, wenn die Kammer 18 nicht gespeist wird. In diesem Fall ruht die Verschlussvorrichtung 7 auf dem Sitz 3 mit einem gewissen Druck und übt auf den Sitz eine Kraft in axialer Richtung aus.
Wenn die Kammer 18 mit Druckluft gespeist wird, bewirkt die Verformung der Membran 17 das Anheben der Ventilstange bis zu dem Moment, in dem die Schulter 11a des Hohlraums 11 auf den Kugelanschlag der Stange 13 zu liegen kommt, der den hinteren Anschlag des Ventils bildet. Die Ventilstange übt über die Schulter 11a einen gewissen Druck und somit eine Kraft in der axialen Richtung 10 auf den hinteren Anschlag aus.
Beim Anheben der Ventilstange mit Hilfe der Membran wird im oberen Bereich des Gehäuses 2b des pneumatischen Stellglieds enthaltene Luft durch Öffnungen wie 21 evakuiert.
Eines der Ziele der Prüfung der Ein-Aus-Ventile mit pneumatischer Steuerung ist es, die Größe der vom beweglichen Teil des Ventils auf den Ventilsitz in der Schließstellung und auf den hinteren Anschlag in der Öffnungsstellung ausgeübten Kraft zu prüfen.
Ein anderer Parameter, dessen Wert gemessen werden muss, ist der Weg des beweglichen Teils des Ventils zwischen seiner Schließstellung und seiner Öffnungsstellung.
An den Säulen 5 sind Endlagenorgane 22a und 22b befestigt, die je eine Betätigungsstange aufweisen, deren Endteil mit dem äußeren Bereich des Verbindungs- und Führungsteils 9 der Stange 6 am Ende der Verschiebung des beweglichen Teils des Ventils nach unten, d. h. in die Schließstellung, und nach oben, d. h. in die Öffnungsstellung, in Kontakt gelangt.
Die Betätigung der Endanschläge 22a und 22b ermöglicht es, Elektroventile des pneumatischen Speisekreises des pneumatischen Stellglieds 4 zu betätigen, um die Speisung der Kammer 18 des pneumatischen Stellglieds mit Druckluft zu unterbrechen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Betriebsprüfung eines Ein-Aus-Ventils mit pneumatischer Steuerung durchzuführen und insbesondere die Größen der Krafteinwirkung auf den beweglichen Teil des Ventils in den Schließ- und Öffnungsstellungen und den Weg des beweglichen Teils zu bestimmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es auch, andere für den einwandfreien Betrieb des Ventils charakteristische Parameter zu überprüfen.
Wie weiter oben angegeben, ist es wünschenswert, über Verfahren zur Überprüfung von Ein-Aus-Ventilen mit pneumatischer Steuerung zu verfügen, die keinen Ausbau eines Teils des Ventils erfordern, die präzise und zuverlässig sind, und die in der das Ventil enthaltenden Anlage durchgeführt werden können, während diese Anlage in Betrieb ist.
Ein solches Prüfverfahren muss es ermöglichen, den unnötigen Ausbau von Ventilen während der Abschaltphasen der Anlage zu vermeiden.
Tatsächlich kann die Prüfung der Ventile einer Anlage, wie z. B. eines Kernkraftwerks, auf mehreren Ebenen erfolgen, je nach den Gründen, die diese Prüfung erforderlich gemacht haben.
Wenn man während des Betriebs der Anlage, in der sich das Ventil befindet, eine Anomalie feststellt, die vom Ventil verursacht werden kann, oder auch in dem Fall, in dem man einen fehlerhaften Betrieb dieses Ventils erwartet, ist es notwendig, eine Überprüfung anzuwenden, die es ermöglicht, schnell festzustellen, ob das Ventil tatsächlich ein fehlerhaftes oder anormales Verhalten aufweist.
Diese Überprüfung wird Funktionsprüfung oder Wartungstest der Stufe 1 genannt und muss einfach in der Anlage durchführbar sein, die in Betrieb bleibt. Man kann so gutartige Anomalien feststellen, die keinen schwerwiegenden Eingriff am Ventil erfordern. Man kann zum Beispiel eine einfache Korrektur am Ventil durchführen oder bestimmte Maßnahmen ergreifen, die in den Betriebsbestimmungen der Anlage vorgesehen sind.
Wenn eine Wartung der Stufe 1 es nicht ermöglicht hat, den Ursprung der Betriebsanomalie festzustellen, oder wenn man genauere Auskünfte als die von der Wartung der Stufe 1 über diese Anomalie gelieferten Auskünfte erhalten möchte, wird eine zweite Prüfstufe, genannt Prüfung oder Wartung der Stufe 2, durchgeführt, wobei diese Prüfung einengendere Anwendungsbedingungen als die Prüfung der Stufe 1 erfordert.
Bei einem Ein-Aus-Ventil, das sich in einem Kreislauf eines Kernkraftwerks befindet, kann man eine Prüfung oder Wartung der Stufe 1 durchführen, indem man eine wie in 2 dargestellte Vorrichtung verwendet. Im allgemeinen wird die Diagnose der Stufe 1 am Ventil 1 durchgeführt, das vom Schaltraum des Kernreaktors aus so gesteuert wird, dass der bewegliche Teil des Ventils mindestens einen vollständig Verschiebezyklus zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung des Ventils durchführt.
Während dieser Verschiebung des beweglichen Teils des Ventils ermöglichen dem Ventil zugeordnete Messfühler zu bestimmen, ob die Betriebsmerkmale des Ventils zufriedenstellend sind.
In 2 ist das Ein-Aus-Ventil 1 in üblicher Weise durch ein Rechteck, und das pneumatische Stellglied 4 des Ventils durch ein zweites Rechteck im Inneren des das Ventil darstellenden Rechtecks dargestellt.
Das pneumatische Stellglied 4 wird mittels mindestens eines Elektroventils 23 mit Druckluft versorgt, das ausgehend vom Schaltraum des Kernreaktors gesteuert wird, um die Zufuhr von Druckluft, die von einem Kreislauf oder einer Reserve kommt, die ein Bauteil der Anlage bildet, in das pneumatische Stellglied 4 des Ventils 1 zu ermöglichen, um die Öffnungsbetätigung des Ventils herzustellen oder im Gegensatz die Speisung des Stellglieds zu unterbrechen, damit die elastischen Rückstellmittel des Ventils sein Schließen gewährleisten.
Die Elektroventile 23 sind Hall-Sensoren zugeordnet, die es ermöglichen, die Betriebsphasen der Elektroventile 23 durch Speicherung eines Steuersignals der Elektroventile zu bestimmen und zu speichern.
Die Prüfvorrichtung weist ein Konditionierungsgerät 24 auf, das analoge Eingänge und Ausgänge sowie digitale Eingänge und Ausgänge aufweist, um den Empfang und die Übertragung von Signalen zu gewährleisten, die von den dem Ventil und seinen Steuermitteln zugeordneten Sensoren geliefert werden.
Insbesondere sind die Hall-Sensoren der Elektroventile 23 mit dem Konditionierungsgerät 24 verbunden.
Ein Verbindungs-T-Profil 20 ist an einem Anschlussstutzen 19 der Kammer des pneumatischen Stellgliedes 4 so befestigt, dass es die Verbindung einer Leitung 25, auf der ein Druckmessfühler 26 angeordnet ist, mit der Speisung der Kammer des pneumatischen Stellglieds gewährleistet. Daher misst der Druckmessfühler 26 den Speisedruck des pneumatischen Stellglieds und überträgt ein Signal an das Konditionierungsgerät 24, das für den gemessenen Druck repräsentativ ist.
Den Endlagegeräten 22a und 22b des Ventils zugeordnete Detektoren 27 sind ebenfalls mit dem Gerät 24 derart verbunden, dass sie an dieses Gerät Signale übertragen, die für die Betätigung der Endlageanschläge und somit für die Position des beweglichen Teils des Ventils repräsentativ sind.
Ein Messfühler 28 für die lineare Verschiebung der beweglichen Einheit des Ventils in der Richtung der Achse 10 ist ebenfalls mit dem Gerät 24 verbunden.
Das Konditionierungsgerät 24 ist in der Nähe des Ventils 1 angeordnet, d. h. in einem Bereich des Kernreaktors, der den Kreislauf oder die Rohrleitung enthält, auf der das Absperrventil 1 angeordnet ist.
Das Gerät 24 ist über ein Verbindungskabel 29 mit einem Anschlussgerät 30 verbunden, das in einem gewissen Abstand zu der Zone des Kernreaktors angeordnet ist, in der sich das Ventil 1 befindet.
Man kann zum Beispiel ein Verbindungskabel 29 mit einer Länge von 10 bis 30 m verwenden und das Anschlussgerät 30 in einem nichtradioaktiven Abschottungsraum anordnen.
Das Anschlussgerät 30 ist mit Stromversorgungsmitteln 31, wie z. B. einer Batterie, verbunden, und die vom Kabel 29 übertragenen und vom Anschlussgerät 30 empfangenen, konditionierten Signale werden in einem Mikrocomputer 32 verarbeitet, der insbesondere das Speichern und Anzeigen der Informationen gewährleistet, die ausgehend von den Messfühlern während des Betriebs des Ventils 1 erhalten wurden, das vom Schaltraum aus gesteuert wird.
Das Ventil 1 wird so gesteuert, dass sein beweglicher Teil mindestens einen vollständigen Verschiebezyklus zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung des Ventils durchführt.
In 5 sind die von der Prüfvorrichtung gemessenen oder bestimmten Hauptparameter in Form eines Diagramms in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt.
So wurden in 5 die Veränderungen des Speisedrucks des pneumatischen Stellglieds, die Verschiebung des beweglichen Teils des Ventils und die in der Ventilstange gemessenen Belastung während der Verschiebung des beweglichen Teils des Ventils in der Zeit dargestellt.
Es wird auch eine Berechnung der Belastung durchgeführt, die auf die Ventilstange während des Verschiebezyklus und während das Ventil in der Schließ- oder in der Öffnungsstellung ist, ausgeübt wird.
Die Messung der auf die Ventilstange ausgeübten Belastung ermöglicht es, den Kontakt der Verschlussvorrichtung des Ventils mit dem Sitz zu erfassen, auf den die Verschlussvorrichtung in ihrer Schließstellung in Auflage kommt.
Wie im oberen Bereich des Diagramms der 5 dargestellt, werden auch die Signale der Endlageschalter und die Steuersignale des Elektroventils gespeichert, um den Ablauf des Betriebszyklus des Ventils vollständig zu prüfen.
Das Diagramm, wie es in 5 dargestellt ist, kann durch Anzeige auf dem zum Mikrocomputer 32 gehörenden Bildschirm erhalten oder ausgehend vom Mikrocomputer ausgedruckt werden.
Die Zeit wird während der Betätigung des Ventils kontinuierlich gemessen.
Während das Ventil von der elastischen Rückstelleinheit 12 geschlossen gehalten wird, erfahrt die Stange zunächst eine maximale Druckbelastung, die auf die Verschlussvorrichtung übertragen wird, die auf den Ventilsitz gepresst wird. Um das Ventil zu öffnen, gewährleistet das Steuersignal des Elektroventils die Speisung der Kammer 18 mit Druckfluid (ansteigendes Drucksignal). Die Druckbelastung in der Stange verringert sich und wird zu Null. Die Verschlussvorrichtung des Ventils löst sich zu Beginn der Verschiebung vom Sitz. Die Stange wird dann zugbeansprucht. Die Reibungen der Stange auf der Stopfbüchse 8 äußern sich in einer ersten Belastungsstufe in der Stange während der Verschiebung der Stange. Die Verschiebung der Stange und der Verschlussvorrichtung wird vom hinteren Anschlag angehalten. Um das Ventil zu schließen, wird ein Steuersignal ausgegeben, um den Druck in der Kammer 18 des Ventils abzubauen. Die Zugbelastung der Ventilstange verringert sich bis auf eine zweite Stufe aufgrund der Reibungen auf der Stopfbüchse 8 während der Verschiebung, und wird dann zu Null; die Druckbelastung steigt von neuem an, wenn die Verschlussvorrichtung mit dem Ventilsitz in Kontakt gelangt. Die Belastung in der Stange steigt aufgrund des Pressens der Verschlussvorrichtung auf den Ventilsitz bis zum vollständigen Schließen an.
Die Messung der Belastung in der Ventilstange ermöglicht es also, die Phasen des Öffnens und des Schließens des Ventils perfekt zu verfolgen.
Man kann eine den Betrieb des Ventils betreffende Diagnose entweder durch direkten Vergleich des Diagramms, zum Beispiel in Bezug auf die Veränderung des Speisedrucks des pneumatischen Stellglieds während des Betriebszyklus und die Verschiebung des beweglichen Teils des Ventils, mit Ablesungen ausgeben, die einem perfekten Betrieb des Ein-Aus-Ventils entsprechen.
Es werden auch bestimmte Berechnungen ausgehend von Diagrammen durchgeführt, um bestimmte Betriebsmerkmale des Ventils festzustellen, wie zum Beispiel die Betätigungszeit zum Öffnen oder Schließen des Ventils, der Weg des beweglichen Teils zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung, die Öffnungszeit der Elektroventile, die Verzögerungszeiten der Herstellung des Drucks und der Verschiebung und die Endlagestellungen im Betriebszyklus des Ventils.
Die Ventilprüfung der Stufe 1, die durch Steuerung des Ventils ausgehend vom Schaltraum durchgeführt wird, wird ohne jeden Ausbau des Ventils und ohne jede Verwendung von zusätzlichen Vorrichtungen zum Verschieben des beweglichen Teils dieses Ventils durchgeführt.
Außerdem ermöglicht die Verwendung von geeigneten Messfühlern die Durchführung einer Prüfung der Betriebsparameter des Ventils, wie zum Beispiel der Endlagestellung und der Öffnungsparameter der Elektroventile.
Diese Versuche werden durchgeführt, ohne ein Eingreifen einer Bedienungsperson in der Nähe des Ventils zu erfordern, was natürlich einen sehr großen Vorteil bezüglich der Einschränkung der Strahlendosen darstellt, denen die mit der Prüfung beauftragten Bedienungspersonen ausgesetzt sind.
Außerdem wird die Prüfung während des Betriebs des Kernreaktors durchgeführt, ohne in diesen Betrieb einzugreifen und ohne dass es notwendig wäre, für das Fahren des Kernreaktors auf ein besonderes Verfahren zurückzugreifen.
Wenn keine Anomalie am Ventil oder kein Ursprung einer entdeckten Anomalie entdeckt werden konnte, muss eine Diagnose durch eine Prüfung der Stufe 2 durchgeführt werden.
Dann wird die in 3 dargestellte Vorrichtung verwendet.
Diese Vorrichtung ist im wesentlichen gleich der Vorrichtung, die für die Durchführung der in 2 dargestellten Prüfung der Stufe 1 notwendig ist. Die in 1 und 2 einander entsprechenden Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen.
Der Hauptunterschied zwischen der in 2 dargestellten Vorrichtung zur Wartung der Stufe 1, und der in 3 dargestellten Vorrichtung zur Wartung der Stufe 2 besteht im Vorhandensein einer pneumatischen Einheit 34, die mit der Druckluftspeisung des pneumatischen Stellglieds in Höhe des T-Profils 20 verbunden ist.
Die Drucklufteinheit 34, die eine Druckluftreserve enthält, oder die mit dem Druckluftkreislauf der Anlage verbunden sein kann, wird von ihrer eigenen Steuereinheit gesteuert, die es ermöglicht, an das pneumatische Stellglied des Ventils 1 eine präzise geregelte Druckluftmenge zu liefern. Auf diese Weise kann man das Ventil mit Hilfe seines Stellglieds 4 langsam derart betätigen, dass während des Verschiebezyklus des Ventils ein genaues Ablesen des Speisedrucks des pneumatischen Stellglieds und der Verschiebung des beweglichen Teils des Ventils durchgeführt wird.
Um die Druckmessungen durchzuführen, positioniert man einen Druckmessfühler 35 in Ableitung auf die Speiseleitung des pneumatischen Stellglieds ausgehend von der pneumatischen Einheit 34, mit Hilfe eines T-Profil-Anschlusses 33. Der Messfühler 35 ist mit dem Konditionierungsgerät 24 verbunden, um die Drucksignale zu übertragen.
Die im Fall der die Wartung der Stufe 2 durchführenden Vorrichtung verwendeten Messfühler sind praktisch die gleichen wie die, die im Fall der die Wartung der Stufe 1 durchführenden Vorrichtung ver wendet werden. Es wird ein Messfühler 36 zur Messung der auf die Ventilstange ausgeübten Kraft verwendet, um den Schließ- und den Öffnungszyklus des Ventils zu bestimmen. Während des Zyklus wird eine minimale Belastung, die der Öffnung entspricht, und eine maximale Belastung gemessen, die dem Schließen entspricht. Die auf die Ventilstange ausgeübte Kraft wird ebenfalls ausgehend von dem Druck berechnet, der vom Messfühler 35 gemessen wird, unter Berücksichtigung der Nutzfläche der Membran, auf die der pneumatische Druck im Stellglied ausgeübt wird. Man berechnet einen Wert der Oberfläche der Membran, die "äquivalente" Fläche genannt wird, wodurch ein präziser Wert der Kraft erhalten werden kann. Die Berechnung oder die Werte der äquivalenten Fläche der Membran werden in den Mikrocomputer 32 so eingegeben, dass er den Wert der Kraft ausgehend vom Druck und von der äquivalenten Fläche berechnen kann.
Man erhält also während des ganzen Versuchszyklus des Ventils ein Kraft-/Verschiebe-Diagramm, das es ermöglicht, den mechanischen Betrieb des Ventils sehr präzise zu überprüfen.
Ein solches Diagramm ist in 6 dargestellt, bei dem die Kraft in der Abszisse und die Verschiebung in der Ordinate eingetragen ist.
Ausgehend von einem wie in 6 dargestellten Diagramm kann man eine sehr genaue und sehr sichere Diagnose des Betriebs des Ventils erstellen und bestimmte Prüfparameter bestimmen.
Man kann insbesondere die auf die Klappe oder die Ventilstange in der Schließ- und in der Öffnungsstellung des Ventils einwirkenden Kräfte sowie den Weg des beweglichen Teils des Ventils zwischen diesen beiden Positionen bestimmen.
Man kann auch genau die Kraft, die von der Stopfbüchse auf die Ventilstange ausgeübt wird, und die Steifheit oder Elastizitätskonstante der Rückstellvorrichtung bestimmen, die im allgemeinen aus Belleville-Dichtungsringen besteht.
Es ist an zumerken, dass im Betrieb der Anlage die Prüfung oder die Wartung der Stufe 2, zum Beispiel an einem oder mehreren der Ventile eines Kreislaufs eines in Betrieb befindlichen Kernreaktors, schwieriger durchzuführen ist als die Prüfung der Stufe 1. In diesem Fall ist es notwendig, das Fahren der Anlage, wie zum Beispiel eines Kernreaktors, an die Versuchsbedingungen anzupassen.
Dagegen ist das Prüfverfahren der Stufe 2 bei abgeschaltetem Kernreaktor sehr einfach durchzuführen. Dieses Verfahren bietet einen direkten Zugriff auf Daten mechanischer Art, die von der Software des Mikrocomputers 32 ausgehend vom Kraft-/Verschiebe-Diagramm des Ventils berechnet wurden.
Die Prüfung der Stufe 2 kann verwendet werden, um eine Diagnose über den Betriebszustand des Ventils nach einem Eingriff zu liefern, und so ein Prüfprotokoll am Ende des Eingriffs am Ventil liefern. Man kann so eine Einschätzung der Qualität des Eingriffs angeben und die Regulierung des pneumatischen Stellglieds des Ventils, den Weg des beweglichen Teils des Ventils und den einwandfreien Zustand der elastischen Rückstellvorrichtung prüfen.
Man kann natürlich die beiden Prüfungsarten der Stufe 1 und der Stufe 2 bei jedem Ein-Aus-Ventil mit pneumatischer Steuerung durchführen, unabhängig davon, ob dieses Ventil mit Membran oder mit Kolben oder von einer anderen Art ist. Bei einem Ventil mit Membran ist das Verfahren sowohl auf ein Ventil mit einer einfachen Membran und einer einzigen Kammer als auch auf ein Ventil mit einer doppelten Membran und zwei Kammern anwendbar.
Die Möglichkeit, die Mittel zu vereinigen, um die beiden Prüfstufen in einer gleichen Einheit durchzuführen, ermöglicht es dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, alle notwendigen Schritte durchzuführen, um eine bedingte Wartung der Ein-Aus-Ventile durchzuführen, d. h. eine Wartung, die unnötige Ausbauten und Eingriffe an nicht fehlerhaften Ventilen vermeidet.
Die vom erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführte Prüfung der Stufe 2 kann Ergebnisse, d. h. ein Kraft-/Verschiebediagramm liefern, das die Charakteristik des Ventils praktisch identisch und deckungsgleich mit derjenigen darstellt, die durch das frühere bekannte Verfahren im Fall von Ventilen mit Verschließen durch Luftmangel erhalten worden wäre, das die Befestigung eines Hydraulikzylinders auf der Ventilstange erlaubt.
Natürlich ist es auch möglich, die in 3 dargestellte, erfindungsgemäße Prüfvorrichtung der Stufe 2 mit einem Hydroaggregat 37 zu versehen, das einen Betätigungszylinder der Ventilstange speist. In diesem Fall kann man die durch die Betätigung des Ventils durch die pneumatische Einheit 34 und das pneumatische Stellglied 4 erhaltenen Ergebnisse mit den durch die Betätigung des Ventils ausgehend vom Hydroaggregat 37 erhaltenen Ergebnissen vergleichen. Man kann so eine Kontinuität zwischen den durch das Prüfverfahren gemäß dem Stand der Technik erhaltenen Ergebnissen, die archiviert wurden, und den mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Ergebnisse erhalten.
Um die Veränderungen zu begrenzen, die an der Prüfvorrichtung vorgenommen werden müssen, um die Wartung der Stufe 2 durchzufüh ren, ist es möglich, dem T-Anschlussprofil 33 des Druckmessfühlers 35 eine Schließklappe hinzuzufügen, um die Rohrleitung dicht zu verschließen, die die pneumatische Einheit 34 und den Anschlussstutzen 19 verbindet. Man kann so den Teil der Vorrichtung, der während der Wartungsstufe 2 verwendet wird, in Betrieb nehmen oder isolieren.
Um die Leistungsfähigkeit der Prüfvorrichtung zu erhöhen, kann man dem Konditionierungsgerät 24 ein mit dem Gerät 24 verbundenes Erweiterungsorgan 24' hinzufügen.
Man kann auch im Schaltraum des Reaktors ein manuelles Steuergerät 38 vorsehen.
Wie in 4 zu sehen, kann die pneumatische Einheit 34 aus einer Luftreserve 40, die zum Beispiel ein Behälter, eine Flasche oder ein Druckluftkreis des Kernkraftwerks sein kann, einem Durchsatzregler 39, in Reihe geschalteten Elektroventilen 41 und 42 und einem Durchsatzbegrenzer 43 bestehen, der mit einem dritten Elektroventil 44 parallelgeschaltet ist.
So kann der Durchsatz an Druckluft, der an das pneumatische Stellglied geschickt wird, um Messungen und eine genaue Bestimmung des Kraft-/Verschiebe-Diagramms des Ventils zu erhalten, perfekt eingestellt werden.
Das Luftkraftwerk kann von der Bedienungsperson ausgehend vom manuellen Steuergerät 38 gesteuert werden.
Um die Verschiebung des beweglichen Teils des Ventils präzise zu messen, kann man entweder einen Laser-Wegmesser oder einen Potentiometer-Wegmesser verwenden.
Der Laser-Wegmesser weist einen Befestigungsarm auf, der es ermöglicht, ihn in der Nähe eines sichtbaren Teils der Ventilstange 6 anzuordnen und den Laserstrahl einzustellen. Der Laserstrahl ermöglicht es, eine punktförmige Zone der Ventilstange zu erfassen, die aufgrund ihrer Rauheit gewisse optische Merkmale aufweist. Die Verschiebung dieser gekennzeichneten Zone wird mit der Abmessung eines optischen Fensters von bekannten Abmessungen verglichen.
Wie in den 7 und 8 zu sehen, weist der Potentiometergeber einen Arm 45 auf, der eine innere Bohrung besitzt, in die eine Stange 46 eingesetzt ist, die ein Gewindeende 46a und ein zweites, dem Ende 46a gegenüberliegendes Ende aufweist, das einen Kreuzkopf 46b bildet, dessen innerer Krümmungsradius es dem Kreuzkopf 46b ermöglicht, sich an die Form der Stange 6 des Ventils anzupassen. Der Arm 45 weist ein V-förmiges Ende auf, dessen Öffnung es ermöglicht, einen Teil der Ventilstange 6 aufzunehmen, auf den der Kreuzkopf 46b aufgesetzt ist.
Am Gewindeende 46a der Klemmstange 46 sind Klemm- und Blockiermuttern 47 aufgeschraubt, die es ermöglichen, einen Zug auf die Stange 46 auszuüben, um das Einklemmen des Teils der Ventilstange 6 zwischen dem Positionierungs-V-Profil des Arms 45 und dem Kreuzkopf 46b zu gewährleisten. Die Blockiermutter ermöglicht es, den Halt der Klemmstange 46 so zu gewährleisten, dass der Arm 45 fest mit der Ventilstange 6 verbunden und in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Achse 10 der Stange 6 angeordnet ist.
Der Wegmesser besteht aus einer Spule 48, in der sich nach Art eines Tauchkerns eine Stange 50 bewegen kann, deren Ende mit dem Arm 45 in Kontakt zurückgeholt wird. Auf diese Weise folgt die bewegliche Stange 50 den Verschiebungen der Ventilstange 6, wobei diese Ver schiebungen auf sehr präzise Weise von der Spule 48 des Wegmessers gemessen werden. Die Spule 48 ist in 49 starr mit einem in Bezug auf den Ventilkörper ortsfesten Punkt verbunden.
Vorzugsweise kann der Arm 45 des Messfühlers an der Ventilstange 6 in einer Zone dieser Stange oberhalb der Kopplung Hahn 2a-Stellglied 2b (siehe 1) befestigt sein.
Eine Dehnungsmessorgan 51 ist in den Klemmkreuzkopf 46b der Stange 46 integriert, um die Dehnungsveränderungen aufgrund der Durchmesseränderungen der Stange 6 unter der Wirkung der Kräfte zu messen, die während der Betätigung des Ventils erfahren wurden. Man kann so eine präzise Messung der auf die Ventilstange 6 ausgeübten Kraft erhalten.
Das Kippen der beweglichen Organe der Endanschläge 22a und 22b des Ventils kann während der Prüfung des Ventils genau erfasst und gespeichert werden, indem akustische Messfühler verwendet werden, die auf den Endlagegeräten 22a und 22b befestigt sind. Die Ausendung von Schallwellen, die das Kippen der Endschalter begleiten, wird auf der Zeitgradeinteilung während des Verschiebezyklus des beweglichen Teils des Ventils markiert.
Es ist auch möglich, zur Erfassung und Speicherung der Endlagen Messfühler zu verwenden, die aus Strommesszangen bestehen, welche den Durchgang des Stroms beim Kippen des Endschalters auffangen.
Das Steuersignal des Elektroventils oder der Lufteinlass-Elektroventile im pneumatischen Stellglied wird wie weiter oben angegeben von Hall-Sensoren erfasst.
Der Mikrocomputer 32 kann aus einem beliebigen tragbaren Mikrocomputer bestehen, der einem Drucker zugeordnet ist und eine Erfassungskarte aufweist. Das Anschlussgerät 30 ermöglicht es, die Verbindung des Mikrocomputers zu vereinfachen, dessen Verbindungen keine Kräfte aushalten können. Das Anschlussgerät ist mit einer Notabschaltungsvorrichtung ausgestattet.
Der Mikrocomputer 32 ermöglicht es insbesondere, Versuchsberichte auszugeben, die in Abhängigkeit von bestimmten Kriterien hinsichtlich der Versuche oder der von den Versuchen betroffenen Ventile ausgewählt werden können. Man kann Synthesetabellen ausgeben und die Prüfdaten betreffend ein Ventil eingeben, um einen chronologischen Überblick betreffend dieses Ventil auszugeben.
Allgemein ermöglichen es das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung, genaue und zuverlässige Prüfungen der Ein-Aus-Ventile mit pneumatischer Steuerung einer Anlage, wie zum Beispiel eines Kernkraftwerks, durchzuführen, ohne einen Ausbau oder einen Eingriff am Ventil zu erfordern. Die Prüfung kann während des Betriebs der Anlage durchgeführt werden, ohne irgendeine besondere Bedingung für die Benutzung der Anlage während der Prüfung oder mit bestimmten Benutzungsbedingungen.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglichen es, sowohl eine schnelle Prüfung der Stufe 1 als auch eine genauere Prüfung der Stufe 2 mit einer genauen Messung der Kraft-/Verschiebecharakteristik des Ventils durchzuführen.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglichen es, eine Gesamtbetriebsdiagnose der Ein-Aus-Sperrventile mit pneumatischer Steuerung und ihrer Steuervorrichtung durchzuführen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann es auch ermöglichen, Versuche gemäß der bekannten Technik durchzuführen, indem eine hydraulische Nebenanlage verwendet wird.
Die Erfindung ist nicht nur auf Absperr- oder Selbstschlussventile der Kreisläufe von Kernkraftwerken, sondern auf jedes Absperrventil mit pneumatischer Steuerung einer beliebigen industriellen Anlage anwendbar.

Claims

Verfahren zur Überprüfung eines Ventils (1) mit pneumatischer Ein-Aus-Steuerung, um den Umlauf eines Fluids in einer Anlage zu steuern, das einen Ventilkörper (2), in dem ein Sitz (3) und ein hinterer Anschlag (13) angeordnet sind, eine Verschlussvorrichtung (7), die fest mit einer Stange (6) verbunden ist, welche im Ventilkörper (2) zwischen einer Schließstellung, in der die Verschlussvorrichtung (7) auf dem Ventilsitz (3) aufliegt, und einer Öffnungsstellung beweglich montiert ist, in der die Ventilstange (6) auf dem hinteren Anschlag (13) aufliegt, mindestens ein Mittel (12) zum elastischen Rückstellen der Stange (6) und der Verschlussvorrichtung (7) entweder in die Öffnungs- oder in die Schließstellung, ein pneumatisches Stellglied (4) mit einem beweglichen Teil (17) zum Verschieben der Ventilstange (6), und eine Druckgasquelle (34) zur Speisung des pneumatischen Stellglieds (4) über mindestens ein Elektroventil (23) aufweist, um die Ventilstange (6) und die Verschlussvorrichtung (7) gegen das elastische Mittel (12) zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, dass – die Stange (6) und die Verschlussvorrichtung (7) des Ventils (1) mit Hilfe des mit Druckgas gespeisten pneumatischen Stellglieds (4) zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung verschoben werden, – während mindestens eines Verschiebezyklus der Ventilstange (6) der Speisedruck des pneumatischen Stellglieds (4) und die Verschiebung der Ventilstange (6) gemessen werden, – ein für die von der Stange (6) während des Verschiebezyklus erfahrene Belastung repräsentatives Signal erfasst und gespei chert wird, um den Kontakt der Verschlussvorrichtung (7) auf dem Sitz (3) des Ventils (1) zu bestimmen, und – eine Betriebsdiagnose des Ventils (1) ausgehend von den gemessenen Werten ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisung des Stellglieds (4) des Ventils (1) mit Druckgas durch eine Steuerung zur normalen Betätigung des Ventils (1) der Anlage erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verschiebezyklus der Ventilstange (6) das Auslösen von Endschaltern (22a, 22b) des Ventils (1) lokalisiert und gespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verschiebezyklus der Stange (6) des Ventils ein Steuersignal des Elektroventils (23) empfangen und gespeichert wird, das die Speisung des pneumatischen Stellglieds (4) steuert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das pneumatische Stellglied (4) des Ventils (1) ausgehend von einer pneumatischen Einheit (34) mit Druckgas gespeist wird, die eine Druckgasreserve und Mittel zur genauen Steuerung des Druckgasdurchsatzes zur Speisung des pneumatischen Stellglieds (4) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom gemessenen Druck des Speisegases für das pneumatische Stellglied (4) und von einer Betätigungsfläche des Stellglieds (4) die auf die Ventilstange (6) ausgeübte Kraft berechnet und ein Kraft-/Verschiebe-Diagramm der Ventilstange erstellt wird, das ein Merkmal des mechanischen Betriebs des Ventils darstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom Kraft-/Verschiebe-Diagramm des Ventils der Weg der Stange (6) des Ventils zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung des Ventils und die auf die Ventilstange (6) in der Schließstellung und in der Öffnungsstellung des Ventils ausgeübte Kraft bestimmt werden, wobei die Ventilstange auf dem Ventilsitz (3) bzw. auf dem hinteren Anschlag (13) aufliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom Kraft-/Verschiebe-Diagramm des Ventils die Elastizitätskonstante des elastischen Rückstellmittels der Ventilstange (6) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom Kraft-/Verschiebe-Diagramm des Ventils die Kraft bestimmt wird, die auf die Ventilstange durch eine Stopfbüchse (8) ausgeübt wird, die in einem Bereich (2a) des Ventilkörpers (2) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Überprüfung eines Ventils (1) mit pneumatischer Ein-Aus-Steuerung, um den Umlauf eines Fluids in einer Anlage zu steuern, das einen Ventilkörper (2), in dem ein Sitz (3) und ein hinterer Anschlag (13) angeordnet sind, eine Verschlussvorrichtung (7), die fest mit einer Stange (6) verbunden ist, welche im Ventilkörper (2) zwischen einer Schließstellung, in der die Verschlussvorrichtung (7) auf dem Sitz des Ventils (3) aufliegt, und einer Öffnungsstellung beweglich montiert ist, in der die Ventilstange (6) auf dem hinteren Anschlag (13) aufliegt, mindes tens ein Mittel (12) zum elastischen Rückstellen der Stange (6) und der Verschlussvorrichtung (7) entweder in die Öffnungs- oder in die Schließstellung, ein pneumatisches Stellglied (4) mit einem beweglichen Teil (17) zum Verschieben der Ventilstange (6), und eine Druckgasquelle (34) zur Speisung des pneumatischen Stellglieds (4) über mindestens ein Elektroventil (23) aufweist, um die Ventilstange (6) und die Verschlussvorrichtung (7) gegen das elastische Mittel (12) zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: – einen Messfühler (26, 35) zum Messen des Speisedrucks des Druckgases für das pneumatische Stellglied (4) des Ventils (1), und einen Wegmesser (28) zum Messen der Verschiebung der Ventilstange (6), sowie Mittel (24, 29, 30, 32) zur Wiedergewinnung und Verarbeitung von Signalen des Druckmessfühlers (26) und des Wegmessers (28), und – Mittel (51), um ein für die von der Stange (6) des Ventils (1) während der Verschiebung der Stange (6) erfahrene Belastung repräsentatives Signal zu lokalisieren und zu speichern und so den Kontakt der Verschlussvorrichtung (7) auf dem Sitz (3) des Ventils zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmessfühler (26) über ein T-Profil (20) mit einem Anschlussstutzen (19) des pneumatischen Stellglieds (4) des Ventils (1) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem mindestens einen Messfühler (27) für ein Signal aufweist, das von einem Endschalter (22a, 22b) des Ventils (1) ausgesendet wird, der von einem beweglichen Teil des Ventils (6) am Ende des Verschluss- oder Öffnungswegs des Ventils (1) betätigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Endlagengeber (27) ein Schallaufnehmer ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Endlagengeber (27) aus einer Strommesszange zur Erfassung eines elektrischen Stroms des Endschalters (22a, 22b) besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Elektroventil (23) zur Speisesteuerung des pneumatischen Stellglieds (4) ein Messfühler zum Erfassen eines Steuersignals des Elektroventils zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Messfühler zum Erfassen eines Steuersignals des Elektroventils aus einem Hall-Sensor besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem eine pneumatische Einheit (34) zur Speisung des pneumatischen Stellglieds (4) mit Druckgas mit einem genau geregelten Durchsatz aufweist, wobei die pneumatische Einheit (34) eine Druckgasquelle und Mittel zur Durchsatzregelung des Druckgases aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmessfühler (35) über ein T-Profil (33) mit einer Leitung verbunden ist, die die pneumatische Einheit (34) mit dem Speise-Anschlussstutzen (19) des pneumatischen Stellglieds (4) verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das T-Profil (33) des Druckmessfühlers (35) eine Verschlussklap pe aufweist, um die die pneumatische Einheit (34) und den Anschlussstutzen (19) des pneumatischen Stellglieds verbindende Rohrleitung dicht zu verschießen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Wegmesser der Ventilstange (6) aufweist, der aus einem Laserwegmesser besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Wegmesser der Ventilstange (6) aufweist, der aus einem Potentiometergeber besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Potentiometer-Wegmesser einen Arm (45), in den eine Einspannstange (46) der Ventilstange (6) montiert ist, um den Arm (45) mit der Ventilstange (6) in einer zur Ventilstange (6) im wesentlichen senkrechten Stellung fest zu verbinden, und eine Stange (50) aufweist, die über einen Endbereich mit dem fest mit der Ventilstange (6) verbundenen Arm (45) in Kontakt steht und mit ihrem anderen Ende in eine Wicklung (48) zum Messen der Stellung der einen Tauchkern bildenden beweglichen Stange (50) und der Ventilstange (6) eingeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dehnungsmessorgan (51) in einen Klemmkreuzkopf (46b) der Stange (46) des Arms (45) und die Ventilstange (6) integriert ist, um die Dehnungsveränderungen aufgrund von Durchmesserveränderungen der Stange (6) unter der Wirkung der während der Betätigung des Ventils erfahrenen Krafteinwirkungen zu messen.