EP0430089B1

EP0430089B1 - Stellantrieb

Info

Publication number: EP0430089B1
Application number: EP90122361A
Authority: EP
Inventors: Heinz Frey; Kamil Prochazka
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1990-11-23
Publication date: 1994-03-02
Anticipated expiration: 2010-11-23
Also published as: ES2052136T3; EP0430089A1; US5137253A; DE59004774D1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung geht aus von einem Stellantrieb gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

STAND DER TECHNIK

Aus der Schrift US-A-3 495 501 ist ein Plattenventil bekannt, welches als Sicherheitsventil arbeitet, um ein schnelles Schliessen eines nachgeschalteten Ventils sicherzustellen. Für Regelfunktionen ist dieses Ventil nicht vorgesehen.
Ein Stellantrieb für die Betätigung eines Regelventils mit welchem beispielsweise die Dampfzufuhr zu einer Turbine einer Kraftwerksanlage geregelt wird, weist einen Hauptkolben auf, der einerseits mit Federkraft und andererseits mit Öl unter Druck beaufschlagt ist. Bei nachlassendem Druck des Öls schliesst die Federkraft sicher das Regelventil, wodurch die Dampfzufuhr unterbrochen wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Turbine nicht ausser Kontrolle gerät, wenn der Druck des Öls einmal ausfallen sollte. Der Öldruck in einem Antriebsvolumen, der auf den Hauptkolben einwirkt und über diesen das Regelventil betätigt, wird durch einen elektrohydraulischen Wandler erzeugt. Bei einer Bewegung des Regelventils in Öffnungsrichtung wird Öl unter Druck in das Antriebsvolumen eingespeist, da diese Bewegung jedoch vergleichsweise langsam erfolgt, genügen vergleichsweise kleine Querschnitte für die Zuführung des Öls. Eine Schliessbewegung des Regelventils hat jedoch mit einer um etwa das Zehnfache höheren Geschwindigkeit zu erfolgen. Dies bedingt eine vergleichsweise schnelle Entleerung des Antriebsvolumens, welche jedoch durch die kleinen Querschnitte der Ölzuführung nicht erreicht werden kann. Ein Stellantrieb für die Betätigung eines Regelventils ist beispielsweise aus der DE-A-3 432 890 bekannt. Bei diesem Stellantrieb wird das Antriebsvolumen bei einem raschen Schliessvorgang mittels eines Plattenventils entleert, der Vorteil des durch das Plattenventil freigegebenen grossen Querschnitts wird so voll wirksam. Mit Hilfe des Plattenventils lässt sich demnach eine vergleichsweise hohe Dynamik des Stellantriebs beim Schliessen erreichen. Im Regelbetrieb, wenn nur kleine Hübe des Stellantriebs nötig sind, öffnet die Ventilplatte nur ganz kurze Zeit, um die vergleichsweise kleinen Ölmengen passieren zu lassen. Die vergleichsweise grosse Masse der zu bewegenden Ventilplatte kann bei feinen Regelvorgängen das Resultat beeinflussen.
Zudem zeigt es sich, dass infolge der Vergrösserung der Turbinenleistungen auch die Regelventile und damit auch die sie betätigenden Stellantriebe grösser bzw. stärker ausgelegt werden müssen. Eine entsprechende proportionale Vergrösserung der Stellantriebe führt zu Anordnungen mit vergleichsweise grossen Mengen Öl unter Druck für deren Betätigung. Mit handelsüblichen Ventilen lassen sich derartige Mengen von Öl nur noch schwierig beherrschen, zudem leidet so auch mit zunehmender Grösse die Dynamik des Stellantriebes.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Stellantrieb für ein Regelventil zu schaffen, der ein Plattenventil aufweist, dessen Ventilplatte im normalen Regelbetrieb nicht bewegt zu werden braucht.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass der Stellantrieb vergleichsweise einfach und betriebssicher aufgebaut werden kann. Ferner wird der normale Regelbetrieb dadurch vereinfacht, dass etwaige verzögernd wirkende, bewegte Massen ganz entfallen bzw. auf ein Minimum reduziert sind.
Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung, welche lediglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Es zeigen:

Fig.1: eine Prinzipskizze eines erfindungsgemässen Stellantriebes,
Fig.2: eine erste Ausgestaltung eines Details eines Plattenventils,
Fig.3: eine zweite Ausgestaltung eines Details eines Plattenventils,
Fig.4: eine dritte Ausgestaltung eines Details eines Plattenventils, und
Fig. 5: eine vierte Ausgestaltung eines Details eines Plattenventils.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Figur 1 zeigt einen Stellantrieb 1, der ein Regelventil 2 betätigt, welches die durch eine Heissdampfleitung 3 zu einer nicht dargestellten Turbine strömende Heissdampfmenge regelt. Das Regelventil 2 ist durch eine Ventilspindel 4 mit einem in einem Hauptzylinder 5 gleitenden Hauptkolben 6 verbunden. Unterhalb des Hauptkolbens 6 ist ein mit Öl unter Druck beaufschlagtes Antriebsvolumen 7 angeordnet. Anstelle des Öls kann auch eine andere Hydraulikflüssigkeit oder ein gasförmiges Medium vorgesehen werden. Oberhalb des Hauptkolbens 6 ist ein ölgefülltes Puffervolumen 8 vorgesehen, in welchem zudem eine Feder 9 angeordnet ist, welche dem Öldruck im Antriebsvolumen 7 entgegenwirkt. Am Hauptkolben 6 ist federseitig eine Stange 10 vorgesehen, welche denselben mit einer Wegmesseinrichtung 11 verbindet. Die Stange 10 und die Ventilspindel 4 durchdringen den Hauptzylinder 5 an entgegengesetzten Seiten. Die konstruktive Ausführung dieser druckdicht ausgeführten Durchdringungen ist bekannt und braucht hier nicht weiter beschrieben werden.
Am Hauptzylinder 5 ist im Bereich des Antriebsvolumens 7 ein rohrförmiger Stutzen 15 angebracht, dessen dem Hauptzylinder 5 abgewandtes Ende 16 als Dichtungssitz ausgebildet ist. Dieses Ende 16 wird durch ein vereinfacht dargestelltes Plattenventil 17 abgeschlossen. Eine Platte 18 wird durch eine Druckfeder 19 gegen das Ende 16 gedrückt. Die Druckfeder 19 ist in einem mit Öl unter Druck beaufschlagten Federraum 20 angeordnet. Neben dem Ende 16 des rohrförmigen Stutzens 15 verschliesst die Platte 18 gleichzeitig druckdicht ein den Stutzen 15 konzentrisch umgebendes Volumen 21, welches in eine vergleichsweise kurze, direkte Verbindungsleitung 22 übergeht, die dem Hauptzylinder 5 entlang in das Puffervolumen 8 führt. Diese Verbindungsleitung 22 weist einen vergleichsweise grossen Querschnitt auf. Der Federraum 20 ist der Grössenordnung nach etwa tausendfach kleiner ausgelegt als das Antriebsvolumen 7, mit dem er in Wirkverbindung steht. Der Federraum 20 steht zudem in Wirkverbindung mit einem Proportional-Wegeventil 25.
Als Proportional-Wegeventil 25 kann beispielsweise das direktbetätigte Proportional-Wegeventil mit Lageregelung des Typs KFDG 4V - 3/5, Serie 20, der Firma Vickers Systems GmbH, D 6380 Bad Homburg v.d.H. verwendet werden. Das Proportional-Wegeventil 25 weist zwei Betätigungsmagnete 26, 27, die mit nicht dargestellten Rückstellfedern zusammenwirken, und in diesem Fall drei hydraulische Anschlüsse 28, 29, 30 auf. In Fig. 1 ist das Proportional-Wegeventil 25 in der sogenannten "fail-safe" Stellung dargestellt. Das Proportional-Wegeventil 25 weist eine mit einem Schieber des Ventils verbundene Hubmessung 31 auf, welche die jeweilige Stellung des Schiebers misst und, wie durch eine Wirkungslinie 32 angedeutet, diese Information in einen Positionsregler 33 mit integriertem Leistungsverstärker weitergibt. Die Betätigungsmagnete 26, 27 erhalten, wie durch Wirkungslinien 34, 35 angedeutet, ihre Befehle von diesem Positionsregler 33 mit integriertem Leistungsverstärker. Als Positionsregler 33 kann beispielsweise ein speziell auf das Proportional-Regelventil 25 abgestimmter Leistungsverstärker EEA-PAM-533-A, Serie 20, der Firma Vickers Systems GmbH, D 6380 Bad Homburg v.d.H. eingesetzt werden. Dieser Positionsregler 33 wirkt zusammen mit einem übergeordneten Regler 36, wie eine Wirkungslinie 37 andeutet. Der Regler 36 weist weitere Eingänge 38 auf, durch welche Informationen und Befehle von einer übergeordneten Anlagenleittechnik, welche die gesamte Kraftwerksanlage steuert, eingespeist werden. Ferner weist er einen Eingang 39 auf für die Einspeisung eines, wie eine Wirkungslinie 40 andeutet, von der Wegmesseinrichtung 11 gelieferten elektrischen Signals.
Durch eine Leitung 45 wird Öl unter Druck eingespeist, der nötige Öldruck wird durch eine nicht dargestellte Pumpe erzeugt. Die Durchflussmenge des Öls wird durch eine im Verlauf der Leitung 45 angeordnete Blende 46 begrenzt auf eine maximale Menge. Diese Blende 46 kann einen konstanten oder einen einstellbaren Querschnitt aufweisen. Die Leitung 45 führt zum Anschluss 28 des Proportional-Wegeventils 25, der in der Darstellung der Fig. 1 nicht durchverbunden ist zum Anschluss 29. Der Anschluss 29 ist einerseits mit einer Leitung 47 verbunden, die in den Federraum 20 des Plattenventils 17 führt, und andererseits mit einer Leitung 48, die zu einem im Normalfall geschlossenen, als Plattenventil ausgebildeten Sicherheitsventil 49 führt. Nach dem Sicherheitsventil 49 führt eine Leitung 50 in das Puffervolumen 8 des Hauptzylinders 5. Eine Leitung 51 zweigt von der Leitung 50 ab und stellt die Verbindung her mit dem Anschluss 30 des Proportional-Wegeventils 25. Vom Puffervolumen 8 führt eine Leitung 52 zu einer nicht dargestellten Ablaufvorrichtung. Von dieser Ablaufvorrichtung gelangt das Öl weiter durch die erwähnte Pumpe zurück in die Leitung 45.
Das Sicherheitsventil 49 ist als Plattenventil ausgebildet mit einem Zylinder 53, einem von einem Sicherheitsölkreis her durch eine Leitung 54 mit Öl unter Druck beaufschlagten Volumen 55, welches durch eine Ventilplatte 56 begrenzt wird und mit einer Ventilfeder 57, welche dem auf die Ventilplatte 56 einwirkenden Öldruck entgegenwirkt. Aus der schematischen Darstellung des Sicherheitsventils 49 ist nicht ersichtlich, dass die Ventilplatte 56 so gestaltet ist, dass ein Verklemmen derselben unmöglich ist. Die Leitung 54 führt im Normalfall durch ein Wegeventil 58 hindurch. Das Wegeventil 58 wird durch einen Elektromagneten 59 betätigt. Eine Wirkungslinie 60 deutet den Weg des Auslösebefehls für den Elektromagneten 59 an. Dieser Auslösebefehl ist in der Regel aus Sicherheitsgründen mit der übergeordneten Anlagenleittechnik verriegelt, sodass keine ungewollten Fehlauslösungen vorkommen können. Eine Leitung 61, welche von der Leitung 45 abzweigt, führt zum Wegeventil 58 hin. Über diese Leitung kann, wenn z.B. der Sicherheitsölkreis drucklos ist, der Öldruck aus der Leitung 45 nach einem Umschalten des Wegeventils 58, das Volumen 55 beaufschlagen und das Sicherheitsventil 49 geschlossen halten.
Besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine erhöhte Dynamik des Stellantriebes wirkt es sich aus, wenn das Proportional-Wegeventil 25 mit dem Plattenventil 17 und dem Hauptzylinder 5 zu einer monolithischen Einheit verbunden ist. Die Leitungen 47 und 48 lassen sich in diesem Fall, ebenso wie die Leitungen 50 und 51, vergleichsweise kurz ausführen, sodass die ölgefüllten Leitungsvolumina entsprechend klein ausfallen, was die Dynamik erhöht. Es ist jedoch auch möglich anstatt des Plattenventils 17 ein oder mehrere andere Ventile vorzusehen, wenn dies von den Betriebsanforderungen her, die an den Stellantrieb 1 gestellt werden, wünschenswert erscheint. Ebenso ist es möglich das Proportional-Wegeventil 25 durch mindestens ein elektrohydraulisches Ventil oder durch eine Kombination verschiedener elektrohydraulischer Ventile zu ersetzen, um den Stellantrieb bzw. dessen dynamisches Verhalten den vorgegebenen Betriebsbedingungen anzupassen. Der Stellantrieb ist demnach sehr vielseitig einsetzbar.
Das Zusammenwirken des Positionsreglers 33 mit integriertem Leistungsverstärker und des Reglers 36 als gemeinsame elektronische Regelanordnung eines Regelkreises ist besonders deshalb vorteilhaft, da der Positionsregler 33 speziell an das Proportional-Wegeventil 25 angepasst ist, sodass keine zusätzlichen Anpassungen und Abgleichungen nötig sind. Es ist jedoch durchaus möglich diese elektronische Regelanordnung aus anderen Elementen zusammenzusetzten oder ihre Funktion in eine übergeordnete Anlagenleittechnik zu verlegen, wenn beispielsweise das Schutzkonzept der Kraftwerksanlage dies erfordern würde. In der elektronischen Regelanordnung werden von der Wegmesseinrichtung 11 und von der Hubmessung 31 herrührende Signale kontinuierlich zusammen mit mindestens einem, durch die übergeordnete Anlagenleittechnik vorgegebenen Sollwert nach einer vorgegebenen Logik verarbeitet. Bei Abweichungen von diesem Sollwert generiert diese Regelanordnung Korrektursignale, welche auf die Betätigungsmagnete 26, 27 des Proportional-Wegeventils 25 einwirken und ein entsprechendes Umsteuern desselben bewirken.
In der Fig. 2 ist ein Teil der Platte 18 des Plattenventils 17 im Schnitt schematisch dargestellt. Die federraumseitige Fläche 65 der Platte 18 ist rechts angeordnet; dies gilt auch für die folgenden Figuren. Ein Durchbruch durch die Platte 18 weist eine zylindrische Öffnung 66 auf, welcher sich eine konische Erweiterung anschliesst. Eine Kugel 67 wird durch eine Feder 68, welche sich gegen eine mit der Platte 18 verbundene Halterung 69 abstützt, in diese konische Erweiterung gedrückt und verschliesst die Öffnung 66. Durch die Öffnung 66 kann Öl unter Druck in das Antriebsvolumen 7 nachströmen, sobald eine Druckdifferenz auftritt, die gross genug ist, um die Kraft der Feder 68 und den auf die Kugel 67 einwirkenden Öldruck zu überwinden.
Die Fig. 3 ist der Fig. 2 ähnlich, nur dass in diesem Fall ein Durchbruch mit der Öffnung 66 durch die Platte 18 so ausgestaltet ist, dass Öl vom Antriebsvolumen 7 in den Federraum 20 strömen kann. Zusätzlich ist noch eine starre Blende 70 vorhanden, welche einen Ölfluss in beide Richtungen zulässt. Der Querschnitt der Blende 70 ist hier wesentlich kleiner ausgelegt als der der Öffnung 66.
Es ist natürlich auch möglich, wie Fig. 4 zeigt, lediglich eine starre Blende 70 in die Platte 18 als Durchbruch einzufügen und durch diese den Öldurchtritt zu begrenzen.
Fig. 5 zeigt eine Platte 18 mit zwei Ventilanordnungen ähnlich wie in Fig. 2 dargestellt, die jedoch in einander entgegengesetzte Richtungen bei entsprechendem Differenzdruck einen Öldurchtritt erlauben. Die Öffnung 66, welche vom Antriebsvolumen 7 in den Federraum 20 führt weist einen wesentlich grösseren Querschnitt auf als die zweite Öffnung 66.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei die Fig. 1 näher betrachtet. Das Regelventil 2 muss im Betrieb vergleichsweise schnell geschlossen werden können. Die Schliessgeschwindigkeit liegt im Normalfall im Bereich um 1 m/sec, als Öffnungsgeschwindigkeit dagegen werden lediglich Geschwindigkeiten im Bereich um 0,02 m/sec verlangt. Diese Geschwindigkeitsangaben sind Richtwerte, je nach Auslegung der Kraftwerksanlage können auch erhebliche Abweichungen von diesen Angaben auftreten. Der Stellantrieb 1 kann mit vergleichsweise geringem Aufwand an die jeweiligen Betriebsbedingungen angepasst werden.
Soll das Regelventil 2 in Öffnungsrichtung bewegt werden, so wird durch den Positionsregler 33 das Proportional-Wegeventil 25 betätigt, und zwar wird es so angesteuert, dass das links der eingezeichneten Stellung stehende Schema gilt. Die Anschlüsse 28 und 29 sind dann durchverbunden und Öl unter Druck strömt von der Leitung 45 her durch das Proportional-Wegeventil 25 durch. Durch die Leitung 48 kann im Normalbetrieb kein Öl strömen, da das Sicherheitsventil 49 diese Leitung 48 abschliesst. Das Öl strömt durch die Leitung 47 in den Federraum 20 des Plattenventils 17 und von dort weiter durch den Durchbruch der Platte 18 und den Stutzen 15 in das Antriebsvolumen 7. Der Öldruck im Antriebsvolumen 7 bewegt den Hauptkolben 6 nach oben und damit über die Ventilspindel 4 das Regelventil 2 in Öffnungsrichtung. Die Wegmesseinrichtung 11 überwacht den Hub des Hauptkolbens 6 und meldet seine Stellung kontinuierlich an den Regler 36. Sobald der vorgegebene Sollwert des Hubes erreicht ist, steuert der Regler 36 über den Positionsregler 33 das Proportional-Wegeventil 25 so ab, dass der Ölfluss unterbrochen wird. Die Hubmessung 31, deren Signale im Positionsregler 33 verarbeitet werden, überwacht das Betriebsverhalten des Proportional-Wegeventils 25. Die Bewegung des Hauptkolbens 6 wird gleichzeitig mit dieser Absteuerung beendet.
Soll dagegen das Regelventil 2 aus einer Offenstellung rasch in einen geschlossenen Zustand überführt werden, so wird das Proportional-Wegeventil 25 so umgesteuert, dass das rechts der gezeichneten Stellung stehende Schema gilt. Die Anschlüsse 29 und 30 sind miteinander verbunden und Öl aus dem Federraum 20 strömt ab durch die Leitung 47, durch das Proportional-Wegeventil 25, durch die Leitungen 51 und 50 weiter durch das Puffervolumen 8 und die Leitung 52 in die Ablaufvorrichtung. Dieser Strömungsvorgang dauert jedoch nur sehr kurze Zeit, da sich, sobald der Druck im Federraum 20 kleiner ist als der Druck im Antriebsvolumen 7, die Platte 18 gegen den Druck der Feder 19 nach rechts bewegt und das Öl aus dem Antriebsvolumen 7 durch das Volumen 21 und die Verbindungsleitung 22 in das mit Öl unter geringem Druck gefüllte Puffervolumen 8 abströmen kann und von dort aus weiter in die Ablaufvorrichtung. Die Feder 9 drückt den Hauptkolben 6 nach unten und damit das Öl aus dem Antriebsvolumen 7 solange hinaus in das Puffervolumen 8 bis die Endstellung des Regelventils 2 erreicht ist. Das Herausströmen des Öls erfolgt sehr rasch, da der durch das Plattenventil 17 freigegebene Querschnitt und auch der Querschnitt der direkten Verbindungsleitung 22 vergleichsweise gross sind und den Strömungsvorgang nicht negativ beeinflussen. Durch die Bewegung des Hauptkolbens 6 entsteht im Puffervolumen 8 ein Sog, welcher diese Öl-strömung zusätzlich unterstützt und die Dynamik des Stellantriebes 1 erhöht.
Eine derartige schnelle Druckentlastung des Antriebsvolumens 7 und ein derartig schnelles Abströmen des Öls aus demselben wäre durch die vergleichsweise kleinen Querschnitte der Leitungen 47, 51 und 50 nicht möglich. Würde man diese Querschnitte und das Proportional-Wegeventil 25 entsprechend vergrössern, so liesse sich wegen der grossen, auf vergleichsweise langen Wegen zu bewegenden Ölmengen keine auch nur annähernd so gute Dynamik des Stellantriebes 1 erreichen wie mit der erfindungsgemässen Ausführung.
Für die Beaufschlagung des im Vergleich zum Antriebsvolumen 7 sehr kleinen Federraumes 20 wird nur eine vergleichsweise kleine Menge Öl unter Druck benötigt. Dieser Federraum 20 ist deshalb auch sehr schnell durch die Leitungen 47, 51 und 50 druckentlastet, wenn ein entsprechender Steuerbefehl das Proportional-Wegeventil 25 erreicht. Das hat zur Folge, dass unmittelbar nach dem Steuerbefehl bereits das Plattenventil 17 öffnet und die rasche Schliessbewegung des Hauptkolbens 6 und damit des Regelventils 2 einleitet. Das Volumen der Leitungen 47, 51, 50 beeinflusst demnach die Dynamik des Stellantriebes nicht bzw. nur äusserst geringfügig negativ.
Im Normalbetrieb werden kleine Abweichungen vom Sollwert durch den Regler 36 erkannt und entsprechende Korrektursignale werden über den Positionsregler 33 auf das Proportional-Wegeventil 25 übertragen. Soll das Regelventil 2 noch etwas öffnen, so wird nur eine kleine Menge Öl unter Druck in das Antriebsvolumen 7 nachgespeist, bis der Sollwert wieder erreicht ist. Für Öffnungsbewegungen des Regelventils genügt der mindestens eine Durchbruch durch die Platte 18, wie er in Fig. 2 durch die Öffnung 66, in Fig. 3 und Fig. 4 durch die Blende 70 und in Fig. 5 durch die obere Öffnung 66 schematisch dargestellt ist. Wenn die Platte 18 nach Fig. 2 ausgestaltet ist, so wird die Schliessbewegung des Regelventils, wie bereits beschrieben, durch ein Absenken des Öldrucks im Federraum 20 eingeleitet, worauf, wenn nur ein kleiner Hub in Schliessrichtung zu machen ist, das Plattenventil 17 nur kurzzeitig öffnet und Öl durch die Verbindungsleitung 22 in das Puffervolumen 8 entweichen lässt. Sobald der Sollwert erreicht ist, schliesst das Plattenventil 17 sofort wieder.
Bei der Ausführung der Platte 18 gemäss Fig. 3 können kleinere Schliessbewegungen ohne ein Öffnen des Plattenventils 17 stattfinden, da durch die Öffnung 66 und durch die Blende 70 Öl aus dem Antriebsvolumen 7 in den Federraum 20 abströmen kann bis ein Druckausgleich hergestellt ist, sobald der Sollwert erreicht ist. Sind in diesem Fall grössere Sollwertabweichungen auszugleichen, so öffnet, falls die Querschnitte der Öffnung 66 und der Blende 70 nicht genügen, zusätzlich auch noch kurzzeitig das Plattenventil 17. Der Ablauf des Schliessvorganges erfolgt bei der Ausführung gemäss Fig. 4 ähnlich wie der bei Fig. 3.
Die Ausführung der Platte 18 gemäss Fig. 5 erlaubt ebenfalls eine kleine Schliessbewegung, für grössere Hube des Hauptkolbens 6 ist auch in diesem Fall ein Öffnen des Plattenventils 17 nötig.
Das Proportional-Wegeventil 25 ist in Fig. 1 in der Mittelstellung dargestellt. Diese Stellung nimmt es ein, wenn beispielsweise die Betätigungsmagnete 26, 27 keine Spannung erhalten sollten wegen eines Netzausfalles. Das Erreichen dieser Stellung wird durch Federkraft von im Innern des Proportional-Wegeventils 25 vorgesehenen Federn unter allen Umständen sichergestellt. In dieser Stellung wird der Federraum 20 durch die Leitungen 47, 51 und 50 druckentlastet, sodass das Plattenventil 17 öffnet, was wie bereits beschrieben, zu einem schnellen Schliessen des Regelventils 2 führt. Auf diese Art ist gewährleistet, dass das Regelventil 2 auch im Falle einer Störung stets definitv geschlossen wird, sodass unter keinen Umständen Schäden an der betriebenen Turbine infolge eines Defektes im Stellantrieb 1 auftreten können.
Das Sicherheitsventil 49 verhindert im Normalfall einen Druckabfall in der Leitung 48 in Richtung Ablaufvorrichtung. Wenn jedoch der Druck im Sicherheitsölkreislauf sinkt, so sinkt auch der Druck im Volumen 55 und das Sicherheitsventil 49 gibt, unabhängig von der Stellung des Proportional-Wegeventils 25, die Leitung 48 frei, sodass der Druck aus dem Federraum 20 des Plattenventils 17 entweichen kann über die Leitungen 47, 48 und 50, wodurch, wie bereits beschrieben, ein schneller Schliessvorgang des Regelventils 2 eingeleitet wird. Auch durch diese Massnahme lässt sich in jedem Fall eine sichere Absperrung der Dampfversorgung der Turbine erreichen.
Bei Inbetriebsetzungsversuchen kann es vorkommen, dass der Sicherheitsölkreis noch nicht unter Druck gesetzt ist, bzw. noch nicht unter Druck gesetzt werden kann. Für diesen Fall ist das Wegeventil 58 eingebaut, welches ermöglicht, sobald es elektromagnetisch umgeschaltet wird auf das rechts von der gezeichneten Stellung dargestellte Schema, dass Öl unter Druck von der Leitung 45 her durch die Leitung 61 und durch das Wegeventil 58 hindurch das Volumen 55 beaufschlagen kann, wodurch das Sicherheitsventil 49 geschlossen wird. Der Befehlsweg für das Wegeventil 58, wie er durch die Wirkungslinie 60 angedeutet ist, muss jedoch, sobald auf Normalbetrieb umgeschaltet wird, blockiert werden, da sonst eventuell ein Einwirken des Sicherheitsölkreises auf das Sicherheitsventil 49 nicht mehr möglich ist, sodass die Schutzfunktion dieses Kreises nicht mehr gewährleistet wäre.

Claims

Stellantrieb (1) für ein Regelventil (2) mit einem Regelkreis, welcher den Stellantrieb (1) entsprechend einem von einer übergeordneten Anlagenleittechnik vorgegebenen Sollwert einstellt, mit einem in einem Hauptzylinder (5) gleitenden Hauptkolben (6), mit einem gesteuert mit Öl unter Druck beaufschlagbaren Antriebsvolumen (7) auf einer Seite des Hauptkolbens (6) und mit einem ölgefüllten Puffervolumen (8) auf der anderen Seite des Hauptkolbens (6), wobei das Antriebsvolumen (7) und das Puffervolumen (8) durch eine mit mindestens einem ersten Ventil (17) abschliessbare Verbindungsleitung (22) verbindbar sind, und, das mindestens eine erste Ventil über mindestens ein gesteuertes zweites Ventil (25) direkt hydraulisch betätigbar ist, das mindestens eine erste Ventil als Plattenventil (17) mit einer durch eine in einem Federraum (20) angeordnete Druckfeder (19) in Schliessrichtung beaufschlagten Platte (18) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Platte (18) mindestens einen Durchbruch aufweist, welcher ein Zusammenwirken des Öls unter Druck im Federraum (20) und des Öls im Antriebsvolumen (7) ermöglicht.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Federraum (20) ein Volumen aufweist, welches der Grössenordnung nach etwa tausendfach kleiner ist als das Antriebsvolumen (7).
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass der mindestens eine Durchbruch durch die Platte (18) als eine starre Blende (70) oder als eine Ventilanordnung ausgebildet ist, welche in beiden Richtungen einen gleichen oder einen unterschiedlichen Durchtrittsquerschnitt aufweist.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass der mindestens eine Durchbruch durch die Platte (18) als ein drittes Ventil ausgebildet ist, welches einen Ölfluss in das Antriebsvolumen (7) hinein ermöglicht.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass der mindestens eine Durchbruch durch die Platte (18) eine starre Blende (70) und zusätzlich ein viertes Ventil aufweist, welches einen Ölfluss aus dem Antriebsvolumen (7) heraus ermöglicht.
Stellantrieb nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass das mindestens eine zweite Ventil als elektrohydraulisches Proportional-Wegeventil (25) mit mindestens einem Betätigungsmagnet (26, 27) und einer Hubmessung (31) ausgebildet ist.
Stellantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Proportional-Wegeventil (25) mit dem Plattenventil (17) und dem Hauptzylinder (5) zu einer monolithischen Einheit verbunden ist.
Stellantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
- dass im Regelkreis eine elektronische Regelanordnung vorgesehen ist,

- dass in der elektronischen Regelanordnung von einer Wegmesseinrichtung (11) und von der Hubmessung (31) herrührende Signale kontinuierlich zusammen mit dem jeweils vorgegebenen Sollwert nach einer vorgegebenen Logik verarbeitet werden, und

- dass diese Regelanordnung bei Sollwertabweichungen Korrektursignale generiert, welche die Betätigungsmagnete (26, 27) anregen.
Stellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
- dass die elektronische Regelanordnung einen Positionsregler (33) mit integriertem Leistungsverstärker und einen mit diesem zusammenwirkenden Regler (36) aufweist, und

- dass das von der Hubmessung (31) herrührende Signal in den Regler (36) und das von der Wegmesseinrichtung (11) herrührende Signal in den Positionsregler (33) eingespeist wird.
Stellantrieb nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass bei Störungen das Schliessen des Regelventils (2) durch das Einwirken eines Sicherheitsventils (49) sichergestellt ist.