EP2172656A1

EP2172656A1 - Hydraulische Auslöseeinheit für eine Ventileinheit in einer Kraftmaschinenanlage, insbesondere für ein Schnellschlussventil einer Turbinenanlage

Info

Publication number: EP2172656A1
Application number: EP20090171313
Authority: EP
Inventors: Carsten REUMSCHÜSSEL; Markus Brändli; Claus Eiffert; Daniel Pfammatter; Silvano Steib
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: US20100078089A1; US8662106B2; ES2423188T3; CH699602A1; EP2172656B1

Abstract

Beschrieben wird eine hydraulische Auslöseeinheit für eine Ventileinheit in einer Kraftmaschinenanlage, insbesondere für ein Schnellschlussventil einer Turbinenanlage, mit in einem hydraulischen Block zusammengefasste Überwachungskanäle (I, II, III), die zu einer 2 von 3-Schaltung zusammengeschaltet sind, von denen jeder Überwachungskanal (I, II, III) mit einer Magnetventileinheit (8.1, 8.2, 8.3) versehen ist, einem am hydraulischen Block vorgesehenen Kraftölleitungsanschluss (1), von dem innerhalb des hydraulischen Blocks ein Sicherheits- (3) sowie ein Hilfssicherheitsölkanal (7) ausgehen, von denen ersterer mit der Ventileinheit verbindbar ist und letzterer über Verbindungsleitungen (7.1, 7.2, 7.3) mit jeweils einer Magnetventileinheit (8.1, 8.2, 8.3) verbunden ist, wobei eine erste Verbindungsleitung (7.1) eine erste und dritte Magnetventileinheit (8.1, 8.3), eine zweite Verbindungsleitung (7.2) die zweite und eine erste Magnetventileinheit (8.2, 8.1) und eine dritte Verbindungsleitung (7.3) die dritte und zweite Magnetventileinheit (8.3, 8.2) anspeisen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hilfssicherheitsölkanal (7) sowie der Sicherheitsölkanal (3) durch ein Plattenablaufventil (4) derart von einem Ablauf (5) getrennt sind, dass der Hilfssicherheitsölkanal (7) sowie der Sicherheitsölkanal (3) mit jeweils entgegen gesetzten Wirkrichtungen an dem Plattenablaufventil (4) angrenzen.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydraulische Auslöseeinheit für eine Ventileinheit in einer Kraftmaschinenanlage, insbesondere für ein Schnellschlussventil einer Turbinenanlage, mit in einem hydraulischen Block zusammengefassten Überwachungskanälen, die zu einer 2 von 3-Schaltung zusammengeschaltet sind, von denen jeder Überwachungskanal mit einer Magnetventileinheit versehen ist, einem am hydraulischen Block vorgesehenen Kraftölleitungsanschluss, von dem innerhalb des hydraulischen Blocks ein Sicherheits- sowie ein Hilfssicherheitsölkanal ausgehen, von denen ersterer mit der Ventileinheit verbindbar ist und letzterer über Verbindungsleitungen mit jeweils einer Magnetventileinheit verbunden ist, wobei eine erste Verbindungsleitung eine erste und dritte Magnetventileinheit, eine zweite Verbindungsleitung die zweite und erste Magnetventileinheit und eine dritte Verbindungsleitung die dritte und zweite Magnetventileinheit anspeisen.

Stand der Technik

Eine hydraulische Auslöseeinheit der vorstehend genannten Art ist Gegenstand der DE 34 32 890 C2 , die der unmittelbaren Ansteuerung eines Schnellschlussventils für eine Turbinenanlage dient, bei der die Überwachung des hydraulischen Ansteuerdruckes des Schnellschlussventils mit Hilfe dreier untereinander leitungslos verbundener Magnetventile vorgenommen wird, die in Art einer 2- von 3-Schaltung zusammengeschlossen sind. Die bekannte Auslöse-Einheit löst dabei aus, sofern mindesten zwei von drei Magnetventilen in einen stromlosen Zustand übergehen, d.h. sie fallen in die jeweilige Ruheposition zurück. Im Auslösefall gelangt ein Anteil längs einer Steuerölleitung strömenden Öls, die unmittelbar mit dem Schnellschlussventil verbunden ist und in Abhängigkeit des längs der Steuerölleitung vorherrschenden Öldruckes ein Stellelement zu betätigen vermag, über eine durch zwei Magnetventile vorhandene Bypass-Leitung direkt in den Ablauf, so dass sich der Steueröldruck längs der Steuerölleitung im Auslösefalle schlagartig reduziert, wodurch im Schnellschlussventil vorhandene Stellmittel entsprechend zum Schließen des Schnellschlussventils angesteuert werden. Sind wenigstens zwei der drei Magnetventileinheiten bestromt, so wird keine Bypasskanalleitung von der Steuerölleitung zum Ablauf durch die Magnetventile freigegeben, so dass der Steueröldruck längs der Steuerölleitung unbeeinflusst bleibt. Die bekannte im Rahmen eines hydraulischen Blocks realisierte Auslöseeinheit verfügt darüber hinaus über manuell bedienbare oder automatisch arbeitende Überwachungseinrichtungen zur Funktionsüberprüfung der einzelnen Magnetventile auch während des normalen Betriebes.
Der Vorteil der bekannten Auslöse-Einheit ist darin zu sehen, dass bei einem vorliegenden Defekt eines einzigen Magnetventils nicht automatisch die gesamte Auslöseeinheit aktiviert wird, wodurch es zur Turbinenabschaltung käme, vielmehr ist es möglich, die Magnetventile einzeln der Reihe nach stromlos zu schalten, um während des Turbinenbetriebes die korrekte Funktion der einzelnen Magnetventile überprüfen zu können. Nachteilig bei der bekannten Auslöse-Einheit ist jedoch die nur geringe Durchflusskapazität. Insbesondere für die Modernisierung von bereits in Betrieb befindlichen Hydrauliksystemen in Kraftmaschinenanlagen bedarf es der Berücksichtigung grosser Volumenströme bei geringeren Drücken, die von den Magnetventilen zu schalten sind, was grössere Querschnitte und Druchflusskapazitäten erfordert.
Ferner beschreibt die EP 0 540 963 B1 eine Speiseschaltung für eine Zweirohr-Hydraulik, die ein Druckfluid längs einer Hauptleitung einzuspeisen vermag, die für den Antrieb von Schnellschluss- und/oder Dampfstellventilen, die beispielsweise die Dampfzuführung einer Dampfturbine kontrollieren, vorgesehen ist. Die bekannte Speiseschaltung sieht zum Einspeisen des Druckfluids in die entsprechende Hauptleitung wenigstens ein als Schieberventil ausgebildetes Zuschaltventil vor, dem als Abflussverstärker eine Plattenventilanordnung zugeordnet ist. Bei der bekannten Speiseschaltung können störende Druckstöße im Speisesystem bei allen Betriebszuständen weitgehend ausgeschlossen werden, darüber hinaus sind hiermit hohe Durchflusskapazitäten erreichbar, wie sie für den Einsatz an Dampfturbinen und Gasturbinen erforderlich sind. Andererseits ist die vorgeschlagene Speiseschaltung in ihrem Aufbau jedoch kompliziert und bedarf aufwendiger Komponenten, die nicht zuletzt erhebliche Kosten verursachen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auslöseeinheit für eine Ventileinheit in einer Kraftmaschinenanlage, insbesondere für ein Schnellschlussventil einer Turbinenanlage derart anzugeben, dass einerseits möglichst hohe Durchflusskapazitäten erreichbar sind und zugleich der mit der Auslöseeinheit verbundene konstruktive und bauelementtechnische Aufwand möglichst gering und kostengünstig gehalten werden soll. Selbstverständlich gilt es, die hohen sicherheitstechnischen Standards von bisher im Einsatz befindlichen Auslöseeinheiten uneingeschränkt zu erfüllen.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung, insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
Ausgehend von einer bekannten hydraulischen Auslöseeinheit gemäß der vorstehend zitierten DE 34 32 890 C2 , die über einen in einen hydraulischen Block integrierten Überwachungskanal verfügt, der über Rückschlagventile mit jedem der drei Magnetventile zusammengeschaltet ist, sowie einen am hydraulischen Block vorgesehenen Kraftölleitungsanschluss vorsieht, von dem innerhalb des hydraulischen Blocks ein Sicherheits- sowie ein Hilfssicherheitsölkanal ausgehen, von denen ersterer mit der Ventileinheit der Kraftmaschinenanlage verbindbar ist und letzterer über Verbindungsleitungen mit jeweils einer Magnetventileinheit verbunden ist, wobei eine erste Verbindungsleitung eine erste und dritte Magnetventileinheit, eine zweite Verbindungsleitung eine zweite und die erste Magnetventileinheit und eine dritte Verbindungsleitung die dritte und zweite Magnetventileinheit anspeisen, zeichnet sich die erfindungsgemäße hydraulische Auslöseeinheit dadurch aus, dass der Hilfssicherheitsölkanal sowie der Sicherheitsölkanal durch ein Plattenablaufventil derart von einem Ablauf getrennt sind, dass der Hilfssicherheitsölkanal sowie der Sicherheitsölkanal mit jeweils entgegengesetzten Wirkrichtungen an das Plattenablaufventil angrenzen.
Die lösungsgemäße Kombination einer 2 von 3-Verschaltung von vorzugsweise drei 4/2-Wege-Schieberventilen jeweils in Form von Magnetventileinheiten mit einem Plattenablaufventil ermöglicht einen einfachen und kostengünstigen Aufbau, insbesondere in Form eines zweiteiligen Gehäuses, indem in einem ersten Gehäuseteil die 2 von 3-Schaltung mit den drei Magnetventileinheiten untergebracht ist und in einem zweiten Gehäuseteil das Plattenablaufventil realisiert ist, wobei beide Gehäuseteile über eine geeignete Fügeverbindung, beispielsweise im Wege einer Schraubverbindung, miteinander kombiniert sind.
Zur detaillierten Erläuterung der lösungsgemäß ausgebildeten hydraulischen Auslöseeinheit sowie der damit verbundenen vorteilhaften Ausgestaltungsformen sei im Weiteren auf die Zeichnungen verwiesen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: Schaltungstopologie einer hydraulischen Auslöseeinheit im stromlosen Ruhezustand;
Fig. 2: Schnittzeichnung durch ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Auslöseeinheit;
Fig. 3: Schaltungstopologie gemäß Figur 1 im bestromten Zustand;
Fig. 4: Schaltungstopologie gemäß Figur 1 mit einem stromlos geschalteten Magnetventil sowie
Fig. 5: Schaltungstopologie gemäß Figur 1 mit zwei stromlos geschalteten Magnetventilen.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Anwendbarkeit

Figur 1 zeigt die Schaltungstopologie eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer lösungsgemäß ausgebildeten hydraulischen Auslöseeinheit, die über eine Kraftölleitung mit Kraftöl gespeist wird, und von der eine Sicherheitsölleitung 3 zu einer nicht dargestellten Stellventileinheit für eine Turbine, beispielsweise in Form eines Schnellschlussventils, abzweigt. Ferner sieht die Schaltungstopologie einen Ablauf 5 vor, über den, je nach Schaltungszustand der hydraulischen Auslöseeinheit, Ölmengen aus dem Sicherheitsölkanal oder Hilfssicherheitsölkanal gemäß der weiteren Beschreibung abfließen können.
Das über die Kraftölleitung 1 eingespeiste Kraftöl gelangt über eine Sicherheitsöl-Speiseblende 2 längs der Sicherheitsölleitung 3 zu einer nicht dargestellten turbinenseitigen Ventileinheit, die in Abhängigkeit des längs der Sicherheitsölleitung 3 vorherrschenden Öldrucks angesteuert bzw. geschaltet wird. Der sich längs der Sicherheitsölleitung 3 einstellende Öldruck hängt im Wesentlichen von der Ventilstellung eines Plattenablaufventils 4 ab, in das die Sicherheitsölleitung 3 einseitig angrenzend einmündet. Ist die Ventilstellung des Plattenablaufventils 4 in einer geöffneten Stellung, so gelangt das Sicherheitsöl direkt in den Ablauf 5, so dass sich längs des Sicherheitsölkanals 3 kein oder kein wesentlicher Öldruck aufbauen kann, wodurch das nicht weiter dargestellte Schnellschlussventil der Turbine den geschlossenen Zustand einnimmt und somit die Turbinenanlage abgeschaltet wird.
Zudem ist die Kraftölleitung 1 über eine so genannte Hilfssicherheitsöl-Speiseblende 6 mit einem Hilfssicherheitsölkanal 7 verbunden, von dem jeweils drei Verbindungsleitungen 7.1, 7.2 und 7.3 abzweigen, die jeweils an den Eingang P dreier 4/2-Wege-Magnetventileinheiten 8.1, 8.2 und 8.3 münden. Gemäß der Schaltungstopologie ist beispielsweise die Verbindungsleitung 7.1 mit der ersten Magnetventileinheit 8.1 verbunden, von der die Verbindungsleitung zur dritten Magnetventileinheit 8.3 weiterführt, um letztlich in eine Ablaufleitung 9 der Magnetventile zu münden. Die zweite Verbindungsleitung 7.2 führt durch die zweite Magnetventileinheit hin zur ersten Magnetventileinheit, von der sie letztlich ebenfalls in die Ablaufleitung 9 mündet. Schließlich verbindet die dritte Verbindungsleitung 7.3 die Magnetventile 8.3 und 8.1 in der angegebenen Weise und mündet gleichfalls in die Ablaufleitung 9. Jede einzelne der drei jeweils über Verbindungsleitungen miteinander zusammengeschalteten Magnetventileinheiten entspricht in der gewählten Terminologie einem Überwachungskanal, die zur Betriebssicherheit der hydraulischen Auslöseeinheit unverzichtbar sind.
Da sämtliche Magnetventile 8.1, 8.2 sowie 8.3 in dem in Figur 1 dargestellten Fall stromlos geschaltet sind, fließt das durch die Verbindungsleitungen 7.1, 7.2 und 7.3 strömende Öl durch alle drei Magnetventile hindurch und gelangt letztlich in die Ablaufleitung 9. So gelangt beispielsweise das längs des Verbindungskanals 7.1 fließende Öl im Magnetventil 8.1 von P nach A weiter zum dritten Magnetventil 8.3 und von dort von B nach T in den Ablauf der Magnetventile 9 und letztlich weiter zum Ablauf 5. Aufgrund der offenen Ventilschaltungen aller Magnetventile 8.1 bis 8.3 kann sich längs des Hilfssicherheitsölkanals 7, der zugleich auch mit dem Plattenablaufventil 4 verbunden ist, kein Öldruck aufbauen, durch den das Plattenablaufventil 4 ansonsten entsprechend betätigt bzw. aktiviert werden könnte.
Schließlich ist die Kraftölleitung 1 über eine Prüfkanal-Speiseblende 10 mit einem Prüfkanal 12 verbunden, der zu Prüfzwecken der betrieblichen Funktionsweise der einzelnen Magnetventileinheiten 8.1, 8.2 und 8.3 vorgesehen ist. Sofern wenigstens eine der Magnetventileinheiten stromlos ist, fließt das längs des Prüfkanals 12 strömende Öl durch die jeweiligen Rückschlagventile 12.1, 12.2 oder 12.3 zur jeweiligen stromlosen Magnetventileinheit und anschließend in den Ablauf der Magnetventile 9 und letztlich in den Ablauf 5. Beispielsweise gelangt das durch das Rückschlagventil 12.1 strömende Prüföl in das Magnetventil 8.3 und fließt über dessen Eingang B in den Ausgang T in die Ablaufleitung 9. Eine entsprechende Verschaltung sehen die Rückschlagventile 12.2 und 12.3 vor. Ferner ist längs des Prüfkanals 12 ein Druckschalter oder Drucktransmitter 11 vorgesehen, der einen längs des Prüfkanals 12 auftretenden Druckabfall zu erkennen vermag.
In der Schnittdarstellung gemäß Figur 2 ist eine mögliche konkrete Realisierungsvariante der in Figur 1 dargestellten Schaltungstopologie illustriert. Im wesentlichen ist die in Figur 2 dargestellte hydraulische Auslöseeinheit aus zwei Teilen zusammengesetzt, von denen der erste Teil I beinahe sämtliche vorstehend beschriebenen Ölkanäle umfasst, die in einen einheitlichen Werkstoffblock, beispielsweise einen Edelstahlblock, eingearbeitet sind. Der zweite Teil II umfasst das Plattenablaufventil 4 das mit Ausnahme einer axial beweglich gelagerten Platte gleichfalls aus einem einheitlichen Werkstoffblock gearbeitet ist. Beide Teile I und II sind lösbar fest, vorzugsweise über nicht weiter dargestellte Schraubverbindungen mit Dichtungen, miteinander verbunden.
Im oberen in der Schnittbilddarstellung gemäß Figur 2 dargestellten Teil I ist über eine seitliche Bohrung ein Anschluss für die Kraftölleitung 1 vorgesehen, an der senkrecht abzweigend der Sicherheitsölkanal 3 vorgesehen ist, längs dem in Form eines Einsatzstückes die Sicherheitsöl-Speiseblende 2 eingebracht ist. Der Sicherheitsölkanal 3 mündet in den Teil II, an das seitlich ein Verbindungsflansch für eine weiter führende Leitung zu einer nicht weiter dargestellten Ventileinheit einer Kraftmaschinenanlage, insbesondere ein Schnellschlussventil einer Turbinenanlage, vorgesehen ist.
Ferner mündet die Kraftölleitung 1 in den Hilfssicherheitsölkanal 7, in welchen zur Hilfssicherheitsöldruckeinstellung eine Hilfssicherheitsöl-Speiseblende 6 in Form eines Einsatzteiles implementiert ist. Vom Hilfssicherheitsölkanal 7 zweigen die Verbindungskanäle 7.1, 7.2 sowie 7.3 ab und münden jeweils in die Magnetventileinheiten 8.1, 8.2 sowie 8.3 ein, die als Standardmoduleinheiten mit dem Teil I fluiddicht verbunden sind. Die aus den jeweiligen Magnetventileinheiten 8.1 bis 8.3 zeichnerisch dargestellten Rückführleitungen 7.1', 7.2' sowie 7.3' münden in eine nicht dargestellte Ablaufleitung 9 ein, die mit dem Ablauf 5 verbunden ist. Mit I, II, III sind die Überwachungskanäle bezeichnet.
Ebenso nicht aus der in Figur 3 dargestellten Illustration ersichtlich ist der Prüfkanal 12 sowie die von dem Prüfkanal 12 abgehenden Verbindungsleitungen zu den einzelnen Magnetventileinheiten mit den zugehörigen Rückschlagventilen 12.1, 12.2 und 12.3.
Der Hilfssicherheitsölkanal 7 mündet mit einem erweiterten Kanalquerschnitt an der mit dem Bezugszeichen 4 versehenen axial beweglichen Platte eines Plattenablaufventils, dessen Platte an einer unteren, im Teil II vorgesehenen Dichtkontur 13 fluiddicht aufliegt. Die Platte des Plattenablaufventils 4 ist grundsätzlich derart geformt, dass trotz ihrer Längsbeweglichkeit mögliche Funktionsstörungen, bedingt durch Verkantungen, ausgeschlossen sind. Hierfür ist die Platte des Plattenablaufventils 4 mit einem radialen Spiel in einer Längsbohrung gefasst. Nicht notwendigerweise wird die Platte des Plattenablaufventils 4 mit Hilfe eines Spannmittels 14, beispielsweise in Form einer Feder, gegen die Dichtkontur 13 innerhalb des Teils II gedrückt.
Wie bereits erwähnt und aus der Schnittzeichnung gemäß Figur 2 ersichtlich, mündet der Hilfssicherheitsölkanal 7 über eine große Wirkfläche an der Oberseite der Platte des Plattenablaufventils 4, so dass die Platte bedingt durch den Öldruck längs des Hilfssicherheitskanals 7 fluiddicht gegen die Dichtkontur 13 gepresst wird. Andererseits grenzt der Sicherheitsölkanal 3 unterhalb der Platte des Plattenablaufventils 4 längs des radial über die Dichtkontur 13 überstehenden Randbereiches der Platte des Plattenablaufventils 4 an, so dass der innerhalb des Sicherheitsölkanals 3 vorherrschende Öldruck diametral entgegengesetzt zum Öldruck längs des Hilfssicherheitsölkanals 7 auf die Platte des Plattenablaufventils 4 einwirkt. Hierbei ist die dem Sicherheitsölkanal 3 zugewandte Wirkfläche der Platte des Plattenablaufventils 4 kleiner bemessen als die dem Hilfssicherheitsölkanals 7 zugewandte Wirkfläche der Platte des Plattenablaufventils 4.
Konstruktionsbedingt liegt es daher auf der Hand, dass die Platte des Plattenablaufventils 4 fluiddicht gegen die Dichtkontur 13 des Teils II gepresst wird, sofern die durch im Hilfssicherheitsölkanal 7 vermittels des dort herrschenden Öldruckes auf die Platte wirkende Druckkraft größer ist als jene, die durch das Sicherheitsöl 3 von unten gegen die Platte an ihrem ringförmigen Randbereich anzugreifen vermag. Dies ist dann der Fall, wenn wenigstens zwei Magnetventile bestromt werden und auf diese Weise ein unmittelbares Abfließen des Hilfssicherheitsöls in die Ablaufleitung 9 verhindert wird. In diesem Fall baut sich ein Druck längs der Hilfssicherheitsölleitung 7 auf, der die Platte des Plattenablaufventils 4 in die in Figur 2 dargestellte untere Position drückt. In diesem Fall wird der Sicherheitsölkanal 3 mit Kraftöl versorgt, wodurch letztlich ein (nicht dargestelltes) Schnellschlussventil in der geöffneten Stellung gehalten wird. Überwiegt hingegen die von unten auf die Platte des Plattenablaufventils 4 herrschende Druckkraft gegenüber der von oben auf die Platte des Plattenablaufventils 4 einwirkende Druckkraft, so bewegt sich die Platte des Plattenablaufventils 4 von der Dichtkontur 13 vertikal nach oben, wodurch das Sicherheitsöl aus dem Sicherheitsölkanal 3 über das Plattenablaufventil 4 unmittelbar in den Ablauf 5 abfließen kann. In diesem Fall reduziert sich der Öldruck längs des Sicherheitsölkanals 3, wodurch spontan ein Schnellschlussventil schließt, was letztlich zum Abschalten der Turbine führt. Die vorstehenden Szenarien werden anhand der weiteren Schaltungstopologien näher erläutert.
So stellt die in Figur 3 dargestellte Schaltungstopologie jenen Fall dar, in dem alle drei Magnetventile 8.1, 8.2 und 8.3 bestromt, d.h. erregt sind. Hierdurch werden alle drei Magnetventile in einen Zustand überführt, in dem sämtliche Durchflüsse unterbrochen sind. Somit kann kein Öl längs des Hilfssicherheitskanals 7 direkt in die Abflussleitung 9 gelangen, wodurch sich längs des Hilfssicherheitsölkanals 7 Öldruck aufbauen kann. Dieser Öldruck vermag die Platte des Plattenablaufventils 4 in die in Figur 2 dargestellte Position gegen die Dichtkontur 13 fluiddicht zu pressen, so dass das im Sicherheitsölkanal 3 vorhandene Öl nicht über den Ablauf 5 abfließen kann, sondern vollständig zu einem nicht weiter dargestellten Schnellschlussventil geführt wird. In diesem Fall befindet sich die Turbine im Betrieb.
Mittig in der Platte des Plattenablaufventils 4 befindet sich eine kleine Leckageöffnung, die eine sogenannte Leckageblende 4.1 darstellt, durch die eine kleine Ölmenge in den Ablauf 5 entweichen kann. Diese Leckage sorgt dafür, dass im Hilfssicherheitsölkanal 7 stets warmes Öl vorhanden ist, wodurch eine Verdickung des Öls verhindert wird.
Um die Funktionalität der hydraulischen Auslöseeinheit während des vorstehend geschilderten Normalbetriebsfalles, bei dem sämtliche Magnetventileinheiten 8.1, 8.2, 8.3 bestromt und somit geschlossen sind, sicherzustellen, wird in regelmäßigen Zyklen jedes der drei Magnetventile 8.1 bis 8.3 getestet. Hierbei werden einzeln nacheinander die Magnetventile 8.1 bis 8.3 stromlos geschaltet. In dem in Figur 4 dargestellten Fallbeispiel ist das Magnetventil 8.3 stromlos geschaltet, jedoch kann hier kein Öl von P nach A fließen, da der Kanal B nach T in der zweiten Magnetventileinheit 8.2 nicht geöffnet ist und andererseits ein Zurückfließen des Öls durch das Rückschlagventil 12.3 verhindert wird. Das Öl kann in diesem Fall ausschließlich über das Rückschlagventil 12.1 und den Kanal B nach T vom Magnetventil 8.3 in den Ablauf 9 und schließlich in den Ablauf 5 abfließen. Dies erzeugt längs des Prüfkanals 12 einen definierten Druckabfall, der durch den Druckschalter bzw. Drucktransmitter 11 erkannt wird. Andererseits wird der Druck innerhalb des Hilfssicherheitsölkanals 7 nicht oder nicht wesentlich beeinflusst, was zur Folge hat, dass das Plattenablaufventil 4 unverändert in der geschlossenen, d.h. unteren Stellung bleibt, so dass der Öldruck im Sicherheitsölkanal 3 aufrechterhalten bleibt und ein Schnellschlussventil entsprechend in der offenen Stellung verharrt.
Fällt der Druck im Prüfölkanal in einer definierten Zeit unter einen bestimmten Wert ab, wird die Prüfung als erfolgreich angesehen. Die entsprechende Prüfung wird mit den anderen Magnetventilen zeitlich hintereinander durchgeführt, so dass die Betriebssicherheit sämtlicher Magnetventile stets gesichert ist.
Im Fall einer notwendigen Sicherheitsabschaltung der Kraftmaschinenanlage sollen alle drei Magnetventile stromlos geschaltet werden. Hierbei weist die 2 von 3 Schaltung in vorteilhafter Weise eine Fehlertoleranz von eins auf, was bedeutet, dass eine beliebige Magnetventileinheit versagen - also in der Betriebsstellung verbleiben darf, beispielsweise durch verschmutzungsbedingtes Festklemmen des Magnetventils oder einen Fehler in der elektrischen Ansteuerung. Der sichere Zustand, d.h. der Abbau des Sicherheitsöldrucks im Sicherheitsölkanal 3 wird herbeigeführt, wenn zwei beliebige Magnetventileinheiten stromlos werden und in den Ruhezustand wechseln, wie dies im Fallbeispiel gemäß der Figur 5 illustriert ist. In diesem Fall sind die Magnetventileinheiten 8.2 und 8.3 stromlos geschaltet. Das Öl des Hilfssicherheitsölkanals 7 fließt dabei derart ab, dass das Öl längs der Verbindungsleitung 7.3 durch das Magnetventil 8.3 von P nach A und danach weiter zum Magnetventil 8.2 weiterfließt, da das Rückschlagventil 12.3 einen Rückfluss verhindert. Im Magnetventil 8.2 fließt das Öl durch den Kanal B nach T in den Ablauf 9 der Magnetventile und weiter in den Ablauf 5. Da dieser Ölablauf innerhalb des Hilfssicherheitsölkanals 7 zu einer erheblichen Druckreduzierung führt, wird die Platte des Plattenablaufventils nach oben ausgelenkt und lässt das Öl längs des Sicherheitsölkanals 3 von T nach A durch das Plattenabflussventil in den Ablauf 5 abfließen. Die Folge ist ein Schließen des Schnellschlussventils und ein Abschalten der Turbine.
Durch die erfindungsgemäße Kombination einer 2 von 3-Wege-Verschaltung dreier 4/2-Magnetventileinheiten mit einem Plattenablaufventil konnten erhebliche Optimierungen im Hinblick auf die Auslösezeit, die Durchflusskapazität, den Sicherheitsölrestdruck im ausgelösten Zustand sowie der Herstellkosten für eine komplette Auslöseeinheit erzielt werden.

Bezugszeichenliste

1: Kraftölleitung
2: Sicherheitsöl-Speiseblende
3: Sicherheitsölleitung
4: Plattenablaufventil
4.1: Leckageblende
5: Ablauf
6: Hilfssicherheitsöl-Speiseblende
7: Hilfssicherheitsölkanal
7.1 - 7.3: Verbindungsleitung Hilfssicherheitsölkanal - Magnetventileinheit
8.1 - 8.3: Magnetventileinheiten
9: Ablaufleitung der Magnetventile
10: Prüfkanal-Speiseblende
11: Druckschalter / Drucktransmitter
12: Prüfkanal
12.1- 12.3: Rückschlagventile
13: Dichtkontur
14: Spannmittel

Claims

Hydraulische Auslöseeinheit für eine Ventileinheit in einer Kraftmaschinenanlage, insbesondere für ein Schnellschlussventil einer Turbinenanlage, umfassend in einem hydraulischen Block zusammengefasste Überwachungskanäle (I, II, III), die zu einer 2 von 3-Schaltung zusammengeschaltet sind, von denen jeder Überwachungskanal (I, II, III) mit einer Magnetventileinheit (8.1, 8.2, 8.3) versehen ist, einen am hydraulischen Block vorgesehenen Kraftölleitungsanschluss (1), von dem innerhalb des hydraulischen Blocks ein Sicherheits- (3) sowie ein Hilfssicherheitsölkanal (7) ausgehen, von denen ersterer mit der Ventileinheit verbindbar ist und letzterer über Verbindungsleitungen (7.1, 7.2, 7.3) mit jeweils einer Magnetventileinheit (8.1, 8.2, 8.3) verbunden ist, wobei eine erste Verbindungsleitung (7.1) eine erste und dritte Magnetventileinheit (8.1, 8.3), eine zweite Verbindungsleitung (7.2) eine zweite und die erste Magnetventileinheit (8.2, 8.1) und eine dritte Verbindungsleitung (7.3) die dritte und zweite Magnetventileinheit (8.3, 8.2) anspeisen,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfssicherheitsölkanal (7) sowie der Sicherheitsölkanal (3) durch ein Plattenablaufventil (4) derart von einem Ablauf (5) getrennt sind, dass der Hilfssicherheitsölkanal (7) sowie der Sicherheitsölkanal (3) mit jeweils entgegengesetzten Wirkrichtungen an das Plattenablaufventil (4) angrenzen.
Hydraulische Auslöseeinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kraftölleitungsanschluss (1) und dem Sicherheitsölkanal (3) eine Sicherheitsöl-Speiseblende (2) und zwischen dem Kraftölleitungsanschluss (1) und dem Hilfssicherheitsölkanal (7) eine Hilfssicherheitsöl-Speiseblende (6) vorgesehen sind.
Hydraulische Auslöseeinheit nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenablaufventil (4) eine Leckageblende (4.1) vorsieht, die den Hilfssicherheitsölkanal (7) mit dem Ablauf (5) fluidisch verbindet.
Hydraulische Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannelement vorgesehen ist, das das Plattenablaufventil (4) in Wirkrichtung zum Hilfssicherheitsölkanal (7) gegen eine den Ablauf (5) umgebende Dichtkontur fluiddicht andrückt.
Hydraulische Auslöseeinheit nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsölkanal (3) die Dichtkontur (13) einschließt und stirnseitig an einen die Dichtkontur (13) überstehenden Randbereich des Plattenablaufventils (4) angrenzt.
Hydraulische Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftölleitungsanschluss (1) über eine Prüfkanal-Speiseblende (10) mit einem Prüfkanal (12) verbunden ist, der jeweils über ein Rückschlagventil (12.1, 12.2, 12.3) mit den Magnetventileinheiten (8.1, 8.2, 8.3) verbunden ist.
Hydraulische Auslöseeinheit nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass stromab zur Prüfkanal-Speiseblende (10) ein Drucksensor (11) längs des Prüfkanals (12) angeordnet ist.
Hydraulische Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Block einstückig ausgebildet ist und folgende Komponenten umfasst: Kraftölleitungsanschluss (1), Sicherheitsölkanal(3), Hilfssicherheitsölkanal (7), Verbindungsleitungen (7.1, 7.2, 7.3).
Hydraulische Auslöseinheit nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventileinheiten (8.1, 8.2, 8.3) sowie die Sicherheitsöl-Speiseblende (2) und die Hilfssicherheitsöl-Speiseblende (6) in den hydraulischen Block als separate Baueinheiten implementiert sind.
Hydraulische Auslöseeinheit nach Anspruch 6 sowie 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkanal (12) Teil des hydraulischen Blocks ist und die Prüfkanal-Speiseblende (10) sowie die Rückschlagventile (12.1, 12.2, 12.3) in den hydraulischen Block als separate Baueinheiten implementiert sind.
Hydraulische Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenablaufventil (4) als separates Bauteil ausgebildet ist und einen Abschnitt des Sicherheitsölkanals (3) sowie den Ablauf (5) umfasst.
Hydraulische Auslöseinheit nach Anspruch 4 und 11,
dadurch gekennzeichnet, dass das separate Bauteil die Dichtkontur (13) umfasst.
Hydraulische Auslöseeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenablaufventil (4) eine dem Hilfssicherheitsölkanal (7) zugewandte erste Wirkplattenfläche vorsieht, die größer ist als eine dem Sicherheitsölkanal (3) zugewandte zweite Wirkplattenfläche, und dass sich die erste und die zweite Wirkplattenfläche am Plattenablaufventil (4) diametral gegenüberliegen.