EP4556721A1 - Verfahren zum betreiben einer unterwasser-stellvorrichtung - Google Patents

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EP4556721A1
EP4556721A1 EP23209588.5A EP23209588A EP4556721A1 EP 4556721 A1 EP4556721 A1 EP 4556721A1 EP 23209588 A EP23209588 A EP 23209588A EP 4556721 A1 EP4556721 A1 EP 4556721A1
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EP
European Patent Office
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underwater
actuating device
drive unit
actuator
adjustment
Prior art date
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Pending
Application number
EP23209588.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joao Pedro DUARTE DA SILVA
Gottfried Hendrix
Alexandre ORTH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to PCT/EP2024/081454 priority patent/WO2025103858A1/de
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    • F15B2211/875—Control measures for coping with failures
    • F15B2211/8752—Emergency operation mode, e.g. fail-safe operation mode

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating an underwater actuating device controlled by an electrohydraulic drive unit, as well as to a computing unit and a computer program for implementing the method. Furthermore, the invention relates to an electrohydraulic drive unit for an underwater actuating device and an underwater actuating system comprising an electrohydraulic drive unit and an underwater actuating device.
  • Underwater actuating devices with electrohydrostatic actuators and the mechanisms actuated by them can be used in many applications.
  • One example is the use of an electrohydrostatic actuator underwater, e.g., to operate process valves in piping systems (pipelines or similar).
  • the highest possible actuator availability is desirable.
  • the actuator status can be monitored, for example, using position or vibration sensors, although this can increase their costs and component complexity.
  • the invention makes it possible to determine the state of an underwater actuating device based on operating variables of an electrohydraulic drive unit for an underwater actuating device, comprising at least one hydraulic pressure. This eliminates the need for sensors that directly measure states of the underwater actuating device, such as its position or adjustment speed, thereby reducing the costs and component complexity of the actuating system. Furthermore, the invention offers the possibility of constructing the actuating system in a modular manner and combining the electrohydraulic drive unit with different underwater actuating devices, e.g., from different manufacturers.
  • the underwater actuating device can comprise an actuator and a process valve.
  • the actuator can be, in particular, a hydrostatic actuator, e.g., a linear actuator or a rotary actuator. In another embodiment, this can comprise a return spring that moves the actuator to a safe basic position (fail-safe position).
  • An electric or pneumatic actuator is also possible.
  • the process valve can be, for example, a slide valve or a rotary valve.
  • the electrohydraulic drive unit comprises at least one sensor and is configured to control the underwater actuating device.
  • the electrohydraulic drive unit may, for example, comprise an electrically driven hydraulic pump and a pressure relief valve to provide the required amount of hydraulic energy for the hydrostatic actuator.
  • the electrohydraulic drive unit may, for example, contain at least one pressure sensor for detecting the provided hydraulic pressure and a speed sensor for detecting a speed/angular velocity of the hydraulic pump.
  • At least one operating variable of the drive unit is detected during an adjustment of the underwater actuating device by means of at least one sensor.
  • the at least one operating variable comprises a hydraulic pressure provided by the electrohydraulic drive unit.
  • Adjustment of the underwater actuating device can, for example, involve opening or closing a process valve.
  • the start and/or end of an adjustment can, for example, also be detected using the at least one operating variable. For example, this can suddenly decrease or increase at the start or end of an adjustment.
  • a sudden decrease or increase in the operating variable can, for example, be detected when a gradient of the operating variable exceeds a predetermined value.
  • the start and end of an adjustment can be brought about/controlled by the drive unit by providing the required amount of drive energy.
  • the start of an adjustment can be initiated by the drive unit, for example, based on an external signal that can be received by a computing unit of the drive unit. For example, closing the process valve may be necessary due to maintenance or a leak in the piping system, and a control master of the piping system may output a signal to the computing unit of the drive unit.
  • At least one monitoring variable of the underwater actuating device is determined.
  • a plurality of monitoring variables can be determined from the detected operating variable of the drive unit.
  • the detected operating variable or a plurality of features of the detected operating variable can be used to infer the behavior of the underwater actuating device, which can be monitored during subsequent adjustments.
  • the underwater actuating device is controlled based on the at least one monitoring variable.
  • the at least one monitoring variable can be used to adapt the control parameters of the drive unit, by means of which the underwater actuating device is operated, accordingly.
  • the at least one monitoring variable can also be compared with a reference value, and a malfunction of the underwater actuating device can be detected, for example, if a deviation between the at least one specific monitoring variable and the reference value exceeds a predetermined threshold.
  • the reference value can, for example, be a value of the at least one monitoring variable in the new state of the underwater actuating device.
  • a position of the underwater actuating device can be determined as a first monitoring variable based on a change in the at least one operating variable during the adjustment. With the electro-hydraulic drive unit used in conjunction with the hydrostatic actuator, the first monitoring variable can be determined by a change in the hydraulic pressure during the adjustment.
  • the position of the hydrostatic actuator can be determined based on an integrated volume flow and a change in the hydraulic pressure of the electrohydraulic drive unit during adjustment. For example, the amount of hydraulic fluid supplied by the electrohydraulic drive unit from the start of adjustment until a time t, less the amount of hydraulic fluid required to generate a pressure increase ⁇ p ( t ) in the actuator, can be used to determine its volume change in the working chamber V SVA ( t ) and thus its position l SVA ( t ).
  • a quantity balance of the amount of hydraulic fluid supplied by the drive unit and the amount "consumed" by the hydrostatic actuator can be performed, for example, according to the following equation (1), wherein a leakage quantity V leak of the hydrostatic actuator is also taken into account:
  • l SVA ( t ) denotes the position of the actuator at time t
  • a A is an effective area of the hydrostatic actuator
  • V g is a displacement volume of the hydraulic pump of the electrohydraulic drive unit
  • t 0 is a starting time of the adjustment
  • ⁇ P is an angular velocity of the hydraulic pump
  • V is a pressurized volume of the hydraulic fluid
  • ⁇ e is the Bulk modulus of the hydraulic fluid
  • ⁇ p ( t ) the pressure change at time t relative to the start time t 0 of the adjustment and V leak the leakage quantity of the hydrostatic actuator.
  • the pressure or pressure change ⁇ p ( t ) in the electrohydraulic drive unit as well as the angular velocity ⁇ P of the hydraulic pump can be determined, for example, using a pressure sensor on an output line of the drive unit and a speed sensor on a drive shaft of the hydraulic pump.
  • the leakage quantity V leak of the hydrostatic actuator can be determined, for example, based on tests conducted in advance on a hydraulic test bench, and stored as a parameter in the computing unit.
  • V leak of the hydrostatic actuator even more precisely during its operation, according to one embodiment this can also be determined based on an integrated volume flow and a change in the hydraulic pressure of the electro-hydraulic drive unit when the hydrostatic actuator is in a maximum position.
  • the position of the actuator corresponds to its maximum adjustment travel and is therefore known. Therefore, the leakage quantity can be determined at this time from the above equation (1).
  • the determination of the leakage quantity can, for example, be repeated during a large number of opening processes of the underwater actuating device, so that future leakage quantities can be predicted, for example by means of regression, whereby the actuator position can be determined more precisely.
  • a friction force can be determined as a second monitoring variable of the underwater actuating device based on a profile of the at least one operating variable during the adjustment.
  • a friction force of the process valve of the underwater actuating device can be determined based on a first range of the profile of the at least one operating variable during the adjustment.
  • the first range can comprise an adjustment range of the underwater actuating device in which the process valve is closed.
  • the first range can contain a profile of the at least one operating variable from the start of an adjustment to a point in time at which the process valve opens. The opening time of the process valve can be determined based on the profile of the operating variable, as explained below.
  • this counterforce is provided by the at least one operating variable (e.g., by the pressure in the working chamber of the hydrostatic actuator provided by the hydraulic drive unit), the opening point in time is clearly visible in its course based on a corresponding negative gradient and can, for example, be determined based on a predetermined threshold value for the gradient in a predetermined time range after the start of an adjustment.
  • the value of the operating variable, e.g., the hydraulic pressure, before the process valve opens is in turn proportional to the friction force of the process valve and can be used to determine its friction coefficient.
  • the friction coefficient can be determined, for example, each time the process valve opens and closes and compared with a reference value of the friction coefficient when the process valve was new. If the determined friction coefficient deviates from the reference value by more than a predetermined threshold, the process valve can be serviced or replaced, for example.
  • a frictional force of the actuator of the underwater actuating device can be determined based on a second range of the curve of the at least one operating variable during the adjustment, wherein the second range can comprise an adjustment range of the underwater actuating device in which the process valve is open.
  • the second range can contain a curve of the at least one operating variable from an opening time of the process valve to an end of the adjustment. In this range, the above-described frictional force of the process valve is no longer effective and the frictional force of the actuator can be deduced from the curve of the at least one operating variable.
  • a curve of the hydraulic pressure for the hydrostatic actuator during opening and closing of the process valve in the second range is evaluated as a function of the actuator position/adjustment travel of the actuator, a difference between the two pressure curves in this range can be used to determine
  • the friction force of the actuator can be used to close the valve, as this acts in the opposite direction to the hydraulic pressure when opening and in the same direction as the hydraulic pressure when closing.
  • the friction force of the actuator can, for example, be determined each time the underwater actuating device is adjusted and compared with a reference value when the actuator was new. If the determined friction force deviates from the reference value by more than a predetermined threshold, the actuator can be serviced or replaced, for example.
  • a preload force of the return spring can be determined based on a gradient of the at least one operating variable, in particular based on a pressure gradient, in the second range of the curve. For this purpose, an adjustment to open the process valve can be used, in particular, during which the return spring is compressed and its spring force is thus increased. This increase in spring force causes an increase in the hydraulic pressure provided by the electro-hydraulic drive unit for the actuator, which can be evaluated using the pressure gradient. Based on the determined pressure gradient, the preload force of the spring and its spring constant can be determined.
  • the determination of the preload force of the return spring can also be repeated, e.g., during a large number of opening processes of the underwater actuating device, so that this can be predicted for future adjustments, for example using regression, and thus the friction force of the actuator can be determined more precisely.
  • a computing unit e.g. a controller of a drive unit for an underwater actuating device, is configured, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.
  • Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical, and electrical storage devices, such as hard disks. Flash memory, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
  • Figures 1a and 1b each schematically show an underwater actuating system comprising an electro-hydraulic drive unit and an underwater actuating device according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1a A first exemplary embodiment of an underwater actuating system 100 according to the invention is shown schematically.
  • the underwater actuating system 100 comprises an electrohydrostatic actuator 100, which is schematically indicated here with some components.
  • the electrohydrostatic actuator 100 shown comprises a processing unit 110 configured as a control or regulating unit, a hydraulic unit 122 comprising a tank and a hydraulic pump and connected to an electric drive 120, as well as an actuator 126 with a safety device 125, and a mechanical interface 128 for connecting a process valve 140.
  • the process valve 140 can be, for example, a slide valve in a line system (pipeline or the like), which is arranged underwater, for example, and must be capable of being actuated as needed.
  • the actuator 126 can be designed as a linear actuator.
  • the process valve it is also possible for the process valve to be designed as a rotary valve and the actuator accordingly as a rotary actuator.
  • the electrohydrostatic actuator 100 has one or more sensors 130, with which, for example, one or more pressures in the hydraulic unit 122 as well as a drive speed of the electric drive 120 or a hydraulic pump driven by it can be detected/measured. The measured values can be transmitted to the computing unit 110.
  • the electrohydrostatic actuator 100 shown includes the drive 120, 122 and the actuator 126 in one module, additional measured variables from sensors attached to the actuator 126, e.g., a position of the actuator 126, can also be transmitted to the computing unit 110. In particular, however, characteristics of the actuator 126 can be determined by means of sensors contained in the drive unit 120, 122.
  • communication or data lines may be provided if necessary to send control commands from external sources, e.g. from a control master of the line system, to the electrohydrostatic actuator 100.
  • a control system 100a, 100b according to a further embodiment of the invention is shown, which comprises the same components as the one shown in Figure 1a shown electrohydrostatic actuator, although these are arranged in different modules.
  • the computing unit 110, the electric drive 120, and the hydraulic unit 122 with the sensors 130a form an electrohydraulic drive unit 100a
  • the actuator 126 with the safety device 125 and the mechanical interface 128, together with the process valve 140, form an underwater actuating device 100b.
  • the two modules can be connected via a hydraulic interface 124.
  • the underwater actuating device 100b does not contain any sensors, and information about the state of the underwater actuating device 100b is determined based on sensor signals from the electrohydraulic drive unit 100a.
  • Figure 2 shows schematically an example hydraulic circuit diagram of the Figure 1b shown actuating system 100a, 100b. Elements of the individual components 110, 120, 122, 125, 126 and 140 are each outlined in dashed lines.
  • the electrohydraulic drive unit 100a with the computing unit 110, the electric drive 120, and the hydraulic unit 122. Also shown is the underwater actuating device 100b with the hydrostatic actuator 126, the safety device 125, and the process valve 140. In the present case, the actuator 126 is designed as a linear actuator 126.
  • the drive unit 100a and the underwater actuating device 100b are connected to each other via the hydraulic interface 124.
  • the hydraulic unit 122 of the electrohydraulic drive device 100a shown comprises a hydraulic pump 27, which is driven by the electric drive 120 and conveys hydraulic fluid from a tank T of the drive unit 100a via a line 25 to the hydraulic interface 124.
  • a volume within the drive unit 100a, in particular the interior itself, can serve as the tank of the drive unit 100a, for example.
  • a speed sensor 130a2 is arranged on a drive shaft (not further designated) between the electric drive 120 and the hydraulic pump 27, with which a speed/angular velocity of the hydraulic pump can be measured.
  • a pressure sensor 130a1 is arranged in the line 25 near the hydraulic interface 124, which detects the pressure provided by the electrohydraulic drive unit 100a.
  • a connection 29 branches off from the Line 25 leads to a pressure relief valve 28, by means of which hydraulic fluid can be directed from the linear actuator 126 via the hydraulic interface 124 into the tank T of the drive unit 100a.
  • a check valve 26 is arranged in line 25 between the hydraulic pump 27 and the connection 29 of the pressure relief valve 28, which prevents the hydraulic fluid from flowing back into the hydraulic pump 27 when the linear actuator 126 is relieved.
  • a variable throttle valve 28aa is located upstream of the pressure relief valve 28, with which the amount of hydraulic fluid flowing out of the linear actuator 126 can be controlled/regulated.
  • variable throttle valve 28aa may be an electric valve whose cross section can be varied, e.g. by the computing unit 110, by means of a control current or a control voltage.
  • the electric drive 120 is signal-connected to the computing unit 110, which receives signals from the pressure sensor 130a1 and the speed sensor 130a2 and, based on the received sensor signals, outputs control signals to the electric drive 120 and the hydraulic unit 122.
  • the computing unit 110 can include additional signal/data inputs to receive external control commands, e.g., from a control master of the piping system. This master can, for example, send a command to close the process valve 140 to the computing unit when maintenance or repair is required in the piping system.
  • the linear actuator 126 of the illustrated underwater actuating device 100b comprises a hydraulic cylinder 21, which is designed as a synchronous cylinder and has a piston rod 23 to which a piston 24 is attached.
  • the piston 24 delimits the working chamber 21aa from a second cylinder chamber 21ab, which is hydraulically connected to a tank T of the linear actuator 126.
  • a volume within the linear actuator 126, in particular the interior itself, can serve as the tank of the linear actuator 126.
  • the working chamber 21aa is connected to the hydraulic interface 124 via a line (not further designated), and the hydraulic interface 124 is connected to the line 25 of the hydraulic unit 122 of the drive unit 100a.
  • Figure 2 shows a position of the hydraulic cylinder 21 with the relief valve 28 open, in which the working chamber 21aa has a minimum size, while the opposite cylinder chamber 21ab has a maximum size.
  • a hermetically sealed cylinder chamber 21ac is arranged or can be created at an outer end of the piston rod 23, in which a vacuum is formed upon movement of the piston rod 23.
  • a change in the volume of the cylinder chamber 21ac upon movement of the piston expediently corresponds to a change in the volume of the portion of the piston rod outside the housing, i.e., the pendulum volume of the hydraulic cylinder 21 can be reduced.
  • the linear actuator 126 is connected to the safety device 125 via the common piston rod 23.
  • the safety device 125 contains a housing 1 in which another piston 4 is arranged on the piston rod 23.
  • a spring 6 is clamped between the piston 4 and an end face of the housing 1.
  • the housing 1 of the safety device 125 can be filled with a hydraulic fluid.
  • the spring 6 of the safety device has its maximum spring travel and thereby presses the piston 4 into an end position.
  • the spring force also moves the piston 24 of the hydraulic cylinder 21 into an end position in which the working chamber 21 aa has a minimal size.
  • the mechanical interface 128 is arranged on a side of the safety device 125 opposite the linear actuator 126, by means of which the safety device can be connected to the process valve 140.
  • the process valve 140 shown comprises a disc 140b, which opens and closes a valve channel 34 as a result of a movement of the piston rod 23.
  • a space 140a adjacent to the disc 140b is also filled with fluid present in the channel 34. This fluid exerts a force on the disc 140a in the closing direction of the process valve 140, thus supporting the spring force of the spring 6 of the safety device 125.
  • the relief valve 28 To open the closed process valve shown, the relief valve 28 must first be closed and then hydraulic fluid must be pumped from the hydraulic pump 27 via the hydraulic interface 124 between the hydraulic unit 122 and the linear actuator 126 into the working chamber 21aa of the linear actuator 126. As a result, a force of the hydraulic cylinder 21 acts against the spring force of the spring 6 of the safety device 125, so that the spring 6 is pretensioned/compressed. The piston rod 23 of the Linear actuator 126 and safety device 125 moves against the direction of the spring force and displaces the associated disc 140b of process valve 140 such that valve channel 34 is opened (not shown).
  • a position of the linear actuator 126 can be determined during adjustment, for example, by means of a quantity of hydraulic fluid pumped from the hydraulic unit 122 into the working chamber 21aa and the pressure measured by the pressure sensor 130a1 (operating variables of the electro-hydraulic drive unit 100a) at the output of the hydraulic unit 122.
  • the pumped volume flow can be determined based on the displacement of the hydraulic pump 27 and the measured speed of the pump 27.
  • the computing unit 110 can calculate a quantity balance at the hydraulic interface 124, e.g., using equation (1), by means of which the position of the linear actuator (first monitoring variable) can be continuously determined during adjustment. In this way, the adjustment of the process valve 140 can be determined even without direct position measurement or without a position sensor, and the linear actuator 126 can be controlled accordingly.
  • the friction of the underwater actuating device 100b can be determined by measuring the hydraulic pressure in the drive unit 100a at the output of the hydraulic unit.
  • the measured pressure at this point essentially corresponds to the pressure in the working chamber 21aa of the hydraulic cylinder 21.
  • the Figure 3a and 3b each a diagram with a pressure curve p HSU of the electro-hydraulic drive unit 100a and an adjustment path I SVA of the linear actuator 126 during opening or closing of the process valve 140, wherein the adjustment path I SVA (first monitoring variable) was determined based on the quantity balance of the hydraulic fluid as described above.
  • the pressure curve p HSU shown during opening of the process valve is divided into four areas p 0 to p 3.
  • the piston 24 in the hydraulic cylinder 21 of the linear actuator 126 is pressed into the end position by the force of the spring 6 of the safety device and a pressure of the fluid in the chamber 140a, which acts on the disc of the process valve 140, in which the working chamber 21aa is a has a minimal volume.
  • the relief valve 28 is open, so that the pressure p0 measured by the pressure sensor 130a1 at the outlet of the hydraulic unit 122 in this position essentially corresponds to the pressure in the tank T of the electro-hydraulic drive unit 100.
  • the process valve is opened slightly, and fluid present at disk 140b can flow through channel 34. This creates a pressure equilibrium between chamber 140a and channel 34, eliminating the increased frictional force between disk 140b and the associated seal. Consequently, the pressure in the hydraulic unit can be reduced to pressure p 2 to further open process valve 140.
  • This pressure acts on piston 24 in a second range of the pressure curve p HSU and causes the process valve to be fully opened between 60 s and 365 s.
  • Pressure p 2 is essentially proportional to the sum of the force of spring 6 counteracting the force of hydraulic cylinder 21 and the friction present in linear actuator 126 and safety device 125.
  • the disc 140a of the process valve 140 closes the channel 34, and the spring force of the spring 6 must overcome the frictional force between the disc 140a and the seal to completely close the process valve 140.
  • the pressure ps prevails in the working chamber 21aa, which drops to the output pressure p 0 after the process valve has completely closed.
  • This pressure is established when the pressure of the fluid in channel 34 present in the chamber 140a also acts on the linear actuator 126 in the closing direction of the process valve 140. Accordingly, the frictional force of the process valve can also be deduced from the pressure p 5 , and the region of the pressure curve p HSU_c in which this pressure prevails corresponds to the first region.
  • the pressure curve p HSU_c when closing the valve also has pressure gradients between the individual closing phases, which can be used to determine a start and an end of the adjustment as well as a closing time of the process valve.
  • Figure 4 shows the relevant sections of the pressure curves p HSU_o , p HSU_c from the Figures 3a and 3b as a function of the adjustment path I SVA .
  • the friction of the process valve 140 can be determined during each adjustment and a curve of the friction coefficient can be monitored.
  • the determined friction coefficient can be compared with a reference value in the new state of the process valve 140 after each adjustment, and if a deviation between the determined friction coefficient and the reference value exceeds a predetermined threshold, maintenance/repair of the process valve 140 can be initiated.
  • the frictional force of the linear actuator 126 and the safety device 125 can be determined based on a difference between the pressures p2 and p4. This frictional force acts against the pressure force of the hydraulic cylinder 21 during the opening of the process valve 140 and against the spring force of the spring 6 of the safety device 125 during the closing of the process valve 140.
  • the friction force determined in this way can also be determined during each adjustment of the process valve 140 and compared with a reference value of the friction force in the new state of the linear actuator 126 and the safety device 125. If a deviation between the determined friction force and the reference value exceeds a predetermined threshold, appropriate maintenance or repair can be initiated.
  • a change in the spring force ⁇ F F over the adjustment path I SVA can be determined based on equation (2) from a pressure gradient ⁇ p 2 . This value can also be determined for each adjustment and monitored accordingly.
  • the invention makes it possible to control and monitor the components of the underwater actuating device 100b without additional sensors by means of a suitable evaluation of the operating variables of the drive device 100a.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140), die mittels einer elektrohydraulischen Antriebseinheit (100a; 110, 120, 122) gesteuert wird, umfassend ein Erfassen mindestens einer Betriebsgröße der elektrohydraulischen Antriebseinheit (100a; 110, 120, 122) während einer Verstellung der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) mittels mindestens eines Sensors (130a), wobei die mindestens eine Betriebsgröße einen von der elektrohydraulischen Antriebseinheit (100a; 110, 120, 122) bereitgestellten hydraulischen Druck umfasst; ein Bestimmen mindestens einer Überwachungsgröße der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) basierend auf der mindestens einen erfassten Betriebsgröße der elektrohydraulischen Antriebseinheit (100a; 110, 120, 122); und ein Steuern der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) basierend auf der mindestens einen bestimmten Überwachungsgröße.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Unterwasser-Stellvorrichtung, die von einer elektrohydraulischen Antriebseinheit gesteuert wird, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrohydraulische Antriebseinheit für eine Unterwasser-Stellvorrichtung und ein Unterwasser-Stellsystem umfassend eine elektrohydraulische Antriebseinheit und eine U nterwasser-Stellvorrichtung.
    • Hintergrund der Erfindung
  • In vielen Bereichen können Unterwasser-Stellvorrichtungen mit elektrohydrostatischen Aktoren und davon betätigten Mechanismen eingesetzt werden. Ein Anwendungsfall ist z.B. die Verwendung eines elektrohydrostatischen Aktors unter Wasser, z.B. um Prozessventile in Leitungssystemen (Pipelines oder dergleichen) zu betätigen. In diesem, aber auch in anderen Anwendungsfällen ist eine möglichst hohe Verfügbarkeit der Aktoren wünschenswert. Um diese bereitzustellen, kann ein Zustand der Aktoren z.B. mittels Positions- oder Vibrationssensoren überwacht werden, wodurch sich jedoch deren Kosten und Bauteilaufwand erhöhen kann.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben einer Unterwasser-Stellvorrichtung, die von einer elektrohydraulischen Antriebseinheit gesteuert wird, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung, sowie eine elektrohydraulische Antriebseinheit für eine Unterwasser-Stellvorrichtung und ein Unterwasser-Stellsystem umfassend eine elektrohydraulische Antriebseinheit und eine Unterwasser-Stellvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die Erfindung ermöglicht es, anhand von Betriebsgrößen einer elektrohydraulischen Antriebseinheit für eine Unterwasser-Stellvorrichtung, umfassend zumindest einen hydraulischen Druck, auf den Zustand der Unterwasser-Stellvorrichtung zu schließen. Auf diese Weise kann auf Sensoren, welche Zustände der Unterwasser-Stellvorrichtung, wie beispielsweise deren Position oder Verstellgeschwindigkeit direkt messen, verzichtet werden, wodurch sich die Kosten und der Bauteilaufwand des Stellsystems verringern. Zudem bietet die Erfindung die Möglichkeit, das Stellsystem modular aufzubauen und die elektrohydraulische Antriebseinheit mit unterschiedlichen Unterwasser-Stellvorrichtungen, z.B. von unterschiedlichen Herstellern, zu kombinieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Unterwasser-Stellvorrichtung einen Aktor und ein Prozessventil umfassen. Bei dem Aktor kann es sich insbesondere um einen hydrostatischen Aktor, z.B. um einen Linearaktor oder einen Rotationsaktor handeln. Diese kann in einer weiteren Ausführungsform eine Rückstellfeder umfassen, welche den Aktor in eine sichere Grundstellung (Fail-Safe-Position) bewegt. Ein elektrischer oder ein pneumatischer Aktor ist ebenso möglich. Das Prozessventil kann beispielsweise ein Schieberventil oder ein Rotationsventil sein.
  • Die elektrohydraulische Antriebseinheit umfasst mindestens einen Sensor und ist dazu eingerichtet, die Unterwasser-Stellvorrichtung zu steuern. Die elektrohydraulische Antriebseinheit kann beispielsweise eine elektrisch angetriebene Hydraulikpumpe sowie ein Druckentlastungsventil umfassen, um eine benötigte Menge an hydraulischer Energie für den hydrostatischen Aktor bereitzustellen. Die elektrohydraulische Antriebseinheit kann beispielsweise mindestens einen Drucksensor zur Erfassung des bereitgestellten hydraulischen Drucks und einen Drehzahlsensor zur Erfassung einer Drehzahl/Winkelgeschwindigkeit der Hydraulikpumpe enthalten.
  • Im Einzelnen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens eine Betriebsgröße der Antriebseinheit während einer Verstellung der Unterwasser-Stellvorrichtung mittels mindestens eines Sensors erfasst. Die mindestens eine Betriebsgröße umfasst dabei einen von der elektrohydraulischen Antriebseinheit bereitgestellten hydraulischen Druck. Eine Verstellung der Unterwasser-Stellvorrichtung kann beispielsweise ein Öffnen oder Schließen eines Prozessventils beinhalten. Ein Beginn und/oder ein Ende einer Verstellung kann dabei z.B. ebenfalls mittels der mindestens einen Betriebsgröße detektiert werden. Beispielsweise kann diese zu Beginn oder am Ende einer Verstellung sprungartig absinken oder ansteigen. Ein sprungartiger Abfall oder Anstieg der Betriebsgröße kann z.B. dann detektiert werden, wenn ein Gradient der Betriebsgröße einen vorbestimmten Wert überschreitet. Insbesondere kann ein Beginn und ein Ende einer Verstellung durch die Antriebseinheit bewirkt/gesteuert werden, indem diese eine benötigte Menge an Antriebsenergie bereitstellt. Ein Beginn einer Verstellung kann von der Antriebseinheit beispielsweise aufgrund eines externen Signals, das von einer Recheneinheit der Antriebseinheit empfangen werden kann, eingeleitet werden. Beispielsweise kann ein Schließen des Prozessventils aufgrund einer Wartung oder eines Lecks im Leitungssystem erforderlich sein und ein Steuerungs-Master des Leitungssystems ein Signal an die Recheneinheit der Antriebseinheit ausgeben.
  • Basierend auf der mindestens einen erfassten Betriebsgröße der Antriebseinheit wird mindestens eine Überwachungsgröße der Unterwasser-Stellvorrichtung bestimmt. Insbesondere können eine Vielzahl von Überwachungsgrößen aus der erfassten Betriebsgröße der Antriebseinheit bestimmt werden. Mit anderen Worten kann anhand der erfassten Betriebsgröße bzw. anhand einer Vielzahl von Merkmalen der erfassten Betriebsgröße auf ein Verhalten der Unterwasser-Stellvorrichtung geschlossen werden, das während nachfolgender Verstellungen überwacht werden kann. Dabei wird die Unterwasser-Stellvorrichtung basierend auf der mindestens einen Überwachungsgröße gesteuert. Insbesondere kann die mindestens eine Überwachungsgröße genutzt werden, um Ansteuerparameter der Antriebseinheit, mittels derer die Unterwasser-Stellvorrichtung betrieben wird, entsprechend anzupassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die mindestens eine Überwachungsgröße zudem mit einem Referenzwert verglichen werden, und es kann z.B. eine Fehlfunktion der Unterwasser-Stellvorrichtung detektiert werden, wenn eine Abweichung zwischen der mindestens einen bestimmten Überwachungsgröße und dem Referenzwert einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Bei dem Referenzwert kann es sich beispielsweise um einen Wert der mindestens einen Überwachungsgröße im Neuzustand der Unterwasser-Stellvorrichtung handeln. Gemäß einer Ausführungsform kann eine Position der Unterwasser-Stellvorrichtung als erste Überwachungsgröße basierend auf einer Änderung der mindestens einen Betriebsgröße während der Verstellung bestimmt werden. Bei der verwendeten elektrohydraulischen Antriebseinheit in Verbindung mit dem hydrostatischen Aktor kann die erste Überwachungsgröße durch eine Änderung des hydraulischen Drucks während der Verstellung bestimmt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann dabei die Position des hydrostatischen Aktors basierend auf einem integrierten Volumenstrom und einer Änderung des hydraulischen Drucks der elektrohydraulischen Antriebseinheit während der Verstellung bestimmt werden. Dabei kann z.B. eine von der elektrohydraulischen Antriebseinheit von einem Beginn der Verstellung bis zu einem Zeitpunkt t gelieferte Menge an Hydraulikflüssigkeit abzüglich einer zur Erzeugung eines Druckanstiegs Δp(t) in dem Aktor benötigten Menge an Hydraulikflüssigkeit zur Bestimmung von dessen Volumenänderung im Arbeitsraum VSVA (t) und damit dessen Position lSVA (t) herangezogen werden. Mit anderen Worten kann eine Mengenbilanz einer von der Antriebseinheit gelieferten und einer von dem hydrostatischen Aktor "verbrauchten" Menge an Hydraulikflüssigkeit z.B. gemäß nachfolgender Gleichung (1) durchgeführt werden, wobei zusätzliche eine Leckagemenge Vleak des hydrostatischen Aktors berücksichtigt wird: V g ω p t − qv leak t = A A dl SVA dt + V β e dp dt
    Figure imgb0001
     l SVA t = 1 A A V g ∫ t 0 t ω p t dt − V β e ∫ t 0 t dp dt dt − ∫ t 0 t qv leak t dt
    Figure imgb0002
     l SVA t = 1 A A V g ∫ t 0 t ω p t dt − V β e Δp − V leak
    Figure imgb0003
  • Dabei bezeichnen lSVA (t) die Position des Aktors zum Zeitpunkt t, AA eine wirksame Fläche des hydrostatischen Aktors, Vg ein Schluckvolumen der Hydraulikpumpe der elektrohydraulische Antriebseinheit, t 0 einen Startzeitpunkt der Verstellung, ωP eine Winkelgeschwindigkeit der Hydraulikpumpe, V ein unter Druck stehendes Volumen der Hydraulikflüssigkeit, βe das Kompressionsmodul der Hydraulikflüssigkeit, Δp(t) die Druckänderung zum Zeitpunkt t bezogen auf den Startzeitpunkt t 0 der Verstellung und Vleak die Leckagemenge des hydrostatischen Aktors.
  • Der Druck bzw. die Druckänderung Δp(t) in der elektrohydraulischen Antriebseinheit sowie die Winkelgeschwindigkeit ωP der Hydraulikpumpe können z.B. mittels ein Drucksensors an einer Ausgangsleitung der Antriebseinheit und eines Drehzahlsensors an einer Antriebswelle der Hydraulikpumpe ermittelt werden. Die Leckagemenge Vleak des hydrostatischen Aktors kann, z.B. anhand von im Voraus durchgeführten Versuchen auf einem Hydraulikprüfstand, bestimmt und als Kenngröße in der Recheneinheit gespeichert werden.
  • Um die Leckagemenge Vleak des hydrostatischen Aktors während seines Betriebs noch genauer zu bestimmen, kann diese gemäß einer Ausführungsform zudem basierend auf einem integrierten Volumenstrom und einer Änderung des hydraulischen Drucks der elektrohydraulischen Antriebseinheit bestimmt werden, wenn sich der hydrostatische Aktor in einer maximalen Position befindet. In diesem Fall entspricht die Position des Aktors seinem maximalen Verstellweg und ist folglich bekannt. Daher kann zu diesem Zeitpunkt aus der obigen Gleichung (1) die Leckagemenge bestimmt werden. Die Bestimmung der Leckagemenge kann z.B. bei einer Vielzahl von Öffnungsvorgängen der Unterwasser-Stellvorrichtung wiederholt werden, so dass beispielsweise mittels einer Regression zukünftige Leckagemengen vorausgesagt werden können, wodurch die Aktorposition genauer bestimmt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine Reibungskraft als zweite Überwachungsgröße der Unterwasser-Stellvorrichtung basierend auf einem Verlauf der mindestens einen Betriebsgröße während der Verstellung bestimmt werden. Insbesondere kann eine Reibungskraft des Prozessventils der Unterwasser-Stellvorrichtung basierend auf einem ersten Bereich des Verlaufs der mindestens einen Betriebsgröße während der Verstellung bestimmt werden. Der erste Bereich kann dabei einen Verstellbereich der Unterwasser-Stellvorrichtung umfassen, in dem das Prozessventil geschlossen ist. Insbesondere kann der erste Bereich einen Verlauf der mindestens einen Betriebsgröße von einem Beginn einer Verstellung bis zu einem Zeitpunkt, an dem sich das Prozessventil öffnet, enthalten. Der Öffnungszeitpunkt des Prozessventils kann dabei anhand des Verlaufs der Betriebsgröße bestimmt werden, wie nachfolgend erläutert wird.
  • Bei geschlossenem Prozessventil wirkt ein Druck eines an dem Prozessventil anliegenden Mediums, das durch das Leitungssystem gefördert wird, auf die Unterwasser-Stellvorrichtung. Dadurch erhöht sich eine zu überwindende Reibungskraft in dem Prozessventil (z.B. zwischen dessen Stellelement und einer zugehörigen Dichtung) bis zu einem Zeitpunkt, an dem sich das Prozessventil einen Spalt öffnet und sich ein Druckgleichgewicht an dem Prozessventil einstellt. Dieser Zeitpunkt kann als Öffnungszeitpunkt des Prozessventils definiert werden. Um die Reibungskraft zu überwinden, muss kurzzeitig eine erhöhte Gegenkraft auf den Aktor aufgebracht werden, die zum Öffnungszeitpunkt des Prozessventils schlagartig reduziert werden kann. Da diese mittels der mindestens einen Betriebsgröße bereitgestellt wird (z.B. mittels des von der hydraulischen Antriebseinheit bereitgestellten Drucks im Arbeitsraum des hydrostatischen Aktors), ist der Öffnungszeitpunkt in deren Verlauf anhand eines entsprechenden negativen Gradienten deutlich sichtbar und kann z.B. anhand eines vorbestimmten Schwellenwerts für den Gradienten in einem vorbestimmten Zeitbereich nach Beginn einer Verstellung bestimmt werden. Der Wert der Betriebsgröße, z.B. des hydraulischen Drucks, vor dem Öffnungszeitpunkt des Prozessventils ist wiederum proportional zu der Reibungskraft des Prozessventils und kann zur Bestimmung von dessen Reibungsbeiwert verwendet werden. Der Reibungsbeiwert kann beispielsweise bei jedem Öffnen und Schließen des Prozessventils bestimmt und mit einem Referenzwert des Reibungsbeiwerts im Neuzustand des Prozessventils verglichen werden. Weicht der bestimmte Reibungsbeiwert mehr als ein vorbestimmter Schwellenwert von dem Referenzwert ab, so kann z.B. eine Wartung des Prozessventils durchgeführt werden oder dieses ausgetauscht werden.
  • Weiterhin kann eine Reibungskraft des Aktors der Unterwasser-Stellvorrichtung basierend auf einem zweiten Bereich des Verlaufs der mindestens einen Betriebsgröße während der Verstellung bestimmt werden, wobei der zweite Bereich einen Verstellbereich der Unterwasser-Stellvorrichtung umfassen kann, in dem das Prozessventil geöffnet ist. Insbesondere kann der zweite Bereich einen Verlauf der mindestens einen Betriebsgröße von einem Öffnungszeitpunkt des Prozessventils bis zu einem Ende der Verstellung enthalten. In diesem Bereich ist die oben beschriebene Reibungskraft des Prozessventils nicht mehr wirksam und es kann aus dem Verlauf der mindestens einen Betriebsgröße auf die Reibungskraft des Aktors geschlossen werden. Wird beispielsweise ein Verlauf des hydraulischen Drucks für den hydrostatischen Aktor während eines Öffnens und eines Schließens des Prozessventils in dem zweiten Bereich als Funktion der Aktorposition/des Verstellwegs des Aktors ausgewertet, so kann aus einer Differenz zwischen den beiden Druckverläufen in diesem Bereich auf die Reibungskraft des Aktors geschlossen werden, da diese beim Öffnen in eine entgegensetzte Richtung zu dem hydraulischen Druck und beim Schließen in eine gleiche Richtung wie der hydraulische Druck wirkt. Die Reibungskraft des Aktors kann beispielsweise bei jeder Verstellung der Unterwasser-Stellvorrichtung bestimmt und mit einem Referenzwert im Neuzustand des Aktors verglichen werden. Weicht die bestimmte Reibungskraft mehr als ein vorbestimmter Schwellenwert von dem Referenzwert ab, so kann z.B. eine Wartung des Aktors durchgeführt werden oder dieser ausgetauscht werden.
  • Umfasst der hydrostatische Aktor zudem eine Rückstellfeder, so kann eine Vorspannkraft der Rückstellfeder basierend auf einem Gradienten der mindestens einen Betriebsgröße, insbesondere basierend auf einem Druckgradienten, im zweiten Bereich des Verlaufs bestimmt werden. Dazu kann insbesondere eine Verstellung zum Öffnen des Prozessventils genutzt werden, bei der die Rückstellfeder zusammengedrückt und damit ihre Federkraft erhöht wird. Diese Erhöhung der Federkraft bewirkt eine Erhöhung des von der elektrohydraulischen Antriebseinheit für den Aktor bereitgestellten hydraulischen Drucks, die mittels des Druckgradienten ausgewertet werden kann. Basierend auf dem ermittelten Druckgradienten kann die Vorspannkraft der Feder sowie deren Federkonstante bestimmt werden. Analog zu der Leckagemenge des hydraulischen Aktors kann auch die Bestimmung der Vorspannkraft der Rückstellfeder z.B. bei einer Vielzahl von Öffnungsvorgängen der Unterwasser-Stellvorrichtung wiederholt werden, so dass diese beispielsweise mittels einer Regression für zukünftige Verstellungen vorausgesagt und somit die Reibungskraft des Aktors genauer bestimmt werden kann.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. eine Steuerung einer Antriebseinheit für eine Unterwasser-Stellvorrichtung, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
    • Figurenbeschreibung
    • Figuren 1a und 1b zeigen schematisch jeweils ein Unterwasser-Stellsystem umfassend eine Antriebseinheit und eine Unterwasser-Stellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • Figur 2 zeigt schematisch und exemplarisch einen hydraulischen Schaltplan des in den Figuren 1a und 1b gezeigten Stellsystems.
    • Figur 3a und 3b zeigen jeweils ein Diagramm mit einem Druckverlauf einer elektrohydraulischen Antriebseinheit und einem Verstellweg eines hydrostatischen Aktors während eines Öffnens bzw. Schließens eines Prozessventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • Figur 4 zeigt jeweils einen Ausschnitt der Druckverläufe aus den Figuren 3a und 3b als Funktion des Verstellwegs.
    Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • Figuren 1a und 1b zeigen schematisch jeweils ein Unterwasser-Stellsystem umfassend eine elektrohydraulische Antriebseinheit und eine Unterwasser-Stellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In Figur 1a ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Unterwasser-Stellsystems 100 dargestellt. Beispielhaft umfasst das Unterwasser-Stellsystem 100 einen elektrohydrostatischen Aktor 100, der hier schematisch mit einigen Komponenten angedeutet ist.
  • Der gezeigte elektrohydrostatische Aktor 100 weist eine als Steuer- oder Regeleinheit ausgebildete Recheneinheit 110, ein Hydraulikaggregat 122, das einen Tank und eine Hydraulikpumpe aufweist und mit einem elektrischen Antrieb 120 verbunden ist, sowie einen Aktor 126 mit einer Sicherheitsvorrichtung 125, und eine mechanische Schnittstelle 128 zum Anschließen eines Prozessventils 140 auf. Bei dem Prozessventil 140 kann es sich z.B. um ein Schieberventil in einem Leitungssystem (Pipeline oder dergleichen) handeln, das z.B. unter Wasser angeordnet ist und bei Bedarf betätigt werden können muss. In diesem Fall kann der Aktor 126 als Linearaktor ausgeführt sein. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass das Prozessventil als Rotationsventil und der Aktor entsprechend als Rotationsaktor ausgebildet ist.
  • Weiterhin weist der elektrohydrostatische Aktor 100 einen oder mehrere Sensoren 130 auf, mit denen z.B. ein oder mehrere Drücke in dem Hydraulikaggregat122 sowie eine Antriebsdrehzahl des elektrischen Antriebs 120 bzw. einer von diesem angetriebenen Hydraulikpumpe erfasst/gemessen werden können. Die Messwerte können an die Recheneinheit 110 übermittelt werden.
  • Da der in Figur 1a dargestellte elektrohydrostatische Aktor 100 den Antrieb 120, 122 und den Aktor 126 in einem Modul beinhaltet, können zusätzliche Messgrößen von an dem Aktor 126 angebrachten Sensoren, z.B. eine Position des Aktors 126, ebenfalls an die Recheneinheit 110 übermittelt werden. Insbesondere können Merkmale des Aktors 126 jedoch mittels in der Antriebseinheit 120, 122 enthaltenen Sensoren bestimmt werden.
  • Zusätzlich können ggf. Kommunikations- oder Datenleitungen vorgesehen sein, um Stellbefehle von extern, z.B. von einem Steuerungs-Master des Leitungssystems, an den elektrohydrostatischen Aktor 100 zu geben.
  • In Figur 1b ist ein Stellsystem 100a, 100b gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, welches die gleichen Komponenten umfasst wie der in Figur 1a gezeigte elektrohydrostatische Aktor, wobei diese jedoch in unterschiedlichen Modulen angeordnet sind. In diesem Fall bilden die Recheneinheit 110, der elektrische Antrieb 120 und das Hydraulikaggregat 122 mit den Sensoren 130a eine elektrohydraulische Antriebseinheit 100a, und der Aktor 126 mit der Sicherheitsvorrichtung 125 und der mechanischen Schnittstelle 128 gemeinsam mit dem Prozessventil 140 eine Unterwasser-Stellvorrichtung 100b. Die beiden Module können mittels einer hydraulischen Schnittstelle 124 verbunden sein. In diesem Fall sind an der Unterwasser-Stellvorrichtung 100b keine Sensoren enthalten, und Informationen über den Zustand der Unterwasser-Stellvorrichtung 100b werden anhand von Sensorsignalen der elektrohydraulischen Antriebseinheit 100a ermittelt.
  • Figur 2 zeigt schematisch einen beispielhaften hydraulischen Schaltplan des in Figur 1b gezeigten Stellsystems 100a, 100b. Dabei sind Elemente der einzelnen Komponenten 110, 120, 122, 125, 126 und 140 jeweils gestrichelt umrandet.
  • Dargestellt sind die elektrohydraulische Antriebseinheit 100a mit der Recheneinheit 110, dem elektrischen Antrieb 120, und dem Hydraulikaggregat122. Weiterhin ist die Unterwasser-Stellvorrichtung 100b mit dem hydrostatischen Aktor 126, der Sicherheitsvorrichtung 125 und dem Prozessventil 140 gezeigt. Im vorliegenden Fall ist der Aktor 126 als Linearaktor 126 ausgeführt. Die Antriebseinheit 100a und die Unterwasser-Stellvorrichtung 100b sind mittels der hydraulischen Schnittstelle 124 miteinander verbunden.
  • Das Hydraulikaggregat 122 der gezeigten elektrohydraulischen Antriebsvorrichtung 100a umfasst eine Hydraulikpumpe 27, die von dem elektrischen Antrieb 120 angetrieben wird, und Hydraulikflüssigkeit aus einem Tank T der Antriebseinheit 100a über eine Leitung 25 zu der hydraulischen Schnittstelle 124 fördert. Als Tank der Antriebseinheit 100a kann beispielsweise ein Volumen innerhalb der Antriebseinheit 100a, insbesondere der Innenraum selbst dienen. An einer nicht näher bezeichneten Antriebswelle zwischen dem elektrischen Antrieb 120 und der Hydraulikpumpe 27 ist ein Drehzahlsensor 130a2 angeordnet, mit dem eine Drehzahl/Winkelgeschwindigkeit der Hydraulikpumpe gemessen werden kann. In der Leitung 25 ist nahe der hydraulischen Schnittstelle 124 ein Drucksensor 130a1 angeordnet, der den von der elektrohydraulischen Antriebseinheit 100a bereitgestellten Druck erfasst. Stromaufwärts des Drucksensors 130a1 zweigt im gezeigten Beispiel ein Anschluss 29 von der Leitung 25 zu einem Druckentlastungsventil 28 ab, mittels dessen Hydraulikflüssigkeit aus dem Linearaktor 126 über die hydraulische Schnittstelle 124 in den Tank T der Antriebseinheit 100a geleitet werden kann. Zwischen der Hydraulikpumpe 27 und dem Anschluss 29 des Druckentlastungsventils 28 ist im gezeigten Beispiel in der Leitung 25 ein Rückschlagventil 26 angeordnet, das ein Rückströmen der Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikpumpe 27 bei Entlastung des Linearaktors 126 verhindert. Zudem befindet sich im gezeigten Beispiel stromaufwärts des Druckentlastungsventils 28 ein variables Drosselventil 28aa, mit dem eine Menge der aus dem Linearaktor 126 strömender Hydraulikflüssigkeit gesteuert/geregelt werden kann. Dabei kann ein Öffnungsquerschnitt des Drosselventils 28aa und damit ein Durchfluss durch das Drosselventil 28aa gesteuert werden. Insbesondere kann es sich bei dem variablen Drosselventil 28aa um ein elektrisches Ventil handeln, dessen Querschnitt, z.B. von der Recheneinheit 110, mittels eines Ansteuerstroms bzw. einer Ansteuerspannung variiert werden kann.
  • Der elektrische Antrieb 120 ist signaltechnisch mit der Recheneinheit 110 verbunden, welche Signale von dem Drucksensor 130a1 und dem Drehzahlsensor 130a2 empfängt und, z.B. basierend auf den empfangenen Sensorsignalen, Ansteuersignale an den elektrischen Antrieb 120 sowie das Hydraulikaggregat 122 ausgibt. Des Weiteren kann die Recheneinheit 110 weitere Signal-/Dateneingänge umfassen, um Stellbefehle von extern, z.B. von einem Steuerungs-Master des Leitungssystems, zu empfangen. Dieser kann beispielsweise einen Befehl zum Schließen des Prozessventils 140 an die Recheneinheit senden, wenn eine Wartung oder eine Reparatur im Leitungssystem erforderlich ist.
  • Der Linearaktor 126 der gezeigten Unterwasser-Stellvorrichtung 100b umfasst einen hydraulischen Zylinder 21, der als Gleichgangzylinder ausgeführt ist, und eine Kolbenstange 23 aufweist, an der ein Kolben 24 befestigt ist. Der Kolben 24 grenzt den Arbeitsraum 21aa gegen einen zweiten Zylinderraum 21ab ab, der hydraulisch mit einem Tank T des Linearaktors 126 verbunden ist. Als Tank des Linearaktors 126 kann beispielsweise ein Volumen innerhalb des Linearaktors 126, insbesondere der Innenraum selbst dienen. Der Arbeitsraum 21aa ist mittels einer nicht näher bezeichneten Leitung mit der hydraulischen Schnittstelle 124, und die hydraulische Schnittstelle 124 mit der Leitung 25 des Hydraulikaggregates 122 der Antriebseinheit 100a verbunden. Figur 2 zeigt dabei eine Stellung des hydraulischen Zylinders 21 bei geöffnetem Entlastungsventil 28, in welcher der Arbeitsraum 21aa minimale Größe hat, während der gegenüberliegende Zylinderraum 21ab maximale Größe hat.
  • An einem äußeren Ende der Kolbenstange 23 ist im gezeigten Beispiel eine hermetisch abgeschlossene Zylinderkammer 21ac angeordnet bzw. erzeugbar, in der sich bei Bewegung der Kolbenstange 23 ein Vakuum bildet. Eine Volumenänderung der Zylinderkammer 21ac bei Bewegung des Kolbens entspricht zweckmäßigerweise einer Volumenänderung des Anteils der Kolbenstange außerhalb des Gehäuses, d.h. das Pendelvolumen des hydraulischen Zylinders 21 kann reduziert werden.
  • Der Linearaktor 126 ist mit der Sicherheitsvorrichtung 125 über die gemeinsame Kolbenstange 23 verbunden. Die Sicherheitsvorrichtung 125 enthält vorliegend ein Gehäuse 1, in dem an der Kolbenstange 23 ein weiterer Kolben 4 angeordnet ist. Zwischen dem Kolben 4 und einer Stirnseite des Gehäuses 1 ist eine Feder 6 eingespannt. Das Gehäuse 1 der Sicherheitsvorrichtung 125 kann mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sein. Vorliegend weist die Feder 6 der Sicherheitsvorrichtung ihren maximalen Federweg auf und drückt dadurch den Kolben 4 in eine Endposition. Mittels der gemeinsamen Kolbenstange 23 wird durch die Federkraft auch der Kolben 24 des hydraulischen Zylinders 21 in eine Endposition bewegt, in welcher der Arbeitsraum 21 aa minimale Größe hat.
  • Auf einer dem Linearaktor 126 gegenüberliegenden Seite der Sicherheitsvorrichtung 125 ist die mechanische Schnittstelle 128 angeordnet, mittels derer diese mit dem Prozessventil 140 verbunden werden kann.
  • Das gezeigte Prozessventil 140 umfasst eine Scheibe 140b, die in Folge einer Bewegung der Kolbenstange 23 einen Ventilkanal 34 öffnet und schließt. Wenn der Kanal 34, wie vorliegend dargestellt, durch die Scheibe 140b verschlossen ist, so ist ein Raum 140a, welcher an die Scheibe 140b angrenzt, ebenfalls mit in dem Kanal 34 vorhandenen Fluid gefüllt. Dieses übt eine in Schließrichtung des Prozessventils 140 wirkende Kraft auf die Scheibe 140a aus und unterstützt somit die Federkraft der Feder 6 der Sicherheitsvorrichtung 125.
  • Um das in Figur 2 gezeigte geschlossene Prozessventil zu öffnen, muss zunächst das Entlastungsventil 28 geschlossen und dann Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikpumpe 27 über die hydraulische Schnittstelle 124 zwischen Hydraulikaggregat 122 und Linearaktor 126 in den Arbeitsraum 21aa des Linearaktors 126 gefördert werden. Dadurch wirkt eine Kraft des hydraulischen Zylinders 21 gegen die Federkraft der Feder 6 der Sicherheitsvorrichtung 125, so dass die Feder 6 vorgespannt/zusammengedrückt wird. Die Kolbenstange 23 des Linearaktors 126 und der Sicherheitsvorrichtung 125 bewegt sich entgegen der Richtung der Federkraft und verschiebt die damit verbundene Scheibe 140b des Prozessventils 140 derart, dass der Ventilkanal 34 geöffnet wird (nicht dargestellt).
  • Eine Position des Linearaktors 126 kann während der Verstellung beispielsweise mittels einer Menge der aus dem Hydraulikaggregat 122 in den Arbeitsraum 21aa geförderten Hydraulikflüssigkeit und dem mittels des Drucksensors 130a1 gemessenen Druck (Betriebsgrö-βen der elektrohydraulischen Antriebseinheit 100a) am Ausgang des Hydraulikaggregates 122 bestimmt werden. Der geförderte Volumenstrom kann dabei anhand des Schluckvolumens der Hydraulikpumpe 27 und der gemessenen Drehzahl der Pumpe 27 bestimmt werden. Basierend auf diesen Messgrößen kann von der Recheneinheit 110 eine Mengenbilanz an der hydraulischen Schnittstelle 124, z.B. anhand von Gleichung (1) berechnet werden, mittels derer die Position des Linearaktors (erste Überwachungsgröße) während der Verstellung kontinuierlich bestimmt werden kann. Auf diese Weise kann die Verstellung des Prozessventils 140 auch ohne eine direkte Positionsmessung bzw. ohne Positionssensor bestimmt und der Linearaktor 126 entsprechend gesteuert werden.
  • Des Weiteren kann anhand der Messung des hydraulischen Drucks in der Antriebseinheit 100a am Ausgang des Hydraulikaggregates eine Reibung der Unterwasser-Stellvorrichtung 100b (zweite Überwachungsgröße) bestimmt werden. Der gemessene Druck an dieser Stelle entspricht im Wesentlichen einem Druck im Arbeitsraum 21aa des hydraulischen Zylinders 21.
  • Dazu zeigen die Figur 3a und 3b jeweils ein Diagramm mit einem Druckverlauf pHSU der elektrohydraulischen Antriebseinheit 100a und einem Verstellweg ISVA des Linearaktors 126 während eines Öffnens bzw. Schließens des Prozessventils 140, wobei der Verstellweg ISVA (erste Überwachungsgröße) anhand der Mengenbilanz der Hydraulikflüssigkeit wie oben beschrieben ermittelt wurde.
  • Der in Figur 3a gezeigte Druckverlauf pHSU während eines Öffnens des Prozessventils teilt sich in vier Bereiche p0 bis p3 auf. Bei geschlossenem Prozessventil wird der Kolben 24 in dem hydraulischen Zylinder 21 des Linearaktors 126 durch die Kraft der Feder 6 der Sicherheitsvorrichtung und einen Druck des Fluids in dem Raum 140a, der auf die Scheibe des Prozessventils 140 wirkt, in die Endposition gedrückt, in welcher der Arbeitsraum 21aa ein minimales Volumen aufweist. Dabei ist das Entlastungsventil 28 geöffnet, so dass der mittels des Drucksensors 130a1 gemessene Druck p0 am Ausgang des Hydraulikaggregates 122 in dieser Position im Wesentlichen dem Druck im Tank T der elektrohydraulischen Antriebseinheit 100 entspricht. Um das Prozessventil 140 aus dem geschlossenen Zustand zu öffnen, muss eine erhöhte Reibungskraft zwischen der Scheibe 140b und einer zugehörigen Dichtung (nicht dargestellt) überwunden werden, die sich aufgrund des Drucks in dem Raum 140a einstellt. Dazu muss der Druck des Hydraulikaggregates 122 auf den Wert p1 angehoben werden, der im Zeitraum zwischen 12s und 60s am Ausgang des Hydraulikreises, und damit auch in dem Arbeitsraum 21aa des hydraulischen Zylinder 21 anliegt. In diesem ersten Bereich p1 des Druckverlaufs pHSU ist der Druck im Hydraulikaggregat 122 somit proportional zu der Reibungskraft des Prozessventils 140 und kann zur Bestimmung von dessen Reibungsbeiwert verwendet werden.
  • Zum Zeitpunkt t = 60s wird das Prozessventil einen Spalt geöffnet und an der Scheibe 140b anstehendes Fluid kann durch den Kanal 34 strömen. Dadurch stellt sich ein Druckgleichgewicht zwischen dem Raum 140a und dem Kanal 34 ein, wodurch die erhöhte Reibungskraft zwischen der Scheibe 140b und der zugehörigen Dichtung entfällt. Demzufolge kann der Druck im Hydraulikaggregat zur weiteren Öffnung des Prozessventils 140 auf den Druck p2 abgesenkt werden, der in einem zweiten Bereich des Druckverlaufs pHSU auf den Kolben 24 wirkt und dazu führt, dass das Prozessventil im Zeitraum zwischen 60 s und 365 s vollständig geöffnet wird. Der Druck p2 ist dabei im Wesentlichen proportional zu der Summe aus einer der Kraft des hydraulischen Zylinders 21 entgegenwirkenden Kraft der Feder 6 und einer in dem Linearaktor 126 und der Sicherheitsvorrichtung 125 vorhandenen Reibung.
  • Wenn das Prozessventil 140 zum Zeitpunkt t = 365 s vollständig geöffnet ist, wird der Druck im Hydraulikaggregat 122 auf den Betriebsdruck p3 angehoben, mit dem das Prozessventil dauerhaft offengehalten wird.
  • Anhand des Druckverlaufs PHSU_o wird deutlich, dass zwischen den beschriebenen einzelnen Öffnungsphasen p1 bis p3 des Prozessventils 140 jeweils ein Druckgradient auftritt, der zur Bestimmung eines Beginns und eines Endes der Verstellung sowie eines Öffnungszeitpunkt des Prozessventils herangezogen werden kann.
  • In gleicher Weise kann ein in Figur 3b gezeigter Druckverlauf pHSU_c während eines Schlie-βens des Prozessventils 140 in einzelne Phasen aufgeteilt werden.
  • Zu Beginn des Schließvorgangs bei Öffnen des Druckentlastungsventils 28 (t ∼ 420 s) sinkt dieser steil von dem Betriebsdruck p3 auf einen Druck p4 im Arbeitsraum 21aa des hydraulischen Zylinders 21 ab, welcher während des Schließvorgangs im Zeitraum von -420 s bis -425 s (zweiter Bereich des Druckverlaufs pHSU_c) gemeinsam mit der Reibung des Linearaktors 126 und der Sicherheitsvorrichtung 125 der Federkraft der Feder 6 entgegensteht.
  • Zum Zeitpunkt t ∼ 425 s verschließt die Scheibe 140a des Prozessventils 140 den Kanal 34, und die Federkraft der Feder 6 muss die Reibungskraft zwischen Scheibe 140a und Dichtung zum vollständigen Schließen des Prozessventils 140 überwinden. In diesem Zeitraum zwischen -425 s und -428 s herrscht im Arbeitsraum 21aa der Druck ps, der nach dem vollständigen Schließen des Prozessventils auf den Ausgangsdruck p0 abfällt, der sich einstellt, wenn zusätzlich der im Raum 140a anliegende Druck im Kanal 34 befindlichen Fluids in Schließrichtung des Prozessventils 140 auf den Linearaktor 126 wirkt. Dementsprechend kann auch aus dem Druck p5 auf die Reibungskraft des Prozessventils geschlossen werden und der Bereich des Druckverlaufs pHSU_c in dem dieser Druck herrscht entspricht dem ersten Bereich.
  • Analog zu dem Druckverlauf pHSU_o beim Öffnen des Ventils weist auch der Druckverlauf pHSU_c beim Schließen des Ventils zwischen den einzelnen Schließphasen Druckgradienten auf, die zur Bestimmung eines Beginns und eines Endes der Verstellung sowie eines Schließzeitpunkts des Prozessventils herangezogen werden können.
  • Dies ermöglicht es, zwischen den einzelnen Belastungen auf die Unterwasser-Stellvorrichtung 100b zu differenzieren und in dem ersten Bereich der Verstellung (pHSU_o = p1; pHSU_c = p5) die Reibung des Prozessventils 140 zu überwachen, während in dem zweiten Bereich der Verstellung (pHSU_o = p2; pHSU_c = p4) die Reibung des Linearaktors 126 und der Sicherheitsvorrichtung 125 überwacht werden kann.
  • Dies wird anhand von Figur 4, welche die relevanten Ausschnitte der Druckverläufe pHSU_o, pHSU_c aus den Figuren 3a und 3b als Funktion des Verstellwegs ISVA zeigt, nochmals verdeutlicht.
  • Dabei zeigt Figur 4 den ersten und zweiten Bereich A1, A2 der Druckverläufe pHSU_o, pHSU_c beim Öffnen und Schließen des Prozessventils 140 über dem Verstellweg ISVA des Linearaktors 126. In dem ersten Bereich A1, bis zu einem Verstellweg von vorliegend ISVA_12 = 20mm, liegen jeweils die Drücke p1 (Öffnen) und p5 (Schließen) im Arbeitsraum 21aa des hydraulischen Zylinder 21 vor. Diese sind beide proportional zu der oben beschriebenen Reibungskraft des Prozessventils und können daher zur Bestimmung des Reibungsbeiwerts des Prozessventils herangezogen werden. Insofern kann in dem ersten Bereich A1 der Druckverläufe pHSU_o, pHSU_c unterhalb des Verstellwegs ISVA_12 die Reibung des Prozessventils 140 während jeder Verstellung bestimmt und ein Verlauf des Reibungsbeiwerts überwacht werden. Der bestimmte Reibungsbeiwert kann beispielsweise nach jeder Verstellung mit einem Referenzwert im Neuzustand des Prozessventils 140 verglichen werden, und wenn eine Abweichung zwischen bestimmtem Reibungsbeiwert und Referenzwert einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, kann eine Wartung/Reparatur des Prozessventils 140 eingeleitet werden.
  • In dem zweiten Bereich A2 der Druckverläufe pHSU_o, pHSU_c, in dem die Reibungskraft des Prozessventils 140 nicht mehr wirksam ist, kann die Reibungskraft von Linearaktor 126 und Sicherheitsvorrichtung 125 anhand einer Differenz zwischen den Drücken p2 und p4 bestimmt werden. Diese wirkt während des Öffnens des Prozessventils 140 gegen die Drucckraft des hydraulischen Zylinder 21 und während des Schließens des Prozessventils 140 gegen die Federkraft der Feder 6 der Sicherheitsvorrichtung 125.
  • Insofern gilt während des Öffnungsvorgangs durch die Druckkraft des hydraulischen Zylinders 21: p 2 ⋅ A = F F + F R
    Figure imgb0004
     wobei A die Fläche des Kolbens 24, FF die Federkraft und FR die Reibungskraft bezeichnen.
  • Während des Schließvorgangs durch die Federkraft der Sicherheitsvorrichtung 126 gilt hingegen: F F = p 4 ⋅ A + F R
    Figure imgb0005
  • Durch Einsetzen der Gleichung (3) in Gleichung (2) und Umstellen nach der Reibungskraft FR folgt: F R = 1 2 ⋅ A ⋅ p 2 − p 4
    Figure imgb0006
  • Die derart bestimmte Reibungskraft kann ebenfalls bei jeder Verstellung des Prozessventils 140 ermittelt und mit einem Referenzwert der Reibungskraft im Neuzustand des Linearaktors 126 und der Sicherheitsvorrichtung 125 verglichen werden. Überschreitet eine Abweichung zwischen bestimmter Reibungskraft und Referenzwert einen vorbestimmten Schwellenwert, kann eine entsprechende Wartung bzw. Reparatur eingeleitet werden.
  • Des Weiteren kann in dem zweiten Bereich A2 bei bekannter Reibungskraft FR eine Änderung der Federkraft ΔFF über dem Verstellweg ISVA, z.B. während des Öffnens des Prozessventils 140 basierend auf Gleichung (2) aus einem Druckgradienten Δp 2 ermittelt werden. Auch dieser Wert kann bei jeder Verstellung ermittelt und entsprechend überwacht werden.
  • Zusammenfassend wird anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele deutlich, dass es die Erfindung ermöglicht, mittels einer geeigneten Auswertung der Betriebsgrößen der Antriebsvorrichtung 100a, die Komponenten der Unterwasser-Stellvorrichtung 100b ohne zusätzliche Sensoren zu steuern und zu überwachen.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140), die mittels einer elektrohydraulischen Antriebseinheit (100a; 110, 120, 122) gesteuert wird, umfassend die Schritte:
    - Erfassen mindestens einer Betriebsgröße der elektrohydraulischen Antriebseinheit (100a; 110, 120, 122) während einer Verstellung der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) mittels mindestens eines Sensors (130a), wobei die mindestens eine Betriebsgröße einen von der elektrohydraulischen Antriebseinheit (100a; 110, 120, 122) bereitgestellten hydraulischen Druck umfasst;
    - Bestimmen mindestens einer Überwachungsgröße der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) basierend auf der mindestens einen erfassten Betriebsgröße der elektrohydraulischen Antriebseinheit (100a; 110, 120, 122); und
    - Steuern der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) basierend auf der mindestens einen bestimmten Überwachungsgröße.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend die Schritte
    - Vergleichen der mindestens einen bestimmten Überwachungsgröße mit einem Referenzwert; und
    - Detektieren einer Fehlfunktion der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140), wenn eine Abweichung zwischen der mindestens einen bestimmten Überwachungsgröße und dem Referenzwert einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen der mindestens einen Überwachungsgröße umfasst:
    Bestimmen einer Position der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) als erste Überwachungsgröße basierend auf einer Änderung der mindestens einen Betriebsgröße während der Verstellung.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der mindestens einen Überwachungsgröße umfasst:
    Bestimmen einer Reibungskraft als zweite Überwachungsgröße der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) basierend auf einem Verlauf (pHSU_o, pHSU_c) der mindestens einen Betriebsgröße während der Verstellung.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) einen Aktor (100b) und ein Prozessventil (140) umfasst, und eine Reibungskraft des Prozessventils (140) basierend auf einem ersten Bereich (A1) des Verlaufs (pHSU_o, pHSU_c) der mindestens einen Betriebsgröße während der Verstellung und eine Reibungskraft des Aktors (100b) basierend auf einem zweiten Bereich (A2) des Verlaufs (pHSU_o, pHSU_c) der mindestens einen Betriebsgröße während der Verstellung bestimmt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der erste Bereich (A1) einen Verstellbereich der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) umfasst, in dem das Prozessventil (140) geschlossen ist, und der zweite Bereich (A2) einen Verstellbereich der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) umfasst, in dem das Prozessventil (140) geöffnet ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Aktor (100b) eine Rückstellfeder (6) enthält und das Bestimmen der mindestens einen Überwachungsgröße umfasst: Bestimmen einer Vorspannkraft der Rückstellfeder (6) als Überwachungsgröße basierend auf einem Gradienten der mindestens einen Betriebsgröße im zweiten Bereich (A2) des Verlaufs (pHSU_o, pHSU_c).
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100b) ein hydrostatischer Aktor (125, 126) ist und die Position der Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) basierend auf einem integrierten Volumenstrom und einer Änderung des hydraulischen Drucks der elektrohydraulischen Antriebseinheit (110, 120, 122) während der Verstellung bestimmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bestimmen der mindestens einen Überwachungsgröße umfasst:
    Bestimmen einer Leckage des hydrostatischen Aktors (125, 126) als Überwachungsgröße basierend auf einem integrierten Volumenstrom und einer Änderung des hydraulischen Drucks der elektrohydraulischen Antriebseinheit (110, 120, 122), wenn sich der hydrostatische Aktor (125, 126) in einer maximalen Position befindet.
  10. Recheneinheit (110), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  11. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (110) veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (110) ausgeführt wird.
  12. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.
  13. Elektrohydraulische Antriebseinheit (100a; 110, 120, 122) für eine Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140) umfassend einen elektrischen Antrieb, eine Hydraulikpumpe, mindestens einen Sensor (130a) und eine Recheneinheit (110) nach Anspruch 10.
  14. Unterwasser-Stellsystem umfassend eine elektrohydraulische Antriebseinheit (100a; 110, 120, 122) nach Anspruch 13 und eine Unterwasser-Stellvorrichtung (100b, 140).
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