WO2012143265A1 - Elektropneumatischer stellungsregler - Google Patents

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WO2012143265A1
WO2012143265A1 PCT/EP2012/056498 EP2012056498W WO2012143265A1 WO 2012143265 A1 WO2012143265 A1 WO 2012143265A1 EP 2012056498 W EP2012056498 W EP 2012056498W WO 2012143265 A1 WO2012143265 A1 WO 2012143265A1
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valve
housing
pressure
electropneumatic
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PCT/EP2012/056498
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Andre-Heinrich Meinhof
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F15B2211/885—Control specific to the type of fluid, e.g. specific to magnetorheological fluid
    • F15B2211/8855—Compressible fluids, e.g. specific to pneumatics

Definitions

  • the invention relates to an electropneumatic positioner with a supply air connection for connecting a compressed air supply line, with at least one exhaust port for connecting a pneumatic actuator of a control device and arranged in the positioner controllable valve group according to the preamble of claim 1.
  • pneumatic actuators are often used as actuators in which a on an actuator, such as a connected to a closing body lifting rod, acting membrane using a gas ⁇ shaped medium, for which hereinafter generally the term "air" is used , is acted upon by variable pressure to He generation of movements.
  • the pressure is restored ⁇ deposition can take place on one side, wherein the membrane on the other side is loaded with a spring, or two-sided, with different pressures cause on both sides of the membrane deflection.
  • the scheme the one or more pressures by an electropneumatic positioner, in which at least one controllable valve under pressure ste ⁇ rising supply air distributed depending on the control of one or two exhaust ports to the one or both sides of the membrane in the actuator.
  • a two-stage pilot valve for use in an electropneumatic positioner is known.
  • a first stage four flow resistances, of which at least one flow resistance is variable, are arranged in a bridge circuit.
  • Two opposite circuit points of the bridge circuit are connected to supply air or exhaust air to the environment. Between the other two circuit points is a variable in magnitude and sign pressure difference ready, the pneumatic output signal of the so in the first Stu fe realized electro-pneumatic converter for driving the downstream second stage is used.
  • the second stage there is a valve group which has an actuatable by the Druckdif ⁇ ference control piston.
  • a positioner and an actuator with such a positioner are known.
  • the actuator has a seal, in particular a sliding seal
  • a leakage chamber is provided on the side of the seal facing the pressure, which is connected to a pressure switch which, when a set pressure is exceeded, sends a signal to the sensor Positioner generated.
  • a seal in particular, the usual in control valves fabric bushing comes into question.
  • the signaling can be used to generate an alarm or perform a safety routine.
  • the invention has for its object to provide an electropneumatic positioner, which is characterized by increased functional safety.
  • the invention has the advantage that a much larger number of possibly occurring error cases can now be classified as harmless errors.
  • the ratio Zvi ⁇ rule hazardous errors and dangerous errors is therefore much cheaper.
  • the invention is based on the finding that material ⁇ wear, usually initially expressed with seals or membranes that are in valves of a valve assembly used as a compressed air leakage on the valves and sub ⁇ brin supply in a gas-tight housing leads to an increase in pressure within the housing at its , If a gradual or sudden leakage, for example at rupture of a membrane within the housing, so that it ent ⁇ standing pressure increase by means of a pressure switch is detected ⁇ which cooperates with the valves of the valve group and controls them so that the valve group in a predetermined safety position is offset.
  • valve groups in electro-pneumatic positioners are usually housed in a separate housing anyway the, the invention is associated with only a small overhead.
  • the existing housing must namely be supplemented only by a suitable housing seal.
  • the pressure switch and the actuation of the valve group can to enable them at too high a pressure in interior housing Si ⁇ cherheitswolf, by electronic or electromechanical means, for example a pressure sensor with a downstream electromagnet can be realized.
  • these are exclusively operated pneumatically, such that required in an advantageous manner able to operate any electric auxiliary energy, only be ⁇ restricts into ⁇ special case of field devices of the process instrumentation, which are operated with 4 to 20 mA interface is available.
  • the safety position is approached completely independently of the operability of the electronics of the electropneumatic positioner and thus the functional safety ⁇ further increased.
  • a diaphragm for venting the housing with a predetermined maximum air flow can be provided in a particularly advantageous embodiment of the invention.
  • the housing interior is then connected via the aperture as a flow resistance with the environment of the electropneumatic positioner.
  • the aperture may be sized so that an air flow of one liter per minute leads to a pressure increase of 0.8 bar in the housing interior, in which the pressure switch responds and the valve group in safety ⁇ set position.
  • an electropneumatic positioner in which the valve group is preceded by an electropneumatic converter, preferably the exhaust side of the orifice is connected to the exhaust outlet of the converter.
  • the position of the valve group is detected by an electronic controller, which is usually present in electropneumatic positioner, so that it outputs a signal for displaying a fault condition, for example in the form of an alarm ⁇ message via a field bus, when the Valve group is in the safety position, this state, however, does not correspond to the control of the valve group by the controller electronics and any of these downstream electro-pneumatic converter.
  • an automation device or a control station as a receiver of the alarm this can be further processed and issued to an operator ⁇ so that can be initiated by this maintenance or other appropriate actions to handle the reported error condition.
  • the pneumatic positioner has a pilot valve 3 and a controller electronics 4.
  • An air supply connection 5 serves to connect a compressed air supply line 6, via which, for example, compressed air at 6 bar pressure to the pre ⁇ control valve 3 is supplied.
  • the upper chamber 7 of the on ⁇ drive 1 is connected to an exhaust port 8 of the pilot valve.
  • a supply air valve 9 compressed air from the compressed air ⁇ supply line 6 or derived from the pressure chamber 7 by means of an exhaust valve 10 via a valve outlet 11 into the environment.
  • Pressure chamber 7 of the drive 1 set pressure serve the controller electronics 4, an electropneumatic converter 12, which is designed in a known manner as a bridge circuit of flow resistances, and a booster drive 13 for Be ⁇ actuation of the supply air valve 9 and the exhaust valve 10 ent ⁇ speaking the with Help of the electropneumatic converter 12 set pressure difference.
  • a pressure regulator 19 By a pressure regulator 19, the supply pressure of, for example, 6 bar to a regulated pressure of, for example, 1.4 bar, which is applied to the bridge circuit of the electropneumatic converter 12, reduced.
  • a valve group of the electropneumatic positioner which consists in the embodiment shown from the supply air valve 9, the exhaust valve 10 and the booster drive 13 is disposed in a gas-tight housing 14 within the position ⁇ controller.
  • a pressure switch 15 the pressure prevailing within the housing 14 is monitored for maintaining a predetermined threshold value of, for example, 0.8 bar.
  • All free inner spaces within the gas-tight device covers 14, 13 entge ⁇ gengoten areas, the area around the valves 9 and 10, spring chambers located in the valve group and the area around the locking mechanism of the valves are the pressure chambers of the booster actuator 9 and 10 pneumatically interconnected.
  • a leak such as a crack in a membrane of the booster drive 13, so escapes compressed air through the leak in the gas-tight interior of the housing 14 and leads to a pressure increase, which is detected by the pressure switch 15.
  • the pressure switch 15 As long as the pressure does not exceed a threshold value of 0.8 bar, the pressure monitor 15 does not intervene in the regulation of the position of the actuating device 2. However, as soon as the pressure rises above the limit value, the pressure monitor 15 opens the exhaust air valve 10.
  • the supply air valve 9 is closed at the same time by the locking device, not shown in the figure, so that the pressure in the pressure chamber 7 of the drive 1 drops rapidly and the actuator ⁇ 2 device in the safety position, which speaks in the embodiment shown, an "Open" of the process valve corresponds, is added.
  • the required switching state of the valve group is also as safety position ⁇ be distinguished.
  • the process valve is arranged so that it "closes” at pressure ⁇ waste in the chamber 7.
  • additional components such as the electropneumatic converter 12, the Pressure Reg 19 and / or the pressure switch 15, are additionally integrated into the housing 14.
  • a diaphragm 16 is provided, which also referred to as throttle or Strö ⁇ tion resistance can be and is connected between the In ⁇ nenraum of the housing 14 and an exhaust air outlet 17 of the electropneumatic converter 12.
  • the orifice 16 is for example adjusted so that a leakage of one liter per minute leads to a pressure increase of 0.8 bar in the housing 14.
  • the pressure monitor 15 therefore only responds when the air flow through the throttle 16 exceeds one liter per minute. rises or when the exhaust outlet 17 of the converter 12 is clogged, for example, due to icing or contamination.
  • the current position of the valves 9 and 10 is taken into account in the controller electronics 4.
  • the controller electronics 4 In order to detect a response of the pressure switch 15 and thereby caused starting the safety position by the valve group with the valves 9 and 10, is additionally checked in the controller electronics 4, whether the position of the supply air valve 9 and the exhaust valve 10 with the by the control electronics 4 via the electro-pneumatic transducer 12 corresponds to the predetermined position.
  • a lack of agreement with simultaneous taking of the safety position by the valve group evaluates the controller electronics 4 as a fault condition and generates a corresponding alarm message, for example, via a fieldbus 18, with which the electropneumatic positioner is integrated into an automation ⁇ network automation plant, for example, to a parent Control station ⁇ is given, so that in response to the error occurred appropriate measures can be initiated to remedy this.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen Stellungsregler mit einer in dem Stellungsregler angeordneten steuerbaren Ventilgruppe (9, 10, 13) mit zumindest einem Ventil (9, 10), durch welche im Normalbetrieb je nach Ansteuerung der Ventilgruppe entweder über eine Druckluftversorgungsleitung (6) zugeführte Druckluft zu einem Abluftanschluss (8) zuleitbar oder über den Abluftanschluss (8) zugeführte Luft nach außen ableitbar ist. Damit die Ventilgruppe auch bei einer Leckage an einer ihrer Komponenten in eine Sicherheitsstellung versetzt wird ist diese in einem gasdichten Gehäuse (14) innerhalb des Stellungsreglers angeordnet und es sind Mittel (15) vorgesehen zur Überwachung des in dem Gehäuse (14) herrschenden Drucks und zur Ansteuerung der Ventilgruppe (9, 10, 13) derart, dass diese, wenn der Druck im Gehäuse (14) einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, in die vorgegebene Sicherheitsstellung versetzt wird.

Description

Beschreibung
Elektropneumatischer Stellungsregler
Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen Stellungsregler mit einem Zuluftanschluss zum Anschließen einer Druck luftversorgungsleitung, mit zumindest einem Abluftanschluss zum Anschließen eines pneumatischen Antriebs eines Stellgeräts und mit einer in dem Stellungsregler angeordneten steuerbaren Ventilgruppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Steuerung von Prozessventilen werden häufig pneumatische Stellantriebe als Stellgeräte eingesetzt, in denen eine auf ein Stellglied, beispielsweise eine mit einem Schließkörper verbundene Hubstange, wirkende Membran mit Hilfe eines gas¬ förmigen Mediums, für das hier im Weiteren allgemein der Begriff „Luft" verwendet wird, mit veränderlichem Druck zur Er zeugung von Bewegungen beaufschlagt wird. Die Druckbeauf¬ schlagung kann einseitig erfolgen, wobei die Membran auf der anderen Seite mit einer Feder belastet ist, oder zweiseitig, wobei unterschiedliche Drücke auf beiden Seiten der Membran die Auslenkung verursachen. Die Regelung des oder der Drücke erfolgt durch einen elektropneumatischen Stellungsregler, in welchem zumindest ein ansteuerbares Ventil unter Druck ste¬ hende Zuluft je nach Ansteuerung über einen bzw. zwei Abluft anschlüsse auf die eine bzw. auf beide Membranseiten in dem Stellantrieb verteilt.
Aus der DE 10 2004 048 689 B3 ist ein zweistufiges Vorsteuer ventil zur Verwendung in einem elektropneumatischen Stellungsregler bekannt. In einer ersten Stufe sind vier Strömungswiderstände, von denen mindestens ein Strömungswider¬ stand veränderlich ist, in einer Brückenschaltung angeordnet Zwei gegenüberliegende Schaltungspunkte der Brückenschaltung sind mit Zuluft bzw. Abluft zur Umgebung hin verbunden. Zwischen den beiden anderen Schaltungspunkten steht eine in Grö ße und Vorzeichen veränderliche Druckdifferenz bereit, die als pneumatisches Ausgangssignal des damit in der ersten Stu fe realisierten elektropneumatischen Wandlers zur Ansteuerung der nachgeordneten zweiten Stufe dient. In der zweiten Stufe befindet sich eine Ventilgruppe, die einen von der Druckdif¬ ferenz betätigbaren Steuerkolben aufweist. Durch diesen wird ein pneumatisches Ventil in der Ventilgruppe betätigt, das je nach Ansteuerung entweder über die Zuluftleitung zugeführte Druckluft zu dem Abluftanschluss zum Stellantrieb hinleitet oder über denselben Abluftanschluss zugeführte Luft nach au¬ ßen ableitet. An den Abluftanschluss ist beispielsweise der pneumatische Antrieb eines Regelventils angeschlossen. Bei
Ausfall der pneumatischen Energie (Druckluft) wird oft gefor¬ dert, dass der von dem Stellungsregler angesteuerte Antrieb das Prozessventil automatisch in eine Sicherheitsstellung, d. h. eine im Umfeld des jeweiligen Prozesses sichere Positi- on, in der Regel „Öffnen" oder „Schließen", bringt.
Zunehmend wird auch bei Auftreten anderer Fehler in elektropneumatischen Stellungsreglern im Rahmen der funktionalen Sicherheit, die in Sicherheitsanforderungsstufen oder „Safety Integrity Level" (SIL) klassifiziert ist, ein möglichst si¬ cheres Erreichen der vorgegebenen Sicherheitsstellung gefordert. Es kann nämlich bei einer Fehlerbewertung zwischen gefährlichen Fehlern, bei welchen durch den Fehler oder auf eine Anforderung hin die Sicherheitsstellung nicht mehr an- gefahren werden kann, und ungefährlichen Fehlern, bei welchen das Gerät zwar nicht mehr funktionsfähig ist, jedoch in die vorgegebene Sicherheitsstellung versetzt wird, unterschieden werden. Materialverschleiß in Ventilen der Ventilgruppe, ins¬ besondere bei den an Ventilen häufig verwendeten Dichtungen oder Membranen, kann bisher häufig zu gefährlichen Fehlern an elektropneumatischen Stellungsreglern führen.
Aus der DE 42 39 431 AI sind ein Stellungsregler sowie ein Stellglied mit einem solchen Stellungsregler bekannt. Zur Überwachung wird, sofern das Stellglied eine Dichtung, insbesondere eine Gleitdichtung, aufweist, auf der druckabge- wandten Seite der Dichtung ein Leckageraum vorgesehen, welcher mit einem Druckschalter verbunden ist, der bei Überschreiten eines eingestellten Druckes eine Signalgabe an den Stellungsregler erzeugt. Als Dichtung kommt insbesondere die bei Regelventilen üblicherweise vorhandene Stoffbuchse in Frage. Mit Hilfe des Druckschalters kann überwacht werden, ob sich im Leckageraum auf Grund einer Leckage ein über dem zulässigen Druck liegender Druck ausbildet. Die Signalgabe kann zur Erzeugung eines Alarms oder zur Durchführung einer Sicherheitsroutine verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektro- pneumatischen Stellungsregler zu schaffen, der sich durch eine erhöhte funktionale Sicherheit auszeichnet.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist der neue elektropneumatische Stellungsregler der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine wesentlich größere Anzahl eventuell auftretender Fehlerfälle nun als ungefährliche Fehler klassifiziert werden kann. Das Verhältnis zwi¬ schen gefährlichen Fehlern und ungefährlichen Fehlern wird daher deutlich günstiger.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich Material¬ verschleiß bei Dichtungen oder Membranen, welche in Ventilen einer Ventilgruppe Verwendung finden, meist zunächst als Druckluftleckage an den Ventilen äußert und bei deren Unter¬ bringung in einem gasdichten Gehäuse zu einer Druckerhöhung innerhalb des Gehäuses führt. Tritt eine schleichende oder eine plötzliche Leckage, beispielsweise bei Reißen einer Membran, innerhalb des Gehäuses auf, so wird die dabei ent¬ stehende Druckerhöhung mittels eines Druckwächters fest¬ gestellt, der mit den Ventilen der Ventilgruppe zusammenwirkt und diese derart ansteuert, dass die Ventilgruppe in eine vorgegebene Sicherheitsstellung versetzt wird.
Da Ventilgruppen in elektropneumatischen Stellungsreglern meist ohnehin in einem gesonderten Gehäuse untergebracht wer- den, ist die Erfindung lediglich mit einem geringen Mehraufwand verbunden. Das vorhandene Gehäuse muss nämlich nur um eine geeignete Gehäuseabdichtung ergänzt werden.
Prinzipiell können der Druckwächter und die Ansteuerung der Ventilgruppe, um diese bei zu hohem Gehäuseinnendruck in Si¬ cherheitsstellung zu versetzen, durch elektronische oder elektromechanische Mittel, beispielsweise einen Drucksensor mit nachgeschaltetem Elektromagneten, realisiert werden. Vorzugsweise werden diese jedoch ausschließlich pneumatisch betrieben, so dass in vorteilhafter Weise zu ihrem Betrieb keinerlei elektrische Hilfsenergie benötigt wird, die ins¬ besondere bei Feldgeräten der Prozessinstrumentierung, welche mit 4 bis 20 mA-Schnittstelle betrieben werden, nur be¬ schränkt zur Verfügung steht. Zudem wird bei einer derartigen Realisierung die Sicherheitsstellung völlig unabhängig von der Betriebsfähigkeit der Elektronik des elektropneumatischen Stellungsreglers angefahren und somit die funktionale Sicher¬ heit weiter erhöht.
Da eine geringe Leckage bis zu einer gewissen Grenze ohne Be¬ triebsbeeinträchtigungen zulässig ist, kann in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Blende zur Entlüftung des Gehäuses mit einem vorbestimmten maximalen Luftdurchfluss vorgesehen werden. Das Gehäuseinnere ist dann über die Blende als Strömungswiderstand mit der Umgebung des elektropneumatischen Stellungsreglers verbunden. In einem Ausführungsbeispiel kann die Blende so bemessen sein, dass ein Luftdurchfluss von einem Liter pro Minute zu einem Druckanstieg von 0,8 bar im Gehäuseinnenraum führt, bei welchem der Druckwächter anspricht und die Ventilgruppe in Sicher¬ heitsstellung versetzt.
Bei einer Ausgestaltung eines elektropneumatischen Stellungsreglers, in welcher der Ventilgruppe ein elektropneumatischer Wandler vorgeschaltet ist, wird vorzugsweise die Abluftseite der Blende auf den Abluftausgang des Wandlers geschaltet. Das hat den Vorteil, dass neben der Überwachung der Ventilgruppe auf Einhalten der zulässigen Leckage auch der Abluftausgang des elektropneumatischen Wandlers auf freie Durchgängigkeit geprüft wird, da ein Verstopfen des Ausgangs, beispielsweise wegen Vereisung oder Verschmutzung der Austrittsöffnung, selbst bei geringer Leckage zu einer Erhöhung des Gehäuse¬ innendrucks führt und somit auch bei dieser Störung die Ven¬ tilgruppe in die Sicherheitsstellung versetzt wird. Damit kann auch ein Verschluss des Ausgangs des elektropneumati¬ schen Wandlers als ungefährlicher Fehler klassifiziert werden, der ansonsten zur Wirkungslosigkeit der Ansteuerung der Ventilgruppe und damit zu einem gefährlichen Fehler des Stel¬ lungsreglers führen könnte.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Stellung der Ventilgruppe durch eine Reglerelektronik, die üblicherweise in elektropneumatischen Stellungsreglern vorhanden ist, erfassbar, so dass diese ein Signal zur Anzeige eines Fehlerzustands, beispielsweise in Form einer Alarm¬ meldung über einen Feldbus, ausgibt, wenn die Ventilgruppe sich in der Sicherheitsstellung befindet, dieser Zustand jedoch nicht der Ansteuerung der Ventilgruppe durch die Reglerelektronik und einem eventuell dieser nachgeschalteten elektropneumatischen Wandler entspricht. In einem Automatisierungsgerät oder einer Leitstation als Empfänger des Alarms kann dieser weiterverarbeitet und an einen Bediener ausge¬ geben werden, so dass durch diesen Wartungsarbeiten oder sonstige geeignete Aktionen zur Behandlung des gemeldeten Fehlerzustands eingeleitet werden können.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im Folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.
In der Figur sind lediglich die zum Verständnis der Erfindung beitragenden Teile eines elektropneumatischen Stellungsreglers sowie ein daran angeschlossener pneumatischer Antrieb 1 für ein Stellgerät 2, hier ein Prozessventil, dargestellt. Der pneumatische Stellungsregler weist ein Vorsteuerventil 3 sowie eine Reglerelektronik 4 auf. Ein Zuluftanschluss 5 dient zum Anschließen einer Druckluftversorgungsleitung 6, über welche beispielsweise Druckluft mit 6 bar Druck dem Vor¬ steuerventil 3 zugeführt wird. Die obere Kammer 7 des An¬ triebs 1 ist mit einem Abluftanschluss 8 des Vorsteuerventils verbunden. Je nach Ansteuerung wird der Kammer 7 entweder mittels eines Zuluftventils 9 Druckluft von der Druckluft¬ versorgungsleitung 6 zugeleitet oder von der Druckkammer 7 mittels eines Abluftventils 10 über einen Ventilausgang 11 in die Umgebung abgeleitet. Durch eine geeignete Verriegelungs¬ mechanik, welche der Übersichtlichkeit wegen in der Figur nicht dargestellt ist, wird dafür gesorgt, dass die beiden Ventile 9 und 10 nie gleichzeitig geöffnet sind, da sonst Druckluft ungenutzt in die Umgebung entweichen könnte. Zur Regelung der Position des Stellgeräts 2 über den in der
Druckkammer 7 des Antriebs 1 eingestellten Druck dienen die Reglerelektronik 4, ein elektropneumatischer Wandler 12, der in bekannter Weise als Brückenschaltung von Strömungswiderständen ausgeführt ist, und ein Booster-Antrieb 13 zur Be¬ tätigung des Zuluftventils 9 und des Abluftventils 10 ent¬ sprechend der mit Hilfe des elektropneumatischen Wandlers 12 eingestellten Druckdifferenz.
Durch einen Druckregler 19 wird der Versorgungsdruck von beispielsweise 6 bar auf einen geregelten Druck von beispielsweise 1,4 bar, welcher an der Brückenschaltung des elektropneumatischen Wandlers 12 anliegt, reduziert.
Eine Ventilgruppe des elektropneumatischen Stellungsreglers, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus dem Zuluftventil 9, dem Abluftventil 10 und dem Booster-Antrieb 13 besteht, ist in einem gasdichten Gehäuse 14 innerhalb des Stellungs¬ reglers angeordnet. Durch einen Druckwächter 15 wird der innerhalb des Gehäuses 14 herrschende Druck auf Einhalten eines vorbestimmten Schwellwerts von beispielsweise 0,8 bar überwacht. Alle freien Innenräume innerhalb des gasdichten Gehäu- ses 14, die den Druckkammern des Booster-Antriebs 13 entge¬ gengesetzten Bereiche, der Bereich um die Ventile 9 und 10, in der Ventilgruppe befindliche Federkammern und der Bereich um die Verriegelungseinrichtung der Ventile 9 und 10 sind pneumatisch miteinander verbunden. Tritt in der Ventilgruppe eine Leckage, beispielsweise ein Riss in einer Membran des Booster-Antriebs 13, auf, so entweicht Druckluft durch die Leckstelle in den gasdichten Innenraum des Gehäuses 14 und führt zu einer Druckerhöhung, die durch den Druckwächter 15 erfasst wird. Solange der Druck einen Schwellwert von 0,8 bar nicht überschreitet, greift der Druckwächter 15 nicht in die Regelung der Stellung des Stellgeräts 2 ein. Sobald jedoch der Druck über den Grenzwert hinaus ansteigt, öffnet der Druckwächter 15 das Abluftventil 10. Durch die in der Figur nicht dargestellte Verriegelungseinrichtung wird gleichzeitig das Zuluftventil 9 geschlossen, so dass der Druck in der Druckkammer 7 des Antriebs 1 schnell abfällt und das Stell¬ gerät 2 in die Sicherheitsstellung, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einem „Öffnen" des Prozessventils ent- spricht, versetzt wird. Der dazu erforderliche Schaltzustand der Ventilgruppe wird ebenfalls als Sicherheitsstellung be¬ zeichnet .
Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es in einer alternativen Ausgestaltung selbstverständlich möglich, das Prozessventil so anzuordnen, dass es bei Druck¬ abfall in der Kammer 7 „schließt". In einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels können zusätzliche Komponenten, beispielsweise der elektropneumatische Wandler 12, der Druck- regier 19 und/oder der Druckwächter 15, zusätzlich in das Gehäuse 14 integriert werden.
Geringe Leckagen an der Ventilgruppe im Gehäuse 14 müssen noch nicht zwangsläufig zu Funktionsbeeinträchtigungen füh- ren. Um zu vermeiden, dass schon bei geringen Leckagen die Sicherheitsstellung des Stellgeräts 2 eingenommen wird, ist eine Blende 16 vorgesehen, die auch als Drossel oder Strö¬ mungswiderstand bezeichnet werden kann und zwischen den In¬ nenraum des Gehäuses 14 und einen Abluftausgang 17 des elekt- ropneumatischen Wandlers 12 geschaltet ist. Die Blende 16 ist beispielsweise so eingestellt, dass eine Leckage von einem Liter pro Minute zu einem Druckanstieg von 0,8 bar im Gehäuse 14 führt. Der Druckwächter 15 spricht daher erst an, wenn der Luftstrom durch die Drossel 16 einen Liter pro Minute über- steigt oder wenn der Abluftausgang 17 des Wandlers 12 beispielsweise aufgrund von Vereisung oder Verschmutzung verstopft ist. Zur Durchführung der Regelung wird in der Reglerelektronik 4 die aktuelle Stellung der Ventile 9 und 10 berücksichtigt. Um ein Ansprechen des Druckwächters 15 und ein dadurch verursachtes Anfahren der Sicherheitsstellung durch die Ventilgruppe mit den Ventilen 9 und 10 zu erkennen, wird in der Reglerelektronik 4 zusätzlich überprüft, ob die Stellung des Zuluftventils 9 und des Abluftventils 10 mit der durch die Reglerelektronik 4 über den elektropneumatischen Wandler 12 vorgegebenen Stellung übereinstimmt. Eine fehlende Übereinstimmung bei gleichzeitiger Einnahme der Sicherheitsstellung durch die Ventilgruppe bewertet die Reglerelektronik 4 als Fehlerzustand und erzeugt eine entsprechende Alarmmeldung, die beispielsweise über einen Feldbus 18, mit welchem der elektropneumatische Stellungsregler in ein Automatisierungs¬ netzwerk einer automatisierungstechnischen Anlage eingebunden ist, beispielsweise an eine übergeordnete Leitstation aus¬ gegeben wird, so dass in Reaktion auf den aufgetretenen Fehler geeignete Maßnahmen zu dessen Behebung eingeleitet werden können .

Claims

Patentansprüche
1. Elektropneumatischer Stellungsregler
mit einem Zuluftanschluss (5) zum Anschließen einer Druck- luftversorgungsleitung (6),
mit zumindest einem Abluftanschluss (8) zum Anschließen eines pneumatischen Antriebs (1) eines Stellgeräts (2) und
mit einer in dem Stellungsregler angeordneten steuerbaren Ventilgruppe (9, 10, 13) mit zumindest einem Ventil (9, 10), durch welche im Normalbetrieb je nach Ansteuerung der Ventil¬ gruppe entweder über die Druckluftversorgungsleitung zugeführte Druckluft zu dem Abluftanschluss (8) zuleitbar oder über den Abluftanschluss (8) zugeführte Luft nach außen ab¬ leitbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die steuerbare Ventilgruppe (9, 10, 13) in einem gas¬ dichten Gehäuse (14) innerhalb des Stellungsreglers ange¬ ordnet ist,
dass Mittel (15) vorhanden sind zur Überwachung des in dem Gehäuse herrschenden Drucks und zur Ansteuerung der Ventilgruppe (9, 10, 13) derart, dass die Ventilgruppe (9, 10, 13), wenn der Druck im Gehäuse einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, in eine vorgegebene Sicherheitsstellung ver¬ setzt wird, und
dass eine Blende (16) zur Entlüftung des Gehäuses (14) mit einem vorbestimmten maximalen Luftdurchfluss vorgesehen ist.
2. Elektropneumatischer Stellungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (15) zur Überwachung und Ansteuerung pneumatisch realisiert und dazu ausgebildet sind, die Ventilgruppe (9, 10, 13) pneumatisch anzusteuern.
3. Elektropneumatischer Stellungsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilgruppe (9, 10, 13) ein elektropneumatischer Wandler (12) vorgeschaltet ist und dass die Abluftseite der Blende (16) auf den Abluftausgang (17) des Wandlers (12) geschaltet ist.
4. Elektropneumatischer Stellungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stel¬ lung der Ventilgruppe (9, 10, 13) durch eine Reglerelektronik (4) erfassbar ist und dass die Reglerelektronik (4) dazu aus- gebildet ist, ein Signal (18) zur Anzeige eines Fehlerzu¬ stands auszugeben, wenn die Ventilgruppe (9, 10, 13) sich in der Sicherheitsstellung befindet und dies nicht der Ansteue- rung der Ventilgruppe (9, 10, 13) durch die Reglerelektronik (4) entspricht.
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