WO2013000921A1 - Verfahren zur dichtheitskontrolle von sicherheitsventilen - Google Patents

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WO2013000921A1
WO2013000921A1 PCT/EP2012/062378 EP2012062378W WO2013000921A1 WO 2013000921 A1 WO2013000921 A1 WO 2013000921A1 EP 2012062378 W EP2012062378 W EP 2012062378W WO 2013000921 A1 WO2013000921 A1 WO 2013000921A1
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WO
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pressure
valve
valves
pressure switch
test volume
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PCT/EP2012/062378
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English (en)
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Alois QUATMANN
Ulrich Engelmann
Oliver Borgmann
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Elster Gmbh
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Priority to JP2014517665A priority patent/JP5925305B2/ja
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Priority to US14/128,589 priority patent/US9080923B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/28—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M3/2876—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for valves

Definitions

  • the invention relates to a method for the control of
  • the invention relates to a method to
  • valves of corresponding systems are along a gas line, on two
  • valves are controllable to block or release the gas passage
  • a pressure switch is used in the gas line between the valves, which has a trigger point in the pressure range between the upstream adjacent inlet pressure and the downstream adjacent outlet pressure.
  • the prior art therefore provides methods for checking a tightness of two controllable valves, wherein the
  • Valves are arranged at opposite ends of a test volume. On the input side, ie upstream of the test volume, in front of a valve VI, an input pressure p e is applied . On the output side, ie downstream of the test volume, behind valve V2, is located
  • Input pressure is greater than the outlet pressure, so p e > P a and the pressure in the test volume is equal to p z . That's it
  • a control device is coupled to the valves for controlling the opening and closing, the control device is coupled to at least two pressure switches, both for
  • test period can take considerable time to on the one hand, the volume between the valves to the inlet pressure act on the other hand, the pressure in the test volume downstream drain.
  • the object of the invention is to provide an improved method for tightness control, which provides an unchanged high security with a shorter test time.
  • the method according to the invention of the type mentioned initially pursues an optimized approach to tightness control.
  • the first pressure switch is on a first
  • Trigger threshold di set, where with x> 2.
  • Parameter x indicates a fraction of the input pressure and can have any value, so it does not need to be an integer value.
  • the trip thresholds are selected to be substantially symmetrical about half the input pressure, one by one half the input pressure
  • This symmetrical arrangement can not be maintained mathematically exactly in practice, but it is within the usual tolerances to choose a corresponding value with associated triggering thresholds. This setting can be made once, when the system is set up, and does not need to be repeated each time the procedure is performed.
  • step sequences contain the same steps, but these in different
  • first valve VI is actuated in order to open it for a period of time t L i and then to lock it again. Waiting for a measuring time t M i and then querying the second pressure switch. If p z ⁇ d 2, an impermissible pressure drop has occurred between the valves VI and V2 and the process is terminated with detection of the leakage of the valve V2.
  • Valve V2 detected. Subsequently, a control of the valve V2 to open this for a period of time t L 2 and connect to lock. Again, a measurement duration t M 2
  • the process is run in a different order.
  • valve V2 is driven to open this for a period of time t L 2 and connect to lock.
  • Valve VI is actuated to open this for a period t L i and connect to lock. Again, a measurement period t M i is awaited.
  • Safety valves are arranged, and these have different, substantially symmetrical switching points with respect to the half input pressure, a faster leak test is possible. So if, for example, the first pressure switch one
  • Triggering threshold which is H of the input pressure
  • the second pressure switch has a value of about ⁇ of the input pressure. It is immediately apparent that the approach of the tripping thresholds to the input pressure on the one hand and to the output pressure on the other hand allows a higher sensitivity of the detection with the pressure switches. If there is a leak in the system, the above thresholds are exceeded or undershot faster than in the system with a single pressure switch or more
  • the measuring time t M can therefore be significantly reduced.
  • the sequence of steps is determined depending on the state of the system at each tightness check.
  • Tightness check the first pressure switch indicates that the first triggering threshold has been exceeded, ie p z > di. In this case, the first sequence of steps is run through.
  • valve VI the tightness of valve VI or, secondly, the tightness of valve V2 is checked.
  • one of the pressure monitors is used to check whether the test volume moves approximately at the pressure level of the outlet pressure. Is this In the case, first, the tightness of the upstream and acted upon by the inlet pressure valve VI is checked. However, if the pressure in the test volume is already significantly higher than the initial pressure, the pressure tightness of the downstream,
  • Parameter x ⁇ 10 can be set. Depending on the design of the system and the system can be this factor and the so
  • linked measuring duration t M be adjusted.
  • the measurement time is shorter, the larger the factor x is selected.
  • Measuring time t M is taking into account the switching accuracy of the pressure switch, the volume between the safety valves, the pressure difference between input and output
  • Pressure monitor reports an excessive increase or decrease in the pressure in the test volume much earlier than in a pressure monitor, which is functionally tuned approximately midway to a pressure value between input and output value.
  • Figure 1 describes a method and a structure according to the
  • FIG. 2 shows a flow chart of the method with the means from FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a system construction for tightness control according to the invention.
  • FIG. 4 shows a flow diagram of a method according to the invention for using the device from FIG. 3.
  • FIG. 1 shows a device for checking the tightness of two shut-off valves VI and V2. Between the shut-off valves VI and V2, a test section 10 is formed. On the inlet side of the device, a supply line 15 is arranged so that the valve VI sits between the test section 10 and the supply line 15. The valve V2 is located between the test section 10 and the outlet 20, which leads to a gas consumer, e.g. one
  • the pressure in the test section 10 is designated by p z .
  • FIG. 2 shows the sequence of a test program, as can be carried out according to the device of FIG. This test procedure according to the prior art takes place in three sections, an initial waiting time, a valve opening time and a test time.
  • Step 60a found that the pressure valve V2 downstream of the test section is intact. This valve V2 is activated in step 65a to the open position, then an opening time t L of a few seconds, here waiting for about 2 seconds and the valve in step 75a back into the
  • step 80a the measurement time t M is awaited and then, in step 85a, it is determined whether the pressure in the test section is greater than half the input pressure. If this is the case, it is determined in step 90a that the valve VI is defective, since a pressure increase of the test section has taken place through this valve. Is the pressure of
  • Test track continues to be less than half of the inlet pressure, the functioning of valve VI is determined at step 95a.
  • the program B which is selected at the initial exceeding of the pressure in the test section from half the inlet pressure, proceeds analogously, however, in step 60b, the proper functioning of the valve VI is first of all concluded. After opening and closing the valve VI in steps 65b, 70b and 75b, the measuring time 80b is completed and then checked whether the valve V2 meets the tightness requirements and the pressure in the test section is maintained.
  • Input pressure can take a considerable amount of time, especially when larger volumes are to be checked.
  • Pressure sensor 27 is set to the switching point 3 / 4p e .
  • FIG. 4 shows a corresponding sequence of FIG
  • step 150 it is checked in step 150 whether the pressure sensor 26 indicates that the prevailing pressure in the test volume V P p z is greater than 1/4 of the input pressure p e . If so, the program continues in the left branch of the program.
  • valve VI is opened at step 160a, kept open at step 165a for an opening duration t L i (eg, for a few seconds), and closed again at step 170a. Subsequently, a measurement period t M i elapses at step 175a. This measuring time will depend on the structure of the valve VI
  • Gas supply, from the inlet pressure and other parameters is determined when specifying the measurement duration, which pressure drop per time is compatible with legal requirements.
  • timing is applied to the switching points of the device which are symmetrically applied at half the input pressure
  • step 175a The measurement duration t M i in step 175a is therefore a measurement duration significantly shorter than the measurement duration of FIG. 2 in steps 80a and 80b, since only a smaller absolute pressure change is monitored. Will in step 180a
  • step 180a the malfunction of V2 is detected at 190a and the method ends with an error message.
  • step 195a the valve V2 is actuated to open and the opening in step 200a is activated
  • Opening duration t L 2 (eg 2 seconds) held to a
  • step 205a the valve V2 becomes again closed and a measuring time t M 2 is waited in step 210 a. Now, it is determined by means of the sensor 26 whether the pressure present in the test volume is greater than H of the
  • the measurement time T M 2 in step 210a is detected and not, as described above, of the half of the input pressure, the measurement time T M 2 in step 210a again significantly less than the time required in Figures 1 and 2 measurement time t M.
  • Test volume was determined. It is then started with the test of the valve VI and subordinate checked the functioning of the valve V2. Steps 195a to 210a correspond to steps 160b to 175b. On the other hand, steps 195b to 215b correspond to steps 160a to 180a.
  • Input pressure The duration for pressure equalization depends on the difference of the pressures to be compensated. Therefore, with the described method according to the invention an extremely sensitive and reliable, set to the individual functions of the system leak test can be ensured.

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Abstract

Verfahren zur Dichtheitskontrolle von Sicherheitsventilen Verfahren zum Prüfen der Dichtheit von zwei ansteuerbaren Ventilen (V1, V2), wobei die Ventile an entgegengesetzten Enden eines Prüfvolumens (10) angeordnet sind. Stromauf des Prüfvolumens, vor Ventil V1, liegt ein Eingangsdruck pe an und stromab des Prüfvolumens, hinter Ventil V2, liegt ein Ausgangsdruck pa an. Eine Steuereinrichtung steuert die Ventile zum Öffnen und Schließen an und die Steuereinrichtung ist mit mindestens zwei Druckwächtern (26, 27) gekoppelt, die beide zur Drucküberwachung mit dem Prüfvolumen (10) in Wirkverbindung stehen. Der erste Druckwächters wird auf eine erste Auslöseschwelle di eingestellt, wobei d1=pe/x mit x>3. Der zweite Druckwächter wird auf eine zweite Auslöseschwelle eingestellt, wobei d2= pe(1-1/x). Ein Ventils wird angesteuert, um dieses für eine Zeitdauer tL1 zu öffnen und anschließen zu sperren. Anschließend wird eine Messdauer tM1 abgewartet und ein erster Druckwächter abgefragt. Dann wird das zweite Ventil geöffnet und wieder geschlossen und der zweite Druckwächter wird überprüft. Die Funktionstüchtigkeit der Ventile wird angezeigt, falls kein Abbruch des Verfahrens wegen auslösen eines Druckwächters stattgefunden hat.

Description

Verfahren zur Dichtheitskontrolle von Sicherheitsventilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der
Dichtheit von ansteuerbaren Ventilen in einer Gasstrecke.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, um
Undichtheiten an Gasventilen festzustellen, welche entlang einer Gasstrecke als redundante Sicherheitsventile angeordnet sind.
Verschiedene Sicherheitsvorschriften und Normen bestimmen die Auslegung und Konfiguration von Sicherheitseinrichtungen an Gasleitungen wie sie z.B. in industriellen Thermoprozessanlagen eingesetzt werden. Beispielhaft können hier die
Sicherheitsanforderungen an Feuerungen und
Brennstoffführungssysteme gasbeheizter industrieller
Thermoprozessanlagen gemäß DIN EN 746-2 genannt werden.
Regelmäßig ist gemäß solcher Vorschriften eine Vorbelüftung eines Brennerraums vor einem Brenner (neu) Start erforderlich. Es gibt jedoch zulässige Ausnahmen. So ist nach Regelabschaltungen zur Wiedereinschaltung keine Vorbelüftung erforderlich, wenn der Brenner mit zwei gleichzeitig schließenden Ventilen und einer Dichtheitskontrolleinrichtung (Ventilüberwachungssystem) ausgerüstet ist. Die Dichtheitskontrolle arbeitet als
automatisches Überwachungssystem eines Leitungsabschnittes mit Absperrventilen, um ein Signal zur Überprüfung zu geben, wenn die Leckage eines der Ventile die Ansprechgrenze überschreitet.
Gemäß dem Stand der Technik sind verschiedene Ansätze zur
Prüfung der Dichtheit bekannt. Die Ventile von entsprechenden Systemen sind entlang einer Gasstrecke, an zwei
unterschiedlichen Positionen, stromaufwärts und stromabwärts eines Prüfvolumens angeordnet. Beide Ventile sind ansteuerbar, um eine Sperrung oder Freigabe des Gasdurchlasses zu
ermöglichen .
Die Anmelderin setzt seit langem verschiedene Verfahren ein, um die Dichtheitskontrolle zu gewährleisten. Dabei wird
üblicherweise ein Druckwächter in der Gasstrecke zwischen den Ventilen eingesetzt, der eine Auslösestelle im Druckbereich zwischen dem stromaufwärts anliegenden Eingangsdruck und dem stromabwärts anliegenden Ausgangsdruck aufweist. Ein
entsprechendes Verfahren aus dem Stand der Technik wird unten unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
Außerdem sind Verfahren bekannt, bei denen zwei Druckwächter in der Gasstrecke zwischen den Ventilen eingesetzt werden, welche auch unterschiedliche Auslösedrücke aufweisen können.
Der Stand der Technik bietet demnach Verfahren zum Prüfen einer Dichtheit von zwei ansteuerbaren Ventilen, wobei die
Ventile an entgegengesetzten Enden eines Prüfvolumens angeordnet sind. Eingangsseitig, also stromauf des Prüfvolumens , vor einem Ventil VI, liegt ein Eingangsdruck pe an. Ausgangsseitig, also stromab des Prüfvolumens , hinter Ventil V2, liegt ein
Ausgangsdruck pa an. In Verbrennungsanlagen gilt, dass der
Eingangsdruck größer als der Ausgangsdruck ist, also pe>Pa und der Druck im Prüfvolumen gleich pz ist. Es gilt das
Größenverhältnis pe^ pz -Pa-
Eine Steuereinrichtung ist mit den Ventile zum Ansteuern des Öffnens und Schließens gekoppelt die Steuereinrichtung ist mit mindestens zwei Druckwächtern gekoppelt, die beide zur
Drucküberwachung mit dem Prüfvolumen in Wirkverbindung stehen.
Bei einem Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Gasventilen gemäß der Druckschrift DE19831067 wird mindestens ein zweites Gasventil beim Starten und mindestens ein erstes Gasventil beim Abschalten des Brenners hinsichtlich der Dichtheit überprüft.
Die US6057771A schlägt vor, eine Strecke zwischen zwei
Ventilen mit Druckwächtern zu überwachen, um Undichtigkeiten in den Ventilen zu erfassen. Das Fluid, was bei gesperrten Ventilen in der Strecke eingeschlossen ist, führt bei Erwärmung durch Umgebungwärme zu einer Druckerhöhung. Wird diese nicht
detektiert, kann auf eine mangelnde Sperrung der Ventile
rückgeschlossen werden.
Ein Nachteil der genannten Verfahren besteht jedoch in ihrer durch die technischen Einrichtungen bedingten Prüfzeiten.
Insbesondere bei großen Volumina und größeren Anlagen kann die Prüfdauer erhebliche Zeit in Anspruch nehmen, um einerseits das Volumen zwischen den Ventilen mit dem Eingangsdruck zu beaufschlagen und andererseits den Druck im Prüfvolumen stromabwärts abzulassen. Diese Vorgänge sind erforderlich, um die ordnungsgemäßen Sperrfunktionen der Ventile zu verifizieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Dichtheitskontrolle anzubieten, welches bei verkürzter Prüfzeit eine unverändert hohe Sicherheit bietet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art verfolgt einen optimierten Ansatz zur Dichtheitskontrolle.
Zunächst wird der erste Druckwächters auf eine erste
Auslöseschwelle di eingestellt, wobei
Figure imgf000005_0001
mit x>2. Der
Parameter x gibt einen Bruchteil des Eingangsdruckes an und kann jeden beliebigen Wert haben, braucht also kein ganzzahliger Wert zu sein.
Der zweite Druckwächter wird auf eine zweite Auslöseschwelle d2 eingestellt, wobei d2=pe(l~l/x) · Die Auslöseschwellen sind im Wesentlichen symmetrisch um den halben Eingangsdruck gewählt, einer um einen Betrag gegenüber dem halben Eingangsdruck
verringert und einer um denselben Betrag gegenüber dem halben Eingangsdruck erhöht. Diese symmetrische Anordnung ist in der Praxis nicht mathematisch exakt einzuhalten, es ist jedoch im Rahmen der üblichen Toleranzen ein entsprechender Wert mit zugehörigen Auslöseschwellen zu wählen. Diese Einstellung kann einmalig, bei Einrichtung des Systems vorgenommen werden und braucht nicht bei jeder Durchführung des Verfahrens erneut vorgenommen werden.
Zu Beginn jeder Dichtheitskontrolle befinden sich beide Ventile in Sperrstellung.
Erfindungsgemäß wird alternativ eine der folgenden zwei
Schrittgruppen abgearbeitet, wobei die Schrittfolgen dieselben Schritte enthalten, diese jedoch in unterschiedlicher
Reihenfolge abarbeiten. Grundsätzlich sind beider Schrittfolgen daher gleichwertig, eine anfängliche Auswahl kann jedoch, je nach gewählter Schrittfolge, eine zusätzliche Zeitersparnis erbringen . Gemäß der ersten Schrittfolge wird zunächst Ventil VI angesteuert, um dieses für eine Zeitdauer tLi zu öffnen und anschließend wieder zu sperren. Für eine Messdauer tMi wird gewartet und anschließend der zweite Druckwächter abgefragt. Falls gilt pz<d2 ist es zu einem unzulässigen Druckabfall zwischen den Ventilen VI und V2 gekommen und das Verfahren wird mit Erkennung der Undichtheit des Ventils V2 abgebrochen.
Ergibt die Auswertung, dass pz d2, der Druck in der
Prüfstrecke also oberhalb der Auslöseschwelle des zweiten
Sensors gehalten wurde, wird die Ordnungsgemäße Funktion des
Ventils V2 festgestellt. Anschließend erfolgt ein Ansteuern des Ventils V2, um dieses für eine Zeitdauer tL2 zu öffnen und anschließen zu sperren. Wiederum wird eine Messdauer tM2
abgewartet und anschließend der erste Druckwächter abgefragt. Falls gilt pz>di erfolgt ein Abbruch des Verfahrens mit Erkennung der Undichtheit des Ventils VI. In diesem Fall kam es zu einer Druckerhöhung über einen zulässigen Wert trotz der vorherigen Druckentlastung durch Ventil V2.
Falls jedoch gilt
Figure imgf000006_0001
so ist die Dichtheitskontrolle erfolgreich abgeschlossen.
Gemäß der zweiten Schrittfolge wird das Verfahren in anderer Reihenfolge durchlaufen.
Zunächst wird Ventil V2 angesteuert, um dieses für eine Zeitdauer tL2 zu öffnen und anschließen zu sperren. Nach
Abwarten einer Messdauer tM2 wird der ersten Druckwächters abgefragt und das Verfahren mit Erkennung der Undichtheit des Ventils VI abgebrochen falls pz>di.
Andernfalls, falls
Figure imgf000006_0002
wird Ventil VI angesteuert, um dieses für eine Zeitdauer tLi zu öffnen und anschließen zu sperren. Wiederum wird eine Messdauer tMi abgewartet.
Anschließend erfolgt ein Abfragen des zweiten Druckwächters und Abbruch des Verfahrens mit Erkennung der Undichtheit des Ventils V2 falls pz<d2.
Die Anzeige der Funktionstüchtigkeit der Ventile erfolgt, falls kein Abbruch des Verfahrens stattgefunden hat.
Es ist wesentlich, dass die Messdauern tMi und tM2 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber den bekannten Konzepten deutlich verkürzt werden können. Regelmäßig werden diese
Messdauern identisch tMi=tM2=tM sein, da die Auslösewerte der Sensoren symmetrisch um den halben Eingangsdruck gewählt sind. Indem zwei Druckwächter im Prüfvolumen zwischen den
Sicherheitsventilen angeordnet werden, und diese verschiedene, im wesentlichen symmetrische Schaltpunkte bezüglich des halben Eingangsdruckes aufweisen, ist eine raschere Dichtheitsprüfung möglich. Wenn also z.B. der erste Druckwächter eine
Auslöseschwelle aufweist, die H des Eingangsdrucks beträgt, weist erfindungsgemäß der zweite Druckwächter einen Wert von etwa Ή des Eingangsdrucks auf. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass die Annäherung der Auslöseschwellen an den Eingangsdruck einerseits und an den Ausgangsdruck andererseits eine höhere Empfindlichkeit der Detektion mit den Druckwächtern ermöglicht. Sofern eine Undichtheit im System besteht, werden die genannten Schwellen rascher überschritten bzw. unterschritten als dies bei dem System mit einem einzigen Druckwächter oder mehreren
redundanten Druckwächtern der Fall ist. Die Messzeit tM kann daher deutlich verringert werden.
Vorzugsweise wird die Abfolge der Schritte in Abhängigkeit vom Zustand des Systems bei jeder Dichtheitskontrolle bestimmt.
Es wird zunächst geprüft, ob zu Beginn der
Dichtheitskontrolle der erste Druckwächter ein Überschreiten der ersten Auslöseschwelle anzeigt, also pz>di. In diesem Fall wird die erste Schrittfolge durchlaufen.
Falls zu Beginn der Dichtheitskontrolle der erste
Druckwächter kein Überschreiten der ersten Auslöseschwelle anzeigt, also
Figure imgf000007_0001
so wird die zweite Schrittfolge
durchlaufen .
Da zu Beginn des Verfahrens in Abhängigkeit von dem Zustand des Systems die Abfolge der Ventilprüfungen bestimmt wird, wird auch hier eine Zeitersparnis ohne Beeinträchtigung der
Sicherheit gewährleistet. Je nach Druckverhältnissen zwischen den Ventilen wird zunächst die Dichtheit des Ventils VI oder andererseits die Dichtheit des Ventils V2 geprüft. Dazu wird mittels eines der Druckwächter geprüft, ob sich das Prüfvolumen in etwa auf dem Druckniveau des Ausgangsdrucks bewegt. Ist dies der Fall, wird zunächst die Dichtheit des stromaufwärts liegenden und mit dem Eingangsdruck beaufschlagten Ventils VI geprüft. Beträgt der Druck im Prüfvolumen jedoch bereits einen signifikant gegenüber dem Ausgangsdruck erhöhten Wert, wird zunächst die Druckdichtheit des stromabwärts gelegenen,
gegenüber dem Ausgangsdruck sperrenden Ventils V2 geprüft.
Je nach Wahl der Auslöseschwellen kann eine erhebliche
Verkürzung der Messdauer erreicht werden, wobei dann, wenn sich die Auslöseschwellen der Druckwächter immer näher den Drücken jenseits der Ventile annähern, auch das Risiko von
Fehlerkennungen besteht.
Besonders vorteilhaft ist es daher, wenn bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren die Druckschwellen mit einem
Parameter x < 10 eingestellt werden. Je nach Auslegung des Systems und der Anlage kann dieser Faktor und die damit
verknüpfte Messdauer tM angepasst werden. Die Messdauer ist umso kürzer, je größer der Faktor x gewählt wird.
Es ist durch die einzuhaltenden Vorgaben und technischen Normen vorgeschrieben, dass die Leckage an einem gasführenden System bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten darf. Die
Messzeit tM ist unter Berücksichtigung der Schaltgenauigkeit der Druckwächter, des zwischen den Sicherheitsventilen befindlichen Volumens, der Druckdifferenz zwischen Eingangs- und
Ausgangsseite und der Leitungsquerschnitte sowie der sonstigen Auslegung des System zu bestimmen. In jedem Fall wird jedoch ein deutlich rascheres Verfahren zur Dichtheitskontrolle erreicht, da die symmetrische Auswahl der Auslöseschwellen der
Druckwächter einen übermäßigen Anstieg oder Abfall des Drucks im Prüfvolumen deutlich früher meldet als bei einem Druckwächter, der funktionsbedingt etwa mittig auf einen Druckwert zwischen Eingangs- und Ausgangswert abgestimmt ist.
Aus der Formulierung des Patentanspruchs 1 geht hervor, dass die Messdauer und Öffnungszeiten der Ventile je nach gerade geschaltetem Ventil unterschiedlich sein können. Es können jedoch auch für beide Ventile identische Messdauern und
Öffnungszeiten gewählt werden. In diesem Fall ist die Konfiguration des Systems äußerst einfach, da nur wenige
Parameter einzustellen sind.
Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert .
Figur 1 beschreibt ein Verfahren und einen Aufbau gemäß dem
Stand der Technik, wobei ein Druckwächter zum Einsatz kommt.
Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens mit den Mitteln aus Figur 1.
Figur 3 zeigt einen Systemaufbau zur Dichtheitskontrolle gemäß der Erfindung.
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung zum Einsatz der Einrichtung aus Figur 3.
Figur 1 zeigt eine Einrichtung zur Prüfung der Dichtheit von zwei Absperrventilen VI und V2. Zwischen den Absperrventilen VI und V2 ist eine Prüfstrecke 10 gebildet. Auf der Einlaufseite der Einrichtung ist eine Zuleitung 15 angeordnet, so dass das Ventil VI zwischen der Prüfstrecke 10 und der Zuleitung 15 sitzt. Das Ventil V2 sitzt zwischen der Prüfstrecke 10 und der Ableitung 20, welche zu einem Gasverbraucher, z.B. einer
Brennereinrichtung führt.
In der Zuleitung 15 steht ein Eingangsdruck pe an. Mit dem Volumen der Prüfstrecke 10 ist ein Drucksensor 25 gekoppelt. Bei dieser Einrichtung gemäß dem Stand der Technik wird der
Schaltpunkt für den Drucksensor auf den halben Eingangsdruck ρθ/2 eingestellt. Der in der Prüfstrecke 10 befindliche Druck wird mit pz bezeichnet.
Figur 2 zeigt den Ablauf eines Prüfprogramms, wie er gemäß der Einrichtung aus Figur 1 durchführbar ist. Dieser PrüfVorgang gemäß dem Stand der Technik erfolgt in drei Abschnitten, einer anfänglichen Wartezeit, einer Ventil-Öffnungszeit und einer Prüfzeit .
Nach dem Start des Programms verstreicht zunächst eine
Wartezeit tw bei Schritt 50. Anschließend wird der Status des Druckwächters 25 abgefragt, falls der in der Prüfstrecke 10 vorherrschende Druck pz größer als der halbe Eingangsdruck pe ist, wird mit dem Programmablauf A weiter verfahren, falls der Druck hingegen nicht größer als der halbe Eingangsdruck ist, wird in den Programmzweig zu Programm B übergegangen.
Sofern der Druck in der Prüfstrecke nach dem Ablauf der Wartezeit größer als der halbe Eingangsdruck ist, wird bei
Schritt 60a festgestellt, dass das stromabwärts der Prüfstrecke liegende Druckventil V2 intakt ist. Dieses Ventil V2 wird in Schritt 65a zur Öffnungsstellung angesteuert, anschließend wird eine Öffnungszeit tL von einigen Sekunden, hier etwa 2 Sekunden abgewartet und das Ventil in Schritt 75a wieder in die
Schließstellung angesteuert. In Schritt 80a wird die Messzeit tM abgewartet und anschließend, in Schritt 85a, bestimmt, ob der Druck in der Prüfstrecke größer ist als der halbe Eingangsdruck. Ist dies der Fall, wird in Schritt 90a festgestellt, dass das Ventil VI defekt ist, da eine Druckerhöhung der Prüfstrecke durch dieses Ventil stattgefunden hat. Ist der Druck der
Prüfstrecke weiterhin kleiner als die Hälfte des Eingangsdrucks, wird bei Schritt 95a die Funktionstüchtigkeit auch des Ventils VI festgestellt.
Das Programm B, welches beim anfänglichen Übersteigen des Drucks in der Prüfstrecke vom halben Eingangsdruck ausgewählt wird, verläuft analog, allerdings wird in Schritt 60b zunächst auf die ordnungsgemäße Funktion des Ventils VI geschlossen. Nach Öffnen und Schließen des Ventils VI in den Schritten 65b, 70b und 75b wird die Messzeit 80b absolviert und anschließend geprüft, ob das Ventil V2 die Dichtheitsanforderungen erfüllt und der Druck in der Prüfstrecke aufrechterhalten wird.
Es ist erkennbar, dass die Dichtheitskontrolle aufgrund der Verwendung eines Druckwächters, eingestellt auf den halben
Eingangsdruck eine erhebliche Zeitdauer in Anspruch nehmen kann, insbesondere wenn größere Volumen zu prüfen sind.
Gemäß der Erfindung wird daher das in Figur 3 gezeigte
Konzept vorgeschlagen, welches zwei Drucksensoren verwendet, die symmetrisch um den halben Eingangsdruck mit ihren Schaltpunkten eingestellt sind. In diesem Beispiel ist der eine Drucksensor 26 auf einem Schaltpunkt pe/4 eingestellt während der andere
Drucksensor 27 auf den Schaltpunkt 3/4pe eingestellt ist. Figur 4 zeigt einen entsprechenden Ablauf des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Start des Verfahrens wird in Schritt 150 geprüft, ob der Drucksensor 26 anzeigt, dass der im Prüfvolumen VP vorherrschende Druck pz größer als 1/4 des Eingangsdrucks pe ist. Ist dies der Fall, wird im linken Zweig des Programms fortgefahren.
In diesem Fall wird das Ventil VI mit Schritt 160a geöffnet, bei Schritt 165a für eine Öffnungsdauer tLi (z.B. für einige Sekunden) offengehalten und bei Schritt 170a wieder geschlossen. Anschließend verstreicht eine Messdauer tMi bei Schritt 175a. Diese Messdauer wird in Abhängigkeit von dem Aufbau der
Einrichtung und den gültigen Vorschriften festgelegt. In
Abhängigkeit von dem maximalen Volumenstrom durch die
Gaszuleitung, vom Eingangsdruck und weiteren Parametern wird bei der Vorgabe der Messdauer festgestellt, welcher Druckabfall pro Zeit mit gesetzlichen Vorschriften vereinbar ist. Diese
zeitliche Vorgabe wird auf die Schaltpunkte der Einrichtung, die symmetrisch um den halben Eingangsdruck angelegt sind,
umgerechnet. Entsprechende Berechnungsmethoden sind dem Fachmann bekannt. Die Messdauer tMi in Schritt 175a ist demnach eine gegenüber der Messdauer aus Figur 2 in Schritt 80a und 80b deutlich verkürzte Messdauer, da nur eine geringere absolute Druckveränderung überwacht wird. Wird in Schritt 180a
festgestellt, dass der im Prüfvolumen herrschende Druck pz weiterhin größer als 3/4 des Eingangsdrucks ist, wird die fehlerlose Funktion des Ventils V2 bei 185a festgestellt, denn ein defektes Ventil V2 hätte in der Messzeit tM bei der
anliegenden Druckdifferenz zwischen pz und pa eine Leckage gezeigt, welche den Druck pz unter den Wert von Ή pe hätte absinken lassen. Ist das Kriterium in Schritt 180a jedoch nicht erfüllt, wird die Fehlfunktion von V2 bei 190a festgestellt und das Verfahren mit einer Fehlermeldung beendet.
Nach Schritt 185a wird in Schritt 195a das Ventil V2 zur Öffnung angesteuert und die Öffnung in Schritt 200a eine
Öffnungsdauer tL2 (z.B. 2 Sekunden) gehalten, um einen
Druckausgleich zwischen dem Volumen VP und der Ausgangsseite zu ermöglichen. In Schritt 205a wird das Ventil V2 wieder geschlossen und eine Messzeit tM2 wird in Schritt 210a abgewartet. Nun wird mittels des Sensors 26 festgestellt, ob der im Prüfvolumen vorliegende Druck größer ist als H des
Eingangsdrucks, was auf ein defektes Ventil VI hinweisen würde. Da jedoch hier der Druckanstieg von H des Eingangsdrucks
detektiert wird und nicht, wie weiter oben geschildet, von der Hälfte des Eingangsdrucks, beträgt die Messzeit TM2 in Schritt 210a erneut deutlich weniger als die oben in Figuren 1 und 2 erforderliche Messzeit tM.
Es ist klarzustellen, dass die Verkürzung der Messzeit bei gleichbleibender Sicherheit nur auf die Anordnung von mehreren Drucksensoren zurückzuführen ist, welche symmetrisch um den halben Eingangsdruck verteilte Schaltpunkte aufweisen.
Der rechte Zweig des Verfahrens in Figur 4 wird absolviert, wenn anfänglich das Vorliegen eines geringen Drucks im
Prüfvolumen festgestellt wurde. Es wird dann mit der Prüfung des Ventils VI begonnen und nachgeordnet die Funktionsfähigkeit des Ventils V2 geprüft. Die Schritte 195a bis 210a entsprechen hierbei den Schritten 160b bis 175b. Die Schritte 195b bis 215b entsprechen andererseits den Schritten 160a bis 180a.
Es ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Vorgehensweise eine deutliche Verkürzung des Dichtheitsprüfungsverfahrens herbeiführt, ohne auf die Einhaltung der Sicherheitsrichtlinien zu verzichten oder deren Prüfung zu verschlechtern. Vielmehr wird das gesamte System sensibler und reagiert auf das Vorliegen von Undichtheiten noch zuverlässiger. Es ist angesichts der Figur 3 und Figur 4 dem Fachmann klar, dass ein Druckanstieg z.B. bei einem undichten Ventil VI im Volumen VP auf 1/4 des Eingangsdrucks rascher erfolgt als von 1/4 auf 1/2 des
Eingangsdrucks. Die Dauer für einen Druckausgleich hängt ja von der Differenz der auszugleichenden Drücke ab. Daher kann mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren eine äußerst sensible und zuverlässige, auf die individuellen Funktionen des Systems eingestellte Dichtheitsprüfung gewährleistet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Prüfen einer Dichtheit von zwei
ansteuerbaren Ventilen, wobei die Ventile an entgegengesetzten Enden eines Prüfvolumens angeordnet sind, wobei stromauf des Prüfvolumens , vor Ventil VI, ein Eingangsdruck pe anliegt und wobei stromab des Prüfvolumens , hinter Ventil V2, ein
Ausgangsdruck pa anliegt, wobei pe>Pa und wobei der Druck im Prüfvolumen gleich pz,
wobei eine Steuereinrichtung die Ventile zum Öffnen und
Schließen ansteuert und wobei die Steuereinrichtung mit mindestens zwei Druckwächtern gekoppelt ist, die beide zur Drucküberwachung mit dem Prüfvolumen in Wirkverbindung stehen,
gekennzeichnet durch die Schritte,
Einstellen des ersten Druckwächters auf eine erste
Auslöseschwelle di, wobei
Figure imgf000013_0001
Einstellen des zweiten Druckwächters auf eine zweite
Auslöseschwelle d2, wobei d2= pe(l-l/x),
wobei bei jeder Dichtheitskontrolle alternativ eine der folgenden zwei Schrittgruppen abgearbeitet wird:
erste Schrittfolge:
- ansteuern des Ventils VI, um dieses für eine Zeitdauer tLi zu öffnen und anschließen zu sperren, - abwarten einer Messdauer tMi ,
- Abfragen des zweiten Druckwächter und Abbruch des Verfahrens mit Erkennung der Undichtheit des Ventils V2 falls pz<d2,
- ansteuern des Ventils V2, um dieses für eine Zeitdauer tL2 zu öffnen und anschließen zu sperren,
- abwarten einer Messdauer tM2,
- Abfragen des ersten Druckwächters und Abbruch des Verfahrens mit Erkennung der Undichtheit des Ventils VI falls pz>di ;
zweite Schrittfolge: - Ansteuern des Ventils V2, um dieses für eine
Zeitdauer tL2 zu öffnen und anschließend zu sperren,
- Abwarten einer Messdauer tM2,
- Abfragen des ersten Druckwächters und Abbruch des
Verfahrens mit Erkennung der Undichtheit des Ventils
VI falls pz>di,
- Ansteuern des Ventils VI, um dieses für eine
Zeitdauer tLi zu öffnen und anschließend zu sperren,
- Abwarten einer Messdauer tMi ,
- Abfragen des zweiten Druckwächters und Abbruch des
Verfahrens mit Erkennung der Undichtheit des Ventils V2 falls pz<d2,
Anzeige der Funktionstüchtigkeit der Ventile, falls kein Abbruch des Verfahrens stattgefunden hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei dann,
falls zu Beginn der Dichtheitskontrolle der erste
Druckwächter ein Überschreiten der ersten Auslöseschwelle anzeigt, also pz>di, die erste Schrittfolge abgearbeitet wird und dann,
falls zu Beginn der Dichtheitskontrolle der erste
Druckwächter kein Überschreiten der ersten Auslöseschwelle anzeigt, also
Figure imgf000014_0001
die zweite Schrittfolge abgearbeitet wird .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei x<10.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei für die Messdauern gilt tMi=tM2 und wobei für die Öffnungsdauern gilt tLi=tL2.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei nach Einstellung eines der Druckwächter eine automatische
Einstellung des anderen Druckwächters mit identischem
Parameter x erfolgt.
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