|
Beteiligung am dem Patent: Nr.: 44 39 230 
Bezeichnung
Vorrichtung und Verfahren zur Zustandsbestimmung von Armaturen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zustandsbestimmung von Armaturen.
Rohrleitungsarmaturen dienen dem Ein- und Ausschalten von Strömung, der Regelung der Durchflussmenge, der Temperatur und des Druckes oder dem Schutz der technischen Anlagen vor unzulässigen Änderungen der Betriebsparameter. Ist deren einwandfreie Funktion gestört, wird der Betrieb der gesamten Anlage beeinträchtigt. Man ist deshalb bestrebt, in ihrer Funktion beeinträchtigte Armaturen rechtzeitig zu erkennen., um gezielte Instandsetzungsmaßnahmen einzuleiten. Dies muss aus wirtschaftlichen Gründen ohne Unterbrechung des Anlagenbetriebes und bei unzugänglichen oder kontaminierten, bzw. verfügbarkeitsrelevanten Armaturen ohne deren Demontage erfolgen.
Zum gegenwärtigen Stand der Technik gehören Verfahren und Vorrichtungen die zur Zustandbestimmung von Armaturen die elektrischen Parameter des Antriebes erfassen und bewerten. In der Firmenschrift: “Das Armaturen Diagnose-System DAW” (Siemens AG ) und die Publikation von F.W. Schmidt (“Diagnoseprüfungen für die Überprüfung der Funktion von Armaturen”, Seminar Interatomenergo, Moskau 1991”) wird ein Verfahren vorgestellt das neben der elektrischen Wirkleistung auch den Verschiebeweg des Federpaketes im Antrieb, die logischen Signale der Wegend- und Drehmomentschalter, die Abschaltzeitverzögerung, die Gesamtstellzeit sowie die Laufzeit der Überbrückungsschalter erfasst und daraus Informationen über den technischen Zustand der Armatur ableitet.
In der Erfinderbeschreibung WP 89/06351 ist ein Verfahren zur Überwachung von Armaturen dargelegt, welche von einem Gleichstrommotor angetrieben werden. Erfasst werden hierbei die Motorspannung, der Motorstrom und -widerstand sowie das Antriebsmoment des Motors.
Die Patentschrift WO 93/05378 beschreibt ein Verfahren das für Motorarmaturen mit Wechsel- und Gleichspannungsantrieb anwendbar ist.
Aus der Patentschrift US 5231469 A ist ein Verfahren bekannt, bei dem mittels optischer Triangulation der Zustand der Armaturen bestimmt wird. Jedoch wird dort keine Torsion, sondern eine Translation gemessen.
Weiterhin sind Verfahren bekannt, welche zur Armaturendiagnose das Drehmoment der Armatur mittels einer Drehmomentmessdose erfassen (“Drehmomentmessung an Armaturen”, Katalog ES 07/91, ABB Reaktor GmbH). Dazu wird eine Drehmomentmesseinrichtung in die Armatur eingebracht und das Drehmoment während des Armaturenbetriebes erfasst. Durch Trend- oder Ist-Soll-Vergleich des zustandsbeschreibenden Drehmomentverlaufes können Armaturenfehler erkannt werden.
Zur Applikation von Verfahren der direkten Drehmomenterfassung muss die Armatur, zumindest teilweise, demontiert und konstruktiv verändert werden.
Die Anwendbarkeit von Verfahren, welche auf der Messung elektrischer Parametern beruhen, ist von der Art der Antriebsenergie der Armatur abhängig. Bei pneumatisch oder hydraulisch betätigten Armaturen muss die Vorrichtung an die spezifische Art der Antriebsenergie angepasst werden.
Die Aufgabe des nachfolgend beschriebenen Erfindung ist die Darstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Zustandsbestimmung von Armaturen, dass unabhängig von der Art der Antriebsenergie und ohne Demontage oder konstruktive Änderung der Armatur anwendbar ist.
Die Aufgabe wird durch die in dem Patentansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst.
Entsprechend dem gegenwärtigen Erkenntnisstand kann aus den während des Armaturenbetriebes wirkenden Löse-, Lauf-, Festfahr- und Überhöhungsmomenten der Zustand der Armatur bestimmt werden. Dazu werden deren absolute Größen und ihr zeitlicher Verlauf bewertet. Unter der Wirkung dieser Momente tordieren alle sich im Kraftfluss befindlichen Armaturenbauteile. Bei hinreichend kleinen Torsionen ist diese dem wirkendem Drehmoment direkt proportional. Die Zustandsbeurteilung kann deshalb auch mittels der gemessenen Torsion eines sich im Kraftfluss befindlichen nichtrotierenden Armaturenbauteils erfolge n.
Bei vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Messung der Torsion ohne Demontage der Armatur erfolgen. Eine solches, einfach zu applizierendes, Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 1. Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung aus einem laser- optischen Wegsensor (S), welcher nach dem Prinzip der optischen Triangulation arbeitet, und einer Einrichtung zur Umlenkung und Streuung des Laserstrahles (U). Durch die Einrichtung zur Umlenkung und Streuung des Laserstrahles (U) wird die Messung der senkrecht zum Laserstrahl gerichteten Torsion ermöglicht. Der Winkel zwischen dem Laserstrahl und der ihm zugewandten Stirnseite der Einrichtung (U) bestimmt den Verstärkungsfaktor der Messtrecke. Nach erfolgter Offset-Kompensation wird das Ausgangssignal des laser- optischen Wegsensors zur Elimination von Störeinflüssen tiefpassgefiltert. Anschließend erfolgt die Digitalisierung des Signals mit bekannten Verfahren und dessen Weiterverarbeitung mit bekannten Rechnerstrukturen..
Fig.2 zeigt die Anbringung der Vorrichtung (V) am Bockaufsatz (B) eines Regelventils.
Die Vorrichtung (V) befindet sich dabei parallel zur Spindel und senkrecht zu der zu messenden Torsion des Bockaufsatzes (B).
|
