DE4035656A1

DE4035656A1 - Automatic combined control system for fluid or gas lines - uses main and auxiliary sliders with monitoring of respective displacements

Info

Publication number: DE4035656A1
Application number: DE19904035656
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Bader
Original assignee: Rheinhuette & Co GmbH
Current assignee: Th Jansen Armaturen GmbH
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1992-05-14
Anticipated expiration: 2010-11-10
Also published as: DE4035656B4

Abstract

The fluid line control system allows a pair of lines to be opened and closed in alternation using a main slider and an auxiliary slider (SH, SN). Each slider has an associated displacement monitoring system (WH, WN), operating electrically, electronically or optoelectronically. Pref. each slider (SH, SN) cooperates with 2 adjustable and switches (S1..S4), with the switch contacts coupled together to ensure safety cut-out of both drives (MH, MN) for the 2 sliders (SH, SN). USE/ADVANTAGE - Simple coupled line control for process plant.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbundschieber zum automatischen wechselweisen Öffnen/Schließen zweier Leitungen für kalte, heiße, reine oder verschmutzte Gase, Dämpfe, Säuren oder Laugen sowie einer Steuerung zur Verstellung der Schieber, insbesondere eines Hauptschiebers und eines Nebenschiebers.The invention relates to compound slide automatic alternate opening / closing of two Lines for cold, hot, clean or dirty Gases, vapors, acids or alkalis as well as a control to adjust the slide, especially one Main slide and a secondary slide.

Bei bekannten Verbundschiebern erfolgt die Positionierung der Schieberabschlußplatten im allgemeinen über die Laufzeit nach bekannten formelmäßigen Zusammenhängen. Bei der grundlegenden Einstellung jeder Schiebersteuerung wird die Zeit für den genannten Hub des Schiebers gemessen. Zur Positionierung oder Umschaltung während des Hubvorganges geht man dann davon aus, daß bei Erreichen eines bestimmten Prozentanteils der Hubzeit auch proportional der entsprechende Hubweg gefahren worden ist. Die Art, wie die beiden Schieber relativ zueinander verfahren werden sollen, wird anlagenbedingt in einem Verfahrdiagramm festgelegt. Aus diesem Verfahrdiagramm werden die Start-, Stop- und Verzögerungszeiten für die beiden Schieber bestimmt. Es ist unbedingt notwendig, daß prozeßbedingt das Verhältnis der Öffnungs- und Schließpositionen exakt eingehalten wird, da sonst Situationen entstehen können, die möglicherweise zur Zerstörung der Anlage und Personengefährdung führen. Zum Beispiel muß bei einer Äthylenanlage der große Hauptschieber eine bestimmte Schließposition erreicht haben (Restöffnungsfläche), bevor der kleine Entkokungsschieber öffnen darf.In known compound slides, the Positioning the slide end plates in the generally known over the term formal relationships. At the basic Setting each slide control is the time for measured the named stroke of the slide. To Positioning or switching during the The lifting process then assumes that Reaching a certain percentage of the stroke time the corresponding stroke distance is also driven proportionally has been. The way the two sliders are relative to be moved towards each other plant-specific in a travel diagram. The start and stop and delay times for the two sliders certainly. It is imperative that the ratio of the opening and Closing positions are observed exactly, otherwise Situations can arise that may lead to Destruction of the system and danger to people. For example, the big one in an ethylene plant Main slide reaches a certain closed position have (residual opening area) before the small one May open decoking slide.

Ungenauigkeiten im Hubweg können beispielsweise auftreten durch mechanischen Verschleiß, wodurch sich die nötige Antriebskraft verringert, was zu einer Verkürzung der Verfahrzeit führt. Ferner kann sich durch Verschmutzung oder aufgrund von Ablagerungen des Mediums (z. B. Kristallisation) die nötige Antriebskraft erhöhen, was zu einer Verlängerung der Fahrzeit führt. Darüber hinaus beeinflussen instabile Versorgungsnetze (Spannungs- und Frequenzschwankungen) nicht reproduzierbar die Hubzeit. Zudem kann die Schließzeit des Hauptschiebers wesentlich größer als die des Nebenschiebers sein. Dadurch bewirkt eine kleine Zeitänderung am großen Schieber bei diesem eine große Änderung der festgelegten Restöffnungsfläche, was wie vorstehend erwähnt, zu Unfällen führen kann.Inaccuracies in the stroke can, for example occur due to mechanical wear, causing the necessary driving force is reduced, resulting in a Shortening the travel time leads. Furthermore, can due to pollution or due to deposits of the Medium (e.g. crystallization) the necessary Increase driving force, resulting in an extension of the Driving time leads. They also affect unstable Supply networks (voltage and frequency fluctuations) the stroke time is not reproducible. In addition, the Closing time of the main slide is much greater than that of the secondary valve. This causes a small change in time on the large slide in this one large change in the specified residual opening area, which, as mentioned above, can lead to accidents.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Verbundschieber mit einer Steuerung vorzustellen, womit die genannten Nachteile vermieden und die aufgezeigten Schwierigkeiten ausgeräumt werden können. Insbesondere soll die Vorrichtung auch leicht und kostengünstig herstellbar und betriebssicher sein. It is therefore an object of the invention, compound gate valve to introduce with a control, with which the mentioned Disadvantages avoided and the shown Difficulties can be eliminated. In particular the device should also be light and inexpensive producible and reliable.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß an den Schiebern ein Wegemeßsystem angebracht ist. Das erfindungsgemäße Wegemeßsystem liefert ein proportionales Signal zur Steuerung, welches 0-100% des Hubweges entspricht. Bei den prozeßbedingten Einstelllungen einer Verbundschieberanlage werden im Bedienteil Start-, Stop- und Verzögerungspositionen der Schieber in Prozent des Gesamthubes eingegeben. Diese Werte werden beispielsweise als Verfahrdiagramme (vgl. Fig. 3 und 4) festgelegt. Während des automatischen Verfahrens wird die Positionierung durch permanenten Soll-Ist-Ver gleich erreicht. Diese Regelung ist im Programm der Steuerung festgelegt. Da dieser Regelkreis mit 0-100% Weg als Soll- und Ist-Wert arbeitet, ist das Regelprogramm unabhängig vom tatsächlichen Weg in mm bzw. von der tatsächlichen Hubzeit in sec. und damit vollkommen unabhängig von der Schiebergröße.According to the invention, this object is achieved in that a position measuring system is attached to the slides. The position measuring system according to the invention supplies a proportional signal to the control which corresponds to 0-100% of the stroke. In the process-related settings of a compound slide system, the slide start, stop and delay positions are entered in percent of the total stroke in the control unit. These values are defined, for example, as travel diagrams (see FIGS . 3 and 4). During the automatic process, the positioning is achieved by means of a permanent target / actual comparison. This regulation is defined in the control program. Since this control loop works with 0-100% travel as the setpoint and actual value, the control program is independent of the actual travel in mm or the actual stroke time in seconds and is therefore completely independent of the slide size.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine elektrische, d. h. ohmsche, kapazitive, induktive oder elektronische oder optoelektronische Wegaufnahme an den Hubelementen der Schieber angebracht ist. Alternativ ist es auch möglich, daß eine elektrische, elektronische oder optoelektronische Wegaufnahme an den Antriebseinheiten, d. h. an Motor und/oder Getriebe angebracht ist.In a particularly advantageous embodiment of the The invention provides that an electrical, i.e. H. ohmic, capacitive, inductive or electronic or optoelectronic displacement on the lifting elements of the Slider is attached. Alternatively it is possible that an electrical, electronic or optoelectronic path recording to the Drive units, d. H. on engine and / or transmission is appropriate.

Nach einer weiteren, insbesondere die sicherheitstechnischen Aspekte berührenden Ausgestaltung der Erfindung sind an beiden Schiebern zwei beliebig prozeßabhängig einstellbare Endschalter angebracht, die von einer beim Hub mitfahrenden Kurve zwangsbetätigbar sind, wobei die Kontakte dieser vier Schalter so verknüpft sind, daß sie im Fehlerfalle beide Antriebe in der gleichen Art abschalten, beispielsweise wie der Not-Aus-Schlagtaster in der Schaltschranktür. Der Fehlerfall ist eingetreten, wenn der eine Schieber eine prozeßbedingte festgelegte Position nicht erreicht oder überfahren hat, in der der andere Schieber eine Bewegungsbedingung erfüllen muß. Diese mögliche Sicherheitsschaltung, mit ihrem erheblich größeren mechanischen Aufwand, bedeutet eine zusätzliche Überwachung des Programmablaufes. Die Notwendigkeit dieser Erhöhung der Betriebssicherheit der Anlage muß vom jeweiligen Betreiber im Anwendungsfall entschieden werden.After another, especially the safety-related aspects Embodiment of the invention are on both slides two limit switches that can be set as required for the process attached by a curve traveling along the stroke are positively actuated, the contacts of these four Switches are linked so that in the event of an error switch off both drives in the same way, for example like the emergency stop push button in the Control cabinet door. The error occurred when the one slider a process-related fixed Has not reached or passed position in the the other slide meet a motion condition got to. This possible safety circuit, with your significantly greater mechanical effort means one additional monitoring of the program flow. The Necessity of this increase in operational security the system must be operated by the respective operator Use case to be decided.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.More details, features and advantages of the Invention result from the following Explanation of a schematic in the drawings illustrated embodiment.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanord nung für Verbundschieber mit Steuerung in schematischer Darstellung, Fig. 1 to a circuit according to the invention for voltage control in composite slide with a schematic representation;

Fig. 2 Schaltschema nach Fig. 1 für die Endschalter von Hauptschieber (SH) und Nebenschieber (SN), Fig. 2 circuit diagram of FIG. 1 for the limit switches of the main spool (SH) and secondary slide (SN),

Fig. 3 Verfahrdiagramm für SH "auf" und SN "zu", Fig. 3 displacement diagram for SH "on" and SN "to",

Fig. 4 Verfahrdiagramm für SH "zu" und SN "auf". Fig. 4 travel diagram for SH "to" and SN "to".

Fig. 1 zeigt zwei elektrisch angetriebene Verbundschieber und zwar einen Hauptschieber (SH) und einen Nebenschieber (SN). Die Schieber (SH, SN) bestehen dabei jeweils im wesentlichen aus einem Gehäuse mit Anschlußstutzen für die Rohrleitungen, die es zu öffnen bzw. zu schließen gilt. In den Gehäusen befinden sich bekanntermaßen jeweils die Schieberabschlußplatten bzw. Schieberplatten, die über verbundene Hubelemente (HH, HN), beispielsweise Spindeln mittels elektrischer Motore (MH, MN) verfahrbar sind. Erfindungsgemäß wird der Hubweg der Schieberplatten, d. h. der Öffnungsgrad der Schieber über Wegemeßsysteme (WH, WN) überwacht. Die Antriebe (MH, MN), Wegemeßsysteme (WH, WN) sowie sogenannte Sicherheitsendschalter (S1-S4) sind mit einer Speicher-Programmierbaren-Steuerung (SPS) verbunden, wie dies insbesondere aus Fig. 2 deutlich wird. Die Spindelschalter bzw. Signalgeber (S1-S4) sind so eingestellt, daß die beiden Schieber (SH, SN) nicht gleichzeitig 100% offen bzw. 100% geschlossen sind. Das Abfragen und Auswerten dieser Schalterstellungen erfolgt im Steuerungsprogramm (SPS). Fig. 1 shows two electrically driven compound gate valves, namely a main gate valve (SH) and a secondary gate valve (SN). The slides (SH, SN) each consist essentially of a housing with connecting pieces for the pipelines that have to be opened or closed. As is known, the slide end plates or slide plates are located in the housings and can be moved via connected lifting elements (HH, HN), for example spindles by means of electrical motors (MH, MN). According to the stroke of the slide plates, ie the degree of opening of the slide is monitored by way measuring systems (WH, WN). The drives (MH, MN), path measuring systems (WH, WN) and so-called safety limit switches (S 1- S 4 ) are connected to a programmable logic controller (PLC), as is particularly clear from FIG. 2. The spindle switches or signal transmitters (S 1- S 4 ) are set so that the two slides (SH, SN) are not 100% open or 100% closed at the same time. These switch positions are queried and evaluated in the control program (PLC).

Der Verfahrbefehl der Schieberantriebe wird von der SPS abgeschaltet, wenn beim Schließvorgang der Hauptschieber (SH) bzw. dessen Hubelement (HH) den Schalter (S1) beispielsweise bei 20% des Restweges (= 1/2 (h_max-h_min)) erreicht und der Nebenschieber (SN) noch geschlossen ist (Stellung S3). Beim Öffnungsvorgang wird der Verfahrbefehl der Schieberantriebe von der SPS abgeschaltet, wenn der Hauptschieber (SH) bzw. dessen Hubelement (HH) den Schalter (S2) beispielsweise wiederum bei 20% des Restweges erreicht und der Nebenschieber (SN) noch geöffnet ist (Stellung S4). Die Schaltpunkte der Restwege können frei gewählt werden.The travel command of the slide drives is switched off by the PLC if, during the closing process, the main slide (SH) or its lifting element (HH) switches (S 1 ), for example at 20% of the remaining distance (= 1/2 (h _max -h _min )) reached and the secondary slide (SN) is still closed (position S 3 ). During the opening process, the travel command of the slide drives is switched off by the PLC when the main slide (SH) or its lifting element (HH) reaches the switch (S 2 ), for example, again at 20% of the remaining distance and the secondary slide (SN) is still open (position S 4 ). The switching points of the remaining distances can be chosen freely.

Das Verfahren der Schieber (SH, SN) erfolgt entsprechend einstellbarer Fahrkurven gemäß den Fig. 3 und 4, so daß einzelne Schieber gewisse Zeiten laufen, pausieren und dann weiter laufen können bzw. ein Schieber später als der andere startet.The slide (SH, SN) is moved in accordance with adjustable travel curves according to FIGS . 3 and 4, so that individual slides run for certain times, pause and then continue to run, or one slider starts later than the other.

Verbundschieber, die elektrisch miteinander gekoppelt sind, sind anstelle von mechanisch gekoppelten Schiebern besonders vorteilhaft, da der Achsabstand der Schieber beliebig zueinander einstellbar ist. Wärmespannungen der Rohrleitungen in den Raumachsen x, y, z haben dabei keinen Einfluß auf die Schließ- und Öffnungsfunktionen. Die Schieber können prozeßbedingt unabhängig zueinander verschoben werden. Der Hauptschieber (SH) muß dabei einen bestimmten Weg zurückgelegt haben, bevor der Nebenschieber (SN) startet, oder umgekehrt; beide Schieber (SH, SN) können unterschiedlich starten und durch Pausenzeiten so gesteuert werden, daß sie trotz unterschiedlicher Fahrzeiten ihre Endstellungen gleichzeitig erreichen. Compound slide valve that is electrically coupled to one another are instead of mechanically coupled Sliders particularly advantageous because of the center distance the slider is adjustable to each other. Thermal stresses of the pipes in the spatial axes x, y, z have no influence on the closing and Opening functions. The slider can be process-related be moved independently of each other. The The main slide (SH) must follow a certain path have covered before the secondary valve (SN) starts, or vice versa; both sliders (SH, SN) can start differently and due to break times can be controlled so that despite different Travel times reach their end positions at the same time.

In der Speicher-Programmmierbaren-Steuerung (SPS) sind Basisfunktionen festgelegt, die nach Verfahren der beiden Schieber (SH, SN) im Handbetrieb und beliebigen Schieberpositionen automatisch veranlassen, daß die Schieber (SH, SN) festgelegte Grundpositionen anfahren, z. B. den Hauptschieber (SH) in die Stellung "auf" und den Nebenschieber (SN) in die Stelllung "zu" oder umgekehrt (vgl. Fig. 3).In the programmable logic controller (PLC), basic functions are defined which, after moving the two slides (SH, SN) in manual mode and any slide positions, automatically cause the sliders (SH, SN) to move to defined basic positions, e.g. B. the main slide (SH) in the "open" position and the secondary slide (SN) in the "closed" position or vice versa (see FIG. 3).

Gefährliche Schieberpositionen, z. B. daß beide Schieber (SH, SN) geschlossen oder beide Schieber gleichzeitig geöffnet sind, werden auf diese Weise ausgeschlossen, indem der Schieber abgeschaltet wird, bevor dieser Zustand eintritt. Zusätzliche Signale wie z. B. ein Überschreiten eines bestimmten Grenzdruckes können in den Steuerungsablauf eingeflochten werden. Die Speicher-Programmierbare-Steuerung (SPS) ist unbhängig von der Größe der Motoren (MH, MN), mit denen die Schieber (SH, SN) jeweils angetrieben werden, wodurch sich eine günstige Ersatzteilhaltung ergibt. Als jeweiliger Antrieb für die beiden Schieber kann ein beliebiger Elektromotor (MH, MN) benutzt werden. In der Antriebseinheit müssen lediglich die Hauptschütze für Öffnen und Schließen eingebaut sein, die mit AUF- oder ZU-Befehlen von außen angesteuert werden können, die Motorabsicherung, ein Thermoelement zum Motorschutz, sowie diverse mechanische Endschalter.Dangerous slide positions, e.g. B. that both Slider (SH, SN) closed or both sliders are open at the same time that way excluded by switching off the slide, before this happens. Additional signals like e.g. B. exceeding a certain limit pressure can be woven into the control process. The programmable logic controller (PLC) is regardless of the size of the motors (MH, MN), with which the slide (SH, SN) each driven be, which results in a favorable spare parts inventory results. As the respective drive for the two sliders any electric motor (MH, MN) can be used will. In the drive unit, only the Main contactors for opening and closing must be installed, controlled from the outside with OPEN or CLOSE commands can be the motor protection, a thermocouple for motor protection, as well as various mechanical Limit switch.

Zusätzliche Steuerfunktionen, z. B. Sperrung bestimmter Schieberbewegungen aufgrund irgendwelcher Signale von außen, können durch Anpassung des Programms der SPS berücksichtigt werden, wobei eine permanente analoge Anzeige der Schieberposition in einer Bedientafel erfolgt. Die Versorgung der SPS wird an die Betriebsspannung der Antriebe angepaßt.Additional control functions, e.g. B. Blocking certain slide movements due to any External signals can be adjusted by adjusting the Program of the PLC are taken into account, whereby a permanent analog display of the slide position in on an operator panel. The supply of the PLC is adapted to the operating voltage of the drives.

Das Einschalten der SPS erfolgt über einen Hauptschalter in der Stellung "ON". Mit ihm wird die Spannungsversorgung aktiviert, anstehende Meldungen erscheinen im Bedienfeld und das Programm wird automatisch aktiviert. Während des Betriebes ist es jederzeit möglich, die Schieber (SH, SN) mit einem "STOP"-Knopf anzuhalten.The PLC is switched on via a Main switch in the "ON" position. With him the Power supply activated, pending messages appear on the control panel and the program will automatically activated. It is during operation possible at any time, the slide (SH, SN) with a Stop "STOP" button.

Soll beispielsweise der Hauptschieber (SH) gemäß Fig. 3 geschlossen werden, wird ein Leuchttaster "SH CLOSE" betätigt. Die Betätigung wird durch Aufleuchten einer Lampe in Dauerlicht quittiert. Der Schließvorgang läuft so lange ab, bis der Hauptschieber (SH) geschlossen und der Nebenschieber (SN) nach dem vorgegebenen Verfahrdiagramm geöffnet ist. Verlassen die Schieber (SH, SN) ihre Grundstellungen, so wird dies durch Aufleuchten der Leuchttaster "NO BASIC POSITION SH" und "NO BASIC POSITION SN" angezeigt. Die Abschaltung der Antriebe (MH, MN) erfolgt über die SPS. Die Ansteuerung der Richtungsschütze ist im Programm so verriegelt, daß immer nur entgegengesetzte Verfahrrichtungen der Schieber möglich sind, d. h. SH "auf" und SN "zu" oder SH "zu" und SN "auf". Nach Erreichen der beiden neuen Grund-Positionen erlischt die Lampe im Leuchttaster "SH CLOSE" und meldet so, daß der Verfahrensvorgang abgeschlossen ist. Ebenso erlischt die Meldung "NO BASIC POSITION SH" und "NO BASIC POSITION SN".For example, if the main slide (SH) according to FIG. 3 is to be closed, an illuminated button "SH CLOSE" is actuated. The actuation is acknowledged by a lamp lighting up continuously. The closing process continues until the main slide (SH) is closed and the secondary slide (SN) is opened according to the specified travel diagram. If the sliders (SH, SN) leave their basic positions, this is indicated by the illuminated buttons "NO BASIC POSITION SH" and "NO BASIC POSITION SN". The drives (MH, MN) are switched off via the PLC. The control of the directional contactors is locked in the program so that only opposite directions of travel of the slide are possible, ie SH "open" and SN "close" or SH "close" and SN "open". After the two new basic positions have been reached, the lamp in the "SH CLOSE" illuminated button goes out and thus signals that the process has been completed. The messages "NO BASIC POSITION SH" and "NO BASIC POSITION SN" also go out.

Soll der Hautschieber (SH) wie aus Fig. 4 ersichtlich geöffnet werden, gilt der gleiche Ablauf wie vorstehend beschrieben, jedoch für die jeweiligen Schieber in umgekehrter Reihenfolge.If the skin pusher (SH) is to be opened as shown in FIG. 4, the same procedure as described above applies, but for the respective pusher in reverse order.

Wurde ein Schieber (SH, SN) nach Hand-Betrieb in eine undefinierte Position gefahren, so muß zunächst die Voraussetzung für den Automatikbetrieb geschaffen werden. Das geschieht durch Betätigung des entsprechenden Tasters "NO BASIC POSITION". Dadurch fährt der Schieber seine Grund-Position an. Bei Erreichen erlischt die Anzeige und Automatikbetrieb ist möglich.Was a slider (SH, SN) after manual operation in a undefined position, the Precondition for automatic operation created will. This is done by pressing the corresponding button "NO BASIC POSITION". Thereby the slide moves to its basic position. At When it is reached, the display and automatic mode go out is possible.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf das in den Zeichnungsfiguren dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können beispielsweise, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, die Schieber eine beliebige Ausgestaltung und Anordnung aufweisen. Auch können die Verfahrkurven der Schieber beliebig programmiert werden. Die jeweilige konstruktive Ausgestaltung ist in Anpassung an eine spezielle Verwendung der Vorrichtung dem Fachmann anheimgestellt.The measures according to the invention are not based on the the embodiment shown limited. For example, without the frame to leave the invention, the slider one have any configuration and arrangement. Also can move the slider any way be programmed. The respective constructive Design is in line with a special one Use of the device to the expert left home.

Claims

1. Compound slide for automatic alternating opening / closing of two lines for cold, hot, pure or dirty gases, vapors, acids or alkalis as well as a control for adjusting the slide, in particular a main slide and a secondary slide, characterized in that on the slide (SH , SN) a measuring system (WH, WN) is attached.

2. Compound slide according to claim 1, characterized characterized in that an electrical, d. H. ohmic, capacitive, inductive or electronic or optoelectronic path recording (WH, WN) to the Lifting elements (HH, HN) of the slide (SH, SN) attached is.

3. Compound slide according to claim 1 or 2, characterized characterized that an electrical, electronic or optoelectronic path recording (WH, WN) to the Drive units (MH, MN), d. H. on engine and / or Gearbox is attached.

4. Compound slide according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that on both slides (SH, SN) two limit switches (S 1- S 4 ) which can be set as a function of the process are attached and can be positively actuated by a curve traveling along the stroke, the contacts of these four switches (S 1- S 4 ) are linked so that they switch off both drives (MH, MN) in the same way in the event of a fault.