DE102015225999A1

DE102015225999A1 - Method for checking the condition of a valve

Info

Publication number: DE102015225999A1
Application number: DE102015225999.4A
Authority: DE
Inventors: Stephan Ernst; Robin Burzan; Michael Löhr
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen des Zustandes eines Ventils (2), über welches einer Dampfturbine Dampf zugeführt wird und das einen Ventilkegel (4) und einen Antrieb (3) mit einer Stelleinrichtung (7), über die der Ventilkegel (4) mit einer Kraft beaufschlagbar ist, aufweist, bei dem während wenigstens eines Öffnungs- und/oder Schließvorgangs des Ventils (2) wenigstens ein Betriebsparameter des Ventils (2), der die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentiert, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen Betriebsparameters gemessen wird, der wenigstens eine gemessene Betriebsparameter oder eine von diesem abgeleitete Größe mit einem Referenzwert, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen Betriebsparameters oder der von diesem abgeleiteten Größe mit einem Referenzverlauf verglichen wird, und auf Basis des Vergleichs auf den Zustand des Ventils (2) geschlossen und/oder wenigstens ein Überprüfungszeitpunkt für das Ventil (2) festgelegt wird.The invention relates to a method for checking the state of a valve (2) via which steam is supplied to a steam turbine and a valve plug (4) and a drive (3) with an adjusting device (7) via which the valve plug (4) a force can be acted upon, wherein during at least one opening and / or closing operation of the valve (2) at least one operating parameter of the valve (2), which represents the force applied by the adjusting device (7) force, in particular the time course of at least an operating parameter is measured, which compares at least one measured operating parameter or a variable derived therefrom with a reference value, in particular the time profile of the at least one operating parameter or the variable derived therefrom with a reference curve, and based on the comparison to the state of the valve (2) closed and / or at least one inspection time fü r the valve (2) is set.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen des Zustandes eines Ventils, über welches einer Dampfturbine Dampf zugeführt wird und das einen Ventilkegel und einen Antrieb mit einer Stelleinrichtung, über die der Ventilkegel mit einer Kraft beaufschlagbar ist, aufweist. The invention relates to a method for checking the state of a valve, via which steam is supplied to a steam turbine and which has a valve cone and a drive with an actuating device, via which the valve cone can be acted upon with a force.

Um die Leistung einer Dampfturbine in einer Dampfturbinenanlage zu steuern kommen üblicher Weise eines oder mehrere Regelventile zum Einsatz, die zwischen dem Dampferzeuger der Anlage und der Dampfturbine installiert sind. Über eine Drosselung des bzw. der Regelventile kann der Eingangsdruck der Dampfturbine und die Massenstromrate reduziert und somit deren Ausgangsleistung gesenkt werden. Darüber hinaus können Schnellschlussventile zum Einsatz kommen, über welche eine Notabschaltung der Dampfzufuhr zu der Dampfturbine realisiert werden kann. Um die Regelung und die Notabschaltung zu ermöglichen, können zweckmäßiger Weise ein Schnellschluss- und ein Regelventil seriell hintereinander vorgesehen sein. To control the power of a steam turbine in a steam turbine plant conventionally come one or more control valves are used, which are installed between the steam generator of the plant and the steam turbine. By throttling the control valve or valves, the input pressure of the steam turbine and the mass flow rate can be reduced and thus its output power can be reduced. In addition, quick-closing valves can be used, via which an emergency shutdown of the steam supply to the steam turbine can be realized. In order to enable the control and the emergency shutdown, expediently a quick-closing and a control valve can be provided serially one behind the other.

Die Ventile weisen in an sich bekannter Weise einen Ventilkegel auf, der zum Öffnen bzw. Schließen des Ventils von einem Ventilsitz linear weg bzw. auf diesen zu bewegt werden kann. Hierzu ist der Ventilkegel üblicherweise über eine Ventilspindel mit einer Stelleinrichtung des Ventilantriebs verbunden, beispielsweise mit einem hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Antriebskolben der Stelleinrichtung. The valves have, in a manner known per se, a valve cone which can be moved linearly away from or onto a valve seat in order to open or close the valve. For this purpose, the valve cone is usually connected via a valve spindle with an actuating device of the valve drive, for example with a hydraulically or pneumatically actuated drive piston of the adjusting device.

Der fortschreitende Verschleiß von Bauteilen in einer Dampfturbinenanlage, einschließlich der Ventile und deren Einbauteile, beeinflusst maßgeblich die Funktionalität und somit den Betrieb der gesamten Anlage. Der Verschleiß ist ein entscheidendes Kriterium für die Durchführung von Überprüfungs- und Instandsetzungsmaßnahmen. The progressive wear of components in a steam turbine plant, including the valves and their built-in parts, significantly affects the functionality and thus the operation of the entire system. Wear is a key criterion for performing inspection and repair.

Der Anmelderin ist bekannt, dass eine Turbinenprüfautomatik erfolgt, im Rahmen derer die Ventile geöffnet und/oder geschlossen werden und die Schließzeit sowie der Schließzeitgradient der Ventile ermittelt wird, um zu testen, ob vorgegebene Anforderungen an diese Größen noch eingehalten werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Rotorstrang der Dampfturbine nicht aufgrund einer Fehlfunktion der Ventile und deren Antriebe in unzulässig hohe Drehzahlbereiche beschleunigt werden kann. Übliche Schließzeiten von Regel- und Schnellschlussventile liegen im Bereich einiger 100–170 Millisekunden. The applicant is aware that an automatic turbine test takes place in the context of which the valves are opened and / or closed and the closing time and the closing time gradient of the valves is determined in order to test whether predetermined requirements for these quantities are still met. This ensures that the rotor strand of the steam turbine can not be accelerated due to malfunction of the valves and their drives in unacceptably high speed ranges. Normal closing times of control and quick-acting valves are in the range of a few 100-170 milliseconds.

Die Durchführung von Revisionen an Dampfturbinenanlagen erfolgt derzeit nach fest vorgegebenen Zeitintervallen. Dies gilt auch für die Ventile und deren Bauteile. The revision of steam turbine plants is currently carried out at fixed time intervals. This also applies to the valves and their components.

Diese Vorgehensweise hat sich prinzipiell bewährt, um einen zuverlässigen und sicheren Betrieb einer Dampfturbinenanlage zu gewährleisten, birgt jedoch den Nachteil, dass die Revision insbesondere der Ventile teilweise zu Zeitpunkten erfolgt, zu denen sie (noch) nicht nötig ist. Die Effizienz des Betriebs der Anlage ist dann nicht immer optimal. This approach has proven itself in principle to ensure a reliable and safe operation of a steam turbine plant, but has the disadvantage that the revision of the valves in particular takes place at times to which it is not (yet) necessary. The efficiency of the operation of the system is then not always optimal.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Überprüfung eines Ventils anzugeben, mittels dem zuverlässige Aussagen über den Ventilzustand gemacht und/oder Überprüfungszeitpunkten für ein Ventil festgelegt werden können, die eine besonders effizienten Betrieb gewährleisten. Based on the aforementioned prior art, the object of the present invention is to provide a method for checking a valve, by means of which reliable statements can be made about the valve state and / or set check times for a valve, which ensure a particularly efficient operation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Überprüfen des Zustandes eines Ventils, über welches einer Dampfturbine Dampf zugeführt wird und das einen Ventilkegel und einen Antrieb mit einer Stelleinrichtung, über die der Ventilkegel mit einer Kraft beaufschlagbar ist, aufweist, bei dem

– während wenigstens eines Öffnungs- und/oder Schließvorgangs des Ventils wenigstens ein Betriebsparameter des Ventils, der die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentiert, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen Betriebsparameters gemessen wird,
– der wenigstens eine gemessene Betriebsparameter oder eine von diesem abgeleitete Größe mit einem Referenzwert, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen Betriebsparameters oder der von diesem abgeleiteten Größe mit einem Referenzverlauf verglichen wird, und
– auf Basis des Vergleichs auf den Zustand des Ventils geschlossen und/oder wenigstens ein Überprüfungszeitpunkt für das Ventil festgelegt wird.

This object is achieved by a method for checking the state of a valve, via which a steam turbine steam is supplied and having a valve cone and a drive with an actuating device via which the valve cone can be acted upon with a force, in which

During at least one opening and / or closing operation of the valve, at least one operating parameter of the valve, which represents the force acted upon by the adjusting device, in particular the time profile of the at least one operating parameter, is measured,
The at least one measured operating parameter or a variable derived therefrom is compared with a reference value, in particular the time profile of the at least one operating parameter or the quantity derived therefrom, with a reference profile, and
- Closed based on the comparison to the state of the valve and / or at least one check time for the valve is set.

Der Erfindung liegt mit anderen Worten die Idee zugrunde, diejenige Kraft, mit welcher der Ventilkegel über die Stelleinrichtung des Antriebs für die Betätigung des Ventils, also zur Verursachung einer Bewegung des Kegels in Öffnungs- oder Schließrichtung, beaufschlagt wird, zur Zustandsdiagnose des Ventils heranzuziehen. Dies basiert auf der Erkenntnis, dass mit einer Zustandsänderung des Ventils, insbesondere mit einem Verschleiß und/oder einer Schädigung der Ventilbauteile einschließlich der Bauteile des Antriebs, eine Änderung der Reibungskraft beim Öffnen und Schließen des Ventils einhergeht. Die Änderung der Reibungskraft wird erfindungsgemäß beobachtet, indem wenigstes eine die beaufschlagte Kraft repräsentierende Größe während eines Öffnungs- und/oder Schließvorganges bevorzugt zeitabhängig gemessen wird. Auf eine Änderung der beaufschlagten Kraft kann dann über einen Vergleich mit einer geeigneten Referenz geschlossen werden, die insbesondere durch einen oder mehrere Messwerte, der oder die zu einem früheren Zeitpunkt initial bei einem Öffnungs- und/oder Schließvorgang des Ventils erfasst wurde(n) oder auch durch eine oder mehrere davon abgeleitete Größen. In other words, the invention is based on the idea of using the force with which the valve cone is acted upon by the actuating device of the drive to actuate the valve, that is to say to cause the cone to move in the opening or closing direction, for condition diagnosis of the valve. This is based on the knowledge that a change in the state of the valve, in particular with wear and / or damage to the valve components, including the components of the drive, is accompanied by a change in the friction force during opening and closing of the valve. The change of the frictional force is observed according to the invention by at least one quantity representing the applied force during an opening and / or closing operation is preferably measured time-dependent. A change in the applied force can then be concluded by a comparison with a suitable reference, which was detected in particular by one or more measured values which were or were initially detected at an earlier time during an opening and / or closing operation of the valve also by one or more derived variables.

Bei der Reibungskraft, die sich mit zunehmendem Verschleiß und/oder Beschädigungen ändert, vor allem zunimmt, handelt es sich insbesondere um die bei dem Öffnungs- bzw. Schließvorgang im gesamten Ventilsystem einschließlich des Ventilantriebs auftretende Reibungskraft, die beispielsweise u.a. auf die Reibung zwischen dem Ventilkegel und dessen Führung sowie die Ventilspindel und deren Führung und ggf. den Antriebskolben und dessen Führung zurückzuführen ist. In the frictional force, which changes with increasing wear and / or damage, especially increases, it is in particular the occurring during the opening or closing operation in the entire valve system including the valve drive friction force, which, for example u.a. is due to the friction between the valve cone and its guide and the valve stem and its guide and possibly the drive piston and the guide.

Erfindungsgemäß kann insbesondere auch der zeitliche Verlauf der beaufschlagten Kraft während wenigstens eines Öffnungs- und/oder Schließvorganges des Ventils betrachtet werden, was möglich ist, indem wenigstens ein die Kraft repräsentierender Betriebsparameter während des Öffnungs- bzw. Schließvorganges zeitabhängig, insbesondere zu wenigstens zwei, bevorzugt mehreren zeitlich beabstandeten Messzeitpunkten erfasst wird. Wird auf den zeitlichen Verlauf der beaufschlagten Kraft abgestellt, kann für den Vergleich ein Referenzverlauf herangezogen werden, bei dem es sich beispielsweise um einen bei einem früheren Prüfvorgang zeitabhängig gemessenen Verlauf oder einen Verlauf für einen optimalen Zustand handeln kann. According to the invention, in particular, the time course of the applied force during at least one opening and / or closing operation of the valve can be considered, which is possible by at least one operating parameter representing the force during the opening or closing operation time-dependent, in particular at least two preferred several temporally spaced measuring times is detected. If the time course of the applied force is taken into account, a reference curve can be used for the comparison, which can be, for example, a course measured in a previous test procedure or a course for an optimal state.

Eine Änderung des zeitlichen Verlaufes gegenüber dem Referenzverlauf kann dabei insbesondere auf eine Beschädigung von Bauteilen des Ventils hinweisen, wie etwa auf eine Beschädigung eines in dem Antrieb vorgesehenen Federelementes. Beispielsweise kann sich eine kaputte Feder eines in dem Antrieb vorgesehenen Tellerfederpaketes dadurch bemerkbar machen, dass sich der zeitliche Verlauf der beaufschlagten Kraft, aus welcher die Reibungskraft berechnet werden kann, während eines Öffnungs- und/oder Schließvorganges gegenüber demjenigen für einen unbeschädigten Zustand insbesondere signifikant verändert. Die Höhe der Reibungskraft würde insbesondere ansteigen. A change in the time profile with respect to the reference curve may indicate in particular damage to components of the valve, such as damage to a spring element provided in the drive. For example, a broken spring of a disk spring packet provided in the drive can be made noticeable by the fact that the time profile of the applied force, from which the frictional force can be calculated, changes significantly in particular during an opening and / or closing operation compared to that for an undamaged state , The amount of friction force would increase in particular.

Auch ist es möglich, dass aus dem gemessenen, die beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameter zunächst eine Größe abgeleitet und die abgeleitete Größe mit einem Referenzwert bzw. der zeitliche Verlauf der abgeleiteten Größe mit einem Referenzverlauf verglichen wird. Die abgeleitete Größe kann beispielsweise die bei dem Öffnungs- und/oder Schließvorgang auftretende Reibungskraft sein, welche zum Beispiel unter Heranziehung des gemessenen, die beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters und ggf. unter Heranziehung weiterer bei dem Öffnungs- und/oder Schließvorgang gemessener Betriebsparameter des Ventils berechnet werden. It is also possible for a parameter to be derived from the measured operating parameter representing the applied force, and the derived variable to be compared with a reference value or the time profile of the derived variable is compared with a reference profile. The derived quantity can be, for example, the frictional force occurring during the opening and / or closing operation, which is calculated, for example, by using the measured operating parameter representing the applied force and optionally by using further operating parameters of the valve measured during the opening and / or closing operation become.

So ist gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass auf Basis des wenigstens einen die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters des Ventils und insbesondere weiterer Betriebsparameter des Ventils die während des Öffnungs- und/oder Schließvorganges wirkende Reibungskraft berechnet wird, insbesondere auf Basis des zeitlichen Verlaufs des wenigstens einen die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters und bevorzugt des zeitlichen Verlaufes weiterer Betriebsparameter des Ventils der zeitliche Verlauf der währen des Öffnungs- und/oder Schließvorganges auftretende Reibungskraft berechnet wird. Thus, according to an embodiment of the method, it is provided that the friction force acting during the opening and / or closing operation is calculated on the basis of the at least one operating parameter of the valve and in particular further operating parameters of the valve, in particular on the basis of the time Over the course of at least one of the force applied by the actuator force representative operating parameter and preferably the time course of further operating parameters of the valve, the time course of the during the opening and / or closing operation occurring friction force is calculated.

Grundsätzlich ist es möglich, unmittelbar von dem die beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameter Rückschlüsse auf den Ventilzustand zu ziehen, beispielsweise von einer Zunahme des Betriebsparameters, wie etwa dem Druck des Arbeitsmediums, insbesondere Öls unter einem Antriebskolben einer hydraulischen Stelleinrichtung, auf das Vorliegen von Verschleiß und/oder eine Schädigung zu schließen. Alternativ oder zusätzlich kann aus dem die beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameter, ggf. unter Berücksichtigung weiterer Parameter, die bei dem Öffnungs- und/oder Schließvorgang auftretende Reibungskraft abgeleitet und für die Zustandsdiagnose herangezogen werden. In principle, it is possible to draw conclusions about the valve state directly from the operating parameters representing the applied force, for example an increase in the operating parameter, such as the pressure of the working medium, in particular oil under a drive piston of a hydraulic actuating device, on the presence of wear and / or or to conclude an injury. Alternatively or additionally, the frictional force occurring during the opening and / or closing operation can be derived from the operating parameter representing the applied force, possibly taking into account further parameters, and used for the condition diagnosis.

Bei den weiteren Betriebsparametern, die insbesondere bei der Ableitung einer anderen Größe, wie etwa der Reibungskraft, Berücksichtigung finden können, kann es sich insbesondere um den Ventilhub und/oder den Dampfdruck vor und/oder hinter dem Ventil handeln. The further operating parameters, which may be taken into account in particular in the derivation of another variable, such as the frictional force, may in particular be the valve lift and / or the vapor pressure upstream and / or downstream of the valve.

Erfindungsgemäß wird der Vergleich des wenigstens einen gemessene Betriebsparameters, welcher die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentiert, oder der hiervon abgeleiteten Größe(n) mit einem Referenzwert bzw. der Vergleich dessen zeitlichen Verlaufes mit einem Referenzverlauf herangezogen, um Rückschlüsse auf den Ventilzustand zu ziehen und/oder eine Revisionszeitpunkt für das Ventil festzulegen. According to the invention, the comparison of the at least one measured operating parameter, which represents the force applied by the adjusting device, or the variable (s) derived therefrom with a reference value or the comparison of its time profile with a reference curve is used to draw conclusions about the valve state and / or set a revision time for the valve.

Beispielsweise kann unter Berücksichtigung vorangegangener Messungen an einem anderen insbesondere baugleichen oder ähnlichen Ventil, die gezeigt haben, dass bei bestimmten Werten der Reibungskraft bzw. bei bestimmten zeitlichen Verläufen der Reibungskraft – oder auch bei bestimmten Werte oder zeitlichen Verläufen des Betriebsparameters, welcher die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentiert – ein Verschleiß bzw. eine Schädigung des Ventils vorlag, bei welchem ein sicherer Betrieb der Anlage nicht mehr möglich war, Grenzwerte festgelegt worden sein, die zur Zustandsdiagnose erfindungsgemäß herangezogen werden. Es kann dann von für das aktuell betrachtete Ventil erfolgten Messungen ein Trend abgeleitet und – insbesondere unter der Annahme in Zukunft zumindest in etwa gleichbeliebender Betriebsparameter – geschätzt werden, wann die Grenzwerte bzw. von diesen noch ausreichend beabstandete Werte erreicht werden und entsprechend ein Überprüfungszeitpunkt gewählt werden. For example, taking into account previous measurements on another, in particular identical or similar valve, which have shown that at certain values of the frictional force or at certain time courses of the frictional force - or at certain Values or temporal courses of the operating parameter, which represents the force acted upon by the adjusting device - there was wear or damage to the valve, in which safe operation of the system was no longer possible, limit values have been defined which are used according to the invention for condition diagnosis. It is then possible to derive a trend from measurements made for the valve currently under consideration and to estimate when the limit values or values still sufficiently spaced apart from them will be estimated and, in particular, assuming at least approximately the same number of operating parameters in the future, and a checkpoint is selected accordingly ,

Auch ist es möglich, wenn sich unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens herausgestellt hat, dass noch kein oder zumindest kein nennenswerter Verschleiß an dem Ventil vorliegt, ein bereits feststehender Revisionszeitpunkt nach hinten verschoben wird. In gleicher Weise kann ein bereits festgelegter Revisionszeitpunkt auch zeitlich nach vorne verschoben werden, wenn sich beispielsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren herausgestellt hat, dass ein Verschleiß des Ventils vorliegt. It is also possible, when it has been found by carrying out the method according to the invention that there is no or at least no appreciable wear on the valve, an already fixed revision time is moved backwards. In the same way, an already set revision time can also be shifted forward in time, if, for example, has been found by the inventive method that a wear of the valve is present.

Im Rahmen eines Revisionszeitpunktes kann das Ventil einschließlich seines Antriebes in an sich bekannter Weise gewartet und können ggf. Instandsetzungsmaßnahmen durchgeführt werden. As part of a revision time, the valve can be maintained including its drive in a conventional manner and, if necessary, repair measures can be performed.

Die erfindungsgemäß erfolgende Zustandsdiagnose unter Berücksichtigung der während eines Öffnungs- und/oder Schließvorganges auftretenden Reibungskraft liefert besonders zuverlässige Ergebnisse. Auch wird es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, Überprüfungszeitpunkte in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Ventilzustand flexibel festzulegen. Dies hat gegenüber den zustandsunabhängigen, starren Überprüfungsintervallen den großen Vorteil, dass Unnötige Revisionen und damit verbundene Stillstandszeiten und somit Kosten zuverlässig vermieden werden können. The state diagnosis taking place according to the invention taking into account the frictional force occurring during an opening and / or closing operation provides particularly reliable results. It is also possible by the method according to the invention to set flexible inspection times depending on the actual valve state. This has the great advantage compared to the state-independent, rigid inspection intervals that unnecessary revisions and associated downtimes and thus costs can be reliably avoided.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Rahmen einer während des Betriebes der Dampfturbinenanlage, in welcher das betrachtete Ventil oder auch mehrere betrachtete Ventile zum Einsatz kommen, erfolgenden Online-Überwachung durchgeführt werden. Die erfassten Betriebsparameter werden dabei insbesondere laufend nach deren Erfassung ausgewertet und es werden Rückschlüsse auf den Ventilzustand gezogen und/oder einer oder mehrere Überprüfungszeitpunkte festgelegt. In diesem Falle kann beispielsweise, wenn ein vorab festgelegter Grenzwert der Reibungskraft bzw. des diese repräsentierende Betriebsparameters erreicht wurde, unmittelbar eine Überprüfung des Ventils eingeleitet werden. Auch kann ein geeigneter Zeitpunkt zur Überprüfung empfohlen werden. The method according to the invention can be carried out in the context of online monitoring taking place during operation of the steam turbine plant in which the considered valve or also several considered valves are used. The detected operating parameters are evaluated in particular continuously after their detection and conclusions are drawn on the valve state and / or one or more inspection times set. In this case, for example, when a predetermined limit value of the frictional force or the operating parameter representing it has been reached, a check of the valve can be initiated immediately. Also, a suitable time for review may be recommended.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäße Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Stelleinrichtung des Antriebs einen mit einem Arbeitsmedium gefüllten Arbeitsraum und einen den Arbeitsraum begrenzenden bewegbaren Antriebskolben umfasst, und dass als derjenige Betriebsparameter, welcher die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentiert der Duck des Arbeitsmediums unter dem Antriebskolben insbesondere zeitabhängig gemessen wird. An embodiment of the method according to the invention is characterized in that the actuating device of the drive comprises a working space filled with a working medium and a movable drive piston defining the working space, and in that the operating pressure representing the force applied by the actuating device is the pressure of the working medium below the working pressure Drive piston is measured in particular time-dependent.

Gemäß dieser Ausführungsform wird insbesondere bei einem hydraulischen Antrieb der Druck des Arbeitsmediums, bei dem es sich beispielsweise um Öl oder ein alternatives Druckmedium, wie etwa eine schwer brennbare Flüssigkeit auf Phosphatsäureester-Basis handeln kann, als diejenige Größe, welche die beaufschlagte Kraft repräsentiert messtechnisch erfasst. According to this embodiment, in particular in a hydraulic drive, the pressure of the working medium, which may be, for example, oil or an alternative pressure medium, such as a phosphoric ester-based flame-retardant liquid, is detected by measurement as the quantity representing the applied force ,

Der Druck des Arbeitsmediums hat sich als die die beaufschlagte Kraft repräsentierende Größe besonders geeignet erwiesen, da er auf vergleichsweise einfache Weise bestimmt werden kann, was teilweise sogar bereits im Rahmen von bestehenden Systemen zur Überwachung des Betriebes von Dampfturbinenanlagen erfolgt. In diesem Falle kann auf die erfassten Werte des Überwachungssystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zurückgegriffen werden. The pressure of the working medium has proved particularly suitable as the quantity representing the applied force, since it can be determined in a comparatively simple manner, which in some cases takes place even within the framework of existing systems for monitoring the operation of steam turbine plants. In this case, the recorded values of the monitoring system can be used to carry out the method according to the invention.

Die Kraft, mit welcher der Ventilkegel durch eine hydraulische Stelleinrichtung beaufschlagt wird, lässt sich bei Bedarf durch Multiplikation des messtechnisch erfassten Drucks von dem Arbeitsmedium unter dem Antriebskolben mit der bekannten Querschnittsfläche des Kolbens berechnen. The force with which the valve cone is acted upon by a hydraulic adjusting device can be calculated if necessary by multiplying the metrologically detected pressure of the working medium under the drive piston with the known cross-sectional area of the piston.

Wird der Druck des Arbeitsmediums zeitabhängig erfasst, kann auch der zeitliche Verlauf des Druckes und somit der zeitliche Verlauf der beaufschlagten Kraft während des Öffnungs- und/oder Schließvorganges betrachtet werden. If the pressure of the working medium is detected as a function of time, the time profile of the pressure and thus the time profile of the applied force during the opening and / or closing operation can also be considered.

Der gemäß dieser Ausführungsform zu erfassende Druck des Arbeitsmediums unter dem Antriebskolben kann mit beliebigen hierfür geeigneten und aus dem Stand der Technik vorbekannten Messinstrumenten erfasst werden. Gleiches gilt für den bzw. die weiteren Betriebsparameter des Ventils. The pressure of the working medium under the drive piston to be detected according to this embodiment can be detected with any suitable measuring instruments suitable for this purpose and known from the prior art. The same applies to the or the further operating parameters of the valve.

Eine Druckmessung erfolgt beispielsweise mit einem Druckmessumformer, der an einer geeigneten, insbesondere bereits am Antrieb vorhandenen Messstelle eingesetzt wird. Die Hubmessung erfolgt beispielsweise über einen bereits vorhandenen Wegmessumformer am Ventilantrieb. Die Dampfdrücke vor bzw. hinter dem Ventil werden beispielsweise durch geeignete Druckmessumformer erfasst, die bereits in den Turbinenanlagen vorhanden sein können. A pressure measurement takes place for example with a pressure transducer, which is used at a suitable, in particular already present at the drive measuring point. The stroke measurement takes place, for example, via an existing displacement transducer on the valve drive. The Steam pressures upstream or downstream of the valve are detected, for example, by suitable pressure transmitters, which may already be present in the turbine systems.

Ein hydraulischer Ventilantrieb kann neben der hydraulischen Stelleinrichtung in zweckmäßiger Ausgestaltung ein Federelement aufweisen, welches entgegen der Stelleinrichtung auf den Ventilkegel einwirkt, den Ventilkegel beispielsweise in die verschlossenen Stellung drückt, in welcher dieser auf dem Ventilsitz aufliegt. Arbeitsraum und Federelement können dabei auf einer gemeinsamen Achse hintereinanderliegend angeordnet sein. Zur Veränderung des Ventilhubs wird dem Arbeitsraum Arbeitsmedium zugeführt bzw. es wird Arbeitsmedium aus diesem herausgelassen, was dazu führt, dass der Antriebskolben entweder ein Zusammendrücken des Federelementes und somit ein Öffnen des Ventils bewirkt oder aber – im Falle einer Druckverringerung im Arbeitsraum – das Federelement den Antriebskolben und somit den Ventilkegel in Richtung der verschlossenen Ausgangsposition des Ventils bewegt. Eine umgekehrte Ausgestaltung, bei der die Federkraft in Öffnungsrichtung des Ventils wirkt ist natürlich gleichermaßen möglich A hydraulic valve drive, in addition to the hydraulic adjusting device in an expedient embodiment have a spring element which counteracts the actuating device acts on the valve cone, the valve cone, for example, in the closed position presses, in which it rests on the valve seat. Working space and spring element can be arranged one behind the other on a common axis. To change the valve lift working fluid is supplied to the working space or it is working medium out of this, which causes the drive piston either a compression of the spring element and thus causes an opening of the valve or - in the event of a pressure reduction in the working space - the spring element Drive piston and thus the valve plug in the direction of the closed position of the valve moves. A reverse embodiment, in which the spring force acts in the opening direction of the valve is of course equally possible

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass neben dem Betriebsparameter, welcher die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentiert während des wenigstens einen Öffnungs- und/oder Schließvorganges weitere Betriebsparameter des Ventils insbesondere zeitabhängig erfasst werden, bevorzugt der Ventilhub und/oder der Dampfdruck vor und/oder hinter dem Ventil. A further embodiment is characterized in that, in addition to the operating parameter, which represents the force acted upon by the adjusting device during the at least one opening and / or closing operation further operating parameters of the valve are detected in particular time-dependent, preferably the valve lift and / or the vapor pressure before and / or behind the valve.

In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung werden sowohl der Druck des Arbeitsmediums unter dem Antriebskolben als auch der Ventilhub und ggf. der Dampfdruck vor und hinter dem Ventil zeitabhängig messtechnisch erfasst. In a particularly advantageous embodiment, both the pressure of the working medium under the drive piston and the valve lift and possibly the vapor pressure in front of and behind the valve are detected by measuring time-dependent.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass im Rahmen mehrerer, zeitlich voneinander beabstandeter Prüfvorgänge während wenigstens eines Öffnungs- und/oder Schließvorganges des Ventils der wenigstens eine die beaufschlagte Kraft repräsentierende Betriebsparameter, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen die beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters erfasst wird, und die erfassten Betriebsparameter, insbesondere die erfassten zeitlichen Verläufe des Betriebsparameters der mehreren Prüfvorgänge miteinander verglichen werden. Furthermore, provision can be made for the at least one operating parameter representing the applied force, in particular the time profile of the at least one operating parameter representing the applied force, to be detected during at least one opening and / or closing operation of the valve, and the detected operating parameters, in particular the detected time profiles of the operating parameter of the plurality of test procedures are compared with each other.

Werden die erfindungsgemäßen Schritte im Rahmen mehrerer zeitlich beabstandeter Prüfvorgänge wiederholt, kann insbesondere vorgesehen sein, dass aus einer Zunahme des wenigstens einen die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters an aufeinanderfolgenden Prüfvorgängen auf einen Verschleiß und/oder eine Beschädigung des Ventils geschlossen wird und/oder eine Zunahme des wenigstens einen die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters herangezogen wird, um einen Überprüfungszeitpunkt für das Ventil festzulegen. If the steps according to the invention are repeated within the scope of a plurality of time-spaced test procedures, it can be provided that wear and / or damage of the valve is inferred from an increase in at least one operating parameter representing the force applied by the actuator during successive test operations and / or an increase in the at least one operating parameter representing the force applied by the adjusting device is used to establish a checking time for the valve.

Die mehreren Prüfvorgänge können dabei über eine vorgegeben Betriebszeit des Ventils verteilt liegen und insbesondere vorgegebene zeitliche Abstände von bevorzugt wenigstens zwei, besonders bevorzugt wenigstens vier Wochen zueinander aufweisen. The plurality of test procedures may be distributed over a predetermined operating time of the valve and in particular have predetermined time intervals of preferably at least two, more preferably at least four weeks to each other.

Eine bereits bestehende Turbinenprüfautomatik (TPA) kann beispielsweise empfehlungsgemäß alle 4 Wochen durchgeführt werden, was auch durch Richtlinien vorgegeben sein kann. For example, an existing automatic turbine test system (TPA) can be carried out every 4 weeks, which can also be specified by guidelines.

Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Erfassung von Messwerten während wenigstens eines Öffnungs- und/oder Schließvorganges wöchentlich oder monatlich wiederholt werden, wobei der die beaufschlagte Kraft repräsentierende Betriebsparameter und insbesondere weitere Betriebsparameter erfasst werden. For example, the acquisition of measured values according to the invention during at least one opening and / or closing operation can be repeated weekly or monthly, wherein the operating parameters representing the applied force and in particular further operating parameters are detected.

Durch die wiederholte Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte im Rahmen definiert beabstandeter Prüfvorgänge wird eine besonders zuverlässige Zustandsüberwachung des Ventils möglich. Insbesondere kann die Entwicklung des Ventilzustandes, insbesondere die Entwicklung von Verschleiß und/oder Schäden über einen längeren Zeitraum, in besonders vorteilhafter Ausgestaltung während der gesamten Betriebszeit des Ventils erfolgen. Unter Rückgriff auf die Ergebnisse mehrerer zurückliegender Prüfvorgänge wird es insbesondere auch möglich, einen Trend des Verschleißes oder einer Beschädigung zu bestimmen und Voraussagen für die Zukunft zu machen. Dies kann die Aussage, wann eine Überprüfung erforderlich sein wird und/oder die Schätzung einer verbleibenden Lebensdauer des Ventils einschließen. By repeatedly carrying out the method steps according to the invention within the scope of spaced-apart test procedures, a particularly reliable condition monitoring of the valve becomes possible. In particular, the development of the valve state, in particular the development of wear and / or damage over a longer period of time, can take place in a particularly advantageous embodiment during the entire operating time of the valve. In particular, by resorting to the results of several past testing operations, it becomes possible to determine a trend of wear or damage and make predictions for the future. This may include the statement of when a check will be required and / or the estimation of a remaining life of the valve.

Dabei können die Ergebnisse der mehreren Prüfvorgänge untereinander verglichen werden, insbesondere jeweils das Ergebnis eines Prüfvorganges zumindest mit demjenigen des unmittelbar vorangegangenen Prüfvorganges, der beispielsweise 2 oder auch 4 Woche zurückliegt. In this case, the results of the several test procedures can be compared with each other, in particular in each case the result of a test procedure at least with that of the immediately preceding test procedure, which is for example 2 or even 4 weeks ago.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während wenigstens eines Öffnungs- und während wenigstens eines Schließvorganges der wenigstes eine Betriebsparameter, der die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentiert, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen Betriebsparameters, der die beaufschlagte Kraft repräsentiert erfasst, und es wird auf Basis der bei dem Öffnungs- und dem Schließvorgang erfassten Werte auf den Zustand des Ventils geschlossen und/oder wenigstens ein Überprüfungszeitpunkt für das Ventil festgelegt. According to a further particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, during at least one opening and during at least one closing operation, the least one is an operating parameter which represents the force applied by the adjusting device, In particular, the time profile of the at least one operating parameter, which represents the applied force is detected, and it is closed on the basis of the values detected during the opening and closing operation on the state of the valve and / or at least one check time for the valve.

Messwerte werden demgemäß sowohl während eines Öffnungsvorganges als auch eines sich insbesondere unmittelbar anschließenden Schließvorgangs erfasst und zur Bestimmung der zeitlichen Verlaufs der Reibungskraft herangezogen, was sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Measured values are accordingly detected both during an opening process and also in particular immediately after a closing operation and used to determine the time profile of the frictional force, which has proven to be particularly advantageous.

Erfolgt die Erfassung während eines Öffnungs- und eines Schließvorganges, kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Betriebsparameter, welcher die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentiert und der Ventilhub bei dem wenigstens einen Öffnungs- und dem wenigstens einen Schließvorgang des Ventils insbesondere zeitabhängig erfasst werden, und für wenigstens einen, insbesondere mehrere, bevorzugt alle erfassten Werte des Ventilhubs die Differenz zwischen dem bei dem Öffnungsvorgang zu dem jeweiligen Ventilhub erfassten Wert des die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters und dem bei dem Schließvorgang zu dem gleichen Ventilhub erfassten Wert des die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters gebildet und auf Basis des erhaltenen Differenzwertes, insbesondere der erhaltenen Differenzenwerte auf den Zustand des Ventils geschlossen und/oder wenigstens ein Überprüfungszeitpunkt für das Ventil festgelegt wird. If the detection occurs during an opening and a closing operation, it can furthermore be provided that the operating parameter, which represents the force acted upon by the adjusting device and the valve lift in the at least one opening and the at least one closing operation of the valve are detected in particular time-dependent, and for at least one, in particular a plurality, preferably all detected values of the valve lift, the difference between the value of the operating parameter represented by the actuator during the opening process and the value of the valve lift detected by the actuator during the closing operation Setting device acted upon force representing operating parameter formed and based on the obtained difference value, in particular the difference values obtained on the state of the valve closed and / or at least one check time f is set r the valve.

Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders komfortable Bestimmung der während des Öffnungs- bzw. Schließvorganges auftretenden Reibungskraft. This embodiment enables a particularly convenient determination of the friction force occurring during the opening or closing operation.

Gemäß Actio und Reactio gilt für die während eines Öffnungs- und/oder Schließvorganges in einem Ventil mit Federelement wirkenden Kräfte F_St = F_F ± F_R – F_DD According Actio and Reactio applies to acting during an opening and / or closing operation in a valve with spring element forces F _St = F _F ± F _R - F _DD

Mit der durch die Stelleinrichtung des Ventilantriebs eingebrachten Kraft F_St, der Kraft des Federelementes F_F, der Reibungskraft F_R und der aus dem Dampfdruck vor bzw. hinter dem Ventil resultierenden Kraft F_DD, welche durch das Produkt aus dem Dampfdruck und der Querschnittsfläche des Ventilkegels gegeben ist. Der Einfluss des Dampfdrucks vor bzw. hinter dem Ventil richtet sich danach, ob das erste oder zweite Ventil (in Strömungsrichtung) einer Ventilkombination, insbesondere aus wenigstens einem Regel- und wenigstens einem Schnellschlussventil, die in einer Dampfleitung in Reihe geschaltete sind, geprüft wird. With the introduced by the actuator of the valve actuator force F _St , the force of the spring element F _F , the friction force F _R and the resulting from the vapor pressure before or after the valve force F _DD , which is determined by the product of the vapor pressure and the cross-sectional area of Poppet is given. The influence of the vapor pressure upstream or downstream of the valve depends on whether the first or second valve (in the flow direction) of a valve combination, in particular of at least one control and at least one quick-acting valve, which are connected in series in a steam line, is checked.

Für die Kräftebilanz während eines Öffnungsvorganges eines Ventils mit einem Antrieb mit Federelement gilt: F_{St_O} = F_F + F_R – F_DD For the balance of forces during an opening process of a valve with a drive with spring element, the following applies: F _{St_O} = F _F + F _R - F _DD

Mit der durch die Stelleinrichtung beim Öffnungsvorgang beaufschlagten Kraft F_{St_O}.With the applied by the actuator during the opening process force F _{St_O} .

Während des Schließvorganges gilt: F_{St_S} = F_F – F_R – F_DD During the closing process: F _{St_S} = F _F - F _R - F _DD

Mit der durch die Stelleinrichtung beim Schließvorgang beaufschlagten Kraft F_{St_S}. With the acted upon by the _adjusting device during the closing force F _{St_S} .

Subtrahiert man die beiden Gleichungen voneinander und formuliert in Abhängigkeit des Ventilhubs h, ergibt sich F_R(h) = (F_{St_O}(h) – F_{St_S}(h))/2 Subtracting the two equations from one another and formulating h as a function of the valve lift results F _R (h) = (F _St - _O (h) - F _St - _S (h)) / 2

Das bedeutet, sofern sowohl ein Öffnungs- als auch ein Schließvorgang betrachtet werden, können die Federkraft und die mit dem Dampfdruck verbundenen Kraft aus den Gleichungen eliminiert wund eine Geleichung erhalten werden, gemäß derer die Reibungskraft allein von der Differenz der durch die Stelleinrichtung beaufschlagten Kraft bei der Öffnungs- und der Schließbewegung abhängt. That is, as far as both opening and closing operations are considered, the spring force and the force related to the vapor pressure can be eliminated from the equations to obtain a squeal according to which the frictional force alone contributes to the difference of the force applied by the actuator the opening and closing movement depends.

Diese Kraftdifferenz ist – im Falle eines hydraulischen Antriebs – wiederum direkt proportional zur Differenz des Druckes des Arbeitsmediums unter dem Antriebskolben, so dass aus dieser Druckdifferenz unmittelbar auf die Reibungskraft des Systems geschlossen werden kann. Die beaufschlagte Kraft entspricht nämlich dem Produkt aus dem Druck des Arbeitsmediums unter dem Antriebskolben der hydraulischen Stelleinrichtung des Antriebs und der Querschnittsfläche des Antriebskolbens. This force difference is - in the case of a hydraulic drive - again directly proportional to the difference of the pressure of the working fluid under the drive piston, so that it can be concluded directly from this pressure difference on the frictional force of the system. Namely, the applied force corresponds to the product of the pressure of the working medium under the drive piston of the hydraulic actuator of the drive and the cross-sectional area of the drive piston.

Die Druckdifferenz ist dabei für den jeweiligen Ventilhub zu ermitteln, das bedeutet, es ist der Wert des erfassten Druckes bei einem bestimmten Ventilhub bei der Öffnungsbewegung und der Wert des Druckes bei dem gleichen Ventilhub bei der Schließbewegung heranzuziehen und es ist die Differenz aus diesen Werten zu berechnen. Wurden mehrere Druckwerte der Ventilhubwerte während des Öffnungs- und des Schließvorganges erfasst, sind jeweils die einander entsprechenden Ventilhub- und zugehörigen Druckwerte zu betrachten. Auf diese Weise kann insbesondere ein zeitabhängiger Verlauf der Druckdifferenz des Arbeitsmediums zwischen Öffnungs- und Schließvorgang und somit der zeitabhängige Verlauf der Reibungskraft ermittelt werden. The pressure difference is to be determined for the respective valve lift, which means that it is the value of the detected pressure at a certain valve lift at the opening movement and the value of the pressure at the same valve lift during the closing movement and it is the difference between these values to calculate. If several pressure values of the valve lift values have been recorded during the opening and closing process, the corresponding valve lift and associated pressure values must be considered in each case. In this way, in particular a time-dependent course of the pressure difference of the working medium between the opening and closing operation and thus the time-dependent course of the friction force can be determined.

Auch ist es auch möglich, dass insbesondere für einen Ventilantrieb mit hydraulischer Stelleinrichtung die Reibkraft während des Betriebs bei einer Bewegungsumkehr von der Bewegungsrichtung Öffnen zu der Bewegungsrichtung Schließen oder umgekehrt ermittelt wird. Aus dem Drucksprung zwischen Öffnungs- und Schließvorgang oder Schließ- und Öffnungsvorgang kann die Reibkraft unmittelbar berechnet werden, denn für eine hydraulische Stelleinrichtung gilt, dass die Reibkraft der Hälfte der Druckdifferenz multipliziert mit der Querschnittsfläche des Antriebskolbens der Stelleinrichtung, unter welchem der Öldruck gemessen wird, entspricht: F_R = A_{Antriebskolben}·(dp/2) It is also possible that, in particular for a valve drive with a hydraulic adjusting device, the frictional force during operation is determined in the event of a reversal of movement from the direction of movement of opening to the direction of movement closing or vice versa. From the pressure jump between opening and closing operation or closing and opening operation, the frictional force can be calculated directly, because for a hydraulic adjusting device, the frictional force of half the pressure difference multiplied by the cross-sectional area of the drive piston of the actuator, under which the oil pressure is measured, corresponds to: F _R = A _drive piston · (dp / 2)

Mit der Reibkraft F_R, der Querschnittsfläche des Antriebskolbens A_{Antriebskolben} und der Druckdifferenz dp beim Wechsel von der Öffnungs- zur Schließbewegung oder umgekehrt. With the friction force F _R , the cross-sectional area of the drive piston A _drive piston and the pressure difference dp when changing from the opening to the closing movement or vice versa.

Weist der Antrieb des Ventils ein Federelement auf, wird weiterhin insbesondere die Steifigkeit des Federelementes bei der Berechnung der während des wenigstens einen Öffnungs- und/oder Schließvorganges des Ventils auftretenden Reibungskraft, insbesondere des zeitlichen Verlaufs der während des wenigstens einen Öffnungs- und/oder Schließvorgangs auftretenden Reibungskraft berücksichtigt. If the drive of the valve has a spring element, in particular the stiffness of the spring element is also used in the calculation of the frictional force occurring during the at least one opening and / or closing operation of the valve, in particular the time course during the at least one opening and / or closing operation considered friction occurring.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Reibungskraft, insbesondere der zeitliche Verlauf der Reibungskraft unter Heranziehung einer Kraftbilanz zu den während des Öffnungs- und/oder Schließvorganges wirkenden Kräften berechnet wird. Furthermore, it can be provided that the frictional force, in particular the temporal course of the frictional force, is calculated using a force balance with the forces acting during the opening and / or closing operation.

Es hat sich als besonders geeignet erwiesen, sämtliche während eines Öffnungs- und/oder Schließvorganges in dem Ventilsystem neben der Reibungskraft auftretende Kräfte zu bestimmen und dann die Reibungskraft über eine zugehörige Kräftebilanz zu berechnen. Dabei erfolgt die Bestimmung der weiteren Kräfte insbesondere, indem jeweils Größen erfasst werden, welche diese Kräfte repräsentieren. It has proven to be particularly suitable to determine all forces occurring in the valve system during an opening and / or closing operation in addition to the frictional force and then to calculate the frictional force via an associated balance of forces. In this case, the determination of the additional forces takes place, in particular, by detecting variables which represent these forces.

Dabei kann, wenn der Antrieb des Ventils ein Federelement aufweist insbesondere eine Kraftbilanz herangezogen werden, gemäß derer die Reibungskraft gleich der Federkraft des Federelementes minus der aus dem Dampfdruck hinter dem Ventil resultierenden Kraft minus der aus dem Druck des Arbeitsmediums unter dem Antriebskolben resultierenden Kraft ist. In this case, if the drive of the valve has a spring element in particular a force balance can be used, according to which the friction force is equal to the spring force of the spring element minus the force resulting from the vapor pressure behind the valve minus the force resulting from the pressure of the working fluid under the drive piston.

Die Kraftbilanz lautet in zeitabhängiger Darstellung mit der Zeit t F_R(t) = F_F (t) – F_DD(t) – F_DAM(t) The force balance is in time-dependent representation with time t F _R (t) = F _F (t) - F _DD (t) - F _DAM (t)

Mit der bei einem hydraulischen Ventilantrieb mit dem Druck des Arbeitsmediums unter dem Antriebskolben einhergehenden Kraft F_DAM(t), welche bei hydraulischen Antrieben der Stellkraft, also der durch die Stelleinrichtung beaufschlagten Kraft entspricht. With the force F _DAM (t) associated with the pressure of the working medium under the drive piston in the case of a hydraulic valve drive, which force corresponds to the actuating force, that is, the force applied by the actuating device in the case of hydraulic drives.

Dabei gilt für die zeitabhängige Kraft des Federelementes F_F (t) = v·h²(t) + u·h(t) + w It applies to the time-dependent force of the spring element F _F (t) = v * h ² (t) + u * h (t) + w

Mit dem zeitabhängigen Ventilhub h(t), und den bei Inbetriebnahme ermittelten Parametern u, v, w. With the time-dependent valve lift h (t) and the parameters u, v, w determined during commissioning.

Werden insbesondere bei einem Ventil mit hydraulischem Antrieb der Druck des Arbeitsmediums, der Dampfdruck vor bzw. hinter dem Ventil und der Ventilhub während eines Öffnungs- und/oder eines Schließvorganges des Ventils erfasst, kann über die vorstehenden Zusammenhänge auf einfach Weise die Reibungskraft bzw. deren zeitlicher Verlauf berechnet werden. If the pressure of the working medium, the vapor pressure in front of and behind the valve and the valve lift during an opening and / or closing operation of the valve are detected, in particular in a valve with hydraulic drive, the frictional force or its time course are calculated.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung ist ferner vorgesehen, dass der wenigstens eine Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, welche deutlich unterhalb der Öffnungs- oder Schließgeschwindigkeit des Ventils im normalen Betrieb liegt, insbesondere, dass der wenigstens eine Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, die unterhalb von 10 mm pro Sekunde, bevorzugt unterhalb von 5 mm pro Sekunde, besonders bevorzugt unterhalb von 3 mm pro Sekunde liegt. In a particularly advantageous development is further provided that the at least one opening and / or closing operation is carried out at a speed which is well below the opening or closing speed of the valve in normal operation, in particular that the at least one opening and / or Closing operation is carried out at a speed which is below 10 mm per second, preferably below 5 mm per second, more preferably below 3 mm per second.

Dieser Ausführungsform liegt die Idee zugrunde, den Öffnungs- und/oder Schließvorgang des Ventils, während dem der wenigstens eine die beaufschlagte Kraft repräsentierende Betriebsparameter erfasst wird, bewusst vergleichsweise langsam durchzuführen, wodurch insbesondere erreicht wird, dass dynamische Effekte durch z.B. Massenbeschleunigung reduziert werden, welche die Ermittlung der Reibkräfte beeinflussen könnten. So werden besonders zuverlässige Berechnungen möglich. This embodiment is based on the idea that the opening and / or closing operation of the valve, during which the at least one operating parameter representing the applied force is detected, is deliberately carried out comparatively slowly, which in particular ensures that dynamic effects are achieved by e.g. Mass acceleration can be reduced, which could affect the determination of the frictional forces. This makes particularly reliable calculations possible.

Auch sind bei gezielt langsamerem Öffnen- und/oder Schließen keine hochauflösenden Messungen der Betriebsparameter des Ventils erforderlich, die mit hohem messtechnischen Aufwand, insbesondere mit der Bereitstellung aufwendiger Hardware verbunden sein können. Insbesondere wird es durch ein vergleichsweise langsames Öffnen und/oder Schließen des Ventils möglich, auf Messapparaturen insbesondere für die Bestimmung eines Drucks eines Arbeitsmediums zurückzugreifen, welche an bereits bestehenden Systemen in der Regel bereits vorgesehen sind. Eine Aufrüstung von Hardware für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dann nicht mehr erforderlich. Also, with deliberately slower opening and / or closing no high-resolution measurements of the operating parameters of the valve are required, which can be associated with high metrological effort, in particular with the provision of expensive hardware. In particular, it is opened by a comparatively slow opening and / or closing the valve possible to resort to measuring equipment in particular for the determination of a pressure of a working medium, which are already provided on already existing systems in the rule. An upgrade of hardware for carrying out the method according to the invention is then no longer necessary.

So kann eine besonders geeignete Geschwindigkeit für das Öffnen und/oder Schließen insbesondere in Abhängigkeit von der Abtastzeit eines bereits vorhandenen leittechnischen Systems der Turbinenanlage gewählt werden. Beispielsweise ist es möglich, dass die Messung der Parameter und die Berechnung der Reibkräfte mit Hilfe einer vorhandenen Leittechnik mit kurzer Abtastzeit erfolgen, während die Übertragung der berechneten Reibkräfte in ein Datencontainersystem, bei dem es sich insbesondere um eine Datenbank handelt, auf die beispielsweise ein Experte bzgl. des Antriebsverhaltens des wenigstens einen Ventils der Anlage von extern zugreifen kann, mit längerer Abtastzeit erfolgen, um Hardwarekosten und Speicherplatz einzusparen. Thus, a particularly suitable speed for opening and / or closing, in particular depending on the sampling time of an already existing control system of the turbine system can be selected. For example, it is possible that the measurement of the parameters and the calculation of the frictional forces using an existing control technology with a short sampling time, while the transfer of the calculated frictional forces in a data container system, which is in particular a database, for example, the expert With regard to the drive behavior of the at least one valve of the system can access externally, take place with a longer sampling time to save hardware costs and storage space.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, aus der eine Dauer für einen vollständigen Öffnungs- oder Schließvorgang resultiert, welche mindestens 10 Sekunden, insbesondere mindestens 20 Sekunden, bevorzugt mindestens 30 Sekunden beträgt. It can further be provided that the at least one opening and / or closing operation is carried out at a speed which results in a duration for a complete opening or closing operation, which is at least 10 seconds, in particular at least 20 seconds, preferably at least 30 seconds ,

Als vollständiger Öffnungs- oder Schließvorgang ist dabei ein Vorgang zu verstehen, bei dem der Ventilkegel einmal über seine gesamte lineare Stellstrecke verfahren. Also von der vollständig offenen in den vollständig verschlossene Position verfahren wird oder umgekehrt. As a complete opening or closing process is to be understood a process in which the valve cone once proceed over its entire linear control path. So move from the fully open to the fully closed position or vice versa.

Die Stellwege übliche Regel- und/oder Schnellschlussventile können beispielsweise im Bereich von einigen zehn, insbesondere im Bereich von 50 mm bis 150 mm liegen, so dass eine Geschwindigkeit für den Öffnungs- bzw. Schließvorgang im Bereich von Beispielsweise 2 bis 15 mm/s besonders geeignet sein kann. The travel paths usual control and / or quick-acting valves may for example be in the range of a few tens, in particular in the range of 50 mm to 150 mm, so that a speed for the opening or closing operation in the range of for example 2 to 15 mm / s especially may be suitable.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, die es ermöglicht, dass bei einer Abtastrate im Bereich von 1 Hz oder weniger mehrere, insbesondere mehrere zehn, bevorzugt mehrere hundert Werte von Betriebsparametern des Ventils während eines vollständigen Öffnungs- oder vollständigen Schließvorgangs gemessen und insbesondere in einem Datencontainer, auf den von extern zugegriffen werden kann, aufgezeichnet werden können. Messungen mit dieser zeitlichen Auflösung können insbesondere unter Verwendung der Hardware bereits bestehender Systeme zur Überwachung von Dampfturbinenanlagen realisiert werden, so dass die Installation zusätzlicher Hardware zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht erforderlich ist. Furthermore, it can be provided that the at least one opening and / or closing operation is carried out at a speed which makes it possible, at a sampling rate in the range of 1 Hz or less, to have several, in particular several tens, preferably several hundred values of operating parameters of the valve during a full opening or full closing operation and in particular in a data container that can be accessed externally, can be recorded. Measurements with this temporal resolution can be realized in particular using the hardware of existing systems for monitoring steam turbine plants, so that the installation of additional hardware for carrying out the method according to the invention is not required.

Schließlich kann in vorteilhafter Weiterbildung vorgesehen sein, dass zunächst wenigstens ein Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, welche der Geschwindigkeit im normalen Betrieb entspricht, um die allgemeine Schließtüchtigkeit des Ventils zu testen, und im Anschluss daran wenigstens ein Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit erheblich geringerer Geschwindigkeit durchgeführt wird, während dem der wenigstens eine die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentierende Betriebsparameter, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen Betriebsparameters gemessen wird. Finally, it can be provided in an advantageous development that initially at least one opening and / or closing operation is carried out at a speed which corresponds to the speed in normal operation to test the general closing of the valve, and then at least one opening and closing / Closing is performed at a significantly lower speed, during which the at least one of the force applied by the actuator force representing operating parameters, in particular the time course of the at least one operating parameter is measured.

Gemäß dieser Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren als Erweiterung bereits bestehender Überprüfungsverfahren für die allgemeine Funktionskontrolle von Regel- und/oder Schnellschlussventilen in Dampfturbinenanlagen ausgeführt, welche auch als automatische Turbinentests (englisch: Automated Turbine Tests – ATT) bezeichnet werden. Dazu wird im Anschluss an einen vergleichsweise schnellen Öffnungs- und/oder Schließvorgang, welcher beispielsweise jeweils bis zu 100 Millisekunden in Schließrichtung dauert, und der Überprüfung der Schließfunkunktion der Ventile dient, wenigstens ein deutlich langsamerer Öffnungs- und/oder ein deutlich langsamerer Schließvorgang durchgeführt. Diese können dann insbesondere jeweils mindestens 10 Sekunden, bevorzugt mindestens 20 Sekunden, besonders bevorzugt mindesten 30 Sekunden dauern. Im Rahmen dieser deutlich langsameren Öffnungs- und/oder Schließvorgänge erfolgt dann die erfindungsgemäße Erfassung des wenigstens einen, die durch die Stelleinrichtung beaufschlagte Kraft repräsentierenden Größe, insbesondere des Drucks des Arbeitsmediums unter dem Antriebskolben bei hydraulischen Ventilantrieben. According to this embodiment, the method according to the invention is carried out as an extension of existing checking methods for the general function control of regulating and / or quick-closing valves in steam turbine systems, which are also referred to as automatic turbine tests (ATT). For this purpose, at least a much slower opening and / or a much slower closing operation is performed following a comparatively fast opening and / or closing operation, which lasts for example up to 100 milliseconds in the closing direction, and the review of Schließfunkunktion the valves. These can then in particular each last at least 10 seconds, preferably at least 20 seconds, more preferably at least 30 seconds. In the context of these significantly slower opening and / or closing operations, the inventive detection of the at least one quantity representing the force applied by the adjusting device, in particular the pressure of the working medium under the drive piston in the case of hydraulic valve drives, then takes place.

Eine wie vorstehend beschriebene Berechnung der Reibungskräfte ermöglicht beispielsweise eine Berechnung der Reibkräfte mit hoher Auflösung im Leittechnikbereich mit niedriger Abtastzeit (beispielsweise 50ms) und eine Übertragung der ermittelten Reibkräfte in den Datencontainer mit längerer Abtastzeit (beispielsweise 1s). For example, calculating the frictional forces as described above makes it possible to calculate high-resolution friction forces in the control area with a low sampling time (for example 50 ms) and to transmit the determined frictional forces into the data container with a longer sampling time (for example 1 s).

Dadurch, dass das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dieser Ausführungsform unmittelbar am Anschluss an bereits bestehende Überprüfungsverfahren durchgeführt wird, kann insbesondere eine Beeinträchtigung des regulären Betriebes minimiert werden. Due to the fact that the inventive method according to this embodiment is performed directly at the connection to already existing checking methods, in particular an impairment of the regular operation can be minimized.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment of the method according to the invention with reference to the accompanying drawings.

Darin ist/sind This is / are

1 eine schematische Darstellung eines Ventils mit einem hydraulischen Antrieb, 1 a schematic representation of a valve with a hydraulic drive,

2 ein Diagramm, in welchem die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführten Ventilöffnungs- und Schließvorgänge dargestellt sind, wobei das Diagramm den Ventilhub in Abhängigkeit der Zeit zeigt. 2 a diagram in which the performed in the context of the method according to the invention valve opening and closing operations are shown, the diagram shows the valve lift as a function of time.

3 ein Diagramm, in welchem der zeitabhängig gemessenen Ventilhub und Öldruck unter dem Antriebskolben der hydraulischen Stelleinrichtung des in 1 dargestellten Ventils gezeigt ist. 3 a diagram in which the time-dependent measured valve lift and oil pressure under the drive piston of the hydraulic actuator of in 1 shown valve is shown.

4 ein Diagramm, in welchem der gemessene Öldruck unter dem Antriebskolben der hydraulischen Stelleinrichtung über dem Ventilhub für ein Normalverhalten und für ein schadenbehaftetes Verhalten (erhöhte Reibkraft, defekte Feder) schematisch dargestellt sind. 4 a diagram in which the measured oil pressure under the drive piston of the hydraulic actuator over the valve lift for a normal behavior and for a damaged behavior (increased frictional force, defective spring) are shown schematically.

5 ein Diagramm, in welchem der zeitliche Verlauf des Öldrucks unter dem Antriebskolben für einen Öffnungs- und einen Schließvorgang eines Ventils rein schematisch dargestellt ist. 5 a diagram in which the time course of the oil pressure under the drive piston for an opening and a closing operation of a valve is shown purely schematically.

6 ein Diagramm, in welchem der zeitliche Verlauf der berechneten Reibkraft für einen Öffnungs- und einen Schließvorgang eines Ventils rein schematisch dargestellt ist. 6 a diagram in which the time course of the calculated friction force for an opening and a closing operation of a valve is shown purely schematically.

Die 1 zeigt in schematischer Darstellung die Außenansicht eines Ventilgehäuses 1, in welchem ein Ventil 2 mit einem hydraulischen Antrieb 3 vorgesehen ist. The 1 shows a schematic representation of the external view of a valve housing 1 in which a valve 2 with a hydraulic drive 3 is provided.

Die innerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Komponenten des Ventils 2 einschließlich der Komponenten des Ventilantriebs 3 sind in gestrichelte Linien dargestellt. Das Ventil 2 einschließlich seines Antriebs 3 ist in schematischer Schnittdarstellung gezeigt. The inside of the case 1 arranged components of the valve 2 including the components of the valve drive 3 are shown in dashed lines. The valve 2 including his drive 3 is shown in a schematic sectional view.

Das Ventil 2 weist einen Ventilkegel 4 nahezu zylindrischer Form und einen Ventilsitz 5 auf, an welchem der Ventilkegel 4 in an sich bekannter Weise im verschlossenen Zustand des Ventils 2 – welcher in der 1 dargestellt ist – anliegt. Der Ventilkegel 4 ist entlang seiner Längsachse X mittels eines vorliegend hydraulischen Antriebes 3 des Ventils 2 bewegbar, um das Ventil 2 zu öffnen, zu verschließen bzw. zu drosseln. The valve 2 has a valve cone 4 almost cylindrical shape and a valve seat 5 on, on which the valve cone 4 in a conventional manner in the closed state of the valve 2 - which in the 1 is shown - is present. The valve cone 4 is along its longitudinal axis X by means of a present hydraulic drive 3 of the valve 2 movable to the valve 2 to open, close or throttle.

Der Ventilkegel 4 ist mit dem Antrieb 3 über eine Ventilspindel 6 verbunden. Der hydraulische Antrieb 3 weist zur Betätigung des Ventilkegels 4 eine hydraulische Stelleinrichtung 7 auf, die einen mit einem Arbeitsmedium 8, vorliegend Öl, gefüllten Arbeitsraum 9 und einen den Arbeitsraum 9 begrenzenden bewegbaren Antriebskolben 10 umfasst. The valve cone 4 is with the drive 3 via a valve spindle 6 connected. The hydraulic drive 3 indicates the actuation of the valve cone 4 a hydraulic adjusting device 7 on, one with a working medium 8th , in this case oil, filled working space 9 and one the workroom 9 limiting moving drive piston 10 includes.

Der Antrieb 3 weist ferner ein vorliegend durch ein Tellerfederpaket 11 gebildetes Federelement auf, welches an einem mit der Ventilspindel 6 verbundenen Federkolben 12 anliegt und mit der hydraulischen Stelleinrichtung 7 hintereinanderliegend auf einer gemeinsamen Achse, nämlich der Längsachse X des Ventils 2 angeordnet ist. Das Tellerfederpaket 11 wirkt entgegen der hydraulischen Stelleinrichtung 7 auf den Ventilkegel 4 ein. The drive 3 also has a present by a cup spring package 11 formed spring element, which at one with the valve stem 6 connected spring piston 12 abuts and with the hydraulic actuator 7 one behind the other on a common axis, namely the longitudinal axis X of the valve 2 is arranged. The plate spring package 11 acts against the hydraulic actuator 7 on the valve cone 4 one.

Zum Öffnen des Ventils 2 wird dem Arbeitsraum 9 der hydraulischen Stelleinrichtung 7 Öl zugeführt, so dass der Antriebskolben 10 und zusammen mit diesem der Ventilkegel 4 in der 1 nach links bewegt wird. Dabei wird das Federelement 11 unter Zuhilfenahme des Federkolbens 12 zusammengedrückt. Zum Schließen bzw. Drosseln des Ventils 2 wird Öl aus dem Arbeitsraum 9 herausgelassen und das Federelement 11 drückt den Federkolben 12 und damit den Ventilkegel 4 in Richtung des Ventilsitzes 5. To open the valve 2 becomes the workroom 9 the hydraulic actuator 7 Supplied with oil, leaving the drive piston 10 and along with this the poppet 4 in the 1 is moved to the left. In this case, the spring element 11 with the aid of the spring piston 12 pressed together. For closing or throttling the valve 2 gets oil from the workroom 9 let out and the spring element 11 pushes the spring piston 12 and thus the valve cone 4 in the direction of the valve seat 5 ,

Die aktuelle Position des Ventilkegels 4 wird auch als Ventilhub bezeichnet und in Prozent angegeben, wobei ein Ventilhub von 0 % dem vollständig verschlossen Zustand des Ventils 2, ein Ventilhub von 100 % dem vollständig geöffneten Zustand und ein Ventilhub von beispielsweise 50 % dem mittig dazwischenliegenden Zustand entspricht. The current position of the valve plug 4 is also referred to as valve lift and expressed in percent, with a valve lift of 0% the fully closed state of the valve 2 , a valve lift of 100% corresponds to the fully opened state and a valve lift of, for example, 50% corresponds to the middle intermediate state.

Die Strecke, über welche der Ventilkegel 4 maximal in einer Richtung verfahren werden kann, also der Stellweg, beträgt bei dem vorliegenden Beispiel 50 mm. The route over which the valve cone 4 can be moved in one direction, so the travel, in the present example, 50 mm.

Über das Ventil 2 wird einer in der Figur nicht dargestellten Dampfturbine Dampf aus einem ebenfalls nicht gezeigten Dampferzeuger zugeführt, wobei das Ventil 2 als Regelventil fungiert, über dessen Drosselung, also Verringerung des Ventilhubs, der Eingangsdruck der nicht dargestellten Dampfturbine und die Massenstromrate reduziert und somit die Ausgangsleistung der Dampfturbine gesenkt werden kann. About the valve 2 Steam is supplied from a steam generator, also not shown, to a steam turbine, not shown in the figure, wherein the valve 2 acts as a control valve, via the throttling, so reducing the valve lift, the input pressure of the steam turbine, not shown, and reduces the mass flow rate and thus the output of the steam turbine can be lowered.

Dem Ventil 2 in Dampfströmungsrichtung seriell vorgeschaltet ist ein weiteres, in den Figuren nicht dargestelltes Ventil, welches – genau wie das in 1 gezeigte Ventil 2 – über einen hydraulischen Antrieb betätigbar ist und in seinem Aufbau mit dem in 1 gezeigten grundlegend übereinstimmt. Dieses weitere Ventil fungiert als Schnellschlussventil, über welches keine Regelung der Dampfzufuhr sondern beispielsweise ein Not-Stopp der Dampfturbine ermöglicht wird. The valve 2 connected in series in the steam flow direction is another, not shown in the figures, which valve - just like the in 1 shown valve 2 - Is actuated by a hydraulic drive and in its construction with the in 1 basically matches. This further valve acts as a quick-closing valve, via which no regulation of the steam supply but, for example, an emergency stop of the steam turbine is made possible.

Mit dem Betrieb der Anlage geht ein fortschreitender Verschleiß von den Bauteilen des als Regelventil dienenden Ventils 2, insbesondere dem Ventilkegel 4 und der Ventilspindel 6 sowie deren Führungen und ggf. der Komponenten des Ventilantriebs 3 einher. Gleiches gilt für die Komponenten des Weiteren als Schnellschlussventil dienenden Ventils. Der Verschleiß beeinflusst maßgeblich die Funktionalität und somit den Betrieb und die Sicherheit der gesamten Anlage und ist somit ein entscheidendes Kriterium für die Durchführung von Überprüfungs- und Instandsetzungsmaßnahmen. With the operation of the system is a progressive wear of the components of the valve serving as a control valve 2 , in particular the valve cone 4 and the valve stem 6 as well as their guides and possibly the components of the valve drive 3 associated. The same applies to the components of further serving as a quick-acting valve. The wear significantly influences the functionality and thus the operation and the safety of the entire system and is therefore a decisive criterion for the performance of inspection and repair measures.

Unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Aussage über den Zustand des Ventils 2 sowie des weiteren, diesem vorgeschalteten Ventils gemacht und es wird ein Überprüfungszeitpunkt für das Ventil 2 und das weiter Ventil empfohlen. By carrying out the method according to the invention is a statement about the state of the valve 2 and further, this upstream valve made and it will be a check time for the valve 2 and the further valve recommended.

Hierzu werden während mehrerer Öffnungs- und Schließvorgänge des Ventils 2 und des weiteren Ventils, die im Rahmen mehrere zeitlich voneinander beabstandeter Prüfvorgänge durchgeführt werden, mehrere Betriebsparameter zeitabhängig erfasst und vorliegend in einer zentralen Speicher- und Auswerteeinrichtung, die vorliegend Teil der Leittechnik der Dampfturbinenanlage ist, gespeichert. For this purpose, during several opening and closing operations of the valve 2 and the further valve, which are carried out in the context of a plurality of temporally spaced apart test operations, a plurality of operating parameters detected time-dependent and present in a central storage and evaluation, which in the present part of the control system of the steam turbine plant is stored.

Konkret werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als der die mit der hydraulischen Stelleinrichtung 7 beaufschlagte Kraft repräsentierende Parameter der Öldruck unter dem Antriebskolben 10 in dem Arbeitsraum 9 sowie darüber hinaus der Ventilhub und der Dampfdruck unmittelbar hinter dem Ventilkegel 4 zeitabhängig während mehrere Öffnungs- und Schließvorgänge zur weiteren Verarbeitung gemessen und zwar mit einer zeitlichen Auflösung von ca. 20 Hz. Concretely, in the present embodiment, those with the hydraulic actuator 7 Actuated force representing parameters of the oil pressure under the drive piston 10 in the workroom 9 as well as the valve lift and the steam pressure immediately behind the valve plug 4 Time-dependent during several opening and closing operations for further processing measured and with a temporal resolution of about 20 Hz.

Die erfassten Daten werden in einen Datencontainer übertragen, bei dem es sich bei dem vorliegenden Beispiel um eine Datenbank für Monitoringaufgaben handelt, die sich auf einem in den Figuren nicht dargestellten, von der Leittechnik separaten Computer befindet, auf welchen ein Experte für die Zustandsbewertung des Ventile externer Zugriff hat. Die Übertragung der Daten in den Datencontainer wird mit einer zeitlichen Auflösung von ca. 1 Hz durchgeführt. The collected data is transferred to a data container, which in the present example is a database for monitoring tasks, which is located on a computer, not shown in the figures, separate from the control system, to which an expert for the status evaluation of the valves has external access. The transfer of the data into the data container is carried out with a temporal resolution of approx. 1 Hz.

Durch die Auflösung der Messungen von ca. 20 Hz wird eine erhöhte Genauigkeit zur Errechnung der Reibkraft erreicht. Mit der Übertragungsrate von ca. 1Hz wird die Reibkraft hinreichend genau an den Datencontainer übergeben. Due to the resolution of the measurements of approx. 20 Hz, an increased accuracy for calculating the frictional force is achieved. With the transfer rate of approx. 1Hz, the frictional force is transferred to the data container with sufficient accuracy.

Die Erfassung der Betriebsparameter des Ventils 2 und des weiteren Ventils erfolgt dabei mittels geeigneter Messeinrichtungen, welche Teil eines Zustandsüberwachungssystems der Leittechnik der Dampfturbinenanlage sind. The detection of the operating parameters of the valve 2 and the further valve takes place by means of suitable measuring devices, which are part of a condition monitoring system of the control system of the steam turbine plant.

Für das dem Ventil 2 (Regelventil) vorgeschaltete Schnellschlussventil wird anstatt des Dampfdrucks hinter dem Ventil der Dampfdruck vor dem Ventil zur Ermittlung der Dampfkraft erfasst und in den Datencontainer eingelesen. For the valve 2 (Control valve) upstream quick-acting valve is detected instead of the vapor pressure behind the valve, the vapor pressure upstream of the valve for determining the steam force and read into the data container.

Konkret wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren als Erweiterung eines Überprüfungsverfahrens für die allgemeine Schließfunktion der beiden als Regel- bzw. Schnellschlussventile dienenden Ventile durchgeführt. Für die Überprüfung der allgemeinen Schließfunktion werden mehrere Öffnungs- und Schließvorgänge mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit durchgeführt und es werden die Schließzeiten gemessen. Dies erfolgt im Rahmen eines sogenannten automatischen Turbinentests (englisch: Automated Turbine Test – ATT). Specifically, in the illustrated embodiment, the inventive method is performed as an extension of a verification method for the general closing function of the two serving as a control or quick-closing valves. To check the general closing function several opening and closing operations are carried out at a comparatively high speed and the closing times are measured. This is done in the context of a so-called automatic turbine test (English: Automated Turbine Test - ATT).

Jeweils im Anschluss an die vergleichsweise schnellen Öffnungs- und Schließvorgänge erfolgen erfindungsgemäß jeweils ein weiterer Öffnungs- und Schließvorgang der Ventile und zwar gezielt mit einer deutlich langsameren Geschwindigkeit und es werden dabei die vorgenannten Betriebsparameter erfasst. In each case following the comparatively fast opening and closing operations, a further opening and closing operation of the valves takes place according to the invention, specifically with a significantly slower speed, and the aforementioned operating parameters are thereby detected.

Sämtliche schnellen sowie anschließenden deutlich langsameren Öffnungs- und Schließvorgänge eines zusammenhängenden Prüfvorganges beider Ventile, welcher alle 4 Wochen wiederholt wird, sind in der 2 dargestellt. Diese zeigt rein schematisch den zeitlichen Verlauf der Ventilhübe über der Zeit. In 2 oben sind die Öffnungs- und Schließvorgänge des als Schnellschlussventil dienende weitere Ventils und in 2 unten diejenigen des als Regelventil dienende Ventils 2 dargestellte. Für das Schnellschlussventil wird in 2 die Abkürzung ESV und für das Regelventil 2 die Abkürzung CV verwendet. Es ist zu beachten, dass die Zeitskala in 2 nicht linear ist. Konkret wird das weitere, als Schnellschlussventil dienende Ventil, wie aus der 2 hervorgeht, zunächst einmal mit größtmöglicher Geschwindigkeit geschlossen, wieder geöffnet und nochmals geschlossen. Die Schließzeit, welche benötigt wird, um den Ventilkegel 4 über den gesamten Stellweg von 80 mm zu verfahren, beträgt dabei 170 ms und die Öffnungszeit etwa 1500 ms. Das bedeutet, die Geschwindigkeit während des Schließens beträgt ca. 470 mm pro Sekunde und für den Öffnungsvorgang ca. 53 mm pro Sekunde. All fast and subsequent significantly slower opening and closing operations of a coherent test procedure of both valves, which is repeated every 4 weeks are in the 2 shown. This shows purely schematically the time course of the valve strokes over time. In 2 above are the opening and closing operations of serving as a quick-acting another valve and in 2 below those of the valve serving as a control valve 2 shown. For the quick-closing valve is in 2 the abbreviation ESV and for the control valve 2 the abbreviation CV is used. It should be noted that the time scale in 2 is not linear. Specifically, the other serving as a quick-acting valve, as shown in 2 shows, closed first with the highest possible speed, reopened and closed again. The closing time, which is needed to the valve cone 4 It is 170 ms over the entire travel of 80 mm, and the opening time is about 1500 ms. This means that the speed during closing is approx. 470 mm per second and approx. 53 mm per second for the opening process.

Das als Regelventil dienende Ventil 2 wird mit ähnlichen Geschwindigkeiten geöffnet, geschlossen, nochmal geöffnet und nochmal geschossen. The valve serving as a control valve 2 is opened at similar speeds, closed, opened again and shot again.

Über die schnellen Öffnungs- und Schließvorgänge wurde dabei ermittelt, ob die maximal zulässigen Schließzeiten nicht aufgrund allgemeiner Fehlfunktionen überschritten werden. Diese Überprüfung ist Bestandteil einer bereits bestehenden Turbinenprüfautomatik (TPA). The fast opening and closing procedures were used to determine whether the maximum permissible closing times were not exceeded due to general malfunctions. This inspection is part of an already existing automatic turbine test system (TPA).

Die sich anschließenden deutlich langsameren Öffnungs- und Schließvorgänge der Ventile werden gezielt mit einer Geschwindigkeit durchgeführt, welche es erlaubt, dass durch die Messwerterfassung mit einer zeitlichen Auflösung von ca. 1 Hz über einen vollständigen Schließvorgang bzw. einen vollständigen Öffnungsvorgang mehrere 100 Messwerte der vorgenannten Betriebsparameter der Ventile erfasst werden können. The subsequent significantly slower opening and closing operations of the valves are specifically carried out at a speed which allows several 100 measured values of the abovementioned operating parameters to be detected by the measured value acquisition with a time resolution of approximately 1 Hz over a complete closing operation or a complete opening operation the valves can be detected.

Dabei wird konkret eine Geschwindigkeit gewählt, aus welcher sich eine Dauer eines kompletten Öffnungs- bzw. eines kompletten Schließvorganges von z.B. 30 Sekunden über den gesamten Stellweg der Ventile von z.B. 50 mm Länge ergibt. Das bedeutet, der Öffnungs- und der Schließvorgang erfolgt vorliegend jeweils mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,67 mm pro Sekunde. Specifically, a speed is selected from which a duration of a complete opening or a complete closing operation of e.g. 30 seconds over the entire travel of the valves of e.g. 50 mm in length. This means that the opening and closing operation takes place here in each case at a speed of about 1.67 mm per second.

Auf diese Weise wird erreicht, das für jeden der drei Betriebsparameter, also Öldruck unter dem Antriebskolben 10, Ventilhub in Prozent und Dampfdruck hinter dem Ventilkegel 4 30 Messwerte vorliegen, die während des jeweiligen Vorgangs im Abstand von 1 Sekunde jeweils gleichzeitig erfasst wurden. In this way it is achieved, for each of the three operating parameters, ie oil pressure under the drive piston 10 , Valve lift in percent and vapor pressure behind the valve plug 4 There are 30 measured values that were recorded simultaneously during the respective process at intervals of 1 second.

In der 2 ist derjenige Bereich der schematischen Zeitachse, in welchem die vergleichsweise schnellen Öffnungs- und Schließvorgänge im Rahmen der Turbinenprüfautomatik erfolgen mit einem mit TPA markierten Pfeil gekennzeichnet und derjenige zeitliche Bereich, in welchem die deutlich langsameren Öffnungs- und Schließvorgänge erfindungsgemäß durchgeführt werden, während denen der Öldruck des Arbeitsmediums unter dem Antriebskolben 10 erfasst wird, mit MDA für "Messung des Drucks unter dem Antriebskolben". In the 2 is that portion of the schematic time axis in which the comparatively fast opening and closing operations carried out in the automatic turbine test with a TPA marked arrow marked and that temporal region in which the significantly slower opening and closing operations are performed according to the invention, during which the oil pressure of the working medium under the drive piston 10 with MDA for "measuring the pressure under the drive piston".

Anhand der Betriebsparameter, welche während der deutlich langsameren Öffnungs- und Schließvorgänge erfasst wurden, wird erfindungsgemäß eine Aussage über den Zustand der Ventile getroffen und es wird ein Überprüfungszeitpunkt für diese empfohlen. Based on the operating parameters, which were detected during the much slower opening and closing operations, a statement about the state of the valves is made according to the invention and it is recommended a check time for this.

Konkret wird aus den zeitabhängig erfassten Werten des Öldrucks unter dem Antriebskolben der hydraulischen Stelleinrichtungen der Ventile und dem zeitabhängig erfassten Ventilhub die während der Öffnungs- und Schließvorgänge auftretende Reibungskraft berechnet. Specifically, from the time-dependent detected values of the oil pressure under the drive piston of the hydraulic actuators of the valves and the time-dependent detected valve lift, the frictional force occurring during the opening and closing operations is calculated.

Hierzu werden die Kräftebilanzen für den Öffnungs- und den Schließvorgang herangezogen. For this purpose, the balance of forces are used for the opening and closing process.

Mit der durch die Stelleinrichtung des Ventilantriebs eingebrachten Kraft F_St, der Kraft des Federelementes F_F, der Reibungskraft F_R und der aus dem Dampfdruck vor bzw. hinter dem Ventil resultierenden Kraft F_DD, welche durch das Produkt aus dem Dampfdruck und der Querschnittsfläche des Ventilkegels gegeben ist. With the introduced by the actuator of the valve actuator force F _St , the force of the spring element F _F , the friction force F _R and the resulting from the vapor pressure before or after the valve force F _DD , which is determined by the product of the vapor pressure and the cross-sectional area of Poppet is given.

Für die Kräftebilanz während eines Öffnungsvorganges gilt: F_{St_O}= F_F + F_R – F_DD For the balance of forces during an opening process, the following applies: F _{St_O} = F _F + F _R - F _DD

Mit der durch die Stelleinrichtung 7 beim Öffnungsvorgang beaufschlagten Kraft F_{St_O}.With the by the adjusting device 7 during the opening process acted upon force F _{St_O} .

Mit der durch die Stelleinrichtung 7 beim Schließvorgang beaufschlagten Kraft F_{St_S}. With the by the adjusting device 7 during the closing process acted upon force F _{St_S} .

In der 1 sind die Richtungen der während eines Öffnungs- bzw. Schließvorganges des Ventils 2 wirkenden Kräfte durch entsprechende Pfeile angedeutet. Mit der Kraft F_DAM ist dabei die aus dem Druck des Arbeitsmediums unter dem Antriebskolben 10 resultierende Kraft bezeichnet. In the 1 are the directions of during an opening or closing operation of the valve 2 acting forces indicated by corresponding arrows. With the force F _DAM is the from the pressure of the working medium under the drive piston 10 resulting force referred.

Die durch die hydraulische Stelleinrichtung 7 auf den Ventilkegel 4 beaufschlagte Kraft erhält man, indem der gemessenen Öldruck unter dem Antriebskolben 10 mit der Querschnittsfläche des Antriebskolbens 10 multipliziert wird. Diese beträgt bei den Ventilen des dargestellten Ausführungsbeispiels 0,0175 m². The through the hydraulic actuator 7 on the valve cone 4 applied force is obtained by the measured oil pressure under the drive piston 10 with the cross-sectional area of the drive piston 10 is multiplied. This is 0.0175 m ² in the valves of the illustrated embodiment.

Das bedeutet, aus der Bildung der Differenz des während eines Öffnungsvorganges an einem bestimmten Ventilhub erfassten Öldrucks und des bei einem Schließvorgang für den gleichen Ventilhub erfassten Öldruckes kann unmittelbar die in dem Ventil auftretende Reibkraft abgeleitet werden. That is, from the formation of the difference of the oil pressure detected during an opening operation at a certain valve lift and at a closing operation for the same valve lift detected oil pressure can be derived directly occurring in the valve friction force.

Damit die Differenzbildung von Druckwerten, die zu gleiche Ventilhüben gehören auf besonders einfache Weise möglich ist, werden die Messungen zweckmäßiger Weise derart durchgeführt, dass unmittelbar Messwerte des Öldrucks für einen Öffnungs- und einen Schließvorgang für jeweils gleiche Ventilhübe vorliegen. Alternativ oder zusätzlich können einmal erfasste Werte auch interpoliert werden, um für den Öffnungs- und den Schließvorgang Werte zu gleichen Ventilhüben verfügbar zu haben. In order that the differentiation of pressure values, which belong to the same valve strokes, is possible in a particularly simple manner, the measurements are expediently carried out in such a way that directly measured values of the oil pressure for an opening and a closing operation are available for the same valve strokes. Alternatively or additionally, once acquired values can also be interpolated in order to have values for identical valve lifts available for the opening and closing operation.

Die 3 zeigt ein Diagramm mit Ergebnissen einer für das Ventil 2 durchgeführten Messung. In dem Diagramm, dessen unskalierte X-Achse die Zeit repräsentiert, ist oben der gemessenen Öldruck unter dem Antriebskolben 10 (unskaliert und einheitenlos) und unten der gleichzeitig gemessene Ventilhub (unskaliert und einheitenlos) dargestellt. Die 3 zeigt die Ergebnisse von insgesamt 8 Öffnungs- und Schließvorgängen. Der in der 3 rein schematisch dargestellte Zeitbereich entspricht etwa 15 Minuten. The 3 shows a diagram with results for the valve 2 performed measurement. In the diagram, whose unscaled X-axis represents the time, the measured oil pressure under the drive piston is at the top 10 (unscaled and unitless) and below the simultaneously measured valve lift (unscaled and unitless) shown. The 3 shows the results of a total of 8 opening and closing operations. The Indian 3 purely schematically illustrated time range corresponds to about 15 minutes.

3 veranschaulicht die Differenz des Druckwertes zwischen Öffnungs- und Schließvorgang. Die Sprünge im Drucksignal (obere Kurve) ergeben die Addition der Reibkräfte von Öffnungsvorgang und Schließvorgang in der jeweiligen Ventilposition. Unter der Berücksichtigung der auflösungsbedingten Ungenauigkeiten ist ersichtlich, dass die Drucksprünge bei Bewegungsumkehr für unterschiedliche Ventilhübe vergleichbar sind. In diesem Beispiel lässt sich bei den Drucksprüngen eine Druckdifferenz dp von 4,5 bar bestimmen, welche mit einer Reibkraft F_R = 3,88kN unter Berücksichtigung der Querschnittsfläche des Antriebskolbens von A_{_Kolben} = 0,0175m² korreliert. 3 illustrates the difference in pressure between opening and closing. The jumps in the pressure signal (upper curve) result in the addition of the frictional forces of opening operation and closing operation in the respective valve position. Taking into account the inaccuracies caused by the resolution, it can be seen that the jumps in pressure during movement reversal are comparable for different valve strokes. In this example, a pressure difference dp of 4.5 bar can be determined in the pressure jumps, which correlates with a frictional force F _R = 3.88 kN, taking into account the cross-sectional area of the drive _piston of A _{_ piston} = 0.0175 m ² .

Dieser Wert wird erfindungsgemäß mit einem Referenzwert verglichen, um Aussagen über den Zustand des Ventils 2 zu machen. Vorliegend wird dieser Wert konkret mit den Werten für die Reibkraft verglichen, welche sich unter der vorstehende Auswertung der Druck-Messwerte für zahlreiche zurückliegende Prüfvorgänge für den gleichen Ventilhub von 30% ergeben haben. Aus dem Vergleich der berechneten Reibungskraftwerte sämtlicher bereits absolvierter Prüfvorgänge wird dann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Trend abgeleitet. Zum Beispiel kann bestimmt werden, um wie viel Prozent die Reibkraft beispielsweise seit einem bestimmten Zeitpunkt oder auch jeweils über einen oder mehrere Monate zugenommen hat. This value is inventively compared with a reference value to statements about the state of the valve 2 close. In the present case, this value is concretely compared with the values for the frictional force, which have resulted from the above evaluation of the pressure measurement values for numerous past test procedures for the same valve lift of 30%. From the comparison of the calculated friction force values of all already completed test procedures, a trend is then derived in the present exemplary embodiment. For example, it can be determined by what percentage the frictional force has increased, for example, since a certain time or even over one or more months in each case.

Auch kann auf Basis des Vergleiches der an den mehreren Prüfvorgängen gemessenen Werte und der daraus abgeleiteten Reibkraft ein Überprüfungszeitpunkt für das Ventil 2 und/oder das weitere Ventil abgeleitet werden. Vorliegend wird basierend auf einer Trendanalyse sowie basierend darauf, dass die berechnete Reibkraft einen vorgegebenen Grenzwert überschritten hat, ein Revisionszeitpunkt empfohlen, welcher vor einem Revisionszeitpunkt liegt, der zuvor festgelegt war. Der Revisionszeitpunkt für die Ventile wird somit nach vorne verlegt. Also, based on the comparison of the values measured at the several test procedures and the frictional force derived therefrom, a checkup time for the valve 2 and / or the other valve are derived. In the present case, based on a trend analysis and based on the fact that the calculated frictional force has exceeded a predetermined limit value, a revision time is recommended which is before a revision time which was previously determined. The revision time for the valves is thus moved forward.

Alternativ oder zusätzlich dazu, dass, wie vorstehend beschrieben, zunächst die Reibungskraft auf Basis der gemessenen Öldruckwerte berechnet und dann aus der Reibungskraft Schlüsse zum Ventilzustand gezogen werden, können die Öldruckwerte auch unmittelbar herangezogen werden, um Aussagen über den Ventilzustand zu machen und/oder wenigstens einen Überprüfungszeitpunkt für das Ventil festzulegen. As an alternative or in addition to that, as described above, first calculating the frictional force on the basis of the measured oil pressure values and then drawing conclusions about the valve state from the frictional force, the oil pressure values can also be used directly to make statements about the valve state and / or at least set a checkpoint for the valve.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ferner der zeitliche Verlauf der gemessenen Öldruckwerte bzw. der hieraus berechneten Reibungskraft betrachtet. In the illustrated embodiment of the method according to the invention, the time profile of the measured oil pressure values or the friction force calculated therefrom is also considered.

Die 4 zeigt ein Diagramm, in welchem beispielhaft angenommene Werte des Öldrucks für unterschiedliche Ergebnistypen, die bei Prüfvorgängen jeweils während eines langsamen, mit einer Geschwindigkeit von 1,67 mm pro Sekunde durchgeführten Öffnungsvorganges O (in 4 mit dem Index O gekennzeichnet) und eines Schließvorganges S (in 4 mit dem Index S gekennzeichnet) für das Ventil 2 erfasst wurden, gegen den gleichzeitig gemessenen Ventilhub aufgetragen sind. Es sind einerseits Werte dargestellt, wie sie unmittelbar nach Inbetriebnahme des Ventils 2 erwartet werden, wenn dieses noch nicht verschlissen und frei von Beschädigungen ist. Die entsprechenden Werte sind mit NC für den "Normalzustand" (englisch: normal condition) bezeichnet. The 4 FIG. 12 is a graph showing exemplified values of oil pressure for different types of results obtained during test operations each during a slow opening operation O (in FIG. 1) at a speed of 1.67 mm per second 4 denoted by the index O) and a closing operation S (in 4 marked with the index S) for the valve 2 were recorded, are plotted against the simultaneously measured valve lift. On the one hand, values are shown as they are immediately after the valve has been put into operation 2 can be expected if this is not worn and free from damage. The corresponding values are denoted by NC for the "normal condition".

Darüber hinaus sind die angenommenen Messwerte eines beispielhaften Prüfvorganges gezeigt, welcher viele Monate nach Inbetriebnahme des Ventils 2 durchgeführt wurde. Diese Werte sind mit IF für erhöhte Reibung bezeichnet. Der Vergleich dieser Kurve mit der Kurve der unmittelbar nach Inbetriebnahme zu erwartenden Druckwerte zeigt, dass die Reibung über die Zeit zugenommen hat. Dies lässt sich unmittelbar aus den in 2 angenommenen Messwerten des Öldrucks beim Öffnen und Schließen, deren Differenz gemäß der vorstehenden Gleichungen proportional zur Reibungskraft ist, erkennen. Die Zunahme der Reibungskraft weist auf eine Zunahme des Verschleißes hin. In addition, the assumed measured values of an exemplary test procedure are shown, which many months after commissioning of the valve 2 was carried out. These values are labeled IF for increased friction. The comparison of this curve with the curve of the pressure values to be expected immediately after start-up shows that the friction has increased over time. This can be directly from the in 2 assumed values of the oil pressure at opening and closing, the difference according to the above equations is proportional to the friction force, recognize. The increase in friction force indicates an increase in wear.

Schließlich sind die angenommenen Messwerte eines beispielhaften Prüfvorganges dargestellt, welcher nochmals einige Monate später durchgeführt wurde und keine erhöhte Reibung aber eine Schwächung der Tellerfedern aufzeigt. Diese Messwerte sind mit BS gekennzeichnet. Wie die 4 zeigt, liegt hier ein stark anderer zeitlicher Verlauf der Öldruckwerte vor, was darauf zurückzuführen ist, dass von dem Tellerfederpaket 11 des hydraulischen Antriebs eine Feder kaputt gegangen ist oder mehrere Federn gebrochen bzw. geschwächt sind. Finally, the assumed measured values of an exemplary test procedure are shown, which was carried out again a few months later and no increased friction but one Weakening of the disc springs shows. These measured values are marked with BS. As the 4 shows, there is a very different time course of the oil pressure values, which is due to the fact that of the plate spring package 11 the hydraulic drive has broken a spring or multiple springs are broken or weakened.

In der 5 ist weiterhin in zur Veranschaulichung der zeitliche Verlauf des Öldrucks unter dem Antriebskolben 10 für einen Öffnungsvorgang O und einen Schließvorgang S des Ventils 2 und in der 6 die aus den Öldruckwerten berechnete Reibkraft für den Öffnungsvorgang O und den Schließvorgang S über der Zeit rein schematisch dargestellt. In the 5 is still in illustration of the time course of the oil pressure under the drive piston 10 for an opening operation O and a closing operation S of the valve 2 and in the 6 the friction force calculated from the oil pressure values for the opening process O and the closing operation S over time is shown purely schematically.

Wie der 5 entnommen werden kann, liegen am Anfang und Ende des Öffnungsvorganges sowie des Schließvorganges naturgemäß Sprünge des Öldrucks vor, da sich im Bereich der ersten und letzten 2% der Gesamtstrecke des Ventilhubs der Öldruck noch aufbaut bzw. abfällt. Die Zeitspanne, in welcher besonders geeignete Werte erfasst werden können, erstreckt sich insbesondere von t_2%H,O bis t_98%H,O sowie t_{98%H,S bis} t_2%H,S, also beim Öffnen von dem Zeitpunkt, welcher 2% des gesamten Hubweges entspricht, bis zu dem Zeitpunkt, welcher 98% des gesamtem Hubweges entspricht, und beim Schließen umgekehrt. Werte, die unterhalb von 2% sowie oberhalb von 98 Ventilhub erfasst werden, werden vorliegend nicht für die erfindungsgemäße Zustandsdiagnose herangezogen. Again 5 can be taken, are at the beginning and end of the opening process and the closing naturally jumps in the oil pressure before, since in the range of the first and last 2% of the total distance of the valve lift, the oil pressure still builds up or falls. The period of time in which particularly suitable values can be detected extends, in particular, from t _{2% H, O} to t _{98% H, O} and t _{98% H, S to} t _{2% H, S} , ie when the time is opened , which corresponds to 2% of the total stroke, up to the time which corresponds to 98% of the total stroke, and vice versa when closing. Values below 2% and above 98 Valve lift are detected, are not used in the present case for the condition diagnosis of the invention.

Wie ein Vergleich der 5 und 6 zeigt, ergibt sich für die Druckwerte aus 5 eine zeitlich konstante Reibkraft während des Öffnens- und des Schließens. Die Reibkraft ist ferner erwartungsgemäß für den Öffnungs- und den Schließvorgang betragsmäßig gleich groß, zeichnet sich jedoch durch umgekehrte Vorzeichen aus. Like a comparison of 5 and 6 shows, results for the pressure values 5 a temporally constant frictional force during opening and closing. The frictional force is expected to be equal in magnitude for the opening and closing process, but is characterized by opposite signs.

In 6 sind vorgegebene Grenzwerte G für den Öffnungsvorgang O und den Schließvorgang S schematisch dargestellt, welche ebenfalls betragsmäßig gleich groß sind, jedoch ein unterschiedliches Vorzeichen aufweisen. Bei der in der 6 schematisch dargestellten Reibkraft liegt keine Grenzwertüberschreitung vor, woraus abgeleitet werden kann, dass das betrachtete Ventil 2 noch keiner unmittelbaren Überprüfung bedarf. In 6 are predetermined limits G for the opening process O and the closing operation S shown schematically, which are also the same size, but have a different sign. When in the 6 Frictional force shown schematically is no limit value exceeded, from which it can be deduced that the considered valve 2 still no immediate review needs.

Alternativ oder zusätzlich dazu, dass, wie vorstehend im Einzelnen beschrieben, der gemessene Öldruck unmittelbar für die Zustandsdiagnose herangezogen oder über die Differenzbildung der Öldruckwerte entsprechender Ventilhübe beim Öffnen und Schließen auf die Reibungskraft geschlossen wird, kann diese auch über zusätzliche Berücksichtigung weiterer Betriebsparameter berechnet werden. As an alternative or in addition to that, as described in detail above, the measured oil pressure is used directly for the condition diagnosis or closed by the difference formation of the oil pressure values corresponding valve lifts during opening and closing on the frictional force, this can also be calculated by additional consideration of other operating parameters.

Beispielsweise kann zusätzlich der während des Betriebes gemessene Dampfdruck hinter dem Ventilkegel 4 und die Steifigkeit des Tellerfederpaketes 11 Berücksichtigung finden. Die Reibungskraft lässt sich dann unter Heranziehung der Kräftebilanz F_St = F_F ± F_R – F_DD berechnen. Dies hat den Vorteil, dass nicht die Werte von wenigstens einem Öffnungs- und wenigstens einem Schließvorgang herangezogen werden müssen, was für die vorstehend beschriebene Differenzbildung der Öldruckwerte erforderlich ist. Dass nicht die Differenz betrachtet werden muss birgt insbesondere den Vorteil, dass nicht jeweils für einen Öffnungs- und einen Schließvorgang Messwerte des Öldrucks für gleiche Ventilhübe vorliegen müssen. For example, in addition to the measured during operation vapor pressure behind the valve plug 4 and the rigidity of the plate spring package 11 Consideration. The frictional force can then be determined by taking the balance of forces F _St = F _F ± F _R - F _DD to calculate. This has the advantage that it is not necessary to use the values of at least one opening and at least one closing operation, which is necessary for the difference formation of the oil pressure values described above. The fact that the difference need not be considered has the particular advantage that measured values of the oil pressure for the same valve lifts do not have to be available for each of an opening and a closing operation.

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Reibkraft während des Betriebs bei einer Bewegungsumkehr (Öffnen – Schließen) ermittelt wird. Wie in 3 zu erkennen ist, kann aus dem Drucksprung zwischen Öffnungs- und Schließvorgang oder Schließ- und Öffnungsvorgang über die Höhe der Druckdifferenz, also des dp die Reibkraft an der jeweiligen Ventilposition ermittelt werden: F_{_R} = A_{_Antriebskolben}·(dp/2). In addition, it is also possible that the frictional force during operation at a reversal of motion (opening - closing) is determined. As in 3 can be seen, the frictional force at the respective valve position can be determined from the pressure jump between opening and closing operation or closing and opening operation on the height of the pressure difference, ie the dp: F _{_R} = A _{_antriebskolben} · (dp / 2).

Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäß erfolgende Zustandsdiagnose unter Berücksichtigung der während eines Öffnungs- und/oder Schließvorganges auftretenden Reibungskraft liefert besonders zuverlässige Ergebnisse. Auch wird es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, Überprüfungszeitpunkte in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Ventilzustand festzulegen. Unnötige Überprüfungen und damit verbundene Stillstandszeiten und somit Kosten können im Ergebnis zuverlässig vermieden werden. The above-described state diagnosis according to the invention taking into account the friction force occurring during an opening and / or closing operation provides particularly reliable results. It is also possible by the method according to the invention to set inspection times in dependence on the actual valve state. Unnecessary checks and associated downtime and thus costs can be reliably avoided in the result.

Die erfindungsgemäße Zustandsdiagnose und/oder Vorhersage von einem oder mehreren Überprüfungszeitpunkten erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Online-Überwachung während des Betriebes der Dampfturbinenanlage, in welcher das Ventils 2 und das weitere Ventil zum Einsatz kommen. Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Schritte werden mittels einer Speicher- und Auswerteeinrichtung der Dampfturbinenanlage durchgeführt, die Teil der Turbinenleittechnik ist. The state diagnosis according to the invention and / or prediction of one or more inspection times is carried out in the illustrated embodiment as an online monitoring during operation of the steam turbine plant, in which the valve 2 and the other valve are used. The steps according to the invention described above are carried out by means of a storage and evaluation device of the steam turbine plant, which is part of the turbine control system.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Verfahren zum Überprüfen des Zustandes eines Ventils (2), über welches einer Dampfturbine Dampf zugeführt wird und das einen Ventilkegel (4) und einen Antrieb (3) mit einer Stelleinrichtung (7), über die der Ventilkegel (4) mit einer Kraft beaufschlagbar ist, aufweist, bei dem – während wenigstens eines Öffnungs- und/oder Schließvorgangs des Ventils (2) wenigstens ein Betriebsparameter des Ventils (2), der die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentiert, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen Betriebsparameters gemessen wird, – der wenigstens eine gemessene Betriebsparameter oder eine von diesem abgeleitete Größe mit einem Referenzwert, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen Betriebsparameters oder der von diesem abgeleiteten Größe mit einem Referenzverlauf verglichen wird, und – auf Basis des Vergleichs auf den Zustand des Ventils (2) geschlossen und/oder wenigstens ein Überprüfungszeitpunkt für das Ventil (2) festgelegt wird. Method for checking the condition of a valve ( 2 ), via which steam is supplied to a steam turbine and which has a valve cone ( 4 ) and a drive ( 3 ) with an adjusting device ( 7 ) over which the poppet ( 4 ) can be acted upon, in which - during at least one opening and / or closing operation of the valve ( 2 ) at least one operating parameter of the valve ( 2 ), which is controlled by the actuator ( 7 represents acted upon force, in particular the temporal course of the at least one operating parameter is measured, - the at least one measured operating parameters or a derived from this variable with a reference value, in particular the temporal course of the at least one operating parameter or derived from this variable compared with a reference curve and, on the basis of the comparison to the state of the valve ( 2 ) and / or at least one check time for the valve ( 2 ).

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) des Antriebs (3) einen mit einem Arbeitsmedium (8) gefüllten Arbeitsraum (9) und einen den Arbeitsraum (9) begrenzenden bewegbaren Antriebskolben (10) umfasst, und dass als derjenige Betriebsparameter, welcher die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentiert der Duck des Arbeitsmediums (8) unter dem Antriebskolben (10) insbesondere zeitabhängig gemessen wird. Method according to claim 1, characterized in that the adjusting device ( 7 ) of the drive ( 3 ) one with a working medium ( 8th ) filled working space ( 9 ) and the working space ( 9 ) limiting movable drive piston ( 10 ) and that as the operating parameter, which by the adjusting device ( 7 ) applied force represents the duck of the working medium ( 8th ) under the drive piston ( 10 ) is measured in particular time-dependent.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Betriebsparameter, welcher die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentiert während des wenigstens einen Öffnungs- und/oder Schließvorganges weitere Betriebsparameter des Ventils (2) insbesondere zeitabhängig erfasst werden, bevorzugt der Ventilhub und/oder der Dampfdruck vor und/oder hinter dem Ventil (2). Method according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the operating parameter, which by the adjusting device ( 7 ) acted upon force during the at least one opening and / or closing operation further operating parameters of the valve ( 2 ) are detected in particular as a function of time, preferably the valve lift and / or the vapor pressure upstream and / or downstream of the valve ( 2 ).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen mehrerer, zeitlich voneinander beabstandeter Prüfvorgänge während wenigstens eines Öffnungs- und/oder Schließvorganges des Ventils (2) der wenigstens eine die beaufschlagte Kraft repräsentierende Betriebsparameter, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen die beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters erfasst wird, und die erfassten Betriebsparameter, insbesondere die erfassten zeitlichen Verläufe des Betriebsparameters der mehreren Prüfvorgänge miteinander verglichen werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the context of several, temporally spaced test operations during at least one opening and / or closing operation of the valve ( 2 ) the at least one operating parameter representing the applied force, in particular the time profile of the at least one operating parameter representing the applied force is detected, and the detected operating parameters, in particular the detected time profiles of the operating parameter of the plurality of test operations are compared with one another.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Prüfvorgänge über eine vorgegeben Betriebszeit des Ventils (2) verteilt liegen, und insbesondere vorgegebene zeitliche Abstände von insbesondere wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens vier Wochen zueinander aufweisen. A method according to claim 4, characterized in that the plurality of test operations over a predetermined operating time of the valve ( 2 ), and in particular predetermined time intervals of in particular at least two, preferably at least four weeks to each other.

Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Zunahme des wenigstens einen die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters an aufeinanderfolgenden Prüfvorgängen auf einen Verschleiß und/oder eine Beschädigung des Ventils (2) geschlossen wird und/oder eine Zunahme des wenigstens einen die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters herangezogen wird, um wenigstens einen Überprüfungszeitpunkt für das Ventil (2) festzulegen. A method according to claim 4 or 5, characterized in that an increase of the at least one by the adjusting device ( 7 ) acted upon operating parameter on successive test operations for wear and / or damage to the valve ( 2 ) is closed and / or an increase of the at least one by the adjusting device ( 7 ) acted upon force acting operating parameter is used to at least one inspection time for the valve ( 2 ).

Verfahren nach einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, dass während wenigstens eines Öffnungs- und während wenigstens eines Schließvorganges der wenigstes eine Betriebsparameter, der die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentiert, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen Betriebsparameters, der die beaufschlagte Kraft repräsentiert erfasst wird, und auf Basis der bei dem Öffnungs- und dem Schließvorgang erfassten Werte auf den Zustand des Ventils (2) geschlossen und/oder wenigstens ein Überprüfungszeitpunkt für das Ventil (2) festgelegt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, during at least one opening and during at least one closing operation, at least one operating parameter corresponding to that provided by the adjusting device ( 7 ), in particular the time profile of the at least one operating parameter which represents the applied force is detected, and on the basis of the values detected during the opening and closing operation on the state of the valve ( 2 ) and / or at least one check time for the valve ( 2 ).

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter, welcher die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentiert und der Ventilhub bei dem wenigstens einen Öffnungs- und dem wenigstens einen Schließvorgang des Ventils (2) insbesondere zeitabhängig erfasst werden, und für wenigstens einen, insbesondere mehrere, bevorzugt alle erfassten Werte des Ventilhubs die Differenz zwischen dem bei dem Öffnungsvorgang zu dem jeweiligen Ventilhub erfassten Wert des die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters und dem bei dem Schließvorgang zu dem gleichen Ventilhub erfassten Wert des die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters gebildet und auf Basis des erhaltenen Differenzwertes, insbesondere der erhaltenen Differenzenwerte auf den Zustand des Ventils (2) geschlossen und/oder wenigstens ein Überprüfungszeitpunkt für das Ventil (2) festgelegt wird. A method according to claim 7, characterized in that the operating parameter, which by the adjusting device ( 7 ) and the valve lift in the at least one opening and the at least one closing operation of the valve ( 2 ) are detected in particular as a function of time, and for at least one, in particular several, preferably all detected values of the valve lift, the difference between the value of the valve detected during the opening process to the respective valve lift. 7 ) acted upon by the actuating force representing operating parameter and the value recorded in the closing process to the same valve lift by the adjusting device ( 7 ) acted upon force representing operating parameter and on the basis of the obtained difference value, in particular the obtained difference values on the state of the valve ( 2 ) and / or at least one check time for the valve ( 2 ).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis des wenigstens einen die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters des Ventils (2) und insbesondere weiterer Betriebsparameter des Ventils (2) die während des Öffnungs- und/oder Schließvorganges wirkende Reibungskraft berechnet wird, insbesondere auf Basis des zeitlichen Verlaufs des wenigstens einen die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentierenden Betriebsparameters und bevorzugt des zeitlichen Verlaufes weiterer Betriebsparameter des Ventils (2) der zeitliche Verlauf der während des Öffnungs- und/oder Schließvorganges auftretende Reibungskraft berechnet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the basis of the at least one by the adjusting device ( 7 ) acted upon operating parameter of the valve ( 2 ) and particularly further operating parameters of the valve ( 2 ) the frictional force acting during the opening and / or closing operation is calculated, in particular on the basis of the time profile of the at least one frictional force generated by the adjusting device ( 7 ) acted upon force acting operating parameter and preferably the time course of further operating parameters of the valve ( 2 ) the time course of the friction force occurring during the opening and / or closing operation is calculated.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (3) des Ventils (2) ein Federelement (11) aufweist und die Steifigkeit des Federelementes (11) bei der Berechnung der während des wenigstens einen Öffnungs- und/oder Schließvorganges des Ventils (2) auftretenden Reibungskraft, insbesondere des zeitlichen Verlaufs der während des wenigstens einen Öffnungs- und/oder Schließvorgangs auftretenden Reibungskraft berücksichtigt wird. Method according to claim 9, characterized in that the drive ( 3 ) of the valve ( 2 ) a spring element ( 11 ) and the stiffness of the spring element ( 11 ) in the calculation of during the at least one opening and / or closing operation of the valve ( 2 ) occurring frictional force, in particular the time course of the frictional force occurring during the at least one opening and / or closing operation is taken into account.

Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskraft, insbesondere der zeitliche Verlauf der Reibungskraft unter Heranziehung einer Kraftbilanz zu den während des Öffnungs- und/oder Schließvorganges des Ventils (2) wirkenden Kräften berechnet wird. A method according to claim 9 or 10, characterized in that the frictional force, in particular the time course of the frictional force using a balance of force to during the opening and / or closing operation of the valve ( 2 ) acting forces is calculated.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftbilanz herangezogen wird, gemäß derer die Reibungskraft gleich der Federkraft des Federelementes (11) minus der aus dem Dampfdruck hinter dem Ventil (2) resultierenden Kraft minus der durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagten Kraft ist. A method according to claim 11, characterized in that a force balance is used, according to which the friction force equal to the spring force of the spring element ( 11 ) minus the vapor pressure behind the valve ( 2 ) resulting force minus the by the adjusting device ( 7 ) acted upon force.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, welche deutlich unterhalb der Öffnungs- oder Schließgeschwindigkeit des Ventils (2) im normalen Betrieb liegt, insbesondere, dass der wenigstens eine Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, die unterhalb von 10 mm pro Sekunde, bevorzugt unterhalb von 5 mm pro Sekunde, besonders bevorzugt unterhalb von 3 mm pro Sekunde liegt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one opening and / or closing operation is carried out at a speed which is well below the opening or closing speed of the valve ( 2 ) is in normal operation, in particular that the at least one opening and / or closing operation is carried out at a speed which is below 10 mm per second, preferably below 5 mm per second, more preferably below 3 mm per second.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, aus der eine Dauer für einen vollständigen Öffnungs- oder Schließvorgang resultiert, welche mindestens 10 Sekunden, insbesondere mindestens 20 Sekunden, bevorzugt mindestens 30 Sekunden beträgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one opening and / or closing operation is carried out at a speed from which a duration for a complete opening or closing operation results, which at least 10 seconds, in particular at least 20 seconds, preferred at least 30 seconds.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, die es ermöglicht, dass bei einer Abtastrate im Bereich von 1 Hz oder weniger mehrere, insbesondere mehrere zehn, bevorzugt mehrere hundert Werte von Betriebsparametern des Ventils (2) während eines vollständigen Öffnungs- oder vollständigen Schließvorgangs gemessen werden können. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one opening and / or closing operation is carried out at a speed which makes it possible that at a sampling rate in the range of 1 Hz or less several, in particular several tens, preferably several hundred Values of operating parameters of the valve ( 2 ) can be measured during a full opening or full closing operation.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst wenigstens ein Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, welche der Geschwindigkeit im normalen Betrieb entspricht, um die allgemeine Schließtüchtigkeit des Ventils (2) zu testen, und im Anschluss daran wenigstens ein Öffnungs- und/oder Schließvorgang mit erheblich geringerer Geschwindigkeit durchgeführt wird, während dem der wenigstens eine die durch die Stelleinrichtung (7) beaufschlagte Kraft repräsentierende Betriebsparameter, insbesondere der zeitliche Verlauf des wenigstens einen Betriebsparameters gemessen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that firstly at least one opening and / or closing operation is carried out at a speed which corresponds to the speed during normal operation in order to ensure the general closing of the valve ( 2 ), and subsequently at least one opening and / or closing operation is carried out at a considerably slower speed, during which the at least one 7 ) acted upon force acting operating parameters, in particular the time course of the at least one operating parameter is measured.