DE3340925A1 - CONTROL DEVICE FOR CONTROL VALVES OF TURBO MACHINES, ESPECIALLY FOR INDUSTRIAL TURBINES OF HIGH AVAILABILITY - Google Patents
CONTROL DEVICE FOR CONTROL VALVES OF TURBO MACHINES, ESPECIALLY FOR INDUSTRIAL TURBINES OF HIGH AVAILABILITYInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 83 P 3119 DE. 01SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark Berlin and Munich VPA 83 P 3119 DE. 01
Regeleinrichtung für Stellventile von Turbomaschinen, insbesondere für Industrieturbinen hoher Verfügbarkeit Control device for control valves of turbo machines, especially for high availability industrial turbines
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für Stellventile von Turbomaschinen, insbesondere für Industrieturbinen hoher Verfügbarkeit, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Zu solchen Industrieturbinen hoher Verfügbarkeit zählen z. B. Kompressor-Antriebsturbinen. Diese sind in aller Regel mindestens 2 Jahre und möglichst bis zu 3 Jahren, ununterbrochen in Betrieb, so daß an die Regeleinrichtung für die Stellventile erhöhte Anforderungen in bezug auf sichere ungestörte Arbeitsweise und Redundanz im Falle des Ausfalls von Komponenten der Regeleinrichtung gestellt werden.The invention relates to a control device for control valves of turbo machines, in particular for industrial turbines high availability, according to the preamble of claim 1. Such high availability industrial turbines count e.g. B. Compressor drive turbines. These are usually at least 2 years and if possible up to 3 years, continuously in operation, so that to the Control device for the control valves increased requirements with regard to safe, undisturbed operation and redundancy in the event of failure of components of the control system.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der eingangs näher definierten Art zu schaffen, welche diesen erhöhten Anforderungen gerecht wird, d. h., welcheThe invention is based on the object of creating a control device of the type defined in more detail at the outset, which meets these increased requirements, d. H., Which
- einen ungestörten Dauerbetrieb der Turbine von der Seite der Regeleinrichtung her ermöglicht,- enables undisturbed continuous operation of the turbine from the side of the control device,
- ein eigen-sicheres (Fail-safe-) Verhalten mit Selbstheileffekt durch automatische, stoßfreie Umschaltung auf intakte Komponenten gewährleistet und- an intrinsically safe (fail-safe) behavior with self-healing effect guaranteed by automatic, bumpless switchover to intact components and
- selbst im Falle der Störung in bestimmten Zweigen- even in the event of a fault in certain branches
oder Kanälen der Regeleinrichtung in der Weise redundant ausgebildet ist, daß der Weiterbetrieb der Regeleinrichtung und der Turbine auch dann ermöglicht ist, wenn bestimmte Komponenten der Regeleinrichtung ausgewechselt und/oder repariert werden müssen.or channels of the control device is designed redundantly in such a way that the continued operation of the control device and the turbine is also enabled when certain components of the control device are replaced and / or need to be repaired.
Bu 2 Fl/13.04.1983Bu 2 Fl / 13.04.1983
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
-^2 - VPA 85 P 3119 DE. - ^ 2 - VPA 85 P 3119 DE.
Erfindungsgemäß wird die gestellte komplexe Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale in der Hauptsache gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 angegeben. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Abwandlung der Regeleinrichtung nach dem Hauptanspruch, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß anstelle einer dreikanaligen eine zweikanalige Ausführung vorgesehen ist und der entsprechenden Antivalenz-Überwachungsschaltung zur Ermittlung des fehlerhaften Kanals eine 1- von -2- Auswahlschaltung zugrunde gelegt ist.According to the invention, the set complex problem is mainly achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous further developments are given in subclaims 2 to 11. The invention also relates to a modification of the control device according to the main claim, which is characterized in that instead of a three-channel version, a two-channel version is provided and the corresponding non-equivalence monitoring circuit for determining the faulty channel is based on a 1-of- 2 selection circuit.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem in der hohen Verfügbarkeit der Regeleinrichtung zu sehen. Diese ist bedingt durch die dreikanalige Ausführung, die automatische Umschaltung von einem defekten Betriebskanal auf einen der beiden Reservekanäle und bei zwei defekten Kanälen - durch die Umschaltung von Hand auf den letzten Reservekanal, wobei ein Ersatz defekter Komponenten während des Betriebs der Anlage erfolgen kann. Ein weiterer Vorteil liegt in der einfachen Fehlerdiagnose, d. h. in der Selbstüberwachung der Kanäle, der Meldung des fehlorhaften Kanals und der Möglichkeit der Anzeige der defekten Komponenten bei einem Erstfehler sowie den Prüfroutinen und Diagnosehilfen bei einem Z-weitfehler durch den Bedienungsmann. Des weiteren ist als vorteilhaft hervorzuheben die gleichbleibende Regelgüte, bedingt durch die Gleichwertigkeit der drei Kanäle, ihre synchrone Arbeitsweise und damit eine nahezu stoßfreie Umschaltung von einem Kanal auf einen anderen.The advantages that can be achieved with the invention are primarily the high availability of the control device to see. This is due to the three-channel design, the automatic switchover from a defective one Operating channel to one of the two reserve channels and in the case of two defective channels - by switching from Hand on the last reserve channel, whereby a replacement of defective components during the operation of the system can be done. Another advantage is the simple fault diagnosis, i. H. in self-monitoring the channels, the message of the defective channel and the Possibility of displaying the defective components in the event of an initial error as well as the test routines and diagnostic aids in the event of a Z-wide error by the operator. The consistent control quality due to the equivalence should also be emphasized as advantageous of the three channels, their synchronous mode of operation and thus an almost bumpless switchover from one Channel to another.
Im folgenden wird anhand der Zeichnung, in der ein Ausführung sbeispiel der Erfindung dargestellt ist, diese noch näher erläutert. Darin zeigt in schematischer Diagrammdarstellung:In the following, with reference to the drawing, in which an embodiment of the invention is shown, this explained in more detail. It shows in a schematic diagram representation:
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-Β --Β -
-•5 - VPA 85 P 3119 DE.- • 5 - VPA 85 P 3119 DE.
Fig. 1 oinon Übersichts-Schaltplan der Regeleinrichtung nach der Erfindung mit dreikanaliger Stellungsregelung für eine elektro-hydraulische Turbinenregelung (EHTE);Fig. 1 oinon overview circuit diagram of the control device according to the invention with three-channel position control for an electro-hydraulic turbine control (EHTE);
Fig. 2 das Detail des dreikanaligen hydraulischen Leitungssystems aus Fig. 1 mit zugehörigen Komponenten, d. h. ohne die elektrischen Signalleitungen und Meßwertgeber; FIG. 2 shows the detail of the three-channel hydraulic line system from FIG. 1 with associated components, d. H. without the electrical signal lines and transducers;
Fig. 3 die Schaltlogik zur 2- von 3- Auswahl bei der dreikanaligen Stellungsregelung nach den Fig. 1 und 2, wobei die in Kreisen gesetzten A, B, C die Art der Fehler überwachung symbolisieren und die arabischen Ziffern 1 bis 3 hinter den Großbuchstaben A, B, C die Kanäle und die in Kreise gesetzten arabischen Ziffern laufende Nummern für Meßwertleitungen bezeichnen;Fig. 3 the switching logic for 2- of 3- selection in the three-channel position control according to FIGS. 1 and 2, the A, B, C set in circles indicating the type of error Symbolize monitoring and the Arabic numerals 1 to 3 after the capital letters A, B, C, the channels and the Arabic numerals in circles denote sequential numbers for measured value lines;
Fig. 4 sinngemäß zu Fig. 3 eine Schaltlogik für die 3 Kanäle, vorgesehen für die Nullpunkt-Überwachung des Steuerstromes, welcher dem elektrischen Eingang der elektro-hydraulischeri Umformer zugeführt wird. Die in Kreisen befindlichen arabischen Ziffern stellen wieder Meßwerte bzw. Meßleitungsanschlüsse dar;FIG. 4, analogous to FIG. 3, shows a switching logic for the third Channels, provided for the zero point monitoring of the control current, which is the electrical input of the electro-hydraulic converter is supplied. The Arabic numerals in circles represent again Represent measured values or measuring line connections;
Fig. 5 eine Schaltlogik zur Fehlerdiagnose in allen drei Kanälen und der abgeleiteten Meldung bestimmter Fehlertypen und5 shows a switching logic for fault diagnosis in all three Channels and the derived message of certain types of errors and
Fig. 6 eine weitere Schaltlogik für alle drei Kanäle, welche ζar Kanal-Umschaltung auf einen gesunden Kanal im Falle der Störung des aktiven Kanals dient.6 shows another switching logic for all three channels, which are channel switching to a healthy channel in the event of a fault in the active channel.
Die in Fig. 1 dargestellte RegelHinrichtung dient zur Verstellung des nicht dargestellten Stellventils einer Turbomaschine. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Industrieturbine hoher Verfügbarkeit, wie eine Kompressor-Antriebsturbine. Zur Verstellung des Stellventils dient mindestens ein Kraftkolben-Zylinder-SystemThe control device shown in Fig. 1 is used for Adjustment of the control valve, not shown, a Turbo engine. It is in particular a high availability industrial turbine, such as a Compressor drive turbine. At least one power piston-cylinder system is used to adjust the control valve
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-Λ - VPA 83 P 3119 DE. -Λ - VPA 83 P 3119 DE.
bzw. hydraulischer Servomotor SM, in folgendem abgekürzt als Servomotor bezeichnet. Bei dem Turbinen-Stellventil kann es sich um eine Mehrfachventilanordnung mit einer Mehrzahl von in einer Traverse gelagerten Ventilkegeln handeln, wobei die in Ventilhubrichtung geführte Traverse über eine Schwinge o. dgl. vom Servomotor SFI betätigt werden kann. Anstelle dieser Ventilgruppensteuerung mit zueinander gestaffelt öffnenden bzw. schließenden Gruppenventilen wäre auch eine Einzelvontilsteuerung möglich.or hydraulic servomotor SM, hereinafter referred to as servomotor for short. With the turbine control valve it can be a multiple valve arrangement with a plurality of valve cones mounted in a cross member act, with the traverse guided in the valve lift direction Can be operated by the SFI servomotor via a rocker arm or the like. Instead of this valve group control with each other Staggered opening or closing group valves would also be possible to control individual valves.
Der Servomotor SM hat einen im Zylinder al längsverschieblich gelagerten Kraftkolben a2 mit Kolbenstange a Der Kolben a2 ist zweiseitig beaufschlagbar; es kann sich jedoch auch um einen einseitig beaufschlagbaren Kraftkolben handeln, welchem dementsprechend eine in Ausschaltrichtung wirkende Kraftspeicherfeder zuzuordnen wäre.The servomotor SM has a longitudinally displaceable in the cylinder al mounted power piston a2 with piston rod a The piston a2 can be acted upon on both sides; it can however, it can also be a power piston which can be acted upon on one side and which accordingly has one in the disconnection direction acting force storage spring would be assigned.
Die beiden Kolbenseiten a22, a23 des Kraftkolbens a2, d. h. je nach Schaltstellung der zugeordneten elektrohydraulischen Umformer SV1 bis SV7) die Druckseite und die Ablaufseite bzw. umgekehrt, sind dreikanalig, siehe Kanäle K1 bis K3, an die hydraulischen Ausgangsleitungen L1 bis L3 je eines elektro-hydraulisehen Umformers SV1 bis SV3 angeschlossen. L1 bis L3 bezeichnen jeweils Leitungspaare, deren Einzelleitungen mit 111, 112; 121, 122 usw. bezeichne.t sind. Die Umformer SV1 bis SV3 sind also mit ihren Ausgangsleitungen L1 bis L3 zueinander parallel geschaltet und in dieser Parallelschaltung mit ihren Einzelleitungen jeweils an je eine der beiden Kolbenseiten a22, a23 angeschlossen.The two piston sides a22, a23 of the power piston a2, ie depending on the switching position of the associated electrohydraulic converters SV1 to SV 7 ) the pressure side and the discharge side or vice versa, have three channels, see channels K1 to K3, one each to the hydraulic output lines L1 to L3 electro-hydraulic converter SV1 to SV3 connected. L1 to L3 each denote pairs of lines, the individual lines of which are marked 111, 112; 121, 122 etc. are denoted. The converters SV1 to SV3 are therefore connected in parallel to one another with their output lines L1 to L3 and in this parallel connection with their individual lines each connected to one of the two piston sides a22, a23.
Von den drei Umformern SV1 bis SV3 ist im Normalbetrieb der (nicht dargestellten) Turbine nur einer, und zwar der des führenden, elektrisch und hydraulisch aktiven Kanals, mit den den beiden Kolbenseiten zugeordneten Zylinderräumen über seine AusgangsLeitungen verbunden. Z. B. sei angenommen, daß K1 der gerade aktive Kanal ist. Tn dieOf the three converters SV1 to SV3, during normal operation of the turbine (not shown), only one, namely that of the leading, electrically and hydraulically active channel, is connected to the cylinder chambers assigned to the two piston sides via its output lines. For example, it is assumed that K1 is the currently active channel. Tn the
- rf - VPA 83 P 9119 DE .Qi - rf - VPA 83 P 9119 DE .Qi
Ausgangsleitungen L1 bis L3 aller Umformer SV1 bis SV3 sind Absperrventile AV1 bis AV3 einer hydraulischen Verblockeinrichtung VE eingeschaltet. Mittels dieser Absperrventile, deren in die Einzelleitungen 111, H2 usw. eingeschalteten Einzel-Absperrventile mit av11, avi2 usw. bezeichnet sind, ist die Verbindung zu den Kolbenseiten a22, a23 bei denjenigen hydraulischen Ausgangsleitungen L1 bis L3 der Umformer SV1 bis SV3 absperrbar, welche einem gerade nicht führenden, jedoch elektrisch synchron mit dem gerade aktiven Kanal mitgefahrenen Kanal angehören. Bei einem, wie bereits angedeutet, aktiv angenommenen Kanal K1 wären also die Umformer SV2, SV3 durch die Absperr-Ventilpaare AV2, AV3 und damit auch die Leitungspaare L2, L3 hydraulisch von den genannten Kolbenseiten isoliert.Output lines L1 to L3 of all converters SV1 to SV3 are shut-off valves AV1 to AV3 of a hydraulic blocking device VE switched on. By means of these shut-off valves, whose in the individual lines 111, H2 etc. activated single shut-off valves with av11, avi2 etc. are designated, the connection to the piston sides a22, a23 is in those hydraulic output lines L1 to L3 of the converters SV1 to SV3 can be shut off, which are not currently leading, but electrically synchronous belong to the channel being driven with the currently active channel. With one, as already indicated, actively accepted Channel K1 would therefore be the converters SV2, SV3 through the shut-off valve pairs AV2, AV3 and thus also the line pairs L2, L3 hydraulically from the named piston sides isolated.
Der Istwert der Stellung des Kraftkolbens a2 wird durch drei mechanisch-elektrische Umformer W und im einzelnen W1 bis W3 abgefragt, welche als erste Weggeber dienen und deren Ausgangssignale entsprechend mehrkanalig (siehe Kanal K10, K20, K30) den ersten Eingängen e11, e21, e3i von drei elektrischen Regelkreisgliedern RG1 bis RG3 in Form von Komparatoren und/oder Regelverstärkern zuführbar sind. An die zweiten Eingänge e12, e22, e32 der Regelkreisglieder RG ist die der gewünschten Ventilstellung entsprechende elektrische Größe des Sollwertes Xg -, -, des Turbinenregelkreises herangeführt. Die durch die SoIl-Istwert-Differenzbildung in den Regelkreisgliedern RG gewonnenen Stellgrößen werden an die elektrischen Eingänge sv1 bis sv3 der elektro-hydraulischen Umformer SV entsprechend mehrkanalig weitergeleitet, siehe Steuerstromleitungen st1 bis st3· Dabei wird ein von den ersten Weggebern W abgegebenes Fehlersignal B zur Anzeige der gestörten Wegmessung im betreffenden Kanal herangezogen.The actual value of the position of the power piston a2 is determined by three mechanical-electrical converters W and in detail W1 to W3 queried which serve as the first encoder and their output signals accordingly multi-channel (see Channel K10, K20, K30) the first inputs e11, e21, e3i can be supplied by three electrical control loop elements RG1 to RG3 in the form of comparators and / or control amplifiers are. To the second inputs e12, e22, e32 of the control loop elements RG is the electrical variable of the setpoint Xg -, -, des corresponding to the desired valve position Turbine control loop introduced. The formation of the difference between the target and actual values Manipulated variables obtained in the control loop elements RG are sent to the electrical inputs sv1 to sv3 of the electro-hydraulic converter SV are forwarded accordingly in multiple channels, see control power lines st1 to st3 · In this case, an error signal B emitted by the first displacement transducers W is used to display the disturbed position measurement in the relevant channel is used.
Die durch zweipoligen Abgriff zur Realisierung einer 2- von -3-Auswahlschaltung gewonnenen Meßspannungssig-The measuring voltage signals obtained by a two-pole tap to implement a 2-to-3 selection circuit
- Ö - VPA 83 P 3119 DE .0-1- Ö - VPA 83 P 3119 DE .0-1
nale bzw. die zugehörigen Meßleitungen sind mit 5, 6 und 7 bezeichnet, die Meßgebermit 5.1, 6.1 und 7.I.nale or the associated measuring lines are marked with 5, 6 and 7, the sensors with 5.1, 6.1 and 7.I.
Die elektro-hydraulisehen Umformer SV sind bevorzugt als elektro-hydraulische Durchfluß-Servo-Ventile ausgebildet, welche ein analoges Übertragungsglied mit proportionalem Verhalten darstellen. Solche Servoventile weisen im allgemeinen einen elektrischen Stellmotor (Torque-Motor) auf, welcher von den elektrischen Eingangssignalen über die Eingänge sv1 usw. beaufschlagt wird, sie weisen ferner ein nicht näher dargestelltes Prallplattensystem und den eigentlichen Steuerschieber auf, welcher zwei extreme Schaltstellungen und eine Zwischenstellung einnehmen kann, vgl. die Standard-Symboldarstellung in Fig. 1 und 2. Ein solches Servoventil stellt ein hochwertiges, stetig wirkendes Wegeventil mit besonders guten stationären und dynamischen Eigenschaften und hoher Leistungsverstärkung (über 10 ) dar. Dem elektrischen Eingangsstrom wird in einigen Millisekunden ein proportionaler Ölstrom als Ausgangsgröße zugeordnet. Dies geschieht in der Regel über 2 hydraulisch hintereinander wirkende Verstärkungseinrichtungen, ein Prallplattensystem und einer Schiebersteuerung. The electro-hydraulic converters SV are preferred as designed electro-hydraulic flow servo valves, which represent an analog transmission link with proportional behavior. Such servovalves generally have an electric servomotor (torque motor), which receives the electrical input signals via the Inputs sv1 etc. is applied, they also have a baffle system (not shown in detail) and the actual control spool, which can assume two extreme switching positions and one intermediate position, see the standard symbol representation in FIGS. 1 and 2. Such a servo valve represents a high quality, continuously acting Directional valve with particularly good stationary and dynamic properties and high performance gain (over 10). In a few milliseconds, the electrical input current has a proportional oil flow as the output variable assigned. This is usually done by means of 2 hydraulic reinforcement devices working one behind the other, a baffle system and a slide control.
Die Pos. des Steuerschiebers svi0, sv20, sv30 wird durch je einen weiteren mechanisch-elektrischen Umformer W1O, W20, ¥30 abgefragt, der als zweiter Weggeber des Regelkreises dient. Die Abfragung dient der Kontrolle, ob der betreffende Steuerschieber svi0 usw. die der elektrischen Stellgröße (Steuerstrom i1, i2, i3) seines Servoventils analoge Position einnimmt, wobei ein Fehlersignal C dieser zweiten Weggeber W1O usw. zur Anzeige eines gestörten Servoventils bzw. Umformers SV herangezogen ist. Die zugehörigen Meßleitungen bzw. Meßwerte sind mit 8, 9, 10, die Meßwertgeber mit 8.1, 9-1, 10.1, bezeichnet, letztere sind wiederum durch zweipoligen Abgriff von zwei Ausgangsleitungen der zweiten Weggeber an diese im Sinne der Re-The position of the control spool svi0, sv20, sv30 is indicated by a further mechanical-electrical converter W1O, W20, ¥ 30 queried, which serves as the second position encoder of the control loop. The query is used to check whether the relevant control spool svi0 etc. that of the electrical manipulated variable (control current i1, i2, i3) of its servo valve assumes an analog position, with an error signal C of this second position encoder W1O etc. to display a disturbed Servo valve or converter SV is used. The associated measuring lines or measured values are numbered 8, 9, 10, the Transmitters with 8.1, 9-1, 10.1, designated, the latter are again by two-pole tapping of two output lines of the second position transducer to this in the sense of the
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k U y Z D k U y ZD
- J? - VPA 83 P 3II9 DE .9-1- J? - VPA 83 P 3II9 DE .9-1
alisierung einer 2- von -3-Signalauswertung angeschlossen. alization of a 2- out of 3-signal evaluation connected.
Es ist bereits mit den ersten und zweiten Weggebern W1 bis W3 und W1O bis W30 eine Antivalenz-Überwachungsschaltung zur Überwachung ihrer Istwert-Signale derart zu realisieren, daß alle drei Kanäle K1 bis K3 auf Fehlfunktion überwacht werden können, wobei im Falle unzulässiger Abweichungen der Istwert-Signale 5 bis 7 bzw. 8 bis 10 ein Meldesignal, allgemein B bzw. G und speziell für alle Kanäle B1 bis B3 und G1 bis 03 erzeugbar ist. Im Falle der festgestellten Abweichung in einem aktiven bzw. führenden Kanal ist nun eine selbsttätige Umschaltung auf einen gesunden Kanal unter Aktivierung desselben herbeiführbar. Siehe hierzu die Schaltlogik nach Fig. 3, die Teildarstellung rechts oben (MeIdesignal B) und links unten (Meldesignal C). Die Erläuterungen dieser Meldesignale sind aus Fig. 3 zu entnehmen. Ist z. B. das Servoventil im Kanal K1 gestört, dann führen die Meßleitungen 8 und 9 Fehlersignal, MeßleitungiO führt kein Fehlersignal, folglich gelangt durch das obere Urid-Gattt-r eine Meldung 01 "Servoventil SV1 gestört" zur Durchschaltung. Jedes der Und-Gatter hat 2 Normaleingänge und einen Negations-Eingang zur Signalumkehr. Dies ist auch bei den beiden oberen Logik-Teilschaltungen der Fig. 3 der Fall.It is already an antivalence monitoring circuit with the first and second displacement sensors W1 to W3 and W1O to W30 to monitor their actual value signals in such a way that all three channels K1 to K3 are malfunctioning can be monitored, whereby in the case of impermissible deviations of the actual value signals 5 to 7 or 8 to 10 a message signal, generally B or G and specifically for all channels B1 to B3 and G1 to 03, can be generated. If a discrepancy is detected in an active or leading channel, there is now an automatic switchover can be brought about on a healthy channel with activation of the same. See the switching logic according to Fig. 3, the partial representation on the top right (message signal B) and on the left below (message signal C). The explanations of these message signals can be found in FIG. 3. Is z. B. that Servo valve in channel K1 faulty, then the measuring lines lead 8 and 9 error signal, measuring line OK carries no error signal, consequently passes through the upper Urid gate r a message 01 "Servo valve SV1 faulty" for switching through. Each of the AND gates has 2 normal inputs and a negation input for signal reversal. This is too the case with the two upper logic subcircuits of FIG. 3.
Wie es Fig. 1 zeigt, kann jedoch auch in die Antivalenz-Überwachung der Kanäle K1 bis K3 der Steuerstrom i1 bis i3 und/oder die zugehörige Steuerspannung u12, ui3, u23 am Ausgang der Regelkreisglieder RG einbezogen sein. Hierzu sind den den Steuerstrom führenden Signalausgangs-Ieitungen. st1a, st2a, st3a Strom- und/oder Spannungsmeßgoräte 2.1, 3-1, 4-.1 zugeordnet, wobei durch ein Fehlersignal A eine Störung des Regelkreisgliedes RG oder des Torque-Motors der Umformer SV im betreffenden Kanal K1 bis K3 anzeigbar ist. Die Meßwertleitungen bzw.As FIG. 1 shows, however, antivalence monitoring can also be used of channels K1 to K3, the control current i1 to i3 and / or the associated control voltage u12, ui3, u23 be included at the output of the control loop elements RG. The signal output lines carrying the control current are used for this purpose. st1a, st2a, st3a current and / or voltage measuring devices 2.1, 3-1, 4-.1 assigned, with a Error signal A a malfunction of the control loop element RG or the torque motor of the converter SV in the relevant Channel K1 to K3 can be displayed. The measured value lines resp.
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- «έ - VPA 83 P 3119 DE ΌΛ
zugehörigen Fehlermeßwerte sind mit 2, 3, 4· "bezeichnet,
sie tauchen in Fig. 3 als Eingangsgrößen .der Und-Gatter
auf, deren Fehlermeldungen für die einzelnen Kanäle mit A1 bis A3 bezeichnet sind.
5 - «έ - VPA 83 P 3119 DE ΌΛ associated error measured values are marked with 2, 3, 4 ·", they appear in Fig. 3 as input variables .the AND gates, whose error messages for the individual channels are marked with A1 to A3 .
5
In die Antivalenz-Überwachung der Kanäle kann weiterhin eine Nullpunkt-Überwachung des Steuerstromes i1 bis i3 einbezogen sein, wobei mittels Strommeßgeräten 11.1, 13.1, 15.1 entsprechende Fehlersignale 11 bis 16 erzeugbar sind, wobei die Meßwertpaare 11 - 12, 13-14, 15 - 16 die Überschreitung eines oberen Grenzwertes bzw. die Unterschreitung eines unteren Grenzwertes jeweils symbolisieren. Wie weiter unten erläutert, ist der obere Grenzwert des Steuerstromes mit i und der untere Grenzwert mit i bezeichnet. Aus der Darstellung der Fig. 4 istIn the non-equivalence monitoring of the channels, a zero point monitoring of the control current i1 to i3 be included, whereby by means of ammeters 11.1, 13.1, 15.1 corresponding error signals 11 to 16 can be generated, where the measured value pairs 11-12, 13-14, 15-16 die Symbolize exceeding an upper limit value or falling below a lower limit value. As explained below, the upper limit value of the control current is i and the lower limit value denoted by i. From the illustration of FIG. 4 is
.X..X.
die Funktion ohne weiteres zu entnehmen? es erfolgt Fehlermeldung hinsichtlich eines Nullpunktfehlers (EF) wenn der Nullpunkt über- oder unterschritten wird, und zwar für eine Mindestzeitspanne von z. B. 20 Sekunden, und es erfolgt zugleich die Anzeige F.to see the function without further ado? there is an error message with regard to a zero point error (EF) if the zero point is exceeded or not reached, and although for a minimum period of z. B. 20 seconds, and at the same time the display F.
Besonders vorteilhaft ist nun eine solche Auslegung und Verknüpfung der Antivalenz-Überwachungsschaltung nach Fig. 1 und 2, daß im Falle der Fehlermeldung für einen zweiten zusätzlich zu einem ersten Kanal (Zweitfehler) alle Absperrventile AV im Sinne einer temporären vollständigen hydraulischen Blockade selbsttätig in die Schließstellung gebracht werden. Dann ist jedoch noch ein Weiterbetrieb möglich, weil eine manuelle Umschaltung auf den letzten Reservekanal zugelassen und in diesem Schaltzustand Erst- und/oder Zweitfehler mittels Testroutine des Operators festgestellt werden können. Nach Beseitigung der Fehler kann dann die Blockade, das sogenannte hydraulische freeze in, manuell aufgehoben werden.Such a design and linking of the non-equivalence monitoring circuit is particularly advantageous Fig. 1 and 2 that in the case of an error message for a second in addition to a first channel (second error) all shut-off valves AV automatically in the sense of a temporary complete hydraulic blockade Be brought to the closed position. Then, however, it is still possible to continue operation because a manual switchover allowed to the last reserve channel and in this switching state first and / or second error by means of Test routine of the operator can be determined. After eliminating the error, the blockage, the so-called hydraulic freeze in, can be canceled manually.
Aus Fig. 2 erkennt man deutlich, daß die Absperrventile AV sogenannte Cartridge-Ventile sind, und zwar 2/2-Wege-From Fig. 2 it can be clearly seen that the shut-off valves AV are so-called cartridge valves, namely 2/2-way
- β - VPA 83 P 3119 DE. CM - β - VPA 83 P 3119 DE. CM
Ventil ο. Sie weixLeri im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Magnetventile M1 bis M3 hydraulisch angesteuert, wobei diese Magnetventile als binär arbeitende , hydraulische 2/3-w"ege-Sitzventile ausgeführt sind, welche abhängig von einem elektrischen Steuersignal an ihre Schaltmagneten m1, m2, m3 (die elektrischen Steuerleitungen sind in Fig. 2 nicht dargestellt) eine eingangsseitige hydraulische Druckleitung m1o bis m3O entweder mit einem Ablauf m11 bis m3i verbinden oder auf die ausgangsseitige hydraulische Steuerleitung hl 12 bis m32 schalten. Letztere sind gestrichelt dargestellt und gabeln sich zur Beaufschlagung der Absperrventilpaare AV1 bis AV3 jeweils auf.Valve ο. You weixLeri in the illustrated embodiment hydraulically controlled by solenoid valves M1 to M3, whereby these solenoid valves function as binary, hydraulic 2/3-way seat valves are designed which depending on an electrical control signal to their switching magnets m1, m2, m3 (the electrical control lines are not shown in Fig. 2) either an input-side hydraulic pressure line m1o to m3O connect to a drain m11 to m3i or to the Hydraulic control line on the output side hl 12 to m32 switch. The latter are shown in dashed lines and fork to act on the pairs of shut-off valves AV1 to AV3 respectively.
Fig. 2 zeigt auch, daß das Schieber-System der Umformer bzw. Servoventile SV auf der Seite der Druckölquelle T und auf der Seite des Kraftkolbens a2 jeweils an zwei Druckölleitungen angeschlossen sind, welche auf der Seite der Druckölquelle eindeutig als Drucköl-Zulaufleitung sv11 bis sv3i und als Ablaufleitung sv12 bis sv32 definiert sind. Auf der Kraftkolbenseite der Umformer SV sind die Einzelleitungen 1 der Leitungspaare L1 bis L3 je nach Schaltzustand des Schieber-Systems entweder Drucköl-Zulaufleitungen oder Ablaufleitungen.Fig. 2 also shows that the slide system of the converter or servo valves SV on the side of the pressure oil source T and on the side of the power piston a2 are each connected to two pressure oil lines, which on the Side of the pressurized oil source clearly as pressurized oil supply line sv11 to sv3i and as a discharge line sv12 to sv32 are defined. The individual lines 1 of the line pairs are on the power piston side of the converter SV L1 to L3, depending on the switching status of the valve system, either pressurized oil supply lines or drainage lines.
Auf der Seite der Druckölquelle P ist nun in die Drucköl-Zulaufleitung sv11 bis sv31 je ein handbetatigbares Isolier-Absperrventil IAV1 bi s IAV3 eingeschaltet, und in die zugehörige Ablaufleitung sv12 bis sv32 ist jeweils ein federbelastetes (vorgespanntes) Isolier-Rückschlagventil IRV1 ibs IRV3 eingeschaltet, derart, daß bei geschlossenen Absperrventilen AV der Verblockeinrichtung und durch Handbetätigung des Isolier-Absperrventils IAV der betreffende Umformer SV vom Druckölkreislauf bei laufender Turbine isolierbar und zwecks Auswechselung und Reparatur ausbaubar ist.On the side of the pressurized oil source P is now in the pressurized oil supply line sv11 to sv31 each have a manually operated isolating shut-off valve IAV1 to IAV3 switched on, and in the associated drainage line sv12 to sv32, respectively a spring-loaded (preloaded) isolating check valve IRV1 ibs IRV3 switched on in such a way that when the shut-off valves AV of the interlocking device are closed and by manual actuation of the isolating shut-off valve IAV, the converter SV concerned from the pressure oil circuit Can be isolated while the turbine is running and can be removed for replacement and repair.
Eine wesentliche Bedeutung kommt in diesem ZusammenhangIn this context, it is of great importance
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
- ρ - VPA 83 P 3119 DE .c>1 - ρ - VPA 83 P 3119 DE .c> 1
auch den handbetätigten, der Druckölentlastung des betreffenden isolierten Servoventils SV dienenden Rückschlagventile RVIb. H/3zu. Hirden Kanal K1 sind diese noch im einzelnen mit RV11 bis RV13 bezeichnet. Sie sind, wie ersichtlich, unmittelbar benachbart zum betreffenden Servoventil SV, an dessen Drucköl-Leitungen sv11 bis sv 31, und zwar hinter den Isolier-Absperrventilen IAV angeschlossen, d. h. auf der der Druckölquelle abgewandten Seite der Isolier-AbSperrventile. Außerdem sind diese Rückschlagventile auf der Kraftkolbenseite der Servoventile an die entsprechenden Einzel-Druckölleitungen 1 jeweils angeschlossen. Ein Anschließen an die Ablaufleitungen sv 12 bis sv 32 ist nich erforderlich, weil die Druckölentlastungsfunktion hier durch die Ventile IRV wahrgenommen wird. Vor einem Ausbau bzw. Auswechseln von defekten Servoventilen können diese also nicht nur hydraulisch isoliert werden - unter Weiterbetrieb des übrigen Regelkreises -, sie können auch hydraulisch druckentlastet werden, so daß ohne Leckölverlust und Ausspritzen von Öl ein Ausbauen erfolgen kann.also the manually operated, the pressure oil relief of the relevant isolated servo valve SV serving check valves RVIb. H / 3 to. Hirden Kanal K1 these are still referred to in detail with RV11 to RV13. You are how can be seen, immediately adjacent to the relevant servo valve SV, on whose pressure oil lines sv11 to sv 31, connected behind the isolating shut-off valves IAV, d. H. on the side of the isolating shut-off valves facing away from the pressurized oil source. Besides, these are Check valves on the power piston side of the servo valves to the corresponding individual pressure oil lines 1 each connected. A connection to the drain lines sv 12 to sv 32 is not required because the pressure oil relief function is provided by the IRV valves is perceived. Before removing or replacing defective servo valves, they cannot only be hydraulically are isolated - with continued operation of the rest of the control circuit -, they can also be hydraulically relieved of pressure so that it can be dismantled without any leakage of oil and oil spraying out.
Die Weggeber W1 bis W3 bzw. W1O bis W30 können als Differential-Transformatoren arbeiten, es ist auch eine Arbeitsweise nach dem Wirbelstromprinzip möglich, ebenso wie Ultraschall-Weggeber geeignet sind.The position transducers W1 to W3 or W1O to W30 can be used as differential transformers work, it is also possible to work according to the eddy current principle, as well how ultrasonic displacement transducers are suitable.
i"ig. 5 zeigt noch eine Schaltlogik und wie die Diagnose in den einzelnen Kanälen und eine Meldung der verschiedenen Fehlerarten A, B und C erfolgt, worauf noch näher eingegangen wird.i "ig. 5 shows a switching logic and how the diagnosis in the individual channels and a message for the various types of errors A, B and C is issued, which is followed in more detail is received.
Pig. 6 zeigt eine Schaltlogik zur Kanal-Umschaltung, wobei der betreffende Kanal (einer der Kanäle K1 bis K3) erstens aktiv sein muß und zweitens darin ein Pehler auftreten muß, dann erfolgt ein Pehlersignal und als weitere Folge eine Kanalumschaltung. Fehlermeldung erfolgt, wenn eine der Fehlerarten A bis C auftritt, Fehlermeldung erfolgt auch im Falle einer unzulässigen Nullpunkt-AbweichungPig. 6 shows a switching logic for channel switching, wherein the channel in question (one of the channels K1 to K3) must firstly be active and secondly a fault must occur in it must, then there is an error signal and, as a further consequence, a channel switchover. Error message occurs when one of the error types A to C occurs, an error message is also issued in the event of an impermissible zero point deviation
BADBATH
- y\ - VPA 83 P 3119 DE. Di - y \ - VPA 83 P 3119 DE. Tuesday
(Fehlertyp F). Weitere Erläuterungen folgen weiter unten. (Error type F). Further explanations follow below.
Die in Fig. 1 mit arabischen Ziffern 2 bis 16 bezeichneten Kreissymbole stellen elektrische Fehlersignale derThose designated in Fig. 1 with Arabic numerals 2 to 16 Circle symbols represent electrical fault signals of the
elektro-hydraulischen Schaltung an bestimmten Schaltungsoder Anschlußpunkten dar; Anschlußpunkt 1 symbolisiert dagegen den Anschluß an den nicht dargestellten Turbinendrehzahlregler bzw. Turbinenregelkreis mit seinem Stel- ^O lungssollwert ^. τη als Ausgangsgröße.electro-hydraulic circuit at certain circuit or connection points; Connection point 1, on the other hand, symbolizes the connection to the turbine speed controller or turbine control circuit (not shown) with its position setpoint value. τη a l s output variable.
Im einzelnen erfolgt eine Fehlermeldung über 2, wenn i,, φ i~In detail, an error message is issued via 2 if i ,, φ i ~
über 3, wenn X1 + i^, und-over 3 if X 1 + i ^, and-
über 4, wenn ip φ i-7.over 4 if ip φ i-7.
Die logische Verknüpfung nach dem Zwei- von-Drei-Prinzip gemäß Fig. 3, links oben, erlaubt dann eine Identifizierung des den fehlerhaften Steuerstrom i^ oder ip oder I2. führenden Kanals K1, K2 oder K3 über die zugehörigen, entsprechend bezifferten Ausgangssignale A1, A2 oder A3, welche besagen: "Regelverstärker oder Torquemotor (im betreffenden Kanal) gestört".The logical combination according to the two-of-three principle according to FIG. 3, top left, then allows the faulty control current i ^ or ip or I 2 to be identified . leading channel K1, K2 or K3 via the associated output signals A1, A2 or A3 with corresponding numbers, which say: "Control amplifier or torque motor (in the relevant channel) disturbed".
Die Fehlersignale 5, 6 und 7 entstehen im Falle von Antivalenzen beim Spannungsvergleich der von den Weggebern W, W1, W2, W3 abgegebenen Spannungen. Bezeichnet man mit U^ die vom Weggeber W1 abgegebene Meßspannung und mit Up, u, entsprechend diejenigender anderen beiden Weggeber W2, W3, so erfolgt eine FehlermeldungThe error signals 5, 6 and 7 arise in the case of antivalences when comparing the voltage from the position sensors W, W1, W2, W3 output voltages. One denotes with U ^ is the measuring voltage delivered by the displacement encoder W1 and with Up, u, corresponding to those of the other two position transducers W2, W3, an error message is issued
über 5, wenn u^ φ υ^, über ö, wenn u^ φ u-,, und über 7, wenn Up φ u7.over 5 if u ^ φ υ ^, over ö if u ^ φ u- ,, and over 7 if Up φ u 7 .
- 12.- VPA 83 P 3119 Die logische Verknüpfung nach dem Zwei- von -Drei-Prinzip gemäß Fig-, 3, rechts oben, erlaubt dann eine Identifizierung des die fehlerhafte Wegmessung aufweisenden Kanals K10, K20, K30 bzw. K1, K2, K3 über die zugehörigen entsprechend bezifferten Ausgangssignale B1, B2, B3, welche besagen: "Wegmessung (im betreffenden Kanal) gestört".- 12.- VPA 83 P 3119 The logical connection according to the two-of-three principle according to FIG. 3, top right, then allows identification of the channel K10, K20, K30 or K1, K2, K3 showing the faulty distance measurement via the corresponding corresponding ones numbered output signals B1, B2, B3, which say: "Distance measurement (in the relevant channel) disturbed".
Bezeichnet man mit s^, die vom Weggeber W10 des elektrohydraulischen Umformers SV1 abgegebene Meßspannung und mit ° S2, s, entsprechend diejenige der Weggeber W20, W30 der anderen beiden Umformer SV2, SV3, so erfolgt eine Fehlermeldung If one denotes with s ^, the measuring voltage delivered by the displacement encoder W10 of the electrohydraulic converter SV1 and with ° S 2 , s, correspondingly that of the displacement encoder W20, W30 of the other two converters SV2, SV3, an error message is issued
über 8, wenn S^ φ G2,
über 9, wenn s^ Φ s.,, und
über 10, wenn S2 Φ s^.over 8 if S ^ φ G 2 ,
over 9 if s ^ Φ s. ,, and over 10 if S 2 Φ s ^.
Die logische Verknüpfung nach dem Zwei- von - Drei-Prinzip gemäß Fig. 3, linker unterer Teil, erlaubt dann eine I-dentifizierung des fehlerhaften Kanals K1, K2 oder K3 über die zugehörigen, entsprechend bezifferten Ausgangssignale 01, 02, 03, welche besagen: "Servoventil (im betreffenden Kanal) gestört".The logical connection according to the two-of-three principle according to FIG. 3, lower left part, then allows identification of the faulty channel K1, K2 or K3 the associated, appropriately numbered output signals 01, 02, 03, which say: "Servo valve (in the relevant Channel) disturbed ".
Bezeichnet man ferner den oberen Grenzwert des Steuerstroms mit i und seinen unteren Grenzwert mit i , dann erfolgt eine Fehlermeldung durch die Strommeßgeräte 11.1, 13.1, 15·1 über entsprechende FehlersignaleIf one also denotes the upper limit value of the control current with i and its lower limit value with i, then an error message occurs through the ammeters 11.1, 13.1, 15 · 1 via corresponding error signals
11 bzw. 12, wenn i^ > i bzw. ±, < i , 13 bzw. 14, wenn i2 > i bzw. i2 < ϊχ, und 15 bzw. 16, wenn i, > i bzw. i^ < ίχΟ 11 or 12, if i ^> i or ±, <i, 13 or 14, if i 2 > i or i 2 <ϊ χ , and 15 or 16, if i,> i or i ^ <ί χΟ
F1 bis F3 und MF1 bis MF3 bedeuten in Fig. 4 die entsprechende Nullpunktfehleranzeige bzw. Meldung der Nullpunktfehler für die zugehörigen Kanäle K) bis K3- F1 to F3 and MF1 to MF3 mean in Fig. 4 the corresponding zero point error display or message of the zero point errors for the associated channels K) to K3-
VPA 83 P 3^9 DE .·)Λ In Fig. 5 bedeuten:VPA 83 P 3 ^ 9 DE . ·) Λ In Fig. 5:
die Meldesignale MA1 bis MA3, daß einer der Verstärker und/oder Torquemotoren der Umformer SV1 bis SV3 in einem der entsprechenden, gleich bezifferten Kanäle K1 bis K3 defekt ist;the message signals MA1 to MA3 that one of the amplifiers and / or torque motors of the converters SV1 to SV3 in one the corresponding, identically numbered channels K1 to K3 is defective;
die Meldesignale MB1 bis MB3, daß einer der entsprechenden, gleich bezifferten Weggeber W1 bis W3 in den Kanälen K10 bis K30 defekt ist, undthe message signals MB1 to MB3 that one of the corresponding, identically numbered position transducers W1 to W3 in the channels K10 to K30 is defective, and
die Meldesignale MC1 bis MC3, daß eines der Servoventile SV1 bis SV3 in einem der entsprechenden, gleich bezifferten Kanäle K1 bis K3 defekt ist.the message signals MC1 to MC3 that one of the servo valves SV1 to SV3 in one of the corresponding, numbered the same Channels K1 to K3 is defective.
Wie man erkennt, gehört zur Fehlermeldung des Typs MA ein Fehlersignalduo A-C, zur Fehlermeldung des Typs" MB ein Fehlersignaltrio A-B-C und zur Fehlermeldung des Typs MC ein Fehlersignalsolo C. Auf Grund dieser Schaltlogik ist eine zuverlässige Fehlerdiagnose ermöglicht.As can be seen, an error signal pair A-C belongs to the error message of the type MA, and the error message of the type "MB an error signal trio A-B-C and for an error message of type MC an error signal solo C. Based on this switching logic a reliable fault diagnosis is possible.
Zu Fig. 6 ist noch nachzutragen, daß die in Rechteckkästchen gesetzten Bezeichnungen ME1, ME2 bzw. ME3 besagen, daß eine Meldung "Kanal-Umschaltung" erfolgt, und die in Kreise gesetzten Zeichen E2, E3, E1 bedeuten Befehle zur Umschaltung auf den Kanal K2 (von Kanal K1), K3 (von Kanal K2) und K1 (von Kanal K3).It should be added to Fig. 6 that the designations ME1, ME2 and ME3 in rectangular boxes indicate that a message "Channel switchover" occurs, and the characters E2, E3, E1 in circles mean commands to switch to channel K2 (from channel K1), K3 (from channel K2) and K1 (from channel K3).
D1, D2, D3 bedeuten die Meldesignale des gerade aktiven Kanals K1, K2 oder K3. Der obere Teil der Fig. 6 verdeutlicht z. B., daß dann, wenn Kanal K1 gerade aktiv ist,außer seinem Aktivitätsanzeigesignal D1, ein weiteres Fehlersignal des Typs A1, B1 oder C1 und/oder F1 auftreten muß, damit eines der beidenUnd-Gatter die Fehlermeldung an das nachgeschaltete Oder-Gatter weitergibt, so daß dann die Kanalumschaltung gemäß Signal E2 und die Meldung darüber erfolgen. Entsprechendes gilt für denD1, D2, D3 mean the message signals of the currently active one Channel K1, K2 or K3. The upper part of FIG. 6 illustrates, for. B. that when channel K1 is currently active If, in addition to its activity indicator signal D1, a further error signal of the type A1, B1 or C1 and / or F1 occurs must, so that one of the two AND gates the error message passes on to the downstream OR gate, so that then the channel switching according to signal E2 and the Report about it. The same applies to the
, BAD ORIGINAL, BAD ORIGINAL
- VPA 79 ρ 3119 de. c mittleren und den unteren Teil der dargestellten Schaltlogik. - VPA 79 ρ 3119 de. c middle and lower part of the switching logic shown.
Die Erfindung hat sich als so vorteilhaft erwiesen, daß ihr allgemeiner Gedanke der Mehrkanaligkeit gekoppelt mit einer "besonderen Antivalenz-Überwachungsschaltung grundsätzlich auch verwirklicht werden kann, wenn anstelle einer dreikanaligen eine zweikanalige Ausführung vorgesehen wird. Hierbei müßte bei der entsprechenden Aativalenz-Überwachungsschaltung zur Ermittlung des fehlerhaften Kanals eine 1- von -2-Auswahlschaltung zugrunde gelegt sein. Sinngemäß kann die Erfindung auch realisiert werden, wenn mehr als 3 Kanäle auf einen Servomotor arbeiten, wobei hier genauso wie bei der dreikanaligen Schaltung eine Majorisierung und damit relativ leichte Fehlererkennungskriterien gegeben sind. Bei einer zweikanaligen Überwachung ist eine Majorisierung nach den Regeln der Wahrscheinlichkeit nicht möglich; hier müssen noch zusätzliche Überwachungskriterien herangezogen werden,die eindeutig feststellen lassen, ob der eine oder der andere Kanal fehlerbehaftet bzw. gesund sind.The invention has proven to be so advantageous that its general concept of multi-channel design is coupled with a "special non-equivalence monitoring circuit can in principle also be implemented if instead a three-channel, a two-channel version is provided. This would have to be done with the corresponding equivalence monitoring circuit a 1 of 2 selection circuit is used to determine the faulty channel be laid. The invention can also be implemented accordingly if more than 3 channels work on one servomotor, here, as with the three-channel circuit, a majorization and thus relatively easy Error detection criteria are given. In the case of two-channel monitoring, majorization is in accordance with the rules the probability not possible; here additional monitoring criteria must be used, the Make it clear whether one or the other channel is faulty or healthy.
12 Patentansprüche
6 Figuren12 claims
6 figures
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
- 2ο-- 2ο-
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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