EP0419946A1 - Valve motor - Google Patents

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EP0419946A1
EP0419946A1 EP90117575A EP90117575A EP0419946A1 EP 0419946 A1 EP0419946 A1 EP 0419946A1 EP 90117575 A EP90117575 A EP 90117575A EP 90117575 A EP90117575 A EP 90117575A EP 0419946 A1 EP0419946 A1 EP 0419946A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
control valve
line
oil pressure
pilot
Prior art date
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Granted
Application number
EP90117575A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP0419946B1 (en
Inventor
Heinz Frey
Kamil Prochazka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
Application filed by ABB Asea Brown Boveri Ltd, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Asea Brown Boveri Ltd
Priority to AT90117575T priority Critical patent/ATE103035T1/en
Publication of EP0419946A1 publication Critical patent/EP0419946A1/en
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Publication of EP0419946B1 publication Critical patent/EP0419946B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/20—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
    • F01D17/22—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical
    • F01D17/26—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical fluid, e.g. hydraulic

Definitions

  • the proportional directional control valve 33 is switched in such a way that oil can flow from the actuating volume 19 of the pilot piston arrangement 18 through the lines 47 and 50 into the line 43 and through this into the drain device.
  • the result of this is that the spring 20 can push the piston 17 and with it the closure piece 16 of the control orifice 14 upwards, as a result of which the flow cross-section of the control orifice 14 is enlarged.
  • the orifice 41 limits the flow rate of the oil, but since more orifice can now flow out through the orifice 14, the oil pressure in the drive volume 5 drops and the spring 6 presses the main piston 4 down and the control valve 2 is moved in the closing direction.

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  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
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Abstract

This actuating drive (1) has a main piston (4) which can be operated by means of an oil pressure and a pilot control system in effective connection to the main piston (4) by means of a linkage (15). The pilot control system includes a control orifice (14) controlling the oil pressure at the main piston (4) and a pilot control piston arrangement (18) which can be operated hydraulically. The actuating drive (1) is to be designed in such a way that it has improved dynamic characteristics during operation. This is achieved by the fact that the pilot control piston arrangement (18) can be operated by means of an electrohydraulic valve which is triggered by an electronic control unit (31).

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung geht aus von einem Stellantrieb für ein Regel­ventil mit einem mit Öldruck betätigbaren Hauptkolben und mit einer über ein Gestänge mit dem Hauptkolben in Wirkverbindung stehenden Vorsteuerung, welche mindestens eine den Öldruck am Hauptkolben regelnde Regelblende und mindestens eine hydrau­lisch betätigbare Vorsteuerkolbenanordnung aufweist.The invention is based on an actuator for a control valve with a main piston which can be operated with oil pressure and with a pilot control which is operatively connected to the main piston via a linkage and which has at least one control orifice regulating the oil pressure on the main piston and at least one hydraulically actuated pilot piston arrangement.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Ein Stellantrieb für die Betätigung eines Regelventils mit welchem beispielsweise die Dampfzufuhr zu einer Turbine gere­gelt wird, weist einen Hauptkolben auf, der einerseits mit Federkraft und andererseits mit Öldruck beaufschlagt ist. Bei nachlassendem Öldruck schliesst die Federkraft sicher das Re­gelventil, welches also auf jeden Fall die Dampfzufuhr unter­bricht. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Turbine keinen unkontrollierbaren Betriebszustand erreichen kann, wenn der Öldruck für das Regelventil ausfallen sollte. Bei dieser Ausführung wird ein Stellsignal als Öldruck durch einen zentralen elektrohydraulischen Wandler, der gleichzei­tig mehrere Stellantriebe betätigt, erzeugt. Dies bedingt vergleichsweise lange Impulsrohrleitungen für das das Stell­signal übertragende Öl, sodass dieses zwangsläufig entstan­dene Leitungsvolumen das dynamische Verhalten des Stellan­triebs negativ beeinflusst.An actuator for the actuation of a control valve with which, for example, the steam supply to a turbine is regulated, has a main piston which is acted upon on the one hand by spring force and on the other hand by oil pressure. When the oil pressure drops, the spring force securely closes the control valve, which therefore definitely cuts off the steam supply. This ensures that the turbine cannot reach an uncontrollable operating state if the oil pressure for the control valve should fail. In this version, a control signal is generated as an oil pressure by a central electrohydraulic converter, which actuates several actuators at the same time. This requires comparatively long pulse pipelines for the oil that transmits the control signal, so that this inevitably generated line volume has a negative influence on the dynamic behavior of the actuator.

Der Hauptkolben des Stellantriebs ist über ein Gestänge mit einer Regelblende verbunden, welche mit einer Vorsteuerkol­benanordnung zusammenwirkt und den Fluss des Öls zum Haupt­ kolben regelt. Wird eine spezielle Hubcharakteristik des Stellantriebes gewünscht, so kann diese nur durch eine in das Gestänge integrierte, aufwendige Einrichtung, wie beispiels­weise Kulissen oder Kurvenscheiben mit entsprechendem Mecha­nismus, erreicht werden. Der Hub des Stellantriebes wird im Betrieb in der Regel überwacht, was hier nur mittels einer vergleichsweise aufwendigen Messeinrichtung möglich ist. Zu­dem wirkt sich nachteilig aus, dass die Stellantriebsfunktion hier nicht durch einen Sicherheitsölkreis direkt gesichert werden kann.The main piston of the actuator is connected via a linkage to a control orifice which interacts with a pilot piston arrangement and the flow of the oil to the main piston regulates. If a special stroke characteristic of the actuator is required, this can only be achieved by a complex device integrated in the linkage, such as a link or cam with a corresponding mechanism. The stroke of the actuator is usually monitored during operation, which is only possible here using a comparatively complex measuring device. Another disadvantage is that the actuator function cannot be directly secured by a safety oil circuit.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Stellantrieb für ein Regelventil zu schaffen, der im Betrieb eine höhere Dynamik aufweist.The invention seeks to remedy this. The invention, as characterized in the claims, solves the problem of creating an actuator for a control valve which has a higher dynamic range during operation.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentli­chen darin zu sehen, dass allfällige Änderungen der Regelcha­rakteristik rasch und ohne Änderungen an mechanischen Teilen implementiert werden können. Ferner sind keine Impulsrohrlei­tungen mehr nötig, sodass einerseits die Dynamik verschlech­ternde Leitungsvolumina im hydraulischen System auf ein Mini­mum beschränkt werden und andererseits der Aufbau dieses Systems stark vereinfacht wird. Der Hub des Stellantriebs kann problemlos separat überwacht werden, sodass besonders bei einer Inbetriebsetzungsphase vorteilhaft verkürzte Arbeitszeiten erreicht werden können. Die Sicherheit des Stellantriebs wird erhöht, da sich diese Ausführung über einen Sicherheitsölkreis betätigen lässt.The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that any changes in the control characteristic can be implemented quickly and without changes to mechanical parts. Furthermore, impulse pipelines are no longer necessary, so that on the one hand the dynamics deteriorating line volumes in the hydraulic system are kept to a minimum and on the other hand the structure of this system is greatly simplified. The stroke of the actuator can easily be monitored separately, so that shorter working times can be achieved, particularly during a commissioning phase. The safety of the actuator is increased because this version can be operated via a safety oil circuit.

Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.The further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung, welche le­diglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher er­läutert.The invention, its further development and the advantages which can be achieved therewith are explained in more detail below with reference to the drawing, which only represents one possible embodiment.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Stellantriebs.The single figure shows a schematic representation of an actuator according to the invention.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

Die Figur zeigt einen Stellantrieb 1, der ein Regelventil 2 betätigt, welches eine schematisch dargestellte Heissdampf­leitung 2a öffnen und schliessen kann. Das Regelventil 2 ist über eine Stange 3 mit einem Hauptkolben 4 verbunden. Unterhalb des Hauptkolbens 4 ist hier ein mit Öldruck beauf­schlagtes Antriebsvolumen 5 angeordnet. Oberhalb des Haupt­kolbens 4 ist eine, dem Öldruck entgegenwirkende Feder 6 vor­gesehen. Ein schematisch angedeuteter Hauptzylinder 7 schliesst die Feder 6, den Hauptkolben 4 und das Antriebsvo­lumen 5 ein. Auf der Seite der Feder 6 ist eine weitere Stange 8 mit dem Hauptkolben 4 verbunden. Diese Stange 8 durchdringt, ebenso wie die Stange 3, den Hauptzylinder 7. Die konstruktive Ausführung dieser druckdichten Durchdringun­gen soll hier nicht beschrieben werden. Die Stange 8 wird durch eine Führung 9 geführt, sie ist über ein angelenktes Zwischenstück 10 mit einer Schwinge 11 gelenkig verbunden. Die Schwinge 11 ist drehbar in einer angedeuteten festen La­gerstelle 12 gelagert. Das andere Ende der Schwinge 11 ist gelenkig mit einer Stange 13 verbunden, die mit einer Regel­blende 14 zusammenwirkt. Die Stange 13 ist im oberen Bereich mit einem nicht dargestellten Teil versehen, welches ähnlich wie das Zwischenstück 10 zwischen der Stange 8 und der Schwinge 11, die Umsetzung der Drehbewegung der Schwinge 1 in eine geradlinige Bewegung der Stangen 13 bzw. 8 erleichtert. Die aus der Stange 8, dem Zwischenstück 10, der Schwinge 11, der Lagerstelle 12 und der Stange 13 bestehende Baugruppe wird als Gestänge 15 bezeichnet. In diesem stark vereinfacht dargestellten Gestänge 15 können auch nichtlineare Glieder wie beispielsweise Kurvenscheiben oder Kulissensteuerungen vorgesehen werden.The figure shows an actuator 1, which actuates a control valve 2, which can open and close a schematically illustrated superheated steam line 2a. The control valve 2 is connected to a main piston 4 via a rod 3. Below the main piston 4 there is a drive volume 5 with oil pressure. A spring 6, which counteracts the oil pressure, is provided above the main piston 4. A schematically indicated master cylinder 7 includes the spring 6, the master piston 4 and the drive volume 5. On the side of the spring 6, a further rod 8 is connected to the main piston 4. This rod 8 penetrates, just like the rod 3, the master cylinder 7. The construction of these pressure-tight penetrations will not be described here. The rod 8 is guided by a guide 9, it is articulated to a rocker 11 via an articulated intermediate piece 10. The rocker 11 is rotatably mounted in an indicated fixed bearing 12. The other end of the rocker 11 is articulated to a rod 13 which interacts with a control panel 14. The rod 13 is provided in the upper area with a part, not shown, which, like the intermediate piece 10 between the rod 8 and the rocker 11, implements the rotary movement of the rocker 1 in a linear movement of the rods 13 and 8 facilitated. The assembly consisting of the rod 8, the intermediate piece 10, the rocker 11, the bearing 12 and the rod 13 is referred to as the linkage 15. In this linkage 15, which is shown in a greatly simplified manner, non-linear links such as, for example, cam disks or link controls can also be provided.

Die Regelblende 14 weist ein schematisch angedeutetes Ver­schlussstück 16 auf, welches starr mit einem Kolben 17 einer Vorsteuerkolbenanordnung 18 verbunden ist. Die Vorsteuerkol­benanordnung 18 weist ein mit Öldruck beaufschlagtes Betäti­gungsvolumen 19 oberhalb des Kolbens 17 und eine unterhalb des Kolbens 17 vorgesehene und auf diesen einwirkende Feder 20 auf. Die Stellung des Kolbens 17 wird über eine starr mit diesem verbundene Wegmesseinrichtung 21 kontrolliert. Wie eine gestrichelt ausgeführte Wirkungslinie 30 andeutet, werden von der Wegmesseinrichtung 21 abgegebene, wegpropor­tionale elektrische Signale in einen elektronischen Regler 31 eingespeist. Der Regler 31 steht zudem, wie durch eine ge­strichelte Wirkungslinie 32 angedeutet, mit einem Proportio­nal-Wegeventil 33 in Wirkverbindung. Diese Wirkverbindung um­fasst einerseits die vom elektronischen Regler 31 nach be­stimmten vorgegebenen Kriterien gesteuerte elektromagnetische Betätigung des Proportional-Wegeventils 33 und andererseits die in den Regler 31 zurückgespeisten, wegproportionalen elektrischen Signale einer Wegmesseinrichtung 34, welche die Stellung des Proportional-Wegeventils 33 überwacht. Eine de­finierte Ausgangsstellung des Proportional-Wegeventils 33 wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Feder erreicht. Das Proportional-Wegeventil 33 weist zudem eine zusätzliche, nicht dargestellte Hubrückführung auf, die zusammen mit einer ebenfalls nicht dargestellten elektronischen Positionsrege­lung ein proportionales Steuerverhalten dieses Proportional-­Wegeventils 33 errreicht, und zwar wird dabei eine Öldurch­flussmenge proportional zu einem einwirkenden elektrischen Signal eingestellt.The control orifice 14 has a schematically indicated closure piece 16, which is rigidly connected to a piston 17 of a pilot piston arrangement 18. The pilot piston arrangement 18 has an actuating volume 19 acted upon by oil pressure above the piston 17 and a spring 20 provided underneath the piston 17 and acting thereon. The position of the piston 17 is controlled by a displacement measuring device 21 rigidly connected to it. As indicated by a dashed line of action 30, path-proportional electrical signals output by the path measuring device 21 are fed into an electronic controller 31. The controller 31 is, as indicated by a dashed line of action 32, in operative connection with a proportional directional control valve 33. This operative connection comprises, on the one hand, the electromagnetic actuation of the proportional directional control valve 33, which is controlled by the electronic controller 31 according to certain predetermined criteria, and on the other hand, the path-proportional electrical signals fed back into the controller 31 of a distance measuring device 34, which monitors the position of the proportional directional control valve 33. A defined starting position of the proportional directional valve 33 is achieved with the aid of a spring, not shown. The proportional directional control valve 33 also has an additional stroke feedback, not shown, which, together with an electronic position control, also not shown, achieves a proportional control behavior of this proportional directional control valve 33, namely an oil flow rate is set proportional to an electrical signal acting on it.

Durch eine Leitung 40 wird Öl unter Druck eingespeist, der nötige Öldruck wird durch eine nicht dargestellte Pumpe er­zeugt. Die Durchflussmenge des Öls wird durch eine im Verlauf der Leitung 40 angeordnete Blende 41 geregelt. Die Blende 41 kann entweder eine Öffnung mit konstantem Querschnitt oder eine Öffnung mit regelbarem Querschnitt aufweisen. Das Öl strömt in das Antriebsvolumen 5 und von dort weiter, wie durch die abzweigende Leitung 42 schematisch angedeutet, zur Regelblende 14, durch diese hindurch weiter in eine Leitung 43, die zu einer nicht dargestellten Ablaufvorrichtung führt. Von dieser Ablaufvorrichtung gelangt das Öl weiter durch die erwähnte Pumpe zurück in die Leitung 40. Von der Leitung 40 zweigt eine Leitung 44 mit einer Blende 44a ab, welche zu einem Eingang 45 des Proportional-Wegeventils 33 führt. Ein Ausgang 46 des Proportional-Wegeventils 33 ist durch eine Leitung 47 mit dem Betätigungsvolumen 19 der Vorsteuerkolben­anordnung 18 verbunden. Von dieser Leitung 47 zweigt eine Leitung 48 ab, welche in die Leitung 43 einmündet. Von einem weiteren Ausgang 49 des Proportional-Wegeventils 33 führt eine Leitung 50 weg, welche ebenfalls in die Leitung 43 ein­mündet.Oil is fed in under pressure through a line 40, and the necessary oil pressure is generated by a pump (not shown). The flow rate of the oil is regulated by an orifice 41 arranged in the line 40. The aperture 41 can either have an opening with a constant cross section or an opening with a controllable cross section. The oil flows into the drive volume 5 and from there, as indicated schematically by the branching line 42, to the control orifice 14, through this further into a line 43 which leads to a drain device, not shown. From this drain device, the oil continues through the aforementioned pump back into line 40. From line 40, a line 44 branches off with an orifice 44 a, which leads to an inlet 45 of the proportional directional valve 33. An outlet 46 of the proportional directional control valve 33 is connected by a line 47 to the actuating volume 19 of the pilot piston arrangement 18. A line 48 branches off from this line 47 and opens into line 43. A line 50 leads from a further outlet 49 of the proportional directional control valve 33, which also opens into line 43.

Das Proportional-Wegeventil 33 wird vorteilhaft in unmittel­barer Nähe der Vorsteuerkolbenanordnung 18 angeordnet oder mit dieser zu einer monolithischen Baugruppe zusammenge­flanscht, wodurch die Leitung 47 und damit das mit Öl zu fül­lende Leitungsvolumen klein ausfällt. Die Dynamik der Rege­lung wird durch den Wegfall von Impulsleitungen stark erhöht. Sämtliche Leitungen, die mit Öldruck beaufschlagt sind, werden mit möglichst kleiner Längserstreckung ausgeführt, um Leitungsvolumina zu verkleinern und dadurch die Dynamik des Stellantriebes zu erhöhen.The proportional directional control valve 33 is advantageously arranged in the immediate vicinity of the pilot piston arrangement 18 or flanged together to form a monolithic assembly, as a result of which the line 47 and thus the line volume to be filled with oil are small. The dynamics of the control system are greatly increased by the elimination of pulse lines. All lines that are pressurized with oil pressure are designed with the smallest possible longitudinal extension in order to reduce line volumes and thereby increase the dynamics of the actuator.

In der Leitung 48 ist hier ein als Plattenventil ausgebilde­tes Sicherheitsventil 60 eingesetzt, welches ein Betätigungs­volumen 61 aufweist. Das Sicherheitsventil 60 ist in der Re­ gel geschlossen, da das Betätigungsvolumen 61 von einem nicht dargestellten Sicherheitsölkreis her durch eine Leitung 62 so stark mit dem Druck des Sicherheitsöls beaufschlagt wird, dass eine in Öffnungsrichtung des Sicherheitsventils wirkende Feder 63 sich nicht entspannen kann. Die Leitung 48 wird ebenfalls möglichst kurz ausgebildet.In line 48, a safety valve 60 designed as a plate valve is used, which has an actuation volume 61. The safety valve 60 is in the Re Gel closed, since the actuating volume 61 is so strongly acted upon by a line 62 from a safety oil circuit (not shown) with the pressure of the safety oil that a spring 63 acting in the opening direction of the safety valve cannot relax. The line 48 is also made as short as possible.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Stellantriebes 1 sei die Figur näher betrachtet. Das Proportional-Wegeventil 33 ist so geschaltet, dass vom Betätigungsvolumen 19 der Vor­steuerkolbenanordnung 18 Öl durch die Leitungen 47 und 50 in die Leitung 43 und durch diese in die Ablaufvorrichtung ab­fliessen kann. Dies hat zur Folge, dass die Feder 20 den Kol­ben 17 und mit ihm das Verschlussstück 16 der Regelblende 14 nach oben drücken kann, wodurch der Durchströmquerschnitt der Regelblende 14 vergrössert wird. Die Blende 41 begrenzt die Durchflussmenge des Öls, da jedoch jetzt durch die Regel­blende 14 mehr Öl abströmen kann, sinkt der Öldruck im An­triebsvolumen 5 ab und die Feder 6 drückt den Hauptkolben 4 nach unten und das Regelventil 2 wird in Schliessrichtung be­wegt. Dieser Vorgang setzt sich solange fort, bis der elek­tronische Regler 31 aufgrund der eingehenden, von der Wegmesseinrichtung 21 herrührenden wegproportionalen Signale feststellt, dass die gewünschte Sollposition des Regelventils 2 erreicht ist. Dabei werden im Regler 31 etwaige Nichtli­nearitäten im Schliessverhalten des Regelventils 2 ausgegli­chen. Diese Nichtlinearitäten werden bei der Inbetriebsetzung dieses Stellantriebes 1 in den Regler 31 eingegeben, etwa nö­tige Feineinstellungen können ebenfalls über eine Eingabe in den Regler 31 durchgeführt werden. Ein und derselbe Typ Reg­ler kann demnach für die verschiedensten Regelventile einge­setzt werden, da lediglich entsprechendes Programmieren nötig ist, um den Regler anzupassen. Zudem können mit Hilfe des Reglers 31 beliebige Schliess- und Öffnungscharakteristiken des Regelventils 2 eingestellt werden. Auf diese Art können aufwendige mechanische Abänderungen des Gestänges 15 vermie­ den werden, die sonst für eine Veränderung der Antriebscha­rakteristik des Stellantriebs 1 nötig wären.To explain the mode of operation of the actuator 1, the figure is considered in more detail. The proportional directional control valve 33 is switched in such a way that oil can flow from the actuating volume 19 of the pilot piston arrangement 18 through the lines 47 and 50 into the line 43 and through this into the drain device. The result of this is that the spring 20 can push the piston 17 and with it the closure piece 16 of the control orifice 14 upwards, as a result of which the flow cross-section of the control orifice 14 is enlarged. The orifice 41 limits the flow rate of the oil, but since more orifice can now flow out through the orifice 14, the oil pressure in the drive volume 5 drops and the spring 6 presses the main piston 4 down and the control valve 2 is moved in the closing direction. This process continues until the electronic controller 31 determines on the basis of the incoming path-proportional signals from the path measuring device 21 that the desired target position of the control valve 2 has been reached. Any non-linearities in the closing behavior of the control valve 2 are compensated in the controller 31. These non-linearities are entered into the controller 31 when this actuator 1 is started up, and any necessary fine adjustments can also be made via an entry into the controller 31. One and the same type of controller can therefore be used for a wide variety of control valves, since only corresponding programming is necessary to adapt the controller. In addition, any closing and opening characteristics of the control valve 2 can be set with the aid of the controller 31. In this way, complex mechanical modifications to the linkage 15 can be avoided those that would otherwise be necessary to change the drive characteristics of the actuator 1.

Soll nun das Regelventil 2 wieder geöffnet werden, sodass mehr Dampf durch die Heissdampfleitung 2a in eine Turbine ge­langen kann, so wird das Proportional-Wegeventil 33 durch einen Befehl vom Regler 31 her umgeschaltet, und zwar so, dass das zuoberst in diesem Ventil dargestellte Schaltschema gilt. In diesem Fall ist der Eingang 45 durchverbunden zum Ausgang 46, sodass durch die Leitungen 44 und 47 Öl, dessen Menge durch das Proportional-Wegeventil 33 gesteuert wird, in das Betätigungsvolumen 19 der Vorsteuerkolbenanordnung 18 fliessen und dort den Öldruck erhöhen kann, da durch die Lei­tung 48 kein Öl abfliesst. Durch die Blende 44a wird die Öffnungsgeschwindigkeit der Vorsteuerkolbenanordnung 18 begrenzt. Die Vorsteuerkolbenanordnung 18 schliesst bzw. reduziert den Durchströmquerschnitt der Regelblende 14, sodass, durch die Leitung 40 gespeist, der Öldruck im Antriebsvolumen 5 ansteigt, wodurch der Hauptkolben 4 nach oben und gleichzeitig das Regelventil 2 in Öffnungsrichtung bewegt wird. Sobald der vorgegebene Sollwert erreicht wird, erkennt der Regler 31 dies und steuert das Proportional-­Wegeventil 33 ab, sodass kein zusätzliches Öl in das Betätigungsvolumen 19 gelangt.If the control valve 2 is now to be opened again, so that more steam can get into a turbine through the hot steam line 2a, the proportional directional control valve 33 is switched over by a command from the controller 31, specifically in such a way that the circuit diagram shown at the top of this valve applies. In this case, the inlet 45 is connected to the outlet 46, so that oil, the amount of which is controlled by the proportional directional control valve 33, can flow through the lines 44 and 47 into the actuating volume 19 of the pilot piston arrangement 18 and can increase the oil pressure there, since through the Line 48 does not drain any oil. The opening speed of the pilot piston arrangement 18 is limited by the aperture 44a. The pilot piston arrangement 18 closes or reduces the flow cross-section of the control orifice 14, so that, fed by the line 40, the oil pressure in the drive volume 5 rises, as a result of which the main piston 4 is moved upward and at the same time the control valve 2 is moved in the opening direction. As soon as the predetermined target value is reached, the controller 31 recognizes this and controls the proportional directional control valve 33, so that no additional oil gets into the actuating volume 19.

Die Funktion des Regelventils 2 muss in periodischen Abstän­den kontrolliert werden, um sicher zu sein, dass es im Falle einer Störung auch jederzeit seine Schliessbewegung ausführen kann. Bei herkömmlichen Stellantrieben musste für diesen Zweck eine zusätzliche Öldruckleitung in die Vorsteuerkolben­anordnung 18 geführt werden, sodass diese gegen den im Betä­tigungsvolumen 19 herrschenden Druck betätigt werden konnte. In diesem Fall wurde dann der Kolben 17 nach oben bewegt, die Regelblende 14 wurde geöffnet, der Druck aus dem Antriebsvo­lumen 5 konnte über die Regelblende 14 entweichen und das Re­gelventil 2 führte eine vom übrigen Steuersystem unabhängige Schliessbewegung durch. Diese zusätzliche Öldruckleitung musste mit Ventilen bestückt und gegen das übrige Steuersy­stem sicher abgeschottet sein, um ungewollte, gefährliche Be­tätigungen der Vorsteuerkolbenanordnung 18 zu vermeiden. Liese aufwendige Lösung braucht es nun nicht mehr, da diese Kontrolle über den Regler 31 direkt initiiert werden kann durch entsprechende elektrische Ansteuerung des Proportional-­Wegeventils 33.The function of the control valve 2 must be checked at regular intervals in order to be sure that it can also carry out its closing movement at any time in the event of a fault. In conventional actuators, an additional oil pressure line had to be led into the pilot piston arrangement 18 for this purpose, so that it could be actuated against the pressure prevailing in the actuating volume 19. In this case, the piston 17 was then moved upward, the control orifice 14 was opened, the pressure from the drive volume 5 was able to escape via the control orifice 14 and the control valve 2 carried out a closing movement which was independent of the rest of the control system. This additional oil pressure line had to be fitted with valves and securely sealed off from the rest of the control system in order to avoid unwanted, dangerous actuations of the pilot piston arrangement 18. This elaborate solution is no longer required, since this control can be initiated directly via the controller 31 by appropriate electrical control of the proportional directional valve 33.

Die Sicherheitsanforderungen an technische Anlagen insbeson­dere auch an thermische Kraftwerke steigen stetig an. Eine vergleichsweise hohe Sicherheit wird erreicht, wenn ein sepa­rater Sicherheitsölkreis erlaubt sämtliche sicherheitsrele­vanten Ventile annähernd gleichzeitig zu betätigen. Das Si­cherheitsventil 60 öffnet sich sofort, wenn der Druck des Si­cherheitsöls in der Leitung 62 abfällt. Das Öl aus dem Betä­tigungsvolumen 19 der Vorsteuerkolbenanordnung 18 strömt sehr rasch durch die Leitung 48 ab und der Stellantrieb 1 schliesst umgehend das Regelventil 2. Dieses Schliessen er­folgt sogar bei Energieausfall, da die Federn 63, 20 und 6 das sichere Erreichen der Ausschaltstellung auch ohne zusätz­liche Energie sicherstellen. Auf diese Art wird immer ein si­cherer Endzustand des Stellantriebes 1 erreicht, instabile Betriebszustände können nicht auftreten.The safety requirements for technical systems, especially thermal power plants, are constantly increasing. A comparatively high level of safety is achieved if a separate safety oil circuit allows all safety-relevant valves to be operated almost simultaneously. The safety valve 60 opens immediately when the pressure of the safety oil in the line 62 drops. The oil from the actuating volume 19 of the pilot piston arrangement 18 flows out very quickly through the line 48 and the actuator 1 closes the control valve 2 immediately. This closing takes place even in the event of a power failure, since the springs 63, 20 and 6 safely reach the switch-off position without additional Ensure energy. In this way, a safe final state of the actuator 1 is always achieved; unstable operating states cannot occur.

Claims (5)

1. Stellantrieb (1) für ein Regelventil (2) mit einem mit einem Öldruck betätigbaren Hauptkolben (4) und mit einer über ein Gestänge (15) mit dem Hauptkolben (4) in Wirk­verbindung stehenden Vorsteuerung, welche mindestens eine den Öldruck am Hauptkolben (4) regelnde Regelblende (14) und mindestens eine hydraulisch betätigbare Vor­steuerkolbenanordnung (18) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die mindestens eine Vorsteuerkolbenanordnung (18) so ausgebildet ist, dass sie über mindestens ein elektrohydraulisches Ventil betätigbar ist,
- dass an der mindestens einen Vorsteuerkolbenanordnung (18) und am mindestens einen elektrohydraulischen Ventil jeweils eine, ein elektrisches Signal abgegebende Wegmesseinrichtung (21, 34) vorgesehen ist,
- dass diese elektrischen Signale in einen elektronischen Regler (31) geleitet und dort mit einem Sollwert vergli­chen werden, und
- dass der elektronische Regler (31) bei Sollwertabwei­chungen korrigierend auf das elektrohydraulische Ventil einwirkt.1.Actuator (1) for a control valve (2) with a main piston (4) which can be operated with an oil pressure and with a pilot control which is operatively connected to the main piston (4) via a linkage (15) and which controls at least one oil pressure on the main piston ( 4) has a regulating orifice plate (14) and at least one hydraulically actuable pilot piston arrangement (18),
characterized,
- That the at least one pilot piston arrangement (18) is designed such that it can be actuated via at least one electro-hydraulic valve,
that a displacement measuring device (21, 34) emitting an electrical signal is provided on the at least one pilot piston arrangement (18) and on the at least one electrohydraulic valve,
- That these electrical signals are passed into an electronic controller (31) and compared there with a target value, and
- That the electronic controller (31) has a corrective action on the electrohydraulic valve in the event of setpoint deviations. 2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass das mindestens eine elektrohydraulische Ventil als Proportional-Wegeventil (33) ausgebildet ist.2. Actuator according to claim 1, characterized in
- That the at least one electro-hydraulic valve is designed as a proportional directional valve (33). 3. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Proportional-Wegeventil (33) mit der Vorsteuer­kolbenanordnung (18) zu einer monolithischen Einheit verbunden ist.3. Actuator according to claim 1, characterized in
- That the proportional directional valve (33) is connected to the pilot piston arrangement (18) to form a monolithic unit. 4. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass Nichtlinearitäten des Regelventils (2) durch nicht­lineare Glieder im Gestänge (15) oder durch Eingabe der Ventilcharakteristik in den elektronischen Regler (31) oder durch eine Kombination beider Massnahmen ausgegli­chen werden.4. Actuator according to claim 1, characterized in
- That non-linearities of the control valve (2) are compensated for by non-linear elements in the linkage (15) or by entering the valve characteristics in the electronic controller (31) or by a combination of both measures. 5. Stellantrieb nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass bei Störungen mittels eines Sicherheitsventils (60) das Schliessen des Regelventils (2) sichergestellt ist.5. Actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that
- That in the event of faults by means of a safety valve (60) the control valve (2) is closed.
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