FI71192B

FI71192B - AUTOMATIC BACTAETET FOER VENTIL

Info

Publication number: FI71192B
Application number: FI844621A
Authority: FI
Inventors: Vilho Uomala
Original assignee: Naf Oy
Priority date: 1984-11-23
Filing date: 1984-11-23
Publication date: 1986-08-14
Also published as: FI71192C; FI844621A0; FI844621L

Description

7119271192

VENTTIILIN AUTOMAATTINEN TAKATIIVISTYS -AUTOMATISK BAKTÄTNING FÖR VENTILAUTOMATIC REAR VALVE SEALING -AUTOMATISK BAKTÄTNING FÖR VENTIL

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen venttiilin toimilaitteen käyttömenetelmään, sekä järjestelmään menetelmän soveltamiseksi.The invention relates to a method of operating a valve actuator according to the preamble of claim 1, and to a system for applying the method.

Venttiilin karatiivisteen vuotaminen on vaikeasti hallittava venttiilin toimintaongelma. Vuotaminen aiheuttaa vahinkoa venttiilille, koska aikaa myöten lisääntyvä vuoto voi saattaa koko venttiilin toimintakyvyttömäksi. Lisäksi kara-tiivisteen vuotamiseen liittyy huomattavia turvallisuusongelmia ympäristölle: vuotava korkeapainesyöttövesi tai korkeapainehöyry on merkittävä vaaratekijä, ja palavien tai myrkyllisten väliaineiden vuotaminen ympäristöön synnyttää vakavan turvallisuusriskin. Käsikäyttöisessä kiilaluisti-tai istukkatyyppisessä sulkuventtiilissä karavuoto on pystytty estämään avaamalla venttiili käsin täysin auki taka-tiivistysasentoon, so. karatiivisteen vuotaminen estetään muodostamalla hiottujen metallipintojen avulla tiivistyspin-ta venttiilipesän puolelle.Leakage of the valve carat seal is a difficult valve control problem. Leakage will damage the valve because increasing leakage over time can render the entire valve inoperable. In addition, leakage of the spindle seal poses significant safety problems for the environment: leaking high-pressure feed water or high-pressure steam is a significant hazard, and leakage of flammable or toxic media into the environment poses a serious safety risk. In a manual wedge slide or seat type shut-off valve, the stem leakage can be prevented by manually opening the valve fully open to the rear sealing position, i. leakage of the carat seal is prevented by forming a sealing surface on the valve housing side by means of ground metal surfaces.

Karatiivisteen vuotaminen on erityisen vaikea ongelma toimilaitteella varustettujen venttiilien osalta, koska vuotojen huomioiminen tällaisissa venttiileissä on epätodennäköisempää kuin käsikäyttöisissä. Venttiili varustetaan toimilaitteella nimenomaan silloin, kun venttiili sijaitsee kaukana henkilökunnan työpisteistä ja niitä operoidaan kauko-ohjauk-sella, tai kun luoksepäästävyys on huono, vaikea tai vaarallinen. Näin ollen venttiilin toiminnan valvonta on vaikeasti järjestettävissä. Nämä ongelmat ovat lisääntyneet viime aikoina ja tulevat tulevaisuudessa vieläkin lisääntymään, koska rakennetaan yhä suurempia laitosyksiköltä ja maantieteellisesti yhä laajempia siirtojärjestelmiä.Leakage of the carat seal is a particularly difficult problem for actuated valves because leaks are less likely to be accounted for in such valves than in manual ones. The valve is equipped with an actuator precisely when the valve is located far from staff workstations and is operated by remote control, or when access is poor, difficult or dangerous. Therefore, it is difficult to monitor the operation of the valve. These problems have increased recently and will increase in the future as larger and larger transmission systems are built from the plant unit and geographically.

Tunnetut venttiilin toimilaitteen käyttömenetelmät eivät salli takatiivistyksen käyttöä, koska ei ole löydetty auto-maat iologi ikkaa , joka ei aiheuttaisi vielä suurempaa vuoto- 2 71192 riskit laitevikamahöollisuuden johdosta (jos momenttiraja auki-suuntaan ei toimi sopivalla tasolla, saattaa kara katketa) ja joka olisi toteutettavissa nykyisin käytettävien momenttirajakatkai-sijoiden tarkkuuden puitteissa. Venttii1itoimi laitteiden rajakat-kaisijat määrittävät säätöalueen, jonka ylärajan momentti korkeintaan on nelinkertainen alarajan momenttirajän suhteen, useasti vain kolminkertainen tai vieläkin pienempi. Säätöalueen ylärajan momenttia kutsutaan laitteen nimellismomentiksi. Momentti-tarve esim. kiilaluistiventtiilin avaamisvaiheessa on sen verran suuri, että toimilaitteen alamomenttiraja ylittää takatiivistyk-sen ajomomenttia, jonka yleensä on oltava alle 20 % venttiilin avaamismomentista. Näin ollen toimilaitteellisten venttiilien vuoto-ongelma on tähän asti pyritty ratkaisemaan erilaisilla karatiivisteillä sekä käyttöhenkilökunnan valvonnalla ja hälytysjärjestelmillä. Nämä tunnetut menetelmät ovat kalliita ja verrattain tehottomia ratkaisuja. Lisäksi tunnetussa tekniikassa ei myöskään ole ollut mielekästä mitoittaa venttiilin eri osia toimilaitteen täyden momentin mukaisesti, mikä on ollut omiaan lisäämään osien rikkoutumisvaaraa.Known methods of operating the valve actuator do not allow the use of a back seal, as no automotive ground has been found that would not cause even greater leakage risks due to equipment failure maintenance (if the torque limit in the open direction does not work at an appropriate level, the stem may break) and feasible within the accuracy of the torque limit switches currently in use. The limit switches of the valve-acting devices define a control range whose upper limit torque is at most four times the lower limit torque limit, often only three times or even smaller. The torque at the upper limit of the control range is called the nominal torque of the device. The torque requirement, e.g. in the opening phase of the wedge slide valve, is so great that the torque limit of the actuator exceeds the driving torque of the rear seal, which must generally be less than 20% of the valve opening torque. Thus, the problem of leakage of actuator valves has hitherto been solved by various carat seals as well as by operating personnel monitoring and alarm systems. These known methods are expensive and relatively inefficient solutions. In addition, it has also not made sense in the prior art to dimension the various parts of the valve according to the full torque of the actuator, which has tended to increase the risk of the parts breaking.

Keksinnön tarkoituksena on luoda automaattinen takatiivistysjärjestelmä, joka soveltuu käytettäväksi toimilaitteellisissa venttiileissä. Tämä järjestely johtaa valvontatarpeen vähentymiseen, turvallisuusriskien poistumiseen, ja toiminta- sekä huoltokustannusten alenemiseen. Tavoitteena on lisäksi venttiilin eri osien rikkoutumisvaaran eliminoiminen ottamalla osien mitoitusperusteeksi toimilaitteen antama täysi momentti.The object of the invention is to provide an automatic rear sealing system suitable for use in actuated valves. This arrangement will lead to a reduction in the need for control, the elimination of security risks, and a reduction in operating and maintenance costs. The aim is also to eliminate the risk of breakage of the various parts of the valve by taking the full torque given by the actuator as the basis for dimensioning the parts.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän pääasiallisimmat tunnusmerkit selviävät patenttivaatimusten 3 ja 7 tunnusmerkki-osista .The main features of the method and system according to the invention will become apparent from the features of claims 3 and 7.

Keksintö· perustuu siihen, että kiilaluistiventtiilissä toimilaitteen valintaperusteeksi otetaan sulkumomentti siten, että venttiilin tarvitsema sulkumomentti on mahdollisimman lähellä toimilaitteen nimel1ismomenttia, kuitenkin sitä vähän pienempi. Venttiilin avaamisvaiheessa tarvittava suurin momentti on yleensä vähintään 1.5 kertaa venttiilin 71192 sulkemiseen tarvittava momentti. Käyttämällä toimilaitteessa sopivaa välystä moottori saavuttaa suunnan vaihdon yhteydessä täyden kierrosluvun, mistä syystä hammer blow-efektin eli iskuvaikutuksen avulla sekä moottorin täyden jarrumomentin ansiosta toimilaitteesta on saatavissa venttiiliä avaamaan momentti, Joka on yli kaksi kertaa suurempi kuin nimellismo-mentti, mikäli momenttiraja aukisuuntaan ei ole rajaamassa momenttia avaushetkellä. Heti kun venttiili on saatu vähänkin aukeamaan, alenee momenttitarve murto-osaan. Tällöin otetaan käyttöön järjestely, jossa momenttiraja aukisuuntaan tulee käyttöön 5-15 % aukenemisen jälkeen. Toimilaite avaa venttiiliä, kunnes momentintarve taas kasvaa takatiivistykseen ajon johdosta.The invention · is based on the fact that in the wedge slide valve the actuator is selected on the basis of the closing torque so that the closing torque required by the valve is as close as possible to the nominal torque of the actuator, but slightly lower. The maximum torque required in the opening phase of the valve is usually at least 1.5 times the torque required to close the valve 71192. By using the appropriate clearance in the actuator, the motor reaches full speed when changing direction, which is why the hammer Blow effect and the full braking torque of the motor allow the actuator to open the valve with a torque that is more than twice the nominal torque if the torque limit is not moment at the time of opening. As soon as the valve is made to open a little, the torque requirement is reduced to a fraction. In this case, an arrangement is introduced in which the torque limit in the open direction is used 5-15% after opening. The actuator opens the valve until the torque requirement for the back seal increases again due to the drive.

Järjestelyssä venttiilin voimia välittävät osat mitoitetaan täyden momentin mukaan. Ylläesitetty toimilaitteen toiminta-menettely johtaa pääsääntöisesti n. 50 % pienempään toimi-laitemomenttiin (nimellismomenttiin) kuin ennen. Tämän ansiosta takatiivistyksen ajomomentti on nykyisten tunnettujen toimilaitteiden momenttirajojen säätöalueella. Vastaavasti venttiilien osat, mm., kara, tulevat pienemmiksi, mikä edelleen pienentää momentintarvetta, sillä momentintarve on suoraan verrannollinen karahalkaisijaan. Näin ollen päädytään toimilaitteeseen, jonka tarvitsee antaa vain n. 30 % aiemmin tarvitusta momentista. Samalla osien rikkoutumisvaa-ra on eliminoitu, koska mitoitusperuste on toimilaitteen täysi momentti. Aiemmin tämä ei ole ollut mielekästä, koska täysi momentti on niin suuri verrattuna nimellismomenttiin ja lähdettäessä osia kasvattamaan lisääntyy momentintarve entisestään.In the arrangement, the parts transmitting the valve forces are dimensioned according to the full torque. The operating procedure of the actuator described above generally results in about 50% less actuator torque (nominal torque) than before. As a result, the driving torque of the rear seal is in the control range of the torque limits of the currently known actuators. Correspondingly, the parts of the valves, e.g., the stem, become smaller, which further reduces the torque requirement, as the torque requirement is directly proportional to the stem diameter. Thus, we end up with an actuator that only needs to deliver about 30% of the previously required torque. At the same time, the risk of parts breaking is eliminated because the design basis is the full torque of the actuator. In the past, this has not made sense because the full torque is so large compared to the nominal torque and when you start to increase the parts, the need for torque increases even more.

Karavuotomahdollisuus on takatiivistyksen käytön yhteydessä olematon: karan ja kannen väliset tiivistepinnat toimivat kuten istukkaventtiili ja vaikka niissä olisikin vuoto, se on aina määrältään merkityksetön.The possibility of a spindle leakage is non-existent when using a rear seal: the sealing surfaces between the spindle and the cover act like a seat valve and even if there is a leak, it is always insignificant.

Istukkaventtiilissä, jossa virtaus tapahtuu lautasen alta, 4 71192 keksinnön mukainen toimintaperiaate vastaa yllä selostettua kiilaluistiventtiilin käyttötapaa. Toimilaite sulkee venttiilin säädetyllä momentilla. Avaamiseen riittää sama voima, jolla ajetaan takatiivistykseen.In the seat valve, where the flow takes place under the plate, the operating principle according to the invention corresponds to the operating mode of the wedge slide valve described above. The actuator closes the valve with the set torque. The same force is used to open the drive to the rear seal.

Menetelmän lisäksi keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen t mukaisesti myös menetelmän soveltamiseksi tarkoitettuun laitelmaan.In addition to the method, the invention also relates to an apparatus for applying the method according to claim t.

Keksintöä selostetaan seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kiilaluistiventtiilin avaamisen momenttitilannetta, kuvio 2 esittää vastaavasti momenttitilannetta kiilaluistiventtiilin sulkemisessa, kuvio 3 esittää istukkaventtiilin avaamisen momenttitilannetta, kuvio 4 esittää vastaavasti momenttitilannetta istukkaventtiilin sulkemisessa.The invention will now be described with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a torque situation for opening a wedge slide valve, Fig. 2 shows a torque situation when closing a wedge slide valve, Fig. 3 shows a torque situation for opening a seat valve, Fig. 4 shows a torque situation when closing a seat valve.

Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan soveltaa kaikissa taka-tiivistyksellä varustetuissa istukka- ja kiilaluistiventtii-leissä tavanomaisten sähkötoimilaitteiden kanssa. Näin ollen keksinnön mukaisen järjestelmän rakenteellisia osia ei ole esitetty.The solution according to the invention can be applied to all seat and wedge gate valves with a rear seal with conventional electric actuators. Thus, the structural parts of the system according to the invention are not shown.

Kuvioissa viite A viittaa toimilaitteen nimellismomenttiin, 3 momenttirajakytkimen säädettyyn tasoon ja C venttiilin eri sulkemis- ja avaamisvaiheiden momenttitarpeeseen. Momentti-kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti kiilaluistiventtiilin toimilaitteeksi valitaan laite, jonka nimellismomentti A on hieman suurempi kuin venttiilin sulkemiseen tarvittava momentti. Venttiilin avaamiseen tarvittava momentti C^, joka on 50-100 % 5 71192 suurempi kuin sulkemismomentti C , aikaansaadaan toimi laiteiär-In the figures, reference A refers to the nominal torque of the actuator, the adjusted level of the 3-torque limit switch and C the torque requirement for the different closing and opening stages of the valve C. According to the torque figures 1 and 2, a device with a nominal torque A slightly greater than the torque required to close the valve is selected as the actuator of the wedge slide valve. The torque C ^ required to open the valve, which is 50-100% 5 71192 greater than the closing torque C, is provided by the

2 J2 J

jestelyllä, joka perustuu hammer blow-efektiin sekä toimilaitteen moottorin täyteen jarrumomenttiin. Tällainen toiminta on järjestettävissä tunnettujen toimilaitteiden sisäisin järjestelyin. Tarvittaessa voidaan venttiilin aukisuuntaan järjestää momentti-raja B rajaamaan momenttia avaushetkellä, esim. tasoon, joka on 75-80 % suurempi kuin venttiilin nimellismomentti. Välittömästi sen jälkeen kun venttiilin liike aukisuuntaan on lähtenyt liikkeelle, momentintarve alenee voimakkaasti. Tällöin momentti-raja aukisuuntaan alkaa vaikuttaa, edullisesti aukenemisen edettyä noin 5-15 % kokonaisaukenemisesta. Tämä momenttiraja B on säädetty tasoon, joka on riittävä venttiilin takatii-12 vistyksen ajoon. Venttiilin sulkusuunnassa on koko sulkemis- matkan ajan voimassa momenttiraja B , jonka taso vastaa 2 sulkemiseen tarvittavaa momenttia.with an arrangement based on the hammer blow effect as well as the full braking torque of the actuator motor. Such operation can be arranged by internal arrangements of known actuators. If necessary, a torque limit B can be arranged in the open direction of the valve to limit the torque at the time of opening, e.g. to a level which is 75-80% higher than the nominal torque of the valve. Immediately after the valve has moved in the open direction, the torque requirement is greatly reduced. In this case, the torque limit in the opening direction begins to act, preferably after the opening has progressed by about 5-15% of the total opening. This torque limit B is set to a level sufficient to run the valve back-12. In the closing direction of the valve, a torque limit B applies throughout the closing distance, the level of which corresponds to 2 torques required for closing.

Kuvioissa 3 ja 4 istukkaventtiilin toimilaitteen valinta perustuu niinikään sulkemiseen tarvittavaan momenttiin BIn Figures 3 and 4, the selection of the seat valve actuator is also based on the torque B required for closing.

4 siten, että venttiilin nimellismomentti A on jonkin verran tätä suurempi. Venttiilin sulkusuunnassa on koko matkan pituudelta voimassa momenttiraja B , joka vastaa sulkemisen momenttitar- 4 vettä C . Avaamisessa on momenttiraja B , joka vastaa taka-4 3 tiivistykseen ajon momenttitarvetta C . Tämä momenttitarve on 3 huomattavasti sulkumomenttia pienempi, yleensä 25-35 % tästä.4 so that the nominal torque A of the valve is somewhat higher than this. In the closing direction of the valve, a torque limit B applies throughout the entire length, which corresponds to the closing torque water C. There is a torque limit B in the opening, which corresponds to the torque requirement C for the rear-4 3 seal. This torque requirement is 3 significantly less than the closing torque, usually 25-35% of this.

Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.The invention is not limited to the embodiments shown, but several variations of the invention are conceivable within the scope of the appended claims.

Claims

6 71192

A method for controlling the operation of a wedge slide or seat valve comprising using an electric actuator connected to the valve stem to move the stem, the actuator being provided with a torque limit switch for limiting a suitable torque (B) at different stages of movement in both directions of movement of the stem. the said sealing surface, and that said actuator, when opening the valve with the torque (B) allowed by the torque limit switch, drives the stem to the valve cover in the rear sealing position so as to set the rear sealing torque (C2, C4) lower than the closing torque (C2, C4).

Method according to Claim 1, characterized in that the driving torque of the rear seal is arranged within the control range of the actuator by selecting the valve closing torque requirement (C, Fig. 2, 4), which the actuator nominal torque (A) must essentially meet the closing torque requirement to some extent. bigger.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that at the moment of opening the wedge slide valve, a torque (C, Fig. 1) considerably greater than the nominal torque (A) is produced by the actuator with a suitable clearance and a full braking torque of the actuator motor.

Method according to Claim 3, characterized in that the torque (B, Fig. 1, 3) obtained from the actuator at the moment of opening is limited by a torque limit switch. Method according to Claim 3 or 4, characterized in that immediately after the opening, preferably after 5-15% opening, a torque limit (B, Fig. 1) is introduced in the opening direction, the magnitude of which corresponds to the driving torque for the rear seal. , 71192

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that when closing the wedge slide valve and closing and opening the seat valve, the torque from the actuator is adjusted to a level (B, Fig. 2-4) during the entire movement of the stem with a torque limiter corresponding to the end-of-movement torque requirement .

A system for applying a method according to any one of the preceding claims, comprising an actuator connected to the valve stem, the torque of which is adjustable by torque switches (B), characterized in that the actuator is arranged in the open position to drive the valve stem to the valve cover.

A system according to claim 7, characterized in that the driving torque of the rear seal is within the torque control range of the actuator and that the torque required to open the wedge valve (C, Fig. 1) is provided by the actuator with a suitable clearance and full engine torque.

System according to Claim 7 or 8, characterized in that the force-transmitting parts of the valve are dimensioned according to the maximum torque obtained from the actuator.