DE102005024674A1 - Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer in einem von einem gasförmigen oder flüssigen Madium durchströmten Kreislauf angeordneten Ventilanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer in einem von einem gasförmigen oder flüssigen Medium durchströmten Kreislauf (10) angeordneten Ventilanordnung (12), wobei die Ventilanordnung (12) ein erstes und ein in Reihe zum ersten Ventil angeordnetes zweites Ventil (14, 16) umfasst und das erste Ventil (14) in Strömungsrichtung (S) betrachtet stromaufwärts zum zweiten Ventil (16) angeordnet ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Ventile (14, 16) der Ventilanordnung (12) gleichzeitig geschlossen werden und der Schließzeitpunkt gespeichert wird, dass nach Ablauf eines frei einstellbaren Zeitintervalls nach dem Schließzeitpunkt über ein am ersten Ventil (14) angeordneter Körperschallsensor zur Ermittlung von Körperschallpegel-Werten ein Körperschallpegel-Wert des ersten Ventils (14) ermittelt wird, und dass der ermittelte Körperschallpegel-Wert zur Signalisierung der Dichtigkeit der Ventilanordnung (12) verwendet wird, wobei ein Körperschallpegel-Wert von 0 db die Dichtigkeit der Ventilanordnung (12) signalisiert.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer in einem von einem gasförmigen oder flüssigen Medium durchströmten Kreislauf angeordneten Ventilanordnung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art, sowie eine Ventilanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 9.
• In sicherheitsrelevanten Kreisläufen, wie beispielsweise in der chemischen Industrie oder in Kraftwerken, ist im Interesse einer Reinhaltung von Luft und Gewässer die Dichtigkeit des Kreislaufes und hier insbesondere die Dichtigkeit der in dem Kreislauf befindlichen Ventile von herausragender Bedeutung. Um die Dichtigkeit der im Kreislauf befindlichen Ventilen zu gewährleisten, ist es allgemein üblich eine "Ventilredundanz" vorzusehen, d.h. es werden zwei Ventile in Reihe angeordnet, um auch bei Ausfall eines der beiden Ventile eine ausreichende Dichtigkeit sicherstellen zu können. Nachfolgend wird vereinfacht für zwei in Reihe angeordneten Ventile der Begriff Ventilanordnung gebraucht.
• Aus der DE 199 24 377 B4 ist ein Diagnosesystem für ein von einem Stellungsregler über einen Antrieb betätigba ren Ventil mit einer Einrichtung zur Erfassung, Speicherung und Auswertung von Körperschallspektren bekannt. Hierzu ist das Ventil zu Diagnosezwecken schließbar und die Ähnlichkeit des dabei erfassten Körperschallspektrums mit einem vorher am intakten, bei geringfügig geöffnetem Zustand des Ventils, erfassten und in der Einrichtung gespeicherten Körperschallspektrums wird als Kriterium für eine Undichtigkeit des Ventils herangezogen.
• In der DD 232 964 A1 ist ein Verfahren und Anordnung zur Funktionsprüfung von Sicherheitsventilen offenbart. Dabei wird in Höhe des Sitzes des Sicherheitsventils der Körperschall am Ventilgehäuse aufgenommen und in ein proportionales elektrisches Signal umgewandelt. Aus diesem elektrischen Signal werden nach einer Verstärkung die spektralen Anteile, die vorzugsweise durch das Strömungsgeräusch des Mediums durch das Ventil angeregt werden, herausgefiltert und ein Pegel bestimmt. Dieser Pegel wird mit einem durch Eichmessung ermittelten Grenzwert, der für das vollständige Schließen charakteristisch ist, verglichen, wobei ein Überschreiten dieses Grenzwertes den Zustand "nicht geschlossen" signalisiert.
• Als besonders nachteilig erweist sich bei den offenbarten Verfahren der Umstand, dass diese lediglich eine Aussage über die Dichtigkeit eines Ventils, nämlich des zu überprüfenden Ventils liefern, d.h. eine Aussage bzw. Überprüfung der Dichtigkeit einer Ventilanordnung ist mit den offenbarten Verfahren nicht möglich. Zudem wird bei beiden Verfahren für die Durchführung einer Dichtigkeitsüberprüfung jeweils ein zuvor am intakten Ventil zu ermittelndes Referenzsignal benötigt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer in einem von einem gasförmigen oder flüssigen Medium durchströmten Kreislauf angeordneten Ventilanordnung gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart weiter zu bilden, dass eine einfache Überprüfung der Dichtigkeit einer Ventilanordnung ermöglicht ist.
• Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
• Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
• Eine entsprechende Ventilanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruches 9.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für eine qualifizierte Aussage über die Dichtigkeit einer Ventilanordnung eine Überprüfung der Dichtigkeit der jeweiligen, in der Ventilanordnung angeordneten Ventile, wünschenswert ist.
• Hierzu weist die Ventilanordnung ein erstes und ein in Reihe zum ersten Ventil angeordnetes zweites Ventil auf, wobei das erste Ventil in Strömungsrichtung (S) betrachtet stromaufwärts zum zweiten Ventil angeordnet ist. Erfindungsgemäß werden zur Überprüfung der Dichtigkeit der Ventilanordnung die beiden Ventile gleich zeitig geschlossen und der Schließzeitpunkt der beiden Ventile wird gespeichert. Nach Schließen der beiden Ventile der Ventilanordnung wird über ein am ersten Ventil angeordneter Körperschallsensor zur Ermittlung von Körperschallpegel-Werten der Körperschallpegel-Wert des ersten Ventils ermittelt. Ein nach Ablauf eines freieinstellbaren Zeitintervalls vorliegender bzw. gemessener Körperschallpegel-Wert wird zur Signalisierung der Dichtigkeit der Ventilanordnung verwendet, wobei ein Körperschallpegel-Wert von 0 db die Dichtigkeit der Ventilanordnung signalisiert.
• Nach dem Schließen der beiden Ventile der Ventilanordnung herrscht vor dem ersten Ventil ein größerer Druck als in dem, von dem ersten und zweiten Ventil, gebildeten Zwischenraum. Ist nun beispielsweise in der Ventilanordnung das erste Ventil undicht, so fließt aufgrund des Druckunterschieds kurzeitig in dem ersten Ventil ein interner, signifikanter Leckagestrom. Dieser Leckagestrom kann über den am ersten Ventil angeordneten Körperschallsensor gemessen werden. Für den Fall eines dichten zweiten Ventils fließt dieser signifikante Leckagestrom solange, bis sich vor und hinter dem ersten Ventil ein Druckausgleich eingestellt hat. D.h., dass nach Ablauf eines entsprechenden Zeitintervalls selbst bei undichtem ersten Ventil der signifikante Leckagestrom versiegt und sich ein Körperschallpegelwert von 0 db einstellt. Demzufolge signalisiert ein Körperschallpegel-Wert von 0 db die Dichtigkeit der Ventilanordnung.
• Weist nun aber auch das zweite Ventil in der Ventilanordnung eine Undichtigkeit auf, so wird konsequenter weise der Leckagestrom nicht versiegen, mit der Folge, dass sich nach Ablauf des entsprechenden Zeitintervalls ein von Null verschiedener Körperschallpegel-Wert eingestellt hat. Demzufolge signalisiert ein von Null verschiedener Körperschallpegel-Wert die Undichtigkeit der Ventilanordnung.
• Verständlicherweise bedeutet vorliegend in obiger Ausführung der Ausdruck "Dichtigkeit der Ventilanordnung" keine Nullleckage, sondern ein von Ventilgröße und Ventiltyp der beiden Ventile abhängiger, nicht stärker auflösbarer Leckagewert der Ventilanordnung.
• Auf eine einfache Art und Weise ist somit ein Verfahren zur Verfügung gestellt, dass über eine logische Verknüpfung von Zeit- und Körperschallinformationen sowie gegebenenfalls Hubinformationen der beiden Ventile eine Aussage über die Dichtigkeit der Ventilanordnung und die Ursache einer eventuellen Undichtigkeit ermöglicht. Als besonders vorteilhaft erweist sich dabei der Umstand, dass gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren lediglich an einem der beiden Ventile, nämlich am ersten Ventil, ein Körperschallsensor notwendig ist, um eine Aussage über die Dichtigkeit beider Ventile zu ermöglichen.
• Vorzugsweise wertet der Körperschallsensor zur Ermittlung von Körperschallpegel-Werten einen speziellen Frequenzbereich aus. Der spezielle Frequenzbereich zeichnet sich dabei dadurch aus, dass dieser nahezu unbeeinflusst von sonstigen Störgrößen, wie z. B. hervorgerufen durch in Nähe installierte Pumpen oder weitere geöffnete Ventile, ist. Die Auswertung des speziellen Frequenzbereiches hat den Vorteil, dass hierdurch die vorhergehende Bestimmung eines Referenzwertes eines oder beider Ventile der Ventilanordnung zur Überprüfung der Dichtigkeit einer Ventilanordnung nicht mehr notwendig ist.
• Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird nach Schließen der beiden Ventile der Ventilanordnung über entsprechend angeordnete Drucksensoren ein erster zeitlicher Druckverlauf und ein zweiter zeitlicher Druckverlauf ermittelt. Hierbei handelt es sich bei dem ersten zeitlichen Druckverlauf um den in Strömungsrichtung (S) betrachtet vor dem ersten Ventil über eine bestimmte Zeitspanne gemessene Druck und bei dem zweiten zeitlichen Druckverlauf um den in Strömungsrichtung (S) betrachtet vor dem zweiten Ventil, also in dem von dem ersten und zweiten Ventil gebildeten Zwischenraum, über eine bestimmte Zeitspanne gemessene Druck.
• Durch die erfindungsgemäße Bestimmung des ersten und zweiten Druckverlaufs ist es auf eine einfach Art und Weise möglich, neben einer Aussage über Dichtigkeit der Ventilanordnung auch eine Aussage über die Ursache der Undichtigkeit, d.h. in Form des undichten ersten Ventils allein oder von beiden Ventilen, zu treffen. Wie bereits ausgeführt wurde, herrscht nach Schließen der beiden Ventile vor dem ersten Ventil ein größerer Druck als in dem von dem ersten und zweiten Ventil gebildeten Zwischenraum. Weist nun beispielsweise nur das erste Ventil eine Undichtigkeit auf, so kommt es nach Ablauf eines Zeitintervalls aufgrund des fließenden Leckagestroms zu einem Druckausgleich, d.h., dass nach Ablauf des Zeitintervalls der Druck in dem Zwischenraum bis auf das Niveau des Druckes vor dem ersten Ventil ansteigt. Demzufolge signalisiert ein nach einem bestimmten Zeitintervall beobachteter Druckausgleich der beiden gemessenen Druckverläufe ein undichtes erstes Ventil in der Ventilanordnung.
• Über den zu beobachtenden zeitlichen Ablauf, nämlich die Zeitspanne, die für einen vollständigen Druckausgleich benötigt wurde, ist ebenfalls auch eine Aussage über den Grad der Undichtigkeit des ersten Ventils möglich: ist der beobachtete Druckausgleich bereits nach einer geringen Zeitspanne aufgetreten, so spricht dies für einen verhältnismäßig großen internen Leckagestrom des ersten Ventils und damit für eine stärkere Undichtigkeit desselben, während ein zeitlich langsam ablaufender Druckausgleich ein entsprechend besseres Ventilverhalten signalisiert.
• Ist neben dem ersten Ventil auch das zweite Ventil undicht, so findet aufgrund des Leckagestroms des zweiten Ventils kein vollständiger Druckausgleich statt. Dies bedeutet, dass der im Zwischenraum gemessene Druck zwar ansteigt, dieser Druck das Druckniveau vor dem ersten Ventil aber nicht erreicht. Demzufolge signalisiert ein derartiger Verlauf des zweiten Druckverlaufs die Undichtigkeit des zweiten Ventils.
• Für eine weitere Bearbeitung werden die ermittelten bzw. gemessenen Daten, wie Schließzeitpunkt der Ventile, Hubinformation der Ventile, zeitlicher Verlauf des Körperschallpegel-Wertes des ersten Ventils, erster und zweiter Druckverlauf und Länge des freieinstellbaren Zeitintervalls, einer Speicher- und Auswerteeinheit zugeleitet. Diese Daten könne anschließend von der Speicher- und Auswerteeinheit in an sich bekannter Art und Weise weiter verarbeitet werden.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung generiert die Speicher- Auswerteeinheit nach Verarbeitung der Daten ein akustisches und/oder optisches und/oder elektrisches Signal, um damit den Zustand der überprüften Ventilanordnung zu signalisieren. Die Ausgabe eines optischen und/oder akustischen und/oder elektrischen Signals erweist sich als vorteilhaft, da damit ein schnelles und intuitives Erfassen des Zustandes der überprüften Ventilanordnung ermöglicht wird. Ist die Auswerteeinheit in den Stellungsregler des Ventils mit Körperschallsensor integriert, dann kann bei Kommunikationsfähigkeit des Stellungsreglers auch ein Alarm an das Prozessleitsystem gesendet werden.
• Vorzugsweise erfolgt das Schließen der beiden Ventile der Ventilanordnung im Rahmen einer Notabschaltung selbsttätig. Die selbsttätige Schließung der beiden Ventile der Ventilanordnung ist insbesondere für sicherheitsrelevante Kreisläufe, beispielsweise für die chemische Industrie oder ähnliches, von Bedeutung.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann nach Schließen der beiden Ventile, insbesondere nach einer Schließung der beiden Ventile im Rahmen einer Notabschaltung, das erste Ventil noch einmal kurz geöffnet und anschließend wieder geschlossen werden. Die Möglichkeit einer kurzfristigen Öffnung hat den Vorteil, dass damit eine aktive Überprüfung der Dichtigkeit des zweiten Ventils ermöglicht wird.
• Prinzipiell ist über den am ersten Ventil angeordneten Körperschallsensor eine kontinuierliche Messung von Körperschallpegel-Werten gewährleistet. Gemäß einer Ausführungsform wird der für die Bestimmung der Dichtigkeit der Ventilanordnung benötigte Körperschallpegelwert nach Schließen der beiden Ventilen und Ablauf eines Zeitintervalls ≥ 20 sek. ermittelt. Der Wert von ≥ 20 sek. hat sich in Versuchsreihen als vorteilhaft erwiesen, da dieses Zeitintervall in der Regel ausreichend ist, um bei undichtem ersten Ventil einen Druckausgleich zu ermöglichen. Der Wert von ≥ 20 sek. ist hierbei lediglich als ein beispielhafter Wert einer besonders vorteilhaften Ausführungsform und nicht als Beschränkung auf genau diesen Wert zu verstehen. Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen mit kleineren oder größeren Zeitintervallen denkbar.
• Bei der Ventilanordnung zur Durchführung des Verfahrens kann es sich bei dem ersten Ventil um ein Regelventil mit Sicherheitsfunktion und bei dem zweiten Ventil um ein Auf/Zu Ventil mit Sicherheitsfunktion handeln. Denkbar ist aber auch, dass es sich bei dem ersten Ventil um ein Auf/Zu Ventil mit Sicherheitsfunktion und entsprechend bei dem zweiten Ventil um ein Regelventil mit Sicherheitsfunktion handelt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Körperschallsensor in das erste Ventil integriert. Hierdurch wird eine kompakte Bauweise gewährleistet Vorzugsweise umfasst das Regelventil mit Sicherheitsfunktion einen Stellungsregler, ein Magnetventil und einen Stellantrieb. Hierbei handelt es sich bei dem Stellantrieb insbesondere um einen pneumatischen Stellantrieb. Die vorgenannten Komponenten des Regelventils können dabei zweckmäßiger Weise zumindest teilweise als Baueinheit ausgebildet sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bilden auch der Stellungsregler und die Speicher- und Auswerteeinheit eine Baueinheit.
• Das Auf/Zu Ventil mit Sicherheitsfunktion umfasst im Wesentlichen einen Stellantrieb und ein Magnetventil. Auch diese Komponenten können zumindest teilweise als Baueinheit ausgebildet sein.
• Die Verwendung von Magnetventilen, z.B. zur Entlüftung pneumatischer Stellantriebe, erweist sich für sicherheitsrelevante Kreisläufe aufgrund ihrer Robustheit, Wetterbeständigkeit, Schmutzunempfindlichkeit und ihrer hohen Entlüftungsleistung als besonders vorteilhaft.
• Um ein sicheres Ansprechen der beiden Magnetventile und damit ein sicheres Schließen der Ventile zu gewährleisten, sind die beiden Magnetventile vorzugsweise über eine Sicherheitsschaltung miteinander verbunden.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
• In der Beschreibung, in den Patentansprüchen, in der Zusammenfassung und in der Zeichnung werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
• 1 eine Ventilanordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Überprüfung der Dichtigkeit;
• 2 eine Grafik mit dem Verlauf des Körperschallpegels im Fall einer dichten Ventilanordnung, und
• 3 eine Grafik mit Verlauf des Körperschallpegels für den Fall einer undichten Ventilanordnung.
• In 1 ist mehr oder minder schematisch ein Ausschnitt eines sicherheitsrelevanten Kreislaufs 10 dargestellt. In dem Kreislauf 10 ist eine Ventilanordnung 12 integriert. Die Ventilanordnung 12 umfasst ein erstes Ventil 14 und ein in Reihe zum ersten Ventil angeordnetes zweites Ventil 16. In Strömungsrichtung (S) betrachtet ist hierbei das erste Ventil 14 stromaufwärts zum zweiten Ventil 16 angeordnet. Das erste Ventil 14 steht mit einem, hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten, Körperschallsensor in Wirkverbindung. Über diesen Körperschallsensor ist in einer an sich bekannten Art und Weise die Ermittlung von Körperschallpegel-Werten des ersten Ventils 14 ermöglicht.
• Hierbei wertet die Auswerteelektronik vom Signal des Körperschallsensors nur einen speziellen Frequenzbereich aus, nämlich einen Frequenzbereich, der nahezu unbeeinflusst von sonstigen Störgrößen ist, wie beispielsweise hervorgerufene Störgrößen durch in der Nähe installierte Pumpen, oder dergleichen.
• Bei dem ersten Ventil 14 handelt es sich ein Regelventil mit einem Stellungsregler 18, einem ersten Stellantrieb 20 sowie ein erstes Magnetventil 22 zur Steuerung des Stellantriebes 20. Der Stellungsregler 18 ist über eine Leitung 24 mit einem, hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten, Prozessregelkreis verbunden.
• Der Stellungsregler 18 weist zudem eine, hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte, Speicher- und Auswerteeinheit auf, über die in einer an sich bekannter Weise eine Weiterverarbeitung diverser Daten/Messwerten ermöglicht ist.
• Das zweite Ventil 16 ist als Auf/Zu Ventil mit einem zweiten Stellantrieb 26 sowie einem zweiten Magnetventil 28 zur Steuerung des zweiten Stellantriebes 26 ausgebildet. Die beiden Magnetventile 22, 28 stehen über eine Sicherheitsschaltung 30 miteinander in Wirkverbindung.
• Im Falle einer Notabschaltung fällt an beiden Ventilen 14, 16 die Spannung der Magnetventile 22, 28 ab. Als Folge davon werden die beiden Stellantriebe 20, 26 in Sicherheitsstellung zum Schließen der Ventile gebracht und somit der Durchfluss durch die Ventile 14, 16 gestoppt.
• Eine Überprüfung der Dichtigkeit der Ventilanordnung 12 erfolgt folgendermaßen:
  Als Folge des Ventilschlusses der Ventilanordnung 12 ist in einer ersten Phase nach der Notabschaltung, d.h. unmittelbar nach dem Schließen der beiden Ventile 14, 16 der Ventilanordnung 12, der Druck vor dem ersten Ventil 14 größer als in einem, von dem ersten und zweiten Ventil 14, 16 gebildeten Zwischenraum 32.
• Ist nun beispielsweise das erste Ventil 12 undicht, so wird kurzzeitig ein signifikanter, interner Leckagestrom fließen. Bei dichtem zweiten Ventil 16 wird sich nach einer angemessenen Wartezeit zwischen ersten Ventil 14 und dem Zwischenraum 32 ein Druckausgleich einstellen, d.h. der signifikante, interne Leckagestrom innerhalb des undichten ersten Ventils 14 wird versiegen. Dieser Umstand, nämlich das Versiegen des internen Leckagestroms in dem ersten Ventil 14, führt dazu, dass der Körperschallpegel-Wert kontinuierlich auf 0 db abfällt. Vorliegend wurde der zur Bestimmung der Dichtigkeit notwendige Körperschallpegelwert nach einer Wartezeit von 20 sek. bestimmt.
• Diese geschilderten Zusammenhänge, nämlich der Verlauf des Körperschallpegel-Wertes und des Druckverlaufs über die Zeit ist in 2 dargestellt. Die Bezugsziffer 34 entspricht dabei dem Verlauf des Körperschallpegel- Wertes, Bezugsziffer 36 dem ersten Druckverlauf vor dem ersten Ventil 14 und Bezugsziffer 38 dem zweiten Druckverlauf in dem Zwischenraum 38.
• Für den Fall, dass nun auch das zweite Ventil 16 undicht ist, wird der interne Leckagestrom in dem ersten Ventil 14 nicht versiegen, mit der Konsequenz, dass der Körperschallpegel-Wert nicht auf 0 db abfällt. Der nach der Wartezeit von 20 sek. bestimmte Körperschallpegel-Wert ist demnach ein von null verschiedener Wert und signalisiert somit, dass auch das zweite Ventil 16 eine Undichtigkeit aufweist.
• Diese Zusammenhänge sind graphisch in 3 dargestellt. Entsprechend zu 2 beschreibt Bezugsziffer 34 wieder den Verlauf des Körperschallpegel-Wertes und die Bezugsziffern 36 und 38 die Druckverläufe vor dem ersten Ventil 14 bzw. in dem Zwischenraum 32. Aus 3 ist ersichtlich, dass in einer ersten Phase nach Schließen der beiden Ventile 14, 16 zunächst ein kontinuierlicher Druckanstieg in dem Zwischenraum 32 und eine kontinuierliche Abnahme des Körperschallpegel-Wertes 34 zu beobachten ist. Aufgrund des undichten zweiten Ventils 16 kommt es jedoch nicht zu einem Versiegen des internen Leckagestroms in dem ersten Ventil 14, sodass sich nach der Wartezeit von 20 sek. ein von Null verschiedener Körperschallpegel-Wert eingestellt hat.
• Durch eine Auswertung der in 1 und 2 dargestellten Druckverläufe 36, 38 oder der Körperschallpegelverläufe 34 ist auch eine Aussage über den Zustand des ersten Ventils 14 ermöglicht. Wie bereits ausgeführt wurde, herrscht unmittelbar nach Schließen der beiden Ventile 14, 16 vor dem ersten Ventil 14 ein größerer Druck als in dem Zwischenraum 32.
• Ist nun das erste Ventil 14 undicht, so führt dies aufgrund des auftretenden signifikanten Leckagestrom innerhalb des ersten Ventils 14 zu dem bereits beschriebenen Druckausgleich, d.h., dass nach einem bestimmten Zeitintervall der Druck 38 in dem Zwischenraum 32 auf das Niveau des Druckes 36 angestiegen ist.
• Ist hingegen neben dem ersten Ventil 14 auch das zweite Ventil 16 undicht, so findet aufgrund des nunmehr auch bei dem zweiten Ventil auftretenden signifikanten Leckagestrom des zweiten Ventils 16 kein vollständiger Druckausgleich statt, d.h., dass der im Zwischenraum 32 gemessene Druck 38 zwar ansteigt, dieser Druck 38 das Druckniveau 36 vor dem ersten Ventil 14 aber nicht erreicht.
• Folglich zeigt ein nach dem Ablauf des gewählten Zeitintervalls aufgetretener Druckausgleich gemäß 1 ein undichtes ersten Ventil 14, während ein auftretender Druckverlauf gemäß 2 eine Undichtigkeit beider Ventile 14, 16 der Ventilanordnung 12 signalisiert.
• Über den zu beobachtenden zeitlichen Ablauf, nämlich die Zeitspanne, die für einen vollständigen Druckausgleich benötigt wurde, ist zudem auch eine Aussage über den Grad der Undichtigkeit des ersten Ventils 14 möglich.
• Das vorliegende Verfahren ermöglicht zudem eine aktive Überprüfung der Dichtigkeit des zweiten Ventils 16.
• Dies kann dadurch erfolgen, dass beispielsweise nach einer Notabschaltung das erste Ventil, z. B. durch einen nicht stromlos geschalteten Stellungsregler 18, wieder etwas geöffnet wird. Konsequenterweise wird bei einem dichten zweiten Ventil 16 keine Erhöhung des Körperschallpegel-Wertes feststellbar sein.
• Sämtlich aufgeführte Daten bzw. Messergebnisse, insbesondere zeitlicher Verlauf des Körperschallpegel-Wertes des ersten Ventils, Hubstellung der Ventile, erster und zweiter Druckverlauf sowie die Länge des gewählten Zeitintervalls werden der bereits aufgeführten Speicher- und Auswerteeinheit zugeleitet, auf deren Grundlage die Auswertung, d.h. die Feststellung einer dichten bzw. undichten Ventilanordnung 12 bzw. Feststellung, welches der beiden Ventile 14, 16 undicht ist, erfolgt.
• Das Ergebnis der Auswertung wird vorliegend als ein kombiniertes optisches/akustisches Signal über den Stellungsregler 18 ausgegeben.
• Der Ausdruck undichte Ventilanordnung bezeichnet dabei jedoch nicht den Fall "Nullleckage", sondern ein von Ventilgröße und Ventiltyp der beiden Ventile 14, 16 abhängiger, nicht stärker auflösbarer Leckagewert der Ventilanordnung 12.

10

Kreislauf

12

Ventilanordnung

14

erstes Ventil

16

zweites Ventil

18

Stellungsregler

20

erster Stellantrieb

22

erstes Magnetventil

24

Leitung

26

zweiter Stellantrieb

28

zweites Magnetventil

30

Sicherheitsschaltung

32

Zwischenraum

34

Verlauf des Körperschallpegel-Wertes

36

Druckverlauf vor ersten Ventil

38

Druckverlauf Zwischenraum

S

Strömungsrichtung

Claims (17)

1. Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer in einem von einem gasförmigen oder flüssigen Medium durchströmten Kreislauf (10) angeordneten Ventilanordnung (12), wobei die Ventilanordnung (12) ein erstes und ein in Reihe zum ersten Ventil angeordnetes zweites Ventil (14, 16) umfasst und das erste Ventil (14) in Strömungsrichtung (S) betrachtet stromaufwärts zum zweiten Ventil (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventile (14, 16) der Ventilanordnung (12) gleichzeitig geschlossen werden und der Schließzeitpunkt gespeichert wird, dass nach Schließen der beiden Ventile (14, 16) der Ventilanordnung (12) über ein am ersten Ventil (14) angeordneter Körperschallsensor zur Ermittlung von Körperschallpegel-Werten der zeitliche Verlauf des Körperschallpegel-Wertes des ersten Ventils (14) ermittelt wird, dass ein nach Ablauf eines frei einstellbaren Zeitintervalls nach dem Schließzeitpunkt vorliegender Körperschallpegel-Wert zur Signalisierung der Dichtigkeit der Ventilanordnung (12) verwendet wird, wobei ein Körperschallpegel-Wert von 0 db die Dichtigkeit der Ventilanordnung (12) signalisiert.
2. Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körperschallsensor zur Ermittlung von Körperschallpegel-Werten einen speziellen Frequenzbereich auswertet, der nahezu unbeeinflusst von üblichen Störsignalen, insbesondere hervorgerufen durch Pumpen, und/oder andere in der Nähe installierte, geöffnete Ventile, ist.
3. Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schließen der beiden Ventile (14, 16) über entsprechende Drucksensoren ein erster zeitlicher Druckverlauf (36) und ein zweiter zeitlicher Druckverlauf (38) ermittelt wird, wobei der erste Druckverlauf (36) in Strömungsrichtung (S) betrachtet vor dem ersten Ventil (14) und der zweite Druckverlauf (38) vor dem zweiten Ventil (14), also im Bereich zwischen den beiden Ventilen (14, 16) der Ventilanordnung (12), bestimmt wird.
4. Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Daten, insbesondere Schließzeitpunkt der beiden Ventile (14, 16), zeitlicher Verlauf des Körperschallpegel-Wertes des ersten Ventils (14), Hubinformation der beiden Ventile (14, 16), erster und zweiter Druckverlauf (36, 38), Länge des freieinstellbares Zeitintervalls, einer Speicher- und Auswerteeinheit zugeleitet werden.
5. Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass nach Auswertung der Daten von der Speicher- und Auswerteeinheit ein optisches und/oder akustisches und/oder elektrisches Signal generiert wird.
6. Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließen der beiden Ventile (14, 16) der Ventilanordnung (12) im Rahmen einer Notabschaltung selbsttätig erfolgt.
7. Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schließen der beiden Ventile (14, 16) das erste Ventil (12) noch einmal kurz geöffnet und wieder geschlossen wird.
8. Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit einer Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Signalisierung der Dichtigkeit der Ventilanordnung (12) verwendete Körperschallpegel-Wert des ersten Ventils (14) nach Ablauf eines Zeitintervalls ≥ 20 s ermittelt wird.
9. Ventilanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Ventil (14) um ein Regelventil mit Sicherheitsfunktion oder ein Auf/Zu-Ventil mit Sicherheitsfunktion und bei dem zweiten Ventil (16) um ein Auf/Zu-Ventil mit Sicherheitsfunktion oder ein Regelventil mit Sicherheitsfunktion handelt.
10. Ventilanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (14) und der Körperschallsensor eine Baueinheit bilden.
11. Ventilanordnung nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil mit Sicherheitsfunktion einen Stellungsregler (18), ein erstes Magnetventil (22) und einen ersten Stellantrieb (20) umfasst.
12. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil und/oder der Stellungsregler (18) und/oder das erste Magnetventil (22) und/oder der erste Stellantrieb (20) eine Baueinheit bilden.
13. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellungsregler (18) und die Speicher- und Auswerteeinheit eine Baueinheit bilden.
14. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Auf/Zu-Ventil mit Sicherheitsfunktion einen zweiten Stellantrieb (26) und ein zweites Magnetventil (28) umfasst.
15. Ventilanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Auf/Zu-Ventil und/oder der zweite Stellantrieb (26) und/oder das zweite Magnetventil (28) eine Baueinheit bilden.
16. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Magnetventile (22, 28) über eine Sicherheitsschaltung (30) miteinander verbunden sind.
17. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellungsregler (18) kommunikationsfähig ist und den Dichtigkeitszustand melden kann.