DE20107115U1

DE20107115U1 - Einrichtung zur Energieversorgung von Feldgeräten

Info

Publication number: DE20107115U1
Application number: DE20107115U
Authority: DE
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2011-04-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Energieversorgung von Feldgeräten in verfahrenstechnischen Anlagen nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Bekannte Feldgeräte sind mittels einer mehradrigen Verbindungsleitung mit einer zentralen Einrichtung verbunden, wobei jedes Feldgerät über die Verbindungsleitung mit elektrischer Energie zu seinem Betrieb versorgt wird und mit der zentralen Einrichtung Daten austauscht.

Komplexe verfahrenstechnische Anlagen sind mit einer Vielzahl derartiger Feldgeräte ausgestattet. Dabei ist das Netz der Verbindungsleitungen für den Betreiber der Anlage ein erheblicher Kostenfaktor und darüber hinaus insbesondere im Zuge von Bauarbeiten Störungen durch Leitungsunterbrechungen ausgesetzt. Bei einer Leitungsunterbrechung ist das angeschlossene Feldgerät sowohl von dem Datenaustausch mit der zentralen Einrichtung abgeschnitten als auch von der Energieversorgung zu seinem Betrieb.

Zwar gelingt es, mit Hilfe von drahtlosen Kommunikationseinrichtungen, die jedem Feldgerät und der zentralen Einrichtung zugeordnet werden, den Datenaustausch unabhängig vom Netz der Verbindungsleitungen aufrechtzuerhalten, soweit die Feldgeräte weiterhin mit Energie versorgt sind. Jedoch sind die Feldgeräte bei Leitungsunterbrechungen von der Energiequelle getrennt.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und Mittel anzugeben, die eine vom Netz der Verbindungsleitungen unabhängige Energieversorgung der Feldgeräte gestattet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen genannt.

Die Erfindung geht davon aus, dass der Leistungsbedarf zur Versorgung derzeitiger Feldgeräte durch zunehmende Integration auf einige wenige Milliwatt reduziert ist.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, prozessual in der verfahrenstechnischen Anlage vorhandene, nicht-elektrische Energie in elektrische Energie umzusetzen und das Feldgerät mit dieser elektrischen Energie zu versorgen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das Feldgerät mit einem Lineargenerator auszustatten. Dabei wird die kinetische Energie eines linear bewegten Maschinenteils in elektrische Energie überführt wird. Dabei wird ein elektrischer Strom proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit des linear bewegten Maschinenteils generiert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Feldgerät mit einem Speicher elektrischer Energie ausgestattet.

Die Erfindung macht sich zu Nutze, dass in Abhängigkeit von der Art der verfahrenstechnischen Anlage mindestens eine Quelle nicht-elektrischer Primärenergie dauerhaft zur Verfügung steht. Dabei wird unter dauerhafter Verfügbarkeit auch diskontinuierliche aber periodische Verfügbarkeit verstanden.

Bei diskontinuierlicher Verfügbarkeit der nicht-elektrischen Primärenergie wird die diskontinuierlich erzeugte elektrische Energie zur Versorgung des Feldgeräts während der Unterbrechung des Zuflusses der nicht-elektrischen Primärenergie im Feldgerät gespeichert. Damit ist die kontinuierliche unterbrechungsfreie Versorgung des Feldgeräts mit elektrischer Energie zu seinem Betrieb gewährleistet.

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Vorteilhafterweise kommt die Energieversorgung des Feldgeräts ohne elektrische Verbindungsleitungen von und zu einer zentralen Quelle elektrischer Energie aus. Die Verfügbarkeit der Feldgeräts ist damit unabhängig von Störungen durch Leitungsunterbrechungen. Darüber hinaus ist der erhebliche materielle Aufwand für ein Netz von elektrischen Verbindungsleitungen und dessen Wartung und Pflege insgesamt verzichtbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der einzigen Figur ist eine Einrichtung zur Energieversorgung für ein Feldgerät 1 prinzipiell dargestellt.

Das Feldgerät 1 ist mit einem Stellungsregler 11 und einem pneumatischen Positionierer 17 zur Betätigung eines in der Rohrleitung 2 angeordneten Ventils 21 ausgestattet. Der Positionierer 17 wird mit Druckluft betrieben, die in einer Druckluftleitung 4 herangeführt wird. Das Ventil 21 weist ein Stellorgan auf, das über eine Hubstange 18 mit dem Positionierer 17 verbunden ist.

Mit Hilfe des Stellungsreglers 11 wird ein elektrisches Stellungssignal in ein adäquates pneumatisches Stellungssignal umgeformt. In Abhängigkeit von dem pneumatischen Stellungssignal wird mit dem Positionierer 17 über die Hubstange 18 das Stellorgan des Ventils 21 verstellt.

Darüber hinaus ist das Feldgerät 1 mit einer Kommunikationseinrichtung 12 zum Datenaustausch mit einer nicht dargestellten zentralen Einrichtung ausgestattet. Die Kommunikationseinrichtung 12 ist mit dem Stellungsregler 11 verbunden und zur drahtlosen Kommunikation mit der zentralen Einrichtung geeignet. Dazu weist die Kommunikationseinrichtung 12 eine Antenne 121 auf.

Der Stellungsregler 11 und die Kommunikationseinrichtung 12 weisen in Figur 1 durch Kreuze gekennzeichnete Anschlüsse zur Stromversorgung auf.

Erfindungsgemäß ist das Feldgerät 1 mit einem Lineargenerator 13 ausgestattet. Der Lineargenerator 13 besteht aus einer stationären Induktionsspule 14 und einem Permanentmagneten 16. Der Permanentmagnet 16 ist fest mit der Hubstange 18 verbunden und wird bei ihrer linearen Bewegung zur Betätigung des Stellorgans des

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Ventils 21 mitgenommen. Bei jeder linearen Bewegung der Hubstange 18 wird der Permanentmagnet 16 axial durch die Induktionsspule 14 geführt. Dabei wird in der stationären Induktionsspule 14 eine elektrische Spannung proportional zur Hubgeschwindigkeit der Hubstange 18 induziert.

Die auf diesem Wege erzeugte elektrische Spannung ist zur Energieversorgung des Feldgeräts 1 geeignet. Dazu sind die Anschlüsse des Lineargenerators 13 mit den durch Kreuze gekennzeichneten Anschlüssen zur Stromversorgung des Stellungsreglers 11 und der Kommunikationseinrichtung 12 verbunden.

Darüber hinaus ist das Feldgerät 1 mit einem Energiespeicher 15 ausgestattet. Der Energiespeicher 15 ist parallel zu den Anschlüssen des Lineargenerators 13 geschaltet. Dabei kann vorgesehen sein, den Energiespeicher 15 als Akkumulator auszuführen. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Energiespeicher 15 als hochkapazitiver, verlustarmer Kondensator ausgeführt sein.

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Bezugszeichenliste

1	Feldgerät
11	Stellungsregler
12	Kommunikationseinrichtung
121	Antenne
13	Lineargenerator
14	Induktionsspule
15	Energiespeicher
16	Magnet
17	Positionierer
18	Hubstange
2	Rohrleitung
21	Ventil
4	Druckluftleitung

Claims

1. Einrichtung zur Energieversorgung von Feldgeräten in verfahrenstechnischen Anlagen, die mit einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle zum Datenaustausch mit einer zentralen Einrichtung ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Feldgerät (1) mit einem Lineargenerator (13) ausgestattet ist, mit dem die kinetische Energie eines linear bewegten Maschinenteils (18) in eine elektrische Spannung umgesetzt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Feldgerät (1) mit einem Speicher (15) elektrischer Energie ausgestattet ist.