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Stellglieder

• Zur Beeinflussung der Regelgröße im Sinne einer Angleichung der Regelgröße an die Führungsgröße sitzt in der Regelstrecke ein Stellglied. Je nach Regelabweichung greift der Regler über das Stellglied in die Strecke ein, um den Energie- oder Massenstrom zu beeinflussen.

Art und konstruktive Ausführung des Stellgliedes richten sich nach der zu regelnden Größe. Stellglieder sind z. B. Membranventil, Drosselklappe mit Membranantrieb, Stellschieber, Stelltrafo und Stellwiderstand.

• Der Antrieb der Stellglieder erfolgt durch luftdruckbeaufschlagte Membranen, genannt Membranantrieb, durch öldruckbeaufschlagte Kolben, durch Elektromagnete und Elektromotoren.

Die Antriebe für sich werden allgemein Stellmotoren genannt.

Für Fälle, in denen die Forderung nach einer strikten Abhängigkeit des Ventilhubes von der Stellgröße besteht, wird ein Stellungsregler, auch Positioner genannt, eingesetzt. Dieser erzwingt unter Verwendung von Hilfsenergie (Luftdruck) die gewünschte Stellgenauigkeit.

• Kennlinien der Regelventile
Zwei Kennlinienarten werden in der Verfahrenstechnik überwiegend verwendet:
die gleichprozentige und die lineare Kennlinie. Davon ist die gleichprozentige Kennlinie für die meisten Regelstrecken zu bevorzugen.

• Lineare Kennlinie
Die lineare Kennlinie hat einen einfachen proportionalen Zusammenhang zwischen Ventilhub und der Querschnittsänderung. Vereinfacht bedeutet das für die Praxis, daß sich z. B. der Durchfluss um die gleiche Menge ändert, wenn der Hub von 4 auf 6 mm oder von 32 auf 34 mm, also um 2 mm, geändert wird. Da bei einem Hub von 32 mm bereits viel mehr fliesst als bei 4 mm, ist natürlich die Mengenänderung für 2 mm Hub, bezogen auf die Menge bei 32 mm Hub, relativ geringer als die Änderung bezogen auf die Menge bei 4 mm Hub. Die Wirksamkeit der Stellgröße nimmt also mit wachsendem Hub (Durchfluss) ab.


• Gleichprozentige Kennlinie
Im Gegensatz zur linearen Kennlinie hat die gleichprozentige Kennlinie einen gekrümmten Verlauf (e-Funktion), die in der besonderen Formgebung des Ventilkegels begründet ist.

Bei einem Ventil mit gleichprozentiger Kennlinie ändert sich der Querschnitt für eine bestimmte Hubänderung stets um den gleichen Prozentsatz, wenn man die Flächenänderung auf die Fläche vor der Änderung bezieht. Diese Beziehung kann etwa auf den Durchfluss, übertragen werden.


Beispiel:

Wenn der Durchfluss bei 1 mm Hubänderung (z. B. 3 auf 4 mm) von 10 auf 11 m3/h steigt, so ändert er sich im anderen Falle (z. B. 22 auf 23 mm) von z. B. 50 auf 55 m3/h. In beiden Fällen ist der Durchfluss um den gleichen Prozentsatz von 10 % gestiegen.

Die Wirksamkeit der Stellgröße bleibt also konstant, unabhängig vom Hub (Durchfluss).