Modulierende Ventile - Wie sie funktionieren

Ein modulierendes Ventil ist ein Regelventil, das vollständig geöffnet oder geschlossen sein kann oder zwischen offen und geschlossen liegt und einen Teilstrom ermöglicht. Sie werden häufig mit einem Stellantrieb in Kombination mit dem Ventil automatisiert. Gängige Ventiltypen sind: Durchgangsventile, Scheibenventile und Ventile mit Vierteldrehung(Klappen oder Kugelhähne). Um die Modulation zu erreichen, verwendet der Stellantrieb ein Rückmeldesystem, um dem Bediener eine Rückmeldung über die Armaturenstellung zu geben. Die Modulation der Ventilstellung regelt die Durchflussmenge, die häufig zur Steuerung sekundärer Parameter wie Temperatur, Füllstand oder Konzentration verwendet wird. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für eine modulierende Absperrklappe und einen Kugelhahn.

Inhaltsübersicht

• Was ist Modulation?
• Modulierende Absperrklappe
• Modulierender Kugelhahn
• Warum wird die Modulation verwendet?
• FAQ

Was ist Modulation?

Bestimmte elektrische Ventilantriebe sind in der Lage, eine modulierende Regelung durchzuführen, die oft als DPS (digitales Positionierungssystem) bezeichnet wird. Es ist in der Lage, das Ventil in jedem Bereich zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen Position (d. h. zwischen 0° und 90°) genau zu positionieren. Dies ist notwendig für Anwendungen, die eine Variation der Durchflussmenge erfordern. In der Regel wird die Modulation mit Hilfe eines Regelkreises und einer Positionierungsplatine (PCB) im Stellantrieb erreicht.

Sie funktioniert durch den Vergleich der Eingangsposition (Soll-Position) mit der physischen Position der Ausgangswelle (Ist-Position). Die Position der Abtriebswelle wird über ein Potentiometer, das von der Abtriebswelle angetrieben wird, an die Platine zurückgemeldet. Die Platine vergleicht dann die beiden Positionen, und wenn es einen Unterschied gibt, betrachtet sie dies als "Fehler". Um den Fehler zu korrigieren, betätigt die Steuereinheit das Ventil, bis es die gewünschte Position (innerhalb einer Toleranz) erreicht. Die Steuersignale sind in der Regel entweder 0-10 V DC oder 4-20 mA. Ein 0-V-Gleichstrom- oder 4-mA-Signal schließt das Ventil vollständig, während ein 10-V-Gleichstrom- oder 20-mA-Signal es vollständig öffnen würde. Jedes Signal, das dazwischen liegt, führt zu einer entsprechenden teilweise geöffneten oder geschlossenen Position. Ein Beispiel wäre ein 6-mA-Signal, das zu einer 12°-Drehung führen würde.

Ein Beispiel für eine Anwendung, die Modulation erfordert, sind HLK-Systeme. Wenn die gewünschte Eingangstemperatur von der tatsächlichen Temperatur abweicht, öffnet oder schließt der Stellantrieb das Ventil stärker, um den Durchfluss der konditionierten Luft zu erhöhen/verringern.

Modulierende Absperrklappe

Absperrklappen bieten im Allgemeinen eine gute Durchflussregelung. Der Zusatz eines modulierenden Stellantriebs zu diesen Ventilen ermöglicht es, den Durchfluss mit noch größerer Präzision zu steuern. Der Regelantrieb ist über die Spindel mit der Armatur verbunden, die ihrerseits die Drehung der Scheibe im gewünschten Winkel (zwischen 0° und 90°) vorgibt.

Modulierender Kugelhahn

Kugelhähne werden im Allgemeinen nicht zur Durchflussregelung eingesetzt. Daher können Kugelhähne durch Hinzufügen eines Regelantriebs auch für solche Anwendungen eingesetzt werden. Es kann jedoch einige Änderungen erfordern, um effektiv für die Flusskontrolle eingesetzt werden zu können. Die Modifikationen können die Verwendung einer V-Port-Kugel oder das Einsetzen einer Trimmscheibe zur Optimierung des Durchflusses umfassen. Kugelhähne mit Stellantrieb werden häufig in Vakuumanwendungen eingesetzt.

Warum wird die Modulation verwendet?

Modulierende Ventile werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, da sie viele Vorteile gegenüber einer einfachen Ein/Aus-Regelung bieten. Einige Vorteile sind:

• Präzision: Der Stellantrieb regelt den Durchfluss präzise, indem er die Menge des durch das Ventil fließenden Stroms einstellt. Dieser Betrag kann je nach Bedarf für die Anwendung geändert werden.
• Energieeffizienz: Der kontrollierte Dauerbetrieb verbraucht weniger Energie als häufiges Ein- und Ausschalten.
• Bietet eine ferngesteuerte und automatisierte Kontrolle.
• Geringerer Verschleiß, da kein ständiges An- und Ausschalten erforderlich ist.

Es gibt auch einige Nachteile bei der Verwendung eines Modulationsventils, wie z. B:

• Der Stellantrieb kann Wärme erzeugen und muss möglicherweise häufig gewartet werden.
• Zeitaufwendig im Vergleich zu einem hydraulischen oder pneumatischen Antrieb.

Modulierende Ventile werden häufig in Fluidanwendungen eingesetzt. Einige Anwendungen für modulierende Ventile sind:

• HVAC-Systeme
• Kraftwerke
• Dampfversorgungsleitungen
• Kläranlagen
• Automatisierungsindustrie
• Bewässerungssysteme

FAQ

Wozu dient ein modulierendes Ventil?

Ein modulierendes Ventil regelt automatisch die Durchflussmenge im System. Es verwendet Steuersignale, um das Ventil an jedem Punkt zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen (d.h. zwischen 0° und 90°) genau zu positionieren.

Wie funktioniert ein modulierendes Gasventil?

Ein modulierendes Gasventil wird verwendet, um die Temperaturschwankungen durch Regulierung des Gasflusses zu steuern. Es wird häufig in Öfen für Privathaushalte verwendet. Die Platine im modulierenden Gasventil überwacht den Gaseingang und die Temperaturregelung (Thermostat). Wenn mehr Wärme benötigt wird, wird die Gaszufuhr zum Brenner erhöht. Wenn weniger Wärme benötigt wird, wird die Gaszufuhr reduziert. So wird die gewünschte Temperatur aufrechterhalten.

Was ist ein modulierendes Regelventil?

Ein modulierendes Regelventil regelt präzise die Prozessparameter wie Druck, Temperatur, Füllstand, Durchfluss usw. und passt die Eingangs-/Ausgangspositionen an, um das optimale Ergebnis zu erzielen.

Was ist ein Modulatorventil?

Ein Modulatorventil ist in Automatikgetrieben zu finden, um die Gänge je nach Motorlast zu schalten. Die Unterdruckleitung ist mit dem Ansaugtrakt verbunden und misst den Unterdruck im System. Wenn das Gaspedal betätigt wird, öffnet sich die Drosselklappe und der Unterdruck wird abgebaut. Dadurch wird das Modulatorventil veranlasst, das Getriebe herunterzuschalten. Wenn das Pedal zum Beschleunigen losgelassen wird, schließt sich die Drosselklappe und der Unterdruck wird erhöht. Dadurch wird das Modulatorventil veranlasst, das Getriebe hochzuschalten.

Was ist ein modulierendes 2-Wege-Ventil?

Ein modulierendes 2-Wege-Ventil regelt die Durchflussmenge vom Eingang zum Ausgang von 0-100%.

Was ist ein modulierender Stellantrieb?

Ein modulierender Stellantrieb macht das modulierende Regelventil erst möglich. Es kann das Ventil in jeder beliebigen Position zwischen 0-100% offen/geschlossen öffnen.