Ein Regelventil wird verwendet, um den Flüssigkeitsdurchfluss zu steuern, indem die Größe des Durchflussdurchgangs gemäß der Steuerung variiert und eine direkte Steuerung der Durchflussmenge ermöglicht wird. Dies führt zu einer Kontrolle über Prozessgrößen wie Temperatur, Füllstand und Druck. Es wird, in der Terminologie der automatischen Steuerung als letztes Kontrollelement bezeichnet. Die optimale Funktion des Regelventils besteht nicht nur in einer ausreichenden Körper- und Sitzdichtheit, sondern vor allem in der Gesamtleistung des Ventils und seiner Steuerungen. Für einen genauen und zuverlässigen Arbeitseffekt arbeiten Ventilkörper, Antrieb, Stellungsregler, Regler usw. in strikter Harmonie. Daher wird in diesem Artikel eine Einführung in die Typen von Regelventilen, Arbeitsprinzipien, Hauptteile, Inspektionen und Tests von Regelventilen beschrieben.
Arten eines Regelventils
A: Basierend auf dem Druckabfallprofil
I. Ventil für niedrige Rückgewinnung
Diese Ventiltypen gewinnen einen sehr geringen statischen Druckabfall vom Einlass zur Vena Contracta (kleinster Durchmesser an der engsten Stelle) des Auslasses zurück und zeichnen sich durch einen hohen Erholungskoeffizienten aus. Beispiele: Eckventil, Durchgangsventil.
II. Hochrückgewinnungsventil
Diese Ventiltypen gewinnen den größten Teil des statischen Druckabfalls von der Vena Contracta des Einlasses bis zum Auslass zurück und zeichnen sich durch einen niedrigen Erholungskoeffizienten aus. Beispiele: Absperrklappe, Kugelhahn, Kükenhahn, Absperrschieber.
B) Basierend auf Bewegungsprofil des Controlling-Elements
I. Drehventil
Zellenradschleuse: Bei diesem Ventiltyp dreht sich der Teller des Ventils.
Beispiele: Absperrklappe, Kugelhahn.
II. Schieberventil
Bei dieser Art von Ventil bewegt sich der Ventilkegel oder der Ventilschaft geradlinig oder linear.
Beispiele: Eckventil, Durchgangsventil, Absperrschieber, Keilventil.
C) Basierend auf dem Betätigungsmedium
I. Handventil
Diese Ventiltypen werden per Handrad betätigt.
II. Pneumatisches Ventil
Diese Ventiltypen werden mit einem kompressiblen Medium wie Kohlenwasserstoff, Stickstoff oder Luft mit einem Kolben-Zylinder- oder Kolbenfederantrieb und einer Federmembran betätigt.
Regelventile können nach folgenden Kriterien unterschieden werden:
- Hydraulikventil: Diese Ventile werden durch ein nicht komprimierbares Medium wie Öl oder Wasser betätigt.
- Elektrisches Ventil: Diese Ventile werden von einem Elektromotor betätigt.
Es gibt eine große Vielfalt von Steuervorgängen und Ventiltypen, die jedoch hauptsächlich zwei Wirkungsformen haben, nämlich die Dreh- und die Gleitstange. Die häufigsten Arten von Regelventilen sind V – Kerbkugel, Kugelschieber, Eckventile und Absperrklappen.
D) Die gängigen Arten von Regelventilen
I. Schiebestange
- Eckventil
- Durchgangsventil
- Schrägsitz-Kolbenventil
II. Rotation
- Kugelhahn
- Absperrklappe
III. Sonstiges
- Membranventil
- Quetschventil
2. Funktionsprinzip
Das Schließen oder Öffnen von automatischen Regelventilen kann durch pneumatische, hydraulische oder elektrische Antriebe erfolgen. Bei Regelventilen, die zwischen „ganz geschlossen“ und „ganz geöffnet“ eingestellt werden können, wird der günstige Öffnungsgrad durch die Stellungsregler bestimmt.
Im Allgemeinen werden druckluftbetätigte Ventile wegen ihrer Einfachheit verwendet, da sie nur eine Druckluftversorgung benötigen. Die elektrisch betätigten Ventile benötigen jedoch zusätzliche Schaltgeräte und Verkabelung. Hydraulisch betätigte Ventile benötigen Rücklaufleitungen für Hydraulikflüssigkeit und Hochdruckversorgung.
Pneumatische Steuersignale basieren auf einem Druckbereich von 0,2 – 1,0 bar und einem elektrischen Signal von 4 mA bis 20 mA für die Industrie oder 0 V bis 10 V für Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen. Die elektrische Steuerung umfasst ein intelligentes Kommunikationssignal, das dem Steuerstrom von 4 mA bis 20 mA überlagert wird, damit die Überprüfung der Ventilposition an die Steuerung zurückgemeldet werden kann. Das über die Autobahn (Temperaturtransmitter) adressierbare Fernwandler -Protokoll, Profibus und die Feldbusgrundlage sind die gebräuchlichen Protokolle.
3. Hauptteile des Regelventils
1. Aktuator: Wird verwendet, um Ventil-Modulationselemente wie Absperrklappe oder Kugeln zu bewegen.
2. Stellungsregler: Wird verwendet, um zu überprüfen, ob ein geeigneter Öffnungsgrad erreicht ist oder nicht, wodurch die Probleme von Verschleiß und Reibung überwunden werden
3. Körper: Es enthält modulierende Elemente, Globus, Stecker, Absperrklappe oder Kugel.
4. Trim: Trim ist ein Teil des Ventils, der direkt mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt. Es besteht aus Halterung, Scheibe, Kegel und Spindel
5. Haube: Es bietet eine Halterung für die Führung und den Antrieb und ein Medium für den Durchgang der Spindel. Es besteht aus Mittelstück, Packung, Packungsmutter und Führung. Die Packung dient als Befestigungselement zwischen Motorhaube und Vorbau. Es hilft, Leckagen zu vermeiden.
6. Elektrisches Zubehör
Antrieb:
Ein Aktuator ist der Teil einer Ventilbaugruppe, der auf das Ausgangssignal des Prozessreglers reagiert und eine mechanische Bewegung verursacht, die wiederum zu einer Änderung der Fluidbewegung durch das Ventil führt.
Ein Aktor muss zwei grundlegende Funktionen erfüllen können:
- Um auf ein externes Signal zu reagieren und sich auf eine entsprechende Ventilbewegung bei richtiger Auswahl veranlassen zu können, können weitere Funktionen in diese Baugruppe integriert werden, wie z.B. gewünschte Fail-Safe-Aktionen.
- Zur Unterstützung (falls erforderlich) für Zubehör wie Stellungsregler, Endschalter, Magnetventile und lokale Steuerungen.
Es gibt fünf Grundformen des Ventilantriebs, wie unten aufgeführt:
- Digital
- Elektrisch
- Hydraulisch
- Magnet
- Pneumatisch
Stellungsregler:
Das wahrscheinlich wichtigste Zubehörteil, das für die Ventilsteuerung verwendet werden kann, ist der Stellungsregler, der manchmal als „intelligente Ventilelektronik“ bezeichnet wird und von denen viele mikroprozessorgesteuert sind.
Ein Stellungsregler ist ein Proportionalregler mit hoher Verstärkung, der die Spindelposition innerhalb von 0,1 mm misst, diese Position mit einem Sollwert vergleicht, der als Ausgang des Hauptprozessreglers betrachtet werden sollte, und eine Korrektur bei jedem resultierenden Fehlersignal durchführt. Die Open-Loop-Verstärkung dieser Stellungsregler reicht von 10 bis 200, was ein Proportionalband zwischen 10 und 0,5% ergibt, und ihre Schwingungsperioden reichen von 0,3 bis 10 s, ein Frequenzgang von 3–0,1 Hz. Mit anderen Worten, es ist ein sehr empfindlicher abgestimmter „Nur-Proportional-Regler“.
Bei druckluftbetätigten Ventilen sind zwei Steueraktionen möglich:
- Luft oder Strom Zufuhr schließen: Erhöhung der Durchflussbegrenzung, um den Stellsignalwert zu erhöht.
- Luft oder Strom Zufuhr öffnen: Abnahme der Durchflussbegrenzung, um den Stellsignalwert erhöht.
Auch ein Ausfall des Sicherheitsmodus kann vorkommen
- Luft- oder Steuersignal-Ausfall öffnet: Bei Ausfall der Druckluft zum Antrieb, unter Notstrom oder Federdruck wird das Ventil geöffnet.
- Druckluft- oder Steuersignal-Ausfall schließt: Bei Druckluftausfall zum Antrieb, unter Notstrom oder Federdruck wird das Ventil geschlossen.
Der Betrieb von Fehlermodi wird durch die Spezifikation der Sicherheitsprozesssteuerung der Anlage erforderlich. Bei der Abgabe von Chemikalien kann es sein, dass es geschlossen und bei Kühlwasser nicht geöffnet wird.
4- Sicht- und Maßprüfungen
a) Sichtkontrolle
Die Sichtprüfung erfolgt meist gemäß MSS SP-55 (Qualitätsstandards für Stahlgussteile für Ventile, Flansche, Fittings und andere Rohrleitungskomponenten – Sichtverfahren zur Bewertung von Oberflächenunregelmäßigkeiten). Die visuelle Untersuchung umfasst die Überprüfung der folgenden Elemente:
- Alle zugänglichen Bereiche für Kratzer, Rost, Schmutz, Dellen, Späne oder andere nicht designbezogene Aspekte, die das physische Erscheinungsbild beeinträchtigen und auf eine schlechte Qualität hinweisen können
- Alle lackierten Oberflächen für Kratzer, Orangenhaut-Effekt und Tropfen
- Die Einhaltung der zu prüfenden Stücklistenpositionen umfasst unter anderem:
- Modell, Größe, Nennleistung, Endanschluss, Seriennummer, Material, Durchflussrichtung
- Antriebs- und Antriebsmontage, Antriebsausfallrichtung, Handrad, Nennhub, Druckluftversorgungsdruck
- Luftsatztyp, Stellungsregler-Typ, Konfiguration und Signal, Zubehör, Zubehörmontage, Gerätezertifizierung, Rohrleitungsgröße, -material und -fittings
- Seriennummernschilddaten und die Daten auf allen anderen angebrachten Schildern oder Aufklebern
- Endanschluss und Dichtflächen (müssen frei von Beschädigungen sein)
- Vor Beschädigung und Korrosion zu schützende Endverbindungen (Endkappe, Lack oder Ähnliches)
b) Maßkontrolle
Die Hauptabmessungen einschließlich der Abmessungen der Anschlussflansche wie Baulänge, Gesamthöhe, Wandstärke, Lochdurchmesser und Bohrdurchmesser sind einige der wichtigsten Abmessungen, die vollständig überprüft werden müssen. Die gemessenen Abmessungen müssen den Anforderungen entsprechen und innerhalb der Toleranzen der Zeichnungen und der folgenden Normen liegen:
- Bauseitige Abmessungen gemäß ANSI/ISA-75.08.01, ANSI/ISA-75.08.06 und ASME B16.10.
- Flanschauflagen und Abmessungen nach ASME B 16.5
c) Markierungsprüfung
Typenschild des Ventils: Jedes Ventil muss ein korrosionsbeständiges Typenschild haben, das dauerhaft an der in den Referenzzeichnungen angegebenen Stelle befestigt ist, z. B. am Antriebsjoch. Das Typenschild muss sichtbar sein, wenn das Ventil in Betrieb ist und vollständig isoliert ist. Das Typenschild muss folgende Angaben enthalten:
- Name oder Marke des Herstellers
- Ventilseriennummer
- Maximaler Druckbereich des Ventilgehäuses
- Ventilkörpermaterial und Körpergröße
- Ventilaktion und Bankset
- Cv und Kennlinie
d) Metallkennzeichnung
Ein Edelstahlschild mit der Ventilschildnummer und der Seriennummer des Herstellers wird normalerweise und basierend auf den Kundenanforderungen an den Ventilen angebracht oder angenietet. Der Prüfer würde diese Nummern zum Lieferumfang (PO, BOM, etc.) prüfen und bestätigen.
Im nächsten Teil dieses Artikels befassen wir uns mit der chemischen Analyse und Druckprüfung von Regelventilen
