Bei einem Rundgang durch die Werkstatt der Chemieanlage werden Sie mit Sicherheit einige Rohre sehen, die mit runden Ventilen ausgestattet sind – das sind Regelventile.
Pneumatisches Membranregelventil
Aus dem Namen des Regelventils lassen sich einige Informationen ableiten. Das Schlüsselwort „Regelung“ bedeutet, dass sein Einstellbereich stufenlos zwischen 0 und 100 % eingestellt werden kann.
Aufmerksamen Nutzern wird auffallen, dass sich unter jedem Regelventil ein Bauteil befindet. Kenner wissen, dass es sich dabei um das Herzstück des Regelventils handelt: den Ventilstellungsregler. Mit diesem Bauteil lässt sich die in den Ventilkopf einströmende Luftmenge (pneumatischer Film) einstellen und somit die Ventilstellung präzise steuern.
Ventilstellungsregler lassen sich in intelligente und mechanische Stellungsregler unterteilen. Heute befassen wir uns mit dem letzteren mechanischen Stellungsregler, der dem im Bild gezeigten entspricht.
Funktionsprinzip des mechanischen pneumatischen Ventilstellungsreglers
Strukturdiagramm des Ventilstellungsreglers
Das Bild erklärt im Grunde die einzelnen Komponenten des mechanischen pneumatischen Ventilstellungsreglers. Im nächsten Schritt wollen wir uns ansehen, wie er funktioniert.
Die Druckluftquelle ist die Druckluftanlage der Kompressorstation. Vor dem Lufteinlass des Stellungsreglers befindet sich ein Druckminderventil zur Druckluftreinigung. Die Druckluft tritt vom Auslass des Druckminderventils in den Stellungsregler ein. Die Luftmenge, die in den Membrankopf des Ventils eintritt, wird anhand des Ausgangssignals des Reglers bestimmt.
Das vom Regler ausgegebene elektrische Signal beträgt 4–20 mA, das pneumatische Signal 20 kPa–100 kPa. Die Umwandlung vom elektrischen in das pneumatische Signal erfolgt mittels eines elektrischen Wandlers.
Wenn das vom Regler ausgegebene elektrische Signal in ein entsprechendes Gassignal umgewandelt wird, wirkt dieses auf den Balg. Hebel 2 bewegt sich um den Drehpunkt, wobei sich sein unterer Abschnitt nach rechts bewegt und sich der Düse nähert. Der Gegendruck an der Düse steigt und wird, nachdem er vom pneumatischen Verstärker (das Bauteil mit dem Kleiner-als-Zeichen in der Abbildung) verstärkt wurde, teilweise in die Luftkammer der pneumatischen Membran geleitet. Die Ventilspindel drückt den Ventileinsatz nach unten und öffnet das Ventil automatisch und allmählich. Gleichzeitig bewegt sich die mit der Ventilspindel verbundene Rückstellstange (die Schwingstange in der Abbildung) um den Drehpunkt nach unten, wodurch sich das vordere Ende der Welle nach unten bewegt. Der daran befestigte Exzenter dreht sich gegen den Uhrzeigersinn, während sich die Rolle im Uhrzeigersinn dreht und nach links bewegt. Dadurch wird die Rückstellfeder gespannt. Da der untere Abschnitt der Rückstellfeder Hebel 2 dehnt und nach links bewegt, entsteht ein Kräftegleichgewicht mit dem auf den Balg wirkenden Signaldruck. Das Ventil wird somit in einer bestimmten Position fixiert und bewegt sich nicht mehr.
Nach dieser Einführung sollten Sie ein grundlegendes Verständnis des mechanischen Stellungsreglers erlangt haben. Es empfiehlt sich, diesen bei Gelegenheit einmal im Betrieb zu zerlegen und sich die Position und Bezeichnung der einzelnen Bauteile genauer einzuprägen. Damit ist die kurze Erläuterung mechanischer Ventile abgeschlossen. Im Folgenden werden wir unser Wissen erweitern, um ein tieferes Verständnis von Regelventilen zu erlangen.
Wissenserweiterung
Wissenserweiterung eins
Das abgebildete pneumatische Membranregelventil ist ein luftgeschlossenes Ventil. Manche fragen sich: Warum?
Betrachten Sie zunächst die Lufteinlassrichtung der aerodynamischen Membran, die einen positiven Effekt hat.
Zweitens, achten Sie auf die Einbaurichtung des Ventileinsatzes, die positiv ist.
Die pneumatische Membranbelüftung erfolgt durch Drücken der Membran auf die sechs darunterliegenden Federn, wodurch die Ventilspindel nach unten bewegt wird. Die Ventilspindel ist mit dem Ventileinsatz verbunden, der vorne eingebaut ist. Bei Druckluftzufuhr schließt das Ventil. Daher wird es als pneumatisch schließendes Ventil bezeichnet. Im Fehlerfall öffnet sich das Ventil wieder vollständig, wenn die Druckluftzufuhr aufgrund von Bauarbeiten oder Korrosion der Druckluftleitung unterbrochen wird.
Wie bedient man das Luftabsperrventil?
Die Bedienung erfolgt unter Sicherheitsaspekten. Dies ist eine notwendige Voraussetzung für die Entscheidung, ob die Klimaanlage ein- oder ausgeschaltet wird.
Beispielsweise müssen der Dampfkessel, eine der Kernkomponenten des Kessels, und ein Regelventil im Wasserversorgungssystem luftdicht verschlossen sein. Warum? Angenommen, die Gas- oder Stromversorgung wird plötzlich unterbrochen, der Kessel brennt weiterhin mit voller Wucht und erhitzt das Wasser im Kessel. Wird das Regelventil durch Gas geöffnet und die Energiezufuhr unterbrochen, schließt sich das Ventil, und der Kessel brennt innerhalb weniger Minuten ohne Wasser aus (Trockenlauf). Dies ist äußerst gefährlich. Ein Ausfall des Regelventils lässt sich nicht innerhalb kürzester Zeit beheben, was zu einer Kesselabschaltung führt. Unfälle sind die Folge. Um Trockenlauf oder gar Kesselabschaltungen zu vermeiden, muss daher ein Gasabsperrventil verwendet werden. Selbst bei einer Energieunterbrechung und vollständig geöffnetem Regelventil wird dem Dampfkessel weiterhin Wasser zugeführt, ohne dass es zu einem Trockenlauf kommt. Es bleibt genügend Zeit, auf den Ausfall des Regelventils zu reagieren, und der Kessel wird nicht sofort abgeschaltet.
Anhand der obigen Beispiele sollten Sie nun ein grundlegendes Verständnis dafür haben, wie man Luftöffnungsventile und Luftschließventile auswählt!
Wissenserweiterung 2
Dieses kleine Wissen betrifft die Veränderungen der positiven und negativen Auswirkungen des Ortungsgeräts.
Das Regelventil in der Abbildung ist zwangswirkend. Die Exzenterkurve hat zwei Seiten AB, wobei A die Vorderseite und B die Seite darstellt. Aktuell zeigt Seite A nach außen; eine Drehung von Seite B nach außen bewirkt eine Reaktionsbewegung. Die Änderung der Richtung von A nach B entspricht somit der Betätigung eines mechanischen Ventilstellungsreglers.
Das abgebildete Bauteil ist ein zwangswirkender Ventilstellungsregler. Das Ausgangssignal des Reglers beträgt 4–20 mA. Bei 4 mA entspricht das Luftsignal 20 kPa, und das Regelventil ist vollständig geöffnet. Bei 20 mA entspricht das Luftsignal 100 kPa, und das Regelventil ist vollständig geschlossen.
Mechanische Ventilstellungsregler haben Vor- und Nachteile.
Vorteile: präzise Steuerung.
Nachteile: Aufgrund der pneumatischen Steuerung ist ein zusätzliches elektrisches Umwandlungsgerät erforderlich, wenn das Positionssignal an den zentralen Kontrollraum zurückgemeldet werden soll.
Wissenserweiterung drei
Angelegenheiten im Zusammenhang mit täglichen Störungen.
Fehler im Produktionsprozess sind normal und gehören dazu. Um jedoch Qualität, Sicherheit und Quantität zu gewährleisten, müssen Probleme zeitnah behoben werden. Das ist der Wert, der für das Unternehmen entscheidend ist. Daher werden wir im Folgenden kurz einige auftretende Fehlerphänomene erläutern:
1. Der Ausgang des Ventilstellungsreglers ähnelt einer Schildkröte.
Öffnen Sie nicht die vordere Abdeckung des Ventilstellungsreglers. Achten Sie auf Geräusche, um festzustellen, ob die Luftzuleitung gerissen ist und eine Undichtigkeit verursacht. Dies lässt sich mit bloßem Auge erkennen. Achten Sie außerdem auf Geräusche aus der Ansaugkammer.
Öffnen Sie die vordere Abdeckung des Ventilstellungsreglers; 1. Prüfen Sie, ob die konstante Öffnung blockiert ist; 2. Prüfen Sie die Position der Prallplatte; 3. Prüfen Sie die Elastizität der Rückstellfeder; 4. Demontieren Sie das Vierkantventil und prüfen Sie die Membran.
2. Der Ausgang des Ventilstellungsreglers ist bohrig.
1. Prüfen Sie, ob der Luftdruck im vorgegebenen Bereich liegt und ob die Rückkopplungsstange abgefallen ist. Dies ist der einfachste Schritt.
2. Prüfen Sie, ob die Signalleitungsverdrahtung korrekt ist (später auftretende Probleme werden in der Regel ignoriert).
3. Befindet sich etwas zwischen der Spule und dem Anker?
4. Prüfen Sie, ob die Position der Düse und der Prallplatte korrekt aufeinander abgestimmt ist.
5. Überprüfen Sie den Zustand der Spule des elektromagnetischen Bauteils.
6. Prüfen Sie, ob die Justierungsposition der Unruhspirale plausibel ist.
Dann wird ein Eingangssignal angelegt, aber der Ausgangsdruck ändert sich nicht, es gibt zwar ein Ausgangssignal, aber es erreicht nicht den Maximalwert usw. Solche Fehler treten auch im täglichen Betrieb auf und werden hier nicht weiter behandelt.
Wissenserweiterung vier
Ventilhubverstellung
Bei längerem Gebrauch des Regelventils im Produktionsprozess kann es zu ungenauen Hubbewegungen kommen. Generell tritt beim Öffnen einer bestimmten Position stets ein großer Fehler auf.
Der Hubbereich liegt zwischen 0 und 100 %. Wählen Sie den maximalen Einstellpunkt (0, 25, 50, 75 oder 100 %, jeweils in Prozent). Insbesondere bei mechanischen Ventilstellungsreglern ist es für die Einstellung wichtig, die Positionen der beiden manuellen Komponenten im Inneren des Reglers zu kennen: die Einstellnullposition und den Einstellbereich.
Nehmen wir das Luftöffnungsregulierventil als Beispiel, stellen Sie es ein.
Schritt 1: Am Nullpunkt der Ventiljustierung gibt die Steuerzentrale oder der Signalgenerator 4 mA aus. Das Regelventil muss vollständig geschlossen sein. Falls dies nicht möglich ist, führen Sie eine Nullpunktjustierung durch. Nach Abschluss der Nullpunktjustierung stellen Sie direkt den 50%-Punkt ein und passen Sie den Regelbereich entsprechend an. Achten Sie dabei darauf, dass die Rückstellstange und die Ventilspindel senkrecht stehen. Stellen Sie anschließend den 100%-Punkt ein. Wiederholen Sie diesen Vorgang wiederholt zwischen den fünf Punkten im Bereich von 0 bis 100 %, bis die Öffnung präzise eingestellt ist.
Fazit: Vom mechanischen zum intelligenten Positionierer. Aus wissenschaftlich-technischer Sicht hat die rasante Entwicklung von Wissenschaft und Technik die Arbeitsbelastung des Wartungspersonals deutlich reduziert. Ich persönlich bin der Meinung, dass ein mechanischer Positionierer die beste Wahl ist, um praktische Fähigkeiten zu trainieren und neue Kenntnisse zu erwerben, insbesondere für neue Mitarbeiter im Umgang mit Messgeräten. Vereinfacht gesagt: Ein intelligenter Positionierer versteht die wenigen Worte im Handbuch und bedient die Einstellungen intuitiv. Er justiert automatisch alles, vom Nullpunkt bis zum Messbereich. Sie müssen nur warten, bis er seine Arbeit abgeschlossen hat, und den Arbeitsbereich aufräumen. Bei einem mechanischen Positionierer hingegen müssen viele Teile selbst demontiert, repariert und wieder montiert werden. Dies fördert zwar Ihre praktischen Fähigkeiten und lässt Sie die interne Struktur des Geräts besser verstehen, aber es ist dennoch ratsam, die Bedienung zu üben.
Unabhängig davon, ob es intelligent oder nicht intelligent ist, spielt es eine dominierende Rolle im gesamten automatisierten Produktionsprozess. Sobald es „auslöst“, gibt es keine Möglichkeit mehr, einzugreifen, und die automatisierte Steuerung ist sinnlos.
Veröffentlichungsdatum: 31. August 2023