Elektro-pneumatische Ansteuerung
Möglichkeiten zur Erzeugung des Einstelldrucks bei Druckregelventilen
Eine mechanische Feder oder eine Druckgasfeder bzw. ein Druckgaspolster innerhalb der so genannten Federhaube dienen bei Druckregelventilen (z.B. Druckminderer, Überström- oder Vakuumregelventile) als Sollwertgeber.
Wir unterscheiden prinzipiell zwei Wirkungsweisen von Sollwertgebern:
Mechanische Einstellmöglichkeit
Der Einstelldruck wird durch die manuelle Vorspannung einer Spiralfeder erzeugt, die sich an der Federhaube abstützt. Die Feder eines Druckminderers hält das Ventil offen, es schließt bei steigendem Hinterdruck. Die Druckfeder eines Überströmventils hält das Ventil geschlossen, es öffnet bei steigendem Vordruck.
Ein Regler mit einfacher Federhaube ist besonders geeignet für Anlagen, an denen der Einstelldruck nicht ständig geändert werden muss.
Pneumatische Fernsteuerung
In der Gasfederhaube wird der Einstelldruck durch die Druckluft erzeugt, die auf eine Membran wirkt. Ein I/P-Umformer regelt den Druck der Steuerluft und erhält dafür sein 4 - 20 mA-Signal direkt vom Prozessleitsystem (PLS) oder aus einem Prozessor im I/P-Wandler. Der Regler regelt dann einen Druck, der dem Druck der Steuerluft entspricht. Hierfür wird eine Ausführung mit nur einer Membran benötigt.
Eine häufige Anwendung findet sich in zyklischen Batchprozessen. Dort kann das Druckminderventil dann ferngesteuert geöffnet oder geschlossen werden, um z.B. das Spülen oder Reinigen mit entsprechenden Medien (Dampf oder Reinigungsflüssigkeit) ohne Verstellung von Hand zu ermöglichen.
Die Vorteile sind
- Geringe Regelabweichung
- Fernsteuerbarkeit
- Überlagerung von mechanischer Federkraft und Druckgasfeder
Um höhere Drücke als den gelieferten Steuerluftdruck zu regeln, kann mit Übersetzungen gearbeitet werden. Eine Übersetzung ergibt sich aus der Verwendung von zwei Membranen mit unterschiedlich großen so genannten Steuerflächen.
Nutzen von I/P-Umformern
Alle Arten von I/P-Umformern wandeln das elektrische Eingangssignal in ein pneumatisches Ausgangssignal um. Meist bekommt der Umformer ein Gleichstromsignal von 4 bis 20 mA und sendet abhängig vom Druckgasniveau (Steuerluftdruck) ein pneumatisches Signal, um so verschiedene Regelbereiche abbilden zu können.
Die Vorteile sind
- Hohe Genauigkeit
- Lineare, stufenlose Kennlinien
- Direkt wirkend, gute Dynamik, schnell
- Gut bei schnell wechselnden Betriebsdruckverhältnissen
Manche I/P-Umformer sind mit einer internen Logik versehen, so dass auch einfache Prozesse direkt abgebildet werden können. Eine I/P-umgeformte Steuerung kann auch mit der fest eingestellten mechanischen Sollwerteinstellung überlagert werden.
Typische Druckregelventile mit Gasfedersteuerung:
