DE102017009709A1 - Control valve for the linearization of working curves - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Kennlinie für Regelventile angegeben, bei der die sich ergebende Arbeitskennlinie exakt linear ist. Die entsprechende Funktion lautet:A characteristic for control valves is specified in which the resulting working characteristic curve is exactly linear. The corresponding function is:
Description
Vorbemerkungen:Preliminary remarks:
Bei einem Strömungshindernis ist der Zusammenhang zwischen dem Durchfluss q und dem Differenzdruck Δp gegeben durch
(Anmerkung: Wir beschränken uns hier auf das Medium Wasser als Fluid, da sich Gasen oder Dämpfen oder Flüssigkeiten mit anderer Dichte bei dieser Aufgabenstellung keine gravierenden Änderungen ergeben.(Note: We limit ourselves here to the medium of water as a fluid, since gases or vapors or liquids with different densities do not change significantly in this task.
Speziell für Regelventile hat sich die Bezeichnung kv eingebürgert.
Der kv - Wert eines Regelventils muss natürlich veränderbar sein, das ist der Zweck eines Regelventils. Im Allgemeinen besteht zwischen einer Stellgröße y und dem kv - Wert der Zusammenhang:
kvs ist die maximale Öffnung. Die Funktion f(y) heißt die Kennlinie des Ventils. Speziell für lineare Ventile gilt:
Für den Durchflussfaktor von allgemeinen Strömungswiderständen gibt es keine allgemein übliche Abkürzung. Wir benutzen willkürlich kw dafür:
In
Bei der Hintereinanderschaltung zweier Strömungswiderstände (hier: Ventil und Wärmetauscher) ergibt sich der resultierende Durchflussfaktor k aus einer einfachen Rechnung zu:
In Verbindung mit den Gleichungen (1) und (4) ergibt sich daraus der in
Problemstellung:Problem:
Auffallend und Grund für die hier vorliegende Untersuchung ist die konvexe Krümmung der Kurve. Diese Krümmung ist regeldynamisch äußerst unangenehm, da die veränderliche Steigung der Arbeitskennlinie direkt in die Verstärkung des Regelkreises eingeht und damit die Dynamik der Reglung verändert.Striking and reason for the present investigation is the convex curvature of the curve. This curvature is dynamic dynamics extremely uncomfortable, since the variable slope of the working curve directly enters the gain of the control loop and thus changes the dynamics of the control.
Stand der Technik:State of the art:
Zur Abhilfe ersetzt man die lineare Kennlinie nach Gl. (3) durch eine Kennlinie mit konkaver Krümmung. Man hofft so die Krümmung kompensieren zu können.As a remedy, the linear characteristic according to Eq. (3) by a characteristic curve with concave curvature. One hopes to be able to compensate for the curvature.
Obwohl es sehr viele (genauer: unendlich viele) konkav gekrümmte Kurven gibt, hat sich bisher nur die gleichprozentige Kennlinie durchgesetzt.
Die Kennlinie ist in
Wie man sieht, ist das Ergebnis nicht eigentlich befriedigend. Die Kurven „passen nicht richtig zusammen“. Im unteren Bereich wird zu viel, im oberen zu wenig kompensiert.As you can see, the result is not really satisfactory. The curves "do not fit together properly". In the lower area too much is compensated, in the upper one too little.
Dazu kommt noch ein spezielles Problem der gleichprozentigen Kennlinie: Sie geht nicht durch den Nullpunkt. Außerdem ist sie viel zu flach, um ein sicheres Schließen des Ventils zu ermöglichen. Man knickt die Kurve deshalb im untersten Bereich ab und lenkt sie direkt auf den Nullpunkt. Dies führt zu einem völlig anormalen Verhalten im untersten Bereich. In der Praxis ist eine Regelung in diesem Bereich mit normalen Mitteln kaum möglich.In addition there is a special problem of the equal percentage characteristic: It does not go through the zero point. In addition, it is far too shallow to allow a safe closing of the valve. Therefore, you bend the curve in the lowest range and steers it directly to the zero point. This leads to a completely abnormal behavior in the lowest range. In practice, regulation in this area is hardly possible by normal means.
Aufgabe:Task:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Kennlinie für ein Regelventil anzugeben, die eine vollständige Kompensation der Krümmung ermöglicht.The invention has for its object to provide a characteristic curve for a control valve, which allows complete compensation of the curvature.
Lösung:Solution:
Die Kennlinie
Natürlich müssen, wie bei allen anderen Kennlinien auch, die beiden Konstanten kvs für die maximale Öffnung und k0 für die Krümmung an die jeweilige Strecke angepasst werden.Of course, as with all other characteristics, the two constants k vs for the maximum opening and k 0 for the curvature must be adapted to the respective track.
In
Wie man sieht, gelingt die Kompensation mit dieser Kennlinie vollständig. Die entstehende Arbeitskennlinie ist überall linear!As you can see, the compensation with this characteristic is completely successful. The resulting working characteristic is linear everywhere!
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017009709.7A DE102017009709A1 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Control valve for the linearization of working curves |
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DE102017009709.7A DE102017009709A1 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Control valve for the linearization of working curves |
Publications (1)
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DE102017009709A1 true DE102017009709A1 (en) | 2019-04-18 |
Family
ID=65909980
Family Applications (1)
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DE102017009709.7A Ceased DE102017009709A1 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Control valve for the linearization of working curves |
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DE (1) | DE102017009709A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111859562A (en) * | 2020-07-10 | 2020-10-30 | 大连理工大学 | Pressure-independent intelligent regulating valve design method based on dynamic resistance characteristic |
Citations (2)
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DE10259582A1 (en) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | A. u. K. Müller GmbH & Co KG | Valve device with a servo valve that can be controlled by an electric motor |
DE102014226623A1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Robert Bosch Gmbh | Pressure relief valve and thus equipped hydraulic machine |
-
2017
- 2017-10-18 DE DE102017009709.7A patent/DE102017009709A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
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Schöpflin, Hans: Projektierung von Regelungsanlagen. Berlin : VEB Verlag Technik, 1967 (Automatisierungstechnik Band 15). S. 76 und 77. * |
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