DE19508319C2 - Einrichtung zur Einstellung eines Dampf- oder Warmwasserstroms - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steue­ rung oder Regelung eines Dampf- oder Warmwasserstroms.

Auf vielen Gebieten der Technik sind Fluidströme, d. h. Ströme von Gasen, Dämpfen oder Flüssigkeiten in ihrer Stärke einzustellen. In Wärmeversorgungssystemen sind üblicherweise eine Vielzahl Armaturen vorhanden, mit denen die Menge eines durchfließenden Wärmeträgers einge­ stellt wird. Der Wärmeträger ist Warmwasser oder Dampf. Mit der Einstellung der Durchflußmenge wird die einem nachgeschalteten System zugeführte Wärmemenge kontrol­ liert, d. h. gesteuert oder geregelt.

Bspw. sind Thermostatventile bekannt, bei denen ein Sitzventil über einen Stellmotor auf bzw. zu gesteuert wird. Der Stellmotor wird über einen Bimetallkontakt ent­ sprechend der Temperatur in einem nachgeschalteten System angesteuert. Der Bimetallkontakt ist dabei derart ge­ schaltet, daß der Stellmotor sowohl in Stillstand als auch in Rechts- bzw. Linkslauf gebracht werden kann. Um eine akzeptable Regelcharakteristik zu erhalten, werden bei derartigen Reglern Ventile mit einer linearen oder gleichprozentigen Kennlinie verwendet. Das Ventil ist dabei derart konstruiert, daß der Zusammenhang zwischen dem Weg, den ein Stellglied, bspw. ein Ventilkegel, zu­ rücklegt, und der pro Zeiteinheit durchfließenden Fluid­ menge linear ist.

Derartige Regelventile verursachen, auch wenn sie voll geöffnet sind, einen erheblichen Druckabfall. Dieser führt dazu, daß in dem jeweiligen, einem Regelventil vor­ gelagerten Abschnitt eines Systems, ein höherer Druck aufgebaut werden muß, als für den Betrieb des der Regel­ einrichtung nachgeschalteten Systemes erforderlich ist. Diese Druckdifferenz kann bei entsprechenden Durchfluß­ mengen bei bis zu 3 bar liegen. Bei einer entsprechenden Anzahl im System vorhandener Regeleinrichtungen kann sich die im vorgelagerten System erforderliche Drucküberhöhung noch steigern.

Zum Aufbau eines entsprechenden Druckes vor den Re­ gelventilen werden üblicherweise Umwälzpumpen verwendet, die fortwährend einen hohen Druck aufbauen. Diese Umwälz­ pumpen sind elektrisch betriebene Pumpen, die im Dauerbe­ trieb laufen und dazu beitragen, daß bspw. Fernwärmesy­ steme nicht nur Fernwärme, sondern in erheblichem Maße auch Elektroenergie verbrauchen. Diese wird allein für die Aufrechterhaltung des Betriebes des Fernwärmesystemes benötigt und geht als Energie somit verloren. Je höher der von den Umwälzpumpen aufzubauende Druck ist, desto höher ist auch der zum Aufbau dieses Druckes erforderli­ che Energieeinsatz.

Die US-PS 4.934.397 offenbart eine Einrichtung zum Regeln einer Luftströmung in einer Klimaanlage. Die Einrichtung weist eine in einem Luftkanal drehbar an­ geordnete Dämpfungsklappe auf, die von einem Elektromotor über ein Getriebe betätigt wird. Dieses wandelt die Bewegung des Elektromotors derart in eine Verstellbewe­ gung der Dämpfungsklappe um, daß eine linear Beziehung zwischen dem Steuersignal und dem von der Dämpfungsklappe eingestellten Volumenfluß entsteht.

Die Regulierung der Luftströmung basiert hier auf einem relativ konstanten Druck am Luftaustritt der Kli­ mananlage (Atmosphärendruck) und relativ konstanter Gebläseleistung.

Aus der US-PS 4.796.651 ist eine Einrichtung zur Messung eines Gasflußvolumens bekannt. Die Einrichtung ist bspw. in einem Abgassystem eines Kraftfahrzeugs verwendbar. Dazu ist eine Dämpfungsklappe mit einem Aktuator und einem Positionssensor vorgesehen. Außerdem sind stromaufwärts zu der Dämpfungsklappe ein Staudruck­ sensor und stromabwärts ein Sensor für den statischen Druck, sowie ggfs. ein weiterer Sensor für die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit des vorhandenen Gasstroms vorgesehen. Alle Sensoren sind mit einem Steuercomputer verbunden, der anhand einer Datenbasis den Durchfluß bestimmt. Die Gesamtanordnung ist eine Meßeinrichtung, die den Gasdurchfluß anhand eines Druckabfalls über der Klappe erfaßt.

Die DE 24 32 660 A1 offenbart eine Durchflußmengenre­ geleinrichtung für kompressible Fluide, bspw. bei einer Flugzeug-Klimaanlage. Bei dem Druckregeler ist eine pneumatisch angetriebe Drehklappe als Regelorgan ver­ wendet, wobei der pneumatische Antrieb von einem strom­ abwärts zu der Drehklappe abgenommenen Differenzdrucksi­ gnal gesteuert wird. Zur Erreichung eines konstanten Kabinendrucks weist der Servogeber einen speziellen Kennlinienzusammenhang auf.

Aus der DE 24 48 271 C2 ist ein Druckregeler bekannt, bei dem eine Klappe in einem Rohr drehbar gelagert ist. Die Klappe ist um ihre Drehachse abgewinkelt und federbela­ stet auf eine Vorzugslage hin gespannt. Anhand der durch das Rohr gehenden Strömung ändert sich die Auslenkung der Klappe, so daß dadurch die Strömung reguliert wird.

Aus der US-PS 3.552.428 ist ein Prozeßregler mit einem Differentialdrucksensor, einer Regeleinrichtung und einem Ventil bekannt, das in der Regelstrecke liegt. Der Differentialdrucksensor weist eine Nichtlinearität auf. Diese wird durch Steuerung des Verstärkers der Regel­ schleife korrigiert, um damit das Ventil ansteuern zu können.

Aus der DD 247304 A1 ist ein nichtlinearer Regler bekannt, bei dem die Kennlinie eines Ventils ständig überwacht wird. Es wird vorausgesetzt, daß sich die Kennlinie des Ventils infolge von Verschleiß oder Alte­ rung sowie von Differenzdruckänderungen ändern kann. Dazu ist eine Durchflußmengenmeßung vorgesehen und erforder­ lich.

Aus der DE 42 17 112 C1 ist ein Kugelhahn, insbesonde­ re zum Erdeinbau bekannt, dessen Kugel über einen nach Art eines Pleuels ausgebildeten Hebel von einer Ventil­ spindel her steuerbar ist. Der Kugelhahn wird insbesonde­ re als Schieber in Rohrnetzen verwendet. Er dient dazu, Rohrleitungen freizugeben oder abzusperren. Auf die Kennlinie kommt es hier nicht an.

Schließlich ist aus der DE 32 14 473 C2 ein Regler zum Steuern eines Heizungssystems bekannt. Die Wärmezuführung wird durch ein Ventil reguliert, das anhand in dem System gemessener Temperaturen und Durchflüsse gesteuert wird.

Das Ventil ist als Sitzventil ausgebildet und weist einen z-förmigen Strömungsweg auf, der auch bei voll­ geöffnenten Venilen einen nenneswerten Druckabfall ver­ ursacht.

Daraus ergibt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine Fluidstömung eingestellt werden kann und die es dabei ermöglicht, mit einem niedrigeren Druckniveau auszukommen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Im Gegensatz zu bekannten Regeleinrichtungen geht die erfindungsgemäße Vorrichtung von einem Absperr- und Regelorgan aus, das, wenn es in seiner Offenstellung be­ findlich ist, von dem Fluid im wesentlichen umlenkungs­ frei durchströmt wird. Solche Absperr- und Regelorgane sind Hähne. Im Gegensatz zu den bislang zur genaueren Einstellung eines Fluidstromes verwendeten Sitzventilen wird die Strömung insbesondere in Offenstellung im we­ sentlichen geradlinig geführt. Hingegen wird bei einem Regelventil bekannter Bauart ein Sitzventil verwendet, bei dem die Strömung auf einem Z-förmigen Wege geführt, d. h. wenigstens zweimal umgelenkt wird. Dieses Umlenken wird bei der Erfindung vermieden, wodurch der Druckabfall über dem voll geöffneten Regelventil stark vermindert und bis auf Null reduziert werden kann. Umlenkungsfrei im Sinne des Patentanspruches ist die turbulente oder lami­ nare Strömung, wenn sie insgesamt durch das Regelorgan geht, ohne im ganzen einer Krümmung zu folgen.

Durch den verminderten Druckabfall wird der ein­ stellbare Regelbereich bei gegebenem, vor dem Hahn vor­ handenen Systemdruck stark erweitert. Andererseits wird es möglich, den Systemdruck in dem dem Hahn vorgelagerten System erheblich abzusenken. Nachdem der Hahn in Offen­ stellung selbst nahezu keinen Druckabfall hervorruft, kann der Druck in dem vorgelagerten System um den anson­ sten an Ventilen abfallenden Differenzdruck gesenkt wer­ den. Durch die Absenkung des Druckniveaus in dem vorgela­ gerten System wird die zur Aufrechterhaltung dieses Drucks erforderliche Energiemenge entsprechend reduziert. Die Druckeinsparung kann bis zu 3 bar betragen, was unge­ fähr in der Größenordnung von einem Viertel bis einem Drittel des ansonsten vorhandenen Systemdrucks liegt. Entsprechend hoch ist die Einsparung von Elektroenergie an den zur Aufrechterhaltung des Druckniveaus dienenden Umwälzpumpen.

Darüber hinaus werden durch die umlenkungsfreie Füh­ rung des Fluides in dem Hahn Verwirbelungen vermieden, die zu Erosion und Kavitation führen können. Außerdem werden unerwünschte Geräuschbildungen vermieden, was ins­ besondere bei der Verwendung in Heizungssystemen von Bedeutung ist.

Die Vorrichtung wird von einer Steuereinrichtung gesteuert, die entsprechende Befehle zur Einstellung des Hahns an die Antriebseinrichtung gibt, die das Stellglied betätigt. Die Steuereinrichtung gibt dabei Signale ab, die die Menge des Fluides kennzeichnen, das pro Zeitein­ heit durch den Hahn fließen soll. Das Transformations­ mittel ermöglicht die Verstellung des Hahns in einer solchen Weise, daß die Fluidströmung tatsächlich entsprechend den Vorgaben der Steuereinrichtung eingestellt wird. Das Transformationsmittel, das ein Rechenmittel sein kann, stellt Ausgangssignale bereit, die aus seinen Eingangs­ signalen ermittelt, jedoch nicht proportional zu diesen sind. Die Abhängigkeit der Ausgangssignale von den Ein­ gangssignalen wird derart festgelegt, daß eine nichtlineare Abhängigkeit der von dem Hahn pro Zeiteinheit durchgelassenen Fluidmenge von der Stellung des Steuergliedes kompensiert wird. Die von dem Absperr- und Regelorgan pro Zeiteinheit durchgelassene Fluidmenge entspricht dadurch den von der Steuereinrichtung abgege­ benen Signalen.

Durch den mittels des Tranformationsmittels herbei geführten proportionalen Zusammengang zwischen den Signa­ len der Steuereinrichtung, die Vorgaben für den Hahn darstellen, und der von dem Hahn pro Zeiteinheit durch­ gelassenen Fluidmenge wird es möglich, die genannte Vorrichtung als Steuer- oder Regeleinrichtung auszubil­ den. Damit kann der Kugelhahn, als Bestandteil eines Reglers wie bspw. eines Temperaturreglers, Druckreglers oder dergl. verwendet werden.

Das Transformationsmittel korrigiert Kennlinien solcher Absperr- und Regelorgane (Hähne), die ansonsten wegen ihrer Nichtlinearität in Reglern nicht oder nicht ohne weiteres eingesetzt werden können. Dies sind die genannten Hähne, die sich in Offenstellung durch eine umlenkungsfreie Strömung auszeichnen.

Der bei Verwendung solcher Hähne verringerte Druck­ verlust ermöglicht auch bei Heizungssystemen eine Ein­ sparung von Elektroenergie zur Aufrechterhaltung des Druckes in dem vorgelagerten System. Dort betriebene Umwälzpumpen halten das System auf einem entsprechend niedrigeren Druck, wozu weniger Energie erforderlich ist.

Das Transformationsmittel gibt vorzugsweise ein von einem Eingangssignal abhängiges Ausgangssignal ab, das gleich der Differenz aus einer linearen Funktion der Stellung des Hahns und dem Zusammenhang zwischen der Stellung des Stellgliedes und der pro Zeiteinheit flie­ ßenden Menge der Fluidstömung ist. Diese von dem Trans­ formationsmittel erbrachte Funktion überlagert sich mit der Kennlinie des Hahns zu einer linearen Beziehung. Damit nimmt das Transformationsmittel eine Kennlinien­ anpassung vor, so daß das der Hahn mit seiner nichtlinea­ ren Kennlinie aus Sicht der Antriebseinrichtung oder aus Sicht der Steuereinrichtung eine gleichprozentige Charak­ teristik erhält.

Prinzipiell ist es möglich, das Transformations­ mittel an einer beliebigen Stelle zwischen der Steuer­ einrichtung und dem Hahn anzuordnen. Jedoch ist es vor­ teilhaft, es wirkungsmäßig zwischen der Steuereinrichtung und der Antriebseinrichtung anzuordnen. Das Transforma­ tionsmittel kann hier als elektrische oder elektronische Einrichtung ausgebildet sein, wobei es auch möglich ist, das Transformationsmittel als Bestandteil der Steuer­ einrichtung auszubilden. Die Steuereinrichtung, die bspw. auf einem Mikrorechner basiert, enthält dann einen die Kennlinienanpassung vornehmenden Funktionsblock. Dieser kann sowohl hardware- als auch softwaremäßig realisiert sein. Bspw. ist es möglich, die Kennlinienanpassung auf der in der Steuereinrichtung vorhandenen Mikrorechnerba­ sis softwaremäßig vorzusehen. Dazu ist dann ein entspre­ chendes Programm vorzunehmen, das die Information über die zu korrigierende Kennlinie enthält. Diese Information kann in einem Speicherbereich abgelegte Information, also eine Tabelle sein. Bei bekannter analytischer Beschrei­ bung der zu korrigierenden Kennlinie kann auch eine entsprechende Formel oder Formelmenge programmiert sein. Optional ist es möglich, das Steuerglied mit einem Geber zu verbinden, der die aktuelle Stellung des Steuergliedes an die Steuereinrichtung oder die Antriebseinrichtung meldet. Darauf kann jedoch verzichtet werden, wenn die Steuereinrichtung mit einem schnell ansprechenden Sensor in Verbindung steht, der den Istwert der betreffenden zu regelnden Größe aufnimmt.

Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise derart ausge­ legt, daß sie verbunden mit dem Sensor und der Antriebs­ einrichtung einen PID-Regler bildet.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beeinflussung, d. h. Steuerung oder Regelung eines Fluidstromes in einem System ergibt sich neben der Redu­ zierung der erforderlichen Druckdifferenz der ganz prak­ tische Vorteil, daß insgesamt eine erhebliche Material- und Gewichtseinsparung erzielbar ist. Die in der Vor­ richtung vorgesehenen Hähne mit umlenkungsfreier Strö­ mungsführung sind bei gleicher Nennweite erheblich leich­ ter als entsprechende Ventile.

Durch die Verwendung des Hahns in einem entspre­ chenden System ist es darüber hinaus möglich, die System­ zuverlässigkeit zu erhöhen. Dies liegt darin begründet, daß Absperr- und Regelorgane der genannten Bauart, also Hähne, durch eine Schwenkbewegung um 90° geöffnet oder geschlossen werden können.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Beeinflußung eines Fluid­ stroms, die mit einem Sensor zur Aufnahme des Istwertes einer zu regelnden Größe (Temperatur) des Fluidstromes versehen ist, in schematisierter Darstellung, und

Fig. 2 das Steuerorgan der Vorrichtung nach Fig. 1 zum Steuern eines Fluidstromes, in ausschnittswei­ ser und stark schematisierter Darstellung.

In Fig. 1 ist eine Regeleinrichtung 28 dargestellt, die der Beeinflussung eines in einem Rohr 2 fließenden Fluidstromes dient. Das Rohr 2 weist einen zuführenden Rohrabschnitt 2a und einen wegführenden Rohrabschnitt 2b auf, zwischen denen eine Armatur 4 mit einem Kugelhahn 35 (Fig. 2) angeordnet ist. Der Kugelhahn 35 weist ein Gehäuse 36 auf, das einen geradlinig ausgebildeten Durchflußkanal 37 mit kreisrun­ dem Querschnitt aufweist. Eingangs- und ausgangsseitig ist das Gehäuse 36 mit Flanschen versehen, an die die Rohrabschnitte 2a, 2b angeschlossen sind.

In dem Gehäuse 36 ist eine kugelförmige Kammer 38 vorgesehen, deren Durchmesser größer als der des Durch­ flußkanales 37 ist. In der Kammer 38 ist eine Absperr­ kugel 39 angeordnet, die einen Durchlaß 41 aufweist. Der Durchlaß 41 weist einen runden Querschnitt und einen Durchmesser auf, der mit dem Durchmesser des Durchflußka­ nales 37 übereinstimmt. Die Absperrkugel 39 ist in der Kammer 38 drehbar aufgenommen und über eine nicht weiter dargestellte Welle mit der Antriebseinrichtung 16 ver­ bunden. Diese kann die Absperrkugel 39 so drehen, daß der Durchlaß 41 ganz mit dem Durchflußkanal 37 fluchtet, was der Offenstellung entspricht. Bei einer Drehung der Absperrkugel 39 um 90° ist der Durchlaß 41 quergestellt und der Durchflußkanal 47 damit abgesperrt. Dies ist die Verschlußstellung.

Der Kugelhahn 35 weist eine stark nichtlineare Kennlinie auf. Schon ein lediglich teilweise freigegebe­ ner Durchlaß 41 setzt der Strömung lediglich noch einen geringen Widerstand entgegen, so daß pro Zeiteinheit überproportional viel Fluid durchgelassen wird. Diese nichtlineare Charakteristik wird mittels der Transforma­ tionseinrichtung 22 kompensiert, die eine gegenläufige Kennlinie realisiert. Diese ist dazu in der Transforma­ tionseinrichtung 22 abgespeichert.

Der besondere Vorteil des Kugelhahnes 35 liegt darin, daß dieser in seiner Offenstellung einen zu 100% offenen Durchgang aufweist. Bei Vollast steht dem strö­ menden Fluid nichts im Wege. Geräuschentwicklung, Erosion und Kavitation sind gleich Null. Außerdem sind Druckver­ luste minimiert.

Die Armatur 4 mit dem Kugelhahn 35 ist über ein in Fig. 1 lediglich symbolisch angedeutetes Kraft­ übertragungsmittel 14 mit einer Antriebseinrichtung 16 verbunden, die als Drehantrieb ausgebildet ist. Die Antriebseinrichtung 16 weist einen elektrischen Stell­ motor auf, der über ein Untersetzungsgetriebe auf das Kraftübertragungsmittel 14 wirkt. Der Elektromotor ist von einer Steuereinheit 18 angesteuert und mit Strom ver­ sorgt. Diese gibt über eine Leitung 19 Signale an die An­ triebseinrichtung 16, die dazu führen, daß der Hahn 35 in Richtung auf seine Verschlußstellung oder in Richtung auf seine Offenstellung zu bewegt wird, oder daß er in seiner jeweiligen Stellung verharrt.

Die Steuereinheit 18 weist eine Steuereinrichtung 21 auf, die über eine Transformationseinrichtung 22 mit der zu der Antriebseinrichtung 16 führenden Leitung 19 ver­ bunden ist. Die Steuereinrichtung 21 gibt an ihrem Aus­ gang 23 Signale an die Transformationseinrichtung ab, die einer gewünschten Veränderung des in dem Rohr 2 fließen­ den Fluidstromes entsprechen. Die Steuereinrichtung 21 ist Teil der Steuereinheit 18, die einen Mikroprozessor mit entsprechenden Interfaceeinrichtungen enthält. Die Interfaceeinrichtungen können sowohl Eingabe- und An­ zeigeeinrichtungen als auch Schnittstellen zur Kopplung mit weiteren Einrichtungen sein. Dieser Mikroprozessor bildet zugleich die Einstellvorrichtung. Der Mikroprozes­ sor enthält dazu Speicher, in denen ein entsprechendes Programm abgelegt ist Mittels des Programmes erzeugt der Mikroprozessor intern die an die Transformationseinrich­ tung 22 geführten Signale. Der Ausgang 23 kann somit bspw. durch eine dynamisch zugeordnete Speicherzelle, ein Register oder dergl. gebildet werden, das zur Datenüber­ tragung dient.

Die Transformationseinrichtung 22 wird durch eine auf der gleichen Hardware wie die Steuereinrichtung 21 laufendes Programm gebildet. Dieses entnimmt die Daten der entsprechenden Speicherzelle oder dem entsprechenden Register und wandelt diese nach einem vorgegebenen Schema um. Für die Umwandlung der Daten gilt die im folgenden erläuterte Vorschrift, die dazu führt, daß die Verände­ rung der in dem Durchlaßkanal fließenden Fluidströmung proportional zu an dem Ausgang 23 anstehenden Signalen erfolgt.

Die in dem Durchflußkanal 6 fließende Fluidströmung kann mittels des Hahns 35 ganz gesperrt werden, wenn dieser in Verschlußstellung steht, und ganz freigegeben werden, wenn dieser in Offenstellung steht. In der Offen­ stellung ist nahezu kein Strömungswiderstand vorhanden, während in der Verschlußstellung eine nennenswerte Strö­ mung nicht möglich ist. Der Übergang von der Offenstel­ lung in die Verschlußstellung erfolgt jedoch nicht gleichmäßig, sondern stark unproportional. Schon eine geringe Öffnung des Hahns 35, d. h. eine Drehung der Welle 8 um wenige Grad aus der Verschlußstellung, bewirkt, daß eine relativ kräftige Fluidströmung durchgelassen wird. Die Veränderung der Stellung des Hahns 35 in Bezug auf eine gewünschte Veränderung der durch den Kanal 6 pro Zeiteinheit fließenden Fluidmenge kann mit guter Näherung durch eine Parabel angenähert werden.

Während die Antriebseinrichtung 16 den Hahn 35 entsprechend auf der Leitung 19 vorhandener Signale einstellt, nimmt die Transformationseinrichtung 22 eine Signalumwandlung vor. Die von dem Ausgang 23 gelieferten Signale beschreiben die gewünschte Durchflußmenge, wäh­ rend die an die Leitung 19 abgegebenen Signale die Stel­ lung des Hahns 35 kennzeichnen. Die Transformationsein­ richtung 22 realisiert eine Korrekturfunktion. Diese ist so festgelegt, daß die durch den Durchflußkanal 6 pro Zeiteinheit durchfließende Fluidmenge tatsächlich den Signalen an dem Ausgang 23 entspricht. Dies wird er­ reicht, indem die Transformationseinrichtung 22 die folgende Gleichung realisiert:

KORR = k^-1 _VS(m.S₂₃)

oder umgerechnet auf einen konstanten, zu dem Signal S₂₃ auf der Leitung zu addierenden Summanden S_korr:

S_korr = α.m - k_VS(α)

wobei:
KORR = die Abhängigkeit der auf der Leitung 19 vor­ handenen Signale S₁₉ von den an dem Ausgang 23 anstehenden Signalen S₂₃, KORR ist Umkehrfunk­ tion (k^-1 _VS) von k_VS,
α = Stellung der Klappe 9 in Grad, wobei bei 0° die Verschlußstellung und bei 90° die Offenstellung erreicht ist;
m = eine Konstante, die einen gleichprozentigen Kennlinienzusammenhang zwischen den an dem Ausgang 23 anstehenden Signalen und der in dem Durchflußkanal 6 fließenden Fluidströmung be­ schreibt (lineare Gleichung mit einer Geraden durch den Nullpunkt) und
k_VS = die pro Zeiteinheit durch den Durchflußkanal 6 fließende Fluidmenge; k^-1 _VS die Umkehrfunktion.

Im Falle einer parabolischen Kennlinie des als Drossel wirkenden Hahns 35 ist die Korrekturfunktion KORR eine Wurzelfunktion; S_korr ist dann ein Polynom zweiter Ordnung. Die Transformationseinrichtung 22 realisiert diese bspw. durch ein Berechnungsverfahren. Es ist jedoch auch mög­ lich, die gewünschte Kennlinie abzuspeichern. Dies hat den Vorteil, daß auch Charakteristiken des jeweiligen Absperr- und Regelorganes Armatur 4, kompensiert werden können, die analytisch nicht bekannt oder nicht erfaßbar sind, d. h. deren Kenn­ linie lediglich als Tabelle vorliegt.

Die Regeleinrichtung 28 nach Fig. 1 weist einen an dem Rohr 2 in Bezug auf die Strömungsrichtung 13 strom­ abwärts angeordneten Sensor 31 auf, der den Istwert einer zu messenden physikalischen Größe des in dem Rohr 2 strö­ menden Fluids erfaßt. Dies ist im vorliegenden Falle die Temperatur ϑ, jedoch können auch andere physikalische Größen wie Druck, Dampfsättigung oder dergl. überwacht werden. Der Sensor 31 reagiert auf Temperaturveränderun­ gen ausgesprochen schnell, so daß Temperaturveränderungen wenig später, d. h. im Bereich von Sekundenbruchteilen oder höchstens wenigen Sekunden, über eine Leitung 32 an die Steuereinrichtung 21 geliefert werden. Die Steuer­ einrichtung 21 vergleicht den gemessenen Temperatur-Ist­ wert mit einem eingestellten Temperatur-Sollwert und gibt an ihrem Ausgang 23 entsprechende Signale zur Verstellung der Drehklappenarmatur 4 ab. Die Steuereinrichtung 21 ist derart programmiert, daß die geschlossene Regelschleife PID-Charakteristik aufweist. Die Regeleinrichtung 28 ist ein PID-Regler.

Aus Sicht der Steuereinrichtung 21 verhält sich die aus der Transformationseinrichtung 22, der Antriebsein­ richtung 16 und der Armatur 4 gebildete Ein­ heit wie ein Ventil mit linearer Kennlinie. Die Regelein­ richtung 28 arbeitet deshalb als linearer Regler und wird durch die starke Nichtlinearität der Durchlaßkennlinie der Armatur 4 nicht beeinträchtigt.

Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung ist es möglich, Absperreinrichtungen mit stark nichtlinearen Kennlinien, wie Hähne, die bislang für Regelaufgaben nicht in Betracht gekommen sind, als Stellglied in Regelschleifen zu verwenden. Damit können Armaturen, die materialsparend und billig herstellbar sind, relativ teure Präzisions­ bauelemente, nämlich Ventile, ersetzen. Darüber hinaus bringt die Verwendung von solchen Armaturen in Regel­ einrichtungen der vorstehend beschriebenen Art den Vor­ teil eines erweiterten Regelbereiches und / oder eines niedrigeren erforderlichen Fluiddruckes vor dem entspre­ chenden Steuerglied. Der niedrigere Druck ermöglicht Energieeinsparungen bei den den System­ druck bereitstellenden Umwälzpumpen.

Claims (2)

1. Dampf- oder Warmwasser-Einstellvorrichtung zur Steue­ rung eines Dampf- oder Warmwasserstroms in einem Wärme­ versorgungssystem,

• 1. - mit einem Hahn (35), der zur Regulierung des Dampf- oder Warmwasserstroms in dessen Strömungsweg angeordnet ist und in Offenstellung einen umlenkungs­ freien Strömungsweg ermöglicht,
• 2. - mit einer Antriebseinrichtung (16), die abtriebs­ seitig mit dem Hahn (35) verbunden ist,
• 3. - mit einer Transformationseinrichtung (22), die ausgangsseitig an die Antriebseinrichtung (16) ist und die eine die nichtlineare Kennlinie des Hahns (35) kom­ pensierende Kennlinie aufweist,
• 4. - mit einer Steuereinrichtung (21), die einen Ein­ gang und einen an die Transformationseinrichtung (22) angeschlossenen Ausgang aufweist,
• 5. - mit einem Temperatursensor (31), der an den Ein­ gang der Steuereinrichtung (21) angeschlossen ist,
• 6. - wobei die Steuereinrichtung (21) den Dampf- oder Warmwasserstrom in Abhängigkeit von der mit dem Tempera­ tursensor (31) erfassten Temperatur unter Kompensation der nichtlinearen Kennlinie des Hahns (35) durch die Transformationseinrichtung (22) einstellt.

2. Dampf- oder Warmwasser-Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerein­ richtung (21) und die Transformationseinrichtung (22) Teil einer Steuereinheit (18) sind, die einen Mikrorech­ ner enthält, und dass der Mikrorechner einen Speicherbe­ reich aufweist, in dem eine Korrekturfunktion zur Linea­ risierung der Kennlinie des Hahns (35) abgelegt ist.