EP2339182A2 - Verfahren und Anordnung zum Regeln einer Prozessfluidströmung und Stellungsregler - Google Patents

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EP2339182A2
EP2339182A2 EP20100015729 EP10015729A EP2339182A2 EP 2339182 A2 EP2339182 A2 EP 2339182A2 EP 20100015729 EP20100015729 EP 20100015729 EP 10015729 A EP10015729 A EP 10015729A EP 2339182 A2 EP2339182 A2 EP 2339182A2
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EP
European Patent Office
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control valve
actual
flow rate
positioner
control
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EP20100015729
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EP2339182A3 (de
EP2339182B1 (de
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Jörg Dr. Kiesbauer
Domagoj Vnucec
Dirk Hoffmann
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Samson AG
KSB SE and Co KGaA
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Samson AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/85978—With pump

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for controlling a process fluid flow in a process industry plant, in the technical field of chemistry, petrochemical, gas processing, pharmacy, food, pulp, paper, glass, steel and cement production or the like is used.
  • process engineering processes are carried out in which fluid flows affecting a main process are acted upon continuously or discontinuously.
  • the process fluid flows are formed, the process and operational according to certain control variables, such as temperature, flow rate, are set.
  • raw materials such as metal from ore, can be won.
  • the raw material of a processing process can itself be the product of a previous process processing. The manufacture of finished products or the recovery of raw materials from waste and refuse falls into the technical field of process engineering.
  • a fluid flow in a pipeline network of a process industry plant is generally known to use so-called field devices or actuators, which are often designed as controllable control valves.
  • the line passage cross section can be adjusted to vary the fluid flow in accordance with regulations.
  • an actuator of a process process plant process plant is often located in a hazardous environment, the actuator is operated by a pneumatic actuator, which is controlled by a positioner with a current-pressure transducer.
  • the positioner receives external commanded position signals to regulate the actuator to regulate process fluid flow.
  • the positioner receives actual position signals from a position sensor and contains its own control routines for generating a control signal for the pneumatic drive from the desired setpoint and the measured position.
  • a disadvantage of regulating the process fluid flow through a control valve is that the control valve operates as a variable flow resistance and that the narrower the flow cross-section limited by the control valve, the greater the pressure difference prevailing on the actuator and the greater the flow loss to be absorbed. It turns out that each actuator has a specific function characteristic and thus offers a specific control behavior.
  • a particularly important control parameter is the so-called valve authority, which relates to the ability of the control valve to precisely control and adjust the desired process fluid flow and is defined, for example, by the quotient of the process fluid pressure differential at the control valve at present flow to the pressure differential at minimum flow. When the pressure difference at the control valve becomes too small, the ability to precisely regulate and adjust the flow disappears. It is therefore necessary for a proper control to allow sufficient differential pressure at the control valve, i. to pay attention to existing valve authority.
  • a pump In order to generate the process fluid flow within the pipeline network of the process industry plant, a pump is provided which, for cost and regulatory reasons, usually provides a constant fluid pressure for generating flow in process industrial plants.
  • the drive characteristic such as the speed of the pump of a process industrial plant is usually not changeable, because the influence of a pump on the process fluid flow flow specific-specific is difficult, especially when a pump several flow consumers are connected downstream on different lines.
  • the regulatory effort for a rotationally controlled pump would be very expensive in every respect.
  • DE 10 2007 053 948 A1 discloses a system for controlling a liquid flow in a heater, wherein instead of a control valve, the pump of the process industry plant as a motorized centrifugal pump is controlled as needed.
  • a method for controlling a process fluid flow generated by a pump in a process industry plant such as a chemical or petrochemical plant, a pasteurizer, a brewery, a food production facility, a pharmaceutical facility, etc.
  • a desired flow rate of the process fluid which originates either through an internal control routine of a positioner or from a process control center, is set by setting an actuating device, such as a control valve, into a corresponding valve position, in particular by setting a flow cross-section of the control valve in accordance with regulations.
  • both the actual parameter and the actual valve position are compared with a predetermined, in particular adjusting valve-specific optimization parameter, such as a valve authority, an optimized control activity of the control valve, an optimized energy efficiency, a lowest control valve throttling effect, an expected wear situation or prognosis, assessed.
  • a predetermined, in particular adjusting valve-specific optimization parameter such as a valve authority, an optimized control activity of the control valve, an optimized energy efficiency, a lowest control valve throttling effect, an expected wear situation or prognosis, assessed.
  • the drive characteristic such as the rotational speed, the pump generating the process fluid flow and the position of the control valve, which may be arranged transversely distally, are matched to one another such that the optimization parameter is approximated, preferably the optimization parameter is actually taken.
  • this tuning should take place in such a way that the flow rate regulated with respect to the desired flow rate, in particular the desired flow rate, is not changed at the control valve.
  • a functional dependency of the actual characteristic value on the actual valve position is to be evaluated in relation to a predetermined adjustment valve-specific optimization parameter, which should in particular be a physically detectable operating characteristic value of the control valve obtained from experience with regard to the operation of the control valve, the pump and the process engineering system. It has been found that this operating characteristic value can be optimized if the actual valve position as well as the physically measured actual parameter relating to this operating characteristic value are changed as the variable variable.
  • the actual parameter of the control can be formed by different physical variables.
  • flow-neutral readjustment of the drive characteristic and the position of the actuator it is possible, for the desired process fluid flow under certain circumstances wasting energy pump, which consequently unnecessarily strained the control valve because of excessive differential pressure in terms of wear, with at the same time by increasing the flow cross-section of the control valve, the process fluid flow with respect to the flow rate remains unaffected.
  • According to the invention is achieved to consume less energy for the operation of the pump.
  • it is alternatively or in combination with the energy-efficient control possible to significantly reduce wear on the actuator.
  • first method step the target flow rates to be achieved at the control valve are achieved by a corresponding setting of the control valve, by paying attention essentially exclusively to the needs of the process engineering plant.
  • second method step the drive number of the pump and the valve position at the control valve are readjusted in such a way that the optimization parameter is approximated or taken without substantially changing the flow rate set in the first method step.
  • the first and the second method step can be carried out chronologically successively or simultaneously, depending on the priority set in advance. In particular, it is clear that the adjustment of the target flow rate and the coordination of the drive characteristic and the valve position by separate control routines or can be performed uniformly.
  • a training or evaluation routine is defined with a permissible, limited optimization range, wherein in the case that is left in the setting of the target flow rate, the allowable optimization parameter range, the vote of the drive characteristic and the valve position is such that the Optimization parameter range is achieved without essentially changing the regulated to the target flow rate of the actuator flow rate.
  • the optimization parameter or the optimization parameter range is preferably predefined by a value specification determined from empirical values, in particular a parameter upper and lower limit.
  • the actual characteristic variable is defined and defined by a detectable or measurable physical variable, such as the cavitation intensity, characterizing the flow behavior of the process fluid at the control valve.
  • the optimization parameter associated with the flow behavior of the process fluid can be, for example, an optimized availability of the actuator by minimized wear.
  • the optimization in particular the readjustment and / or the tuning, the drive characteristic and the valve position of the actuator with respect to the optimization parameter.
  • the condition according to the invention for keeping the flow rate regulated to the target flow rate unchanged when the readjustment and / or tuning of the actual valve position is associated with the actual drive characteristic should be canceled a critical emergency, in particular the process engineering plant come.
  • a critical deviation from the adjustment valve-specific optimization parameter in particular even according to the invention Tuning or readjustment, the drive characteristic and the valve position are not controlled so that at least to achieve a non-critical operating condition, in particular a non-critical deviation from the optimization parameter, the regulated flow rate with respect to the target flow rate is changed.
  • the actual characteristic value is defined and sensed by the pressure difference of the process fluid flow prevailing on the control valve, in particular between its inlet and its outlet.
  • the optimization parameter that can be assigned to the pressure difference can be the valve authority of the control valve. The higher the differential pressure of the process fluid flow at the control valve, the higher the expected wear there. In this respect, the expected wear can also be considered as an optimization parameter.
  • the drive characteristic number is adjusted, in particular increased or decreased, and the valve position is changed, in particular closed or raised, for tuning the differential pressure of the process fluid flow at the control valve is optimized with regard to its optimization parameter.
  • the actual parameter is determined and / or sensed via a particularly direct measurement of the actual flow rate, in particular by means of a pair of sensors upstream and downstream of the control valve.
  • the optimization parameter assigned to the flow rate can be an expected wear situation of the control valve.
  • the actual parameter is the drive pressure of a pneumatic actuator acting on the control valve, in particular a value ratio between a control path of the pneumatic actuator or the control valve and the drive pressure. It can the
  • the optimization parameter associated with the drive pressure may be the energy efficiency with respect to the pneumatic drive and / or the expected wear situation on the control valve.
  • the actual characteristic value is an acceleration value detected on the actuating device, such as an acoustic signal.
  • the optimization parameter associated with the acceleration value may be the state of wear present at the control valve.
  • the setting device-specific optimization parameter is determined by the valve authority.
  • the valve authority describes the ability of the control valve to intervene in the process with sufficient precision and to change the flow rate by changing the valve position.
  • the valve authority is defined by the quotient of the pressure difference at the control valve at the existing flow to the pressure difference at the minimum permissible flow.
  • the optimization parameter valve authority therefore requires that the differential pressure at the control valve does not become too small.
  • the optimization parameter also limits wear because wear effects typically decrease with lower differential pressure.
  • the optimization parameter acts on the lowest possible pressure level at the outlet of the pump.
  • the adjustment options of the pump speed are limited down because plant pumps have only a limited speed range as a working area.
  • Each actuator can be assigned its own valve characteristic. This can be determined beforehand from experience and compliance with defined manufacturing tolerances. If it is determined according to the method that the control coefficient of the control is not in an optimal ratio with respect to the determined position of the actuator, can by the target flow rate-neutral readjustment of the drive code and the position of the Adjusting device by adjusting the drive characteristic number of the pump and readjustment of the control valve, the desired differential pressure can be set on the actuator for the desired target flow rate, so that there are optimal operating conditions on the actuator with respect to the optimization parameter used.
  • the invention also relates to an arrangement for controlling a process fluid flow in a process industry plant as described above.
  • the arrangement according to the invention comprises a pump for generating the process fluid flow and a control valve arranged downstream of the pump in the flow direction for setting a flow cross-section.
  • the arrangement has a flow rate control, according to which a valve position for achieving the desired flow rate is adjustable and which has a device for detecting the actual valve position.
  • the pump is designed to set the drive characteristic as its speed.
  • the flow rate control has a device for detecting at least one actual process variable affecting a process flow rate on the actuator.
  • the flow rate control evaluates the relevant actual parameter and the actual valve position with respect to a predetermined, in particular adjusting valve-specific optimization parameter, such as a valve authority, an optimized control activity of a control valve, an optimized energy efficiency, in particular with regard to the pump, a lowest control valve throttling, etc
  • a predetermined, in particular adjusting valve-specific optimization parameter such as a valve authority, an optimized control activity of a control valve, an optimized energy efficiency, in particular with regard to the pump, a lowest control valve throttling, etc
  • the flow rate control is designed to match the drive characteristic number and the valve position in such a way that the optimization parameter is substantially approximated, in particular that the optimization parameter is adopted. In this case, the flow rate regulated with respect to the desired flow rate should not be changed.
  • control unit comprises a positioner which emits a control signal to an actuator of the actuator, a drive characteristic controller which outputs the drive characteristic control signal to the pump, and a signal transmission with the positioner and the drive code controller connected process master controller, which receives a target flow rate signal from a process control center of the process industry plant, a signal to the detected actual characteristic and a signal to the detected actual valve position, performs the evaluation against the optimization parameter and the drive code Nachregelsignal to the pump and a control signal to the Dispensing positioner.
  • the means for detecting the actual characteristic is a flow meter, with which the flow rate control, in particular the positioner or the process master controller, are signal transmission connected in order to receive a signal to the flow rate.
  • the positioner is mounted on the control valve with the drive index controller attached to the pump and the process master controller positioned distal to the positioner and drive index controller.
  • the positioner is connected to the drive characteristic controller in a signal-transmitting manner for receiving the drive characteristic signal, wherein the positioner has a device for determining the wear load of the control valve as the actual characteristic variable detection device.
  • the positioner outputs a first readjustment signal for changing the valve position and a second readjustment signal for changing the drive characteristic directly to the drive code regulator when tuning the readjustment signals, so that the wear load is reduced while maintaining the flow rates at the control valve.
  • a signal transmission is installed between the positioner and the process master controller, which is designed as a digital field bus with bi-directional communication technology.
  • an acceleration sensor for determining acceleration values on the valve member is arranged as an actual parameter in the vicinity of a valve member delimiting the flow cross section for the process fluid.
  • the acceleration values are fed to the positioner for wear diagnostics.
  • the invention relates to a positioner for a control device, such as a control valve, for adjusting a pumped by a pump process fluid flow in a process industry plant, as defined above.
  • the positioner according to the invention has at least one signal input for receiving an actual position signal at least derivable from the actual position of the control valve, for receiving a desired setpoint flow rate signal at the control valve and for receiving an actual characteristic variable concerning a process fluid flow at the control valve. Furthermore, the positioner according to the invention has a signal output for outputting a position control signal. In addition, the positioner has an electronic evaluation device, such as a microcomputer. According to the invention, the positioner is designed to receive a detected actual drive characteristic, such as an actual speed of the pump.
  • the evaluation device uses the actual parameter, the actual position signal and a stored optimization parameter, such as an optimized control activity of the control valve, an optimized energy efficiency, a lowest control valve throttling effect, a valve authority, a control signal pair for adjusting the drive characteristic number of the pump to one another and the valve position.
  • the positioner can be coupled to the pump in accordance with the signal to deliver the control signal, so that both the position of the control valve and the drive characteristic of the pump are set with regard to the optimization parameter when the flow rate is substantially equal to the set flow rate.
  • the positioner carries out a wear load diagnosis on the control valve and, if appropriate, outputs the drive characteristic control signal to the pump in order to set, in particular increase or decrease, the drive characteristic for reducing wear.
  • the actual characteristic variable detection device is preferably a flowmeter.
  • the main process controller is at the positioner arranged adjacent.
  • the main process controller can be integrated in the housing.
  • the main process controller may also be part of the positioner.
  • FIG. 1 is the inventive arrangement for controlling a process fluid flow in a plant of the process industry for use in process engineering in the Generally designated by the reference numeral 1.
  • Process industry plants include, for example, chemical or petrochemical plants, gas processing, pharmaceutical, food, pulp, paper, glass, steel and cement production facilities.
  • the arrangement 1 essentially consists of three main components, namely a field device or actuating device 3 designed as a control valve, a pump 5 for generating the process fluid flow, which is indicated by the arrows s, and a control system 7 comprising a main process controller 11, a speed controller 13 , which is attached to the pump 5, and a positioner 15, which is arranged on the actuator 3.
  • a field device or actuating device 3 designed as a control valve
  • a pump 5 for generating the process fluid flow which is indicated by the arrows s
  • a control system 7 comprising a main process controller 11, a speed controller 13 , which is attached to the pump 5, and a positioner 15, which is arranged on the actuator 3.
  • the process fluid flow s passes from the pump 5 to a control valve 17, which is actuated via an actuating rod 21 by a pneumatic drive 23. From the control valve 17, the process fluid flow s reaches different consumers on separate line sections 25, 27, n.
  • the main process controller 11 is connected to the speed controller 13 via a signal line 31 signal transmission. Furthermore, the main process controller 11 is connected to the positioner 15 via a communication line 33 signal transmission.
  • the positioner 15 transmits signals to the process fluid flow s and to the operation of the actuator 3 via a signal line 35 to the main process controller 11.
  • the positioner 15 has a signal input for receiving a control signal from the main process controller 11 and an electronic signal output for transmitting certain operating function signals to the main process controller 11.
  • the positioner 15 has a pneumatic output, via which an I / P converter (not shown) is connected to the pneumatic drive 23.
  • a pneumatic line 37 is provided.
  • the process fluid flow s is not adjusted in the first place, but the working state of the actuator 3, in particular of the control valve 17 with respect to the working power of the pump 5 optimized so that less energy is necessary to maintain the desired process fluid flow s and in particular wear phenomena to reduce the actuator 3.
  • the main process controller 11 receives from a control room (not shown) a target flow rate signal w which is evaluated in the main process controller 11 according to a main control routine by transmitting a speed signal to the speed controller 13 via the signal transmission line 31 to drive the pump. At the same time, a control signal is supplied via the communication line 33 to the positioner 15, which accordingly sets the control valve 17.
  • a setpoint or optimization parameter of the control on the actuator 3 is determined, for example, by the pressure difference at the control valve 17, a ratio of travel and pneumatic drive pressure of the pneumatic actuator 23, by direct flow quantity detection or by detecting acceleration oscillation behavior of the Actuator 3 is definable.
  • the positioner 15 transmits the control coefficient of the control and the actual position of the control valve 17 via the communication line 35 to the main process controller 11th
  • the main process controller 11 are now the control coefficient of the control, the actual position of the control valve 17 and the speed of the pump 5 before.
  • the main process controller has a follow-up routine that is configured to perform an evaluation by evaluating the above values with respect to a pre-stored and specified, controller-specific optimization parameter.
  • the optimization parameter is an evaluation parameter that can differ from actuator to actuator. For example, the optimization parameter is determined by the control activity of the actuator, an optimized energy efficiency, the minimization of wear on the actuator or a lowest Stell réelledrossel Quantifier.
  • the main process controller 11 If the main process controller 11 now determines that the differential pressure prevailing at the control valve 17 is too great to achieve the desired set flow rate w and / or unnecessarily high wear is to be expected on the control valve 17, the main process controller 11 initiates readjustment.
  • the readjustment is that with approximately maintaining the desired process fluid flow s in accordance with the desired flow rate value w, the rotational speed 5 is regulated down via the rotational speed regulator 13, while at the same time the flow cross section of the control valve 17 is increased. In this way, too high a differential pressure on the control valve 17 and thus excessive wear can be prevented. In addition, the energy balance of the process fluid flow control is improved, as the cost of energy of the pump 5 can be significantly reduced, since the throttling action of the control valve 17 can be reduced.
  • the execution according to FIG. 2 differs from the arrangement FIG. 1 in that a flow sensor 41 directly detects the flow rate of the process fluid flow, wherein the actual flow rate signal is communicated to the positioner 15 via a communication line 43.
  • the positioner 15 transmits the actual flow rate signal of the flow rate sensor 41 via the communication line 35 to the main process controller 11. It is clear that the flow rate measurement can be done without direct flow sensor on the actuator 3, for example, it is possible to indirectly through the above ratio to detect between the travel and the drive pressure of the pneumatic drive.
  • the arrangement according to FIG. 3 is different from the after FIG. 1 in that a direct communication line 51 is provided between the speed controller 13 and the positioner 15.
  • a direct communication line 51 is provided between the speed controller 13 and the positioner 15.
  • the actual speed signal of the speed controller 13 can be transmitted directly to the positioner 15. With this signal it is the Positioner 15 possible to stir a diagnosis regarding the wear of the control valve 17. Should the positioner 15 diagnose a greater wear behavior on the control valve 17, a corresponding signal can be supplied to the main process controller 11 via the communication line 35, which then changes the speed of the pump and the position of the control valve 17 according to the inventive control method, without affecting the process fluid flow s ,
  • the arrangement according to FIG. 4 represents a modification to the FIG. 2 inasmuch as the flow sensor 41 is not coupled via the positioner 15 for diagnostic purposes, but directly with the main process controller 11, which can also perform the diagnosis of wear of the control valve 17. In this way, the power consumption of the positioner 15 can be reduced, which may be advantageous due to a low energy supply due to the risk of explosion.
  • a further communication line 53 is provided for the direct communication between the flow rate sensor 41 and the main process controller 11.
  • the arrangement according to FIG. 5 includes for the signal transmission between the main process controller 11 and the positioner 15 and the speed controller 13, a digital fieldbus, such as a Foundation Field bus or professional bus, with the bi-directional communication between the controllers is possible, which by the double arrows 55 , 57 is indicated.
  • a digital fieldbus such as a Foundation Field bus or professional bus
  • the arrangement according to FIG. 6 is different from the after FIG. 1 in that an acceleration sensor 61 which generates acceleration measured values of the actuating device 3 is arranged on the control valve, in particular on the control rod 21 of the actuating device 3.
  • the signals of the acceleration values are supplied to the positioner 15 via the line 63.
  • the positioner 15 can determine the state of wear of the control valve 17 on the basis of empirical values and evaluation values. Based on the result of the state of wear finally the position of the control valve 17 and the speed of the pump 5 can be optimally adjusted in terms of wear and energy consumption.
  • the main process controller is arranged in the immediate vicinity of the positioner or integrated into the housing of the positioner. Positioner and main process controller thus form a unit which is arranged on the actuator.
  • FIGS. 1 and 6 the same reference numerals used.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Regeln einer durch eine Pumpe erzeugte Prozessfluidströmung in einer Prozessindustrie-Anlage, wie einer chemischen oder petro-chemischen Anlage, einer Pasteurisieranlage, einer Brauerei, einer Anlage der Nahrungsmittelerzeugung, einer pharmazeutischen Anlage, etc., wobei eine Soll-Durchflussmenge des Prozessfluids an einem Stellventil durch Stellen des Stellventils in eine entsprechende Ventilstellung einzustellen ist und die Ist-Ventilstellung sensiert wird, ist vorgesehen, dass eine einen Prozessfluid-Durchfluss am Stellventil betreffende Ist-Kenngröße ermittelt wird und sowohl die Ist-Kenngröße als auch die Ist-Ventilstellung gegenüber einem vorbestimmten Optimierungsparameter, wie einer Ventilautorität, einer optimierten Regelungsaktivität des Stellventils, einer optimierten Energieeffizienz, einer geringsten Stellventildrosselwirkung, bewertet wird und bei einer Abweichung von dem stellgerätspezifischen Optimierungsparameter eine Antriebskennzahl, wie eine Drehzahl, der Pumpe und die Ventilstellung derart aufeinander abgestimmt werden, dass sich dem Optimierungsparameter angenähert wird, insbesondere der Optimierungsparameter eingenommen, wird, ohne die bezüglich der Soll-Durchflussmenge geregelte Durchflussmenge im Wesentlichen zu ändern.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Regeln einer Prozessfluidströmung in einer Prozessindustrie-Anlage, die auf dem technischen Gebiet der Chemie, Petrochemie, Gasverarbeitung, Pharmazie, Lebensmittel-, Zellstoff-, Papier-, Glas-, Stahl- und Zementherstellung oder dergleichen zum Einsatz kommt. Bei einer Prozessindustrie-Anlage laufen verfahrenstechnische Prozesse ab, in denen auf einen Hauptprozess betreffende Fluidströme kontinuierlich oder diskontinuierlich eingewirkt wird. Beispielsweise in chemischen Großanlagen, in Anlagen der Pharmaindustrie, der Stahlerzeugung und der Zementherstellung, der Müllverbrennungsanlage, Gießereien, etc. werden die Prozessfluidströme gebildet, die verfahrens- und betriebsgemäß nach bestimmten Regelgrößen, wie Temperatur, Durchflussmenge, einzustellen sind. In Prozessindustrie-Anlagen können auch Rohstoffe, wie Metall aus Erz, gewonnen werden. Das Rohmaterial eines Verarbeitungsprozesses kann dabei selbst das Produkt einer vorhergegangen Prozessverarbeitung sein. Auch die Herstellung von Fertigprodukten oder die Wiedergewinnung von Rohstoffen aus Abfall und Müll fällt in das technische Gebiet der Verfahrenstechnik.
  • Zur Regelung eines Fluidstroms in einem Leitungsnetz einer Prozessindustrie-Anlage ist im Allgemeinen bekannt, sogenannte Feldgeräte oder Stellgeräte einzusetzen, die häufig als regelbare Stellventile ausgebildet sind. Durch ein Stellventil kann der Leitungsdurchlassquerschnitt eingestellt werden, um die Fluidströmung regelungsgemäß variieren zu können. Da ein Stellgerät einer verfahrenstechnischen Prozessindustrie-Anlage häufig in einer explosionsgefährdeten Umgebung angeordnet ist, wird das Stellgerät über einen pneumatischen Antrieb betätigt, der über einen Stellungsregler mit einem Strom-Druck-Wandler gesteuert ist. Der Stellungsregler erhält externe Soll-Positionssignale, um das Stellgerät regelungsgemäß zu stellen und somit die Prozessfluidströmung zu regulieren. Weiterhin empfängt der Stellungsregler Ist-Positionssignale von einem Positionssensor und enthält eigene Regelungsroutinen, um aus dem gewünschten Sollwert und der gemessenen Position ein Stellsignal für den pneumatischen Antrieb zu erzeugen.
  • Ein Nachteil einer Regelung der Prozessfluidströmung durch ein Stellventil besteht darin, dass das Stellventil als veränderlicher Strömungswiderstand arbeitet und dass, je enger der von dem Stellventil begrenzte Durchflussquerschnitt ist, desto größer die am Stellglied herrschende Druckdifferenz und desto größer auch der hinzunehmende Strömungsverlust wird. Es zeigt sich, dass jedes Stellgerät eine spezifische Funktionscharakteristik innehat und damit ein spezifisches Regelungsverhalten bietet. Ein besonders wichtiger Regelungsparameter ist die sogenannte Ventilautorität, die die Fähigkeit des Stellventils zur präzisen Regelung und Einstellung der gewünschten Prozessfluidströmung betrifft und beispielsweise durch den Quotienten aus der Prozessfluid-Druckdifferenz am Stellventil bei vorhandenem Durchfluss zur erfahrungsgemäßen Druckdifferenz bei minimalem Durchfluss definiert ist. Wenn die Druckdifferenz am Stellventil zu klein wird, verschwindet die Fähigkeit, den Durchfluss präzise zu regeln und einzustellen. Es ist für eine funktionstüchtige Regelung deswegen notwendig, auf ausreichenden Differenzdruck am Stellventil, d.h. auf bestehende Ventilautorität zu achten.
  • Um die Prozessfluidströmung innerhalb des Leitungsnetzes der Prozessindustrie-Anlage zu erzeugen, ist eine Pumpe vorgesehen, welche aus Kosten- und Regelungsgründen üblicherweise in Prozessindustrieanlagen einen konstanten Fluiddruck zur Strömungserzeugung bereit stellt. Die Antriebskennzahl, wie die Drehzahl, der Pumpe einer Prozessindustrieanlage ist üblicherweise nicht veränderbar, weil die Einflussmöglichkeiten einer Pumpe auf die Prozessfluidströmung strömungsverbrauchend-spezifisch schwierig ist, insbesondere dann, wenn einer Pumpe mehrere Strömungsverbraucher auf unterschiedlichen Leitungsstrecken nachgeschaltet sind. Der Regelungsaufwand für eine drehgesteuerte Pumpe wäre in jeder Hinsicht sehr aufwendig.
  • In jüngster Zeit gibt es Entwicklungstendenzen auf dem Gebiet von Prozessindustrie-Anlagen, Stellventile durch eine individuell an Prozessverbraucher angepasste Pumpe mit einer Drehzahlregelung vollständig zu ersetzen. Beispielsweise DE 10 2007 053 948 A1 offenbart eine Anlage zur Regelung eines Flüssigkeitsstromes in einer Heizung, wobei statt eines Stellventils die Pumpe der Prozessindustrie-Anlage als Motor-Kreisel-Pumpe bedarfsgerecht regelbar ist.
  • Wie oben angedeutet, zeigte sich allerdings, dass eine prozessverbraucherindividuelle Regelung mit der Maßnahme des Ersatzes von Stellventilen durch eine Drehzahlregelung wenn überhaupt nur mit einem äußerst hohen Konstruktions-, Regelungs- und Energieaufwand möglich ist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere ein Verfahren und eine Anordnung zum Regeln einer Prozessfluidströmung bereitzustellen, mit der eine möglichst einfache, energieeffiziente Prozessfluidströmungsregelung ermöglicht ist, wobei Verschleiß an Leitungs- und Funktionselementen des Regelungssystems zu verhindern ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Danach ist ein Verfahren zum Regeln einer durch eine Pumpe erzeugten Prozessfluidströmung in einer Prozessindustrie-Anlage, wie einer chemischen oder petrochemischen Anlage, einer PasteurisierAnlage, einer Brauerei, einer Anlage der Nahrungsmittelerzeugung, einer pharmazeutischen Anlage, etc. vorgesehen. Eine Soll-Durchflussmenge des Prozessfluids, die entweder durch eine interne Regelungsroutine eines Stellungsreglers oder von einer Prozessleitstelle stammt, wird durch Stellen eines Stellgeräts, wie eines Stellventils, in eine entsprechende Ventilstellung eingestellt, indem insbesondere ein Durchströmungsquerschnitt des Stellventils sollregelungsgemäß eingestellt wird. Die tatsächlich vorhandene, momentane Ist-Ventilstellung, also insbesondere der Durchströmungsquerschnitt am Stellgerät, wird erfasst und außerdem eine weitere, physikalisch sensierbare, einen Prozessfluiddurchfluss am Stellventil betreffende Ist-Kenngröße, welche beispielsweise ein durch die Prozessfluidströmungsregelung am Stellventil beeinflussbarer Stellbeiwert, insbesondere ein Durchflusswert, sein kann, ermittelt und/oder sensiert wird. Gemäß der Erfindung wird in einer Bewertungsroutine sowohl die Ist-Kenngröße als auch die Ist-Ventilstellung gegenüber einem vorbestimmten, insbesondere stellventilspezifischen Optimierungsparameter, wie einer Ventilautorität, einer optimierten Regelungsaktivität des Stellventils, einer optimierten Energieeffizienz, einer geringsten Stellventil-Drosselwirkung, einer zu erwartenden Verschleißsituation oder -prognose, bewertet. Bei einer durch die Bewertung festgestellten Abweichung von dem stellgerätspezifischen Optimierungsparameter wird die Antriebskennzahl, wie die Drehzahl, der die Prozessfluidströmung erzeugenden Pumpe und die Stellung des unter Umständen quer distal angeordneten Stellventils derart aufeinander abgestimmt, dass sich dem Optimierungsparameter angenähert wird, vorzugsweise der Optimierungsparameter tatsächlich eingenommen wird. Diese Abstimmung soll erfindungsgemäß derart stattfinden, dass die bezüglich der Soll-Durchflussmenge geregelte Durchflussmenge, insbesondere die Soll-Durchflussmenge, am Stellventil nicht geändert wird.
  • Erfindungsgemäß soll eine funktionale Abhängigkeit der Ist-Kenngröße von der Ist-Ventilstellung gegenüber einem vorbestimmten stellventilspezifischen Optimierungsparameter bewertet werden, der insbesondere ein aus Erfahrung bezüglich des Betriebs des Stellventils, der Pumpe und der prozesstechnischen Anlage gewonnener, physikalisch erfassbarer Betriebskennwert des Stellventils sein soll. Es stellte sich heraus, dass dieser Betriebskennwert optimiert werden kann, wenn als variable Größe sowohl die Ist-Ventilstellung als auch eine diesen Betriebskennwert betreffende, physikalisch erfasste Ist-Kenngröße verändert wird.
  • Die Ist-Kenngröße der Regelung kann durch verschiedene physikalische Größen gebildet sein. Mit der erfindungsgemäßen, solldurchflussmengen-neutralen Nachregelung der Antriebskennzahl und der Stellung des Stellgeräts ist es möglich, eine für die gewünschte Prozessfluidströmung unter Umständen Energie verschwendend arbeitende Pumpe, welche folglich auch das Stellventil wegen eines zu hohen Differenzdrucks bezüglich Verschleiß unnötig stark beansprucht, abzuregeln, wobei gleichzeitig durch Vergrößerung des Durchflussquerschnitts am Stellventil die Prozessfluidströmung hinsichtlich der Durchflussmenge unbeeinträchtigt bleibt. Erfindungsgemäß wird erreicht, weniger Energie für den Betrieb der Pumpe zu verbrauchen. Weiterhin ist es alternativ oder in Kombination mit der energieeffizienten Regelung möglich, den Verschleiß am Stellgerät deutlich zu verringern.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird zwischen einem ersten Verfahrensschritt und einem zweiten Verfahrensschritt unterschieden. In dem ersten Verfahrensschritt werden die zu erreichenden Soll-Durchflussmengen am Stellventil durch ein entsprechendes Stellen des Stellventils erreicht, indem im Wesentlichen ausschließlich auf die Bedürfnisse der prozesstechnischen Anlage geachtet wird. In dem zweiten Verfahrensschritt werden die Antriebszahl der Pumpe sowie die Ventilstellung am Stellventil derart nachgeregelt, dass sich dem Optimierungsparameter angenähert wird oder dieser eingenommen wird, ohne die im ersten Verfahrensschritt eingestellte Durchflussmenge im Wesentlichen zu verändern. Der erste und der zweite Verfahrensschritt kann je nach vorab eingestellter Priorität zeitlich nacheinander oder auch simultan durchgeführt werden. Insbesondere sei klar, dass die Einstellung der Soll-Durchflussmenge und der Abstimmung von der Antriebskennzahl und der Ventilstellung durch separate Regelungsroutinen oder auch einheitlich durchgeführt werden können.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine Aus- oder Bewertroutine mit einem zulässigen, begrenzten Optimierungsbereich definiert, wobei im Falle, dass bei der Einstellung der Soll-Durchflussmenge der zulässige Optimierungsparameterbereich verlassen wird, die Abstimmung der Antriebskennzahl und der Ventilstellung derart erfolgt, dass der Optimierungsparameterbereich erreicht wird, ohne im Wesentlichen die auf die Soll-Durchflussmenge des Stellgeräts geregelte Durchflussmenge zu verändern.
  • Vorzugsweise wird der Optimierungsparameter oder Optimierungsparameterbereich durch eine aus Erfahrungswerten festgelegte Wertvorgabe, insbesondere eine Parameterober- und - untergrenze, vordefiniert. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Ist-Kenngröße durch eine erfassbare oder messbare, das Strömungsverhalten des Prozessfluids am Stellventil charakterisierende, physikalische Größe, wie die Kavitationsintensität, festgelegt und definiert. Der dem Strömungsverhalten des Prozessfluids zugeordnete Optimierungsparameter kann beispielsweise eine optimierte Verfügbarkeit des Stellgeräts durch minimierten Verschleiß sein.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfmdung erfolgt im Falle, dass das Strömungsverhalten einen vorbestimmten kritischen Zustand überschreitet, die Optimierung, insbesondere die Nachregelung und/oder die Abstimmung, der Antriebskennzahl und der Ventilstellung des Stellgeräts im Hinblick auf den Optimierungsparameter.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung sei klar, dass die erfindungsgemäße Bedingung, die auf die Soll-Durchflussmenge geregelte Durchflussmenge unverändert zu halten, wenn die Nachregelung und/oder Abstimmung der Ist-Ventilstellung mit der Ist-Antriebskennzahl einhergeht, aufgehoben sein soll, sollte es zu einer kritischen Notsituation insbesondere der prozesstechnischen Anlage kommen. Beispielsweise bei einer kritischen Abweichung von dem stellventilspezifischen Optimierungsparameter insbesondere selbst nach der erfindungsgemäßen Abstimmung oder Nachregelung werden die Antriebskennzahl sowie die Ventilstellung derart notgeregelt, dass zumindest zum Erreichen eines unkritischen Betriebszustands, insbesondere einer unkritischen Abweichung von dem Optimierungsparameter, die bezüglich der Soll-Durchflussmenge geregelte Durchflussmenge geändert wird. Wird der unkritische Betrieb für die prozesstechnische Anlage erreicht, kann erneut eine bezüglich des Optimierungsparameters funktionsoptimierende Einstellung der Ventilstellung sowie der Antriebskennzahl unternommen werden. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Ist-Kenngröße durch den am Stellventil insbesondere zwischen dessen Eingang und dessen Ausgang herrschende Druckdifferenz der Prozessfluidströmung definiert und sensiert. Dabei kann der der Druckdifferenz zuordenbare Optimierungsparameter die Ventilautorität des Stellventils sein. Je höher der Differenzdruck der Prozessfluidströmung am Stellventil ist, desto höher ist der dort zu erwartende Verschleiß. Insofern kann auch der zu erwartende Verschleiß als Optimierungsparameter angesehen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also erreicht, das Oberziel der gewünschten Durchflussmenge zu halten, wobei auf eine präzise Regelung (Ventilautorität) und auf geringe Abnutzung des Stellventils durch die erfindungsgemäße Abstimmung geachtet wird.
  • Für den Fall, dass der Differenzdruck der Prozessfluidströmung am Stellventil im Hinblick auf den Optimierungsparameter zu gering oder zu hoch ist, wird zur Abstimmung die Antriebskennzahl derart eingestellt, insbesondere erhöht bzw. gesenkt, sowie die Ventilstellung derart geändert, insbesondere zugefahren bzw. aufgefahren, dass der Differenzdruck der Prozessfluidströmung am Stellventil im Hinblick auf dessen Optimierungsparameter optimiert ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Ist-Kenngröße über eine insbesondere direkte Messung der Ist-Durchflussmenge insbesondere mittels eines Sensorpaares stromaufwärts und stromabwärts des Stellventils ermittelt und/oder sensiert. Der der Durchflussmenge zugeordnete Optimierungsparameter kann eine zu erwartende Verschleißsituation des Stellventils sein.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfmdung ist die Ist-Kenngröße der Antriebsdruck eines auf das Stellventil wirkenden Pneumatikantriebs, insbesondere ein Wertverhältnis zwischen einem Stellweg des Pneumatikantriebs oder des Stellventils und dem Antriebsdruck. Dabei kann der den Antriebsdruck zugeordnete Optimierungsparameter die Energieeffizienz bezüglich des Pneumatikantriebs und/oder die zu erwartende Verschleißsituation am Stellventil sein.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ist-Kenngröße ein am Stellgerät erfasster Beschleunigungswert, wie ein Akustiksignal. Dabei kann der dem Beschleunigungswert zugeordnete Optimierungsparameter der am Stellventil vorliegende Verschleißzustand sein.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfmdung ist der stellgerätspezifische Optimierungsparameter durch die Ventilautorität bestimmt. Die Ventilautorität beschreibt die Fähigkeit des Stellventils, ausreichend präzise regelnd in den Prozess einzugreifen und den Durchfluss durch Änderung der Ventilposition zu verändern. Die Ventilautorität definiert sich über den Quotienten aus der Druckdifferenz am Stellventil bei vorhandenem Durchfluss zu der Druckdifferenz bei minimal zulässigem Durchfluss. Der Optimierungsparameter Ventilautorität erfordert deswegen, dass der Differenzdruck am Stellventil nicht zu klein wird. Der Optimierungsparameter begrenzt auch den Verschleiß, weil Verschleißeffekte typischerweise mit geringerem Differenzdruck abnehmen.
  • Der Optimierungsparameter, Energieeffizienz, wirkt demgegenüber auf ein möglichst geringes Druckniveau am Ausgang der Pumpe hin. Jedoch sind die Einstellmöglichkeiten der Pumpendrehzahl nach unten begrenzt, weil Anlagenpumpen nur einen beschränkten Drehzahlbereich als Arbeitsbereich aufweisen.
  • Die verschiedenen Beobachtungs- und Optimierungsparameter führen entsprechend den vorgenannten Beispielen, je nach Betriebsfall und auftretenden Effekten, zu einer unterschiedlichen Veränderung der Drehzahl der Pumpe, um eine präzise Regelung, einen schadenfreien Betrieb des Stellventils, sowie hohe Energieeffizienz sicherzustellen.
  • Jedem Stellgerät kann eine eigene Ventilkennlinie zugeordnet sein. Diese ist aus Erfahrungswerten und der Einhaltung definierter Fertigungstoleranzen vorab festlegbar. Wird nun verfahrensgemäß festgestellt, dass der Stellbeiwert der Regelung im Hinblick auf die ermittelte Stellung des Stellgeräts nicht in einem optimalen Verhältnis steht, kann durch die solldurchflussmengen-neutrale Nachregelung der Antriebskennzahl und der Stellung des Stellgeräts mittels Einstellung der Antriebskennzahl der Pumpe und Nachjustierung des Stellventils der gewünschte Differenzdruck am Stellgerät für die gewünschte Soll-Durchflussmenge eingestellt werden, so dass bezüglich des verwendeten Optimierungsparameters optimale Betriebsbedingungen am Stellgerät vorliegen.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zum Regeln einer Prozessfluidströmung in einer Prozessindustrie-Anlage, so wie sie oben beschrieben ist. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Pumpe zum Erzeugen der Prozessfluidströmung und ein der Pumpe in Strömungsrichtung nachgeordnetes Stellventil zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts.
  • Des Weiteren hat die Anordnung eine Durchflussmengenregelung, gemäß der eine Ventilstellung zum Erreichen der Soll-Durchflussmenge einstellbar ist und die eine Einrichtung zum Erfassen der Ist-Ventilstellung aufweist. Erfindungsgemäß ist die Pumpe zum Einstellen der Antriebskennzahl wie deren Drehzahl ausgelegt. Des Weiteren hat die Durchflussmengenregelung eine Einrichtung zum Erfassen wenigstens einer einen Prozessdurchfluss am Stellgerät betreffende Ist-Kenngröße. Gemäß der Erfmdung bewertet die Durchflussmengenregelung die betreffende Ist-Kenngröße sowie die Ist-Ventilstellung gegenüber einem vorbestimmten, insbesondere stellventilspezifischen Optimierungsparameter, wie einer Ventilautorität, einer optimierten Regelungsaktivität eines Stellventils, einer optimierten Energieeffizienz, insbesondere im Hinblick auf die Pumpe, einer geringsten Stellventildrosselung, etc. Bei einer Abweichung von dem stellgerätspezifischen Optimierungsparameter, welche Abweichung nicht vernachlässigbar klein ist, ist die Durchflussmengenregelung dazu ausgelegt, die Antriebskennzahl und die Ventilstellung derart aufeinander abzustimmen, dass sich dem Optimierungsparameter im Wesentlichen angenähert wird, insbesondere dass der Optimierungsparameter eingenommen wird. Dabei soll die bezüglich der Soll-Durchflussmenge geregelte Durchflussmenge nicht geändert werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfmdung umfasst die Regelungseinheit einen Stellungsregler, der ein Stellsignal an einen Stellantrieb des Stellgeräts abgibt, einen Antriebskennzahl-Regler, der das Antriebskennzahl-Regelsignal an die Pumpe abgibt, und einen mit dem Stellungsregler und dem Antriebskennzahl-Regler signalübertragungsgemäß verbundener Prozesshauptregler, der ein Solldurchflussmengensignal von einer Prozessleitstelle der Prozessindustrie-Anlage, ein Signal zur erfassten Ist-Kenngröße sowie ein Signal zur erfassten Ist-Ventilstellung empfängt, die Bewertung gegenüber dem Optimierungsparameter durchführt und das Antriebskennzahl-Nachregelsignal an die Pumpe und ein Stellregelsignal an den Stellungsregler abgibt.
  • Vorzugsweise ist die Einrichtung zum Erfassen der Ist-Kenngröße ein Durchflussmessgerät, mit dem die Durchflussmengenregelung, insbesondere der Stellungsregler oder der Prozesshauptregler, signalübertragungsgemäß verbunden sind, um ein Signal zur Durchflussmenge zu empfangen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Stellungsregler an dem Stellventil angebracht, wobei der Antriebskennzahl-Regler an der Pumpe angebracht ist und der Prozesshauptregler distal zum Stellungsregler und dem Antriebskennzahl-Regler positioniert ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Stellungsregler mit dem Antriebskennzahl-Regler signalübertragungsgemäß zum Empfangen des Antriebskennzahlsignals verbunden, wobei der Stellungsregler als Ist-Kenngrößenerfassungseinrichtung eine Einrichtung zum Feststellen der Verschleißlast des Stellventils aufweist. Der Stellungsregler gibt ein erstes Nachregelsignal zur Änderung der Ventilstellung und ein zweites Nachregelsignal zum Ändern der Antriebskennzahl direkt an den Antriebskennzahl-Regler bei Abstimmung der Nachregelsignale ab, so dass die Verschleißlast bei Gleichhaltung der Durchflussmengen am Stellventil reduziert wird.
  • Vorzugsweise ist zwischen dem Stellungsregler und dem Prozesshauptregler eine Signal-übermittlung installiert, die als digitaler Feldbus mit bi-direktionaler Kommunikationstechnik ausgeführt ist.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist in der Nähe eines den Durchströmungsquerschnitt für das Prozessfluid begrenzenden Ventilgliedes ein Beschleunigungssensor zum Bestimmen von Beschleunigungswerten an dem Ventilglied als Ist-Kenngröße angeordnet. Die Beschleunigungswerte werden dem Stellungsregler zur Verschleißdiagnose zugeführt.
  • Es sei klar, dass die erfindungsgemäße Anordnung zur Realisierung des erfindungsgemäßen oben definierten Regelungsverfahrens ausgeführt ist.
  • Schließlich betrifft die Erfindung einen Stellungsregler für ein Stellgerät, wie ein Stellventil, zum Einstellen einer durch eine Pumpe erwirkte Prozessfluidströmung in einer Prozessindustrie-Anlage, so wie sie oben definiert ist.
  • Der erfindungsgemäße Stellungsregler hat wenigstens einen Signaleingang zum Empfangen eines die Ist-Stellung des Stellventils zumindest ableitbaren Ist-Stellungssignals, zum Empfangen eines gewünschten Soll-Durchflussmengensignals am Stellventil und zum Empfangen einer einen Prozessfluiddurchfluss am Stellventil betreffenden Ist-Kenngröße. Des Weiteren hat der erfindungsgemäße Stellungsregler einen Signalausgang zum Abgeben eines Stellungsregelsignals. Zudem hat der Stellungsregler eine elektronische Auswerteinrichtung, wie einen Mikrorechner. Erfindungsgemäß ist der Stellungsregler zum Empfangen einer erfassten Ist-Antriebskennzahl, wie einer Ist-Drehzahl der Pumpe, ausgelegt. Des Weiteren erzeugt die Auswerteinrichtung anhand der Ist-Kenngröße, des Ist-Stellungssignals und eines gespeicherten Optimierungsparameters, wie einer optimierten Regelungsaktivität des Stellventils, einer optimierten Energieeffizienz, einer geringsten Stellventil-Drosselwirkung, einer Ventilautorität, ein Regelsignalpaar zum Aufeinander abstimmenden Einstellen der Antriebskennzahl der Pumpe und der Ventilstellung. Der Stellungsregler ist zur Abgabe des Regelsignals signalübertragungsgemäß an die Pumpe koppelbar, so dass bei im Wesentlichen Gleichhalten der gegenüber der Soll-Durchflussmenge eingestellten Durchflussmenge sowohl die Stellung des Stellventils als auch die Antriebskennzahl der Pumpe im Hinblick auf den Optimierungsparameter eingestellt sind.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfmdung führt der Stellungsregler eine Verschleißlastdiagnose am Stellventil durch und gibt gegebenenfalls das Antriebskennzahl-Regelsignal an die Pumpe ab, um die Antriebskennzahl zur Verschleißreduktion einzustellen, insbesondere zu erhöhen oder zu senken.
  • Vorzugsweise ist die Ist-Kenngrößenerfassungseinrichtung ein Durchflussmessgerät. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfmdung ist der Hauptprozessregler am Stellungsregler benachbart angeordnet. Dabei kann der Hauptprozessregler in das Gehäuse integriert sein. Zudem kann der Hauptprozessregler auch Teil des Stellungsreglers sein.
  • Es sei klar, dass der erfindungsgemäße Stellungsregler gemäß den Verfahrensmerkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeiten kann.
  • Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der erfindungsgemäßen Prozessströmungsregelungsanordnung deutlich, in denen zeigen:
    • Fig. 1
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Regelung einer Prozessfluidströmung in einer ersten Ausführung;
    Fig. 2
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Regelung einer Prozessfluidströmung in einer zweiten Ausführung;
    Fig. 3
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Regelung einer Prozessfluidströmung in einer dritten Ausführung;
    Fig. 4
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Regelung einer Prozessfluidströmung in einer vierten Ausführung;
    Fig. 5
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Regelung einer Prozessfluidströmung in einer fünften Ausführung; und
    Fig. 6
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Regelung einer Prozessfluidströmung in einer sechsten Ausführung.
  • In der Figur 1 ist die erfindungsgemäße Anordnung zum Regeln einer Prozessfluidströmung in einer Anlage der Prozessindustrie zum Einsatz in der Prozessverfahrenstechnik im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Anlagen der Prozessindustrie sind beispielsweise chemische oder petrochemische Anlagen, Anlagen der Gasverarbeitung, der Pharmazie, von Lebensmitteln, Zellstoff, Papier, Glas, Stahl, und Anlagen der Zementherstellung.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung 1 besteht im Wesentlichen aus drei Hauptkomponenten, nämlich einem als Stellventil ausgeführtem Feldgerät oder Stellgerät 3, einer Pumpe 5 zur Erzeugung der Prozessfluidströmung, welche durch die Pfeile s angedeutet ist, und einem Regelungssystem 7 bestehend aus einem Hauptprozessregler 11, einem Drehzahlregler 13, der an der Pumpe 5 angebracht ist, und einem Stellungsregler 15, der am Stellgerät 3 angeordnet ist.
  • Die Prozessfluidströmung s gelangt von der Pumpe 5 zu einem Stellventil 17, das über eine Stellstange 21 von einem pneumatischen Antrieb 23 betätigt ist. Von dem Stellventil 17 gelangt die Prozessfluidströmung s zu verschiedenen Verbrauchern auf separaten Leitungsstrecken 25, 27, n.
  • Der Hauptprozessregler 11 ist mit dem Drehzahlregler 13 über eine Signalleitung 31 signalübertragungsgemäß verbunden. Des Weiteren ist der Hauptprozessregler 11 mit dem Stellungsregler 15 über eine Kommunikationsleitung 33 signalübertragungsgemäß verbunden. Der Stellungsregler 15 überträgt Signale zur Prozessfluidströmung s sowie zum Betrieb des Stellgeräts 3 über eine Signalleitung 35 an den Hauptprozessregler 11. Insofern hat der Stellungsregler 15 einen Signaleingang zum Empfangen eines Stellsignals von dem Hauptprozessregler 11 sowie einen elektronischen Signalausgang zum Übertragen von bestimmten Betriebsfunktionssignalen an den Hauptprozessregler 11. Des Weiteren hat der Stellungsregler 15 einen pneumatischen Ausgang, über den ein I/P-Wandler (nicht dargestellt) mit dem pneumatischen Antrieb 23 verbunden ist. Hierzu ist eine Pneumatikleitung 37 vorgesehen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren wird nun in erster Linie nicht die Prozessfluidströmung s eingestellt, sondern der Arbeitszustand des Stellgeräts 3 insbesondere des Stellventils 17 bezüglich der Arbeitsleistung der Pumpe 5 optimiert, sodass weniger Energie notwendig ist, um die gewünschte Prozessfluidströmung s zu halten und um insbesondere Verschleißphänomene an dem Stellgerät 3 zu verringern.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren erhält der Hauptprozessregler 11 von einer Leitwarte (nicht dargestellt) ein Solldurchflussmengensignal w, welches in dem Hauptprozessregler 11 gemäß einer Hauptregelroutine ausgewertet wird, indem ein Drehzahlsignal dem Drehzahlregler 13 über die Signalübertragungsleitung 31 übertragen wird, um die Pumpe anzusteuern. Gleichzeitig wird ein Stellsignal über die Kommunikationsleitung 33 dem Stellungsregler 15 zugeführt, der entsprechend das Stellventil 17 stellt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren gemäß einer Nachregelroutine wird nun ein Stellbeiwert oder Optimierungsparameter der Regelung am Stellgerät 3 ermittelt, der beispielsweise durch die Druckdifferenz am Stellventil 17, einem Verhältnis von Stellweg und pneumatischem Antriebsdruck des pneumatischen Antriebs 23, durch direkte Durchflussmengenerfassung oder durch Erfassung von Beschleunigungsschwingverhalten des Stellgeräts 3 definierbar ist.
  • Der Stellungsregler 15 überträgt den Stellbeiwert der Regelung sowie die Ist-Stellung des Stellventils 17 über die Kommunikationsleitung 35 an den Hauptprozessregler 11.
  • Dem Hauptprozessregler 11 liegen nun der Stellbeiwert der Regelung, die Ist-Stellung des Stellventils 17 sowie die Drehzahl der Pumpe 5 vor. Der Hauptprozessregler hat eine Nachregelungsroutine, die dazu ausgelegt ist, eine Auswertung durchzuführen, indem die oben genannten Werte im Hinblick auf einen vorab gespeicherten und festgelegten, stellgerätspezifischen Optimierungsparameter ausgewertet werden. Der Optimierungsparameter ist ein Auswertparameter, der sich von Stellgerät zu Stellgerät unterscheiden kann. Beispielsweise ist der Optimierungsparameter durch die Regelungsaktivität des Stellgeräts, einer optimierten Energieeffizienz, der Verschleißminimierung am Stellgerät oder einer geringsten Stellgerätdrosselwirkung bei einer bestimmten Prozessfluidströmung festgelegt.
  • Stellt nun der Hauptprozessregler 11 fest, dass zur Erreichung der gewünschten Soll-Durchflussmenge w der am Stellventil 17 herrschende Differenzdruck zu groß ist und/oder ein unnötig hoher Verschleiß an dem Stellventil 17 zu erwarten ist, initiiert der Hauptprozessregler 11 eine Nachregelung.
  • Die Nachregelung besteht darin, dass bei ungefährer Beibehaltung der gewünschten Prozessfluidströmung s gemäß dem Solldurchflussmengenwert w die Drehzahl 5 über den Drehzahlregler 13 niedergeregelt wird, während gleichzeitig der Durchflussquerschnitt des Stellventils 17 vergrößert wird. Auf diese Weise kann ein zu hoher Differenzdruck am Stellventil 17 und damit ein zu großer Verschleiß verhindert werden. Zudem wird die Energiebilanz der Prozessfluidströmungsregelung verbessert, als die Aufwandsenergie der Pumpe 5 deutlich reduziert werden kann, da die Drosselwirkung des Stellventils 17 verringert werden kann.
  • Die Ausführung gemäß Figur 2 unterscheidet sich von den Anordnung nach Figur 1 dadurch, dass ein Durchflusssensor 41 direkt die Durchflussmenge der Prozessfluidströmung erfasst, wobei das Ist-Durchflussmengensignal über eine Kommunikationsleitung 43 dem Stellungsregler 15 mitgeteilt wird.
  • Der Stellungsregler 15 überträgt das Ist-Durchflussmengensignal des Durchflussmengensensors 41 über die Kommunikationsleitung 35 an den Hauptprozessregler 11. Es sei klar, dass die Durchflussmengenmessung auch ohne direkte Durchflusssensorik an dem Stellgerät 3 erfolgen kann, beispielsweise ist es möglich, den Durchfluss mittelbar über das obengenannte Verhältnis zwischen Stellweg und Antriebsdruck des pneumatischen Antriebs zu erfassen.
  • Da die Anordnung gemäß Figur 2 ansonsten gegenüber der Anordnung gemäß Figur 1 identisch ist, wird auf die weitere Beschreibung der ähnlichen oder identischen Elemente verzichtet, die auch in Figur 2 die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 aufweisen.
  • Die Anordnung gemäß Figur 3 unterscheidet sich von der nach Figur 1 dadurch, dass eine direkte Kommunikationsleitung 51 zwischen dem Drehzahlregler 13 und dem Stellungsregler 15 vorgesehen ist. Zur einfachen Lesbarkeit der Figurenbeschreibung sind die gleichen oder ähnlichen Bauelemente der Anordnung nach Figur 3 mit denselben Bezugsziffern versehen.
  • Über die direkte Kommunikationsleitung 51 kann dem Stellungsregler 15 direkt das Ist-Drehzahlsignal des Drehzahlreglers 13 übertragen werden. Mit diesem Signal ist es dem Stellungsregler 15 möglich, eine Diagnose hinsichtlich des Verschleißes des Stellventils 17 durchzurühren. Sollte der Stellungsregler 15 ein größeres Verschleißverhalten am Stellventil 17 diagnostizieren, kann ein entsprechendes Signal über die Kommunikationsleitung 35 dem Hauptprozessregler 11 zugeführt werden, der daraufhin entsprechend dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren die Drehzahl der Pumpe sowie die Stellung des Stellventils 17 ändert, ohne die Prozessfluidströmung s zu beeinflussen.
  • Es sei klar, dass der Stellungsregler auch direkt (ohne den Umweg über den Hauptprozessregler 11) den Drehzahlregler 13 ansteuern kann, um die Drehzahl verschleißreduzierend zu senken.
  • Die Anordnung gemäß Figur 4 stellt eine Abwandlung zu der nach Figur 2 insofern dar, als der Durchflusssensor 41 nicht über den Stellungsregler 15 zu Diagnosezwecken gekoppelt ist, sondern direkt mit dem Hauptprozessregler 11, der auch die Diagnose hinsichtlich Verschleiß des Stellventils 17 durchführen kann. Auf diese Weise kann der Energieverbrauch des Stellungsreglers 15 reduziert werden, was unter Umständen aufgrund einer wegen Explosionsgefahr geringen Energieversorgung von Vorteil ist. Für die direkte Kommunikation zwischen dem Durchflussmengensensor 41 und dem Hauptprozessregler 11 ist eine weitere Kommunikationsleitung 53 vorgesehen.
  • Zur einfachen Lesbarkeit der Figurenbeschreibung sind für identische und ähnliche Bauelemente in den Figuren 2 und 4 die identischen Bezugsziffern verwendet.
  • Die Anordnung gemäß Figur 5 umfasst für die Signalübertragung zwischen dem Hauptprozessregler 11 und dem Stellungsregler 15 sowie dem Drehzahlregler 13 einen digitalen Feldbus, beispielsweise einen Foundation-Field-Bus oder Profi-Bus, mit dem eine bi-direktionale Kommunikation zwischen den Reglern möglich ist, was durch die Doppelpfeile 55, 57 angedeutet ist.
  • Es sei klar, dass als Alternative zur Signalübertragung auch eine Kommunikation per Funksignal möglich ist.
  • Zur einfachen Lesbarkeit werden für die Anordnung gemäß Figur 1 und 5 für identische und ähnliche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
  • Die Anordnung gemäß Figur 6 unterscheidet sich von der nach Figur 1 dadurch, dass an dem Stellventil insbesondere an der Stellstange 21 des Stellgeräts 3 ein Beschleunigungssensor 61 angeordnet ist, der Beschleunigungsmesswerte des Stellgeräts 3 erstellt. Die Signale der Beschleunigungswerte werden über die Leitung 63 dem Stellungsregler 15 zugeführt.
  • Der Stellungsregler 15 kann anhand von Erfahrungswerten und Beurteilungswerten den Verschleißzustand des Stellventils 17 ermitteln. Anhand des Ergebnisses des Verschleißzustands kann schließlich die Stellung des Stellventils 17 sowie die Drehzahl der Pumpe 5 optimal hinsichtlich Verschleiß und Energieverbrauch eingestellt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung - nicht dargestellt - ist der Hauptprozessregler in unmittelbarer Nähe des Stellungsreglers angeordnet oder in das Gehäuse des Stellungsreglers integriert. Stellungsregler und Hauptprozessregler bilden damit eine Einheit, die am Stellgerät angeordnet ist.
  • Zur einfacheren Lesbarkeit werden für die identischen und ähnlichen Bauelemente der Anordnungen nach Figuren 1 und 6 dieselben Bezugsziffern verwendet.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Anordnung
    3
    Stellgerät
    5
    Pumpe
    7
    Regelungssystem
    11
    Hauptprozessregler
    13
    Drehzahlregler
    15
    Stellungsregler
    17
    Stellventil
    21
    Stellstange
    23
    pneumatischer Antrieb
    25, 27
    Leitungsstrecken
    31
    Signalleitung
    33
    Kommunikationsleitung
    35
    Signalleitung
    37
    Pneumatikleitung
    41
    Durchflusssensor
    43
    Kommunikationsleitung
    51
    Kommunikationsleitung
    53
    Kommunikationsleitung
    55, 57
    Doppelseite
    61
    Beschleunigungssensor
    63
    Leitung
    s
    Fluidströmung
    w
    Solldurchflussmengenwert

Claims (15)

  1. Verfahren zum Regeln einer durch eine Pumpe erzeugte Prozessfluidströmung in einer Prozessindustrie-Anlage, wie einer chemischen oder petro-chemischen Anlage, einer Pasteurisieranlage, einer Brauerei, einer Anlage der Nahrungsmittelerzeugung, einer pharmazeutischen Anlage, etc., wobei eine Soll-Durchflussmenge des Prozessfluids an einem Stellventil durch Stellen des Stellventils in eine entsprechende Ventilstellung einzustellen ist und die Ist-Ventilstellung sensiert wird, dadurch gekennzeichn e t , dass eine einen Prozessfluid-Durchfluss am Stellventil betreffende Ist-Kenngröße ermittelt wird und sowohl die Ist-Kenngröße als auch die Ist-Ventilstellung gegenüber einem vorbestimmten Optimierungsparameter, wie einer Ventilautorität, einer optimierten Regelungsaktivität des Stellventils (3), einer optimierten Energieeffizienz, einer geringsten Stellventildrosselwirkung, bewertet wird und bei einer Abweichung von dem stellgerätspezifischen Optimierungsparameter eine Antriebskennzahl, wie eine Drehzahl, der Pumpe und die Ventilstellung derart aufeinander abgestimmt werden, dass sich dem Optimierungsparameter angenähert wird, insbesondere der Optimierungsparameter eingenommen, wird, ohne die bezüglich der Soll-Durchflußmenge geregelte Durchflussmenge im Wesentlichen zu ändern.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt die zu erreichende Soll-Durchflussmenge am Stellventil durch entsprechendes Stellen des Stellventils erreicht wird und einem zweiten Verfahrensschritt die Antriebskennzahl der Pumpe sowie die Ventilstellung des Stellventils derart nachgeregelt werden, dass sich dem Optimierungsparameter angenähert wird oder dieser eingenommen wird, ohne die im ersten Verfahrensschritt eingestellte Durchflussmenge im Wesentlichen zu ändern, wobei insbesondere der erste und zweite Verfahrensabschnitt zeitlich nacheinander oder simultan durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewertroutine mit einem zulässigen, begrenzten Optimierungsparameterbereich vordefiniert wird, wobei im Falle, dass bei der Einstellung der Soll-Durchflussmenge der zulässige Optimierungsparameterbereich verlassen wird, die Abstimmung der Antriebskennzahl und der Ventilstellung derart erfolgt, dass der Optimierungsparameterbereich erreicht wird, ohne im Wesentlichen die auf die Soll-Durchflussmenge am Stellgerät geregelte Durchflussmenge zu verändern, wobei insbesondere der Optimierungsparameterbereich durch eine aus Erfahrungswerten festgelegte Parameterober- und -untergrenze vordefiniert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Kenngröße eine erfassbare, das Strömungsverhalten des Prozessfluids charakterisierende, physikalische Größe, wie die Kavitationsintensität, an dem Stellventil (3) betrifft, wobei insbesondere der dem Strömungsverhalten des Prozessfluids zugeordnete Optimierungsparameter eine optimierte Energieeffizienz insbesondere im Hinblick auf eine Energiebilanz der Pumpe und/oder des Stellventils ist, wobei insbesondere im Falle, dass das Strömungsverhalten einen vorbestimmten kritischen Zustand überschreitet, die Optimierung, insbesondere die Nachregelung, der Antriebskennzahl und der Ventilsstellung des Stellgeräts (3) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer kritischen Abweichung von dem Optimierungsparameter insbesondere selbst nach der Abstimmung oder Nachregelung die Antriebskennzahl der Pumpe sowie die Ventilstellung derart notgeregelt werden, dass zumindest zum Erreichen einer unkritischen Abweichung von dem Optimierungsparameter die bezüglich der Soll-Durchflussmenge geregelte Durchflussmenge geändert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Ist-Kenngröße der am Stellventil (3) insbesondere zwischen dessen Eingang und Ausgang herrschende Differenzdruck der Prozessfluidströmung ist, wobei insbesondere der dem Differenzdruck zugeordnete Optimierungsparameter die Ventilautorität des Stellventils (3) betrifft, wobei insbesondere im Falle, dass der Differenzdruck der Prozessfluidströmung am Stellventil (3) im Hinblick auf den Optimierungsparameter zu gering oder zu hoch ist, zur Abstimmung die Antriebskennzahl derart eingestellt, insbesondere erhöht bzw. abgesenkt, sowie die Ventilstellung derart geändert, insbesondere zugefahren bzw. ausgefahren, werden, dass der Differenzdruck der Prozessfluidströmung am Stellventil (3) im Hinblick auf dessen Optimierungsparameter optimiert ist.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Kenngröße über eine insbesondere direkte Messung der Ist-Durchflussmenge insbesondere mittels Sensorik stromaufwärts und/oder stromabwärts des Stellventils (3) ermittelt wird, wobei insbesondere der der Ist-Durchflussmenge zugeordnete Optimierungsparameter eine zu erwartende Verschleißsituation des Stellventils ist, und/oder dass die Ist-Kenngröße ein Antriebsdruck eines auf das Stellventil (3) wirkenden Pneumatikantriebs (23), insbesondere ein Wertverhältnis zwischen einem Stellweg des Stellventils (3) und dem Antriebsdruck, ist, wobei insbesondere der dem Antriebsdruck zugeordnete Optimierungsparameter die Energieeffizienz der gesamten Anlage, insbesondere der Pumpe, betrifft, und/oder dass die Ist-Kenngröße ein am Stellgerät (3) erfasster Beschleunigungswert, wie ein Akustiksignal, ist, wobei insbesondere der dem Beschleunigungswert zugeordnete Optimierungsparameter der am Stellventil vorliegende Verschleißzustand ist.
  8. Anordnung (1) zum Regeln einer Prozessfluidströmung in einer Prozessindustrie-Anlage, insbesondere einer chemischen oder petro-chemischen Anlage, einer Pasteurisieranlage, einer Brauerei, einer Anlage der Nahrungsmittelerzeugung, einer pharmazeutischen Anlage, etc., umfassend eine Pumpe (5) zum Erzeugen der Prozessfluidströmung und ein der Pumpe (5) in Strömungsrichtung des Prozessfluids nachgeordnetes Stellventil (3) und eine Durchflussmengenregelung, gemäß der eine Ventilstellung zum Erreichen der Soll-Durchflussmenge einstellbar ist und die eine Einrichtung zum Erfassen der Ist-Ventilsstellung aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass die Pumpe (5) zum Einstellen deren Antriebskennzahl, wie deren Drehzahl, ausgelegt ist und dass die Durchflussmengenregelung eine Einrichtung zum Erfassen wenigstens einer einen Prozessfluiddurchfluss am Stellgerät betreffenden Ist-Kenngröße aufweist und die betreffende Ist-Kenngröße sowie die Ist-Ventilstellung gegenüber einem vorbestimmten Optimierungsparameter, wie einer Ventilautorität, einer optimierten Regelungsaktivität des Stellventils, einer optimierten Energieeffizienz, einer geringsten Stellventildrosselwirkung, bewertet wird und bei einer Abweichung von dem stellgerätspezifischen Optimierungsparameter die Antriebskennzahl und die Ventilstellung derart aufeinander abgestimmt werden, dass sich dem Optimierungsparameter im Wesentlichen angenähert wird, insbesondere der Optimierungsparameter eingenommen wird, ohne im Wesentlichen die bezüglich der Soll-Durchflussmenge geregelte Durchflussmenge zu ändern.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmengenregelung einen Stellungsregler (15), der ein Stellsignal an einen Stellantrieb des Stellventils (3) abgibt, einen Antriebskennzahl-Regler, der das Antriebskennzahl-Regelsignal an die Pumpe abgibt, und einen mit dem Stellungsregler (15) und dem Antriebskennzahl-Regler signalübertragungsgemäß verbundener Prozesshauptregler (11) umfasst, der ein Soll-Durchflussmengensignal von einer Prozessleitstelle, ein Signal zur erfassten Ist-Kenngröße sowie ein Signal zur erfassten Ist-Ventilstellung empfängt, die Bewertung gegenüber dem Optimierungsparameter durchführt und das Antriebskennzahl-Nachregelsignal an die Pumpe (5) und ein Stellnachregelsignal an den Stellungsregler (15) abgibt.
  10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erfassen der Ist-Kenngröße ein Durchflussmessgerät ist, mit dem die Durchflussmengenregelung, insbesondere der Stellungsregler (15) oder der Prozesshauptregler (11), signalübertragungsgemäß verbunden sind, um ein Signal zur Durchflussmenge zu empfangen, und/oder dass der Stellungsregler (15) an dem Stellventil (3) angebracht ist, der Antriebskennzahl-Regler an der Pumpe (5) angebracht ist und der Prozesshauptregler (11) distal vom Stellungsregler (15) und dem Antriebskennzahl-Regler positioniert ist.
  11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellungsregler (15) mit dem Antriebskennzahl-Regler signalübertragungsgemäß zum Empfang des Antriebskennzahlsignals verbunden ist, wobei der Stellungsregler (15) als Ist-Kenngrößenerfassungseinrichtung eine Einrichtung zum Feststellen der Verschleißlast des Stellventils (3) aufweist, wobei insbesondere der Stellungsregler ein erstes Nachregelsignal zur Änderung der Ventilstellung und ein zweites Nachregelsignal zum Ändern der Antriebskennzahl direkt an den Antriebskennzahl-Regler abgibt, so dass die Verschleißlast bei Gleichhaltung der Durchflussmenge am Stellventil (3) reduziert wird.
  12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stellungsregler (15) und dem Prozesshauptregler (11) eine Signal-übermittlung installiert ist, die als digitaler Feldbus mit bidirektionaler Kommunikationstechnik ausgeführt ist, und/oder dass in der Nähe eines den Durchströmungsquerschnitt für das Prozessfluid begrenzenden Ventilglieds ein Beschleunigungssensor zum Bestimmen von Beschleunigungswerten am Ventilglied als Ist-Kenngrößen angeordnet ist, welche Beschleunigungswerte insbesondere dem Stellungsregler zur Verschleißdiagnose zugeführt sind, und/oder dass sie zur Realisierung des nach einem der Ansprüche 1 bis 7 definierten Verfahrens ausgeführt ist.
  13. Stellungsregler (15) für ein Stellventil zum Einstellen einer durch eine Pumpe (5) erwirkten Prozessfluidströmung (s) in einer Prozessindustrie-Anlage, insbesondere einer chemischen oder petro-chemischen Anlage, einer Pasteurisieranlage einer Brauerei, einer Anlage der Nahrungsmittelerzeugung, einer pharmazeutischen Anlage, etc., umfassend (i) wenigstens einen Signaleingang zum Empfangen eines die Ist-Stellung des Stellventils zumindest ableitbaren Ist-Stellungssignals, zum Empfangen einer für eine gewünschte Soll-Durchflussmenge einzunehmenden Soll-Stellventilposition am Stellventil (3) und zum Empfangen einer einen Prozessfluid-Durchfluss am Stellventil betreffenden Ist-Kenngröße, (ii) eine Auswerteinrichtung, wie einen Mikrorechner, dadurch gekennzeichnet, dass er zum Empfangen einer erfassten Ist-Antriebskennzahl, wie einer Drehzahl, der Pumpe ausgelegt ist, die Auswerteinrichtung anhand der Ist-Kenngröße, des Ist-Stellungssignals und eines gespeicherten Optimierungsparameters, wie einer optimierten Regelungsaktivität des Stellventils, einer optimierten Energieeffizienz, einer geringsten Stellventildrosselwirkung, ein Regelsignalpaar zum aufeinander abstimmenden Einstellen der Antriebskennzahl der Pumpe (5) und der Ventilstellung erzeugt, und dass der ein Stellungssignal abgebende Stellungsregler zur Abgabe des Regelsignals signalübertragungsgemäß an die Pumpe (5) koppelbar ist, so dass bei im Wesentlichen Gleichhalten der gegenüber der Soll-Durchflussmenge eingestellte Durchflussmenge sowohl die Stellung des Stellventils als auch die Antriebskennzahl der Pumpe im Hinblick auf den Optimierungsparameter eingestellt sind.
  14. Stellungsregler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Verschleißlastdiagnose am Stellventil (3) durchführt und gegebenenfalls das Antriebskennzahl-Regelsignal an die Pumpe (5) abgibt, um die Antriebskennzahl zur Verschleißreduktion einzustellen.
  15. Stellungsregler nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Kenngrößenerfassungseinrichtung ein Durchflussmessgerät ist, und/oder dass der Hauptprozessregler dem Stellungsregler benachbart angeordnet ist und/oder dass der Hauptprozessregler in das Gehäuse des Stellungsreglers integriert ist, insbesondere Teil des Stellungsreglers ist und/oder dass er zur Realisierung des nach einem der Ansprüche 1 bis 7 definierten Verfahrens ausgeführt ist.
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