WO2021175945A1 - Verfahren zur durchfluss-und/oder druckregelung in einer hydraulischen anlage - Google Patents

Verfahren zur durchfluss-und/oder druckregelung in einer hydraulischen anlage Download PDF

Info

Publication number
WO2021175945A1
WO2021175945A1 PCT/EP2021/055379 EP2021055379W WO2021175945A1 WO 2021175945 A1 WO2021175945 A1 WO 2021175945A1 EP 2021055379 W EP2021055379 W EP 2021055379W WO 2021175945 A1 WO2021175945 A1 WO 2021175945A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
speed
threshold value
deviation
valve
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/055379
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Eckl
Stefan Laue
Original Assignee
KSB SE & Co. KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSB SE & Co. KGaA filed Critical KSB SE & Co. KGaA
Priority to EP21709972.0A priority Critical patent/EP4115122A1/de
Priority to CN202180018479.XA priority patent/CN115151759A/zh
Publication of WO2021175945A1 publication Critical patent/WO2021175945A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means

Definitions

  • the invention relates to a method for regulating the flow rate and / or pressure in a hydraulic system, comprising a control valve with a control unit for controlling the control valve.
  • a typical task of a control valve in a hydraulic system is to keep the volume flow constant at a certain setpoint Qset.
  • Known control units determine the control deviation between the measured flow rate Q and the setpoint Qset and minimize the control deviation using a PI controller.
  • One challenge is the correct configuration of the required controller parameters, especially in hydraulic systems with changing operating points, as is the case with heating systems.
  • the hydraulic system equations are non-linear and also dependent on the operating point of the system, which can often lead to the PI controller parameters that are optimal for one operating point being unsuitable for another operating point.
  • the controller parameters would also have to be set as a function of the operating point.
  • the flow sensor usually makes its signal available with a time delay.
  • the controller is usually set very slowly. Although this allows overshoots to be avoided, a time delay must be accepted before the target value is reached.
  • Such a delay is usually acceptable in hydraulic systems without further regulated components, for example unregulated pumps. This is problematic, however, when controllers of different system components influence each other. If the system also includes, for example, a speed-controlled pump, then interactions between the pump and the control valve can arise that make it more difficult to achieve the setpoint. This is particularly critical if the pump works along a quadratic control characteristic.
  • the object of the present application is to improve an existing regulation based on a PI controller with regard to the aforementioned difficulties.
  • the core idea of the present invention is that, unlike the conventional PI controller, the difference between the setpoint and actual value is not fed back using the controller, but instead the control unit opens or closes the valve at a specific actuating speed or lifting speed.
  • the specific value of the actuating speed depends on the current control deviation. The greater the control deviation, the greater the actuating speed.
  • control unit For the method according to the invention to be carried out by the control unit, it is proposed that the control unit first determine the control deviation, ie the difference between the setpoint and actual value. The control deviation is then compared against at least one first threshold value. If the control deviation is below the defined threshold value, the control valve is adjusted with a first adjustment speed. If the threshold value is exceeded, the control valve is instead actuated at a second defined actuating speed.
  • the method according to the invention and its advantageous embodiments explained below can be used for flow control or also pressure control by means of a control valve.
  • the setpoint and actual values relate to the setpoint volume flow or the actual volume flow .
  • setpoints and actual values relate to corresponding pressure values.
  • the actuating direction of the valve actuation depends on the amount of control deviation, i.e. if the actual value is greater than the setpoint, the valve is closed at the defined actuating speed, while if the actual value is less than the setpoint, the valve is closed at the defined actuating speed is opened.
  • the behavior here is inverse to the flow control, i.e. if the actual value is greater than the setpoint, the valve is opened with the defined actuating speed, while in the event that the actual value is less than the setpoint , the valve is closed with the defined actuating speed.
  • the first actuating speed is preferably less than the second defined actuating speed.
  • the valve is actuated at a higher actuating speed when the system deviation increases. If, on the other hand, there is only a slight control deviation, it is sufficient to operate the valve at a comparatively slow Stellge speed.
  • At least one threshold value for determining the Stellge speed is determined. It is particularly preferred if at least two threshold values are defined. In this case, the first threshold value is smaller than the second threshold value. The control valve is then operated with a first defined slow Stellge speed when the control deviation is below the first threshold value. The valve is actuated at a higher actuating speed if the control deviation is greater than the first threshold value but smaller than the second threshold value. The valve is actuated at the highest actuating speed if the control deviation is greater than the second threshold value.
  • the first threshold value is defined in such a way that a first actuating speed only then is turned when the setpoint and actual value are virtually identical, i.e. only show marginal deviations. In this case it is sufficient if the valve is operated at a very slow speed. The very slow actuating speed could also be chosen to be zero. Then the valve would stop.
  • the first and second threshold values are preferably defined in such a way that the second control speed is used when the setpoint and actual value are close to one another, but show a greater deviation than the first threshold value.
  • the extremely slow speed of the first actuating speed is not sufficient to match the setpoint and actual value within a reasonable time window.
  • a slightly larger Stellge speed is chosen.
  • the second threshold value is then defined in such a way that it only triggers the third control speed when the setpoint and actual value are very far apart. This covers the practical case if the system has just been switched on or the setpoint in the system has been changed. In the latter case, there is a follow-up control so that the valve should be opened or closed at maximum speed in order to ensure high system dynamics.
  • a minimum threshold value that is selected to be smaller than the first, second and all further threshold values.
  • a minimum control deviation is defined, which, when exceeded, only triggers actuation of the control valve.
  • this minimum threshold value can also be chosen to be zero.
  • the threshold values and / or actuating speeds can be configured manually from the outside via an external interface or a control panel. It can also be provided that the control unit is designed with an adaptive learning method that automatically adjusts during operation and optimization of the threshold values and / or the adjustment speeds to the given circumstances.
  • the present invention also relates to a device for flow control and / or pressure control comprising a control valve and a control unit configured to carry out the method according to the present invention.
  • FIG. 1 the block diagram of the control unit according to the invention with two
  • Figure 2 a diagram of the control deviation compared to the
  • FIG. 3 a block diagram for the modified method according to the invention based on the diagram in FIG.
  • the effort involved in setting the controller parameters is reduced.
  • the core idea of the invention is that the difference between the setpoint and actual value is not fed back by means of the controller, but that the control valve is always adjusted at a defined stroke speed (speed value SV).
  • speed value SV depends on how far the setpoint is from the actual value.
  • the selection of the suitable actuating speed is made by means of a threshold value comparison. This mode of operation can be seen in the block diagram of FIG.
  • the control deviation is first determined by forming the difference between the target flow rate Qse t and the actual flow rate U A c t .
  • the absolute value does not matter. It is only assessed whether the difference is positive or negative, which takes place in block 2.
  • the control deviation is also fed to the selection module 3, which selects the appropriate control speed SV1, SV2, SV3 by comparing it with threshold values S1, S2, S3 and sends it to the controller 4, which then generates the corresponding control variable 5 for the valve.
  • S1 ⁇ S2 ⁇ S3 applies, and SV1 ⁇ SV2 ⁇ SV3 also applies to the assigned actuating speeds.
  • the threshold value S1 represents a minimum threshold value and specifies a minimum control deviation which, when exceeded, triggers a valve actuation in the first place. This threshold value can also be chosen to be zero. Then the valve always regulates. In this way, permanent noise is optimally regulated. With a suitable definition of the other threshold values, the control scenario can be divided into the following three cases:
  • This case describes the situation in which the setpoint and actual value Qset , QAct are close to one another, but are so far apart that the extremely slow speed SV1 from case 1 is not sufficient to match the setpoint and actual value Qset , QAct for an acceptable period of time receive.
  • the control deviation exceeds the threshold value S2 and the value SV2 is selected for the valve adjustment. The valve moves a little faster.
  • valve should open or close at maximum speed SV3 in order to ensure high system dynamics. If the control deviation exceeds the highest threshold value S3, then the highest actuating speed SV3 is selected.
  • the method according to the invention has the advantage that no PI parameters have to be configured, but only the three stroke speed values SV1, SV2, SV3 and the threshold values S1, S2, S3 have to be defined.
  • the advantage is that these parameters SV1, SV2, SV3, S1, S2, S3 are significantly more robust compared to the system or the operating point, which increases the chance that good default values can already be found by the manufacturer that cannot be found by the customer need to be adjusted.
  • control curve The course of the control curve is determined by the manufacturer. In order to increase the precision, the control curve can be manually adapted to the system by the customer. Alternatively, it is proposed that the controller itself be able to optimize the control curve for the system with the help of a learning process.
  • One possible use of the flow control method arises, for example, when determining the energy efficiency index (EEI) of heating circulation pumps.
  • EI energy efficiency index
  • the method shown fulfills this requirement for a particularly precise control.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Durchflusses und/oder Druckes in einer hydraulischen Anlage umfassend ein Regelventil mit Regeleinheit, wobei die Regeleinheit eine Regelabweichung zwischen einem Soll- und Istwert des Förderstroms und/oder des Druckes bestimmt und die Regelabweichung gegen wenigstens einen ersten Schwellwert vergleicht, wobei die Regeleinheit das Regelventil mit einer ersten definierten Stellgeschwindigkeit betätigt, wenn die Regelabweichung unter dem Schwellwert liegt und mit einer zweiten definierten Stellgeschwindigkeit betätigt, wenn die Regelabweichung über dem Schwellwert liegt.

Description

Verfahren zur Durchfluss- und/oder Druckregelung in einer hydraulischen Anlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Durchflusses und/oder Druckes in einer hydraulischen Anlage umfassend ein Regelventil mit Regeleinheit zur Ansteue rung des Regelventils.
Eine typische Aufgabe eines Regelventils innerhalb einer hydraulischen Anlage besteht darin, den Volumenstrom auf einem bestimmten Sollwert Qset konstant zu halten. Be kannte Regeleinheiten bestimmen die Regelabweichung zwischen dem gemessenen Förderstrom Q und dem Sollwert Qset und minimieren die Regelabweichung mittels PI- Regler. Eine Herausforderung ist die richtige Konfiguration der benötigten Reglerpara meter, insbesondere bei hydraulischen Anlagen mit sich ändernden Betriebspunkten, wie dies bei Heizungsanlagen der Fall ist. Hier sind die hydraulischen Systemgleichun gen nichtlinear und zudem abhängig vom Betriebspunkt der Anlage, was oftmals dazu führen kann, dass die Parameter des PI-Reglers, die für einen Betriebspunkt optimal sind, für einen anderen Betriebspunkt eher ungeeignet sind. Idealerweise müssten in einem solchen Fall auch die Reglerparameter betriebspunktabhängig eingestellt wer den.
In der Praxis wird daher meist eine Kompromisslösung angewandt, bei dieser Reglerpa rameter verwendet werden, die über den gesamten Betriebsbereich hinreichend gut funktionieren.
Ein weiteres Problem dieser Regeleinheiten besteht darin, dass der Durchflusssensor sein Signal in der Regel zeitverzögert zur Verfügung stellt. Um ein Überschwingen des PI-Reglers aufgrund dieser zeitlichen Verzögerung in allen Betriebspunkten zu vermei den, wird der Regler üblicherweise sehr langsam eingestellt. Dadurch lassen sich zwar Überschwinger vermeiden, es muss jedoch eine zeitliche Verzögerung bis zum Errei chen des Sollwertes in Kauf genommen werden. Eine solche Verzögerung ist in hydrau lischen Anlagen ohne weitere geregelte Komponenten, bspw. ungeregelten Pumpen, meist akzeptabel. Problematisch ist dies jedoch, wenn sich Regler unterschiedlicher An lagenkomponenten gegenseitig beeinflussen. Umfasst die Anlage bspw. auch eine drehzahlgeregelte Pumpe, dann können Wechselwirkungen zwischen Pumpe und Re gelventil entstehen, die das Erreichen des Sollwertes erschweren. Dies ist besonders kritisch, wenn die Pumpe entlang einer quadratischen Regelkennlinie arbeitet.
Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung setzt sich zum Ziel, eine bestehende Rege lung auf Basis eines PI-Reglers im Hinblick auf die vorgenannten Schwierigkeiten zu verbessern.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass anders als beim her kömmlichen PI-Regler nicht die Differenz zwischen Soll- und Istwert mittels Regler zu rückgeführt wird, sondern die Regeleinheit stattdessen das Ventil mit einer spezifischen Stellgeschwindigkeit bzw. Hubgeschwindigkeit öffnet oder schließt. Der konkrete Wert der Stellgeschwindigkeit richtet sich nach der aktuellen Regelabweichung. Dabei gilt vorzugsweise je größer die Regelabweichung desto größer die Stellgeschwindigkeit.
Für das erfindungsgemäße, von der Regeleinheit auszuführende Verfahren wird vorge schlagen, dass die Regeleinheit zunächst die Regelabweichung, d.h. die Differenz zwi schen Soll- und Istwert bestimmt. Die Regelabweichung wird dann gegen wenigstens einen ersten Schwellwert abgeglichen. Liegt die Regelabweichung unterhalb des defi nierten Schwellwertes, wird das Regelventil mit einer ersten Stellgeschwindigkeit ver stellt. Bei Überschreitung des Schwellwertes wird das Regelventil stattdessen mit einer zweiten definierten Stellgeschwindigkeit betätigt. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie dessen nachfolgend erläuterte vorteilhafte Ausführungen sind zur Durchflussregelung oder auch Druckregelung mittels Regelventil einsetzbar. Bei einer Durchflussregelung beziehen sich die Soll- und Istwerte auf den Soll-Volumenstrom bzw. den Ist-Volumenstrom. Im Falle einer Druckregelung beziehen sich Soll- und Istwerte auf entsprechende Druckwerte.
Die Stellrichtung der Ventilbetätigung hängt vom Betrag der Regelabweichung ab, d.h. ist der Istwert größer als der Sollwert, wird das Ventil mit der definierten Stellgeschwin digkeit geschlossen, während für den Fall, dass der Istwert kleiner als der Sollwert ist, das Ventil mit der definierten Stellgeschwindigkeit geöffnet wird. Im Falle einer Druckre gelung ist zu beachten, dass das Verhalten hier invers zur Durchflussregelung ist, d.h. ist der Istwert größer als der Sollwert, wird das Ventil mit der definierten Stellgeschwin digkeit geöffnet, während für den Fall, dass der Istwert kleiner als der Sollwert ist, das Ventil mit der definierten Stellgeschwindigkeit geschlossen wird.
Bevorzugt ist die erste Stellgeschwindigkeit kleiner als die zweite definierte Stellge schwindigkeit. Demzufolge wird das Ventil also mit größerer Stellgeschwindigkeit betä tigt, wenn die Regelabweichung zunimmt. Liegt demgegenüber nur eine geringe Regel abweichung vor, genügt es, das Ventil mit einer vergleichsweise langsamen Stellge schwindigkeit zu betätigen.
Gemäß der Erfindung wird wenigstens ein Schwellwert für die Festlegung der Stellge schwindigkeit bestimmt. Besonders bevorzugt ist es, wenn wenigstens zwei Schwell werte definiert sind. In diesem Fall ist der erste Schwellwert kleiner als der zweite Schwellwert. Das Regelventil wird dann mit einer ersten definierten langsamen Stellge schwindigkeit betätigt, wenn die Regelabweichung unterhalb des ersten Schwellwertes liegt. Das Ventil wird mit einer größeren Stellgeschwindigkeit betätigt, sofern die Regel abweichung größer als der erste Schwellwert, jedoch kleiner als der zweite Schwellwert ist. Mit der größten Stellgeschwindigkeit erfolgt die Ventilbetätigung, sofern die Regel abweichung größer als der zweite Schwellwert ist. Beispielsweise ist vorgesehen, dass der erste Schwellwert so definiert ist, dass eine erste Stellgeschwindigkeit nur dann an- gewendet wird, wenn Sollwert und Istwert faktisch identisch sind, das heißt nur margi nale Abweichungen zeigen. In diesem Fall genügt es, wenn das Ventil mit sehr langsa mer Stellgeschwindigkeit betätigt wird. Die sehr langsame Stellgeschwindigkeit könnte auch zu null gewählt werden. Dann würde das Ventil Stillstehen.
Der erste und zweite Schwellwert sind vorzugsweise so definiert, dass die zweite Stell geschwindigkeit dann angewendet wird, wenn Sollwert und Istwert dicht beieinanderlie gen, jedoch eine größere Abweichung als der erste Schwellwert aufzeigen. In diesem Fall reicht die extrem langsame Geschwindigkeit der ersten Stellgeschwindigkeit nicht aus, um Soll- und Istwert innerhalb eines angemessenen Zeitfensters in Übereinstim mung zu bekommen. Vor diesem Flintergrund wird also eine etwas größere Stellge schwindigkeit gewählt.
Der zweite Schwellwert ist dann so definiert, dass dieser nur dann die dritte Stellge schwindigkeit auslöst, wenn Sollwert und Istwert sehr weit auseinanderliegen. Dies deckt den Praxisfall ab, falls das System gerade eingeschaltet wurde oder der Sollwert im System verändert worden ist. Im letzteren Fall liegt eine Folgeregelung vor, sodass das Ventil mit maximaler Geschwindigkeit geöffnet bzw. geschlossen werden sollte, um eine hohe Systemdynamik sicherzustellen.
Sinnvoll kann auch die Definition eines Minimalschwellwertes sein, der kleiner gewählt ist als der erste, zweite und alle weiteren Schwellwerte. Um nicht bei jeder kleinsten festgestellten Regelabweichung eine Reaktion des Regelventils zu bewirken wird also eine minimale Regelabweichung definiert, bei deren Überschreitung erst eine Betäti gung des Regelventils ausgelöst wird. Dieser Minimalschwellwert kann jedoch auch zu null gewählt werden.
Es besteht die Möglichkeit, dass über eine externe Schnittstelle bzw. über ein Bedien feld die Schwellwerte und/oder Stellgeschwindigkeiten manuell von außen konfigurier bar sind. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Regeleinheit mit einem adaptiven Lernverfahren ausgeführt ist, das während des Betriebs eine automatische Anpassung und Optimierung der Schwellwerte und/oder der Stellgeschwindigkeiten an die gegebe nen Umstände gestattet.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung ebenso eine Vorrichtung zur Durchfluss und/oder Druckregelung umfassend ein Regelventil so wie eine zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung konfigu rierte Regeleinheit. Demzufolge ergeben sich für die Vorrichtung dieselben Vorteile und Eigenschaften wie sie bereits vorstehend anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführlich dargelegt wurden. Auf eine wiederholende Beschreibung wird aus diesem Grund verzichtet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 : das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Regeleinheit mit zwei
Schwellwerten,
Figur 2: eine Diagrammdarstellung der Regelabweichung gegenüber der
Stellgeschwindigkeit für eine modifizierte Ausführung des Verfah rens und
Figur 3: ein Blockschaltbild für das modifizierte erfindungsgemäße Verfah ren basierend auf dem Diagramm der Figur 2.
Im Folgenden soll auf das erfindungsgemäße Verfahren im Detail eingegangen werden. Das neuartige Verfahren weist im Vergleich zu den herkömmlichen PI-Reglern für die Durchflussregelung in einer hydraulischen Anlage die folgenden Verbesserungen und Vorteile auf:
- Die Dynamik, mit der der Sollwert erreicht wird, wird erhöht
- Die Genauigkeit, mit der der Endwert getroffen wird, wird verbessert.
- Der Aufwand beim Einstellen der Reglerparameter wird reduziert wird. Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass nicht die Differenz zwischen Soll- und Istwert mittels Regler zurückgeführt wird, sondern dass sich das Regelventil immer mit definierter Hubgeschwindigkeit (Speed value SV) verstellt. Die ausgewählte Ge schwindigkeit SV hängt davon ab wie weit der Sollwert vom Ist-Wert entfernt liegt. Die Auswahl der geeigneten Stellgeschwindigkeit erfolgt mittels Schwellwertvergleiches. Diese Funktionsweise ist im Blockschaltbild der Figur 1 erkennbar.
Bei 1 wird zunächst die Regelabweichung bestimmt, indem die Differenz zwischen Soll förderstrom Qset und dem Istförderstrom ÜAct gebildet wird. Der absolute Wert spielt je doch keine Rolle. Es wird lediglich bewertet, ob die Differenz positiv oder negativ ist, was im Block 2 erfolgt. Die Regelabweichung wird aber gleichzeitig dem Auswahlmodul 3 zugeführt, das durch entsprechenden Abgleich mit Schwellwerten S1 , S2, S3 die pas sende Stellgeschwindigkeit SV1 , SV2, SV3 auswählt und dem Regler 4 zuführt, der dann die entsprechende Stellgröße 5 für das Ventil erzeugt. Bei der Auswahl der Schwellwerte gilt S1<S2<S3, für die zugeordneten Stellgeschwindigkeiten gilt ebenfalls SV1<SV2<SV3.
Der Schwellwert S1 stellt einen Minimalschwellwert dar und gibt eine minimale Regel abweichung vor, bei deren Überschreitung überhaupt erst eine Ventilbetätigung ausge löst wird. Dieser Schwellwert kann auch zu null gewählt werden. Dann regelt das Ventil immer. Hierdurch wird permanentes Rauschen optimal ausgeregelt. Durch geeignete Definition der übrigen Schwellwerte lässt sich das Regelszenario in die folgenden drei Fälle unterscheiden:
Fall 1 : Sollwert Qset und Istwert sind fast identisch:
Figure imgf000008_0001
Dieser Fall tritt ein, wenn die berechnete Regelabweichung zwar oberhalb der Mindest schwelle S1 liegt, jedoch die Schwelle S2 nicht überschreitet. In einem solchen Fall handelt es sich quasi um eine Störgrößenregelung. Wenn sich der Sollwert nicht ändert, müssen nur kleinere Signalstörungen ausgeglichen werden. Es reicht, wenn sich das Ventil nur mit sehr langsamer Geschwindigkeit SV1 verstellt. Wenn der Istwert QAct über dem Sollwert Qset liegt, schließt das Ventil mit der Ge schwindigkeit SV1 sehr langsam. Liegt der Istwert QAct unter dem Sollwert Qset, so wird das Ventil langsam mit der Geschwindigkeit SV1 geöffnet. Da die Geschwindigkeit SV1 sehr gering ist, steht das Ventil faktisch still und korrigiert nur die Störungen im Nach kommabereich.
Fall 2: Sollwert Qset und Istwert liegen dicht beieinander:
Figure imgf000009_0001
Dieser Fall beschreibt die Situation, dass Soll- und Istwert Qset, QAct beieinanderliegen, jedoch so weit entfernt sind, dass die extrem langsame Geschwindigkeit SV1 aus Fall 1 nicht ausreichend ist, um Soll- und Istwert Qset, QAct in akzeptabler Dauer in Überein stimmung zu bekommen. In diesem Fall überschreitet die Regelabweichung den Schwellwert S2 und der Wert SV2 wird für die Ventilverstellung gewählt. Das Ventil be wegt sich damit etwas schneller.
Fall 3: Sollwert Qset und Istwert liegen weit auseinander:
Figure imgf000009_0002
Dies ist der Fall, wenn das System eingeschaltet wird oder der Sollwert Qsetsich geän dert hat. Im letzteren Fall liegt eine Folgeregelung vor. In diesem Fall sollte sich das Ventil mit maximaler Geschwindigkeit SV3 Öffnen bzw. Schließen, um eine hohe Sys temdynamik sicherzustellen. Übersteigt also die Regelabweichung den höchsten Schwellwert S3, dann wird die höchste Stellgeschwindigkeit SV3 ausgewählt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass keine Pl-Parameter konfiguriert werden müssen, sondern lediglich die drei Hubgeschwindigkeitswerte SV1 , SV2, SV3 sowie die Schwellwerte S1 , S2, S3 festzulegen sind. Der Vorteil ist, dass diese Parame ter SV1 , SV2, SV3, S1 , S2, S3 deutlich robuster gegenüber der Anlage bzw. dem Be triebspunkt sind, was die Chance erhöht, dass bereits herstellerseitig gute default-Werte auffindbar sind, die kundenseitig nicht mehr angepasst werden müssen.
Die Erfahrung am Prüfstand hat gezeigt, dass der Ansatz mit drei Geschwindigkeitswer ten (SV1 , SV2, SV3) sehr gut funktioniert und ausreicht. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass anstatt drei Geschwindigkeitswerten mehrere oder quasi unendlich viele Ge- schwindigkeitswerte zur Auswahl stehen. Letztere Variante würde zu einer parabelför migen Funktion der Stellgeschwindigkeit SV in Abhängigkeit der Regelabweichung füh ren, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. Die Kurve kann durch den Koordinatenursprung ver laufen, wodurch die Ventilgeschwindigkeit SV gegen null gehen kann. Besser ist es je doch, wenn die Kurve (wie in Figur 2 gezeigt) leicht nach oben verschoben ist. Dann be wegt sich das Ventil mit sehr geringer Hubgeschwindigkeit um den Sollwert Qset herum, wodurch höchste Präzision beim Erreichen des Sollwertes Qset gegeben ist. Das zuge hörige Blockschaltbild ist in Figur 3 gezeigt.
Der Verlauf der Regelkurve wird vom Hersteller festgelegt. Um die Präzision zu erhö hen, kann die Regelkurve vom Kunden manuell an die Anlage angepasst werden. Alter nativ wird vorgeschlagen, dass der Regler mit Hilfe eines lernenden Verfahrens selbst in der Lage ist, die Regelkurve auf die Anlage hin zu optimieren.
Vorstehend wurde eine Anwendung des Verfahrens zur Durchflussregelung aufgezeigt. Der erfindungsgemäße Gedanke ist jedoch ohne Modifikation auch auf eine Druckrege lung übertragbar, hier jedoch bei inverser Stellrichtung in Abhängigkeit der Regelabwei chung.
Eine Einsatzmöglichkeit des Durchflussregelverfahrens ergibt sich beispielsweise bei der Bestimmung des Energieeffizienzindex (EEI) von Heizungsumwälzpumpen. Um den EEI zu messen, ist es erforderlich, dass der Förderstrom sehr präzise eingestellt wird. Dies ist eine besondere Herausforderung, da die Pumpe gleichzeitig regelt und ihre Drehzahl in Abhängigkeit des Förderstroms verstellt. Das aufgezeigte Verfahren erfüllt diese Voraussetzung an eine besonders präzise Regelung.
Im Rahmen einer Druckregelung müsste in Verbindung mit einer geregelten Pumpe noch deren Regelkurve berücksichtigt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung des Durchflusses und/oder Druckes in einer hydrauli schen Anlage umfassend ein Regelventil mit Regeleinheit, wobei die Regeleinheit eine Regelabweichung zwischen einem Soll- und Istwert des Förderstroms und/o der des Druckes bestimmt und die Regelabweichung gegen wenigstens einen ers ten Schwellwert vergleicht, wobei die Regeleinheit das Regelventil mit einer ersten definierten Stellgeschwindigkeit betätigt, wenn die Regelabweichung unter dem Schwellwert liegt und mit einer zweiten definierten Stellgeschwindigkeit betätigt, wenn die Regelabweichung über dem Schwellwert liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite definierte Stellgeschwindigkeit größer ist als die erste definierte Stellgeschwindigkeit.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit einen Abgleich der Regelabweichung gegen wenigstens ei nen zweiten Schwellwert vornimmt, der größer ist als der erste Schwellwert, wobei die Regeleinheit das Regelventil mit einer ersten definierten Stellgeschwindigkeit betätigt, wenn die Regelabweichung unter dem ersten Schwellwert liegt, das Re gelventil mit einer zweiten definierten Stellgeschwindigkeit betätigt, wenn die Re gelabweichung über dem ersten und unter dem zweiten Schwellwert liegt, und das Regelventil mit einer dritten definierten Stellgeschwindigkeit betätigt, wenn die Re gelabweichung über dem zweiten Schwellwert liegt, wobei die erste Stellgeschwin digkeit kleiner als die zweite Stellgeschwindigkeit und die zweite Stellgeschwindig keit kleiner als die dritte Stellgeschwindigkeit ist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minimalschwellwert definiert ist, der kleiner gewählt ist als der erste, zweite und alle weiteren Schwellwerte, wobei der Minimalschwellwert eine Min destregelabweichung definiert, ab dieser eine Betätigung des Regelventils bewirkt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Regelabweichung die Stellrichtung des Regelventils be stimmt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwerte und/oder Stellgeschwindigkeiten manuell konfigurierbar sind.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwerte und/oder Stellgeschwindigkeiten automatisch angepasst werden, vorzugsweise mittels eines adaptiven Lernverfahrens.
8. Vorrichtung zur Durchfluss- und/oder Druckregelung umfassend ein Regelventil und eine zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden An sprüche konfigurierte Regeleinheit.
PCT/EP2021/055379 2020-03-05 2021-03-03 Verfahren zur durchfluss-und/oder druckregelung in einer hydraulischen anlage WO2021175945A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21709972.0A EP4115122A1 (de) 2020-03-05 2021-03-03 Verfahren zur durchfluss-und/oder druckregelung in einer hydraulischen anlage
CN202180018479.XA CN115151759A (zh) 2020-03-05 2021-03-03 用于液压设备中的流量和/或压力调节的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020001431.3 2020-03-05
DE102020001431.3A DE102020001431A1 (de) 2020-03-05 2020-03-05 Verfahren zur Durchfluss- und/oder Druckregelung in einer hydraulischen Anlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021175945A1 true WO2021175945A1 (de) 2021-09-10

Family

ID=74858449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/055379 WO2021175945A1 (de) 2020-03-05 2021-03-03 Verfahren zur durchfluss-und/oder druckregelung in einer hydraulischen anlage

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4115122A1 (de)
CN (1) CN115151759A (de)
DE (1) DE102020001431A1 (de)
WO (1) WO2021175945A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2756582A1 (de) * 1977-12-19 1979-06-21 Volkswagenwerk Ag Anordnung zur aenderung des mengenstromes eines stroemenden mediums mit hilfe eines regulierventils
EP0757180A1 (de) * 1995-08-01 1997-02-05 MAN Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Strömungsmaschinen mit Reglern mit hoher Propertionalverstärkung
DE19615760A1 (de) * 1996-04-20 1997-10-23 Heinrich W Prof Dr In Nikolaus Adaptionsalgorithmus für einen PID-Regler mit variabler Schrittweitensteuerung geeignet für Regelstrecken mit großem Störeinfluß der Streckenlast (sekundärgeregelte Hydro-Einheiten, E-Motor-Regelung)
DE102013001921A1 (de) * 2013-02-05 2014-08-07 Man Diesel & Turbo Se Verfahren zum Betreiben eines Fördersystems mit mehreren Kompressoren
EP3428767A1 (de) * 2017-07-11 2019-01-16 Siemens Schweiz AG Steuerungsverstärkungsautomatisierung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2429956C3 (de) 1974-06-21 1979-11-22 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Regeleinrichtung mit einem Regler und einem Stellantrieb mit mindestens zwei konstanten Stellgeschwindigkeiten
DE4035620A1 (de) 1990-11-09 1992-05-14 Fichtner Gmbh & Co Kg Verfahren und vorrichtung zur massenstromregelung
EP2579112B1 (de) 2011-10-06 2014-01-01 Siemens Aktiengesellschaft Regeleinrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2756582A1 (de) * 1977-12-19 1979-06-21 Volkswagenwerk Ag Anordnung zur aenderung des mengenstromes eines stroemenden mediums mit hilfe eines regulierventils
EP0757180A1 (de) * 1995-08-01 1997-02-05 MAN Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Strömungsmaschinen mit Reglern mit hoher Propertionalverstärkung
DE19615760A1 (de) * 1996-04-20 1997-10-23 Heinrich W Prof Dr In Nikolaus Adaptionsalgorithmus für einen PID-Regler mit variabler Schrittweitensteuerung geeignet für Regelstrecken mit großem Störeinfluß der Streckenlast (sekundärgeregelte Hydro-Einheiten, E-Motor-Regelung)
DE102013001921A1 (de) * 2013-02-05 2014-08-07 Man Diesel & Turbo Se Verfahren zum Betreiben eines Fördersystems mit mehreren Kompressoren
EP3428767A1 (de) * 2017-07-11 2019-01-16 Siemens Schweiz AG Steuerungsverstärkungsautomatisierung

Also Published As

Publication number Publication date
EP4115122A1 (de) 2023-01-11
CN115151759A (zh) 2022-10-04
DE102020001431A1 (de) 2021-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005031732A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Pneumatikzylindern
EP1714764A2 (de) Hydraulische Formschliesseinheit
EP3748168B1 (de) Hydraulisches antriebssystem mit zwei pumpen und energierückgewinnung
WO2009056378A2 (de) Regeleinrichtung zum positionsregeln einer hydraulikzylindereinheit mit linearisierungseinheit
DE102012009136A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe
EP3592979B1 (de) Verfahren zur regelung der drehzahl einer kreiselpumpe
EP3816455A1 (de) Hydraulische steueranordnung zur druckmittelversorgung wenigstens zweier hydraulischer verbraucher
WO2006128516A1 (de) Regelvorrichtung sowie verfahren zum betrieb einer regelvorrichtung
DE102016214708A1 (de) Stetigventileinheit, hydraulische Achse und Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Achse
EP4115122A1 (de) Verfahren zur durchfluss-und/oder druckregelung in einer hydraulischen anlage
EP0223207A2 (de) Einrichtung und Verfahren zum Regeln eines Turbokompressors zur Verhinderung des Pumpens
EP0557541A1 (de) Regelung mit Vorsteuerung, insbesondere für ein Walzgerüst
EP4189295B1 (de) Verfahren zur regelung einer umwälzpumpe, insbesondere heizungspumpe
DE102019213732A1 (de) Elektrohydraulischer Antrieb, insbesondere für ein Ziehkissen einer Presse
DE10134747B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur lastabhängigen Steuerung der Fluidversorgung eines Fluidkreises
WO2021209251A1 (de) Betrieb einer kühleinrichtung mit einem minimalen arbeitsdruck
EP2171547A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abgleich einer regeleinrichtung
EP0746690B1 (de) Regeleinrichtung für eine hydropumpe
DE3844399C2 (de) Steueranordnung für mehrere unabhängig voneinander betätigbare hydraulische Verbraucher und deren Verwendung
EP3134774B1 (de) Regeleinrichtung für eine hydraulikzylindereinheit mit optimierter linearisierung
DE102014220743A1 (de) Pneumatischer Positionierantrieb, Verfahren zum Betrieb
EP3879199B1 (de) Verfahren zur regelung eines in einer luftleitung einer klima- und/oder raumlufttechnischen anlage strömenden volumenstroms sowie system zur regelung eines in einer luftleitung einer klima- und/oder raumlufttechnischen anlage strömenden volumenstroms
DE102018217337A1 (de) Bewegungsvorrichtung, Reifenhandhabungsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines fluidischen Aktors
EP4149805B1 (de) Verfahren zur regelung der druckstellung in einem bremssystem
DE102022107930A1 (de) Reglereinrichtung, Reglergerät und Verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21709972

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021709972

Country of ref document: EP

Effective date: 20221005