Beziehung zwischen Ventilstellung und Durchfluss, Druck, Geschwindigkeit

Mein Verständnis ist auch nicht unbedingt umfassend – es handelt sich dabei einfach um meine eigene Ansicht. Sie meinen also, dass die zweite Idee im Grunde nicht der Wahrheit entspricht. Ich denke, der Kern der Bernoulli-Gleichung ist die Energieerhaltung. Wenn man jedoch die Öffnungsweite der Ventile verringert, steigt der Widerstand im gesamten System an, die Energie nimmt ab – daher lässt sich die Bernoulli-Gleichung nicht mehr anwenden.

Kann man aus dieser Perspektive erklären, warum es Ventile mit einer hundertwertigen Charakteristikkurve gibt?

Diesen Beitrag hat zuletzt HEJIYUER am 12.4.2016 um 00:15 bearbeitet. Die automatische Ventilsteuerung dient dazu, die Schwankungen des Druckabfalls in den Leitungen auszugleichen. Durch Änderung der Öffnungsweite des Regelventils (also des Widerstandskoeffizienten des Ventils selbst) werden die Steuerparameter auf den eingestellten Wert zurückgeführt. Zuerst ändern sich die Prozessparameter, danach „folgt die Anpassung der Regelventile“ – es handelt sich dabei um eine Frage der Reihenfolge. Die Bernoulli-Gleichung berechnet die Druckverteilung im Gleichgewichtszustand, während Ventile Abweichungen der Prozessparameter „korrigieren“. Gemäß der Konzeption der Tankstelle wird der Auslassdruck mithilfe eines druckgesteuerten PICs (oder PCV) stabilisiert. Zudem soll der Auslassdruck auch bei Schwankungen im Kundenverkehr konstant bleiben – also bei Ihrem eingestellten Wert. 1. Falls der erforderliche Durchfluss an der Maschine zunimmt (das ist eine Anforderung der Maschine), dann sinkt der Ausgangsdruck. In diesem Fall öffnet das PIC automatisch den Regelventil, wodurch der Widerstandskoeffizient des Regelventils verringert wird. Dadurch wird der Gesamtwiderstand in der Leitung gesenkt, sodass die Anforderungen bezüglich des Widerstands im Hauptrohr bei erhöhtem Durchfluss erfüllt werden. Erst wenn ein neues Gleichgewicht zwischen Durchfluss und Ausgangsdruck erreicht ist – berechnet mithilfe der Bernoulli-Gleichung – öffnet das Regelventil sich nicht mehr weiter. 2. Falls der Ölfilter der Maschine verstopft ist, steigt der Öldruck am Ausgang. In diesem Fall schließt das PIC die Ventile, um den Druck zu verringern. Denn das PIC achtet nicht auf den Durchfluss – es überwacht vielmehr den Druck am Ausgang. Das ist eine sehr gefährliche Situation. 3. Wenn ich den Durchfluss FIC als Ausgangskontrolle verwende, wird der Ventil bei 1 enger gestellt, da sein Einstellwert der Durchfluss ist, um diesen stabil zu halten. Aber im Fall 2 öffnet sich die Regulierungsventil automatisch. Analyse 1, 2, 3: Bei Tankstellen kontrollieren wir also den Druck, während die Menge des Flusses davon abhängt, wie viel das Gerät selbst benötigt. Dies wird durch Anpassung des Widerstandskoeffizienten des Regelventils erreicht. Die Bernoulli-Gleichung: Durchfluss und Druckverlust sind zwei Variablen; man kann nur einen Parameter steuern (Druck oder Durchfluss) und den anderen unberührt lassen. Die Steuerung der Zentrifugalpumpe ist genauso – sie wird durch die Betriebskurve der Pumpe festgelegt.

Vielen Dank, das ist sehr detailliert erklärt. Die Tankstelle passt sich in der Regel den Schwankungen im Durchflussbedarf der Maschinen an. Dadurch ändert sich der Druck in den Leitungen, und die Regelventile passen ihre Öffnungsgrad an, um diesen Druck konstant zu halten. Noch etwas, das ich nicht ganz verstehe: Hat eine Düse tatsächlich die Wirkung, den Druck zu erhöhen? Normalerweise wird bei unzureichendem Druck in den Leitungen für Schmieröl ein Düsenventil eingesetzt. Doch soweit ich verstehe, erhöht das Düsenventil den Rückdruck – es kann nur den Druck vor dem Ventil erhöhen. Dadurch erscheint der Druck auf dem Manometer vor dem Ventil als ausreichend. Der Druck in den Leitungen für Schmieröl hinter dem Ventil hingegen steigt nicht an; im Gegenteil: Aufgrund des Druckverlusts sinkt er sogar etwas. Gibt es bei den Lochplatten noch einige Prinzipien, die ich nicht kenne?

Ich studiere Maschinenbau und bereite die Ölanlagen für Zentrifugalkompressoren vor. Bei einigen der Ventile gab es Probleme mit dem Druck – ich habe lange darüber nachgedacht, ohne eine Lösung zu finden. Ich habe es wohl nicht gut genug im Bereich der Fluide gelernt, deshalb frage ich hier alle um Rat. 1. Wenn sich die Öffnungsweite der Ventilklappe vergrößert, verringert sich die zur Bewegung der Klappe erforderliche Leistung – mit anderen Worten: Der Druckabfall an der Ventilklappe nimmt ab. Wenn der Druck vor der Ventil bleibt unverändert, steigen sowohl das Volumenstrom als auch der Druck hinter dem Ventil. 2. Wenn die Öffnungsweite der Ventile zunimmt, steigt auch das Durchflussvolumen sowie die Strömungsgeschwindigkeit. Dabei wird der statische Druck des Öls in einen dynamischen Druck umgewandelt. Der Rückgang des statischen Drucks (niedrigerer Druck an Stellen mit hoher Strömungsgeschwindigkeit) ergibt sich aus Bernoullis Gleichung für Flüssigkeiten. 3. Die beiden Schlussfolgerungen sind gegensätzlich, der erste Punkt ist sicherlich richtig. Zu dem Fehler bezüglich des zweiten Punktes habe ich zwei Ideen. Die erste Variante besagt, dass vor und nach der Erhöhung des Ventilöffnungsgrades es sich um zwei separate Systeme handelt; in diesem Fall kann die Bernoulli-Gleichung nicht angewandt werden. Nur dann gilt die Bernoulli-Gleichung, wenn man den Zustand vor und nach dem Ventil zum gleichen Zeitpunkt betrachtet. Dann ist das Durchflussvolumen vor und nach dem Ventil gleich, und bei konstanter Querschnittsfläche ist auch die Strömungsgeschwindigkeit gleich. Daher ist auch die Druckkraft gleich. Der Statische Druck hingegen nimmt aufgrund der Verluste am Ventil ab. Die zweite Idee ist, dass man die Bernoulli-Gleichung vor und nach einer Änderung der Ventilöffnung anwenden kann. Wenn das Ventil geöffnet wird, steigt der Durchfluss an, die Strömungsgeschwindigkeit nimmt zu und der Druck sinkt. Gleichzeitig verringert sich jedoch aufgrund der größeren Öffnung des Ventils der Druckverlust, wodurch der Druck wieder ansteigt. In diesem Wechsel von Anstieg und Abfall ist es der Anstieg des Drucks, der entscheidend ist (ich kenne die genauen Formeln nicht, aber ich vermute, dass der durch die Strömungsgeschwindigkeit verursachte Druckabfall einem höheren Ordnungsnullterm entspricht. Somit wird der Anstieg oder Abfall des Drucks durch den Druckverlust bestimmt – das Endergebnis ist ein Anstieg des Drucks). Mit dieser Aussage habe ich keine Einwände. 4. Der Druck am Pumpenausgang wird durch den Widerstand im System bestimmt. Wenn das Absperrventil am Pumpenausgang geschlossen wird, steigt der Druck am Pumpenausgang an. Gleichzeitig erhöht sich jedoch auch der Energieverbrauch, der zur Überwindung des Widerstands des Ventils erforderlich ist. Wie verändert sich also der Druck hinter dem Ventil? Kommentare: Bei Zentrifugalpumpen wird der Druck am Pumpenausgang gemeinsam durch die Leistungskurve der Pumpe und die Rohrleitungskurve bestimmt. Der Druck umfasst dabei sowohl den dynamischen als auch den statischen Druck. Wenn der Durchflussregler geschlossen wird, verringert sich der Durchfluss. Der Gesamtdruck steigt an, während der dynamische Druck sinkt. Der statische Druck hingegen nimmt zu. Wenn die Ventilklappe geschlossen wird, steigt der Druckverlust am Ventil an und der Druck hinter dem Ventil sinkt. Der von Ihnen erwähnte Auslassdruck der Pumpe wird durch den Systemwiderstand bestimmt – das gilt für positive-Displacement-Pumpen, nicht für Zentrifugalpumpen.

Meine Interpretation: Das Einbauen einer Lochplatte bedeutet eine Erhöhung des Widerstands im Rohr. Dadurch kann der Auslassdruck der Pumpe erhöht werden – also auch der Druck im Hauptrohr. Bei Zentrifugalpumpen kann zwar auch der Druck am Ausgang der Pumpe erhöht werden, doch der Unterschied zwischen Öl und Wasser ist gering – das wird durch die Eigenschaften der Zentrifugalpumpe bestimmt. Unabhängig von der Pumpenart sollte das Lochblech hinter dem Benutzer angeordnet werden, um den Durchfluss des Benutzers durch Erhöhung von P1 zu steigern – unter der Bedingung, dass die Leistung der Pumpe ausreicht.