Die Hauptfunktion von Ventilantrieben in automatisierten Steuerungssystemen besteht darin, die vom Steuerungssystem gesendeten Signale in mechanische Bewegung umzuwandeln und dadurch das Öffnen, Schließen oder Verstellen von Ventilen zu steuern. Durch die Integration automatisierter Steuerungssysteme, elektrische Ventilantriebe ermöglicht die Fernsteuerung, präzise Regelung und Optimierung industrieller Prozesse und verbessert dadurch die Effizienz und Sicherheit des Systems.
Funktion des elektrischen Ventilantriebs
Die Hauptfunktion besteht darin, das Ventil zum Öffnen oder Schließen anzusteuern oder die Ventilöffnung präzise einzustellen, um Durchfluss, Druck, Temperatur und andere Parameter des Fluids zu regulieren.
Zu den spezifischen Funktionen gehören:
Ventilsteuerung: Der Ventilantrieb steuert das Öffnen und Schließen des Ventils durch Empfang des Schaltsignals und startet oder stoppt schnell den Flüssigkeitsstrom.
Regelungssteuerung: Der Ventilantrieb passt die Ventilöffnung an, um eine präzise Regelung von Durchfluss, Druck und Temperatur zu erreichen. Für Anwendungen, die eine feine Steuerung des Flüssigkeitsdurchflusses erfordern, elektrische Ventilantriebe regeln sind besonders wichtig.
Automatisierung und Fernsteuerung: Nach der Anbindung des Ventilantriebs an das Automatisierungssystem ermöglicht er die Fernüberwachung und -steuerung, reduziert manuelle Eingriffe und erhöht den Automatisierungsgrad des Systems.
Schutzfunktion: Moderne Ventilantriebe verfügen über mehrere Sicherheitsfunktionen wie Selbstdiagnosefunktion, Überlastschutz, Grenzwertschutz usw., um die Stabilität und Sicherheit des Gerätebetriebs zu gewährleisten.
Funktionsprinzip des elektrischen Aktuators
Der elektrische Stellantrieb, der auf einem motorbetriebenen mechanischen Gerät basiert, empfängt elektrische Signale vom Steuerungssystem (z. B. SPS, Prozessleitsystem oder Fernsteuerungssystem). Diese werden über den Motor und das Getriebe in eine mechanische Bewegung umgewandelt, um das Öffnen, Schließen oder Verstellen des Ventils zu steuern. Elektrische Stellantriebe verfügen üblicherweise über integrierte Positionssensoren, die den Öffnungszustand des Ventils überwachen und anhand des Rückkopplungssignals eine Regelung im geschlossenen Regelkreis durchführen.
Steuerungsmethoden für elektrische Ventilantriebe
Ein-/Aus-Steuerung: In diesem Modus steuert der Stellantrieb das Ventil ausschließlich entsprechend dem Zustand des Steuersignals ("offen" oder "geschlossen"). Diese Steuerungsmethode wird häufig für einfache Ventile, wie z. B. Öffnungs-/Schließventile, verwendet.
Proportionalregelung: Bei der Proportionalregelung bestimmt die Größe des Steuersignals die Ventilöffnung. Beispielsweise entspricht ein Stromsignal von 4–20 mA einer Ventilöffnung von 0% bis 100%. Dieses Regelungsverfahren eignet sich für Anwendungen, bei denen eine präzise Durchfluss- oder Druckregelung erforderlich ist.
Fuzzy-Steuerung und intelligente Steuerung: Hochentwickelte elektrische Ventilantriebe sind mit Fuzzy-Control-Algorithmen oder intelligenten Steuerungssystemen ausgestattet, die die Ventilöffnung automatisch anhand von Echtzeit-Rückkopplungssignalen anpassen, um besser auf komplexe Arbeitsbedingungen und Laständerungen reagieren zu können.
Vor- und Nachteile elektrischer Ventilantriebe
| Vorteile | Nachteile |
| Hochpräzise Steuerung | Hohe Kosten |
| Fernsteuerung und Automatisierung | Stromversorgung erforderlich |
| Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit | Große Größe |
| Hohe Zuverlässigkeit | Hohe Umweltanforderungen |
Mit der Weiterentwicklung der Automatisierungstechnik wurde die Leistungsfähigkeit elektrischer Ventilantriebe kontinuierlich verbessert. Sie sind zu unverzichtbaren Bestandteilen von Automatisierungssystemen geworden und finden breite Anwendung in verschiedenen Industrieanlagen. Durch das Öffnen, Schließen oder Verstellen von Ventilen mittels Elektromotoren wird eine präzise Steuerung von Durchfluss, Druck, Temperatur usw. erreicht.