4 028 Modulerande magneticventiler Funktionsprincip och konstruktion Inledning: Ventilen i värme- och ventilationsanläggningar Ventilens statiska och dynamiska uppträdande är avgörande för en snabb och noggrann reglering av värme- och ventilationssystem (Figur 1). Styrsignalens exakta omvandling till en slagrörelse påverkar signifikant reglerförloppets stabilitet och noggrannhet.
Teknologin i praktiken / Ventilens egenskaper 1 2 3 a b c d e f g h i k Ingång Bypass Utgång Magnetspole Ankare Fjäder Spindel Disk Övre/undre ventilsäten Bälgar Öppning för tryckbalansering Handmanöverdon Elektriskt gränssnitt Omvandling från ställsignal till magnetspänning Det elektriska gränssnittet (Figur 3, k) ansluts till matningsspänningen AC 24 V och till regulatorutgången med en ställsignal DC 0...10 V (eller DC 0...20 mA) för ventilen.
Omvandling från elektrisk till mekanisk energi a) Magnetspänning –> magnetisk kraft I den ferromagnetiska kretsen, som består av ventilhuset (magnetring) och det flytande ankaret, producerar spolens spänning (Figur 3) ett magnetfält. Där det största magnetiska motståndet uppstår – i luftgapet – orsakar detta fält en dragningskraft som blir starkare när spänningen ökar.
c) Ventilens reglerområde Reglerområdet består av tre delområden: - Övre ventilsätets öppnings / stängningsområde: Stängningskraften på den flexibla disken arbetar också här mot attraktionskraften. Ventilens uppförande karaktäriseras inom detta område av dess extremt höga upplösning, vilket resulterar i en mycket förfinad modulerande reglering av vätska. - Slag/arbetsområde: Här arbetar dragningskraften endast mot fjäderkraften.
• Övervinna tryckkraft Olika tryck över reglerbanan påverkar magnetkraften, men detta potentiella problem kan elimineras genom tryckbalansering. Balanseringen garanterar att magnetkraften först och främst används för flödesreglering. Tryckbalansering är en extremt effektiv lösning och erhålls i praktiken med hjälp av bälgar (Figur 10). Trycket p2 passerar genom en passage i spindeln in i bälgarna och utjämnar trycket p2 på ventildiskens nedre del.
Samband mellan flödesmängd och värmekvantitet När Siemens magneticventil används som en tvåvägsventil (port 2 stängd) ger disken en trottelreglering som svar på ställsignalen från regulatorn. När magneticventilen används som en trevägsventil, blandas vattnet från två temperaturkällor proportionellt i förhållande till ställsignalen från regulatorn. Den korrekta hydrauliska kretsen och korrekt ventilmontage är vitala faktorer för reglerkvaliteten.
Reglerfördelar Kvaliteten på en reglerkrets beror på ett antal separata faktorer: reglersystemets karaktäristik och dess olika element (vanligtvis uttryckt som ‘svårighetsgraden’), regulatorinställningar och, till stor del, hydraulikventilens regleregenskaper.
Hög upplösning Magneticställdonets snabba, känsliga svar och ventildiskens korta slaglängd i kombination blir en ventil med hög upplösning. Även de minsta regleravvikelserna resulterar i en förändring av slaget och därmed en ändring av flödesmängden. Ventilen styr flödet noggrant över hela slaglängden, även vid den punkt där ventilkaraktäristiken (kv som en funktion av slaglängden) är relativt brant. Medelupplösningen ( ∆H: H100, där H = slag) av Siemens standarddiskventiler är 1: 200.
Uträkningen för motsvarande procentuella (exponentiell) kurva (Figur 16) är: H ngl • kv = kvo • e H 100 Här är lutningen inte konstant, utan ändras med H enligt samma exponentiella regel. Värdet ngl bestämmer hur brant kurvan stiger och är konstant för varje ventil.
kv[%] kvs Praktiska egenskaper: ännu mindre minsta reglerbara värmekvantitet I värme- och ventilationsreglering används hydraulikventilerna normalt tillsammans med en värmeväxlare. Ventilerna reglerar varm- eller kallvattenflödet. Värmeväxlaren har i allmänhet en brant karaktäristik i det partiella belastningsområdet (se Figur 21). Även vid små flödesmängder, överförs en relativt stor del termisk energi till luften.
Qmin [%] QN Figur 21 : Bestämning av minsta reglervara värmekvantitet Qmin från ventilautoritet Pv, reglerområde Sv och ”a-värde” (konstruktionskaraktäristik – från ”Reglerteknik”, Impulsprogram husteknik) Sammanfattning De modulerande magneticventilerna med sina enastående regleregenskaper och robusta konstruktion, underhållsfria drift och långa livslängd är mycket lämpliga i system där noggrann reglering av temperatur eller fukt krävs.
/12 Siemens Building Technologies Siemens AB, Building Technologies Division, en/1998-11-01 Rätt till ändringar förbehålles CA1N4028sv 1998-12-01
