Auf/Zu- oder Regel-Absperrklappe richtig auswählen

Auf/Zu-Absperrklappen werden hauptsächlich eingesetzt, um eine Rohrleitung vollständig zu öffnen, vollständig zu schließen oder abzusperren. Regel-Absperrklappen passen ihre Öffnungsstellung an ein Steuersignal an und regeln so Durchfluss, Druck oder Temperatur.

Der Hauptunterschied zwischen beiden Ausführungen liegt in der Regel nicht in der Absperrklappe selbst, sondern in ihrer Regelungsaufgabe und der Konfiguration des Stellantriebs. Bei manchen Anwendungen kann dieselbe Absperrklappe entweder mit einem Auf/Zu-Antrieb oder mit einem Regelantrieb ausgestattet werden. 

Für den Regelbetrieb müssen jedoch zusätzlich die Nennweite der Armatur, die Durchflusskennlinie, der maximale Differenzdruck, der Sitzwerkstoff, die Einschaltdauer des Stellantriebs und die Positioniergenauigkeit berücksichtigt werden.

Auf/Zu- oder Regel-Absperrklappe: Wo liegt der Unterschied?

Wie funktioniert die Auf/Zu-Steuerung einer Absperrklappe?

Auf/Zu-Absperrklappen dienen hauptsächlich dazu, eine Rohrleitung zu öffnen oder zu schließen.

Erhält der Stellantrieb ein Auf- oder Zu-Signal, dreht er die Armaturenwelle und die Klappenscheibe. Sobald die Scheibe die vollständig geöffnete oder vollständig geschlossene Stellung erreicht, melden die Endschalter den Armaturenstatus an das Steuerungssystem zurück.

Elektrische Auf/Zu-Absperrklappen

Elektrische Auf/Zu-Absperrklappen werden üblicherweise über Auf/Zu-Signale oder potentialfreie Kontakte angesteuert. Bei der Auswahl des Stellantriebs sind Versorgungsspannung, Abtriebsdrehmoment, Öffnungs- und Schließzeit sowie die erforderliche Rückmeldung zu prüfen.

Pneumatische Auf/Zu-Absperrklappen

Pneumatische Auf/Zu-Absperrklappen bestehen in der Regel aus einem pneumatischen Antrieb und einem Magnetventil. Das Magnetventil steuert die Druckluftzufuhr zum Antrieb und bewirkt dadurch das Öffnen oder Schließen der Armatur.

Soll die Armatur bei Ausfall der Druckluft automatisch in eine festgelegte Stellung zurückkehren, kann ein einfachwirkender pneumatischer Antrieb mit Federrückstellung eingesetzt werden.

Auf/Zu-Absperrklappen werden häufig für folgende Aufgaben eingesetzt:

• Absperrung von Rohrleitungen
• Saug- und Druckleitungen von Pumpen
• Zu- und Ablaufleitungen von Behältern
• Bypassleitungen von Anlagen
• Umschaltung in Wasserverteilungsnetzen
• Chargenprozesse

Manche Auf/Zu-Antriebe können vorübergehend in einer Zwischenstellung angehalten werden. Sie sind jedoch nicht dafür ausgelegt, die Armaturenöffnung häufig und stabil zu verändern. Ist eine kontinuierliche Regelung von Durchfluss, Druck oder Temperatur erforderlich, sollte eine Regel-Absperrklappe eingesetzt werden.

Wie funktioniert die Regelung mit einer Absperrklappe?

Regel-Absperrklappen passen ihre Öffnungsstellung an die Anforderungen des Systems an.

Ist der Volumenstrom beispielsweise zu hoch, verringert der Stellantrieb die Armaturenöffnung. Ist er zu niedrig, vergrößert der Stellantrieb die Öffnung. So lassen sich Durchfluss, Druck oder Temperatur innerhalb des vorgegebenen Bereichs halten.

Elektrische Regel-Absperrklappen

Elektrische Regel-Absperrklappen verwenden üblicherweise elektrische Stellantriebe mit integrierter Positionierregelung. Gängige Steuersignale sind 4–20 mA und 0–10 V.

Pneumatische Regel-Absperrklappen

Pneumatische Regel-Absperrklappen bestehen in der Regel aus einem pneumatischen Antrieb und einem Stellungsregler. Der Stellungsregler empfängt das Steuersignal und regelt die dem Antrieb zugeführte Druckluft. Dadurch steuert er die Öffnungsstellung der Armatur.

Regel-Absperrklappen werden häufig in folgenden Anlagen eingesetzt:

• Kaltwassersysteme in HVAC-Anlagen
• Kühlwassersysteme
• Wärmetauscher
• Wasseraufbereitungsanlagen
• Industrielle Prozesswassersysteme

Kann eine Absperrklappe zur Durchflussregelung eingesetzt werden?

Absperrklappen eignen sich zur Durchflussregelung, sofern Armatur und Stellantrieb richtig dimensioniert und ausgewählt werden.

Aus dem Öffnungswinkel der Klappenscheibe lässt sich der Durchfluss nicht direkt ableiten. Eine zu 50 % geöffnete Armatur liefert beispielsweise nicht zwangsläufig 50 % des maximalen Volumenstroms. Der tatsächliche Durchfluss hängt außerdem vom Durchflusskoeffizienten (Cv), vom Differenzdruck über der Armatur und vom Widerstand des Rohrleitungssystems ab.

Auch die Armaturengröße spielt eine wichtige Rolle. Ist eine Absperrklappe überdimensioniert, arbeitet sie unter normalen Betriebsbedingungen möglicherweise über längere Zeit nur mit geringer Öffnung. Dadurch verringert sich der nutzbare Regelbereich; zudem können instabiles Regelverhalten, Geräusche, Schwingungen oder örtliche Erosion entstehen.

Eine Regel-Absperrklappe sollte deshalb nicht allein nach der Rohrnennweite ausgewählt werden. Auch Auslegungsvolumenstrom, maximaler Differenzdruck, Mindestvolumenstrom und die Anforderungen der Regelung sind zu berücksichtigen.

So wählen Sie zwischen Auf/Zu- und Regelbetrieb

Mit den folgenden fünf Prüfpunkten wählen Sie die passende Regelungsart und Antriebskonfiguration aus.

1. Funktion der Armatur festlegen

• Wählen Sie eine Auf/Zu-Steuerung, wenn eine Rohrleitung geöffnet, geschlossen oder abgesperrt werden soll.
• Wählen Sie eine stetige Regelung, wenn Durchfluss, Druck, Temperatur oder Flüssigkeitsstand kontinuierlich geregelt werden müssen.

2. Steuersignal prüfen

• Auf/Zu-Antrieb: Empfängt Öffnungs- und Schließbefehle und liefert üblicherweise eine Rückmeldung für die vollständig geöffnete und vollständig geschlossene Stellung.
• Regelantrieb: Empfängt typischerweise ein 4–20-mA- oder 0–10-V-Signal und kann eine kontinuierliche Stellungsrückmeldung liefern.

Prüfen Sie vor der Auswahl des Stellantriebs die Kompatibilität mit SPS, Gebäudeleittechnik (BMS) oder Prozessleitsystem (DCS).

3. Betätigungshäufigkeit prüfen

Regelantriebe verändern die Armaturenstellung häufig und müssen daher in der Regel höhere Betriebsanforderungen erfüllen.

• Elektrische Stellantriebe: Einschaltdauer, maximal zulässige Starts pro Stunde und thermischen Schutz prüfen.
• Pneumatische Antriebe: Luftdruck, Druckluftqualität und Luftverbrauch prüfen.

4. Antriebsdrehmoment prüfen

Wählen Sie den Stellantrieb nicht allein anhand der Armaturengröße aus. Berücksichtigen Sie:

• Maximalen Differenzdruck
• Sitzwerkstoff
• Prozessmedium
• Betriebstemperatur
• Tatsächliches Betätigungsdrehmoment der Armatur

5. Sicherheitsstellung festlegen

Legen Sie fest, wie die Armatur bei Ausfall der Stromversorgung, der Druckluft oder des Steuersignals reagieren soll:

• Schließt bei Ausfall
• Öffnet bei Ausfall
• Verbleibt in der letzten Stellung

Die endgültige Stellung ist entsprechend den Sicherheitsanforderungen des Systems festzulegen.

Über die Autorin

Tina Wei

Vertriebsleiterin · Tianjin Union Valve Co., Ltd

Mehr als acht Jahre Erfahrung im Vertrieb von Industriearmaturen. Sie verfügt über umfassende Fachkenntnisse und fundierte Branchenerfahrung.