Optimierungspotentiale bei der Volumenstromregelung von fluidtechnischen Anlagen durch Kombination der Stellgeräte Ventil und Pumpe:
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VII
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT III
KURZFASSUNG V
SYMBOLE UND ABKUERZUNGEN IX
1 EINLEITUNG 1
1.1 FLUIDFOERDERNDE ANLAGEN 1
1.2 BESTEHENDE REGELKONZEPTE F UE R FLUIDSTROEME 3
1.3 ZIELE UND AUFBAU DER ARBEIT 9
2 KOMPONENTEN UND MODELLE VON FLUIDTECHNISCHEN ANLAGEN 1 1
2.1 STELLVENTILE 11
2.1.1 WIRKPRINZIP VON STELLVENTILEN 12
2.1.2 ANTRIEB UND STEUERUNG VON STELLVENTILEN 14
2.2 PUMPEN 16
2.2.1 WIRKPRINZIP VON PUMPEN 17
2.2.2 ANTRIEB UND STEUERUNG VON PUMPEN 23
2.3 VERBRAUCHER 25
2.3.1 DRUCKVERLUSTE IN ROHRLEITUNGEN 26
2.4 MODELLBILDUNG 28
2.4.1 D Y N A M I K REIBUNGSFREIER ROHRSTROEMUNG 29
2.4.2 ZUSTANDSRAUMMODELL DER ANLAGE 31
2.4.3 TOTZEITEN DER ANLAGEN 33
2.4.4 STATIONAERE KENNFELDER 34
3 REGELZIELE 3 6
3.1 ENERGIEEFFIZIENZ 36
3.1.1 WIRKUNGSGRAD DES VENTILS 38
3.1.2 WIRKUNGSGRAD DER PUMPE 39
3.1.3 WIRKUNGSGRAD DES PUMPENANTRIEBS 4 2
3.1.4 WIRKUNGSGRAD DES FREQUENZUMRICHTERS 45
3.1.5 BEISPIELSYSTEM 4 6
3.2 DYNAMIK 51
3.2.1 EINFLUSS VON ROHRLEITUNGEN UND APPARATEN 55
3.2.2 EINFLUSS DER PUMPE 57
3.2.3 EINFLUSS DES VENTILS 59
3.2.4 BEISPIELSYSTEM 61
3.3 VERFUEGBARKEIT 64
3.3.1 KRITISCHER BETRIEBSBEREICH DES VENTILS 64
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IMAGE 2
VIII INHALTSVERZEICHNIS
3.3.2 KRITISCHER BETRIEBSBEREICH DER PUMPE 66
3.3.3 BEISPIELSYSTEM 68
3.4 ZUSAMMENFASSUNG DER REGELZIELE 70
4 SYNTHESE DES REGELKREISES 7 1
4.1 STRUKTUR DER REGELUNG 71
4.1.1 PROBLEMFORMULIERUNG 71
4.1.2 GEWICHTUNG DER REGELZIELE 72
4.1.3 DEFINITION DER REGELGROESSEN 73
4.1.4 REGELKREISE M I T ZWEI FREIHEITSGRADEN 73
4.2 E N T W U R F DER STEUERUNG 75
4.2.1 OPTIMIERUNG DES STATIONAEREN ARBEITSPUNKTES 76
4.2.2 LOESUNG VON STRUKTUROPTIMIERUNGSPROBLEMEN 77
4.2.3 ZEITOPTIMALE STEUERUNG DES ARBEITSPUNKTWECHSELS 80
4.2.4 REALISIERUNG DER STEUERUNG AM MODELL DER FLOW-UNIT 81
4.3 E N T W U R F DES REGLERS 85
4.3.1 ENTKOPPLUNG VON REGELGROESSEN 86
4.3.2 RELATIVER GRAD UND NULLDYNAMIK 88
4.3.3 REGLERENTWURF F UE R NICHTLINEARE SYSTEME IN
ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG . . . 9 0
4.3.4 REALISIERUNG DES ENTKOPPLUNGSREGLERS AM MODELL DER
FLOW-UNIT 92
4.4 REGLERSTRUKTUR M I T TOTZEITEN 97
4.4.1 SMITH-PRAEDIKTOR 97
4.4.2 ERWEITERTER SMITH-PRAEDIKTOR 98
4.5 ZUSAMMENFASSUNG VON OPTIMALSTEUERUNG UND ENTKOPPLUNGSREGLER 100
5 ANWENDUNG 1 0 4
5.1 FUEHRUNGSVERHALTEN 104
5.1.1 EINFLUSS DES GEWICHTUNGSFAKTORS K A U F DIE D Y N A M I K 104
5.1.2 EINFLUSS DES GEWICHTUNGSFAKTORS K A U F DEN WIRKUNGSGRAD 109
5.2 ROBUSTHEIT GEGENUEBER PARAMETERVARIATIONEN 112
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 1 1 6
A ANHANG 1 1 9
LITERATURVERZEICHNIS 1 2 1
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