Haftreibung¶

Das Auftreten von Haftreibung kann in Regelkreisen leicht zu Schwingungen führen. Dieser Effekt ist zum Beispiel in Ventilen zu beobachten, wenn die Stellgrösse kurzzeitig angehalten oder die Bewegungsrichtung geändert wird. Wenn das Ventil in Ruhe ist, muss für eine weitere Bewegung zuerst die Haftreibung überwunden werden, die grösser als die Gleitreibung ist. Dies führt dazu, dass die Ventilcharakteristik nicht bloss einer einfachen Hysteresekurve entspricht, sondern dass zusätzlich nach jedem Stopp oder nach jeder Richtungsänderung ein Sprung auftritt. Im Englischen spricht man von valve stiction, wobei stiction aus den beiden Wörtern "Stick" (festsitzen, haften) und "Friction" (Reibung) entstanden ist.

Die Haftreibung in SimApp ist jedoch nicht auf Ventile beschränkt. Das Glied kann überall dort als spezielle Stelleigenschaft eingesetzt werden, wo Haftreibung auftritt. Andere geräteabhängige Effekte, die zusätzlich noch auftreten, wie z.B. die Nichtlinearität eines Ventils, können durch nachfolgende Glieder berücksichtigt werden.

SimApp setzt ein empirisches Modell von S. L. Shah (Modelling Valve Stiction) ein, das nicht auf physikalische Grundlagen basiert, aber sehr einfach einzusetzen ist und deren Parameter durch das Bedienungspersonal einfach ermittelt werden können.

Im Modell tritt die Haftreibung auf, wenn die Bewegungsrichtung geändert wird, oder das Ventil in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Integrationsschritten zur Ruhe kommt.

In der Praxis wird dieser Effekt in Prozenten des vollständigen Stellbereichs des Ventils ausgedrückt. Im vorliegenden SimApp-Glied existiert jedoch kein expliziter Eingabewert für die Haftreibung. In der Realität jedoch, wo die Totzone (Deadband <=3%), Haftzone (<=1% und der Gleitsprung (Slip jump <=1%) sehr klein sind, sind die Haftzone und der Gleitsprung praktisch identisch (auf ca. 0.02% genau). Wenn sie also einen speziellen Haftreibungswertwert haben, können Sie diesen für den Gleitsprung verwenden.

Für weitere Informationen über die Haftreibung bei Ventilen verweisen wir Sie auf die einschlägige Literatur von Shah, Ruel und anderen (Schlüsselwörter zum Suchen: valve, stiction, Shah, Ruel)

Parameter

• DS [%], Totzone + Haftzone
  Bereich 0..100%

• J [%], Gleitsprung
  Die sprunghafte Bewegung in %, wenn die kumulierten Eingangssignaländerungen grösser als die Haftzone werden (0..100).

• U0
  Eingangssignal, das dem geschlossenen (0%) Ventil entspricht (0%)

• U100
  Eingangssignal bei offenem (100%) Ventil

• Y0
  Ausgangssignal, wenn das Ventil geschlossen ist

• Y100
  Ausgangssignal bei offenem Ventil. Kann die Dimensionen [mm,m], Durchfluss [m 3/s] oder andere haben.