Dampf für Heizanwendungen wird in der Regel in einem Dampfkessel erzeugt. Der Dampfdruck des erzeugten Dampfes ist in der Regel für den Prozess mit dem höchsten Dampfdruckniveau ausgelegt.

Da der Druck des Kessels entsprechend hoch ist, ist der erzeugte Dampf möglicherweise zu heiß für gewisse Anwendungen.
In diesen Fällen wird der Dampfdruck reduziert, um die Temperatur auf das gewünschte Niveau zu senken. Die Druckreduzierung wird oftmals nur aus diesem Grund durchgeführt: zur Anpassung der Temperatur.

Zur Einstellung von Dampfdrücken in Dampfsystemen werden Druckminderventile verwendet. Diese Ventile stellen sich ohne Hilfskraft mechanisch auf das gewünschte Druckniveau ein und kompensieren dabei Schwankungen in der Durchflussmenge. Im Inneren des Mechanismus findet eine Strömungsverengung statt, welche den Druck verringert. Dies ist die Hauptmethode, um den Dampfdruck für Heizanwendungen zu reduzieren.

Die Verengung des Ventils dient dazu die Durchflussmenge des Dampfes zu begrenzen. Durch die Begrenzung der Dampfdurchsatzmenge stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Dampfverfügbarkeit und -verbrauch ein. Der Dampfdruck verhält sich dabei wie folgt:

• Dampfverbrauch < Dampfverfügbarkeit => Druck steigt
• Dampfverbrauch > Dampfverfügbarkeit => Druck fällt
• Dampfverbrauch = Dampfverfügbarkeit => Druck bleibt gleich

Dieses Konzept ist einfacher zu verstehen, wenn man sich vorstellt, wie ein Kugelhahn oder ein Nadelventil zur Druckreduzierung eingesetzt würde. Wenn man eine gewisse Durchsatzmenge mit stabilem Durchfluss erreicht hat, kann man die Ventilöffnung in eine etwas fixierte Position bringen, was auch den Dampfdruck beeinflusst.

Wenn sich die zu erhitzende Produktmenge ändert, verändert sich aufgrund des Dampfverbrauchs auch der Dampfdruck.
Um den gewünschten Dampfdruck zu halten, muss das Ventil also kontinuierlich nachjustiert werden. Sobald sich die Produktmenge wieder stabilisiert hat, kann der Öffnungsgrad entsprechend angepasst werden, sodass die gewünschten Heizparameter wieder erreicht werden.

Würde man ein Ventil kontinuierlich justieren, könnten Änderungen in der Durchsatzmenge abgefangen werden und es wäre ein stabiler Dampfdruck verfügbar. Genau das übernimmt ein Druckminderventil (PRV) automatisch.

Auch wenn es von außen nicht sichtbar ist, arbeitet innerhalb des Druckminderventils eine Membran im Einklang mit einer Feder, um die Öffnung zu regulieren. Dadurch kann sich das PRV von vollständig geschlossen (0 %) bis vollständig geöffnet (100 %) regulieren und sich variierenden Bedingungen anpassen.

Das „P-Band“ charakterisiert die Druckstabilität eines Druckminderventils und zeigt die Stabilität des Minderdrucks in Abhängigkeit zum Dampfmengendurchsatz an.

Möglicherweise ist noch unklar: Wenn wir den Durchfluss mit einem Ventil limitieren, bleibt der Vordruck dann primärseitig unverändert? Dampf wird im Kessel produziert. Wenn mehr Dampf erzeugt wird, als verbraucht wird, steigt der Dampfdruck unvermeidlich an.

Um diesem Effekt entgegenzuwirken, ist der Dampfkessel mit einem Steuersystem ausgestattet, das mit verschiedenen Messpunkten des Systems verbunden ist. Dadurch kann die Dampferzeugung an den Dampfmengenbedarf angepasst werden, sodass der Sollwert des Dampfdrucks erhalten bleibt. Da nur die benötigte Dampfmenge zur Verfügung gestellt wird – auch wenn die Durchsatzmenge durch ein Druckminderventil limitiert wird –, kommt es zu keiner großen Fluktuation in der Dampfprimärversorgung.

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