Nivåregulering 1

En beskrivelse av et enkelt reguleringssytem for nivåregulering.

www.elektrofag.info


Under følger en beskrivelse av et enkelt system for nivåregulering, der man i stedet for en reguleringsventil bruker
en kombinasjon av frekvensomformer, asynkronmotor og en pumpe som pådragsorgan. Fordelen med denne løsningen
er blandt annet en høyere grad av energieffektivitet. (Klikk på figuren for å se den tydelig.)




Figur 1 - Enkel reguleringssløyfe for nivåregulering.

Reguleringssløyfen virker slik:

Det som reguleres er veskenivået i den øvre tanken. For å måle nivået så benyttes det en DP celle. Denne er merket "LT".
LT står for Level Transmitter. Level transmitter sender et elektrisk signal til en regulator, LIC som forteller om hva er-verdien
er, eller med andre ord om nivået i tenken. Signalet ut i fra LT vil kunne variere fra 0 til 24 mA, avhengig av nivået i tanken.

Regulatoren sammenlikner er-verdien med en ønsket skal-verdi. Ved å trekke i fra er-verdien fra skal verdien, så regner
regulatoren ut reguleringsavviket. Dette reguleringsavviket bruker så regulatoren som grunnlag for å utføre noen matematiske
beregninger i forhold til reguleringsavviket, som kan inbefatte en proporsjonalfaktor, en Integralfaktor og en derivasjonsfaktor.
Vi snakker da om PID regulering.

P-funksjonen er på mange måter regulatorens "grunnfunksjon". Denne medfører at endringen i pådrag skjer proporsjonalt
med reguleringsavviket. I+funksjonen virker over tid og tar vekk "stasjonært avvik", slik at reguleringen blir mer nøyaktig.
D-funksjonen kan medføre at reguleringssløyfen regulerer hurtigere.

En problemstilling i forbindelse med reguleringssløyfer er imidlertid stabilitet, det vil si at reguleringssløyfa kan komme til
å begynne å svinge i nivå. Nivået i det øverste karer ligger med andre ord ikke stabilt, men det svinger opp og ned.

Både for kraftig virkning av P-funksjonen, I-funksjonen og D-funksjonen kan medføre ustabilitet i sløyfa. Andre faktorer som
har betydningen for stabilitet eller ustabilitet er prosessens tidskonstant og hvis det finnes "dødtider" i reguleringssløyfa.

Prosessens tidskonstant vil blant annet avhenge av diameteren på tanken og kapasiteten til pumpa og rørsystemet, med andre
hvor hurtig det er mulig å fylle tanken.

Etter at Regulatoren LIC har regnet ut riktig pådragssignal, så sendes dette til frekvensomformeren. Frekvensomformeren
og asynkronmotoren sørger så for å kjøre pumpa med det riktige turtallet.


Eksempel:

Tanken har 50 % nivå. Skal verdien er også stillt inn på 50 % og reguleringsavviket er 0 mm vannsøyle.

Så gir vi den håndstyrte ventilen en ekstra økt åpning slik at nivået i den øvre tanken begynner å minke. Dette senser
DP cella eller LT level transmitter og sender beskjed til regulatoren om at nivået synker. Regulatoren regner på basis
av dette ut et nytt pådragssignal og sender dette til frekvensomformeren. Frekvensomformeren øker pumpas turtall
og nivået stiger opp til det som tilsvarer skal-verdien igjen. I dette tilfellet så vil dette si 50 %.


Sløyfemodell:

Virkemåten til regueringssløyfa kan også beskrives med en teoretisk sløyfemodell: 
(Klikk på figuren for å se den tydelig.)




Fig 2 - En enkel sløyfemodell for nivåreguleringen.


Modelen over er noe forenklet ved at "pådragsorganet" er tegnet bare som en enkelt firkantet boks.
I virkeligheten så består pådragsorganet av tre komponenter montert etter hverandre, frekvensomformeren,
asynkronmotoren, og pumpen. Skulle den teoretiske modellen ha vært litt mer utdypende, så skulle disse
tre komponentene ha vært tegnet inn som tre firkanter i rekke etter hverandre.



www.elektrofag.info







Comments