Trykkregulering

Beskrivelse av en enkel reguleringssløyfe for trykkregulering.

www.elektrofag.info


Under følger en beskrivelse av et enkelt system for trykkregulering, der man bruker en trykkluft reguleringsventil som
pådragsorgan. Fordelen med denne løsningen er en rask og presis regulering.


Figur 1 - Enkel reguleringssløyfe for trykkregulering.


Reguleringssløyfen virker slik:

Det som reguleres er gass eller lufttrykket i tanken. For å måle trykket så benyttes det en DP celle. Denne er merket "PT".
PT står for Pressure Transmitter. Pressure transmitter sender et elektrisk signal til en regulator, PIC som forteller om hva er-verdien
er, eller med andre ord om nivået i tenken. Signalet ut i fra PT vil kunne variere fra 0 til 24 mA, avhengig av trykket 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 volumet til tanken, det trykket vi arbeider med og dimmensjonen og
kapasiteten til rørsystemet, med andre ord hvor hurtig det lar seg gjøre å bygge opp trykket i tanken.

Etter at Regulatoren PIC har regnet ut riktig pådragssignal, så sendes dette til reguleringsventilen. Reguleringsventilen slipper
så gjennom den riktige mengden gass ut av tanken.

Eksempel:

Tanken har 50 % av maksimalt overtrykk. Skal verdien er også stillt inn på 50 % og reguleringsavviket er 0 bar.

Så gir vi den håndstyrte ventilen en ekstra økt åpning slik at trykket i tanken begynner å minke. Dette senser
DP cella eller PT pressure transmitter og sender beskjed til regulatoren om at nivået synker. Regulatoren regner på basis
av dette ut et nytt pådragssignal og sender dette til reguleringsventilen. Reguleringsventilen åpner opp og trykket
stiger opp til det som tilsvarer skal-verdien igjen. I dette tilfellet så vil dette si 50 % av maksimalt overtrykk innenfor
reguleringsområdet.


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.


Denne trykkreguleringssløyfen, slik som beskrevet her er ellers forholdsvis lik en trykkreguleringssløyfe for kabintrykk
ombord i et fly. (Men i flyet så finnes det et parallelt backupsystem pluss at den fysiske utformingen av komponenetene
er noe annerledes. Regulatorens reguleeringskarakterestikk er også noe annerledes.) Regulering av trykkabinen i et fly.







Comments