Kompetenstveckling inom Automationsområdet för Konstruktörer Drift- och Underhållspersonal

Optimering av tanknivå för buffertverkan

Bakgrund

Buffertverkan används för att fånga upp och dämpa ut snabba flödesvariationer i en processteknisk anläggning.

Genom att införa buffertverkan i processens tanknivåer skapas möjlighet att förbättra stabiliteten och precisionen i de för produktionen viktigaste reglersystemen.

Tanknivån i en bufferttank får inte regleras för kraftigt.

En tank kan uppfattas som ett processtekniskt filter där störande flödesvariationer kan dämpas ut.

Om tanknivån står stilla vid lastvariation är ju tankens till- och frånflöde lika stort och därmed har tanken tappat sin processtekniska funktion att filtrera flödesvariationer.

Genom att låta tanknivån vandra med processbelastningen inom ett önskat område och styra ventilläget i lämplig proportion säkerställer man att tanken inte töms eller överfylls.

En tanknivå optimerad för buffertverkan kommer alltid att ligga på ett ur processbelastningssynvinkel fördelaktigt läge.

Exempelvis om reglerventilen sitter i tankens avlopp höjer man tanknivån vid lågt flöde och sänker tanknivån vid högt flöde för att kunna hantera kraftiga laständringar.

P-reglering ger alltid ett reglersystem snabbhet och goda stabilitetsegenskaper.

Om reglerventilerna har hysteres beroende på för hårt dragna packboxar som omsluter ventilspindeln eller om donet utgörs av ett spjäll med hysteres är P-regulatorn ett gott alternativ eftersom P- och PD-reglering inte ger de svängning som PI- och PID-reglering skulle ha gett.

Exempel på lämpliga tankar för optimering av P-reglering med buffertverkan är ångdomar, kondensat- och matarvattentankar.

En nackdel med P-reglering är att om man ställer in för låg regulatorförstärkning blockeras ventilläget att göra fullt slag, detta kan lätt hanteras med framkoppling.

 Förberedelser

Säkerställ att reglersystemets process och fältutrustning fungerar tillfredsställande.

Genom att styra regulatorns utsignal och kontrollera att reglersystemets ÄR-värde reagerar som det ska får man en god uppfattning om reglersystemets kondition och eventuellt behov av underhåll.

Optimering

  • Bestäm mellan vilka ytterlighetsvärden tanknivån får variera med processbelastningen (vanligtvis flöde)
  • Styr tanknivån för hand eller använd en fungerande PI-reglering och sök mätvärden enligt tabell.

Processbelastning

ÄR-värde

UT-signal

MinLast

ÄR1=

UT1=

MaxLast

ÄR2=

UT2=

 

  • Beräkna BÖR-värdet enligt följande:

BÖR = (ÄR1 + ÄR2)/2

BÖR-värdet skall vara ÄR-värdets medelvärde. Detta innebär att tanknivån kommer att variera symmetriskt kring BÖR-värdet.

  • Beräkna BIAS-värdet enligt följande

BIAS = (UT1 + UT2)/2

BIAS skall vara medelvärdet av regulatorns UT-signal. Detta inneär att regulatorns UT-signal kommer att variera symmetriskt kring BIAS.

  • Beräkna regulatorförstärkningen F enligt följande

F = ändringen av UT/ ändringen av ÄR

F = (UT1 – UT2)/(ÄR1 – ÄR2)

Om F blir positiv väljs direkt verkande regulator, och om F blir negativ väljs omvänt verkande regulator.

Kommentar: Det kan hända att den beräknade förstärkningen inte kan användas beroende på att reglersystemet blir instabilt. Då har man valt för liten ÄR-värdesändring vid laständring och regulatorförstärkningen måste då sänkas.