REGULERING AV PRODUKT-
STRØMNING OG -KVALITET
(MED FORHOLDSREGULERING)

• Bilde av simulatorens frontpanel
• Hva trengs for å kunne kjøre simulatoren? Les for å få siste informasjon!
• Tips for bruk av simulatoren
• Simulatoren: kvalitet_flow_regulering.exe (klikk for å laste ned). Simulatoren kjører umiddelbart etter nedlasting ved å trykke Åpne i nedlastingsvinduet. Alternativt kan du først lagre en kopi av exe-filen på en selvvalgt katalog på PC'en og deretter kjøre exe-filen, hvilket starter simulatoren.

Innledning

En prosess i form av en blandetank for kaldtvann og varmtvann simuleres. Produktstrømmen Fp og produktkvaliteten, som her er produkttemperaturen Tp, reguleres ved å styre to fødestrømmer, som er kaldtvannsstrøm Fk og varmtvannsstrøm Fv. Fk styres direkte vha. en strømningsregulator, mens Fv styres vha. forholdsregulering der forholdstallet Kf er forholdet mellom kaldtvannsstrøm og varmtvannsstrøm, dvs. Kf = Fv/Fk.

I simulatoren kan Fp og Tp reguleres manuelt via Fk og Kf eller automatisk med tilbakekopling fra målt Fp og Tp og med Fk og Kf som pådrag.

Mål

Målet med denne simulatoren er å få kunnskap om hvordan produktstrøm og produktkvalitet for en enkel, men likefullt representativ, industriell prosess kan reguleres. det er også et mål å oppleve fordelen ved å bruke tilbakekoplet regulering i stedet for en åpen sløyfe-strategi.

Motivasjon

Prosessen i denne simulatoren tilsvarer industrielle prosesser som forbrenningsprosesser og reaktorer, som kan reguleres på tilsvarende måte.

Oppgaver

Nedenfor angis verdier uten enheter. Du kan gjerne anta at alle enhetene er i %, med passende omregninger fra fysiske enheter til prosent. Tiden kan gjerne antas å være i minutter.

1. Åpen sløyfe-regulering (styring) av Fp og Tp:
   1. På simulatorens frontpanel er det vist formler for beregning av Fk og Kf (=Fk/Fv). Utled selv disse formlene ut fra en statisk energibalanse. Disse referansene kan brukes ved åpen sløyfe-regulering (eller styring) av produktstrømmen Fp og produkttemperaturen Tp vha. kaldtvannsstrøm Fk og varmtvannsstrøm Fv. (Du kan anta homogene forhold i tanken når/hvis du setter opp en dynamisk energibalanse.)
   2. Start simulatoren. Velg "lokal referanse" for Fk og Kf. Påse at FC-regulatoren og TC-regulatoren da blir satt i manuell modus (dette skal skje automatisk ved å velge lokal referanse for Fk og Kf). Anta at Fp skal være 60 og Tp skal være 45. Tk antas å være 30, og Tv antas å være 70. Hva blir de tilsvarende verdiene av Fk og Kf? (Simulatoren beregner disse verdiene.) Bruk så disse verdiene som referanseverdier for Fk og Kf, dvs. som verdier for hhv. Fk_ref_lokal og Kf_ref_lokal. Hva blir det stasjonære reguleringsavviket for Fp og for Tp?
   3. Gjenta deloppgave 1b, men legg nå inn modellfeil ved at Tv_feil settes lik 10. Hva blir nå det stasjonære reguleringsavviket for Fp og for Tp?

    

2. Lukket-sløyfe-regulering (automatisk regulering) av Fp og Tp:
   1. Fortsett deloppgave 1c, der det altså er lagt inn modellfeil mht. Tv, men velg nå "ekstern referanse" for Fk og Kf. Påse at FC-regulatoren og TC-regulatoren da blir satt i auto-modus (dette skal skje automatisk ved å velge "ekstern referanse" for Fk og Kf). Hva blir det stasjonære reguleringsavviket for Fp og for Tp?
   2. Endre referansen for Fp og for Tp til nye konstante verdier etter eget ønske. Klarer reguleringssystemet å bringe reguleringsavvikene til null?
   3. Regulatorene TC, FCk og FCv er stilt inn ut fra hovedregelen at integraltiden settes lik tidskonstanten i prosessen som reguleres, mens regulatorforsterkningen er gitt en verdi som gir passe stabilitet i reguleringssløyfen. For regulatoren FC er integraltiden satt lik 1 (noe større enn summen av tidskonstantene for kaldtvanns- og varmtvannsventilen). Lek med PI-parameterverdiene. Prøv spesielt å oppnå hurtigere regulering av Tp.

[KYBSIM] [TechTeach]

Oppdatert 20.8.04. Utviklet av Finn Haugen. E-postadresse: finn@techteach.no.