Praktisk Prosessregulering 6:8

Grensesvingninger - Kjenn lusa på gangen!

Ikke all kløe skyldes lus, men det er viktig å kjenne igjen lusa for å bli kvitt den.

De mest nøyaktige målingene for kjøp og salg av olje gjøres med tankmålinger.
De mest nøyaktige målingene for kjøp og salg av olje gjøres med tankmålinger. (Bilde: Istockphoto)

Ikke all kløe skyldes lus, men det er viktig å kjenne igjen lusa for å bli kvitt den.

Praktisk Prosessregulering

Artikkelserien ”Praktisk Prosessregulering” er utviklet av Dr. ing. Morten Christian Svensson i samarbeid med Automatisering. Det praktiske står i fokus, framfor en teoretisk, matematisk tilnærming.

Dr. ing. Morten Christian Svensson

 

Reguleringssløyfer kan være utsatt for samme problem, men kan avluses!

 

Sløyfer, som ”klør” (les: oscillerer), har vi dessverre for mange av i prosessindustrien. Ofte ser vi at dette får økonomiske konsekvenser, gjennom for eksempel slitasje på utstyr og redusert produktkvalitet.

 

Ja takk, begge deler!??

 

Årsaken til denne ”kløen” kan være mange, men de mest vanlige er:

  1. Grensesvingninger
  2. feiltunet (ikke-robust) regulator

 

Det er ofte en sammenheng mellom disse to fenomenene, da grensesvingninger blir feiltolket og oppfattet som et tuningsproblem. Såkalte eksperter skrur seg bort, og glemt var de opprinnelige regulatorparameterne (bruk alltid logg!). Resultatet blir at vi både har grensesvingninger og feiltunet regulator. Det er viktig å lære seg å skille mellom disse fenomenene.

 

Ventilstiksjon

 

Grensesvingninger kalles ”limit cycles” på engelsk, og er som navnet sier et svingefenomen; reguleringssløyfer som oscillerer. Forutsetningen, for grensesvingninger, er at vi både har hysterese og integralvirkning i reguleringssløyfen. I prosessindustrien er begge disse ingrediensene til stede.

 

Integralvirkning fås dersom vi benytter I-delen i PID-regulatoren (PI er den mest brukte regulatorfunksjonen). Hysterese har vi i reguleringsventiler, og denne skyldes stiksjon (statisk friksjon). Ventilen har en tendens til å ”stivne” i en gitt posisjon, og flytter seg bare etter en kraftig korreks. Dessverre flytter den seg gjerne litt for langt og stivner i ny, feil posisjon. Det er I-delen i regulatoren som har ansvaret for denne tiltagende korreksen; den slutter jo ikke å mase før reguleringsavviket er null.

 

Lusas gange

 

Hvordan kjenner vi da igjen disse grensesvingningene, slik at vi vet hva vi har med å gjøre? Figuren viser en typisk sammenheng mellom regulatorutgang og strømningen gjennom reguleringsventilen ved strømningsregulering. Pådragssignalet har et typisk sagtannsforløp grunnet regulatorens I-del og den standhaftige reguleringsventilen. Strømningsforløpet er typisk firkantet.

 

Hvordan blir vi kvitt grensesvingninger? Godt ventilvedlikehold og bruk av ventilstiller (”positioner”) reduserer stiksjonsproblemet betraktelig. Du bør også spørre deg selv om du egentlig trenger I-virkning i regulatoren. Hvor viktig er det at regulert størrelse samsvarer med settpunkt? Kan du ”fake” settpunkt, eller bruke P-regulator med fininnstilt offset? Dersom regulatorforsterkningen er stor, er muligens stasjonæravviket akseptabelt.

 

Vi ser også at flere regulatorleverandører har ”anti-grensesvingningsfunksjon”. Du kan enkelt lage en slik funksjon selv dersom regulatoren har mulighet for parameterstyring eller ulineær karakterisering. Du kan da styre regulatorens I-virkning slik at denne bare brukes når den trengs mest, og dermed ikke forårsaker grensesvingninger.

 

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå