 |
|||||||||||
|
Kovács Miklós DICONTROL KFT Telefon és fax.: +36-1-4607830, 4670833
Szabályozástechnika dióhéjban - elméletben és gyakorlatban I.rész A cikk indítékát azok a vevői észrevételek szolgáltatják, melyekkel a szerző és munkatársai a közelmúltban találkoztak. A különböző kivitelező cégek által üzembe helyezett szabályozó berendezések nem a tőlük elvárt pontosságot szolgáltatták, s e tényből a felhasználó a szabályozók minőségi hibájára következtetett. Pedig az ok egyebütt keresendő: a mai korszerű szabályozók mellett a kivitelezők némelyike azt vélelmezi, hogy az önbeállóként (önmagát üzembe helyező szabályozóról - self uni - van szó) reklámozott műszer valóban minden maga csinál, és a szabályozott szakasz bárminemű vizsgálata (ki ne mondd: mérésése) nélkül a gyári beállításokkal egyszerűen bekapcsolják, mint egy villanykapcsolót. Bár ez utóbbi sem így megy, ha az egy buszos rendszer alkotóeleme. A szabályozó rendszerek szabályozott szakaszból és szabályozó berendezésből állnak. Az előbbi a „szükséges rossz“, amit kezelnünk kell – az utóbbi segítségével. A szabályozott szakaszokat időbeli viselkedésük szerint szokásos az alábbiak szerint csoportosítani: Statikus jellemzőik szerint: Néhány példa a fentiekre: 1. Villamos fűtésű kemencében a bevitt villamos teljesítmény és a kemence hőmérséklete közötti összefüggés: statikusan nézve nem lineáris, mivel pl. háromszor akkora villamos teljesítménnyel az elért hőmérséklet nem nő a háromszorosára. Időbeli viselkedés szerint ez a szabályozott szakasz ugyanakkor önbeálló, mivel a villamos fűtőteljesítmény bármilyen (természetesen fizikailag értelmezhető mértékű) ugrásszerű változása a hőmérséklet bizonyos idő után egy adott értékre áll be, feltételezve a zavaró jellemzők változatlanságát. Ez utóbbiak lehetnek a kemencében hevítésre elhelyezett anyagok, a fűtőbetétek állapotának időbeli, lassú változása, a tápfeszültség ingadozása, az ajtók nyitogatása, stb. Az önbeállás folyamatának jellemzője, hogy a szakasz egy-, két-, vagy többtárolós viselkedésű. 2. Gázfűtésű kemencében a bevitt gáz mennyisége és az elért hőmérséklet közötti összefüggés az előzőhőz képest még egy időtagot tartalmaz: a gáznak el kell égni, hogy a keletkezett hő kifejtse a kemencetérben a hatását. Ez szigorúan nézve egy holtidőt és egy tároló tagot jelent, így a szabályozott szakasz kéttárolós holtidős tagnak tekinthető. 3. Folyadékszint szabályozás tartályban, a befolyó vezetéken elhelyezett elzáró szerelvénnyel: nem önbeálló, lineáris viselkedésű szakasz. A beömlést szabályozó szelep bármilyen kis nyitása esetén – annak helyzetét nem változtatva – a tartályban a szint folyamatosan nő, ameddig a tartály magassága tart. (Onnantól nemlineáris önbeálló, ha azt nézzük, hogy ettől kezdve a szint nem nő, viszont a víz elcsorog a végtelenségig.) A linearitás azt jelenti, hogy a szelep átbocsátását kétszeresére növelve a tartályban a szint is duplájára nő. Újfent feltételezve valamit, mégpedig, hogy a tartály vízszintes metszetei minden magasságban azonosak – a tartály egy álló, párhuzamos falú, vagy hengeres tartály. Persze a gyakorlatban mindig kiderül, hogy a tartály jól titkoltan hordó formájú, akár 5% eltéréssel is a lineáristól, valamint az alsó részén kúpos vagy domború, de ez inkább méréstechnikai probléma, a szabályozásoknál ritkán kell ilyen eltéréseket kezelni. 4. Gőznyomás (hőmérséklet) - és vízszint szabályozás fekvő henger alakú autoklávban. A gőz és a víz beeresztését külön szelep végzi. A vízfelület felett mindig telített állapotban van gőz, ezért nyomása és hőmérséklete között egyértelmű összefüggés van – a telítettségi görbe. A hőmérséklet szabályozását ezért nyomástávadó jeléről viszik, mivel a nyomásérzékelők időállandója töredéke a hagyományos hőmérséklet érzékelőkének. (Pontosabban fogalmazva, így volt ez néhány éztizede, amikor ez a mérési eljárás meghonosodott, ma a köpeny kivitelű ellenálláshőmérők időállandója nem tér el nagyságrendekkel a nyomástávadókétól). A gőzbeeresztő szabályozószelep állása és a gőzhőmérséklet között összefüggést vizsgálva többtárolós, erősen nemlineáris jellegű szabályozó szakaszasszal van dolgunk. Ráadásul ez a berendezés felfűtés és lehűtés közben a technológia igények miatt eltérően is viselkedhet: az élelmiszeriparban csírátlanításra használt berendezésben az autoklávban vákuumcsomagolt vagy vékonyfalú konzervben lévő élelmiszer burka illetve doboza kiszakadhat, ha a kezelés során felmelegedett és belső nyomásával a körülötte lévő folyadék nyomásával egyensúlyt tartó csomagolás körül a telített gőz hőmérsékletének csökkentésekor leesik annak nyomása is. Ezt a nyomásesést tiszta préslevegő szabályozott beeresztésével kompenzálják. 5. Térhőmérséklet-, maghőmérséklet- és páratartalom szabályozás húsipari főző- füstölő berendezésben. A technológia szerint a zárt térben elhelyezett, kezelésre váró húsra közvetlenül gőzt bocsátanak be a páratartalom növelésére, ugyanakkor gőzős hőcserélőn keresztül is fűtik a teret. A berendezésben külön szabályozzák a térhőmérsékletet vagy a kezelt hús anyaghőmérsékletét (maghőmérséklet) és a légtér páratartalmát. A térhőmérséklet szabályozást bonyolítja az a tény, hogy a páratartalom szabályozásra szánt , közvetlenül befecskendezett gőz a térhőmérsékletet is megemeli, illetve a páratartalom csökkentésére kinyított kéménycsapantyú hatására a hőmérséklet akkor is csökkenhet, ha éppen fűt a hőmérséklet szabályozó. A térhőmérséklet szabályozás kéttárolós, erős zavarójellemzők fellépésével tarkított szabályozott szakasz, a maghőmérséklet ezen felül még egy holtidőt is tartalmaz. A páratartalom szabályozás viszonylag egyszerü, közel lineáris jellemzőjű, egytárolós viselkedésű taggal írható le. Feladatmegoldások: 1.Példa: Villamos fűtésű kemence, olvasztott aluminium hőkezelésére. Függőleges henger alaku kemence palástjában elhelyezett villamos ellenálláson 0...100 A áramerősségű áramot vezetnek át, 230 fázisfeszültségen. Az áram a szigetelő palást fűtése révén befolyásolja az aluminium olvadék hőmérsékletét. A pontossági igény 670 °C tartományban +-1 K. A szabályozó berendezés részei: A fenti feladathoz az alábbi paramétereket állítottuk be a szabályozón: Ezekkel a beállításokkal sikerült elérni, hogy állandósult állapotban 0,5K-nál kisebb a szabályozási eltérés, zavarójel hatására pedig egy túllendüléssel gyorsan lecseng a változás. |
||||||||||
