< terug naar de blog

Een goed gevoel is het halve werk

Wat is de kwaliteit van een regelkring?

Sensor op WKK

Een regelaar vergelijkt voortdurend een gespecificeerde SET-waarde met een gemeten ACTUELE waarde en bepaalt uit het verschil (afwijking) een reactie (gemanipuleerde variabele) met als doel de afwijking tussen de SET- en ACTUELE waarden zo klein mogelijk te maken. Als bijvoorbeeld voor een WKK-eenheid een constante retourtemperatuur van 60°C vereist is, is dit de SET-waarde, terwijl de ACTUELE waarde wordt bepaald door een temperatuursensor. Een mogelijke reactie is een driepuntsignaal dat via een elektrische aandrijving een mengklep opent, stopt of sluit, zodat de retourtemperatuur wordt verhoogd, gehandhaafd of verlaagd.

Gedrag sturen via sensoren

De kwaliteit van de regelkring wordt in de eerste plaats begrepen als hoe nauwkeurig en hoe snel de regelaar de ACTUELE waarde dichter bij de SETPOINT-waarde brengt, bijvoorbeeld na een plotselinge verandering in de SETPOINT-waarde op tijdstip T. In het ideale geval overschrijdt de ACTUELE waarde het doel slechts één keer lichtjes en benadert dan de SETPOINT-waarde vanaf deze kant. Als de regelaar te langzaam is, zal er te veel tijd verstrijken voordat het doel wordt bereikt. Als de regelaar te snel is, wordt het doel meerdere keren overschreden. Aangezien de servomotor in ons voorbeeld ook deel uitmaakt van de regelkring en dus de kwaliteit ervan beïnvloedt, moet de looptijd correct worden ingesteld op de regelaar als deze optie beschikbaar is.

Wat is een dode tijd?

Grote afstand van de sensor tot de mixer

De dode tijd van het geregelde systeem is de tijd die verstrijkt voordat het effect van een verandering in de regelaar wordt gedetecteerd door de sensor. Als bijvoorbeeld de sensor van onze bovengenoemde retourstroomversterker zich bij de retourstroominlaat van de WKK-eenheid bevindt, terwijl de mixer 5 meter verderop is geïnstalleerd, dan is de dode tijd minstens zo lang als de looptijd (t) die nodig is om het water de afstand (s) met de snelheid (v) van de mixer naar de sensor te laten stromen.

t = s / v

v = Q / A = Q / ¼πDN²

Voor een WKK-eenheid met een thermisch vermogen van 12,5 kW, die 80°C in de aanvoer levert en 60°C in de retour ontvangt, is de delta T 20K en het debiet (Q) dus 0,54 m³/u. Dit resulteert in de volgende stroomsnelheden (v) voor de volgende nominale breedtes en de volgende looptijden (t) voor bijvoorbeeld een sectie van 5 m:

Hieruit blijkt dat een sterk overgedimensioneerde nominale grootte leidt tot een aanzienlijke toename van de dode tijd. En dit staat een hoge regelkwaliteit zeker in de weg.

Waarom is een correcte sensorinstallatie zo belangrijk?

Het is ook duidelijk dat de afstand tussen de sensor en de mixer zo klein mogelijk moet zijn om de dode tijd niet onnodig te verlengen. De montagelocatie van de sensor is daarom de eerste parameter waarmee rekening moet worden gehouden.

Korte afstand van de sensor tot de mixer

De warmteoverdracht van het verwarmingswater naar de sensor vormt echter ook een hindernis die relevant is voor de tijd: hoe beter de warmteoverdracht, hoe sneller de sensor reageert. Contactsensoren, die worden gemonteerd aan de buitenkant van de pijp waardoor het te meten verwarmingswater stroomt, zijn bijzonder gebruikelijk. Hierbij spelen drie belangrijke factoren een rol:

Contactoppervlak
Het contactoppervlak moet zo groot mogelijk zijn. Als een sensor bijvoorbeeld in de lengterichting van een gegolfde pijp wordt geplaatst, zijn er slechts enkele kleine punten beschikbaar voor warmteoverdracht.

Bij een gladde buis bestaat het contact tussen de sensor en de buis nog steeds uit een lijn. Alleen door warmtegeleidende pasta of een andere koudebrug te gebruiken, wordt de lijn het vereiste contactoppervlak dat een snelle warmteoverdracht garandeert.

Sensor zonder warmtegeleidende pasta en sensor met warmtegeleidende pasta

Metalen zijn de beste warmtegeleiders in tegenstelling tot kunststoffen, oxides (roest) of andere onzuiverheden. De pijp moet daarom van metaal zijn en zorgvuldig worden gereinigd voordat de sensor wordt geïnstalleerd.

De spanning van de contactdruk moet blijvend elastisch blijven, waarmee rekening moet worden gehouden bij de keuze van de spanband. In dit opzicht is een spiraalveerdraad zeker beter dan een kabelbinder en een kabelbinder is zeker beter dan plakband.

Contactdruk door spanband

In elk geval zijn de deskundigheid en zorgvuldigheid van de installateur vereist om onnodige fouten op dit punt te voorkomen, die in het ergste geval de kwaliteit van de regelkring zodanig kunnen verslechteren dat er permanente temperatuurschommelingen optreden in de retourstroom van de WKK-eenheid.

Slechte warmteoverdracht leidt tot langere dode tijd