<powrót do bloga

Dobre samopoczucie to połowa sukcesu.

Na czym polega jakość pętli sterowania?

Czujnik na elektrociepłowni

Sterownik stale porównuje określoną wartość SET z zmierzoną wartością ACTUAL i wyznacza reakcję (zmienną manipulowaną) na podstawie różnicy (odchylenia), dążąc do tego, aby odchylenie między wartościami SET i ACTUAL było jak najmniejsze. Jeśli np. dla jednostki kogeneracyjnej wymagana jest stała temperatura powrotu 60°C, to jest to wartość SET, natomiast wartość ACTUAL jest określana przez czujnik temperatury. Możliwą reakcją byłby trzypunktowy sygnał, który za pośrednictwem napędu elektrycznego otwiera, zatrzymuje lub zamyka zawór mieszający, dzięki czemu temperatura powrotu zostaje podniesiona, utrzymana lub obniżona.

Kontrola zachowania poprzez czujnik

Przez jakość pętli sterowania rozumie się przede wszystkim to, jak dokładnie i jak szybko regulator zbliża wartość AKTUALNĄ do wartości TARGET, na przykład po nagłej zmianie wartości TARGET w czasie T. W idealnej sytuacji wartość AKTUALNA tylko raz nieznacznie przekracza cel, a następnie od tej strony zbliża się do wartości TARGET. Jeśli sterownik jest zbyt wolny, do osiągnięcia celu upływa zbyt dużo czasu. Jeśli kontroler jest zbyt szybki, to wychyla się kilka razy nad cel. Ponieważ w naszym przykładzie serwomotor jest również częścią pętli sterowania i tym samym wpływa na jej jakość, jego czas pracy powinien być prawidłowo ustawiony na sterowniku, jeśli taka opcja istnieje.

Co to jest martwy czas?

Duża odległość czujnika od mieszacza

Czas martwy układu sterowanego to czas, który upływa zanim efekt zmiany w regulatorze zostanie wykryty przez czujnik. Jeśli np. czujnik naszej wspomnianej wcześniej windy powrotnej znajduje się na wlocie powrotnym do elektrociepłowni, natomiast mieszacz został zainstalowany w odległości 5 m, to czas martwy jest co najmniej tak długi jak czas biegu (t), który woda musi przepłynąć na odległość (s) z prędkością (v) od mieszacza do czujnika.

t = s / v

v = Q / A = Q / ¼πDN²

Dla jednostki kogeneracyjnej o mocy cieplnej 12,5kW, która dostarcza 80°C na zasilaniu i odbiera 60°C na powrocie, delta-T wynosi 20K, a natężenie przepływu (Q) wynosi zatem 0,54m³/h. Wynikają z tego następujące prędkości przepływu (v) dla następujących średnic nominalnych oraz następujące czasy pracy (t) dla odcinka np. 5 m:

Przede wszystkim widać z tego, że znacznie przewymiarowany rozmiar nominalny prowadzi do znacznego wzrostu czasu martwego. A to z pewnością przeszkadza w uzyskaniu wysokiej jakości sterownika.

Dlaczego prawidłowa instalacja czujnika jest tak ważna?

Ponadto wiadomo, że odległość między czujnikiem a mieszaczem musi być jak najmniejsza, aby nie zwiększać niepotrzebnie czasu martwego. To sprawia, że lokalizacja czujnika jest pierwszym parametrem, który należy wziąć pod uwagę.

Mała odległość czujnika od mieszacza

Jednak wymiana ciepła z wody grzewczej do czujnika jest również przeszkodą mającą znaczenie w czasie: im lepsza wymiana ciepła, tym szybciej reaguje czujnik. Szczególnie często spotykane są czujniki kontaktowe montowane od zewnątrz na rurze, przez którą przepływa mierzona woda grzewcza. W grę wchodzą tu trzy główne czynniki:

Powierzchnia kontaktowa
Powierzchnia styku powinna być jak największa. Na przykład, jeśli sonda jest umieszczona wzdłuż rury falistej, tylko kilka małych punktów jest dostępnych dla wymiany ciepła.

Przy gładkiej rurze kontakt między czujnikiem a rurą nadal składa się z linii. Dopiero dzięki zastosowaniu pasty termicznej lub innego mostka termicznego linia ta staje się wymaganą powierzchnią styku, która gwarantuje szybkie odprowadzanie ciepła.

Czujnik bez pasty termicznej i czujnik z pastą termiczną

Metale są najlepszymi przewodnikami ciepła w przeciwieństwie do tworzyw sztucznych, tlenków (rdzy) lub innych zanieczyszczeń. Dlatego rura powinna być wykonana z metalu i dokładnie oczyszczona przed montażem czujnika.

Napięcie siły naciągu powinno być trwale utrzymywane elastycznie, co należy uwzględnić przy doborze taśmy napinającej. Pod tym względem spiralny drut sprężynowy jest z pewnością lepszy od opaski kablowej, a opaska kablowa od taśmy klejącej.

Nacisk stykowy spowodowany przez taśmę napinającą

W każdym przypadku wymagana jest fachowa wiedza i staranność instalatora, aby uniknąć w tym miejscu niepotrzebnych błędów, które w najgorszym przypadku mogą pogorszyć jakość pętli regulacyjnej do tego stopnia, że na powrocie jednostki kogeneracyjnej wystąpią trwałe wahania temperatury.

Słaba wymiana ciepła prowadzi do dłuższego czasu martwego