MÄT OCH REGLERTEKNIK

Question 1

Beskriv två fördelar och två nackdelar hos PT100-givare jämfört med termoelement.

Answer 1

Noggrannare och fungerar utan referenstemperatur.
Långsammare och mindre mätområde.

Question 2

Beskriv en fördel och en nackdel med att mäta flöde med en dP-cell jämfört med att använda en induktiv flödesmätare.

Answer 2

Mindre känslighet mot mediets ledningsförmåga men orsakar större tryckfall.

Question 3

På vilket sätt påverkas flödesregleringen av att den installerade karakteristiken är olinjär?

Answer 3

Om karakteristiken är snabböppnande, kan regleringen bli instabil vid låga flöden och långsam vid höga flöden.

Question 4

Förklara principen för hur en PT100-givare fungerar.

Answer 4

Metoden bygger på att resistansen hos en metall, i detta fall platina, förändras med temperaturen.

Den vanligaste förekommande resistanstermometern är Pt 100 som står för att resistansen är 100 Ohm vid 0 °C. Pt är den kemiska beteckningen för platina.

Question 5

Förklara varför det behövs tre sladdar mellan PT100-givarens mätsensor och mätomvandlaren.

Answer 5

Tre sladdar behövs för att man ska kunna mäta och kompensera för resistansen i ledningen mellan mätsensor och mätomvandlare.

Question 6

Förklara skillnaden mellan en självreglerande process och en integrerande process.

Answer 6

Självreglerande process innebär att PV efter lång tid stannar på ett nytt värde efter ändring av OUT.

Integrerande process innebär att PV fortsätter ändras tills någon yttre faktor hindrar.

Question 7

Beskriv, för var och en av följande parametrar, hur stabiliteten påverkas när man ändrar (ökar respektive minskar) på regulatorns förstärkning K c , integrationstid Ti och deriveringstid Td .

Answer 7

Ökning av 𝐾 ger minskad stabilitet, minskning av 𝐾 ger ökad stabilitet. Ökning av 𝑇 𝑐𝑐𝑖
ger ökad stabilitet, minskning av 𝑇 ger minskad stabilitet.

Ökning av 𝑇 kan ge ökad stabilitet 𝑖𝑑
upp till viss gräns, därefter minskad stabilitet.

Question 8

Beskriv hur man bestämmer vilka av PID-regulatorns block som bör användas (P, PI, PD eller PID) för att erhålla bästa möjliga reglering för en given process.

Answer 8

Vilka block som bör användas beror på processen och omgivningen i övrigt.

P-block används i regel alltid.

I-block bör användas om tillräcklig statisk noggrannhet inte kan uppnås utan detta.

D-block kan användas om man kan uppnå bättre snabbhet och/eller stabilitet med detta utan att få för mycket störningar i styrsignalen.

Question 9

Varför kan man inte använda kopparledning mellan termoelementet och mätomvandlaren?

Answer 9

För att termoelementet ska fungera som referenspunkt måste de vara i samma material.

Question 10

Förklara principen för hur en dP-cell fungerar.

Answer 10

De två tryck som ska jämnföras läggs på var sin sida om ett membran.
Vid en tryckändring ändras membranets läge som ändrar kapaciteten som mäts.

Question 11

Vad finns det för regulatorinställningsmetoder?

Answer 11

Gissa och prova

Lambdametoden

Ziegler Nichols frekvensmetod

Question 12

Förklara vad som allmänt kännetecknar en bra reglering.

Answer 12

Stabilitet (inte för mycket svängningar i ärvärdet)

Snabbhet (reglerfel hinner inte bli för stora och/eller återställs tillräckligt snabbt)

Statisk noggrannhet (inte för stora kvarstående reglerfel)

Störtålighet (inte för mycket brus i styrsignalen)

Question 13

När Ziegler-Nichols frekvensmetod används erhålls ger tre olika parameteruppsättningar, en P- regulator, en PI-regulator och en PID-regulator. Hur avgör man vilken som är mest lämplig ?

Answer 13

Testas praktiskt.
Tag hänsyn till de önskemål som finns på regleringen och var uppmärksam på de problem som är vanliga för respektive regulatortyp, d.v.s. statiska fel för P-regulatorer, långsam reglering för PI-regulatorer och störkänslighet för PID-regulatorer.

Question 14

Förklara vad adaptiv reglering innebär och beskriv under vilka förutsättningar det är lämpligt att använda adaptiv reglering

Answer 14

Adaptiv reglering innebär att regulatorn själv känner av processens egenskaper (genom att jämföra ärvärde och styrsignal) och justerar reglerparametrarna efter förändringar i processen.

Adaptiv reglering är lämplig då processens egenskaper varierar relativt långsamt och där man inte har tillgång till någon lämplig referenssignal som kan avslöja processens egenskaper.

Question 15

Förklara vad parameterstyrning innebär och ge två olika exempel på situationer där parameterstyrning kan vara lämpligt att använda.

Answer 15

Parameterstyrning innebär att man har flera uppsättningar av reglerparametrar och en referenssignal (kan vara ärvärdet eller något annat) vars värde indikerar vilken parameteruppsättning som bör användas för tillfället.

Parameterstyrning är lämplig då processens egenskaper varierar relativt långsamt och på ett sätt som kan utläsas tydligt av referenssignalen eller då önskemålen på regleringen varierar på ett sätt som kan utläsas tydligt av referenssignalen.

Question 16

Hur gör man för att en ventils installerade karakteristiken skall bli linjär och varför vill man att den skall vara linjär ?

Answer 16

Man kan använda en programmerbar ventillägesställare (positioner).

Linjär karakteristik innebär att flödet är proportionellt mot styrsignalen, vilket ger bra förutsättningar för stabil, snabb och noggrann reglering.

Question 17

Beskriv konsekvenserna av glapp och friktion (mellan delarna) i reglerventiler

Answer 17

Glapp och/eller friktion i en ventil leder till att ventilens läge inte följer styrsignalens ändringar helt utan styrsignalen kan ändras i viss utsträckning utan att ventilläget ändras.

Detta gör att reglerfelet inte kan kompenseras förrän det har blivit tillräckligt stort och ärvärdet kommer då att pendla kraftigt upp och ner kring börvärdet.

Glapp och friktion är ju två olika fenomen men ger ungefär likartade konsekvenser.

Question 18

Förklara begreppet framkoppling

Answer 18

Framkoppling innebär att informationen från en mätbar störning används för att förbättra regleringen.

Question 19

Ge ett exempel på en situation där kaskadreglering kan vara lämpligt att använda.

Answer 19

Kaskadreglering är lämpligt om man t.ex. reglerar en temperatur eller en nivå, d.v.s. en relativt långsam storhet, med hjälp av en ventil som störs av ett varierande tryck.

Då kan man kompensera för tryckvariationerna genom att låta en slavregulator reglera flödet genom ventilen.

Question 20

Vad är anledningen till att man försett pt100 givaren med fler anslutningsledningar än två?

Answer 20

De extra ledningarna är till för att man ska kunna mäta och kompensera för resistansen mellan mätsensor och mätomvandlare.

Question 21

Förklara hur en dP-cell används för att för att mäta ångflöde, rita dessutom in hur dP-cellen kopplas in på ångröret, Förklara varför du har ritat in den där.

Answer 21

Tryckmätaren placeras lägre en mätstället och mätledningarna ska vara fyllda med kondensat. Rekommenderat mätställe är på rörets övre del.

dP-cellen mäter tryckdifferensen över en strypning på röret. Den uppmätta tryckdifferensen ger information om flödet i röret.

Question 22

Det är vanligt vid uppstart av en ångpanna att nivån visas fel i domen. Varför då?

Answer 22

Visar fel tills det har kondenserat i minusbenet

Question 23

Ibland mäts nivån genom att låta luft bubbla ut nära tankens botten. Vad är poängen med att mäta på detta sätt?

Answer 23

Vätskan kan vara frätande. Tryckmätaren kommer inte vara kontakt med vätskan

Question 24

Vilka parametrar mäts då man tillämpar Ziegler-Nichols metod?

Answer 24

För att använda sig av Z-N självsvängningsmetoden måste man först ta fram den kritiska förstärkningen(K0) samt mäta den kritiska periodtiden(T0).

Question 25

Du har fått i uppgift för ett färdigt reglersystem att ställa in detta så att det kan användas. Någon nämner att du kan använda Ziegler-Nichols självsvängningsmetod. Beskriv hur du gör!

Answer 25

• Stäng av I- och D-delarna i regulatorn.
  
  • Ställ in en låg förstärkning (Kc) på P-delen.
  • Ställ in önskat börvärde (SP).
  • Sätt regulatorn i automatik.
  • Gör en kortvarig laststörning.
  • Uppstår självsvängning - om inte. Öka värdet på Kc och gör en kortvarig laststörning
  • Repetera tills självsvängning precis uppstår.
  • Värdet du nu har på Kc är K0, den regulatorförstärkning då självsvängning uppstår.
  • Mät nu periodtiden för att få fram T0.
  • Parametrarna för P-, PI- och PID-regulatorer fås ur Z-N tabell

Question 26

Beskriv en fördel och en nackdel hos en PI-regulator jämfört med en P-regulator.

Answer 26

PI-regulatorn är noggrannare men långsammare.

Question 27

Förklara vad som menas med kvotreglering.

Answer 27

Kvotreglering innebär att flera processer regleras så att deras processvärden har ett bestämt förhållande till varandra.

Question 28

Förklara principen för hur ett termoelement fungerar.

Answer 28

Två parallella metallstavar av olika metaller är sammankopplade i ena änden. I andra änden uppstår en elektrisk spänning mellan stavarna om det finns en temperaturskillnad längs stavarna.

Med hjälp av spänningen och temperaturen i ena änden kan temperaturen i andra änden beräknas.

Question 29

nge en fördel och en nackdel med termoelementet jämfört med en PT100-givare.

Answer 29

Snabbare och större mätområde.

Mindre noggrant och kräver referenstemperatur.

Question 30

Förklara funktionen hos en ventillägesställare.

Answer 30

Kan anpassa ventilen till systemet så att den installerade karakteristiken blir hyfsat linjär.

Question 31

Beskriv styrkor och svagheter hos var och en av de tre regulatortyperna P-regulator,
PI-regulator och PID-regulator.

Answer 31

P-regulatorn utsignal är proportionell mot reglerfelet, vilket ger en reduktion av reglerfelet.

I-blocket utsignal är proportionell reglerfelets integral (ackumulerad integral) vilket ger en bra statisk noggrannhet. D-blocket utsignal är proportionell mot reglerfelets derivata (förändringshastighet) vilket ger en snabb reaktion på ändringen i reglerfelet.

Nackdelar: Statiska fel för P-regulatorer, långsam reglering för PI-regulatorer och störkänslighet för PID-regulatorer.

Question 32

Förklara vad kavitation är och hur en ventil påverkas av kavitation.

Answer 32

Kavitation innebär att ångblåsor bildas i vatten p.g.a. tryckminskning och därefter imploderar p.g.a. tryckökning.
När ångblåsorna imploderar kan skador på ventilen uppstå.

Question 33

Vid ändring av börvärdet till en ny nivå kan det ibland inträffa att en tidigare stabil reglerkrets blir instabil. Förklara varför och beskriv en lämplig metod att hantera problemet

Answer 33

Om processen är olinjär och inte ändras med tiden kan regulatorn vara stabil vid en arbetspunkt men instabil vid en annan arbetspunkt.

Parameterstyrning kan användas om olinjäriteten inte är tidsberoende men känd.

Question 34

Förklara hur en duplexreglering fungerar.

Answer 34

Kombination av kontinuerlig och diskontinuerlig reglering med två styrdon i form av reläer.

Vilket styrdon som används beror på den analoga P-, PI- eller PID-regulatorns utsignals storlek. Ett styrdon kan användas för värme och ett för kyla.

Question 35

Vad kallas det när man använder två regulatorer för att mäta samma värde?

Answer 35

Kaskadregulation.

Question 36

Förklara vad autotuning innebär och hur den fungerar.

Answer 36

Autotuning innebär att regulatorn själv beräknar lämpliga reglerparametrar.

Regulatorn beräknar processens statiska och dynamiska egenskaper genom att skicka ut en bestämd styrsignal och mäta resulterande processvärde.

Question 37

Beskriv tre olika åtgärder för att minska inverkan av elektriska störningar i ett reglersystem.

Answer 37

Skärmade kablar, filtrering av signaler, försiktighet med D-block i regulatorn.

Question 38

Beskriv vad kavitation och flashing i en ventil innebär och vilka konsekvenser dessa fenomen har ?

Answer 38

Kavitation i en ventil innebär att det tillfälligt bildas ångblåsor i en vätska som flödar genom ventilen. När ångan kondenseras igen uppstår störande ljud och extra slitage på ventilen.

Flashing innebär att det bildas ångblåsor som finns kvar i vätskan även efter att den passerat ventilen. Detta leder till minskat flöde.

Question 39

Namnge och beskriv tre olika typer av reglerventiler.

Answer 39

Sätesventil: Flödet varieras genom att en kägla flyttas i förhållande till ett fast säte. Mediet strömmar genom hålet mellan kägla och säte.

Kulventil: Mediet passerar genom ett eller flera hål genom en kula. Flödet varieras genom att kulan vrids i förhållande till röret så att en större eller mindre del av kulans hål blir tillgänglig för mediet.

Vridspjällsventil: Mediet passerar ett spjäll som kan vridas och därmed stänga en större eller mindre del av rörets tvärsnitt.

Question 40

Förklara vad parameterstyrning är och när parameterstyrning är användbart

Answer 40

Parameterstyrning innebär att man har flera uppsättningar av reglerparametrar och en referenssignal (kan vara är värdet eller något annat) vars värde indikerar vilken parameteruppsättning som bör användas för tillfället.¨

¨Parameterstyrning är lämplig då processens egenskaper varierar relativt långsamt och på ett sätt som kan utläsas tydligt av referenssignalen eller då önskemålen på regleringen varierar på ett sätt som kan utläsas tydligt av referenssignalen.

Question 41

Förklara vad adaptiv reglering är och när adaptiv reglering är användbart.

Answer 41

Adaptiv reglering innebär att regulatorn själv känner av processens egenskaper (genom att jämföra ärvärde och styrsignal) och justerar reglerparametrarna efter förändringar i processen.

Adaptiv reglering är lämplig då processens egenskaper varierar relativt långsamt och där man inte har tillgång till någon lämplig referenssignal som kan avslöja processens egenskaper.

Question 42

Förklara vad som menas med framkoppling.

Answer 42

Framkoppling innebär att en mätbar störning används för att förbättra regleringen. Det uppmätta störningen passerar en framkopplingsanpassning och resultatet adderas till styrsignalen.