Drumniveauregeling, van drumniveau tot voedingswaterpomp
Een drumniveau, een voedingswaterklep en pompen die in hetzelfde ritme op en neer gingen. Nu binnen een half zo brede band, met 62% minder klepbeweging.
In cijfers
- Niveauvariatie −49% Het drumniveau beweegt binnen een half zo brede band rond het setpoint.
- Grote niveau-afwijkingen −95% Meer dan 10% van de tripband van setpoint: van 8,4% naar 0,4% van de tijd.
- Klepbeweging −62% Elk balkje is één uur beweging van de voedingswaterklep. Hetzelfde werk, met veel minder slag.
- Schommeling drukval over de klep −87% De pompen houden de druk over de voedingswaterklep nu vast, in plaats van mee te slingeren met de klep.
- Flowvariatie −50% De voedingswaterflow verloopt twee keer zo gelijkmatig.
- Volgfout van de flowregeling −76% De flowregeling volgt de vraag van de master veel nauwkeuriger.
Binnen de veilige band, maar nooit in rust.
Het drumniveau bleef binnen de veilige band en er ging geen alarm af. Maar in de trenddata bewoog het niveau voortdurend op en neer, in een ritme van een paar minuten, en de voedingswaterklep bewoog even onrustig mee. De master van het drumniveau reageerde op elke kleine niveauschommeling, en de voedingswaterregeling eronder voerde elke correctie direct uit. Zo zette de cascade zichzelf steeds opnieuw in beweging.
Ook de pompen deden mee, in hetzelfde ritme.
Onder de cascade houden de voedingswaterpompen de drukval over de klep op peil: een ΔP-regelaar bepaalt welke persdruk nodig is en een pompdrukregelaar stuurt daarvoor het toerental. In de trenddata bewoog die drukval in hetzelfde ritme van ongeveer drie minuten als het drumniveau. Ging de klep verder open, dan zakte de druk erover weg, soms tot een vijfde van het setpoint. Een klep met wisselende druk erover laat bij dezelfde stand steeds een andere flow door. De flowregeling moest dus blijven bijsturen, en drumniveau, klep en pompen hielden elkaar zo in beweging.
Dezelfde twee uur als de grafiek hierboven. Boven de afwijking van het drumniveau ten opzichte van het setpoint, onder de afwijking van de drukval over de voedingswaterklep, als deel van het setpoint.
Wat op de drum te zien was, ontstond in de hele keten.
Bij een stoomdrum is rust meer dan comfort: een niveau dat voortdurend beweegt, begint elke belastingwissel vanuit een slechtere positie. Eén regelaar rustiger zetten helpt dan niet, want de schommeling zat in de wisselwerking. Een master die reageert op shrink en swell, corrigeert iets wat vanzelf overgaat. En een klep met wisselende druk erover doet niet wat de flowregeling vraagt. Het doel werd: de master rustig het gemiddelde niveau laten bewaken, de flowregeling de korte veranderingen laten opvangen en de pompen de druk over de klep constant laten houden.
De hele keten in kaart, niet één regelaar.
-
De keten in kaart gebracht
Hoe snel het drumniveau reageert op een verandering in voedingswater, hoe snel de flowregeling de vraag van de master uitvoert, hoe de drukval over de klep verandert als de klep beweegt en hoe de pompen daarop reageren. En of die regelaars elkaar versterken of dempen.
-
Vier regelaars op elkaar afgestemd
De master bewaakt rustig het gemiddelde niveau en de flowregeling vangt de korte veranderingen op. Daaronder houden de ΔP-regelaar en de pompdrukregelaar de druk over de klep constant, zonder mee te slingeren met de klep. Ze sluiten op elkaar aan in plaats van dezelfde afwijking tegelijk te corrigeren.
-
Zonder ingreep in de installatie
Geen extra meetapparatuur en geen stilstand. Daarna opnieuw gemeten, op dezelfde maatstaven.
Een half zo brede band, en een klep die 62% minder beweegt.
Het drumniveau beweegt nu binnen een half zo brede band rond het setpoint. Afwijkingen van meer dan 10% van de tripband, eerst 8,4% van de tijd, komen nog maar 0,4% van de tijd voor, en de hoogste en laagste pieken blijven verder van de tripgrenzen. De voedingswaterklep beweegt 62% minder en de voedingswaterflow verloopt twee keer zo gelijkmatig. De flowregeling volgt de vraag van de master bovendien veel nauwkeuriger, zodat de cascade werkt als één geheel.
Per meetperiode de twee uur die het typische gedrag van die periode het best weergeven, met dezelfde tijdsduur en schaal. Boven de afwijking van het drumniveau ten opzichte van het setpoint, onder de klepstand van het voedingswater.
En de pompen hoeven niet meer mee te bewegen.
De drukval over de klep zat eerst 62% van de tijd meer dan een kwart naast zijn setpoint. Nu blijft hij vrijwel altijd dicht bij het setpoint, en het ritme van drie minuten is uit de hele keten verdwenen. De persdruk die de pompen moeten leveren, hoeft 80% minder bij te sturen. De klep krijgt steeds dezelfde druk mee, zodat dezelfde klepstand ook dezelfde flow geeft.
Dezelfde twee uur als de grafiek hierboven, op dezelfde schaal als vóór. Boven de afwijking van het drumniveau, onder de afwijking van de drukval over de voedingswaterklep, als deel van het setpoint.
Voor wie het precies wil weten
De cijfers
| Maatstaf | Vóór | Na | Verschil |
|---|---|---|---|
| Niveauvariatie (σ) | 5,8% | 2,9% | −49% |
| Gemiddelde afwijking van setpoint | 4,7% | 2,3% | −51% |
| Grootste afwijking, 99% van de tijd | 15,3% | 8,3% | −46% |
| Tijd meer dan 10% van de tripband van setpoint | 8,4% | 0,4% | −95% |
| Hoogste piek, deel van de ruimte tot de hoog-trip | 49% | 39% | 10 procentpunt meer marge |
| Laagste piek, deel van de ruimte tot de laag-trip | 41% | 33% | 8 procentpunt meer marge |
| Klepbeweging voedingswater (totaal per uur) | index 100 | index 38 | −62% |
| Flowvariatie (σ als deel van de gemiddelde flow) | 16,4% | 8,2% | −50% |
| Gemiddelde flowverandering per 20 seconden | 7,1% van gemiddeld | 1,9% van gemiddeld | −74% |
| Volgfout van de flowregeling (σ) | 6,2% van gemiddeld | 1,5% van gemiddeld | −76% |
| Variatie drukval over de klep (σ als deel van het setpoint) | 43% | 5,8% | −87% |
| Tijd drukval meer dan 25% naast setpoint | 62% | 0,02% | vrijwel nooit meer |
| Laagste drukval over de klep, als deel van het setpoint | 21% | 72% | ruim drie keer zo hoog |
| Beweging van de gevraagde persdruk (totaal per uur) | index 100 | index 20 | −80% |
Hoe we meten
Alle cijfers komen uit de bestaande historian. Voor het drumniveau en zijn setpoint, de gevraagde en gemeten voedingswaterflow en de klepstand zijn dat 20-secondenwaarden over vijf dagen doorlopend bedrijf per periode. Voor de drukval over de klep en de gevraagde persdruk van de pompen zijn het 2-secondenwaarden over vier dagen van dezelfde periodes. Klepbeweging is de som van alle veranderingen van de klepstand per uur (total valve travel), en de beweging van de gevraagde persdruk is op dezelfde manier berekend. Niveaucijfers staan als deel van de tripband (de afstand tussen laag- en hoog-trip), flowcijfers als deel van de gemiddelde flow en drukcijfers als deel van het setpoint, zodat een verschil in belasting of setpoint het beeld niet vertekent. De marge tot de tripgrenzen is de hoogste en laagste niveauwaarde als deel van de afstand tussen setpoint en trip. De grafieken tonen per periode de twee uur waarvan de cijfers het dichtst bij het typische gedrag van die periode liggen, niet de mooiste of lelijkste twee uur.
Kanttekeningen
- De gemiddelde voedingswaterflow was na de optimalisatie 11% lager; daarom staan de flowcijfers als deel van het gemiddelde.
- De klep maakt na de optimalisatie meer, maar veel kleinere stapjes. Daarom gebruiken we de totale klepbeweging als maat en niet het aantal richtingwisselingen.
- Het setpoint van de drukval over de klep lag na de optimalisatie iets hoger dan ervoor. Daarom staan alle drukcijfers als deel van het setpoint.
- Het setpoint van het drumniveau en de tripgrenzen waren in beide periodes gelijk.
Beweegt uw proces ook meer dan nodig?
De enige manier om te weten wat er te halen valt, is kijken naar uw data. Dat doen we in de gratis PID Performance Scan, en dat begint met een vrijblijvende kennismaking.