Kontroll instrumentering

Kontrollinstrumenteringen (eller prosessinstrumenteringen ) i et industrielt kompleks kan defineres som settet med instrumenter for måling , regulering og kontroll av selve den industrielle prosessen , som sammen danner en eller flere reguleringskjeder (også kalt "kontrollsløyfe").

Begrepet "kontroll", som refererer til automatiske prosesskontroller, brukes i prosjektering for å referere til et sett med teknikker og teknologier som er nyttige for automatisering av industrianlegg .

Faktisk krever prosessene til kjemiske og petrokjemiske anlegg justering av verdiene til fysiske og/eller kjemiske parametere for å holde anleggene i riktig effektivitet og produsere det som er designet. De mest berørte parameterne er for eksempel trykk , temperatur , strømningshastighet , nivå, men også andre som pH og vekt .

Prosessinstrumenteringen kan være pneumatisk (ikke lenger i bruk) eller elektronisk (analog eller digital), avhengig av typen signal (pneumatisk eller elektronisk) som brukes for å sette instrumentene i kommunikasjon.

Justeringskjede

Reguleringskjeden består av flere komponenter, hver med sin egen spesifikke funksjon:

Andre hjelpekomponenter kan være:

Sender

Senderen er et instrument installert på anlegget ( i felten ). Den har en sensor som er i fysisk kontakt med prosessen og som måler den øyeblikkelige verdien av den aktuelle mengden. Det kan for eksempel være et termoelement for temperaturmåling, eller en Bourdon-fjær for trykkmåling.

Parametrene som må måles kan være flere i henhold til prosessbehovene. De vanligste er transmittere for temperatur, trykk, flow, nivå m.m. Signalet som måles av denne sensoren transduseres proporsjonalt, inne i senderen, til et annet standardisert signal som sendes til kontrollrommet mot sin egen regulator.

Hvis det er en pneumatisk sender vil den sende et lufttrykk i området mellom 3 og 15 psi gjennom et kobberrør. Hvis det er en elektrisk sender vil den overføre en kontinuerlig elektrisk strøm mellom 4 og 20mA osv. Senderne har sitt eget måleområde, og verdien på det utsendte signalet er proporsjonal med den målte verdien.

Reguleringsinstrumenter

Reguleringsinstrumentene er vanligvis installert i et sentralisert kontrollrom, på spesielle paneler som grupperer dem sammen med andre systemverifiserings- og kontrollkomponenter.
Kontrolleren mottar signalet fra sin sender (som vi fra nå av bare vil kalle "måling"), sammenligner øyeblikksverdien med en forhåndsbestemt verdi ( settpunkt ) som den målte mengden må anta, og sender et signal til en aktuator i felt eller endelig reguleringsorgan.

Endelig reguleringsorgan

Et typisk sluttreguleringsorgan utgjøres av den pneumatisk styrte reguleringsventilen , hvis åpning påvirker strømningshastigheten til en væskestrøm, og indirekte verdien av den målte mengden.

På denne måten tvinges verdien til den målte mengden til å nærme seg den som er fastsatt av kontrolleren ( settpunkt ).

Beskrivelse av en kontrollventil

Reguleringsventilen har et legeme satt inn i prosessvæsken. Inne i kroppen er det en lukker som gjør en bevegelse i forhold til et sete . Forskyvningen av lukkeren varierer væskepassasjeområdet og dermed strømningshastigheten .

Stangen er mekanisk koblet eksternt, og med vanntett forsegling, til servomotoren , forbundet med en gummimembran som styretrykket påføres på . Membranen motvirkes av en fjær som gir proporsjonalitetsforholdet mellom kommandosignalverdien og posisjonen til stammen.

Ventilene kan være normalt åpne (NO) og normalt lukkede (NC). Ordet "normalt" betyr ingen kontrollluft på membranen. Dermed lukker NO-ene når de får kontrollluft på membranen; NC en åpner når de mottar kontrollluften på membranen.

Således, for eksempel, for en ventil med en luft-til-lukkende handling , vil åpningsposisjonen oppnås for et kontrolltrykk på 3 psi; ventilen vil være helt stengt for et trykk på 15 psi. For mellomverdier vil det være proporsjonale mellomposisjoner (for eksempel vil 9 psi gi 50 % slag).

Mange ganger sendes ikke kontrolltrykket direkte til den pneumatiske servomotoren , for å unngå forsinkelser i aktiveringen. I stedet brukes en pneumatisk enhet kalt en ventilmontert posisjoner . Kommandosignalet går inn i posisjonsregulatoren , og luft kommer ut av den for å styre ventilen. Posisjoneren er mekanisk koblet til stammen for å måle posisjonen og tvinge den til å anta verdien satt av kommandosignalet.

Reguleringsventilene er vanligvis toveis (ett innløp og ett utløp). Det finnes imidlertid andre modeller som de treveis (to innganger og en utgang). Disse brukes til kontinuerlig å blande to væsker, for eksempel vaskebatterier som fungerer på baderom.

Kaskadejustering

I noen typer prosesser hvor kontrollen vil være vanskelig og lite stabil, brukes "kaskadereguleringen". Kontrollsløyfen i dette tilfellet består av fem komponenter i stedet for de klassiske tre. Det endelige målet er alltid å holde en viktig prosessparameter konstant og under kontroll, mens den handler på verdien av en andre parameter som er i stand til å påvirke den første.

Den første parameteren måles av en sender, som sender signalet til den første kontrolleren. Utgangen fra disse driver settpunktet til en andre regulator, hvis utgang styrer den endelige regulatoren. En andre sender som måler den andre prosessparameteren representerer målesignalet til den andre kontrolleren. Derfor virker ikke den første regulatoren direkte på det endelige reguleringsorganet, men kommanderer verdien som den andre parameteren må anta.

Mens den første regulatoren er dedikert til å holde verdien av den første parameteren konstant, er den andre regulatoren dedikert til å holde settpunktverdien (mottatt fra utgangen fra den første regulatoren) sammenfallende med verdien av dens egen variabel målt av den andre senderen .

Kaskadereguleringen er spesielt effektiv fordi den andre regulatoren sørger for å holde kontroll over forstyrrelsene og variasjonene som den første regulatoren, gitt typen prosess, ikke ville være i stand til å håndtere effektivt.

Kjennetegn ved pneumatiske signaler

Signalet mellom komponentene i en pneumatisk instrumentering består av et lufttrykk mellom 3 og  15 psi .

Trykksignalene sendes gjennom kobberrør med en ytre diameter på 6  mm og en innvendig diameter på 4  mm , sammenføyd med vanntette kompresjonsfittings.

De pneumatiske instrumentene , for å levere dette trykket, mates med luft ved et trykk på 20 psi (ca. 1,4 kg/cm²) gjennom en individuell trykkreduser koblet til det generelle trykkluftanleggsnettverket .

Trykkluftgenerering og behandlingsgruppe

Anlegget har et internt trykkluftnettverk som mater alle de pneumatiske instrumentene. Luften suges fra atmosfæren og komprimeres i en spesiell tank etter å ha blitt filtrert og avfuktet.

Rørene forgrener seg deretter fra tanken for å forsyne alle brukerne. Trykket på dette nettverket er ganske høyt og kan variere, i henhold til systemene, fra 4 til 16 bar . De ulike pneumatiske utstyrene trenger et lavere og konstant trykk, og til dette brukes gruppe- eller individuelle trykkredusere.

På dette tidspunktet er luften på det trykket vi ønsker, tørket og filtrert. Noen brukere kan også kreve innsetting av et smøreapparat, nødvendig for drift av bevegelige deler som pneumatiske stempler.

Analog elektronisk instrumentering

Prosessinstrumenteringen sender og mottar elektriske eller digitale signaler med en verdi proporsjonal med verdien av den målte eller kommandovariabelen.

Et typisk standard analogt elektrisk signal er likestrøm mellom 4 og 20 mA. I dette tilfellet snakker vi om live null , i den forstand at et 0 mA-signal indikerer en funksjonsfeil på utstyret.

Så for eksempel vil en trykktransmitter med et måleområde fra 0 til 20 bar sende en strøm på 4 mA når det målte trykket er null, den vil sende en utgangsstrøm på 20 mA for et målt trykk på 20 bar og den vil sende mellom strømverdier direkte proporsjonal med den målte verdien (i dette eksemplet vil den sende en strøm på 12 mA når det målte trykket er 10 bar (50 % av måleområdet, tilsvarer en utgangsstrøm på (20-4) / 2 + 4 = 12 mA Naturligvis vil også regulatorene i disse tilfellene være kompatible med dette signalet fra 4 til 20 mA både i inngang og i utgang mot feltet.

Elektronisk instrumentering kan brukes i kjemiske og petrokjemiske anlegg når den er bygget med egensikkerhetsteknologi. Energien til en mulig gnist er ikke i stand til å utløse antennelse av eksplosive blandinger . I de siste årene, da slik teknologi ennå ikke eksisterte, hadde pneumatisk instrumentering blitt utviklet effektivt. Selv om den ikke var ekstremt presis, hadde den den utvilsomme fordelen at den kunne operere i full sikkerhet i kjemiske og petrokjemiske anlegg, hvor risikoen for brann og eksplosjoner på grunn av elektriske gnister alltid er tilstede.

I dag, selv med elektronisk instrumentering, er det endelige reguleringsorganet alltid pneumatisk operert. Posisjonsregulatoren mottar det analoge styresignalet på 4 til 20 mA og sender modulert trykkluft til ventilhodet.

Digital instrumentering

Med utviklingen av mikroprosessorer og mikrokontrollere og deres spredning, kom vi frem til digital kontroll , definert som analyse og syntese av et tilbakemeldingskontrollsystem der det er en digital datamaskin og derfor en diskret tidskomponent .

Merknader


Bibliografi

Relaterte elementer

Andre prosjekter