Modo de controle contínuo para sistemas de vapor

O modo de controle contínuo para sistemas de vapor é freqüentemente chamado de controle de modulação e significa simplesmente que a válvula é capaz de ser movida continuamente para alterar o grau de abertura ou fechamento.

Ele não se move apenas de totalmente aberto para totalmente fechado, como o modo de controle tudo ou nada para sistemas de vapor. Existem três ações básicas de controle que são freqüentemente usadas no modo de controle contínuo para sistemas de vapor:

• Proporcional (P)
• Integral (I)
• Derivado (D)

Também é necessário considerar a combinação dos três: P + I, P + D, P + I + D. Embora seja possível combinar as diferentes ações e que tudo ajude a produzir a resposta requerida, é importante lembrar que as ações integrais e derivativas são geralmente funções corretivas de uma ação de controle proporcional básica.

Controle Proporcional

Este é o modo de controle contínuo mais básico para sistemas de vapor e para simplificação é geralmente indicado com a letra "P". O principal objetivo do controle proporcional é controlar o processo à medida que as condições mudam. Esta seção mostra que:

• Quanto maior for a banda proporcional, mais estável será o controle, mas o deslocamento será maior.
• Quanto mais estreita for a banda proporcional, menos estável será o processo, mas o offset será menor.

O objetivo, portanto, deve ser introduzir a banda aceitável proporcional mais estreita que sempre manterá o processo estável com um deslocamento mínimo. Ao explicar o controle proporcional, devemos introduzir vários novos termos. Para defini-los, vamos considerar uma analogia simples com um tanque de água fria alimentado com água válvula de flutuação e um válvula de balão no tubo de saída "V".

Como mostrado na primeira figura, ambas as válvulas são do mesmo tamanho e têm a mesma capacidade e característica de fluxo. O nível de água desejado no tanque está no ponto B (equivalente ao ponto de ajuste do controlador de nível). Suponha que, com a válvula "V" meio aberta (50% de carga), haja apenas o fluxo de água entrando pela válvula de flutuação para fornecer o fluxo desejado de saída através do tubo de descarga, e para manter o nível de água do tanque em B.

Pode-se dizer que o sistema está em equilíbrio (o fluxo de água entrando e saindo do tanque é o mesmo), em condição estável (o nível não varia), com o nível de água desejado (B) e proporcionando o fluxo de água. saída necessária. Com a válvula "V" fechada, o nível de água no tanque sobe para o ponto A e a válvula de flutuação corta o suprimento de água.

O sistema ainda está sob controle e estável, mas controlando acima do nível B. A diferença entre o nível desejado B e o nível de corrente controlada A está relacionada à faixa proporcional do sistema de controle. Novamente, se a válvula 'V' estiver meio aberta para fornecer uma% 50 da carga, o nível de água no tanque retornará ao nível desejado, ponto B.

Agora, no gráfico anterior deste exemplo de modo de controle contínuo para sistemas de vapor, a válvula 'V' abre totalmente (100% de carga). A válvula de flutuação precisará cair para abrir completamente a válvula de entrada e permitir um fluxo de água fria para atender à demanda aumentada do tubo de descarga. Quando atinge o nível C, entra água suficiente para atender às necessidades de descarga e o nível de água permanecerá em C.

O sistema está sob controle e estável, mas há desvio ou deslocamento, o desvio de nível entre os pontos B e C, como mostra a figura a seguir:

A diferença de nível entre os pontos A e C é conhecida como banda proporcional ou banda P, pois é a mudança de nível (ou temperatura no caso de um controle de temperatura) para a válvula passar de totalmente aberta para totalmente fechada. . O símbolo da faixa proporcional é o Xp.

A analogia ilustra vários pontos básicos e importantes relacionados ao controle proporcional:

• A válvula se move proporcionalmente ao erro no nível da água (ou o desvio de temperatura no caso de um controle de temperatura) em relação ao ponto de ajuste.
• O setpoint só pode ser atualizado para uma condição de carga específica.
• Enquanto o controle estável pode ser obtido entre os pontos A e C, qualquer carga que cause uma diferença de nível para B sempre terá um desvio ou deslocamento.

Ao mudar a posição do fulcro, a banda proporcional do sistema muda. Mais perto da bóia dá uma banda P mais estreita, quanto mais próximo da válvula estiver uma banda P mais larga. A figura a seguir mostra por que isso acontece. Posições diferentes do ponto de fulcro requerem diferentes mudanças no nível da água para mover a válvula de totalmente aberta para totalmente fechada. Em ambos os casos, você pode ver que o nível B representa o nível com 50% load, A representa o nível com o carregamento 0% e C representa o nível com o carregamento 100%. Você também pode ver como o deslocamento é maior que qualquer carga com a maior faixa proporcional.

Os exemplos acima do modo de controle contínuo para sistemas de vapor descrevem a faixa proporcional como a mudança de nível (ou temperatura, pressão, etc.) necessária para mover a válvula de totalmente aberta para totalmente fechada. Isso é conveniente para sistemas mecânicos, mas uma definição mais geral (e mais correta) da banda proporcional é a variação percentual no valor medido necessário para produzir uma alteração de 100% na saída. Portanto, geralmente é expresso em termos de porcentagens e não em unidades de engenharia, como graus centígrados. Os controladores elétricos e pneumáticos tomam a posição média da faixa proporcional como valores de setpoint. Podemos descrever a mudança da banda P para sistemas elétricos e pneumáticos com um exemplo ligeiramente diferente, usando um controle de temperatura.

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