Uma vez que o seleção e a instalação, iniciaremos as válvulas de controle em sistemas de vapor e, para isso, conheceremos os métodos práticos para configurar um controlador, que em princípio deve ser feito individualmente para corresponder às características de um sistema em particular.
Embora existam várias técnicas diferentes pelas quais o controle rápido e estável possa ser alcançado, o método Ziegler-Nichols provou ser muito eficaz.
O método de Ziegler-Nichols
O método de resposta de frequência Ziegler-Nichols (às vezes chamado de método de oscilação crítica) é muito eficaz em estabelecer a configuração de um controlador para a carga real. O método usa o controlador como um amplificador para atingir o ponto de instabilidade. Neste ponto, todo o sistema está operando de tal forma que a temperatura flutua em torno do ponto de ajuste com uma amplitude constante, como mostra o gráfico a seguir:
Um pequeno aumento no ganho, ou uma banda proporcional reduzida, tornará o sistema instável e a válvula de controle começará a oscilar com um aumento na amplitude. Por outro lado, um aumento na banda proporcional tornará o processo mais estável e a amplitude será sucessivamente menor. No ponto de instabilidade, a característica do sistema é obtida para as condições reais de operação, incluindo o trocador de calor, a válvula de controle, o atuador, os tubos e o sensor de temperatura.
No arranque de válvulas de controlo em sistemas de vapor, os ajustes do controlador podem ser determinados pelo método de Ziegler-Nichols, lendo o período de tempo (Tn) dos ciclos de temperatura e o ajuste real da banda proporcional em o ponto de instabilidade.
No arranque de válvulas de controlo em sistemas de vapor, o procedimento para seleccionar as definições dos parâmetros PID, utilizando o método Ziegler-Nichols, é o seguinte:
- Remova a ação integral no controlador aumentando o tempo integral (Ti) para o seu máximo.
- Remova a ação derivativa do controlador ajustando o tempo de derivação (TD) para 0.
- Aguarde até que o processo atinja uma condição estável.
- Reduza a banda proporcional (aumente o ganho) até que o ponto de instabilidade seja atingido.
- Meça o tempo de um período (Tn) e observe o ajuste da banda P atual (faixa proporcional) do controlador neste ponto.
- Com esta configuração como ponto de partida, calcule as configurações apropriadas do controlador de acordo com os valores na tabela a seguir:
As configurações do controlador podem ser ajustadas para aumentar a estabilidade ou a resposta. O impacto da alteração da configuração dos parâmetros PID na estabilidade e resposta do controle é mostrado na tabela a seguir:
Transfer sem saltos
As especificações técnicas dos controladores incluem muitos outros termos e um que é freqüentemente encontrado é "transferir sem pular". A maioria dos controladores incorpora uma chave "Manual" - "Auto" e há momentos em que certas situações de controle exigem controle manual. Isso faz com que seja necessário interromper o loop de controle automático.
Sem transferência sem saltos, a transferência de Auto para Manual e vice-versa significaria que os níveis de controle seriam perdidos, a menos que o sinal de saída manual correspondesse ao sinal de saída automática. A transferência perfeita garante que os sinais de saída, manual ou automático ou automático para manual, coincidam e que seria necessário apenas mover o comutador de acordo.
Controladores auto-ajustáveis
No pequeno espaço de um controlador moderno, encontramos microprocessadores que incorporam algumas funções que anteriormente exigiam um computador. Entre estes, a capacidade de "auto-ajuste". Por muitos anos, os controladores estão disponíveis e não precisam mais de um engenheiro de start-up para válvulas de controle em sistemas de vapor para passar pelo processo de ajuste dos termos do PID.
É o próprio controlador auto-ajustável que alterna para o controle ON / OFF por um determinado período de tempo. Durante este período você analisa os resultados de suas respostas e calcula e ajusta seus próprios termos de PID. Antes que a função de autoajuste só pudesse ser aplicada durante a inicialização do sistema, uma vez configurados pelo controlador, os termos do PID permanecem constantes, independentemente de alterações subseqüentes no processo.
O controlador moderno agora pode operar o que é chamado de função adaptativa, que não apenas configura os termos iniciais do PID necessários, mas também monitora e reajusta esses termos, se necessário, de acordo com as mudanças no processo durante as condições normais de operação. Esses drivers estão disponíveis e são relativamente baratos. Seu uso é cada vez mais difundido, mesmo para tarefas de controle relativamente pouco sofisticadas.
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