Split Range kontrol stratejisi endüstriyel proseslerde basınç, sıcaklık ve akışı kontrol etmek için oldukça sık kullanılan bir kontrol yöntemidir.

 

Split range normalde iki modlu çalışmayı kontrol eder. Örneğin; ısıtma ve soğutma kontrolünün olduğu bir tankın sıcaklık kontrolünde split range kullanılır.

Sıcaklık istenen değerin altında ise ilk olarak soğutma vanası kapatılır ve sonra ısıtma vanası açılmaya başlar. Ya da sıcaklık değeri set değerinin üzerinde ise önce ısıtma vanası kapanır, ardından soğutma vanası açılır.

Alternatif olarak split range kontrol iki kontrol vanasına daha geniş bir çalışma aralığı vermek için de kullanılmaktadır. Vananın biri düşük aralığı kontrol ederken, diğeri daha geniş aralığı kontrol eder.

Her iki uygulamadan da anlaşılacağı gibi vanaların iki ayrı proses hattında bulunması gereklidir.

Bu yazıda inceleyeceğimiz örnekte, çift split range kontrolünün akış ve basıncı nasıl kontrol ettiğini inceleyeceğiz. Sistemde bir ana giriş hattı üç ayrı hatta bölünmektedir. İkisinde kontrol vanası bulunmaktadır ve 3. hatta ise sadece solenoid vana bulunmaktadır.  3. hatta kontrol vanası yokken basınç split range kontrolcüsü ile akış split range kontrolcüsünün nasıl koordineli çalıştığına bakalım.

Örneği açıklayan P&ID:

1

Fig 1.

P&ID şemasından da görüleceği gibi ana hatta A Kontrol vanası bulunuyor ve bu hat iki ayrı hatta ayrılmış. A vanası PT2 tarafından ölçülen basınç değerini istenen set değerinde tutmak için bir P2 PID kontrolcüsünü kullanmaktadır. Ayrılan iki hattaki B ve C vanaları da PT1 ile ölçülen basıncı P1 split range kontrolcüsü ile kontrol etmektedir. PC1A ve PC1B kontrolcülerine göre B ve C vanaları açılıp kapanır. P1 basınç vanasının çıkışında akıntı yönündeki (downstream) basıncı ölçen transmitterdir.  A vanasının girişindeki PT2 basıncı yükseldiğinde A vanası basıncı azaltmak içn açıklık oranını artıracaktır ve PT2 azaldığında ise açıklığını azaltacaktır.

 

Her iki durumda da akış yönündeki B ve C vanaları A vanasındaki değişikliği izleyecek ve PT1 basıncını sabit tutmak için split range kullanılacaktır. P1 yüksek olduğunda ilk olarak B vanası açılacak Plant1’e gaz gönderecektir. B vanası tamamen açık olduğunda P1 basıncı hala yüksekse C vanası açılmaya başlayacak ve gaz “flare”‘e gönderilecektir. Tersi olduğunda yani PT1’deki basınç P1 set değerinden düşükse ilk olarak C vanası kapatmaya başlayacak, C vanası tamamen kapandıktan sonra proses değeri set değerinden hala düşükse B vanası, P1 set değerine ulaşana kadar kapatacaktır.

Proses Değişikliği:

2

Fig 2.

Prosesteki değişiklikler nedeni ile A vanasından gelen gazın bazen Plant 2 ‘ye gönderilmesi gerekmektedir.  Fakat Plant 2 ‘ye giden hatta sadece bir solenoid vana bulunmaktadır. Yani sadece tam kapalı veya tam açık olabilecektir. Hatta aynı zamanda FT2 akış transmitteri bulunmaktadır. Fx2 ise şemada gösterilmeyen basınç ve sıcaklık ile akışın kompanzasyon yapılmış halidir.

Yeni proses D vanası kapalı iken PT1 basıncını korumasını, D vanası açıkken ise akışın korunmasını sağlamaktır. Mevcut basınç split range kontrolü P1’in iki farklı kontrol amacını gerçekleştirmesi mümkün değildir.

D vanası açıkken , gaz Plant 2 ‘ye gider ve operatör manuel olarak deneme yanılma yöntemi ile basıncı ve Plant 2 ye gidecek akışı ayarlayabilir.  Bu manuel operasyon Plant 2 ‘ye gidecek akışın sabit tutulmasında gecikmelere ve zorluklara yol açar. Örneğin; Plant 2 girişindeki basınç değişirse P1’deki basınç korunmaya devam ederken akış değişecektir. Bu nedenle akışı kontrol etmek için sadece P1 split range kontrol algoritması kullanılırsa  akışın sabit tutulması için sürekli operatör müdahalesi gerekecektir.

Bu nedenle; mevcut kontrol tasarımı operatörün PT1 ve FT2’nin ikisinin de sürekli otomatik kontrolü sağlanması beklentisini karşılamayacaktır.

Sorunun Çözülmesi:

Analizini yaparsak aynı anda karşılanması gereken üç ana amaç olduğunu görürüz.

* Akış ve basınç  değerleri , akış ve basınca göre çalışacak kontrolcüler ile kontrol edilebilir; fakat akış kontrol hattında kontrol vanası yok.

* Akış ve basınç kontrolcüleri arasında geçişler yumuşak ve prosesi etkilemeyecek şekilde olmalıdır.

* 3. hattaki solenoid vana aniden kapanırsa flare ve basınç upsetlerine engel olunmalı.

Çift Split Range Kontrol Stratejisi:

3

Fig 3.

(Akış/ basınç) split range kontrol şeması sisteme herhangi bir yeni enstrüman ve vana eklemeden Fig.3’teki hale getirilmiştir. F2A Akış için split range kontrol ve PHS1 akış ve basınç split kontrolcüler arasında geçiş yapmayı sağlayan bir anahtar fonksiyonudur.

Yeni kontrol şemasında, D vanası kapandığında , basınç split range kontrolcüsü önceden olduğu gibi PT1 basıncını aynı şekilde tutmaya devam eder. D vanası açıldığında yeni akış split range kontrolcüsü F2A, FT2’ye göre Plant 2’ye gidecek akış miktarını istenen değerde tutar. Akış F2A set değerinden az ise , önce C vanası kapanır. C vanası komple kapandıktan sonra , akış istenen değere ulaşana kadar B vanası kapatmaya başlar. Normal şartlar altında da gazın flare’e gitmesi istenmez.

Solenoid vana aniden kapandığında oluşabilecek olası upsetleri engellemek ve akış ve basınç split range kontrolcüler arasında yumuşak bir geçiş sağlamak için kontrol mantığı basınç ve akış kontrolcü çıkış değerlerine bir bağlangıç değeri verecek şekilde kurulur.

Örneğin;  kontrolcü akış split range kontrolcüsünden, basınç split range kontrolcüsüne operator ve bir trip logic’i nedeni ile geçirilirse, P1 kontrolcüsüne bir başlangıç set değeri verilir. Bu değer aşağıdaki formüldeki gibi tanımlanır ve ardından P1 otomatiğe atılır.

P1’in başlangıç açıkılık değerinin hesaplanması:

Initial P1.OP = 100 – ( F2A.OP + ( FT2.PV / max akış oranı)*100)

Burada , FT2 üçüncü hattaki akış değeri ve maksimum akış oranı da P1 vanası komple açıldığında geçen akış miktarıdır. Bu tasarım D solenoid vanasının komple aniden açılması durumunda oluşabailecek upsetleri engeller.

4

 

Fig 4.

Bu şekil, basınç veya akış kontrolü yapıldığında vanaların açıklık durumunu göstermektedir.

Kaynak: ControlEng

Bunlar da ilginizi çekebilir:

P&ID çizimini anlamak

PID Kontrolcü, P,I ve D Modları Nedir?

PID Parametrelerinin Ayarlanması

Üç veya Daha Fazla Pompa ve Fanın Dönüşümlü Çalışması

 

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu girin!
Lütfen isminizi giriniz