Brukertips for tuning av regulatorer offshore Håvard Nordhus - Statoil F&T Basisregulering, PROST temadag 22. Januar 2002

Innhold Målsetting Historikk Beskrivelse av verktøy Eksempler

Målsetting Verktøyet ”WEB Control” (WC) har som målsetting å gi: Veiledning i tuning av typiske reguleringssløyfer offshore Økt forståelse for prosessregulering Målgruppe: Operatører/driftsingeniører Utfordring: Språkbruk, enkelt men tilstrekkelig

PID-regulatorer Åsgard Historikk Utviklet i samarbeid med F&T og Åsgard i forbindelse med oppstart av Åsgard A Inkludert erfaringer fra Gullfaks PID-regulatorer Åsgard Regulator- parametre Tuningstips typiske sløyfer …. Strømning Nivå Historikk Eksempler/ “øvinger”

Verktøy Krever lite forkunnskaper Praktisk Lett tilgjengelige retningslinjer Verktøyet er Web-basert der beskrivende tekst kombineres med simuleringer Simulatoren kan benyttes til trening/opplæring og for å underbygge eksempler i teksten

Verktøy (2) Dette er IKKE en lærebok i reguleringsteknikk Nyttige referanser for spesielt interesserte: Haugen, Finn (1990). "Anvendt reguleringsteknikk". TAPIR. Åstrøm, K & Hägglund, T. (1995). "PID Controllers: Theory, Design and Tuning". Instrument Society og America. 2nd Edition. Skogestad, S. (2001). ”Simple analytic PID tuning rules”. NTNU.

Simulator Simulatoren inneholder et bibliotek av enkle enhets-modeller (tanker, ventiler, pumper, varmevekslere, regulatorer etc). Simulatoren har høy fleksibilitet ved at den totale prosessmodellen bygges opp ved å knytte sammen enhetsmodeller. Brukeren kan via menyer endre parametre og sammenligne med tidligere simuleringer. Simulatoren er implementert i Java og kan kjøres fra en vanlig nettleser. Del av modellbeskrivelse wctank: tankB x1= 310 y1= 50 x2= 390 y2= 170 mode= STATIC P= 6 wcvalv: valve x1= 170 y1= 110 x2= 210 y2= 150 mode= DYNAMIC P1= tankA.P port1= Wout P2= tankB.P port2= Win W= 5 Tau= 2 Hpos= 50 wcctrl: FIC x1= 175 y1= 40 x2= 205 y2= 70 yinp= valve.W u= valve.Hinp Ref= 5 Kp= 15 Ti= 4

Tuningsprosedyrer Antar gitt struktur Transportforsinkelsen antaes å være liten Prosessforsterkning og dominerende tidskonstanter inngår i beregningen av regulatorparametre bestemmes ut fra enkle forsøk i anlegget alternativt anslåes eller hentes fra datablad Retningslinjene for tuning er utviklet på basis av frekvensanalyse og erfaringer fra drift Typiske sløyfer strømningsregulering nivåregulering nivåregulering med minimum strømning temperaturregulering kompressor anti-surge regulering hastighetsregulering av kompressorer regulering av hydrosykloner regulering av fakkelventiler

Eksperimenter PÅDRAG MÅLING I praksis er eksperimentene som regel begrenset til sprangresponser PÅDRAG MÅLING

PID-regulator

Tuningskriterier generellt

Eksempel: Enkel prosedyre Mye benyttet Krever ikke prosesskunnskap Begrenset gyldighet

Eksempel: Nivåregulering (1)

Eksempel: Nivåregulering (2) Eksperiment Bestem prosessforsterkning og dominerende tidskonstant ved å utføre sprang i pådrag Prosessforsterkning: K=(y2-y1)/(u2-u1)*DT

Eksempel: Nivåregulering (3)

Eksempel: Nivåregulering (4) Bakgrunn for prosedyre Juster regulatorforsterkning slik at fasemarginen blir størst mulig, dvs. kryssfrekvens plasseres der ”fasetoppen” befinner seg. Noen merknader: For lav regulatorforsterkning kan gi oscillasjoner. Bakgrunnsinformasjon er ikke gjengitt i selve prosedyre idet termologien for frekvensanalyse ikke blir benyttet.

Eksempel: Nivåregulering (5) Simulering

Eksempel: Praktisk problem – hysterese ventil Karakteristisk mønster på måling, pådrag og ventilpossisjon. Amplituden på svingingene lar seg ikke tune bort.