Bij het verpompen van vloeistoffen in industriële processen willen we graag dat een vloeistof zo snel mogelijk van tank a naar tank b gaat. Echter, wanneer we een vloeistof gedoseerd moeten toevoegen, bijvoorbeeld aan een droogtoren om een droge stof te verkrijgen, is een nauwkeurige en gecontroleerde dosering noodzakelijk.
Een veelvoorkomende methode om hoeveelheden vloeistof toe te voegen, is een aan/uit-regeling. De pomp werkt op volle capaciteit en schakelt vervolgens volledig uit. Deze aanpak kent twee belangrijke nadelen:
- Onregelmatige toevoer: door de vloeistof in te grote hoeveelheden toe te voegen ontstaat een inefficiënt droogproces.
- Hoge slijtage en energieverbruik: de pomp schakelt herhaaldelijk tussen 0% en 100% vermogen. Dat veroorzaakt overmatige belasting en verkort de levensduur van de apparatuur.
Modulerende regeling
In een ideale situatie wordt de vloeistof geleidelijk en gecontroleerd toegevoegd, waarbij de pomp niet van 0% naar 100% schakelt, maar traploos meer of minder verpompt. Dit principe is vergelijkbaar met een modulerende thermostaat, die de cv-ketel niet constant in- en uitschakelt, maar de warmteproductie traploos regelt.
Om een dergelijke modulerende regeling in industriële toepassingen te realiseren, maken we gebruik van frequentie geregelde motoren, die vervolgens vaak zijn gekoppeld aan een PID-controller.
Wat is een PID-controller
Een PID-controller is een regelalgoritme dat processen stabiliseert door de pomp aan te sturen op basis van een continu gemeten proceswaarde. De afkorting PID staat voor:
- Proportional (P): direct reageren op afwijkingen van de gewenste waarde.
- Integral (I): langdurige afwijkingen corrigeren en restfouten voorkomen.
- Derivative (D): snelle schommelingen voorkomen en de stabiliteit verbeteren.
Door deze drie componenten zorgvuldig af te stemmen, kan een PID-controller de pomp geleidelijk laten reageren op variaties in de procesomstandigheden. Dit voorkomt abrupte schommelingen en draagt bij aan een stabiel, energie-efficiënt en betrouwbaar proces.
PID-regeling in de praktijk
Voor een effectieve PID-regeling is een feedbackmechanisme essentieel. Als voorbeeld maken we gebruik van een droogtoren. In dit scenario speelt een temperatuursensor een cruciale rol:
- Meting: de temperatuursensor meet continu de temperatuur in de droogtoren.
- Analyse: de PID-controller vergelijkt deze waarde met het ingestelde setpoint (de gewenste temperatuur).
- Aansturing: op basis van de afwijking berekent de controller de juiste pompinstelling.
- Bij een te lage temperatuur verhoogt de pomp de vloeistoftoevoer.
- Bij een te hoge temperatuur verlaagt de pomp de toevoer.
Door deze continue aanpassing blijft de temperatuur binnen de gewenste marges, zonder schommelingen of inefficiënte pieken in de vloeistoftoevoer.
Voor- en nadelen PID-regeling
Voordelen
- Geen leidingslag: aansturing pomp was al laag voordat deze naar 0% ging.
- Een constante flow: meer of minder flow gaat gecontroleerd.
- Geen tussenkomst van menselijke handeling: de software lost het op.
Nadelen
- Vergt kennis en kunde: een correcte PID-configuratie vereist technische expertise.
- Het instelproces neemt tijd in beslag: vooronderzoek en in bedrijfsstelling neemt tijd in beslag.
Conclusie
Een PID-controller is een essentieel instrument voor een nauwkeurige en stabiele regeling van vloeistofstromen in industriële processen. In tegenstelling tot een eenvoudige aan/uit-schakeling, zorgt een PID-regeling voor geleidelijke en efficiënte aanpassingen aan de flow. Dit voorkomt ongewenste fluctuaties.
Door de toepassing van een PID-controller is het mogelijk het proces, met minimale menselijke tussenkomst, volledig te automatiseren. Dit leidt niet alleen tot hoge precisie en betrouwbaarheid, maar verlaagt ook het energieverbruik en de slijtage van apparatuur.
Hoewel het instellen en optimaliseren van een PID-regeling technische kennis en tijd vergt, wegen de voordelen op tegen de nadelen. Voor toepassingen waar consistentie, efficiëntie en procesbeheersing zijn vereist, is een PID-regeling een onmisbare technologie.
