Rekenhulpen voor instrumentatie en PID-regeling
4–20 mA-signalen, debiet en niveau via drukverschil, Pt100-sensoren, regelkleppen en PID-afstelling: 18 berekeningen met formule en oefeningen.
Signalen en meting
4–20 mA-signaal → meetwaarde
PV heeft dezelfde eenheid als LRV en URV. Onder 3,8 mA of boven 20,5 mA valt het signaal buiten het bereik; onder 3,6 mA of boven 21 mA is het een storingssignaal (NAMUR NE 43).
Meetwaarde → 4–20 mA-signaal
Handig om een transmitter te controleren of een waarde te simuleren met de kalibrator: stuur deze stroom en vergelijk met het besturingssysteem.
Debiet uit drukverschil (worteltrekking)
Slechts één keer worteltrekken: in de transmitter of in het besturingssysteem, nooit in beide. Onder 5 tot 10 % debiet is de meting onstabiel; gebruik een laagdebietafsnijding.
Niveau uit drukverschil
ΔP₀ positief: nulpuntonderdrukking (transmitter onder de onderste aansluiting); negatief: nulpuntverhoging (natte been aan de lagedrukzijde). Het bereik loopt van ΔP₀ (LRV) tot de berekende URV. g = 9,80665 m/s².
Pt100 / Pt1000: weerstand ↔ temperatuur
Coëfficiënten volgens IEC 60751 (α = 0,00385), geldig van 0 tot 850 °C. Onder 0 °C komt er een C-term bij: gebruik de tabel uit de norm. Meet met 3 of 4 draden om de aansluitdraden te compenseren.
Nauwkeurigheid: % van het bereik of % van de aflezing
Een nauwkeurigheid in % van het bereik weegt zwaar onderaan de schaal: bij 10 % van het bereik wordt ±0,25 % van het bereik ±2,5 % van de aflezing. Kies een bereik dicht bij het bedrijfsbereik.
Debiet en regelkleppen
Klepcoëfficiënt Kv / Cv (vloeistof)
IEC 60534-2-1: vloeistof in turbulente stroming, zonder flashing of cavitatie, zonder verloopstukken (Fp = 1). Kies een klep die tussen 20 en 80 % opening werkt.
Omrekening Kv ↔ Cv
Kv: waterdebiet in m³/h bij 1 bar ΔP. Cv: waterdebiet in US-gallon per minuut bij 1 psi ΔP. Noord-Amerikaanse klepdatabladen geven meestal de Cv.
Klepdebiet bij een nieuwe drukval
Zelfde klepopening. In bedrijf daalt de ΔP over de klep als het debiet stijgt (pompkarakteristiek, leidingverliezen): daarom verschilt de ingebouwde karakteristiek van de inherente.
Meetflens: debiet bij een nieuwe ΔP
Zelfde meetflens, zelfde afvoercoëfficiënt (voldoende hoog Reynoldsgetal). Volumedebiet. Wijkt de werkelijke dichtheid af van de ontwerpdichtheid, dan zit het getoonde debiet er √(ρ₁/ρ₂) naast.
PID-afstelling
Ziegler–Nichols in gesloten lus (Ku, Pu)
Ku: versterking die in alleen-P een blijvende oscillatie geeft; Pu: periode van die oscillatie. Scherpe afstelling (~1/4-demping): hier starten en Kc verlagen als de lus oscilleert. Kc als versterking, niet als proportionele band.
Ziegler–Nichols in open lus (reactiecurve)
Geef in handbediening een stap op de uitgang (5 tot 10 %); lees Kp = ΔPV % ÷ ΔOP %, de dode tijd θ en de tijdconstante τ (63 % van de respons). Geldig voor ongeveer 0,1 ≤ θ/τ ≤ 1.
Cohen–Coon (PI en PID)
Zelfde proef als de reactiecurve. Cohen–Coon houdt beter rekening met een grote dode tijd, maar blijft scherp: in een echte lus wordt Kc vaak met 25 tot 50 % verlaagd.
Lambda-afstelling (IMC), zelfregelend proces
PI-regelaar in standaardvorm (ISA). λ van 1 tot 3 × τ geeft een rustige, robuuste lus (houd λ ≥ θ). Hoe groter λ, hoe trager de lus en hoe toleranter voor modelfouten.
Lusparameters
Versterking ↔ proportionele band
PB = foutbereik, in % van het meetbereik, dat de uitgang 100 % laat veranderen. Hoge versterking = smalle PB. Controleer welke term het besturingssysteem gebruikt voor u een instelling invoert.
Integrerende actie: min/herhaling ↔ herhalingen/min
Sommige regelaars stellen de I-actie in als min/herhaling (Ti): een grotere waarde maakt ze trager. Andere in herhalingen/min (1/Ti): een grotere waarde maakt ze sneller. Neem een getal nooit over zonder om te rekenen.
Blijvende regelafwijking bij alleen P-actie
Zelfregelend proces, ΔSP in % van het bereik. Hogere Kc verkleint de afwijking maar brengt de lus dichter bij instabiliteit; de I-actie heft ze op. Ook een belastingsstoring laat bij alleen P een afwijking achter.
Eerste-ordefilter: respons na t
Een filter dempt ruis maar voegt vertraging toe aan de lus: houd de filter-τ ruim onder de tijdconstante van het proces (vaak minder dan 1/10). Zelfde respons als een sensor in een dompelhuls.
Hulpmiddelen om te leren en te controleren. De vermelde bereiken zijn algemene richtwaarden: volg altijd de procedures, vergunningen en instructies van uw installatie. Er wordt niets verzonden: de berekeningen gebeuren in uw browser.