Wat is Instrumentatie?
Regeltechnieken.org (Ing.Ph. Van den Eynde, Msc)
Inleiding
Het doel van deze presentatie is een korte inleiding te geven in de instrumentatie.
Ik spreek vooral over analoge metingen omdat de huidige tendens in de procesindustrie naar analoge signalen met eventueel erop gemoduleerde digitale signalen gaat. Dezelfde meetprinciepes kunnen meestal ook voor aan/uit technologie gebruikt worden.
Philippe Van den Eynde is senior E&I engineer bij KH Engineeing, een multi-disciplinair Nederlands - Belgisch studiebureau behorende tot de Israëlische Ludan groep. Hij zit al 25 jaar in het vak. Tevens is hij reeds meerdere jaren lid van de Studiegroep Regeltechnieken van de Vlaamse Ingenieurskamer, alwaar hij een tiental jaren de functie van webmaster uitoefent.
Inhoud Instrumentatie versus regeltechniek Sensoren, actoren en regelaars – De regelkring Onderdelen van een loop : overzicht Sensoren ●
Druk
●
Temperatuur
●
Niveau
●
Debiet
●
Andere
●
Kleppen
●
Pompen
●
Roerders
●
Heathers
●
Andere
Actoren
Regelaars ●
Controller, PLC, DCS
Instrumentatie versus regeltechniek Instrumentatie en regeltechniek zijn onderdelenvan de process technologie Process technologie = de technologie nodig om een proces te beheersen. Hierin zit ook de wetenschap voor het berekenen van drukvallen, leiding diameters, enz...
Regeltechniek : de software om het process te sturen. Instrumentatie : de hardware om het process te sturen. Dit is het thema van deze reeks.
Instellen van een pneumatische regelaar = regeltechniek Een vat voorzien van een peilglas = instrumentatie Een klep berekenen = instrumentatie Opvoerhoogte van een pomp berekenen = process technologie
De regelkring (Instrument loop) Sensor
Sensor
: dat wat iets van het proces meet. (Element of transmitter)
Actor : dat wat op het proces ingrijpt.
regelaar
Actor
Regelaar : dat wat het proces regelt door gewenste waarde te vergelijken met gemeten waarde en de actuator te sturen (Controller)
Structuur van de loop Field
Termination room
sensor
Junctionbox
Actor
Junctionbox
Marshaling cabinet
Besturings systeem
Field : In de installatie. Termination room : het gebouw of de ruimte waarin zich de verschillende kasten van het besturings systeem zich bevinden. Junction box : lokale verbindingsdoos. Aantal kabels reduceren door signalen te groeperen Marshalling Cabinet of Cross Board De field signalen zijn op een bepaalde manier gegroepeerd. Het besturings systeem verwacht ze anders. Daardoor is het nodig de volgorde van de signalen te wijzigen. Deze wirwar van draden wordt hier gecentraliseerd zodat de rest van de installatie mooi geordend blijft. Besturings systeem : Dat wat de signalen van de sensoren interpreteert en de actuators stuurt.
Sensoren Actief of passief : 2 of 4-draads Iedere regelkring heeft voeding nodig en er moet een spanningsval zijn !! Dus één spanningsbron en de rest verbruiker. Passief : voeding van de regelkring komt niet van dit instrument. Dit instrument is een verbruiker in de kring. Actief : Dit instrument geeft voeding aan de regelkring. Dit is een spanningsbron in de kring. 2-draads : de signaaldraden voeren ook de voeding van het instrument. 4-draads : het instrument krijgt een aparte voeding.
Meten = gebaseerd op fysica en fysische verschijnselen. Wil men met deze meetwaarde werken, moet ze een signaal opwekken, meestal elektrisch.
Druk (pressure) Druk veroorzaakt verplaatsing Wisselende hoogte van een vloeistofkolom Vervorming van een diaphragma of spiraalvormige buis Deze verplaatsing wordt omgezet in een geijkt signaal
Bourdon Manometer : de verplaatsing doet via hefbomen, tandraderen en veren, een naald bewegen over een schaalverdeling Transmitter : De verplaatsing wordt omgezet in een elektrisch signaal d.m.v. bv een condensator
Absolute druk: Druk t.o.v. het vacuüm (absolte pressure : bara, ata, Pa (a) ) Relatieve druk : druk t.o.v. De atmosferische druk (relative pressure, gauge pressure : barg, Pa (g) )
Druk opnemers en verschildruk opnemers Eventueel scheidingsmembraan
Temperatuur (temperature) Warmte veroorzaakt : Uitzetting : thermometer, bi-metaal
Licht : infrarood temperatuurmeter
Weerstandsverandering : Pt100 & Pt 1000
Spanningsverandering : thermokoppel
Niveau (Level) Gewicht : weegcel Afstand : Golven : ●
Radio : radar – vrij of geleid
●
Geluid : ultrasoon
●
Licht : laser
Vlotter : vb met kabel en servomotor
Capacitief
Hydrostatische druk : druktransmitter (zie druk) Peilglas (levelgauge)
Debiet (Flow) Tandraderen : volume
Magnetisch : volume
Coriolis : massa
Ultrasoon : volume
Vortex : volume
Debiet (flow) Thermisch : massa
Verschildruk (differential pressure): Meetflens (orifice) volume
Pitot buis : volume
Vlotter (variable area) : volume
Andere Men kan nog meerdere andere eigenschappen van producten uit de proces industrie onderzoeken: Densiteit Kleur Troebelheid Gas analyse Enz... Deze zijn echter zeer specifiek en vragen speciale meetinstyrumenten. Hierover uitweiden reikt verder dan deze inleiding.
Documenten en termen Voor de basis documenten en symbolen verwijzen we U naar de website http://www.modelingandcontrol.com/Repository/3_DocumentationofPlant.pdf ●
Process flow diagram , P&ID , plotplan , loop diagram , enz...
Bedankt voor uw aandacht
