TEMPERATUURREGELING WOLFRAAM HA~ER~AC~INE~ rapportno: Student: C.J.L.M. id. no :

TEMPERATUURREGELING WOLFRAAM H A ~ E R ~ A C ~ I N E ~ r a p p o r t n o : 93.017 Student: C.J.L.M. id. n o : 256755

Korsmit

A f s t u d e e r h o o g l e r a a r : prof.dr.ir. J . J . K o k dr.ir. M.J.G. van d e hiofengraft Coach

Faculteit Vakgroep Universiteit

De b i j l a g e n gebundeld.

: Werktuigbouwkunde : WFW : TU E i n d h o v e n

behorend

bij

dit

afstudeerverslag

zijn

apart

A l s men v r a a g t h o e l a n g i k b e z i g ben geweest met m i j n s t u d i e aan de TU Eindhoven, dan hoef i k s l e c h t s t e denken aan de l e e f t i j d v a n K r i s t e l . Toen z i j g e b o r e n i s heb i k m i j n e e r s t e t e n t a m e n a f g e l e g d en a l s i k d i t v e r s l a g T n l e v e r i s z i j v i j f j a a r en v i e r maanden. E r i s i n d i e r u i m v i j f j a a r v e e l g e b e u r d : R o n a l d en Ficbert z i j n geboren, i k ben i n m i d d e l s d r i e maal v a n baan v e r a n d a r d , i k heb een a a n t a l k u r s u s s e n v e r z o r g d en g e v o l g d , e t c e t e r a , e t c e t e r a . B i t was i n c o m b i n a t i e met de s t u d i e aan de TU n i e t a l t i j d e e n v o u d i g en h e t kwam n i e t a l t i j d even goed u i t . Een Vaderdag k r e e g een a a n t a l m a l e n een a n d e r e datum a l s e r een t e n t a m e n op komst was en o p een CIMQI- o f een BK k u r s u s v a n P h i l i p s Maarkeeze moest ook Ret n a k l e t s e n aan de b a r worden v e r r u i l d v o c r een s t u d i e a v o n d op een s a a i e h o t e l k a m e r . I k ben t o c h v a n mening d a t h e t de m o e i t e w a a r d geweest i s en d a t i k h e t n o o i t had kunnen v e r w e z e n l i j k e n z o n d e r de h u l p en m e d e ~ e ~ k ~van n g v e l e n . De b e l a n g r i j k s t e r o l i n h e t b e h a l e n van deze s t u d i e i s weggelegd v o o r m i j n g e z i n . Zonder h e t g e d u l d en de medewerking van hen zou i k n i e t v e e l v e r d e r gekomen z i j n dan h e t b e h a l e n v a n de propadeuse. Op de tweede p l a a t s w i l -ik P h i l i p s bedanken v o o r de o n d e r s t e u n i n g i n v e l e o p z i c h t e n en dan denk i k i n h e t b i j z o n d e r aart Philips G l a s E i n d h o v e n en P h i l i p s L i g h t i n g Maarheeze. Bene v a n de ~ ~ o ~ e n wg i ~l a t i k~ bedanken v o o r de e n t h o u s i a s t e b e g e l e i d i n g t i j d e n s d e e i n d f a s e van m i j n s t u d i e . D a a r n a a s t w i l i k bedanken, en d a n denk i k i n ket b i j z o n d e r aan de v o l t o o i i n g v a n wrf-jrl a ~ ~ t u d ~ e r o ~ d Ton r a cB~a t~ ~k xv o o r de o n d e r s t e u n i n g i n v e l e o p z i c h t e r ; b i j h e t v e r w e z e n l i j k e n vay: de e x p e r i m e n t e l e m o d e l v o r m i n g . Een a a n t a l medewerkers van IPCOS, i n h e t b i j z o n d e r Eciwin W e e t i n k en P e t e r N e l i s s e n , v o o r de o n d e r s t e u n i n g i n h a r d - en s o f t w a r e . Een ôantaf medewerkers van P h i l i p s Maarheeze, met name W i l van de W i e l voor de 'mooie p l a a t j e s ' , P e t e r V e r m u l s t en Eler Geelen v o o r de p r o c e s k e n n i s en de a s c i s t e n t i e b i j h e t v e r r i c h t e n v a n de m e t i n g e n aan de HW i 4 en A l b e r t P o n s i o e n en z i j n g r o e p s l e i d e r s v o o r de g e l e g e n h e i d d i e z i j m i j geboden hebben v o o r h e t u i t v o e r e n van de e x p e r i m e n t e n .

Veldhoven,

j a n u a r i 1993

Kees K o r s m i t

B i j h e t hameren van w o l f r a a m s t a v e n i s de t e m p e r a t u u r waarbij deze s t a v e n yiiorden g e d e f o r m e e r d van g r o t e i n v l o e d o p de kwa17t e i t van h e t e i n d p r o d u k t , Deze t e m p e r a t u u r w o r d t op e n i g e a f s t a n d voor d e hamermachine gemeten en moet l i g g e n b i n n e n een t o l e r a n t i e van k 45 O V .

I n h e t k a d e r van p r o c e s b e h e e r s i n g i s daarom b e s l o t e n h e t opwarmproces van de w o l f r a a m s t a a f o n d e r de l o e p t e nemen. A l s d o e l s t e l l i n g e n g e l d e n h i e r b i j h e t kunnen r e g e l e n van de s t a a f t e m p e r a t u u r b i n n e n de g e s t e l d e e i s e n en h e t o n t w i k k e l e n van a p p a r a t u u r d i e men op een e e n d u i d i g e w i j z e kan b e d r i j v e n en onder~oud~n~

E r i s h i e r b i j gekozen v o o r een aanpak w a a r b i j de t h e o r i e g e t o e t s t kan bvorden aan de p r a k t i j k e n v i c e v e r s a . Het r e s u l t a a t i s een goed b r u i k b a a r model van h e t opwarmproces waarmee o p t i m a l i s a t i e i n zowel p r o c e s t e c h n i s c h e - a l s b e d r i j f s economische z i n m o g e l i j k i s . Daarnaast i s een r e g e l a a r o n t w o r pen en g e t e s t w e l k e i n s t a a t i s r u i m s c h o o t s b i n n e n de g e s t e l d e e i s e n de s t a a f t e m p e r a t u u r t e r e g e l e n . Ce r e g e l s t r a a t waarmee de b r a n d e r s van de o v e n s z i j n u i t g e r u s t v c l d o e t aan de e i s van een c o n s t a n t e g a s / l u c h t v e r h o u d i n g en kan e e n d u i d i g warden b e d r e v e n en onderhouden.

Tot s l o t z i j n y?og een a a n t a l a a n b e v e l i n g e n gegeven t e n a a n z i e n van h e t v e r v o l g op deze a f s t u d e e r o p d r a c h t .

1 :

2 :

ALGEMEE .......................................... 1 1.1 : Inleiding............................... 1 1.2 : Opdrachtomchrijving..................... 1 : Plan van aanpak ......................... 2 1.3 VQBRST~DIXFASE................................... 4 : Inleiding ............................... 4 2.1 2.2 : Procesbeschrijving...................... 4 2.3 : Machines ................................ 5 2.3.1 : Invoermechanisme ........................ 6 2.3.2 : Oven .................................... 7 2.3.3 : Kamermachine ............................ 7 2.3.4 : Uitvoermechanisme ....................... 8 2.4 : Procedures .............................. 9 2.4.1 : Opstartprocedure........................ 9 2.4.2 : Tijdens bedrijf ......................... 9 2.4.3 : Onderhoud ............................... 9 2.5 : Logistiek .............................. 10 2.6 : Materiaal .............................. 1Q 2.7 : Overigen ............................ ...I0 2.8 o Pro$leemstel:ing ....................... 11 6

3.1

3-2

3.2.1 3.2. 2 3.2.3 3.2.4 3. 3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 3.5 3.5 :

EXP 4.1 4.2 4,Z.l 4.2.2 4.2.3 4.3 4.3.1 4'3.2 4.3.3 4.3,4 4.3.5

.......................

12

......................

23

Inleiding ............................ ..12 Problee~steaBing....................... 12 Systeemgrens........................... 12 In- en uitgangssignaien................12 Aannamen en vereenvoudigingen.......... 13 Weergave ............................... 13 Fysische beschrijving .................. 14 In- e n. uitgaande materiaalflow .........15 ~ a r m ~ e s t r odoor ~ m konvektie ............15 : Warmtestroom door straling............. 1 . o Differentiaalve.gelijking . . . . . . . . . . . . . ..5 : Toestandbeschrijving...................18 i Simuiatieprogramma..................... 21 : : : : : : : :

G

: : : : : : : : : : :

Inleiding.............................. 23 Meetopstelling ........................ .24 Ontwerp nieuwe regelstraat............. 24 Aanpassingen teb.v. experimenten .......25 In- en uitgangen ....................... 26 Uitgevoerde experimenten............... 30 Mamerproces zonder regeling ............30 Hamerproces met PID regelaar ........... 30

................. - 3 1 33 PRBNS .................................. 33 ~V rL w - L 4J 4 I Vl Vn pn

aw ~ n ~ a~r L - ì .mL o. n. f . oun I

T

I

L

~

~

~

~

Stap experimenten......................

4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4

: : : : : 4.5 : 4.5.1 : 4.5.2 : 4.6 : 4.6.1 : 4,6.2 : 4.6.3 : 4.6.4 : 4.6.5 :

5 :

Resultaten van de experimenten ......... 35 Vrijloopexperimenten ...................35 Stapexperimenten ....................... 36 Snelle PRBNS experimenten ..............39 Normale PRBNS experimenten .............40 Modelvorming ........................... 42

............................... 42 ................................ 4 4 Conclusies experimentele modelvorming ..50 Trends ................................. 50 Dode ti3den/tijdsvertragingen ........ ..50 Overd~acht............................. 5. Werkpunt/verzadiging ..................- 5 1 Bandbreedte ............................ 51 VERIFILI EL ................... 5 2 5.1 : Inleiding .............................. 52 : SimuSatieprogramma .................... .5. 5.2 5.3 : Voorbereiding simulaties ...............52 5.3.1 : Fysische grootheden .................... 52 5.3.2 : WarmteQverdracktscoëfficienten .... . . = . . 5 . 5.3.3 : Beginvoorwaarden ....................... 53 5 . 3 . 4 : Overige voorwaarden .................... ~3 5.4 : Uitgevoerde simulaties ................. 55 5.4.1 : Vrijloopsirnulatig ...................... .55 5 . 4 . 2 : Simulatie met snelheidsvariaties .......55 5.4,3 : Simulatie m e t geometrievariaties., .....55 5.5 : Resultaten van de simulaties ........... 56 5.5.1 2 VrijloDpsimu!aties ..................... 5 . 5.5.2 : Simulatie m e t snelheidsvariaties ...... - 5 7 5 . 5 , 3 : Simulatie met geometrievariaties. ......63 5 6 : Concl u s i e s .iheoret i sche model vorming .66 5.6.1 : Thecretisch model ...................... 66 5.6.2 : Staa~snelheid ..................... =.....6 5 . 6 . 3 : Geometrie .............................. 66 ~~~€~~~~~ T I F ................ G9 6.1 : Inleiding .............................. 69 6.2 : Basisprincipe van d e regelaar ..........69 6.3 : Ontwerp H-', F .......................... 71 6.4 : Implementatie IMC Regelaar ............. 74 ~~~~~€~~~~ ........................ 77 7.1 : Inleiding ............................. .?7 7.2 : Conclusies .............. = ~ ~ . ~ ~ = ~ = 7.2.1 : Theoretische modelvorming ............. ~ 7 7 7.2.2 : Experimentele modelvorming e n regelaarontwerp ........................ 78 7.3 : Aanbevelingen .......................... 79 7.4 : Overige aanbevelingen ................... i PRBNSQ18 Anslyne

a

:

=

~

~

W.1 A.2 A.3 A.4

B :

: : : :

IbPTY .............................. 53 Inleiding ................................ 3 . Potentiële Capability Index Cp ...........83 Actuele Capability Index Ca ..............85 Waardering van Cp en Ca ..................85

ANSPORT ..................... ~7 .................................. ................................ 87 BET egMG ................. .9. : H n l e i d i n g ............................... =9Q : Specifiek ................................ . 9

B.1 : Inleiding 8 . 2 : Specifiek

e:: C.1 C.2

D :

v D.1 D.2

E :

DIFFE E.l

E.2 E.3 E.4

G :

BE

..

........................ = . ~ . ~ . ' . 9 2 ................................ 9 2 ~ ~ ~ .......... ~ 35 Inleiding ................................ 5 . Aannames ................................. 95 Opwarmtraject ............................ 37 Afkoeltraject ............................ 38 Re8umerend ............................... 99 EL ......................................

: Inleiding : Omzetting : : : : :

~~~~~~~~~~~~

G : P n l e i d i n g ......................... .......O. 6.2 : O p w a r m t r a j e c t ........................... 101 14.3 : Adkoeltraject ........................... 102

b

LEGENDA T Ts TI 72 TII

TI 2 T2 1

7-22 Ts1

Ts2 T a t rn TOV

bom TW Tg A

Ad Ak AS

o d D

o hl b2

=Tempe r a t uu r ( a 1 gemeen ) =Temperatuur van h e t v o l u m e d e e l t j e =Temperatuur van de ingaande r n a t e r i a a l f l o w =Ternperatour v a n de u i t g a a n d e m a t e r i a a l f l o w =Temperatuur van het s t a a f m a t e r i a a l d a t h e t e e r s t e v o ~ ~ i n~g a a~t ~ ~ @ ~ l =Temperatuur v a n h e t s t a a f m a t e r i a a l d a t h e t e e r s t e velumedeel u i t g a a t =Temgeratuur v a 8 h e t s t a a f m a t e r i a a l d a t h e t tweede v o l umedeel i n g a a t =Temperatuur v a n h e t siaafmzteriaal d a t h e t tweede volurnedeel u i t g a a t ( = m e e t p u n t ) = G e m i d d e l d e t e m p e r a t u u r van h e t e e r s t e V C I ~Uïsrede@l =Gemiddelde t e m p e r a t u u r van h e t tweede vo~~med@@l =Temperatuur van de omgeving ( a l g e m e e n ) =Temperatuur i n de oven =Temperatuur van de omgeving =Wandt empe r a t u u r var, de s t a a f =Tempe r a t LILOr v e rts r a n d irigsgassen =Oppervf ak = O p p e r v l a k van de d w ~ r s d o o r s ~ @ van ~ e het volumedeeltje ( = dwarsdoorsnede s t a a f ) = O p p e r v l a k w a a r o v e r w a r r í ì t e o v e r d r a c h t door keiavekt i e p l a a t s v i n d t = b p p e r v l ak w a r o v e r w a r m l e o v e r d r a c h t door s t r a l ing p l a a t s v i n d t =Omtrek van h e t c i l i n d r i s c h e v o l u m e d e e l t j e = D i a m e t e r van h e t v c l u m e d e e l t j e ( = s t a a f ) = D i a m e t e r van de o v e n b u i c ( i n w e n d i g ) = L e n g t e van h e t v o l u m e d e e l t j e ( a l g e m e e n ) = L e n g t e van h e t e e r s t e v o l u m e d e e l t j e = i e r , g t e v a n h e t tweede v o l u m e d e e ~ t j ~

=Warmt e s t room ( a l gemeen 1 = ~ ~ ~ ~ m t e s itnrg a o aon d ~e m a t e r i a a l f l o w Q u i t =Warmtest room u i t g a a n d e m a t e r i a a l f l o w Q t i j d =Warmte d i e t i j d e l i j k i s o p g e s l a g e n QS =Warmtestroom door k o n v e k t i e Qk =Warmtest room door s t r a l ing Q

Qin

t

t5t tn

t

Y

711

rd

= t i j d (algemeen) = t i j d waarover warmteoverdracht p l a a t s v i n d t =Nastelti j d =Voorst e I -5 i j d = I n t e g r a t ie t i j d = D i f f e r e n t ia t ie t i j d

c CS

co Qs Cis1 CIS2

ak akl ak2 E

ES

Eo

ral i ngscoëffi c i ent zwarte s t ral er =Stral ingscoëfficient 1 ichaam (algemeen) =St rail ingscoëfficient omgeving (algemeen) = - t r a ! i n g s c o ë f f i c i e n t volumedeeltje =§tra1 ingscoëfficient eerste volumedeelt j e =Stralingscoëfficient tweede volumedeeltje =MonvektiecoëfTicient volumedeeltje =#onvektiecoefficient eerste volumedeeltje =Konvekt i ecoëff i e i ent tweede vol umedeel t je =Emi ssiecsëfficient =Emissiecoëfficient lichaam ~ a l g e ~ e e n ~ =Emissiecoëfficient oangevincj (aigemeen) =St

c-I E-1 c-l

=§oortel i jke warmte =Soortel i j k e massa v WO

=snelheid van de staaf =snelheid van de verbrandingsgassen =Potentiela capability index =Actuele capability inde:: =Range =Spreiding

6-3

C-3 c-3 c-3

I.

A l gemeen

1,a

Inleiding

P h i l i p s Wlaarheeze i s een van de g r o n d s t o f l e v e r a n c i e r s v a n Naast een a a n t a l chemische p r o d u k t e n P h i l i p s l i g h t i n g B.V. z o a l s f l u o r p o e d e r s , p r e p a r a t e n , z i n k s u l f i d e s e.d. b e v i n d t z i c h b i n n e n deze f a b r i e k ook een m e t a a l s e c t o r waar e e n a a n t a l h a l f f a b r i k a t e n w o r d t g e p r o d u c e e r d , voorname1 i j k w o l f raam- en molybdeen-draad en molybdeen- band, a l dan n i e t g e b e i t s t . Maast de v o o r t d u r e n d e v e r b e t e r i n g v a n de k w a l i t e i t v a n d i v e r s e p r o d u k t e n i s i n h e t k a d e r van de ISQ 9000 ook de noo o n s t a a n OM een goede b o r g i n g van de b e r e i k t e k w a l i t e i t t e v e r k i j g e n . Een goede p r o c e s b e h e e r s i n g i s een van de r a n d v a o r waarden t o t h e t v e r k r i j g e n van deze b o r g i n g . Ook i n de m e t a a l s e c t o r vas? P h - i l i p s Maarheeze i s d i t een van de v o o r n a a m s t e d o e l s t e l 1 i n g e n , De m e t a a l s e c t o r b e s t a a t u i t een g r o o t a a n t a l p r o c e s s t a p p e n d i e h o o f d z a k e l i j k z i j n gebaseerd op h e t warm d e f o r m e r e n van w o l f r a a m o f molybdeen. B i j d i t warm d e f o r m e r e n i s de t e m p e r a t u u r een p a r a m e t e r d i e i n b e l a n g r i j k e mate de e i g e n s c h a p p e n van h e t u i t e i n d e l i j k e p r o d u k t b e p a a l t . Daarom i s e r i n k e t k a d e r van de p r o c e s b e h e e r s i n g een a a n t a l p r o j e k t e n g e s t a r t d i e b e t r e k k i n g hebben o p de b e h e e r s i n g van de t s m p e r a tutsr van een a a n t a l p r o c e s s e n z o a l s h e t w a l s e n van s t a v e n , h e t hameren v a n s t a v e n , h e t r e k r i s t a i 1 i s e r e n d g l o e i e n v a n s t a v e n en h e t t r e k k e n van draden. Een van de p r o j e k t e n b l e e k g e s c h i k t t e z i j n a l s a f s t u d e e r o p d r a c h t b i n n e n de v a k g r o e p W F W v a n de f a c u l t e i t ~ e r k t u i g b o u w k u ~ dop e de TU Eindhoven. A l s v o o r b e r e i d i n g op deze a f s t u d e e r o p d r a c h t i s r e e d s een s t a g e o p d r a c h t v o o r a f g e g a a n w a a r b i j k e n n i s opgedaan i s op h e t g e b i e d v a n p r c v e s i d e n t if ic a t ie zoal s deze op d i t moment b i n n e n P h i lip s L i g h t i n g w o r d t g e h a n t e e r d d o o r de c e n t r a l e b e d r i j f s m e c h a n i satie.

Een van de p r o d u k t e n d i e i n de m e t a a l s e c t o r van P h i l i p s Maarheeze worden gemaakt Ss de w o l f r a a m d r a a d . Deze w o l f r a a m d r a a d komt t o t s t a n d v i a een a a n t a l b e w e r k i n g e n , v o o r n a m e l i j k d e f o r m a t i e s b i j hagere temperaturen. U i t g a n g s m a t e r i a a l i s een g e s i n t e r d e w o l f r a a m s t a a f . Een a a n t a l van deze b e w e r k i n g e n b e s t a a t u i t h e t hameren (warmsmeden] van de w o l f r a a m s t a a f . B i j w o l f r a a m i s d i t een z e v e n t a l hamerb e w e r k i n g e n w a a r b i j de g e w a l s t e s t a a f met een d i a m e t e r van 1 0 . 5 mm n a a r een d i a m e t e r van 2 . 7 mrn w o r d t gehamerd.

-1

-

De e e r s t e v i j f s t a p p e n z i j n e n k e l v o u d i g e h a m e r u n i t s t e r w i j l de l a a t s t e 2 s t a p p e n z i j n o n d e r g e b r a c h t i n een t a n d e r n o p s t e l l i n g . De t e m p e r a t u u r w a a r b i j deze s t a a f w o r d t gehamerd b e p a a l t i n b e l a n g r i j k e mate de k w a l i t e i t van h e t m a t e r i a a l i n h e t n a t r a j e c t . H i e r b i j v a l t t e denken aan s p l i t s , b r e u k en d u c t i l i t e i t van h e t materiaal. De s t a a f w o r d t op t e m p e r a t u u r g e b r a c h t door een g a s g e s t o o k t e oven d i e z i c h op k o r t e a f s t a n d v o o r de hamermachine b e v i n d t = De v e r e i s t e s t a a f t e m p e r a t u u r v a r i e e r t t u s s e n 1250OC en 1350 OC, a f h a n k e l i j k van de t e hameren d i a m e t e r . D e z e v e r e i s t e t e m p e r a t u u r w o r d t g e r e g e l d d o o r met b e h u l p van een p y r o m e t e r de s t a a f t e m p e r a t u u r na de oven en v l a k v o o r de hamermachine t e meten en a f h a n k e l i j k h i e r v a n b i j t e s t u r e n i n de g a s / ? u c h t t o e v o e r van de b r a n d e r d i e de t e m p e r a t u u r van de oven b e p a a l t . Een c o n s t a n t e g a s / l u c h t v e r h o u d i n g i s h i e r b i j een v e r e i s t e . E c h t e r d o o r v a r i a t i e s i n de s n e l h e i d waarmee de s t a a f door de oven w o r d t g e v o e r d o n a f a a n g r o t e v a r i a t i e s i n s t a e f t e m p e r a t u u r i n h e t m e e t p u n t . De e i s d i e aan de temperat u u r i n h e t meetpunt i s g e s t e l d i a d e g e ~ e n s t et e m p e r a t u u r t45°C m e t een A c t u e l e C a p a b i l i t y I n d e x > 1 . Een t o e l i c h t i n g van deze C a p a b i l i t y l n d e x v i n d t U i n Appendix A . Ret d o e l van de a f s t u d e e r o p d r a c h t i s het m o d e l l e r e n van h e t opwarmproces en h e t o n t w e r p e n en t e s t e n van een r e g e l a a r d i e i n s t a a t i s o m h e t opwarmproces aan de bovenstaande e i s e n t e l a t e n v o l d o e n . E s s e n t i e e l h i e r b i j i s h e t v e r k r i j g e n van een d u i d e l i j k i n z i c h t i n h e t g r a c e s v o o r wat b e t r e f t de i n v l o e d van d i v e r s e paramet e r s z o a l s s n e l h e i d v a n de s t a a f , s t a a f d i a m e f e r , o v e n a f s t a n d , ~ ~ a ~ d e r j n ~ t ee tl cl . i n ~

Oinw971e gekozen gekozen onstaat. van d i t

van een g e s t r u c t u r e e r d e aanpak van deze o p d r a c h t i s v o o r een o p s p l i t s i n g i n f a s e n . Deze f a s e n z i j n z o d a n i g d a t s t e e d s een a f g e r o n d d e e l van de t o t a l e o p d r a c h t Deze f a s e n z i j n d u i d e l i j k h e r k e n b a a r i n de i n d e l i n g verslag.

I n deze f a s e komt een z a n t a l a s p e c t e n t e r s p r a k e d i e van b e l a n g z i j n v o o r de v o o r b e r e i d i n g van de t h e o r e t i s c h e modelv o r m i n g . H i e r b i j v a l t t e denken aan b e s c h r i j v i n g e n v a n h e t p r o c e s , m a c h i n e s , p r o c e d u r e s , l o g i s t i e k en de p r o b l e e m s t e l l ing.

-2-

-Theoret 1” sche Model vormi rmg :

H i e r b i j w o r d t v a n u i t de f y s i s c h e behoudswetten een b e t r e k k i n g a f g e l e i d t u s s e n de i n - en de u i t g a n g van h e t p r o c e s . Deze b e t r e k k i n g w o r d t v e r v o l g e n s omgeschreven n a a r een t o e s t a n d s b e s c h r i j v i n g van w a a r u i t een programma w o r d t g e s c h r e v e n waarmee s i m u l a t i e s worden u i t g e v o e r d .

I n deze Fase w o r d t met e x p e r i m e n t e l e gegevens, d i e d o o r m e t i n g e n aan de i n - de u i t g a n g van h e t p r o c e s z i j n v e r k r e g e n de samenhang t u s s e n de v a r i a b e l e n nagegazn en omgezet i n een m o d e l . D i t noemt men ook w e l p r o c e s i d e n t i f i c a t i e . Tevens kan met deze gegevens worden g e v e r i f i ë e r d i n h o e v e r r e h e t t h e o r e t i s c h model v o l d o e t aan de w e r k e l i j k h e i d . D i t kan l e i d e n t o t m o d i f i c a t i e van h e t v e r k r e g e n t h e o r e t i s c h e model.

M e t h e t model v e r k r e g e n u i t de e x p e r i m e n t e l e m o d e l v o r m i n g w o r d t een r e g e l a a r o n t w o r p e n .

De o n t w o r p e n r e g e l a a r w o r d t g e t e s t i n h e t w e r k e l i j k e p r o c e s w a a r b i j e v e n t u e l e a a n p a s s i n g e n aan de r e g e l a a r worden eang e b r a c h t om t o t een optirnéial p r o c e s g e d r a g t e komen.

-vers1 ag 1e3 I n deze s l o t f a s e w o r d t de t o t a l e o p d r a c h t v a s t g e l e g d en e v e n t u e l e c o n c l u s i e s o f a a n b e v e l i n g e n gedaan.De v e r s l a g l e g g i n g b e g i n t r e e d s na h e t b e g i n d i g e n van de e e r s t e f a s e om t e v o o r komen d a t in f o r m a t ie v e r l o r e n g a a t .

-3-

2.

Voosstudiefase

2.1

Inlei

I n deze v o o r s t u d i e f a s e wordt i n g e g a a n op een a a n t a l a s p e c t e n d i e n o o d z a k e l i j k z i j n a l s v o o r b e r e i d i n g op de t h e o r e t i s c h e modelvormingsfase. H i e r i n z i j n b e h a l v e b e s c h r i j v i n g e n van p r o c e s , m a c h i n e s e t c . ook b e v i n d i n g e n , e r v a r i n g e n en opmerki n g e n van p e r s o n e n v e r w e r k t d i e werkzaam z i j n o f waren .in de desbetreffende afdeling.

2.2

Zoals v e r m e l d maakt h e t kamerproces d e e l u i t van een r e e k s b e w e r k i n ~ ~ s t a p ~weana r b i j een w a l f r a a m s t a a f met een l e n g t e van 7 5 0 rnm en een r e c h t h o e k i g e doorsnede van 18 mm x 18 mm w o r d t g e d e f o r m e e r d n a a r een w o l f r a a m d r a a d m e t een l e n g t e v a n c i r c a 180 m e t e r en een d i a m e t e r van 1310 urn. Het hamerproces b e s t a a t u i t een z e v e n t a l hamerstappen o f w e l d i a m e t e r r e d u c t i e s w a a r b i j de i n g a a n d e d i a m e t e r b i j de e e r s t e hamermachine 1 0 . 5 mrn i s en de u i t g a a n d e d i a m e t e r b i j de l a a t s t e hamermachine 2 . 7 mm. Deze z e v e n t a l hamerstappen b e s t a a n u i t v i j f e n k e l v o u d i g e h a r n e r u i t s en een d r i e t a l i d e n t i e k e t a n d e m o p s t e l l i n g e n . D e z e tanderno p s t e l l i n g e n z i j n s e r i e s c h a k e l i n g e n van twee e n k e l v o u d i g e h a m e r u n i t s z o n d e r t e s s e n v m r a a d , de u i t g a a n d e s t a a f v a n de e e r s t e u n i t w o r d t d i r e c t i n de tweede u n i t i n g e v o e r d . v i j f e n k e l v o u d i g e h a m e r u n i t s i s e r s t e e d s s p r a k e van i n en u i t v o e r g o t e n met b w f f e r v o o r r a d e n . Het p r o c e s i n de h a m e r u n i t s v e r l o o p t a l s v o l g t : de t e hameren s t a a f w o r d t met b e h u l p van een invoermechanisme d o o r een oven g e v o e r d w a a r i n de s t a a f w o r d t opgewarmd. Na deze oven w o r d t de opgewarmde s t a a f d o o r de hamermachine g e v o e r d w a a r b i j de s t a a f i n d i a m e t e r w o r d t g e r e d u c e e r d . D i t r e d u c e r e n i s h e t zogenaamde hameren wat v e r g e l e k e n kan worden met warmsmeden, met een t w e e t a l hamerd i e s w o r d t de s t a a f n a a r een k l e i n e r e d i a m e t e r gehamerd. Deze h a m e r d i e s r o t e r e n r o n d de w o l f r a a m s t a a f . A l s de s t a a f u i t de hamermachine komt neemt een u i t v o e r m e c h a n i s m e de s t a a f o v e r . De t e m p e r a t u u r w a ~ ~ r m ede e s t a a f w o r d t gehamerd b e p a a l t i n b e l a n g r i j k e mate de eigenschappen van h e t t r i t e i n d e l i j k e m a t e r i a a l . Deze t e m p e r a t u u r w o r d t gemeten t u s s e n de o v e n en de ~ a ~ e en~ z o ~ d i c~h t m ~ og~ e e l i j k~ b i ~ j den hamermachine om d e t e m p e r a t u u r waarmee de s t a a f w o r d t gehamerd zo goed m o g e l i j k t e b e n a d e r e n . Deze t e m p e r a t u u r w o r d t g e r e g e l d m e t de temperat u u r i n de oven. Deze oven w o r d t verwarmd d o o r een g a s b r a n d e r en de g a s / l u c h t f l o w b e p a a l t dus de o v e n t e m p e r a t u u r .

-4-

Hamermachine

apparaat

verbrandinas-

traiect

oowarmtra iect

F i g u u r 2 . 1 h e t hameren van een w o l f r a a m s t a a f T i j d e n s h e t r e g e l e n van de g a s / l u c h t f l o w d i e n t de v e r h o u d i n g g a s / l u c h t s t e e d s d e z e l f d e t e z i j n . Deze v e r h o u d i n g b e p a a l t of de o v e n a t m o s f e e r o x i d e r e n d o f r e d u c e r e n d i s , e r w o r d t a l t i j d g e w e r k t i n een o x i d e r e n d e o v e n a t m o s f e e r d . w . z . een g a s / l u c h t v e r h o u d j n g d i e a l t i j d g r o t e r i a dan 1 : 7 . De o x i d e s d i e n i c h aan h e t o p p e r v l a k van de s t a a f vormen geverr een e n i g s z i n s smerende w e r k i n g t i j d e n s h e t hameren van de s t a a f . Een b e l a n g r i j k e p a r a m e t e r i n d i t hamerproces i s de s n e l h e i d waarmee de s t a a f h e t t r a j e c t d o o r l o o p t = De s n e l h e i d waarmee de w o l f r a a m s t a a f het t r a j e c t doorloopt i s a l s v o l g t : a l s d e s t a a f i n het invoermechanisme komt z a l h e t invoermechanisme de s t a a f m e t een s n e l h e i d d o o r de oven v c e r e n d i e overeenkomt met de s n e l h e i d waarmee de s t a a f u i t e i n d e l i j k d o o i de hamermachine moet gaan. O p h e t moment d a t de p y r o m e t e r de opgewarmde s t a a f z i e t o f w e l een t e m p e r a t u u r d e t e c t e e r t d i e h o g e r i s dan b . v . 9 û Q OC schake:t h e t invoermechanisme o v e r op een h o g e r e s n e l h e i d , de s t a a f neemt a l s h e t ware een a a n l o o p om de w e e r s t a n d van de hamermachine t e o v e r w i n n e n , d . w . z . de w e e r s t a n d d i e n o d i g i s om de s t a a f d o o r de h a m e r d i e s t e duwen. Op h e t moment d a t de h a m e r d i e s dus de s t a a f b e g i n n e n t e d e f o r m e r e n z a l de s n e l h e i d van de s t a a f dus w e e r d a l e n ondanks de h o g e r e s n e l h e i d van h e t invoermechanisme. E r t r e e d t dus s l i p op b i j h e t i n v o e r mechanisme. Een a n d e r e v e r s c h i j n s e l d a t op d i t moment gaat o p t r e d e n i s h e t d r a a i e n van de s t a a f wat v e r o o r z a a k t w o r d t d o o r de r o n d de s t a a f d r a a i e n d e h a m e r d i e s d i e de s t a a f a l s h e t ware s t e e d s even v a s t pakken.

-5-

A l s h e t u i t e i n d e van de s t a a f u i t de hamermachine komt w o r d t de s t a a f meegenomen d o o r h e t u i t v o e r m e c h a n i s m e . H e t u i t v o e r mechanisme i s i n g e s t e l d op de gewenste s n e l h e i d waarmee de s t a a f gehamerd moet worden en t r e k t nu a l s h e t ware de s t a a f d o o r de hamermachine. De s n e l h e i d van de s t a a f w o r d t dus beTo?v!oed door d e s r t e ? h e ? d van in- en u i t v o e r m e c h a n i s m e ! de k r a c h t waarmee de s t a a f t u s s e n de t r a n s p o r t r o l l e n v a n h e t i n en u i t v o e r m e c h a n i s m e i s geklemd en de s l a g d i e de h a m e r d i e s t e n o p z i c h t e van e l k a a r maken. I n b i j l a g e 1 . 1 i s een t a b e l weergegeven d i e p e r h a m e r u n i t de i n - en u i t g a a n d e d i a m e t e r s , i n - en u i t g a a n d e s n e l h e d e n , s t a a f - t e m p e r a t u r e n v l a k voor de hamermachine en g a s j l u c h t v e r h o u d i n g e n v e r m e l d t .

Zoals r e e d s i s v e r m e l d i s de t o t a l e h a m e r l i j n opgebouwd u i t een a a n t a l h a m e r u n i t s . Deze h a m e r u n i t s z i j n qua s a m e n s t e l l i n g i d e n t i e k en b e s t a a n u i t a c h t e r e e n v o l g e n s een i n v o e r m e c h a n i s m e , oven, hamermachine -SM u i t v o e r m e c h a n i s m e . Tussen de o v e n en de h a ~ e r m a ~ ~b ~ e vni ned t z i c h een p y r o m e t e r d i e de t e m p e r a t u u r van de s t a a f meet v l a k v o o r de hamermachine. Voor en n a de u n i t b e v i n d e n z i c h i n - en u i t v o e r g o t e n waarop de t e hameren s t a v e n b a t c h g e w i j s worden aan- en a f g e v o e r d . De t o t a l e u n i t i s ORgeven door een omkapping d i e g e l u i d s i s o l e r e n d i s en d i e aan de b o v e n z i j d e is v o o r z i e n van een a f z u i g k a n a a l d i e de w o l f r a a m o x i d e s en de v e r b r a n d i n g s g a s s e n a f v o e r t . Een t o t a a l o v e r z i c h t van de h a m e r u n i t i s weergegeven i n b i j l a g e 1 . 2 . I n b i j l a g e 1 . 1 z i j n v z n a l l e ~ a m e r ~ ~ ~ i~n i de n ewso l f r a a m h a m e r l i j n een a a n t a l h o o f d m a t e n weergegeven 2.3.1

Invoer

H e t invoermechanisme b e s t a a t i n p r i n c i p e u i t een b u f f e r , een i n s l a g m e c h a n i s m e en een t r a n s p o r t m e c h a n i s m e . De b u f f e r b e s t a a t u i t t w e e r o n d e s t a l e n pennen w a a r t u s s e n een a a n t a l s t a v e n w o r d t g e l e g d . B i j aanvang van een n i e u w e s t a a f z o r g t een i n s l a g m e c h a n i s m e e r v o o r d a t de s t a a f t u s s e n de r o l l e n v a n h e t t r a n s p o r t m e c h a n i s m e t e r e c h t komt. E r b e v i n d t z i c h o n d e r en boven de s t a a f een r o l d i e d o o r m i d d e l van een p e r s l u c h t c i l i n d e r OP e l k a a r worden g e d r u k t . De d r a a i e n d e beweging van de r o l l e n z o r g t e r v o o r d a t de s t a a f t u s s e n de r o l l e n d o o r g e t r a n s p o r t e e r d wordt Tussen t w e e s t a v e n I s een t i j d s v e r t r a g i n g ingebouwd om t e voorkomen d a t een s t a a f z i j n v o o r ganger p a s s e e r t .

-6-

De r o t a t i e s n e l h e i d van de r o l l e n h e e f t een hoog- en een l a a g s t a n d w e l k e i n g e s t e l d kunnen worden met b e h u l p van een f r e q u e n t i e r e g e l a a r . Een en a n d e r i s weergegeven i n b i j l a g e 1.3.

2.3.2

Oven:

De o v e n b e s t a a t u i t een ronde s t a l e n m a n t e l met een d i a m e t e r van c a . 300 mm met d a a r b i n n e n een o v e n p i j p van s i l i c i u m a x i d e omgeven d o o r v u u r v a s t e s t e e n . Tussen de v u u r v a s t e s t e e n en de De ovens t a l e n buitenmantel bevindt z i c h isolatiemateriaal p i j p h e e f t een b i n n e n d i a m e t e r van c a . 38 mm met aan h e t b e g i n en h e t e i n d l o o d r e c h t op de o v e n p i j p r e s p e c t i e v e l i j k een u i t - en i n s t r o o m v a n v e r b r a n d i n g s g a s s e n a f k o m s t i g v a n een g a s b r a n d e r d i e m e t b e h u l p van een b r a n d e r p i j p uitmondt op de o v e n p i j p . De kopse v l a k k e n v a n de p i j p z i j n de i n - en u i t v o e r var? de s t a a f . De g a s b r a n d e r w o r d t d o o r een r e g e l s t r a a t v o o r z i e n v a n z i j n gas- en l u c h t f l o w . Met u i t z o n d e r i n g v a n B B n h a m e r u n i t , d i e V Q O ~ Z ~ ~ Fi s- I van een e l e k t r i s c h g e r e g e l d e gasflow, z i j n a l l e r e g e l s t r a t e n v o o r z i e n var: een h a n d g e r e g e l d e k l e p i n zowel de gas- a l s de l u c h t t o e v o e r . B i j alle h a m e r u n i t s + a de w o l f r ~ ~ i n ~ a ~ e b er r lu is jt ~h e t opwarmen van de s t a a f op h e t t e g e n s t r o o m p r i n c i pe wat e r o p neerkomt d a t de si:rorrsi ng v a n de v e r b r a n d i n g s assen t e g e n g e s t e l d 9s a m d e ~ e ~ ~ van de s t a a f . De o v e n a p s h e i i i n g h e e 7 t twee p o s i t i e s , t . w . z i j n ~ e r ~ ~ ~ s i ~ i de e o v e n o p s t e l l i n g i n l i j n s t a a t wiet h e t in- en ~ ~ ~ ~ en d e~ ~ a er ~ ~r r 1~ ~en ~ za i j~~n ~ r u s~~t - n e ~ p e s i t i e w a a r b i j de o v e n o p s t e l l i n g n a a r a c h t e r g e s c h o v e n 5s om en~ h~e tn e invoermechanisme aan t e voorkomen d a t de h a m e ~ ~ a ~ diz ~ ~ ~ ~ ~ ~ e Svan t r dae Q l V~8 nn blootgesteld g V$QrdSn a f S a r geren s t a v e n worden gehamerd. B i j een a a n t a l h a i n e r u n i t s i s een v o o r z i e n i ng i n de g a s r e g e l s t r a a t a ~ ~ ~ e w~a a r~b i ja i cn der ~ t r u s t s t a n d de g a s j l u c h t f f o w t e r u g v a l t n a a r een l a g e r e waarde d i e e c h t e r nog hoog genoeg i s om alleen de oven op t s m p e r a t u u r t e houden. H e t ~ p ~ a van ~ ~ b ee onv e n v a n a f kainer~ e ~ ~ e t or t ~~ ~ ~u r ~ i rj f s t ~ v~i n d ~ t eook ~ p a l a~a t~s ui n r de r u s t s t a n d e n neemt ongeveer 4 u u r ir: b e s l a g . Met u i t z o n d e r i n g v a n h e t weekeinde worden de ovens c o n t i n u o p b e d r i j f s t e m p e r a t u u r gehouden. Een d o o r s n e d e t e k e n i n g van de oven i s weergegeven i n b i j l a g e 1 . 4 .

~

~~~~~~~~

I n b i j l a g e '1.5 z i e t i s h e t ' h a r t ' v a n de hamermachine weergegeven. D i t b e s t a a t u i t een r o t e r e n d e h o l l e hameras waar d e s t a a f doorheen gevoerd wordt

-7-

~

Het u i t e i n d e met de g r o t e d i a m e t e r i s aan de kopse z i j d e v o o r z i e n v a n twee g l e u v e n d i e i n e l k a a r s v e r l e n g d e l i g g e n en r a d i a a l g e r i c h t z i j n o p de h a r t l i j n v a n de hameras. I n e l k van deze g l e u v e n b e v i n d t z i c h een h a m e r d i e d i e d o o r de d a a r b o v e n l i g g e n d e hamer o p de t e hameren s t a a f g e s l a g e n w o r d t en zodoende z i r g t voor d e d e f o r m a t i e van de s t a a f . De hamers worden op hun b e u r t n a a r b i n n e n ’ g e s l a g e n ’ d o o r d a t de hameras r o t e e r t i n een van 62 r o l l e n v o o r z i e n e r o l l e n k o o i . De r o l l e n z e t t e n z i c h op hun b e u r t weer a f t e g e n een s t a l e n r i n g d i e o p h e t f r a m e v a n de hamermachine i s gemonteerd. De s l a g d i e de hamers maken i s v o o r g e s c h r e v e n en w o r d t met v u l p l a a t j e s a f g e s t e l d . Een o l i e p o m p z o r g t v o o r een c o n t i n u e s m e r i n g van de c o n t a c t v l a k k e n wat de s t a n d t i j d van hamers, r o l l e n en r i n g a a n z i e n l i j k v e r h o o g t . T i j d e n s b e d r i j f v e r l o o p t de g r o o t t e v a n de s l a g t e n g e v o l g e v a n s l i j t a g e v a n de r o l ’ l e n en hamers en h e t g r o t e r worden v a n de b i n n e n d i a m e t e r vac de r i n g w a a r i n d e r o l l e n k o o i r o t e e r t . T i j d e n s h e t d e f o r m e r e n van de s t a a f , a l s de d i e s op de s t a a f g e s l a g e n worden, w o r d t de s t a a f a l s he!: ware even v a s t g e p a k t en mee~enomenmet de r o t e r e n d e bewegi ng v a n de hameras. D i t z o r g t v o o r een r o t a t i e van de s t a a f en samen met h e t i n - en u i t v o e r m e c h a n i s m e o n s t a a t een ’ s c h r o e f v o r m i g e ’ beweging. Tussen de r o l l e n van h e t i n - en u i t v o e r m e c h a n i s m e o n s t a a t dus s l i p i n t a n g e n t i a l e r i c h t i n g en a x i a l e r i c h t i n g van de s t a a f t e n g e v o l g e van d i t ’ v a s t p a k k e n en meenemen’. Het t o e r e n t a l van de hameras i s ca. 350 omw/min. De hameras w o r d t m i d d e f c een V-snaar o v e r b r e n g i n g d o o r een e l e k t r o m o t o r aangedreven

Met u i t v o e r m e c h a n i s m e b e s t a a t s l e c h t s u i t een t r a n s p o r t mechanisme d a t v r i j w e l i d e n t i e k i s aan h e t t r a ~ ~ p o ~ t ~ ~ c ~ a n ~ s van h e t i n v o e r m e c h a n i s m e . O o k h i e r z o r g e n een r o l boven en o n d e r de s t a a f v o o r h e t t r a n s p o r t e r e n v a n de s t a a f z o d r a deze v a n u i t de h a ~ ~ ~ m a t ~ u s~s ei nn deze e r o l l e n t e r e c h t komt. Deze r o l l e n kunnen op & é n s n e l h e i d worden i n g e s t e l d d Q Q r m i d d e l van een f r e q u e n t i e r e g e l a a r . Ook h i e r worden d o o r m i d d e l v a n een p e r s l u c h t c i l i n d e r de r o l l e n o p de s t a a f g e d r u k t . Ook h i e r o n s t a a t s l i p t e n g e v o l g e van h e t hamerproces. Door e c h t e r de p e r s l u c h t d r u k op de r o l l e n v a n h e f u i t v o e r m e c h a n i s m e op een hogere waarde i n t e s t e l l e n dan de p e r s l u c h t d r u k op d e r o l l e n van h e t invoermechani sme z a l h e t u i t v o e r m e c h a n i sine v a n a f h e t moment d a t de s t a a f h i e r i n t e r e c h t komt de s n e l h e i d van de s t a a f b e p a l e n t i j d e n s k e t hamerproces. B i j de i n s t e l l i n g van de s n e l h e d e n v a n i n - en u i t v o e r m e c h a n i s m e moet u i t e r a a r d r e k e n i n g gehouden worden met de d i a m e t e r r e d u c t i e v a n de sta2f.

-8-

Na h e t p a s s e r e n van h e t u i t v o e r m e c h a n i s m e komen de s t a v e n i n een u i t v o e r g o o t t e r e c h t . I n b i j l a g e 1 . 6 i s h e t u i t v o e r mechanisme weergegeven.

Voor wat b e t r e f t de p r o c e d u r e s z i j n h i e r s l e c h t s de v o o r d i t o n d e r w e r p van b e l a n g z i j n d e p r o c e d u r e s v e r m e l d .

V o o r d a t men o v e r g a a t t o t h e t hameren van s t a v e n z a l de o v e n op b e d r i j f s t e m p e r a t u u r d i e n e n t e z i j n . Daarom w o r d t , o n g e v e e r 4 u u r v o o r d a t men m e t h e t hamerproves be i n t , d e oven i n r u s t p o s i t i e aangemaakt. U i t e r v a r i n g i s bekend d a t na 4 u u r de oven op t e m p e r a t u u r i s . Nu kan men b e g i n n e n met h e t hamerp r o c e s . Na h e t i n s c h a k e l e n van i n e n u i t v o e r a p p a r a a t , k o e l i n g op hamermachine en p y r o m e t e r , p l a a t s e n van nieuwe h a m e r d i e s , c o n t r o l e r e n van de s l a g en h e t i n v o e r e n van ean a a n t a l s t a v e n i n de b u f f e r van h e t invoermechanisme w o r d t de e e r s t e s t a a f door de oven n a a r de hamermachine g e v o e r d .

T i j d e n s h e t hameren van de e e r s t e s t a v e n w o r d t g e c o n t r o l e e r d op t e ~ ~ ~ r ~ st nue l h u e ri d~, p e r s l u c h t b r u k u p i n en u i t v o e r ~ p p ~ ~ a en t e g n ~ s ~ l ~ ~ h t v e r h o d i n ~ ~ i n s t e l ?i n g e n De~ gewenste z 7 j n p e r machine v e r s c h i l l e n d en z i j n v e r m e l d i n een bed i e n i n g s v o o r s c h r i f t d a t b i j de machine aanwezig i s . De s n e l h e i d w o r d t g e c o n t r o l e e r d met: een s t o p w a t c h aan de hand v a n de u i t g a a n d e s t a a f . De p e r s l u c h t d r u k op de i n - en u i t v o e r a p p a r a t e n moet z o d a n i g z i j n i n g e s t e l d d a t h e t u i t v o e r a p p a r a a t de s n e l h e i d van de s t a a f b e p a a l t . Een a f w i j k e n d e s l a g g r o o t t e v m de hamers kan ook i n v l o e d hebben op de g r o o t t e van de s n e l h e i d . Ook moet de a f s t a n d t u s s e n t w e e o p e e n v o l g e n d e s t a v e n g r o o t genoeg z i j n om n a a s t e l k a a r l o p e n van deze s t a v e n t e voorkomen. D i t g e b e u r t d o o r h e t i n s t e l l e n van een t i j d v e r t r a g i ng op h e t in s l agmechani sme

Door de s t e r k e v e r v u i l i n g en de s n e l l e v e r o u d e r i n g m ~ e tde o l i e waarmee r o l l e n k o o i , hamers en r i n g worden gesmeerd wekel i j k s worden v e r v a n g e n .

-9-

E l k e 2 0 0 d r a a i u r e n i ~ o r d tde hamermachine, t i j d e n s s t i l s t a n d , onderworpen aan een p e r i o d i e k e i n s p e c t i e w a a r b i j o n d e r a n d e r e w o r d t g e c o n t o l e e r d ap b i n n e n d i a m e t e r van de r i n g w a a r i n de r o l l e n k o o i l o o p t , s p e l i n g van hameras ( r a d i a a l en a x i a a l ) en een c c n t r o l e van z i j p l a t e n i n de g l e u v e n w a a r i n de haniers op sn n e e r h e ~ e g p l n ;

2.5

Logistiek

Voor wat b e t r e f t de l o g i s t i e k kan h i e r worden v e r m e l d d a t de s t a v e n i n s e r i e s worden aangevoerd. Deze s e r i e s hebben een g r o o t t e van 10 s t a v e n . Deze s e r i e s hebben een code en de s e r i e s b l i j v e n i n t a c t t o t en met de a f l e v e r i n g v a n d r a a d aan de k l a n t , B o o r de b u f f e r s d i e t u s s e n a l l e h a m e ~ ~ a c h i n eaans w e z i g z i j n i s h e t m o g e l i j k de m a c h i n e s s e p a r a a t i n t e p l a n n e n . Op d f v e r s e p l a a t s e n w o r d t g e c o n t r o l e e e r d o p g e w i c h t v a n de s t a v e n o m d e u i t v a l p e r t r a j e c t t e kunnen b e p a l e n . û m de c o n f i n u i t e i t en de e f f i c i e n c y van h e t p r o c e s t e v e r h o g e n w o r d t g e w e r k t met 'zwevende' pauzes en p l o e g e n d i e n s t o v e r ? a p .

2.6 Het m a t e r i a a l wat i n de w o l f r a a m h a m e r l i j n w o r d t v e r w e r k t i s v o o r h e t o v e r g r o t e d e e l h e t zogenaamde w o l f r a a m û m a t e r i a a l o f w e l w o l f r a a m e d r e n k t .Drenken b e t e k e n t h i e r h e t t o e v o e g e n van l e g e r i n g s e l e m e n t e n d i e b e p a a l d e m e c h a n i s c h e e i g e n s c h a p p e n van h e t m a t e r i a a l v e r b e t e r e n . I n h e t v e r v o l g z a l i k ook s t e e d s van d i t m a t e r i a a l u i t g a a n a l s h e t g a a t om f y s i s c h e e i g e n schappen v a n h e t m a t e r i a a l . B i j l a g e 1 . 7 t o o n t een t a b e l w a a r i n de b e l a n g r i j k s t e f y s i s c h e e i g e n ~ c h ~ p pv e o o~r w o l f r a a m z i j n opgenomen.

I n h e t b o v e n s t a a n d e z i j n twee p r s c e s s t a p p e n d i e z i c h ook i n de w Q l f r a ~ ~ ~ h ~ ~b eev ri nldie~n nn i e t t e r s p r a k e gekomen n a m e l i j k k e t b e i t s p r o c e s v l a k n a de e e r s t e h a m e r u n i t w a a r b i j o x i d e s d i e z i c h aan de b u i t e n z i j d e van de s t a a f b e v i n d e n , v o o r n a m e l i j k t e n g e v o l g e v a n h e t wal s p r o c e s e l e k t r o l yt i s c h worden a f g e b e i t s t sn h e t r e k r i s t a l l i s e r e n d g l o e i e n w a a r b i j de k o r r e l s t r u c t u u r v a n h e t m a t e r i a a l w o r d t b e l n v l o e d . Omdat d e z e p r o c e s s e n i n h e t k a d e r v a n d i t p r o j e k t geen r o l s p e l e n za7 e r v e r d e r ook geen aandacht aan worden b e s t e e d .

-10-

De p r o b l e e m s t e l l i n g i s a l s v o l g t t e o m s c h r i j v e n : -De s t a a f t e m p e r a t u u r v o l d o e t b i j een h a n d m a t i g e r e g e l i n g van de gas/fucktflow n i e t aan de g e s t e l d e e i s e n . De e i s i s de gewenste t e m p e r a t u u r k 4 5 '6 met een C a p a b i l i t y I n d e x g r o t e r dan 1 o v e r de g e h e l e s t a a f l e n g t e met een c o n s t a n t e g a s / l u c h t v e r h o u d i n g v a n de o v e n b r a n d e r . t o e p a s s i n g van een t e r u g g e k o p p e l d e r e g e i k r i n g v a n de gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r o p de gasflow wordt v o l d a a n aan de t e m p e r a t u u r - e n c a p a b i l i t y - e i s , e c h t e r n i e t o v e r de g e h e l e s t a a f l e n g t e en n i e t met een c o n s t a n t e g a s / l u c h t v e r h o u d i n g . De g a s f l o w i s n i e t g e k o p p e l d aan de i u c h t f l o w . D e v a r i a t i e s i n de s t a a f s n e l h e i d , z o a l s reeds eerder i s vermeld, zorgen ervoor d a t a l l e e n een t e r u ~ ~ e k ~ r~e g~e l~k rl i nd ge n i e t toereikend i s over d a t d e e l v a n d e s t a a f waar deze s n e l h e i d s v a r i a t i e s opt reden -Bij

i

-Het i n r e c l e l e n v a n de g a s i e g e l s t r a a t en d e o v e n b r a n d e r i s vaak een p r o b l e e m door h e t o v e r s c h o t aan i n s t e l m o g e l i j k h e d e n . Ook de kenPi?s van de i n v i o e d van e l k va3 deze ~ n ~ t e ~ m o ~ e l i j k ~ e ~ e n i s s l e c h t s i n b e p e r k t e m a t e ôanwezig. w i j z e waarop e e r d e r v e r m e l d e s n e l h e i d s v a r i a t i e s o p t r e d e n e9: d e g r o o t t e van d e z e v a r i a t i e s i s n i e t bekend.

-Be

-De i n v l o e d v a n de g e o m e t r i e b i n n e n h e t hamerproces i s s l e c h t s i n g e r i n g e mate bekend. Te denken v a l t h i e r b i j cnder aridere

aan de i n v l o e d van o v e n l e n g t e , s t a a f d i a m e t e r en a f s t a n d t u s s e n oven er: h ~ ~ e r m a c h i n @ , =-Een goede b e s c h r i j v i n g van de r e g e l s t r a a t , h e t opwarmproces en h e t i n r e g e l e n en onderhouden h i e r v a n o n t b r e e k t .

I n dene a f s t u d e e r o p d r a c h t z a l g e t r a c h t wprden v o o r e l k van deze d e e l p r o b l e m e n een o p l o s s i n g t e v i n d e n . I n h o o f d s t u k 3 i s een t h e o r e t i s c h model o n t w i k k e l d wat g e b r u i k t kan worden b i j de o p t i m a l i s e r i n g v a n de h u i d i g e ovens. Te denken v a l t h i e r b i j aan s t a n d t i j d v a n de oven en h e t e f f e c t van w i j z i g i n g e n i n de geometrische parameters z o a l s ovenlengte o f s t a a f d i a m e t e r . H o o f d t u k 4 g e e f t de b e s c h r i j v i n g en a n a l y s e vai? de r e s u l t a t e n van en a a n t a l e x p e r i m e n t e n d i e ailn e e van ~ de h a m e r u n i t s i s u i t g e v o e r d . Het r e s u l t a a t van deze a n a l y s e i s een mode! o a t i n h o o f d s t u k 6 w o r d t g e b r u i k t voor h e t o n t w e r p en i m p l e m e n t a t i e va:: een r e g e l a a r . Tevens w o r d e n i n h o o f d s t u k 4 een a a n t a l e x p e r i m e n t e n b e s c h r e v e n d i e i n h o o f s t u k 5 z i j n g e b r u i k t voor de v e r i f i c a t i e van h e t t h e o r e t i s c h e m o d e l . T o t slot w o r d e n i n h o o f d s t 6 t k 7 een a a n t a l c o n c l u s i e s en a a n b e v e l i n g e n gegeven.

3.1

Inleidin

H s t d o e l v a n d e t h e o r e t i s c h e m o d e l v o r m i n g i s o m met b e h u l p van b e s t a a n d e k e n n i s van v e r s c h i j n s e l e n d i e z i c h b i n n e n k e t s y s teem v o o r d o e n een b e s c h r i j v i n g v a n h e t systeemgedrag o p t e s t e l l e n . D a a r b i j moet men z i c h r e a l i s e r e n d a t een model v a n n a t u r e b e p e r k t i s , d a t h e t de w e r k e l i j k h e i d n o o i t e x a c t k a n weergeven maar h o o g u i t e n k e l e a s p e c t e n d a a r v a n . Welke a s p e c t e n d i t z i j n i s a f h a n k e l i j k van h e t d o e l w a a r v o o r we h e t model w i l l e n gaan g e b r u i k e n . D e w e r k e l i j k h e i d i s t e g e c o m p l i c e e r d o m i n a l l e d e t a i l s b e s c h r e v e h t e worden en daarom moet genoegen genomen worden met een b e p e r k t a a n t a l a s p e c t e n , d i e dan nog vaak g e i d e a l i s e e r d en v e r e e n v o u d i g d moeten worden weergegeven. D e z e t h e o r e t i s c h e m o d e l v o r m i n g s f a s e z a l samen met de e x p e r i rrientele ~ ~ d e l ~ ~ r ~ i n de ~ sb fa sai ss vormen e b i j h e t tot s t a n d komen van h e t u i t e i n d e l i j k e m o d e l .

I n d e v o o r s t u d i e f a s e i s de ~ r o ~ ~ ~ e ~ sr e et des li n~ algemene j n ~ z i n omschreven. Deze p r o b l e e m s t e l l i n g d i c t e e r t f e i t e l i j k de o n d e r s t a a n d e p u n t e n v a n de m o d e l v o r m i n g .

Het s y s t e e m w a a r v o o r de m o d e l v o r m i n g p l a a t s v i n d t i s een d e e l van h e t hamerproces n a m e l i j k h e t opwarmen v a n de s t a a f . Het systeem omvat d a a r b i j h e t t r a j e c t d a t de s t a a f d o o r l o o p t vanaf de i n v o e r z i j d e vat? d e oven t o t 6 e p l s a t s waar d e s t a a f t e m p e r a t u u r c;emeten w o r d t De s y s t e e m g r e n s omvat dus zcwel een opwarm- a l s een a - f k o e l t r a j e c t m

m

De i n g a n g s s i g n a l e n z i j n be o m g e v i n g s s i g n a f e n d i e h e t s y s t e e m

beinvfoeden. I n d i t g e v a l z i j n d a t de o v e n t e m p e r a t u u r , de s m g e ~ ~ i n g s i e m p e r a t u uen r de s n e l h e i d !,vaarmee de s t a a f h e t t r a j e c t doorloopt. De u i t g a n g s s i g n a l e n z i j n de s i g n a l e n waarmee h e t s y s t e e m de omgeving b e T n v l o e d t . D i t i s de g r o o t h e i d waarnaar de i n t e r e s s e u i t s a a t ; d e t e r e g e l e n g r o o t h e i d . I n d i t g e v a l i s d a t de s t a a f t e m p e r a t u u r i n h e t meetpunt. - 1 2-

3.2.3

~~~n~~~~ en vereenvoudigingen:

E r z a l worden g e t r a c h t h e t model zc algemeen m o g e l i j k t e f o r m u l e r e n , d a t w i l zeggen met zo m i n m o g e l i j k aannamen en vereenvoudigingen.

Met weergeven v a n systemen kan op v e r s c h e i d e n e m a n i e r e n . I n f i g u u r 3 . 1 i s h e t systeem a f g e b e e l d a l s s c h e t s van de werkel i j k e s i t u a t i e , f i g u u r 3 . 2 g e e f t een wat algemenere schemat i s c h e weergave van h e t systeem n a m e l i j k h e t blokschema.

Hamermachine

0 1 u -

as

li-7 Uitvoerapparaat

F i g u u r 3.1

I Wolfraamstaaf

afkoel-

w war me^ van d e w o l f r a a m s t a a f ( s i t u a t ie s c h e t s )

r Procesverstoring

'oven =f(~lucht,agasl Proces = _______c/ opwarm+afkoel l traject

I

'staaf

F i g u u r 3 . 2 Opwarmen v a n d e w o l f r a a m s t a a f (blokschema) -1 3-

B i j de f y s i s c h e b e s c h r i j v i n g v a n h e t p r o c e s a a l g e b r u i k gemaakt worden van e l e m e n t a i r e f y s i s c h e w e t t e n , Daarna z u l l e n met Veliiilp ozn b e h o u d s w e t t e n e n / s f c o n s t i t u t i e v e v e r g e l i j k i n g e n d e b e t ~ e k k i n g ei ~ i f g e l e i d worden d i e h e t v e r b a n d weergeven t u s s e n de i n - en u i t g a n g s s i g n a l e n . Hypothesen: d a t wil zeggen v e r o n d e r s t e l l i n g e n d i e n o d i g z i j n om deze b e t r e k k i n g e n (model) a f t e l e i d e n , worden h i e r b i j vermeld. Het s y s t e e m z o a l s d a t i n h e t voorgaande r e e d s i s g e d e f i n i ë e r d b e s t a a t u i t een s p w a r m t r a j e c t , w a a r b i j a a n g e n ~ m e n w o r d t d a t d e l e n g t e van d i t t r a j e c t g e l i j k i s aan de l e n g t e v a n de oven w a a r i n de s t a a f w o r d t o ~ g ~ ~ ~ a r fen f l deen , afk o e l t r a j e c t waarvan de ’lengte G e l i j k i s aan d e weg d i e de s t a a f a f l e g t v a n a f h e t m ~ m e t ? t d a t deze u i t de en kcmt t o t aan de p o s i t i e waar de s t a a f t e m p e r a t u u r gemeten w o r d t . E c h t e r om geen a f b r e u k t e doen aan d e a l g e ~ ~ van e n de ~ a~f g~e l e ~i d e b e t r e k k i n g e n w o r d t v o o r l o p i g aangenomen d a t d e s t a a f een e ~t ri j d s - en t r a j e c t d o o r l c ~ p tmet een o g e v i n g s t @ ~ ~ e r ad ti ~ p l a a t s a f k a n k e f i j k i s . De s n e l h e i d waarmee de s t a a f h e t t r a j e c t doorlssgt i s u i t ô r a a r d a l l e e n t i j d s a f h m k e l i j k . De b e s c h r i j v i n g s w i j z e d i e g e h a n t e e r d w o r d t i s de b e s c h r i j v i n g s w i j z e van Euler. D i t b e t e k e n t d a t de r e l e v a n t e g r o o t h e d e n s t e e d s i n cbezelfde p u n t e n v a n de r u i m t e b e s c h ~ u w dworden. I n d i t g e v a l b e t e k e n t d i t d a t een i n f i n i t e s i m a a l k l e i n v o l u m e d e e l t j e van de r u i m t e waar d e s t a a f z i c h d o o r beweegt w o r d t beschouwd. D i t d e e l t j e i s c i Ï l n d r i s c h en h e e f t een l e n g t e B x , w a a r v o o r g e l d t d a t 5 x o n e i n d i g k l e i n i s , en een d i a m e t e r d i e g e l i j k i s aan d e staafdiameter d H i e r b i j w o r d t a a n g e n o ~ ed~a t d een cons t a n t e waarde h e e f t . De s t a a f p a s s e e r t d i t d e e l t j e wat i n h o u d t d a t de s t a a f met een t e ~ ~ ~ e r ~ PI t u du i rt d e e l t j e i n g a a t en m e t e e n t e m p e r a t u u r T 2 d i t d e e l t j e weer v e r l a a t . Het d e e l t j e b e v i n d t z i c h i n een g a s v c r m i g e omgeving met een t e m p e r a t u u r T a t m . De s n e l h e i d waarmee de s t a a f h e t e e l t j e d o o r l o o p t i s v. De i n t e r a c t i e van d i t d e e l t j e met de om e v i n g b e s t a a t dus u i t :

.

-Een

i n g a a n d e m a t e r i a a l f l o w met t e m p e r a t u u r T1

-Een u i t g a a n d e m a t e r i a a l f l o w met t e m p e r a t u u r T 2 -Een warmtest room v e r o o r z a a k t -Ecu;

d o o r k o n v e k t ie

warmt e s t room v e r o o r z a a k t d o o r s t r a l ing

T e r v e r d u i d e l j j k i n g i s een en a n d e r weergegeven i n f i g u u r 3.3 -1 4-

U ITGMND E MATERIAAL FLOW

MATERIAAL FLOW

F i g u u r 3.3

I n t e r a c t i e van h e t v o l u m e d e e l t j e n e t z i j n omgevi n g

A l v o r e n s o v e r t e gaan t o t h e t f o r m u l e r e n van een ~ ~ h o u d s ~ e t z u l l e r ! b o v e n s t a a n d e i n t e r a c t i e s wat u i t g e b r e i d e r worden omschreven.

I n t e r m e n v a n warmtestromen. z i j n deze i n - en u i t g a a n d e mater i a a l f l o w i n f e i t e warmteca a c i t e i t e n d i e r e s p e c t i e v e l i j k i n e n g i t g e v o e r d warden,

Warmtest roam d o o r k o n v e k t i e b e t e k e n t d a t w a r m t e o v e r d r a c h t p l a a t s v i n d t d o o r h a t c o n t a c t van de r n o l e k u l e n van i n d i t geval een g a s met een o p p e r v l a k van i n d i t g e v a l de w o l f r a a m s t a a f . Voorwaarde h i e r b i j i s d a t s t e e d s n i e u w e gasmolekulen aang e v o e r d worden. Hoe h e f t i g e r deze s t r o m i n g i s hoe meer warmte o v e r g e d r a g e n w o r d t . I n a p p e n d i x B w o r d t aan d e z e vorm van ~ a r ~ t ~ o ~ e r aandacht ~ r ~ c h geschonken. t Tevens w o r d t i n a p p e n d i x B b e s c h r e v e n hoe de b e r e k e n i n g van d e h o e v e e l h e i d koutvektiewarmte i n de h i e r n a v o l g e n d e behostdswet t o t s t a n d gekomen is.

-1 5-

I n b e g i n s e l i s w a r m t e s t r a l i n g een g e d e e l t e van de e l e k t r o m a g n e t i s c h e e n e r g i e d i e d o o r een l i c h a a m u i t g e z o n d e n w o r d t . A l s deze s t r a l i n g een a n d e r l i c h a a m t r e f t w o r d t een d e e l v a n deze e+ *ra! ic g g e a b s o r b e e r d e n i n v o e l bare w a r m t e omgezet Docrr s t r a l i n g kan dus zowel warmte worden t o e - a l s a f g e v o e r d . I n a p p e n d i x C w o r d t ook deze vorm van w ~ ~ ~ t e ~ v e r d r a enc hdet berekening h i e r v a n i n d i t s p e c i f i e k e geval beschreven. Y

a

b

erking:Door de t u r b u l e n t e s t r o m i n g van de gassen Z G W ~ b i n n e n a l s b u i t e n de oven en de r e l a t i e f hoge s n e l h e i d waarmee de s t a a f h e t t r a j e c t d o o r l o o p t i s w a r m t e o v e r d r a c h t d o o r g e l e i d i n g t e verwaarlozen.

I n d i t g e v a l b e t r e f t de behoudswet een w a r m t e b a l a n s v o o r h e t beschouwde v o l u m e d e e l t j e m Deze w a r m t e b a l a n s w o r d t dus g e d e f i niëerd als: i~~~~~~~ hoev. =+ tijdelijk o armee hoev. ~~~~t~

Hierb-Ej w o r d t aangenonen d a t de ~ ~ g @ v ~ ~ ~ s t @T am tm~ e ~ a t u ~ ~ h o g e r i s dan de t e m p e r a t u u r vat? h e t v o l u m e d e e l t j e T s . Mocht d i t a n d e r s z i j n dut7 b e t e k e n t d i t s l e c h t s een t e k e n w i s s e l i n g , I n formulevorm worden de t e r m e n u i t de behoudswet a l s v o l g t gedefiniëerds

sg

c

Ad

.

v

ak

( Tatm

-

TS )

Ak = As = B x

.

8

Din = TI

Qk

= Ak

waarbij:

.

.

a

Bt

,

6t

- 1 6-

u it gaande Q u i t = T2

hoevee a he a' d sg

Q t i j d = dTa/dt

.

c

.

sg

.

Ad

.

v .Bt

c

.

Ad

a

.

Pjx

.

öt

= t e m p e r a t u u r van h e t s t a a f m a t e r i a a l wat h e t v o l u m e d e e l t j e ingaat. E K 1 T2 = t e m p e r a t u u r van h e t s t a a f m a t e r i a a l wat h e t v o l u m e d e e l t j e uitgaat. [ K I T s = t e m p e r a t u u r van h e t v o l u m e d e e l t j e . f K 1 T a t m = t e m p e r a t u u r van de omgeving van het v o l u m e d e e l t j e . C K I B x = l e n g t e van h e t v o l u m e d e e l t j e . 1: M I Ad =dwarsdoorsnede van h e t v o l u m e d e e l t j e l o o d r e c h t op de ~ ~ w e g i n g s r i c h t i nvan g de s t a a f . C m2 I Ak = o p p e r v l a k w a a r o v e r w a r m t e o v e r d r a c h t d o o r k o n v e k t i e p l a a t s v i n d t . [ m2 f A s = o p p e r v l a k waarover w a r m t e o v e r d r a c h t d o o r s t r a l i n g plaatsvindt. m2 1 8 =Cmtrek van h e t ( c i l i n d r i s c h ) v o l u m e d e e l t j e . m I d = d i a m e t e r van k e t v o 7 u m e d e e l t g e = s t a a f d i a m e t e r . C in I s g = s ~ o r f e il j k e massa van h e t s t a a f m a t e r i a a l . C kg/m3 3 c =soortelijke warmte van h e t s t a a f m a t e r i a a l = CJ/kg.KI as = s t r a l i n g s c o e f f i c i e n t . 1 ~ ~ / IM ~ ~ K ~ ak = k o n v e k t i e c o ë f f i c i e ~ t ~ Vd/mB.K 1 6t = t i j d s d u u r van ~ a r ~ t e u ~ t w i s s 1~ s~ j1 n ~ = TI

Verder g e l d t :

-

Zsx-C

en h i e r u i t v o l g t : T2 - T I = öx

BX

- Verondersteld

w r d t dat

cg

,

c = constafit

-

E r w o r d t geen r e k e n i n g ~ e h o ~ ~ met @ tne m p e r a t u u r v a r i a t i e s o v e r d e d i a m e t e r van de s t a a f c . q . v8n h e t v o l u m e d e e l t j e .

U i t w e r k i n g van h e t bovenstaande ( a p p e n d i x O > r e s u l t e e r t i n de volgende part i Gle d i f f e r e n t iaalvergel j king: -8

is=v.-bjT 5x

+ 4.ak . ( T a t m - T s ) + 4.as.10 cg,c.d

sg,c.d -1 7-

4

4

. ( T a t r n -Ts

1

- TS = T s ( x , t ) Ts(û,t)=300 K - i a t m = Tatm(x,t ) - v = v(t) O p l o s s i n g van deze D . V . g e e f t h e t u i t g a n g s s i g n a a l Tst i n h e t m e e t p u n t op e l k gewenst t i j d s t i p a l s f u n c t i e van de i n g a n g s s i g n a l e n T a t m ( x , t ) en v ( t ) .

O p l o s s i n g van de n i e t - l i n e a i r e p a r t i e l e d i f f e r e n t i a a l v e r g e l i j k i n g i s a l l e e n m o g e l i j k met numerieke benaderingsmethoden. H i e r v o o r i s diepgaande k e n n i s en b e h o o r l i j k wat e r v a r i n g v e r e i s t . Om t e komen t o t een b r L ; i k b a a r model h o e f t Z O ' Ï I n a u w k e u r i g e o p l o s s i n g geen v e r e i s t e t e z i j n . Onder b r u i k b a a r model w o r d t h i e r v e r s t a a n een model waarmee een opt i m a l i s a t i e v a n de b e s t a a n d e s i t u a t i e v e r k r e g e n k a n worden w a a r b i j g e d a c h t w o r d t aan b i j v o o r b e e l d o p t i m a l i s a t i e van de s t a n d t i j d van de oven en h e t nagaan van de i n v l o e d v a n een a a n t a l g e o m e t r i s c h e p a r a m e t e r s . Om t e komen t o t e e n v e r e e n v o u d i g i n g w o r d t h e t t o t a l e t r a j e c t i n t w e e d e e l t r a j e c t e n opgesp1 it s t namel ij k h e t opwarmt r a j e c t ( d e o v e n ) en h e t a f k o e l t r a j e c t ( t u s s e n oven en hamermachine). I n p l a a t s van h e t i n f i n i t e s i m a a l k l e i n v o l u m e e l e m e n t j e , wat i n voorgaande a f l e i d i n g i s g e b r u i k t , worden deze d e e l t r a j e c t e n a l s e l e m e n t e n ~ e ~ ~ ~ V eor d u e r ww o~r d t aangenomer! d a t V Q O T h e t opwarmt r a j e c t g e l d t dat T a t m = i a t m ( t 9 = T Q V ( ~ t) e r w i j l v o o r h e t a f k o e l t r a j e c t w o r d t aangenomen d a t Tatm =Tomg=constant = 300 #. I n p r a k t i j k b l i j k t d a t de b r a n d e r e r v o o r z o r g t d a t j r ~ h e t l a a t s t e d e e l van h e t o v e n t r a j e c t een e x t r a t e m p e r a t u u r s v e r h o g i n g o n s t a a t waardoor 6T/6x i d i e b i j c o n s t a n t e ovent e m p e r a t U u r s t e e d s k l e i n e r w o r d t n a a r m a t e de s t a a f v e r d e r i n de oven komt, e x t r a w o r d t v e r h o o g d . V e r o n d e r s t e l d w o r d t nu d a t d a a r d o o r óT/6x c o n s t a n t i s o v e r h e t g e h e l e o v e n t r a j ect Tevens i s met een m e t i n g g e b l e k e n d a t ook b u i t e n de oven i n h e t a f k o e l t r a j e c t w a a r b i j op een a a n t a l p l a a t s e n n a a r de s t a a f t e m p e r a t u u r i s gekeken, GTJ6x c o n s t a n t i s .

.

Voor h e t o p w a r m t r a j e c t ( o v e n ) g e l d e n dus de v o l g e n d e v e r g e l i j k i n g e n : ( a f l e i d i n g z i e appendix E )

-8 4 . 4 Tsl=v.(T11-T12)+4.akl . ( T o v - T s l ) + 4 . a s l s l . C ~ ~ . ( T o v - T s1 l LI sg.c.d Sg.G.d Tsl =

Tli

+ T72-

waaruit v o l g t :

2 -18-

T12 = 2.Tsl

-

T11

Voor h e t a f k o e l t r a j e c t ( t u s s e n oven en hamermachine) g e l d t : ( a f l e i d i n g z i e appendix E)

4

-8 Ts2=v.(T2f-T22)+4.ak2 .(Tomg-Ts2)+4.as2.1Q L2 sg..c.c! sg.c.d Ts2 = T21

+

T22

waaruit

4

.(Torng-Ts2)

-

v o l g t : T22 = 2.Ts2

T21

2

Tevens g e l d t

Ti2

i n deze s i t u a t i e :

= T21

H i e r d o o r o n s t a a n dan u i t e i n d e l i j k :

-

-

- --

opwarmtraject

1

af koeltraject

--

=element 2

=element 1

F i g u u r 3 = 4 v s r e e n v o u d i g d e weersave van h e t opwarmen vip17 de w o l f raamsiiaaf -i9-

Deze v e r g e l i j k i n g e n m i j n e e n v o u d i g om t e z e t t e n i n een t o e s t a n d s b e s c h r i j v i n g met de v o l g e n d e g e d a a n t e :

Toestandmatrices:

X = I:

Tsi

Ts2

I

=

E

Tov

T11

I

Y =

C

TS2

~

U

Uitgangsmatrix:

T X

= E Tsl

T

1

dan v o l g t h i e r u i t d a t :

-

-4.akl

sg.c.d

2,v f l

O

-4.ak2

- 2.v

sg.c.d

72

o

- 4 . as1

sg.c.d -4 = as2 il O sg.c.d -8

O

11 4.ak2 sg.c.d

O

-

-

1

2.v

4.akl sg.c.d

-8

4.asl . l o

- 2.a/

12

o

sg.c.d

-8

O

4 . as2 iO

sg.c.d

-20-

1 1

Ts2

I

T

Z o a l s i n f i g u u r 3 . 4 r e e d s i s weergegeven g e l d e n de d i v e r s e i n d i c e s v o o r de v e r s c h i f l e n d e v o l u m e d e l e n o f w e l v o o r de twee d e s b e t r e f f e n d e t r a j e c t e n n a m e l i j k h e t opwarmen i n de oven en h e t a f k o e l e n t u s s e n o v e n en hamermachine. D i t b e t e k e n t dus d a t :

T s l = g e m i d d e l d e t e m p e r a t u u r van h e t e e r s t e v o l u m e d e e l I: K 1 7-11 = t e m p e r a t u u r v a n h e t s t a a f m a t e r i a a l wat h e t e e r s t e volumedeel i n g a a t C K I T 1 2 = t e m p e r a t u u r van k e t s t a a f m a t e r i a a l wat h e t e e r s t e volumedeel u i t g a a t [ K I as1 = s t r a l i n g s c o ë f f i c i e n t t u s s e n h e t e e r s t e v o l u m e d e e l en z i j n omgeving Coven) C ~/rnWI eakl = k o n v e k t i e c o g f f i c i e n t t u s s e n h e t e e r s t e v o i u m e d e e l er? z i j n omgeving ( o v e n ) C W/m2K 1 T s 2 = g e m i d d e l d e t e m p e r a t u u r van h e t tweede volurnedeel E K ] T 2 1 = t e m p e r a t u u r van h e t s t a a f m a t e r i a a l wat h e t t w e e d e volumedeel i n g a a t [ K 1 T 2 2 = t e m p e r a t u u r v a n h e t s t a a f m a t e r i a a l wat h e t tweede volurnedeel u i t g a a t I: K 1 as2 = s t r a l i n g s c o ë f f i c i e n t t u s s e n h e t tweede v o l u m e d e e l en z i j n omgeving ( a f k o e l t r a j e c t ) W/m2K4 1 ak2 = k o n v e k t i e c o g f f i c i e n t t u s s e n h e t tweede v o l u m e d e e l en z i j n orngeving ( a f k o e l t r a j e c t ) I: w / ~ ~ 1K

3.6

tie

De t o e s t a n d s b e s c h r i j v i n g v a n h e t t h e o r e t i s c h e model k a n o p e e n v o u d i g e w i j z e v e r t a a l d worden i n een s i m u l a t i e p r o g r a m m a . Het d o e l van d i t s i m u l a t i e p r o ~ r ~ m mias een i n d r u k t e v e r k r i j g e n van h e t g e d r a g van d i t model. H i e r b i j g a a t h e t o m de i n v l o e d van de s t a a f s n e l b e i d en de i n v l o e d van een a a n t a l g e o m e t r i s c h e p a r a m e t e r s op Ge t e m p e r a t u u r van de s t a a f . De o v e n t e m p e r a t u u r z a l d a a r b i j c o n s t a n t gehouden worden, T Q V (>~= c o n s t a n t . B i j aanvang van deze s i m u l a t i e s z u l l e n v o o r de v e r s c h i l l e n d e c o e f f i c i e n t e n waarden b e r e k e n d o f a a n ~ e ~ moeten ~ r n ~ ~ worden en samen met een a a n t a l aannamen v a n de v e r s c h i l l e r k d e t e m p e r a t u r e n z a l b l i j k e n o f h e t model i n d e r d a a d o v e r e e n s t e m t m e t de waarden zoals d e z e i n p r a k t i j k gevonden worden. I n h o o f d s t u k 5 mal d i t worden g e t o e t s t met een a a n t a l e x p e r i menten en met de b e v i n d i n g e n v a n o p e r a t o r s en e e r d e r v e r r i c h t e met ingen

-21

-

Het s i m u l a t i e p r o g r a m m a d a t v o o r d i t t h e o r e t i s c h e model i s g e b r u i k t 7s ASP, een programma wat b i n n e n de v a k g r o e p WFW meet en r e g e l t e c h n i e k s p e c i a a l v o o r deze d o e ì e i n d e n i s o n t w i k k e l d . Voor meer i n f o r m a t i e o v e r ASP v e r w i j s i k n a a r E 4 1 Het programma alsmede de s i m u l a t i e s worden b e s c h r e v e n i n h m f d v t u k 5 m l a t v m r het u i t v o e r e n van deze s i m u l a t i e s e e r s t een a a n t a l e x p e r i m e n t e n moesten worden v e r r i c h t waarmee de s i m u l a t i e s z i n v o l kunnen worden b e o o r d e e l d . Deze e x p e r i m e n t e n maken d e e l u i t v a n h o o f d s t u k 4 w a a r i n n a a s t deze e x p e r i m e n t e n v o o r de v e r i f i c a t i e van de t h e o r e t i s c h e m o d e l v o r m i n g v o o r a l de n a d r u k l i g t op de e x p e r i m e n t e l e modelv o r m i n g a l s b a s i s v o o r h e t o n t w e r p v a n de r e g e l a a r .

.

-22-

4.1

Inleiding

De e x p e r ; m e n t e l e m d e l v o r m i n g d i e i n d i t h o o f d s t u k w o r d t b e s c h r e v e n w o r d t ook w e l p r o c e s - i d e n t i f i c a t i e genoemd. M e t deze e x p e r i m e n t e l e m o d e l v o r m i n g w o r d t een d y n a m i s c h model van h e t p r o c e s v e r k r e g e n . Een dynamisch model b e s c h r i j f t h e t dynamisch g e d r a g van h e t p r o c e s o f w e l h e t g e d r a g v a n de u i t gang i n de t i j d a ? s g e v o l g van v e r a n d e r i n g e n v a n de i n g a n g D i t model o n t s t a a t u i t een g e d e t a i 1 l e e r d e p r o c e s a n á l y s e van een a a n t a l s p e c i f i f i e k v o o r d i t d o e l o n t w o r p e n e x p e r i m e n t e n . B e z e e x p e r i m e n t e n z i j n u i t g e v o e r d i n een p e r i o d e v a n twee maanden aan een var? de h a m e r u n i t s n a m e l i j k de XW 14. C r i t e r i a voor d e z e ~ x ~ e r m iij n ~i n ~h e t ~ algemeen: t ~ ~ e

-Het p r o c e s moet z o w e i n i g m o g e l i j k worden v e r s t o o r d . -De d z t a moeten r e p r e s e n t a t i e f z i j n v o o r h e t n o r m a l e p r o c e s gedrag -De m e t i n g e n moeten i n een r e l a t i e f k o r t e t i j d kunrien worden uitgevoerd -De p a r a m e t e r s moeten d u s d a n i g worden g e v a r i G e r d d a t een model h i e r u i t kan worden g e c o n s t r u e e r d f s i g n a a l / r u i s v e r h o u d i n g ) . Omdat o p b a s i s v a n deze e x p e r i m e n t e n een model t o t s t a n d a o m t waarvan de b e s c h r i j v i n g een l i n e a r i c a t i e rondom een wer!-punt i s za? h e t model bus a l i e e n rondom d i t “Perkpunt g e l d i g h e i d b e z i t t e n . Omdat n e t z o a l s b i j v e l e a n d e r e i n d u s t r i ë l e p r o c e s s en ook h e t opwarmprcces van de w o l f r a a m s t a a f z i c h 5n een b e e a a l d w e r k p u n t a f s p e e l t i s de m o d e l v o r m i n g d i e h i e r gehant e e r d w o r d t g e r e c h t v a a r d i g d . Het w e r k p u n t i s b e p a a l d d o o r de f y s i s c h e e i g e n s c h a p p e n van h e t m a t e r i a a l en i s dus s i n d s j a a r en dag een v a s t gegeven. Ook van a a n l o o p s i t u a t i e s i s h i e r u i t e r a a r d geen s p r a k e omdat v o o r e r begonnen w o r d t met h e t hameren ( e n dus opwarmen) van een a a n t a l s e r i e s w o l f r a a m s t a v e n de oven e e r s t w o r d t opgewarmd t o t h e t gewenste werkpunt i s b e r e i k t . Deze e x p e r i m e n t e l e m o d e l v o r m i n g i s de b a s i s v o o r k e t o n t w e r p van de r e g e l a a r waarmee h e t p r o c e s u i t e i n d e l i j k z a ? worden u i t g e v o e r d . V e r d e r d i e n t opgemerkt t e worden d a t i n d i t h o o f d s t u k u i t e l k e s e r i e e x p e r i m e n t e n s l e c h t s één exp e r i m e n t i s g e s e l e c t e e r d v o o r de a n a l y s e ( i n de b i j l a g e n z i j n de r e s u l t a t e n van deze g e s e l e c t e e r d e e x p e r i m e n t e n weergegeven) Zowel de e x p e r i m e n t e n a l s de g e b r u i k t e anaiyse-methoden a l s o o k h e t r e g e l a a r o n t w e r p z i j n g e b a s e e r d o p waarnemingen en systeembeschri j v i n g e n i n h e t d i s c r e t e t i jdsdomein.

-23-

4.2

eetopstelling

Z o a l s r e e d s i s v e r m e l d z i j n de e x p e r i m e n t e n u i t g e v o e r d aan de h a m e r u n i t HW 14. Het meten en s t u r e n van h e t opwarmpraces v e r l o o p t v i a de b e s t u r i n g s k a s t van deze h a m e r u n i t . Een spec i a a l V W P d e z e e x p e r i m e n t e n omgebouwde PC en een d a a r b i j behorende i n t e r f a c e z o r g e n v o o r h e t o v e r b r e n g e n v a n de i n g a n g s s i g n a l e n n a a r de b e d i e n i n g s k a s t en h e t opnemen v a n de m e e t s i g n a l e n u i t deze b e d i e n i n g s k a s t en u i t de e x t r a aangebracht e meetapparatuur.

\

PROCES INGANGS-SIGNALEN

PROCESUITQANGS-SIGNALEN

!/OINTERFACE

F I g w u r 4.3

I

I

I

\ \

M etopstelling

De s p e c i f i c a t i e s van de d i v e r s e componenten u i t deze rneetops t e l l i n g z i j n t e r u g t e v f n d e n i n bijlage 2.1 A l v o r e n s een b e s c h r i j v i n g t e geven van de d i v e r s e i n - en u i t g a n g e n z a l e e r s t b e s p r o k e n worden udelke w i j z i n g e n z i j n a a n g e b r a c h t aan de h a m e r u n i t HW14 om de e x p e r i m e n t e n rnogel ij k t e maken.

Zoals r e e d s i s v e r m e l d i n h o o f d s t u k 2 . 3 was de h a m e r u n i t HW 1 4 b i j aanvang van deze a f s t u d e e r o p d r a c h t u i t g e r u s t met een g a s r e g e l s t r a a t w a a r b i j n a a s t de s t a t i o n a i r e g a s / l u c h t f l o w op de b r a n d e r ook een e l e k t r i s c h a a n g e s t u u r d e r e g e l k l e p i n de g a s t o e v o e r was a a n g e b r a c h t d i e a f h a n k e l i j k van de t e m p e r a t u u r van de s t a a f m i d d e l s een P I D r e g e l a a r meer o f m i n d e r gas s u p p l e e r d e bovenop de r e e d s aanwezige s t a t i o n a i r e gasflow. -24-

I

E

O (u

a,

s

a L

a, B

d

3 I I O

a,

4-J

9: 4-J

o

w

-I-

-Y

Y Ql

L

a,

ci

II ci

Q-

d 1“

cn

I-’

-r-

a, E

w

d

E.S

I

LQ)

a, 73s a,

a,o m o s UKl a , >

c -r- a, xu

E

a

L(u

clu

a,

o

o c w 3 au-

Ni-

a L

c

L

>C B)

a, 73 Q

O

a

a,

cn

u)

0-

L

I

O @ a m

a 3w

La, I dI. ird

- M o g e l i j k h e i d cm b e h a l v e h e t i n v o e r a p p a r a a t ook h e t u i t v o e r a p p a r a a t o p d e z e l f d e f r e q u e n t i e r e g e l a a r aan t e s l u i t e n waard o o r h e t m o g e l i j k w o r d t om met b e h u l p van een g e w i j z i g d e Vs n a a r o v e r b r e n g i n g op h e t u i t v o e r a p p a r a a t , zonder d a t de hamermachine i n b e d r i j f i s , s t a v e n o n o n d e r b r o k e n d o o r t e v o e r e n . H - i e r d o o r kunnen s t e e d s d e z e l f d e s t a v e n o p n i e u w geb r u i k t worden voor d e e x p e r i m e n t e n z o d a t s l e c h t s 4 s t a v e n voidoende z i j n voor a l l e u i t t e voeren experimenten. -Contactloze o p t i s c h e snelheidssensor ( s p e c i f i c a t i e s z i e b i j l a g e 2 . 1 ) . Deze s e n s o r was een d e m a n s t r a t i e m o d e l d a t s l e c h t s v o o r een p e r i o d e v a n 6 weken b e s c h i k b a a r was.

4.2.3

I n - en u i t g a n

De i n - en u i t g a n g e n d i e v i a de i n t e r f a c e d o o r de P 2 worden g e s t u u r d r e s p e c t i e v e 1 j k gemeten, z i j n 81s v o l g t g e d e f i n i ë e r d :

: De warmte d i e de oven a f g e e f t aan de s t a a f w o r d t b e p a a l d d o o r de g a s b r a n d e r d i e z i c h i n deze oven b c r v i n d t . Deze g a s b r a n d e r w o r d t gevoed d o o r een s e p a r a t e gas- en l u c h i f l o w m De g a s f l o w i s m i d d e l s een g e l i j k d r u k r e g e l a a r g e k o p p e l d aan de l u c h t f l o w waardoor een k o n s t a n t e g a s / l u c h t v e r h o w d i n g i s gew a a r b o r g d . De ? u ~ h t f l b o e~s t a a t u a ’ t een s t a t i o n a i r f 7 o w d i e e e n m a l i g m e t een r e s t r i c t i e w o r d t i n g e s t e l d en een b y p a s s p a r a l l e l aan d e z e r e s t r i c t i e w a a r i n een r e g e ! k l e p i s opgenomen. Deze r e g e l k l e p i s i n f e i t e een m o t o r g e s t u u r d e a f s l u i t e r d i e m i d d e l s een 24 V g e l i j k s t r o o m w o r d t o p e n - o f d i c h t g e s t u u r d . De t i j d s d u u r ~ ~ a deze ~ ~m aet o r ek l o p w o r d t a a n g e s t u u r d b e p a a l t de v e r a n d e r i n g i n d o o r l a a t k a p a c i t e i t van de bypass ( d u s de l u c h t i n E l / m i n l ) , d / d t i s k o n s t a n t . Aang e z i e n geen u i t g a n g voorhanden was d i e een g e l i j k s p a n n i n g van 2 4 V k o n g e n e r e r e n i s deze k l e p v i a de r e e d s aanwezige P I D r e g e l a a r aangestuurd. Daartoe i s h e t o o r s p r o n k e l i j k e ing a n g s s i g n a a l van deze r e g e l a a r , de gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r , v e r v a n g e n d o o r een mA s i g n a a l wat d o o r de PC w o r d t gegener e e r d . Door d i t mA s i g n a a l b c v e n o f o n d e r de gewenste femperat u u r , i n m A , aan de r e g e l a a r aan t e b i e d e n kan de m o t o r k l e p respectievelijk d i c h t o f oper; worder; g e s t u u r d . Zowel de g r o o t t e van deze a f w i j k i n g a l s de t i j d s d u u r waarmee deze a f w i j k i n g w o r d t aangeboden b e p a a l t de v e r a n d e r i n g i n d o o r l a a t kapaciteit

-

-16-

van de s t a a f : H i e r b i j kunnen we 2 s i t u a t i e s o n d e r s c h e i d e n worden n a m e l i j k de s i t u a t i e z o a l s d i e n o r m a a l g e s p r o k e n t i j d e n s h e t hamerproces o p t r e e d t en de s i t u a t i e d i e t i j dens de e x p e r i m e n t e n i s o p g e t r e d e n . 8 i j de s i t u a t i e z o a l s d i e n o r m a a l g e s p r o k e n o p t r e e d t w o r d t de s n e l h e i d van de s t a a f v o o r d a t deze de hamermachine b e r e i k t b e p a a l d d o o r de s n e l h e i d v a n de iovoerwielen van h e t i n v o e r a p p a r a a t , d a a r n a w o r d t de s n e l h e i d b e p a a l d d o o r de s l a g v a n de hamermachine, de s n e l h e i d van h e t u i t v o e r a p p a r a a t en s n e l h e i d v a n h e t i n v o e r a p p a r a a t . T i j d e n s de e x p e r i m e n t e n , w a a r b i j h o o f d z a k e l i j k gekeken i s n a a r h e t g e d r a g v a n de aven, i s de s t a a f i n v e l e g e v a l l e n d o o r de oven en de h a ~ ~ r m a c h ~g n e veo e r d e c h t e r met s t i l s t a a n d e hamermachine z o n d e r d a t h i e r hamers o f h a m e r d i e s i n z a t e n . De hamermachine d i e n d e h i e r s l e c h t s a l s d o o r v o e r . I n d a t g e v a l w o r d t de s n e l h e i d v a n de s t a a f a l l e e n b e p a a l d d o o r de s n e l h e i d van h e t invoermechanisme. @e s n e l h e i d v a n h e t invoermechanisme w o r d t b e p a a l d d o o r een f r e q u e n t i e r e g e l a a r . Het v e r s t e i 7en van deze f r e q u e n t i e r e g e l a a r kon s l e c h t s met de hand m i d d e l s een p o t e n t i o m e t e r gebeuren.

: Ten behoeve van deze p r o e v e n i s op de HW I 4 een e l e k t r i s c h e g a s f l o w m e t e r gemonteerd. Deze g z s f l o w m e t e r g e e f t een s t r o o m s i g n a a l a f van O - 20 mA wat overeenkomt met O - 4 m36h ( O - 6 6 . 7 l / m i n . l m : De r e g e l k l e p d i e de e x t r a h o e v e e l h e i d l u c h t r e g e l t n a a s t de s t a t i o n a i r e l u c h t f l o w i s v o o r z i e n van een s p a n n i n g s d e l e r . V o f l e d i g g e s l o t e n t o t v o l l e d i g d i c h t komt o v e r e e n met O - 1 V o l t t e r w i j l l a t e r t i j d e r i s de e x p e r i m e n t e n i s g e c o n s t a t e e r d d a t de k l e p pas l u c h t gaat d o o r l a t e n b i j 0 . 2 4 V o l t en d a t e r geen l ~ ~ h t ~ ~ o ~ t o emeer n a mi se boven 0.88 V o l t . ~~~~~~~~: De t e m ~ e r a t ~ uvan r de s t a a f w o r d t gemeten op een a f s t a n d v a n 20 mm v a n a f de d e u r van de kamermachine d o o r m i d d e l v a n een p y r o m e t e r d i e een s t r o o m s i g n a a l a f g e e f t v a n O 20 mA wat overeenkomt m e t een t e m p e r a t u u r s b e r e i k v a n 600 C l60Q C. De p y r o m e t e r i a g e k a l i b r e e r d o p 1350 C. ~De s n e l h e ~ i d van de ~ s t a a f w o r d~ t gemeten m ~ e t een ~ o p t i s c h e snelheidssensor d i e g e p l a a t s t i s v l a k voor het inv o e r a p p a r a a t . Het s n e l h e i d s s i g n a a l i s een s p a n n i n g s s i g n a a l waarbij O - 5 V o l t overeenkomt met een s t a a f s n e l h e i d van O 350 m / s . Deze s n e l h e i d s s e n s o r b i e d t h e t v o o r d e e l d a t a l l e e n de a x i a l e s n e l h e i d van de s t a a f w o r d t gemeten, ook als de s t a a f t i j d s n s h e t hamerproces r o t e e r t

-27-

~

De g e b r u i k t e s n e l h e i d s s e n s o r i s t a m e l i j k b i j z o n d e r omdat c o n t a c t l o o s de s n e l h e i d gemeten kan worden i n een gewenste r i c h t i n g w a a r b i j de s n e l h e d e n i n a n d e r e r i c h t i n g e n geen i n v l o e d hebben op de m e t i n g . De s n e l h e i d s s e n s o r w o r d t a1 gedurende l a n g e r e t i j d i~de a o t n m n h i e ! i n d u s t r i e g e b r u i k t t e r w i j l de f a b r i k a n t v a n deze s e n s o r s i n d s k o r t ook d e m o g e l i j k heden o n d e r z o e k t v a n i n d u s t r i ë l e t o e p a s s i n g e n . V o o r b e e l d e n h i e r v a n v i n d t men i n de k a b e l i n d u s t r i e waar de k a b e l t i j d e n s h e t w i k k e l e n zowel een t r a n s l a t i e a l s een r o t a t i e o n d e r g a a t en w a a r b i j men s l e c h t s i n de t r a n s f a t i e r i c h t i n g i s g e i n t e r e s s e e r d t e n behoeve v a n de r e g i s t r a t i e van h e t g e p r o d u c e e r d e a a n t a l meters geNikkelde kabel Het w e r k i n g s p r i n c i p e v a n deze s e n s o r k a n het b a s t b e s c h r e v e n worden met b e h u l p van f i g u u r 4.2.

I

optical mechanical part

electronical part

as herical l

Kris

-

!ens

aperture

grating

I

-

amplifier

--

n

I photo

\

detail of dots passing the surface

w 1

--.

F i g u u r 4 . 2 f y s i s c h w e r k i n g s p r i n c i p e van de s n e l h e i d s s e n s o r -2%-

Het o b j e c t waarvan de s n e l h e i d gemeten moet worden w o r d t p l a a t se1 ij k v e r 1 ic h t d o o r de geconcent r e e r d e 1 ic h t b u n d e l v a n een h a l o g e e n lamp met een g r o t e b a n d b r e e d t e v o o r wat b e t r e f t de g o l f l e n g t e . De maximale g e v o e l i g h e i d van de f o t o c e l l i g t i n h e t i n f r a r o d e g e b i e d . Het l e n z e n s t e l s e l p r o j e c t e e r t een weergave van h e t o p p e r v l a k van h e t t e m e t e n o b j e c t o p h e t r a s t e r (eng.=yrating) Een v e r p l a a t s i n g van h e t o b j e c t v e r o o r z a a k t nu een v e r p l a a t s i n g van de weergave o v e r h e t r a s t e r . D i t v e r o o r z a a k t een m o d u l a t i e op de twee f o t o c e l l e n . De s n e l h e i d w o r d t n u b e p a a l d u i t de c o r r e l a t i e t u s s e n de s i g n a l e n v a n de b e i d e f o t o c e l l e n en de bekende a f s t a n d t u s s e n deze f o t o c e l l e n . i

1 2 3 4 5 6

F i g u u r 4.3

Measuring obpct and direction of measurement illumination Optical path of rays Measuringgrid Photodetector Sprayguard

A f b e e l d i n g van d e s n e l h e i d s s e n s o r

-29-

-Instelling ven d e frequentieregelaar: De i n s t e l l i n g v a n de f r e q u e n t i e r e g e l a a r d i e de s n e l h e i d v a n b e t i n v o e r a p p a r a a t b e p a a l t w o r d t gemeten d o o r de i n s t e l l i n g v a n de p o t e n t i o m e t e r t e m e t e n . Het s i g n a a l d a t a f g e g e v e n w o r d t i s een s p a n n i n g s s i g n a a l v a n O - ? O V o l t wat overeenkomt met O - 100 % v a n de f r e q u e n t i e r e g e l a a r wat o p m i j n b e u r t weer o v e r e e n k o m t met een staUfsr?e!he;d v a n O - 5 m / m i o ? *

I n deze p a r a g r a a f w o r d t een o v e r z i c h t gegeven van d e d i v e r s e e x p e r i m e n t e n d i e n a e l k a a r z i j n u i t g e v o e r d . Tevens i s h i e r b i j aangegeven o n d e r w e l k e c o n d i t i e s deze e x p e r i m e n t e n hebben p l a a t s gevonden. Van d e z e e x p e r i m e n t e n z i j n e r een a a n t a l ges e l e c t e e r d v o o r de a n a l y s e . B i j l a g e 3 b e v a t deze s e l e c t i e v a n e x p e r i m e n t e n . E r i s een a p a r t e b u n d e l a a n g e l e g d w a a r i n a l l e e x p e r i m e n t e n z i j n opgenomen, t e r w i j l de e x c i t a t i e f i l e s en d e d a t a f i l e s v a n de e x p e r i m e n t e n z i j n o p g e s l a g e n o p een t a p e . Zowel de b u n d e l a l s de t a p e l e v e r e n geen e x t r a b i j d r a g e aan deze r a p p o r t a g e en z i j n i n h e t b e h e e r v a n de a u t e u r .

D o e l : - V a s t l e g g e n hoe d e s t a a f t e m p e r a t u u r op h e t m e e t p t i n t v e r l o o p t a l s f u n c t i e vat7 de s n e l h e i d en a l s f u n c t i e v a n de t i jts. - V a s t s t e l l e n s t o o r g e d r a g v a n h e t p r o c e s o n d e r n o r m a l e condities. B e s c h r - i j v S n g : D 9 t experionent d i e n t t e r o n d e r s t e u n i n g vô.n d e t h e o r e t i s c h e m o d e l v o r m i n g omdat h e t s n e l h e 9 d a s i g n a a l d a t h i e r w o r d t gemeten k a n worden g e b r u i k t a l s i ~ ~ ~ ~ ~ s vso o ir ~ hen t ~ a 7 t h e o r e t i s c h e model De ~ t a ~ ~ t e ~ p e vra n~ h~e tu trh e o~r e t i s c h e model kunnen dan g e v e r i f i ë e r d worden met de w e r k e l i j k e s t a a f t e m p e r a t u u r u i t h e t e x p e r i m e n t . Voor d i t e x p e r i m e n t z i j n 3 s t a v e n gehamerd et7 gemeten. Er w o r d t v o l g e n s v o o r s c h r i f t gehamerd ( s n e l h e i d , t e m p e r a t u u r , s l a g e t c . 1

B o e l : - V a s t l e g g e n Roe de s t a a f t e m p e r a t u u r op h e t m e e t p u n t v e r l o o p t a l s f u n c t i e v a n de s n e l h e i d en d e t i j d wanneer deze s t a a f t e m p e r a t u u r w o r d t t e r u g g e k o p p e l d n a a r de i n s t e l ! i n g van brander. - V a s t ! e g g e n van h e t p r o c e s g e d r a g o n d e r k l a s s i e k g e r e c l e l d e condities.

-30-

B e s c h r i j v i n g : De r e g e l a a r d i e met b e h u l p v a n de h i e r n a v o l gende a n a l y s e w o r d t o n t w o r p e n en g e t e s t kar; dan v e r g e l e k e n worden wiet deze P I D r e g e l a a r . De i n s t e l l i n g e n v a n d e z e P I D r e g e l a a r z i j n b e g i n 1 9 9 2 door de a u t e u r e x p e r i m e n t e e l v o l g e n s Z i e g l e r en N i c h o l s [-llc-] vastgetegd.Deze i n s t e l l i n g e n z i j n : PB= 4Q% ( K = 2 . 5 1 ; t , = 13 s (t, = s i 1; t, = 3 s ( t v = r d ) . Vvcr d i t e x p e r ! o n e ~ t z i j n 4 s t a v e n gehamerd en gemeten. E r w o r d t v o l g e n s v o o r s c h r i f t gehamerd.

ys =T, gewenst

+

-

Y p =Ts gemeten

*R

Figuur 4.4 regelaar.

Regelschema van h e t h a m e r p r o c e s met $15

H r = overdracht P I D regelaar Hov= o v e r d r a c h t Tov(Q1uch-t ,Qgas)naar de s t a a f t e m p e r a t u u r Hs = o v e r d r a c h t v e r s t o r i n g e n naar d e s t a a f t e m p e r a t u u r

D o e l : B e p a l e n v a n de b a n d b r e e d t e van de v e r s t o r i n g e n , d e a m p l i C u d e k a r a k t e r i s t i e k e n en t r e n d . Onder t r e n d w o r d t v e r s t a a n een v a r i a t i e v a n Ben o f m e e r d e r e p a r a m e t e r s d i e v a n z e e r l a g e f r e q u e n t i e i s t e n o p z i c h t e v a n de f r e q u e n t ie s waarmee de p a r a m e t e r s n o r m a l e r w i j ze t i j b e n s h e t proces variBren.

-31

-

B e c c h r i j v i n g : De s t a a f w o r d t h i e r b i j met een v a s t i n g e s t e l d e s n e l h e i d van h e t i n v o e r a p p a r a a t ( 2 . 6 rn/rnin) d o o r de o v e n g e v o e r d , w a a r b i j n i e t w o r d t gehamerd. Ook h e t u i t v o e r a p p a r a a t i s h i e r b i j u i t g e s c h a k e l d . Ook w o r d t er n i e t b i j g e r e g e l d i n de gasfluchlflow. I n f i g u u r 4.5 i s t e z i e n d a t de gemeten a t a a f t e m p e r a t u u r b i j ~ o r i s t a u l ~gasfluchtflow e (dus een c o n s t a n t e o v e n t e m p e r a t u u r ) dan a l l e e n nog b e ? n v l o e d w o r d t d o o r de v e r s t o r - in g e n Het in g a n g s s i g n a a l w o r d t c o n s t a n t gehouden d . w . z I een g z s f l o w v a n ca. 3 4 l / m l n d i e z o n d e r v e r s t o r i n g e n een s t a a f t e m p e r a t u u r v a n 1350'C zou v e r o o r z a k e n wcrdt g e b r u i k t : Deze 1350aC w o r d t e c h t e r nog b e ï n v l o e d d o o r de v e r s t o r i n g e n , T o t deze v e r s t o r i n g e n worden ook t i j d s v a r i a n t e e f f e c t e n g e r e kend ( o . a . t r e n d s ) . V o o r d i t e x p e r i m e n t z i j n 4 s t a v e n d o o r de oven gevoerd. s

d (verstoring)

PROCES

F i g u u r 4.5

model van h e t opwarmen v a n de s t a a f

-32-

D o e l : C o n t i - ~ l eo f h e t s y s t e e m g e d r a g rondom h e t w e r k p u n t l i n e a i r i a e e r b a a r i s en geen h y s t e r e s e v e r t o o n t en t e v e n s h e t bepal e n v a n de o v e r d r a c h t e n ( s t a t i s c h e v e r s t e r k i n g e n ) . B e s c h r i j v i n g : B i j deze p r o e f z i j n de s t a v e n wederom door de oven g e v o e r d zonder t e hameren. H e t u i t v o e r a p p a r a a t i s u i t g e s c h a k e l d e n h e t i n v o e r a p p a r a a t i s i n g e s t e l d o p een s t a a f s n e l h e i d van 2.6 m / m i n . I n t o t a a l z i j n 4 e x p e r i m e n t e n u i t g e v o e r d . B i j de e e r s t e d r i e e x p e r i m e n t e n i s de l u c h t f l o w t r a p v o r m i g gewijzigd H i e r b i j i s u i t g e g a a n v a n een n o m i n a l e g a s f l o w v a n 34 1 / m i n e n d u s een l u c h t f l o w v a n c a 300 l / m i n . De t r a p v o r m i g e v e r s t e l l i n g v a n de l u c h t f l o w w o r d t v e r k r e g e n d o o r a a n de P I D r e g e l a a r een f i c t i e f t e m p e r a t u u r s s i g n a a l aan t e b i e d e n d a t a f w i j k t v a n de gewenste t e m p e r a t u u r waarop de PID r e g e l a a r i s i n g e s t e l d . De t i j d s d u u r van deze a f w i j k i n g en de g r o o t t e v a n d e a f w i j k i n g b e p a l e n d e v e r a n d e r i n g i n l u c h t f l o w ( e n d u s ook g a s f l o w ) . De g e w e n s t e t e m p e r a t u u r i s 1350°C wat o v e r e e n k o m t met 15 mA en e r i s aan de t e r n p e r a t u u r s i n ~ a nv~a n de regelaar een s i g n a a l aangebode:: v a n 14 mA o f 1 6 mA g e d u r e n d e s t e e d s dez e l f d e t i j s d u u r . M e e r d e r e p u l s e n van 1 6 mA na e l k a a r geven een t r a p v o r m i g e d a l i n g v a n de l u c h t f l o w t e r w i j l m e e r d e r e p u l s e n van 74 mA n 8 elkatit- een t r a p v o r m i g e s t i j g i n g van de l u c h t f l o w t e z i e n g e v e n . De P I B r e g e l a a r i s h i e r b i j 09 een p r o p o r t i o n e l e band v a n 100% i n g e s t e l d t e r w i j l de I- en 5- a c t i e z i j n u i t g e s c h a k e l d . Be p r o p o r t i o n e l e band i s g e d e f i n i ë e r d a l s :

Daarmee i s de r e g e l a a i - a i s h e t ware g e ë l i m i n e e r d . B i j h e t v i e r d e en f i % a f s t e e x p e r i m e n t i s de s n e l h e i d van de s t a a f t r ~ p v o r m ig~e v a r i ë e r d . B i t x p e r i r n e n t i s n i e t b r u i k b a a r b i j de experimentele ~ ~ ~ d maar e ~g e e vf t we1 ~ meer ~ mf y s ~ i s c h~ i n z~ i c h t i n h e t s y s t e e m rnet b e t r e k k i n g t o t de r e l a t i e t u s s e n d e a f k o e l en opwarmzone. D i t e x p e r i m e n t k a n d u s g e b r u i k t worden b i j de v e r i f i c a t i e v a n h e t t h e o r e t i s c h e m o d e l . De s n e l h e i d i s h i e r t r a p v o r m i g v e r s t e l d door met de hand de p o t e n t i o m e t e r v a n de f r e q u e n t i e r e g e l a a r van het invoerapparaat t e v e r d r a a i e n . B i j b o v e n s t a a n d e e x p e r i m e n t e n z i j n p e r e x p e r i m e n t vaak m e e r d e r e staven a c h t e r e l kaar doorgevoerd. 4.3-5

PRES

H i e r b i j worden t w e e v e r s c h i 1 l e n d e PRBNS e x p e r i m e n t e n gehant e e r d , de n o r m a l e en de s n e : l e PRBNS e x p e r i m e n t e n .

-33-

D o e l : B e p a l e n van de g l o b a l e b a n d b r e e d t e v a n de v e r s c h i l l e n d e overdrachten. B e s c h r i j v i n g : D e z e v o r m van e x c i t s t i e w or dt v a n u i t h e t ? r e q u e n t i e d o r n e i n g e c r e s e r d . A l s u i t g a n g s p u n t d i e n t m e e s t a l een i o u r i e r g e t r a n s f o r m e e r ~ ed i e v o o r a l l e t e beschouwen f r e q u e n t i e s een c o n s t a n t e amp1 i t u d e h e e f t maai e l k e frequentiecornp o n e n t b e z i t een random f a s e Door d i t ( w i t t e ) r u i s s i g n a a l zo t e genereren dat h e t p e r i o d i e k i s i n het bemonsteringsintervaf w o r d t voorksm@n d a t e r s i g n a a l l l e k o p t r e e d t . De s n e l l e PRBNS e x p e r i m e n t e n geven aan m e t w e l k e k l o k f r e q u e n t i e en p u l s b r e e d t e de n o r m a l e PRBNS e x p e r i m e n t e n moeten warden u i t g e v o e r d , F i g g a r 4,6 g e e f t %an wat v e r s t a a n w o r d t o n d e r k l o k f r e q u e n t i e trn p u l s b r e e d t e .

r

F i g u u r 4.6

i n g a n g s s i g n a a l PRBNS e x p e r i m e n t

De p u l s b r e e d t e i s de d u u r d a t , i n d i t g e v a l , d e l u c h t f l s w w o r d t v e r s t e l d t e r w i j l de t i j d s d u u r t u s s e n d e p u l s e n een g e h e e l a a n t a l (=random) maal de k l o k t i j d b e d r a a g t . De w i j z e van a a n s t u r i n g v a n de l r n c h t f l c w i s c o n f o r m de s t a p e x p e r i m e n t e n d u s met eey! mA s i g n a a l op de r e g e l a a r w a a r b i j de r e g e l a a r wederom i s i n g e s t e l d op een PB = 100% en geen 1- o f D - a c t i e . E r z i j n d r i e s n e l l e PRBNS e x p e r i m e n t e n u i t g e v o e r d w a a r b i j b i j e ? k experiment meerdere staven z i j n doorgevoerd.

-34-

ùoe1: Met de d a t a u i t deze e x p e r i m e n t e n w o r d t h e t p r o c e s m o d e l gemaakt ( = p r o c e s i d e n t i f i c a t i e ) . B e s c h r i j v i n g : Wiet de p u l s b r e e d t e en de k f o k t i j d d i e b e p a 8 l d z i j n met de s n e l l e PRBNS e x p e r i m e n t e n worden n u de n o r m a l e PRBNS e x p e r i m e n t e n u i t g e v o e r d . Deze e x p e r i m e n t e n z i j n v e r d e r a n a l o o g aan de n o r m a l e PRBNS e x p e r i m e n t e n . E r m i j n i n e e r s t e i n s t a n t i e t w e e e x p e r i m e n t e n u i t g e v o e r d do aar bij de s t a v e n a l l e e n met k e t i n v o e r a p p a r a a t z i j n d o o r g e v o e r d . E c h t e r , d i t heePt t o t g e v o l g d a t e r g r o t e t u s s e n p o z e n o n s t a a n t u s s e n t w e e o p e e n v o l genbe s t a v e n waardoûr s o k de gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r i n deze t u s s e n ozen w e g v a l t . H i e r d o o r z i j n de d a t a d i e v o o r de a n a l y s e g e b r u i t worden n i e t j u i s t . Dfiaarom z i j n t w e e e x t i - a NS e x p e r i m e n t e n t o e g e v o e g d w a a r b i j h e t i n v o e r a p p a r a a t i s u ~ ( a n d e r ~e o v e r b r e~ n g s v e r h~o u d i n g ) ~en t e v e nos i s aange~ s l o t e n op de ~ r e ~ ~ e ~ t i e r v a e n~ hee t l i~n v~o e r rapparaat. H i e r d o o r konden d e s t a v e n a c h t e r e l k a a r d o o r g e v o e r d worden waarb i j t u s s e n t w e e o ~ ~ e ~ v o s~t agv een ~een d ~a f s t a n d o n s t o n d v a n maxiafiaal IC cm. Het a a n t a l û n j t i i s t e m e t i n g e n i s d a a r d o o r t o t een m i n i m u m b e p e r k t

~

a

4.4

aren van de expcara

Ce r e s u l t a t e n v a n de e x p e r i m e n t e n met de ~ a ~ @ r ~ ( zao n~d ehr ~ n ~ r e g e l i n g e n met P I B r e g e l s a r ) komen i n een l a t e r s t a d i u m t e r

s p r a k e wanneer h e t t h e o r e t i s c h model w o r d t g e t o e t s t aan de w e r k e l i j k h e i d . De vrijloop-3 s t a p - en PRBNS e x p e r i m e n t e n z i j n u i t ~ e v ~ om @ rde ~ e x p e r i m e n t e l e ~ o ~ e l v o u ri t ~ Lie ~kuranen ~ v o e r e n . Oe d a t a s e t s u i t deze e x p e r i m e n t e n , d i e i n h e t v o o r gaande z i j n b e s c h r e v e n , z i j n g e s e l e c t e e r d n a a r b r u i k b a a r h e i d . De a n a l y s e van de r e s u l t a t e n van de e x p e r i m e n t e n en de h i e r u i t ~ o l ~ g e n dme o ~ e l v o r ~ ij sn ~t o t s t a n d gekomen met e e n ~ r o ~ r ~ ~ m ~ , ~ e n ~ f IPGOS i a ~ ~m a t l a b d a t opgebouwd i s g i f een a a n t a l s t a n d a a r d mat 1 a b r s u t in e s u i t d e c o n t r o l tool box aangevul d met een a a n t a l e x ? r a r o u t in e s s

U i t de 4 ~ ~ ~ ~ ~ i d mi ee u ni t g~e veo enr d z i j n i s e x p e r i m e n t v r i j - O13 g e s e l e c t e e r d v o o r de a n a l y s e . D i t e x p e r i m e n t i s u i t g e v o e r d

met een s a m p l e f r e q u e n t i e v a n 1 U H m . De r e s u l t a t e n h i e r v a n z i j n weergegeven i n b i j l a g e 3.1.

-35-

-Amp? i t u d e k a r a k t e r i s t i e k e n / b a n d ~ r e e ~ t e Inn~ f i g u u r 4 . 7 i s t e z i e n d a t de a m p l i t u d e s p e c t r a van de g a s f l o w , de t e m p e r a t u u r v a n de s t a a f en de s n e l h e i d hun meeste vermogen b e v a t t e n i n h e t f r e q u e n t i e g e b i e d t o t c a 0.1 H z . F y s i s c h g e z i e n z i j n d i t b i j v o o r b e e l d de v a r i a t i e i n w a r m t e c a p a c i t e i t van de o v e n , v a r i a t i e i n drukken i n het g a s l e i d i n g n e t : v a r i a t i e i n b m v . t o e r e n t a l van de a a n d r i j f v b i e l e n .

-Trends: I n a l l e v r i j l o o p e x p e r i m e n t e n z i j n twee d u i d e l i j k e t r e n d s t e h e r k e n n e n i n d e gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r n a m e l i j k een s t i j g e n d e s t a a f t e m p e r a t u u r i n de e e r s t e c a 5 0 s a m p l e s en een langzaam d a l e n d e s t a a f t e m p e r a t u u r i n de h i e r n a v o l g e n d e s a m p l e s . De o o r z a a k v o o r de s t i j g i n g v a n de s t a a f t e m p e r a t u u r in de e e r s t e 50 s a m p l e s van de s t a a f i s w e l l i c h t t e v e r k l a r e n u i t h e t d o ~ r w a r ~ evna n de s t a a f ( g e l e i d i n g ) en u i t h e t f e i t d a t , a l s de s t a a f u i t de oven komt, de o v e n u i t v o e r o p e n i n g a l s h e t ware v o o r e e n d e e l a f g e s l o t e n w o r d t w a a r d o o r meer warmte i n de o v e n b l i j f t . De t e ~ p e r a t ~ ~ ~ ~ i an l de i n hgi e r n a v o l g e n d e s a m p l e s i s t e v e r k l a r e n u i t een d a l i n g van de ~ ~ r ~ ~ e c a ~ a ~ ~ v a n de o v e n . Deze d a l i n g i n w a r m t e c a p a c i t e i t w o r d t v e r o o r z a a k t d o a i de s t a a f d i e warmte oritrekt aan de a v e n a t m o s f e e r . G i t w o r d t b e v e s t i g d d o o i d i v e r s e medewerkers: a l s g e s t a r t w o r d t met een ~ ~ ~ e r waarop ~ n i nt i e t g e r e g e l d w o r d t z a l de s t a a f t~~~~~~~~~~ van de e e r s t e 10 s t a v e n langzaam z a k k e n t o t een nagenoeg s t a t i s c h e t o e s t a n d w o r d t b e r e i k t U i t de v r i j l o s p p r o e v e n k a n d u s worden g e c o n c l u d e e r d d a t de v e r s t o r i n g e n d i e w e g g e r e g e l d moeten worden een f r e q u e n t i e b e z i t t e n d i e k l e i n e r i s dan 0 . 1 K z . H i e r b - i j moet d a n w e l d e k a n t t e k e n i n g gemaakt worden d a t d i t v r i j l o o p p r o e v e n z i j n z a n d e r d a t de s t a a f i s gehamerd. B i j h e t hameren wordt namel i j k een g r o t e v e r s t o r i n g i n de s n e l h e i d t e w e e g g e b r a c h t a l s de s t a a f d e ~ ~ m e r ~ w~o r d c t ~i n ? ge~ v o e~r de. D i t a s p e c t komt i n een l a t e r s t a d i u m t e r s p r a k e . e

- % t a p v o r m i g e v e r s t o r i n g van de l u c h t f f o w : o r z i j n d r i e exp e r i m e n t e n u i t g e v o e r d w a a r b i j de l u c h t f l o w t r a p s g e w i j s zowel n a a r boven a l s n a a r onder i s g e v a r i e e r d . H i e r b i j b l e k e n s t a i r O 1 1 en s t a i r 0 1 2 b e i d e b r u i k b a a r v o o r de a n a l y s e . Gekozen i s h i e r v o o r s t a i r 0 1 l . I n b i j l a g e 3 . 2 z i j n ook h i e r v a n d e r e s u l t a t e n t e z i e n . U i t deze r e s u l t a t e n b l i j k t d a t de gasflow zowel aan de boven- a l s aan de o n d e r z i j d e i s v a s t g e l o p e n . D i t w o r d t v e r o o r z a a k t d o o r d e m-zximum en de minimum w a a r d e v a n de l u c h t f l o w w e l k e b e r e i k t worden b i j een k l e p s t a n d s i g n a f e r i n g van r e s p e c t i e v e l i j k 0 . 8 en 0 . 2 v o l t . D i t c o r r e s p o n d e e r t met een g a s f l o w s i g n a l e r i n g v a n 13.5 mA es7 7 . 8 m A . De o n d e r l i n g e r e l a t i e s ( t i j d v e r t r a g i n g e n en a v e r d r a c h t e n ) worden d u i d e l i j k gemaakt i n f i g u u r 4 . 8 . -36-

Free-run Experiment: Ampl. Spectrum gasflow 10-2

I

I

I

t

I

I

I

, I ,

/I

\

c

I

I\/\

I

4

I

I

I

l

l

,

I

I

I

I

3

l

l

J

I

flI\n 11IIihll1I

i

I J

m d O

:FI

10-5

-

-

I

I

I

I

1

1

1

1

1

I

I

I

I

I

I

I

l

l

I

I

I

1

1

1

I

,

1

1

Free-run Experiment: Ampl. Spectrum temperat 104

103

I

I

I

I

1

1

1

1

1

I

I

I

I

I

I

I , ,

I

I

I

,

,

\

102

(r)

10'

I+

O

:zI >

100

10-1 10-2

10-3 10-2

10-1

100

10'

frequentie (Hz) F1:guLlr 4 . 5 b a m p ? i t u d e s p e c t r u m van d e t e m p e r a t u u r

-37-

(YRIJOl3)

m 4

O I :7

!3

frequentie (Hz) F i g u u r 4 . 7 ~A m p l i t u d e s p e c t r u m van d e snelheid ( V R I J 0 1 3 )

1420 1415 1410 1405 8

staaftemperatuur [C]

1400 1395 1390 1385

Iklepstand luchtflow * 10 +I380 [VI

1380 1375 1370 O

\

20

1

stuursignaal + 1360 [mA]

40 60 80 samples (samplefrequentie=lOHz)

1O0

120

F i g u u r $,Ei s t a p v e r s t o r i n g i n d e ? u c h t f i l ~ wen d e r e a p s n a h i e r o p v a n d e gasflow en d e staaftemperatuur.

-38-

Ten a a n z i e n v a n de o p t r e d e n d e t i j d s v e r t r a g i n g e n k a n w o r d e n o p g e m e r k t d a t t u s s e n de s t u r i n g v a n de l u c h t f l o w e n de h i e r u i t v o l g e n d e g a s f l o w geen t i j d s v e r t r a g i n g o p t r e e d t t e r w i j l de s t a a f t e m p e r a t u u r g a a t s t i j g e n o n g e v e e r 1 5 samples n a d a t de g a s f l o w i s g e s t e g e n , 1 5 samples ( s a m p l e f r e q u e n t i e 1 0 H z ) komt a v e r e e n ooet 1 5 seconden Aiiet een s t a a f c n s l h e i d v a n o n g e v e e r 2 . 6 rn/rnin komt 1 . 5 seconden o v e r e e n met een a f s t a n d v a n c a . 6 cm. wat o n g e v e e r de a f s t a n d i s t u s s e n h e t p u n t waar de s t a a f u i t de o v e n komt en de p l a a t s waar de t e m p e r a t u u r gemeten w o r d t . Ten a a n z i e n van de o v e r d r a c h t e n b l i j k t u i t f i g u u r 4 . 8 d a t de s t a t i s c h e o v e r d r a c h t v a n de g a s f l o w , gemeten i n m A , n a a r eer? t e m p e r a t u u r s t i j g i n g i n g r a d e n C e l s i u s o n g e v e e r een f a c t o r 7 . 5 b e d r a a g t . H i e r b i j i s gekeken n a a r h e t punt w a a r b i j de t e m p e r a t u u r een nagenoeg c o n s t a n t e waarde h e e f t aangenomen. Met s t a t i s c h e o v e r d r a c h t w o r d t h i e r een statische v e r s t e r k i n g bedoeld. i

- S t a p v o r m ì g e v e r s t o r i n g var?. de s t a a f s n e l h e i d : Zoals r e e d s i s o p g e m e r k t i n d e b e s c h r i j v i n g van d i t e x p e r i m e n t komen de r e s u l t a t e n van d i t e x p e r i ~ et e~ r ~ s p r a k e b i j de v e r i f j c a t i e v a n de t h e o r e t is c h e model v o r m i n g

.

B i j de PRBNS e ~ ~ e r i i~s ez o ~ a l s~ r e e d~s b e s c h r e v e n h s t i n g a n g s s i g n a a l een b l o k v o r m i g v a r i e r e n d mA s i g n a a l o p de r e g e l a a r t e r w i j l h e t u i t g a n g s s i g n a a l u i t e r a a r d de gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r i s . E r m i j n 3 s n e l l e PWBNS e x p e r i m e n t e n u i t g e v o e r d t e wetefl f a s t 0 1 0 , fast011 en f ~ s t 0 1 2F~a s t 0 1 2 i s g e s e l e c t e e r d v o e r d e z e a n a l y s e omdat f a s t 0 1 0 en fast011 v e r s t o r i n g e n i n z i c h hebben v o o r wat b e t r e f t de s n e f h e i d t e r w i j l o o k de s t a a f t e m p e r a t u u r t e hoog was. De r e s u l t a t e n v a n f a s t 0 1 2 z i j n weer t e v i n d e n i n b i j l a g e 3 . 3 . B i j e x p e r i m e n t f a s t 0 1 2 is de k l o k f r e q u e n t i e 0 . 2 H z en de d u u r v a n de a t u u r p u l s 1 . 5 s e c . t e r w i j l de m e e t f r e q u e n t i e 20 H z . b e d r a a g t . De gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r v e r t o o n t b e h o o r l i j k g r o t e v e r s t o r i n g e n a l s g e v o l g v a n de t u s a e n a f s t a n d t u s s e n t w e e o p e e n v o l g e n d e s t a v e n . Om de i n v l o e d van deze t u s s e n a f s t a n d e n z o v e e l m o g e l i j k t e e l i m i n e r e n i s g e b r u i k gemaakt van h e t s u b r o u t i n e p r o g r a m m a ' p e a k s h a v i n g ' . H i e r b i j moeten een boven- en een o n d e r g r e n s aangegeven worden w a a r t u s s e n de d a t a z i c h b e v i n d e n . De d i s c o n t i n u i t e n worden h i e r b i j n i e t t o t de d a t a g e r e k e n d . De s u b r o u t i r ; e z o r g t n u v o e r een i n t e r p o l a t i e op d i e p l a a t s waar deze d i s c o n t 9 n u i t e i t e n opi j deze i n t e r p o l a t i e worden h e t v e r i o o p e n h e t gem i d d e l d e v a n de o m l i g g e n d e d a t a i n r e k e n i n g g e b r a c h t . I n f i g u u r 4 . 9 z i j n de d a t a weergegeven d i e u i t e i n d e l i j k v o o r de f a s t f o u r i e r t r a n s f o r m a t i e z i j n g e b r u i k t . De s p e c t r a z i j n weergegeven i n f i g u u r 4 . 1 0 .

-39-

20

O

-20

-40

-80 I O

I

I

I

I

50

100

150

200

f i g u u r 4.9 .4.4

, 250

I

I

I

4

300

350

400

450

500

Time (seconds) D a t a waarop FFT i s u i t g e v o e r d .

Mor

Voor de n o r m a l e PRBNS e x p e r i m e n t e n z i j n i n e e r s t e i n s t a n t i e t w e e e x p e r i m e n t e n u i t g e v o e r d met een k l o k f r e q u e n t i e var! 0 . 4 Hz en een p u l s d u u r v a n 1 . 5 seconde. Deze e x p e r i m e n t e n z i j n p r b n s O13 en prbns0l.B- en d e z e z i j n weergegeven i n b i j l a g e 3 . 4 . E c h t e r b i j de a n a l y s e v a n deze e x p e r i m e n t e n b l e e k d a t de d i s c o n t i n u T t e i t t e n g e v o l g e v a n de a f s t a n d t u s s e n t w e e opeenv o l g e n d e s t a v e n de d a t a d u s d a n i g v e r s t o o r t d a t de a n a l y s e onj u i s t e r e s u l t a t e n o p l e v e r t . Daarom i s b e s l o t e n n o g 2 exper i m e n t e n u i t t e v o e r e n w a a r b i j aan h e t u i t v o e r m e c h a n i s m e een w i j z i g i ng i s a a n g e b r a c h t z o d a n i g d a t de t u s s e n a f s t a n d t u s s e n t w e e o p e e n v o l g e n d e s t a v e n t o t een minimum i s b e p e r k t , De d i s c o n t i n u i t e i t i s n o g wel a a n w e z i g maar deze i s v a n een z e e r k o r t e d u u r w a a r d c o r eey: goede a n a l y s e g e r e a l i s e e r d k o n worden.

-40-

40 35 30 25 20 -

frequency (Hz)

frequency (Hz) F i g u u r 4 . 1 0 S p e c t r a v a n het s t u u r s i g n a a l en de gemeten temperatuur -41

-

Het b e t r e f t h i e r p r b n s 0 1 7 e n p r b n s 0 1 8 . Deze e x p e r i m e n t e n z i j n nagenoeg i d e n t i e k en p r b n s 0 l 8 i s g e b r u i k t v o o r de a n a l y s e en h e t ont'daei-p v a n de r e g e l a a r . A l l e r e e r s t w o r d t h i e r n a i n g e g a a n o p de m o d e l v o r m i n g d i e u i t g e v o e r d i s met b e h u l p v a n h e t exp e r i m e n t p r b n s 0 f 8 . Het h i e r u i t voortkomende r e g e l a a r o n t w e r p komt t e r s p r a k e i n h o o f d s t u k 5 t e r w i j l de i m p l e m e n t a t i e v a n de o n t w o r p e n r e g e l a a r i n h o o f d s t u k 6 w o r d t b e h a n d e l d . Ook event u e l e c o r r e c t i e s h i e r o p maken d e e l u i t v a n h o o f d s t u k 6 .

Zoals r e e d s v e r m e l d w o r d t de r e g e l a a r , PB=108% , geen I - o f Da c t i e , a a n g e s t u u r d met een k l o k f r e q u e n t i e v a n û - 4 Hz en een p u l s d u u r v a n 2 s . De e x c i t a t i e f i l e h e e f t de benaming PRBNSO18.EXP en de d a t a f i l e d i e de meetgegevens b e v a t h e e f t de benaming PRBNSQ18,OUT en h e e f t een g r o o t t e v a n 50C10O x 6 ( de s a m p l e f r e q u e n t i e was 20 H z ) . Omdat voor de m o d e l v o r m i n g de g a s f l c w a l s i n g a n g e n de t e m p e r a t u u r a l s u i t g a n g w o r d e n geb r u i k t 3 s d a a r n a een M a t l a b f i l e g e c r e e e r d met een g r o o t t e v a n 50000 x 6 en de benaming E ~ P Q I ~ ~ RDeA t~e m ~ peratuurdata i n deze f i l e z i j n m e t b e h u l p v a n IPCOS-matlab nog b e w e r k t , d a t w i l zeggen d a t de p i e k e n i n deze d a t a t e n g e v o l g e v a n de k o r t e o n d e r b r e k i n g t u s s e n twee opeenvolgende s t a v e n z i j n v e r w i j d e r d miet b e h u l p v a n de r e e d s e e r d e r v e r m e l d e s u b r o u t i n e ' p e a k s h a v i n g ' . Tevens i s de ~ ~ ~ g f r r u e i s~ ( u> ~ 0 . 2 ~ H zt f~ wegg e f i l t e r d met een l a a g d o o r l a a t f i l t e r . E r 9s h i e r g e k o z e n v ~ o r een tweede o r d e b u t t e r w o r t h f i l t e r met een k a n t e l f r e q u e n t j e Qn = 0 . 2 wz. T o t s l o t z i j n de e e r s t e 2 0 0 samples v e r w i j d e r d omdat deze d a t a a f w i j k e n van de o v e r i g e waarnemingen. F i g u u r 4.11 g e e f t de o n b e w e r k t e d a t a , f i g u u r 4 . 1 2 g e e f t d e t e m p e r a t u u r d a t a na bovenstaande bewerkingen. A l l e d a t a en o v e r i g e b e w e r k i n g e n z i j n t e v e n s u i t g e b r e i d weergegeven i n b i j l a g e 3 . 5 De b e w e r k t e d a t a f i l e h e e f t u i t e i n d e l i j k de benaming FINkL.RAW meegekregen en d i t i s d e f i l e d i e g e b r u i k t i s v o o r de m o d e l v o r m i n g i n IPCOS-Matlab. U i t h e t e x p e r i m e n t s t a i r 3 1 1 i s de f i l e STAIR.GNS ~ i n n e n g e h ~ a lddj e de benaming FINAL.GNS m e e k r i j g t . Deze f i l e b e v a t d e s t a t i s c h e o v e r d r a c h t t u s s e n c j a s f l o w en t e m p e r a t u u r z o a l s r e e d s e e r d e r b i j d e r e s u l t a t e n v a n s t a p e x p e r i m e n t b e s c h r e v e n i s . Be a n a l y s e d i e v e r v o l g e n s i s u i t g e v o e r d z a l k o r t omschreven w o r d e n . Voor meer i n f o r m a t i e o v e r h e t anafyseprogramma en de h i e r i n geb r u i k t e r o u t i n e s en b e w i s k u n d i g e b e w e r k i n g e n d i e met d i t prcgramma z i j n u i t g e v o e r d w o r d t v e r w e z e n n a a r 5 1. %

-42-

gasflow onbewerkt

13 I

I

I

,

I

12

d

E

11

10 9

8' O

, 0.5

'

I

I

0.5

1

800 O

F i g u u r 4.11

1380

, 1

I

8

I

I

I

t

1.5

2

2.5 samples

3

3.5

4

, 2

I

1.5

I

4.5

I

I

I

I

I

2.5 samples

3

3.5

4

4.5

5 xi04

I

5 xi04

t e m p e r a t u u r en gasflowdata voor b e w e r k i n g

1

l

l

I

1370

I

1360 00 d

1350

O

a x

1340 1330

1320t '

l3l0I 1300 0

'

!I , 500

I

I

I

I

I

I

1O00

1500

2000

2500

Time (seconds) F i g u u r 4 . !2 TemperatL!urduPa na b e w e r k i n g

-43-

4.5.2

Analyse:

De d a t a f i l e w o r d t o v e r g e s a m p l e d met een o v e r s a m p l e r a t i o d i e g e l i j k i s aan 50 w a a r d o o r de s a m p l e f r e q u e n t i e F e i t e l i j k w o r d t v e r l a a g d n a a r 0 . 4 , g e z i e n h e t l a a g f r e q u e n t e g e d r a g van h e t proces l e i d t d i t n i e t t o t v e r l i e s van i n f o r m a t i e e n de d a t a f i l e i s n a deze o v e r s a m p l i n g b e t e r t e h a n t e r e n ( r e k e n t i j d ) . Vervn!gens wordt d e u i t 1000 samples b e s t a a n d e f i l e i n t w e e d e l e n g e s p l i t s t : de d a t a waarmee de s c h a t t i n g v a n h e t model p l a a t s v i n d t en de d a t a waarmee de v a l i d a t i e v a n h e t g e s c h a t t e model p l a a t s v i n d t . De F i l e s w a a r i n deze d a t a z i j n o p g e s l a g e n z i j n r e s p e c t i e v e l i j k F P N A L - E S T en F I N A L U V A L De d a t a u i t FINAL.EST, gasflow en s t a a f t e m p e r a t u u r , z i j n weergegeven v ia f i g t d u r 4.13.

.

FIR estimation data: gasflow 2 15

1

05

r=

O -05 -1

-1 5

-2

i

-2.5

-3

O

200

400

1000

800

600

1200

O

Time (seconds)

-

-

-

-

-

-

-

FIR estimauon data. temperat 3,

2

1

-2 c

0

-1

-2

-3

'

O

200

400

600

800

1000

1200

1 30

Time (seconds)

~ i g u u r4 - i 3

g a s f l o w d a t a en t e m p e r a t u u r d a t a n a o v e r s a m p ? i n g -44-

FIR schatting: Het e e r s t e model d a t w o r d t g e s c h a t i s een zogenaamd F I R ofwel F i n i t e I m p u l s e Response model ( n i e t p a r a m e t r i s c h m o d e l ) . i n een l a t e r s t a d i u m w o r d t met d e z e l f d e d a t a h e t MPSSM model b e p a a l d w a a r b i j h e t F I R model a a n g e e f t waar o n g e v e e r h e t g l o b a l e minimum v a n de c r i t e r i u m f u n c t i e g e z o c h t moet w o r d e n . Het F I R model h e e f t de v o l g e n d e vorm: n y(k) = Z Mi i=O waarbij

.

u(k-i)

:

y(k) = uitgangsveetor op t i j d s t i p k u ( k - i ) = i n g a n g s v e c t o r op t i j d s t i p k - i M i = i - d e e l e m e n t v a n de Rif-matrix, M i i s de M a r k o v p a r a m e t e r I n h e t c o n t i n u e t i j d s d o m e i n kan h e t F I R model v e r g e l e k e n w o r d e n met de o p t e l l i n g van de d e e l r e s p o n s i e s o p e l k v a n de i m p u l s f u n c t i e s o m de t o t a l e r e s p o n s i e t e b e p a l e n : W

y(t> =

s

u(h)h(t,T)dh

-eo

Het F I R model b e s c h r i j f t de u i t g a n g s v e c t o r b i j een i m p u l s o p b e i n g a n g . De a r k o v p a r a m e t e r s worden g e s c h a t met een k l e i n s t e k w a d r a t e n methode w a a r b i j deze M a r k o v p a r a m e t e r s worden I n formulevorm kan d i t b e r e k e n d met de k l e i n s t e m o d e l f o u t o ~ ~ worden ~ a l~s : ~ ~ \ ~ e ~ E

n m i n E ( y( -i )gemeten i= O

-

2 y(i ) g e s c h a t )

I n h e t g e b r u i k t e programma i s gekomen y o o r n = 5 0 . V e r v o l g e n s k a n met b e h u l p van de ’ v a l i d a t i e ’ d a t a s e t een v e r g e t i j k i n g gemaakt worden t u s s e n de r e s p o n s i e v a n h e t g e s c h a t t e m c d e l en de w e r k e l i j k e gemeten d a t a u i t d i t ’ v a l i d a t i e ’ - d a t a s e t a l s resp o n s i e op h e t a a n g e b r a c h t e PRBNS i n g a n g s s i g n a a l , d a t t e v e n s i n de v a l i d a t i e - d a t a s e t a a n w e z i g i s . F i g u u r 4..14 g e e f t h i e r v a n h e t r e s u l t a a t weer. H i e r n a w o r d t de o r d e van h e t model berrrkend d o o r de e i g e n w a a r d e n v a n de H a n k e l m a t r i x t e b e r e k e n e n [ 5 1. De b e p a l i n g v a n de o r d e v a n h e t model g e b e u r t nu d o o r t e k i j k e n n a a r de g r o o t t e van de b e r e k e n d e e i g e n w a a r d e n .

-45-

Measured + FIR-Predicted (norm.):ternperat

3

2 1

O -1

-2 -3 -4 O

600

400

200

800

1O00

1200

1400

Time (seconds)

F i g u u r 4 . 1 4 Gemeten en g e s c h a t t e ( F I R ) t e m p e r a t u u r 0.t

Singular values

,

I

I

t

I

I

I

I 0.4

4

cj

c c;:

0.3

0.2

o. 1 O

O

I

I

5

10

I

15

,

I

I

1

20

25

30

35

I

40

45

Order F i g u u r 4.15

B e r e k e n d e e i g e n w a a r d e n v a n h e t F I R model -46-

50

De e i g e n w a a r d e n v a n h e t p r o c e s z u l l e n , b i j een goede s i g n a a l / r u i s v e r h o u d i n g , b e d u i d e n d g r o t e r z i j n dan de e i g e n w a a r den d i e z i j n v e r o o r z a a k t d o o r de i n h e t s y s t e e m a a n w e z i g e r u i s . I n f i g u u r 4 . 1 5 z i j n de b e r e k e n d e e i g e n w a a r d e n t e z i e n en h i e r u i t k a n opgemaakt worden d a t h e t een v i j f d e o r d e p r o c e s Z O U kunnen z i j n . H i e r b i j w o r d t dus gekeken n a a r h e t b u i g p u n t i n de k u r v e . M e t de g e s c h a t t e F I R en de b e r e k e n d e v i j f d e o r d e w o r d t nu met b e h u l p van de H a n k e l r e a l i s a t i e h e t zogenaamde ~ ~ S S( sM e m i - p a r a m e t r i s c h m o d e l ) o f w e l h e t Minimum P s l y n s r n i n a l S t a r t Sequence Model b e r e k e n d . De r e s u l t a t e n v a n deze b e r e k e n i n g 3 de e i g e n w a a r d e n , m i j n t e v i n d e n i n de f i l e FINAL.STA De d e f i n i t i e van d i t MPSSM model i s gegeven i n a p p e n d i x F. V e r v o l g e n s i s h e t m o g e l i j k d i t MPSSM m o d e l i e f i t t e n o p h e t mei de k l e i n s t e k w a d r a t e n methode v e r k r e g e n F I R m o d e l . Het r e s u l t a a t h i e r v a n i s t e z i e n i n f i g u u r 4.16.

FIR and HRFIT (without HO) Impulse Response 11

0.3 I

-0.1'

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

Time (seconds)

F i g u u r 4.16

F I R en F I R F I T v a n h e t MPSSM model

-47-

D i r e c t e schatting van het

I n h e t voorgaande i s een MPSSM model t o t s t a n d gekomen u i t een ( F I R ) model, d i t i s dus een z . g . ’model t o m o d e l ’ T i t . Een a n d e r e m a n i e r om d i t MPSSM model t e v e r k r i j g e n i s d i r e c t e s c h a t t i n g van h e t ~i~~~~~ ~ o ~ e l ~ a r ~ ~u ei tt e der m s e e t d a t a . Ook v o o r deze c r i t e i - i u m f v n c t i e w o r d t weer h e t k l e i n s t e kwadrat e n c r i t e r i u m o p de f o u t t u s s e n de werkeli j k e p r o c e c o u t p u t en cis m o d e l o u t p u t g e b r u i k t Een goede s t a r t w a a r d e , d i e c o n v e r g e n t i e van de n u m e r i e k e m i n i m a l i s a t i e n a a r h e t g l o b a l e m i n i m u m w a a r b o r g t -is dan ook v e r e i s t . Nu kan g e b r u i k gemaakt worden worden van h e t u i t d e F I R g e s c h a t t e MFSSM model w a a r d o o r de kans o p h e t v i n d e n van h e t globale m i n i m u m v e r g r o o t w o r d t . 5 e z e o p t f m a ? i s s t i e wordt u i t g e v o e r d i n een r u i m t e d i e opgespannen i s d c c i d e s t a r t r e e k s Markov p a r a m e t e r s en d e minimaal p o l y n(3om c o ë f f t c i e n t e n * A l s d a t a s e t w o r d t wederom F I N A L S E S T ~ q e b r u i k t t e r w i j l i n de s u b r o u t i n e d i e h i e r v o o r w o r d t t o e g e p a s t opgegeven kan worden h o e v e e l seconden h e t a a n l o o p t r a j e c t kan m i j n . De e e r s t e d a t a z u l l e n n a m e l i j k nog b s i n v l o s d z i j n d o o r de i n g a n ~ s s i g n ~ l eop n h e t p r o c e s v o o r h e t s t a r t t ij d s t i p van h e t e x p e r i m e n t s~ d i e nog a f h a n k e l i j k , v a n de dynamica van h e t p r o c e s , S n s c h a k e l v e r c h i j n s e l e n kunnen v e r t o n e n . Voor een goede i n s c h a t t i n g van deze t i j d s d u g r kan dan worden gekeken n a a r de l e n g t e v a n b e F I R . De d a t a gedurende d i t a a n l o o p t r a j e c t worden dus n i e t meegenomen i 3 7 de k f e i n s t e k w a d r a t e n s c h a t t i n g . H i e r i s gekozen voor 3Q seconden. Be s t a r t r e e k s Markuv p a r a m e t e r s en de m i n i m a a l polynoom c o s f f i c i e n t e n z i j n o p g e s l a g e n i n F I N A L = 5RT

ere o r d e STSP mode?: U i t h e t nu b e r e k e n d e MPSSM model w c r d t nu h e t h o g e r e o r d e S T a t e §Pace model b e r e k e n d . Het i n a p p e n d i x F g e d e f i n i e e r d e MPSSM model w o r d t n u omgezet i n de vorm:

w ( k + l) = A.x(k)

A

Y(k)

= C.x(k)

I B.u(k)

+

D.u(k)

De o m z e t t i n g r e s u l t e e r d e i n een v i j f d e o r d e STSP model waarvan de r e s u l t a t e n z i j n o p g e s l a g e n i n FINAL.HST. Het v e r k r e g e n STSP model i s nogmaals g e r e d u c e e r d t o t een v i e r d e o r d e STSP model. I n d i t model i s nog geen r e k e n i n g gehouden met de s t a t i s c h e v e r s t e r k i n g d i e i n d i t p r o c e s aanwezig i s St a t ische v e r s t e r k i p”i U i t h e t s t a p e x p e r i m e n t i s r e e d s een s t a t i s c h e v e r s t e r k i n g ( v a n g a s f l o w n a a r s t a a f t e m p e r a t u u r ) d i e g e l i j k aan 7 . 8 2 0 5

.

.

-48-

Ook u i t deze e x p e r i m e n t e n k a n een s t a t i s c h e v e r s t e r k i n g worden b e r e k e n d . I n h e t g e b r u i k t e model w o r d t d a a r t o e een l a a g d o o r l a a t f i l t e r p a r a l l e l aan h e t model g e p l a a t s t met a l s d o e l de s t a p r e s p o n s i e s v a n h e t model d e z e l f d e s t a t i s c h e v e r s t e r k i n g t e geven a l s gemeten i n k e t s t a p e x p e r i m e n t STAIRGfl. De r e s u l t a t e n van STAIR011 z i j n r e e d s o v e r g e s c h r e v e n n a a r F I N A L - G N S en h e t r e s u l t a a t u i t deze zogenaamde ’DC c o r r e c t i o n ’ , z o a l s de s u b r o u t ine w o r d t genoemd i s : Genormeerde s t a t i s c h e v e r s t e r k i n g van h e t model :

MGNS = 0.8384 Genormeerde s t a t i s c h e v e r s t e r k i n g u i t de m e t i n g e n : NGNS = 0 . 7 1 4 0 A l s deze s t a t i s c h e v e r s t e r k i n g ? n r e k e n i n g w o r d t g e b r a c h t i n h e t r e e d s berekende model o n s t a a t u i t e i n d e l i j k een v i e r d e mde o r d e model met de v o l g e n d e m a t r i c e s v o o r de ~ o v e t ~ g ~ n ~ eSTSP model d e f i n i t i e :

r

-

-1 .O356

-0.0803

A =

0.1279

-0.Q611

o

c3e29

-0 * 2740

-0.0140

0 . 7427

1.2709

-0 = 2799

e . 0440

-0.1899

0.4186

I

-

0.0166.

-0

=

1489

0 04.37 z

0.1685

c =

E

0.1935

D =

c

0,8195

0.(6685

-0

rn

01 35

0.1417 1

I

Met d i t STSP model i s de b a s i s g e l e g d voor h e t o n t w e r p van d e r e g e l a a r . Opgemerkt moet worden d a t de m a t r i c e s , d i e h i e r b o v e n v e r m e l d z i j n , h e t genormeerde model weergeven.

-49-

U i t de d i v e r s e e x p e r i m e n t e n k a n een a a n t a l c o n c l u s i e s g e t r o k ken worden d i e b e h a l v e d a t deze b i j d r a g e n t o t h e t r e g e l a a r o n t w e r p ook hebben g e l e i d t o t meer i n r i c h t i n h e t p r o c e s . E r i s h i e r b i j g e t r a c h t de c o n c l u s i e s e n i g s z i n s t e g r o e p e r e n .

4,S.I

TRE

Zowel b i j de v r i j l o o p e x p e r i m e n t e n a l s b i j de FRBNS experirnent e n komen t w e e d u i d e l i j k e t r e n d s t e v o o r s c h i j n : -Het e e r s t e d e e l van de s t a a f z a l een k l e i n e t e r n p e r a t u u r s s t i j g ? n g t e z i e n geven, b i j de machine waarop de e x p e r i m e n t e n z i j n u i t g e v o e r d was d i t c i r c a 15 c m . ? wat t e w i j t e n zou kunnen z i j n âan h e t f e i t d a t op h e t moment d a t de s t a a f de oven u i t k o m t deze u i t v o e r o p e n i n g v o o r een d e e l a f g e s l o t e n w o r d t w a a r d o o r meer warmte i n de o v e n aanwezig b l i j f t . Ook de g e l e i d i n g i n de s t a a f z e l f k a n h i e r b i j een r o l s p e l e n . Deze t r e n d s p e e l t z i c h a f op een k l e i n t r a j e c t en met b e t r e k k i n g t o t h e t o n t w e r p van de r e g e l a a r kan v o o r o p h e f f e n van deze t r e n d gedacht worden aan een f e e d f o r w a r d campensat ie * - B i j een b e p a a l d e c o n s t a n t e g a s / l u c h t f l o w za7 de s t a a f temper a t u u r langzaam d a l e n al c a a r g e l a n g de s t a a f l e n g t e d i e h e t o v e n t r a j e c t i s gepasseerd g r o t e r wordt D i t wordt v e r o o r z a a k t d o o r de warwite b i e de s t â a f o n t r e k t aan de o v e n a t m o s f e e r . O v e r @ei3 t o t a l e s t a a f l e n g t e i s d i t o n g e v e e r 25 C wat de s t a a f op h e t r n e e t p u ~ t i n t f m p e r a t u u r z a k t . D i t i s een langzame t r e n d en deze kan mot b e h u l p van een t e r u g k o p g e l l u s t egge re geld worden.

A l s g e s p r o k e n w o r d t v a n een dode t i j d ofwel een t l j d s v e r t r a g i n g b e d o e l e n we h i e r h e t t i j d s v e r s c h i l t u s s e n h e t a a n s t u r e n van de PID r e g e l a a r en een waarneembare s t i j g i n g v a n de temper a t u u r van de s t a a f . Deze i s opgebouwd u i t een a a n t a l t i j d c v e r t r a g i n g e n e c h t e r de meest d o m i n a n t e t i j d s v e r t r a g i n g i s de l o o p t i j d t u s s e n de u i t v o e r o p e n i n g van de oven en de p l a a t s waar de t e m p e r a t u u r gemeten w o r d t , d i t i s ongeveer 11.5 seconden. De c o n s e q u e n t i e h i e r v a r c i s dus e n e r z i j d s d a t e r een t i j d v e r t r a g - i n g o p t r e e d z t u s s e n i n en u i t g a n g en a n d e r z i j d s d a t er a l s g e v o f g v a n s n e l h e i d s v e r a n d e r i n g e n een i n v e r s e r e s p o n s i e o p de t e m p e r a t u u r van de s t a a f o n s t a a t . D i t gegever: i s b e l a n g r i j k b i j de k e u z e van de r e g e l s t r a t e g i e .

-50-

De o v e r d r a c h t d i e b e p a a l d i s i n h e t s t a p e x p e r i m e n t i s de o v e r d r a c h t t u s s e n gemeten g a s f l o w i n mA en gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r en deze b e d r a a g t ongeveer 7 . 8 . B i j de a n a l y s e van de FRBNS e x p e r i m e n t e n i s g e b l e k e n d a t d i t een j u i s t e waarde is.

Onder w e r k p u n t w o r d t h i e r v e r s t a a n de g a s f l o w d i e b e n o d i g d i s o m de s t a a f met n o m i n a l e s n e l h e i d op de ~ ; e w e n s t et e m p e r a t u u r t e brengen. Aangenomen i s d a t v o o r deze m a c h i n e i n h e t werkpunt eer: g a s f l c v : v a n 2 % l/rnin. b e n o d i g d i s . Het ~ e r ~ i ~ s u dus n T e t d e s t a t i o n a i r - f l o w , immers deze d i e n t e r v c o r de oven op t e m p e r a t u u r t e houden wanneer e r n i e t ’gehamerd’ w o r d t e n deze s t a t i o n o l i r f l o w b e d r a a g t v o o r d e z e m a c h i n e o n g e v e e r 26 l/mjnz Ee r e g e l a a r r a l dus moeten r e g e l e n rondom 34 l / r n i n g a s f l o w . V e r z a d i g i n g aan de o n d e r z i j d e t r e e d t op b i j een gasflow d j e g e l i j k i s aan de s t a t i o n a i r flow d u s b i j 2 6 I d m i n . o f w e f 7 . 8 mA t e r w i j l e r v e r z a d i g i n g aars de b o v e n z i j d e , a l s de r e g e l k l e p i n de b l o w ~ r ~ ~ ~ ~ t lh e l ei m d aia n l open ~ gestuurd i s , o p t r e e d t b i j een gasflow van 45 l / m i n . o f w e l 1 3 . 5 m A . Om geen v e r z a d i g i n g op t e l a t e n t r e d e n z a l de t e o n t w e r p e n r e g e l a a r z i c h moeten r i c h t e n o p een g a s f l o w d i e z i c h b e v i n d t u s s e n 8 mA en 13 m A , gemeten g a s f l o w .

4.6.5 De t e o i l t w e r p e n r e g e l a a r z a l z i c h moeten r i c h t e n o p f r e q u e n t i e s t o t 0 . 1 H z . De f r e q u e n t i e waarmee de r e g e l a a r een r e g e l a c t i e p l e e g t z a l o p b a s i s v a n de m o d e l v o r m i n g 0 . 4 Hz moeten bedragen.

Bovenstaande c o n c l u s i e s komen v o o r t u i t de e x p e r i m e n t e l e m o d e l v o r m i n g . Deze c o n c l u s i e s z u l l e n samen met de c o n c l u s i e s u i t de t h e o r e t i s c h e modelvorrning en de v e r i f i c a t i e h i e r v a n de b a s i s vormen v o o r d e t e o n t w e r p e n r e g e l a a r .

-51 -

t

~

~

5.

V e r i f i c a t i e theoretische ~

5.1

Inleiding

o

~

e

~

~

~

~

~

I n h o o f d s t u k 3 i s h e t t h e o r e t i s c h e model van h e t opwarmproces v a n de w o l f r a a m s t a a f t o t s t a n d gekomen. B i j deze t h e o r e t i s c h e m o d e l v o r m i n g i s een a a n t a l v e r e e n v o u d i g i n g e n a a n g e b r a c h t waardoor h e t t o e p a s s e n van h e t mode? -in een s i m u l a t i e p r o g r a m m a a a n z i e n l i j k werd v e r e e n v o u d i g d . I n d i t h o o f d s t u k z a ? gekeken worden i n h o e v e r r e de v e r e e n v o u d i g i n g e n g e r e c h t v a a r d i g d z i j n en o f de r e s u l t a t e n v a n h e t s i ~ u l ~ t i ~ p r overeenkomen o ~ r ~ ~ ~ a m e t de w e r k e l i j k h e i d . D i t z a l gebeuren aan de hand v a n een a a n t a l v a n de i n hoofdstuk 4 b e s c h r e v e n e x p e r i m e n t e n en op b a s i s van b e v i n d i n g e n van o p e r a t o r s en e e r d e r gedane m e t i n g e n aan deze oven.

Z o a l s r e e d s v e r m e i d i n h o o f d s t u k 3 i s h e t g e b r u i k t e sirnul a t i e p r o g r a m m a ASF.In b i j l a g e 4 i s h e t programma weergegeven f o a l s d i t i s g e b r u i k t v o o r de v e r i f i c a t i e van h e t t h e o r e t i s c h e model e

Onder v o o r b e r e i d i n g w o r d t h i e r v e r s t a a n h e t bepalen? a f b e r e k e n e n van de d i v e r s e c s ë f f i c i e n t e n , f y s i s c h e g r o o t h e d e n , b e g i n en o v e r i g e voorwaarden.

5.3.1

Fyaisc

Warmtecapaciteit

w o l f r a a m (1000 " C ) :

C o o r t e l i j k gewicht

(1000 " C ] :

-52-

c = 152.83

J/kcg.K

sg = 19300

kg/m3

i

n

a r m t e o v e r d ~ a c h t s e o e d f a c l e n 4 e n : (berekening Appendix G >

opwarmtraject (=oven): Stralingccoëfficient

: as1 = 1 . ? 2 5 W/rn2.K4

Konvekt iecsëff? c i ent

: a k l = 80 W/m2.K

afkoeltraject ( = o m g e v i n g ) : Stra7ingseoGfiicient

: as2 = 1 134 W/m2. K 4

Konvekt iecoëf f i ci ent

: uk2 = 1 5 . 9 W/rn2.K

m

G e ~ j d ~ ~staaftempetatuur l d ~ oventraject

:

Ts? =

900 K

Gemiddelde staaftemperatuur afkoeltraject: Ts2 = 1450 K 5.3.

~~~~~~~~~~~:

: Tov = 1900 K

Overit empe r a t utir

Gewenste staafsnelheid

Staafdiameter

(HP! 1 4 )

(HW 1 4 )

-53-

: v

= 0 . 0 4 rn/s

: d

= 0 . 0 0 5 rn

Voor h e t i n s c h a t t e n van de o v e n t e m p e r a t u u r w o r d t verwezen n a a r een o n d e r z o e k d a t i n 1 9 8 9 d o o r de L o k a l e Gas-Deskundige i s v e r r i c h t n a a r de t e m p e r a t u r e n d i e i n de oven h e e r s e n [ 6 1. H i e r b i j i s o n d e r b e d r i j f s o m s t a n d i g h e d e n een t h e r m o k o p p e l d o o r de oven g e v o e r d w a a r d o o r een t e m p e r a t u u r s v e r l o o p o v e r de o v e n l e n g t e i s onstean. F i g u u r 5.2 g e e f t d i t temperatuursverl o o p weer. I n de m o d e l v o r m i n g i s aangenomen d a t Tov o v e r de o v e n l e n g t e g e l i j k b l i j f t en a l s we nu f i g u u r 5 . 2 b e k i j k e n dan l i j k t deze aanname n i e t t e l e i d e n t o t g r c t e m o d e l f o u t e n . A l l e e n aan h e t b e g i n en h e t e i n d van de oven z a k t de temperat u u r van de oven e n i g s z i n s i n t e r w i j l t e r p l a a t s e v a n de b r a n d e r de o v e n t e m p e r a t u u r een g e r i n g e s t ij g i n g v e r t o o n t .

-

1700

o

.-r= 1600

....................................

L

zE! 2L

+

* If50f-J

..........

..................................................................................

E 1400 ar 'H S

$1300 O 1200

..................................................................................................................

Ovenlengte in cm

FigL;ur 5 . 2 V e r l o o p v a n de o v e n t e m p e r a t u u r a l s f u n c t i e van de p l a a t s i n de oven.

-54-

5 4

U i t g e v o e r d e si mul a t i es

Met b o v e n s t a a n d e gegevens z i j n de v o l g e n d e s i m u l a t i e s u i t gevoerd: 5.4.1

Vrijloopsi

D o e l : C o n t r o l e o f u i t g a a n d e van bovenstaande c o ë f f i c i e n t e n , b e g i n en o v e r i g e v o o r w a a r d e n de t e m p e r a t u u r van de s t a a f i n d e r daad overeenkomt met de s t a a f t e n p e r a t u u r zoals deze i n werke1 i j k h e i d gemeten w o r d t B e s c h r i j v i n g : Met de gegevens u i t 5 . 3 mal gekeken w o r d e n w e l k e s t a a f t e m p e r a t u u r u i t e i n d e l i j k w o r d t b e r e i k t . A l s d i t een met cdes p r a k t j j k ~ v e r ~ ~ ~ ~ k waarde o m s t i~s ~kunnen e ook de o v e r f g e s i m u l a t i e s worden u i t g e v o e r d . S t a t i s c h lij k t h e t model dan m e t de p r a k t i j k o v e r e e n t e stemmen en dan kunneri de a n d e r e s i m u l a t i e s worden u i t g e v o e r d . De s n e l h e i d b l i j f t c o n s t a n t .

Doel : Nagaan van h e t e f f e c t van v a r i a t i e s i n de s n e l h e i d van de s t a a f op de s t a a f t e m p e r a t u u r i n h e t meet p u n t = B e s c h r i j v i n g : B i j deze s i m u l a t i e w o r d t nagegaan wat h e t e f f e c t i s van een s n e l h e i d s v a r i a t i e s op de t e m p e r a t u u r v a n de s t a a f i n h e t meetpunt ( = T 2 2 ) . a . s t a p v o r m i g e s n e l k e i d s v a r i a t i e , zowel een s t i j g i n g a l s een d a l i n g i n s n e l h e i d . D i t r e s u l t a a t z a l g e v e r i f i e e r d worden met e x p e r i m e n t STAIR013. b. een v a n u i t de gewenste s n e l h e i d c o n t i n u d a l e n d e o f s t i j gende s n e l h e i d = c . een s n e l h e i d s v a r i a t i e z o a l s d i e i n de p r a k t i j k t i j d e n s h e t hamerproces v o o r k o m t . De b o v e n s t a a n d e r e s u l t a t e n worden v e r g e l e k e n met e x p e r i m e n t

STAB27. 5 = 4.3

S i m u l af i e m e t ~

~ r i e ~v a r i at m ie s @

~

D o e ? : Nagaan wat de i n v l o e d i s van w i j z i g i n g e n i n de g e o m e t r i e van de oven en de o p s t e l l i n g v a n de oven. B e s c h r i j v i n g : B i j deze s i m u l a t i e w o r d t nagegaan wat de i n v l o e d i s v a n o v e n l e n g t e ( = I ? ) , a f s t a n d t u s s e n de oven en hamermachine ( = 1 2 ) en de d i a m e t e r ( = d ) v a n de s t a a f . E r z a l een a a n t a l v a r i a n t e n worden bekeken.

-55-

~

5.5

e

s

~ van ~ de t s ~i m u~l a t iee s ~

r i j 1aopsi mul at a e

Deze s i m u l a t i e i s i n e e r s t e i n s t a n t i e u i t g e v o e r d met de b e g i n v o o r w a a r d e n z o a l s r e e d s i n 5 . 3 i s aangegeven n . 1 . T s % = 9 0 0 K en T s 2 = 1 4 5 0 K, d a t w i l zeggen d a t de gemeten t e m p e r a t u u r met a l s s t a r t v o o r w a a r d e 1400 K t e koud i a t e n o p z i c h t e van de gewenste t e m p e r a t u u r v a n 1 6 2 3 K. Om e z e s i m u l a t i e t e c o m p l e t e r e n z i j n ook a n d e r e b e g i n v o o r w a a r d e n g e t e s t , t . w . een s t a a f d i e b i j aanvan9 a l ongeveer de j u i s t e t e m p e r a t u u r h e e f t en een s t a a f d i e b i j aanvang t e warm i s . De r e s u l t a t e n h i e r v a n z i j n weergegeven i n f i g u u r 5 . 3 .

1850

I

1800

I

I

I

I

I

Tsl=llO0 Ts2=1850

1750

-u

1700 .. . ...... ..

_..---

2 1650 a à2

% 1600

E

4 2

Tsl=900 Ts2=1450

1550 1500

1450

I

140C I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

tijd [seconden] F i g u u r 5.3

Vrijloopsimulatie:

v e r s c h i l l e n d e beginvoorwaarden

U i t f i g u u r 5 . 3 mag werden g e c o n c l u d e e r d d a t h e t model m e t de

b e r e k e n d e c o ë f f i c i e n t e n een gemeten t e m p e r a t u u r g e e f t d i e goed overeenkomt met de s i t u a t i e zoals deze i n w e r k e l i j k h e i d v o o r komt i n h e t w e r k p u n t v a n h e t p r o c e s .

-56-

Simulat i e m e t snelkeidsvariat i e s

5 5 2 DI

Hn deze s i m u l a t i e i s een s t a p v o r m i g e s n e l h e i d s v a r i a t i e aany e b r a c h t w a a r b i j gekeken i s n a a r de s n e l h e i d s v a r i a t i e s eroafs d i e z i j n a a n g e b r a c h t i n h e t e x p e r i m e n t STAIR013. H i e r b i j i s de s n e l h e i d e e r s t v a n u i t de n o m i n a l e s n e l h e i d ( = 0 . 0 4 m / s ) s t a p s g e w i j s omhoog g e b r a c k t , d a a r n a m e t s t a p p e n om?aag en v e r v o l g e n s w e e r met s t a p p e n omhcmg, De g r o o t t e van deze s t a p p e n i s c i r c a 0 . 5 m / m i n ( = 0.0083 rn/s). I n f i g u u r 5 . 4 i s t e z i j n hoe h e t v e r l o o p van d e s n e l h e i d en de d a a r b i j gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r i s geweest i n h e t e x p e r i m e n t STAIR013.

1600I

V

Y

I

I

4

I

I

I

I

I

I

I

I

I

r

I

I

t

100

200

300

I

I

I

1500-

’

1200 O

5

400 500 600 samples 20 Hz 4

I

700

800

900

I

,

I

1000

-

fantelpunt ~~

-

I t

1

-

O O

I

I

I

I

I

I 1

,

F i g u u r 5 . 4 S n e l h e i d en gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r e x p e r i m e n t STAIRQ13

-57-

,

I

in

I n f i g u u r 5 . 4 i s i n een e e r s t e o o g o p s l a g d u i d e l i j k t e z i e n d a t een s n e l h e i d s v e r h o g i n g een d u i d e l i j k e t e r n p e r a t u u r s d a l i n g t e z i e n g e e f t en een s n e l h e i d s v e r l a g i n g een t e m p e r a t u u r s s t i j g i n g van de s t a a f i n h e t m e e t p u n t . Dat b e t e k e n t dus d a t de o v e n b e p a l e n d i s v o o r deze gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r . Een v e r l a g i n g van de s n e l h e i d b e t e k e n t n a m e l i j k e n e r z i j d s d a t de s t a a f langzamer d o o r de oven gaat waardoor de s t a a f b e t e r opwarmt maar a n d e r z i j d s b e t e k e n t h e t d a t de s t a a f b i j een l a g e r e s n e l h e i d ook meer a f k o e l t . E r i s e c h t e r ook t e z i e n i n f i g u u r 5 . 4 d a t a l s de s t a a f s n e l h e i d t e l a a g w o r d t , na sample 5 0 0 : h e t k a n t e l punt h e t a f k o e l t r a j e c t b e p a l e n d w o r d t . Ondanks een v e r l a g i n g van de s t a a f s n e l h e i d , waardoor de s t a a f n o g l a n g e r i n de o v e n b l i j f t , z a l t o c h de gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r d a l e n d o o r d a t e n e r z i j d s de s t a a f een b e p a a l d e maximum t e m p e r a t u u r b e r e i k t , a f h a n k e l i j k van de o v e n t e m p e r a t u u r , en a n d e r z i j d s d a t h e t a f k o e l t r a j e c t t e langzaam doorlejpen w o r d t w a a r d o o r de s t a a f s t e r k i n t e m p e r a t u u r d a a l t . S i j de s i m u l a t i e i s dus h e t z e l f d e s ~ e l h e ~ d s p a ta a ~ nog e~b~r a c h t en h e t r e s u l t a a t h i e r v a n op de gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r ( = T 2 2 ) i s weergegeven i n f i g u u r 5 . 5 . ook h i e r b l i j k t h e t model goed o v e r e e n t e komen met de w e r k e l i j k h e i d . D e z e l f d e e f f e c t e n , z o a l s h i e r b o v e n z i j n bes c h r e v e n , v i n d e n we t e r u g i n de s i m u l a t i e op d e z e l f d e t i j d s t ippen waarop de s n e l h e i d s v a r ia t ies hebben p l a a t s g e v o n d e n Ook h e t k a n t e l p u n t z o a l s a a n g e d u i d i n f i g u u r 5 . 4 i s i n f i g u u r 5 . 5 t e r u g t e v i n d e n op ongeveer 53 seconden. D o o r d a t de s n e l h e i d n a h e t k a n t e i p u n t weer omhoog g e b r a c h t i s z a l de temperat u u r zowel i n h e t e x p e r i m e n t a l s i n de s i m u l a t i e s t i j g e n . H i e r b i j z i e n we d a t de s i m u l a t i e een z e e r g r o t e s t i j g i n g t e z i e n g e e f t d i e n i e t t e z i e n i s i n het experiment ( f i g u u r 5 . 4 ) . De o o r z a a k van deze ( t e ) g r o t e t e m p e r a t u u r s s t i j g i n g i s t e w i j t e n aan een van de aannamen i n h e t v e r e e n v o u d i g d e model name1 i j k d a t de s t a a f t e m p e r a t u u r o v e r h e t o v e n t r a j e c t 1 i n e a i r verloopt I n w e r k e l i j k h e i d z a l deze e c h t e r a s y m p t o t i s c h n a a r een een s t a t i o n a i r e waarde v e r l o p e n en a l s de s t a a f m e t z e e r l a g e s n e l h e i d d o o r de oven g a a t z a l de s t a a f t e m p e r a t u u r z e l f s a s y m p t o t i s c h n a d e r e n t o t de o v e n t e m p e r a t u u r . e ~~~t~~~ dalende o f s t i j ende s n e l h e i d I n f i g u u r 5.6 i s t e z i e n wat h e t e f f e c t i s van een c o n t i n u e d a l i n g v a n de s t a a f s n e l h e i d u i t g a a n d e van een a a n v a n g s s n e l h e i d van 0.04 m/s. De s n e l h e i d w o r d t i n de s i r n u l a t i e gegeven d o o r : v = 0.04 - 0.00024 t

.

B i j 7 5 seconden dus v = ö . 0 2 2 m i s ( = 1.34 m j m i n . ) z a l ae s t a a f t e m p e r a t u u r op h e t meetpunt ( = T 2 2 ) gaan d a l e n . Wet k a n t e l p u n t van h e t model 1 ? g t dus ongeveer op 1 . 3 4 m l m i n t e r w i j l d i t i n de w e r k e l i j k h e i d vo!gens f i g u u r 5 . 4 l i g t op o n g e v e e r 1 . 8 rn/min.

-58-

2200

I

2100 2000 -

I

,

I

I

I

r

I

Tov = 1975 K diam.=5.9 mm

-

Tsl=1025 K T~2=1700K

-

u- *

1900 -

-

9 1800-

5

c>

tf & 1700-

g

*

1600 1500 1400 -

1300 O

I

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

tijd [seconden] f ig u u r 5 . 5

Si mu 1a t i e m e t s t apvormi g e s n e l h e i d s v a r i a t ie

2200

I

I

I

I

I

I

80

90

Tov=1975 K, diam.=5.9 rmn 2100

-Y

Tsl=1025 K Ts2= 1700 K

2000

3

a

1900

-g

a

180C

170C

I

I

I

I

I

I

I

10

20

30

40

50

60

70

tijd [seconden] F i g u u r 5 . 6 S i m u l a t i e met c o n t i n u d a l e n d e s n e l h e i d

-59-

100

De t e m p e r a t u u r op d i t k a n t e l p u n t l i g t b i j h e t s i m u l a t i e m o d e l t e hoog w a t weer t e w i j t e n i s aan de a f w i j k i n g i n h e t model d i e b e s c h r e v e n i s o n d e r b. Een conts'nue s n e i h e i d s - v e r h o g i n g v a n u i t de n o r m s n e l h e i d g e e f t s l e c h t s een c o n t i n u e teinperat u u r s d a l i n g weer en i s daarom n i e t a f g e b e e l d . ~ . ~ ~ e confor ~ k ~ e t kamerproces ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ B i j deze s i m u l a t i e i s deze f d e s n e l h e i d s v a r i a t ie van de s t a a f a a n g e b r a c h t d i e p t r e e d t i n de w e r k e l ij k h e i d a l s een s t a a f w o r d t gehamerd. i j h e t i n l o p e n van de s t a a f i n de hamerm a c h i n e z a l dan n a m e l i j k t e n g e v o l g e van de s n e l h e i d s d a l i n g een t e m p e r a t u u r s d a l i n g o p t r e d e n ( d o o r een l a g e s n e l h e i d i n de a f k o e l z o n e ) . Deze w o r d t g e v o l g d d o o r een t e m p e r a t u u r s s t i j g i n g v e r o o r z a a k t d o o r een l a g e s n e l h e i d i n de oven. F i g u u r 5 . 7 g e e f t de s n e l h e l d s v a r i a t i e en de d a a r u i t o n s t a n e t e m p e r a t u u r s v a r i a t i e weer b i j h e t e x p e r i m e n t S T A 0 2 7 , D i t e x p e r i i i l e n t 5s een weergave van d e genoemde p a r a m e t e r s t i j d s n s een normaal v e r l o p e n d hamerproces o p de h a m e r u n i t HW

lib.

STA027 Snelheid I

I

1

I

I

I

O' O

I

1000 2000 Samde number

3000

I

F i g u u r 5 . 7 a verloop v a n de s n e l h e i d van de s t a a f t i j d e n s h e t

hamerproces op de HW 1 4 -60-

~

1400

loo0 _ _ _

t t

O

1O00 2000 Sample number

3000

F i g u u r 5 . 7 b V e r l o o p van de t e m p e r a t u u r van de s t a a f t i j d e n s h e t hamerproces op de HWI4

I n f i g u u r 5.7a i s t e z i e n d a t de gemeten s n e l h e i d n o g a l v e r s t o o r d i s . a3it i s v e r o o r z a a k t d o o r de t r i l l i n g i n de s t a a f d i e v e r o o r z a a k t w o r d t d o o r h e t hamerproces Deze t r i 11 ing v e r s t o o r d de s n e l h e i d s r n e t i n g v a n a f h e t moment d a t d e s t a a f t u s s e n de hamers t e r e c h t komt. Om h e t v e r l o o p van h e t s n e l h e i d s s i g n a z l b e t e r z i c h t b a a r t e maken i s h i e r weer g e b r u i k gemaakt van de r e e d s e e r d e r b e s c h r e v e n s u b r o u t i n e ' p e a k s h a v i n g ' . Het r e s u l t a a t h i e r v a n i s t e mien i n f i g u u r 5 . 8 . V e r v o l g e n s i s h e t z e l f d e s n e l h e i d a v e r l o o p aangebracht i n het s i m u i a t i e programma. H e t e f f e c t h i e r v a n o p de s t a a f t e m p e r a t u u r i n h e t m e e t p u n t ( = T 2 2 ) i s t e z i e n i n f i g u u r 5 . 9 . Ook h i e r g e e f t h e t model een goede weergave van de w e r k e l i j k h e i d w a a r b i j wel opgemerkt moet worden d a t de t e m p e r a t u u r door de e e r d e r genoemde oorzaak w e e r i e t s t e v e r n a a r boven d o o r l o o p t .

-61

-

Fast PRBNS Experiment: FFT-data snelheid 4.9

I

I

I

I

I

I

I

4

3.5

Fì O

2

3

2.5

2

1.5

1 O

I

I

I

I

8

I

I

8

10

20

30

40

50

60

70

80

Time fsecondsì F i y ; a u r 5.8 Het v e r l o o p van de snelheid na ' p e a k s h a v i n g '

1760 Tov=1975 K, diam.=5.9 mm

1740

1720

-

1660

1640

1620

I

I

I

I

I

I

I

L

tijd [seconden] F i g u u r 5.9 Sfaa-ftemperatuur op het meetpunt b i j een s n e l heidsverloop zoals voorkomt i n het hamerproces

-62-

90

o01 I

308 106

b.variatie i n l e n g t e van Ret a f k o e l t r a j e c ? Deze s i m u l a t i e t o o n t de i n v l o e d van de l e n g t e van h e t a f k c e l t r a j e c t o p de s t a a f t e m p e r a t u u r i n h e t m e e t p u n t . De l e n g t e v s n k e t a f k o e l t r a j e c t i n w e r k e l i j k h e i d i s 60 mm. I n f i g u u r 5 . 1 1 i s t e z i e n d a t de l e n g t e van h e t a f k o e l t r a j e c t s l e c h t s een g e r i n g e i n v l o e d h e e f t op de s t a a f t e m p e r a t u u r ? vooral a l s d i t v e r g e l i j k e n met de v a r i a t i e s i n o v e n l e n g t e .

170C

I

,

I

I

1631

I600

E 3

i c?! 1550 a,

a

E

u

1500

1450

1400 O

I

I

I

I

I

l

i

I

I

to

20

30

40

50

60

70

80

90

100

tijd [seconden]

F i g u u r 5 . 1 1 I n v l o e d van de l e n g t e v a n h e t a f k o e l t r a j e c t op de staaftemperatuur i n het meetpunt. -54-

c . V a r i at ie i n staafdi amet e r B i j deze s i m u l a t i e i s de s t a a f d i a m e t e r g e v a r i g e r d en u i t deze s i m u l a t i e b l i j k t d a t ook deze g r o t e i n v l o e d h e e f t o p de s t a a f t e m p e r a t u u r i n h e t m e e t p u n t , D i t w o r d t b e v e s t i g d d o o r de g r o o t t e van de g a s / l u c h t f l o w waarmee de b r a n d e r w o r d t ges t u u r d b i j de v e r s c h i l l e n d e d i a m e t e r s . Deze v a r i e e r t van ongeveer $5/SOO l / m i n g a s / l u c h t f l o w b i j de HW 1 1 ( s t a a f d i a m e t e r 10 mm) t o t ongeveer 27.5/250 l / m i n g a s / l u c k t f l o w b i j de HW 21 waar een s t a a f d i a m e t e r van c i r c a 4 mm w o r d t gehamerd. Een en ander i s weergegeven i n f i g u u r 5.12.

190C

Tsl=900 K T~2=1450 K I

Tov=l900K I

I

180C

1700

-Y

1600

5 E! IS00 e,

E"

2 1400 1300 I200 I100

tijd [seconden] F i g u u r 5.72 I n v l o e d van de s t a a f d i a m e t e r op de s t a a f t e m p e r a t u u r i n h e t meetpunt * -65-

5.6

C t m c l u s i e s t h e o r e t i s c h e modelvor

U i t de t h e o r e t i s c h e m o d e l v o r m i n g i n h o o f d s t u k 3 e n de v e r i f i c a t i e d a a r v a n i n d i t h o o f d s t u k komen de v o l g e n d e c o n c l u s i e s voort :

Het t h e o r e t i s c h model i s t o t s t a n d gekomen d o o r een s t e r k e v e r e e n v o u d i g i n g van de behoudswet z o a l s g e d e f i n i ë e r d i n h o o f d s t u k 3,4 G e z i e n de r e s u l t a t e n van de s i m u l a t i e s b l i j k t d i t ondanks de v e r e e n v o u d i g i n g e n d i e gemaakt z i j n t o c h een goed b r u i k b a a r model t e z i j n . De t o e p a s s i n g van d i t model i s namel i j k h e t seven van een i n d i c a t i e van d e i n v l o e d v a n v e r s c h i 11ende geomet r i s c h e en p r o c e s p a r a m e t e r s z o a l s :

.

- 1 n v l ~ e d van de s n e l h e i d op de gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r . - I n d i c a t i e v a n v e r e i s t e o v e n t e m p e r a t u r e n om e e n gewenste staaftemperatuur t e r e a l iseren. - i n v l o e d van o v e n l e n g t e en a f s t a n d t u s s e n o v e n en hamermachine op de gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r . - I n v S o e d van s t a a f d i a m e t e r o p de gemeten staaft emperat u G r

-

Zowel u i t de e x p e r i m e n t e n a l s u i t de s i m u l a t i e s b l i j k t de g r o t e i n v l o e d van de s n e l h e i d op de s t a a f t e m p e r a t u u r . -Een l a g e r e s t a a f s n e l h e i d g e e f t een h o g e r e s t a a f t e m p e r a t u u r vanwege d e g r o t e r e v e r b l i j f t i j d van de s t a a f i n de o v e n . Omg e k e e r d g e e f t een h o g e r e s t a a f s n e l h e i d een l a g e r e s t a a f t e m p e r a t u u r i n h e t meetpunt. - A l s de s t a a f s n e l h e i d t e l a a g w o r d t z a l e r een ' k a n t e l p u n t ' g e p a s s e e r d worden waardoor de v e r b l i j f t i j d van de s t a a f i n h e t a f k o e l t r a j e c t b e p a l e n d w o r d t v o o r de gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r . D i t ' k a n t e l p u n t ' w o r d t d o o r v e r s c h i l l e n d e s i m u l a t i e s en experimenten bevestigd. -Het i s g e b l e k e n d a t h e t model g a a t a f w i j k e n van de r o e r k e l i j k h e i d a l s de s n e l h e i d van de s t a a f l a a g w o r d t . Deze a f w i j k i n g i s e c h t e r n i e t v a n b e l a n g d a a r deze l a g e s n e l h e d e n i n p r a k t i j k t o c h n i e t voorkomen.

U i t de s i m u l a t i e s met v e r s c h i l l e n d e o v e n l e n g t e s , i e n g t e s

a f k o e l t r a j e c t en s t a a f d i a m e t e r s de o v e n l e n g t e van g r o t e i n v l o e d h e t meetpunt wat n e t a l s b i j de v e r b l i j f t i j d van de s t a a f i n de

van kan worden g e c o n c l u d e e r d d a t i s o p de s t a a f t e m p e r a t u u r i n s n e l h e i d t e w i j t e n i s aan de oven.

-88-

De i n v l o e d van h e t a f k o e f t r a j e c t i s ook h i e r , r e l a t i e f g e z i e n , van m i n d e r b e l a n g . Ook de s t a a f d i a m e t e r i s n e t z o a l s de o v e n l e n g t e en de s t a a f s n e l h e i d v a n g r a t e i n v l o e d op de s t a a f t e m p e r a t u u r i n h e t meetpunt a

De c o n s e q u e n t i e van h e t bovenstaande i s d a t b i j een g e w e n s t e s t a a f t e m p e r a t u u r 5n h e t meetpunt van I350 O6 (IS23 K ) de v e r e i s t e o v e n t e m p e r a t u u r s t e r k a f h a n k e l i j k i s van de s t a a f s n e l h e i d , s t a a f d i a m e t e r en o v e n l e n g t e . Zo b l i j k t u i t aanv u l l e n d e s i m u l a t i e s met h e t t h e o r e t i s c h e model d a t am een gewenste s t a a f t e m e r a t u u r v a n 1 6 2 3 K t e kunnen b e h a l e n de v o l g e n d e ~ v e n t e m ~ e r a t u ~bee n o d i g d z i j n b i j v e r s c h i l l e n d e s t a a f d i amet e r s :

6

10

2300

De o v e n t e m p e r a t u u r i s e c h t e r b e g r e n s d , e n e r z i j d s d o o r de beg r e n z i n g i n g a s / l u c h t f l o w en a n d e r z i j d a deor de t e r n p e r a t u u r b e s ~ e n ~ ~ g ~ e ~ van d h edei dv e r s c h i l l a n d e o v e n m a t e r i a l e n . Ook k a n de s t a n d t i j d van de o v e n m a t e r i a l e n s t e r k b e l n v l o e d vmrden de o v e n t e m p e r a t u u r . Een v e r s c h i l van 100 O 2 kar: h i e r b i j a l s t a n d t j j d s v g r s c h i l ~ e nv e r o o r z a k e n van een iëiaand t o t c i r c a een j a a r . Zo i s b i j de v r i j l o o p s i m u l a t i e s u i t g e g a a n v a n een s t a a f d i a r n e t e r v a n 5 mrn w a a r b i j de geln;enste s t a a f t e m p e r a t u u r v a n 1 6 2 3 K (7350 "C! werd b e r e i k t met een o v e n ï e n g t e van 1008 rnm en een o v e n t e m p e r a t u u r ( = T o v ) v a n I900 K. F i g u u r 5.13 l a a t z i e n d a t b i j een o v e n l e n g t e van 1200 rnrn de c v e n t e m p e r a t u u r met I00 (i kan d a l e n om t o c h de gewenste s t a a f t e m p e r a t u u r van 1654) K t e b e r e i k e n . I n de p r a k t i j k b e t e k e n t d i t dus een r e l a t i e f k l e i n e i n v e s t e r i n g , n a m e l i j k h e t v e r l e n g e n v a n de oven, met m o g e l i j k g r o t e b e s p a r i n g e n ( o n d e r h o u d s k o s t e n ] . Tevens i s m e t deze s i m u l a t i e h e t n u t van h e t t h e o r e t i s c h model aangetoond. De e f f e c t e n v a n w i j z i g i n g e n i n h e t p r o c e s o f i n de c o n s t r u c t i e kunnen s n e l aangetoond worden z o n d e r d s t men h o e f t t e i n vesteren i n proefopstellingen. -67-

1850- r

I'Sk 9 0 0 K Ts2= 1450 K

-----

-17----1

1800 1750 -

u Li

3

a

1700 .1650 -

f!0

a 1600 -

E

u

ISSO -

ovenlengte 1200 min I400 0

1

I

I

I

10

20

30

40

-

I

I

so

60

I

I

I

70

80

90

tijd [seconden]

F i g u u r 5.13 V e r l a g i n g van de o v e n t e m p e r a t u u r door V e r l e n g i n g van de oven.

-68-

100

6.

6.1

elaarontwerp Inleiding

I n d i t h o o f d s t u k w o r d t b e s c h r e v e n hoe de u i t e i n d e l i j k e r e g e l a a r t o t s t a n d gekomen i s alsmede de p r e s t a t i e s v a n deze r e g e l a a r wanneer deze t i j d e n s h e t hamerproces w o r d t t o e g e p a s t . De b a s i s van deze r e g e l a a r i a t o t s t a n d gekomen met d e z e l f d e s o f t w a r e a l s waarmee de e x p e r i m e n t e l e m o d e l v o r m i n g h e e f t p l a a t sgevonden V a n u i t d i t b a s i s o n t w e r p i s v e r v o l g e n s gekeken hoe deze r e g e l a a r i n g e p a s t kon worden i n de s i t u a t i e t e r p l a a t s e w a a r b i j r e k e n i n g gehsu en moest worden met de b e s c h i k b a r e mogel i j kheden v o o r h e t v e r k r i j g e n van de j u i s t e i n - en u i t g a n g s s i g n a l e n . Tevens i s h i e r b i j r e k e n i n g gehouden met de d i v e r s e c o z c l u s i e s z o w e l u i t de e x p e r i m e n t e l e a l s u i t de t h e o r e t i s c h e modelvorming.

H e t programma IPCOS- a t l a b b e s c h i k t , n a a s t de r e e d s b e s c h r e v e n moc,el ij kheden v o o r h t a n a l y s e r e n van e x p e r i m e n t e n e n de t o t s t a n d k o m i n g van een model u i t deze a n a l y s e , t e v e n s o v e r be m o g e l i j k h e i d t o t h e t o n t w e r p e n van een r e g e l a a r w e l k e de benaming IMC h e e f t wat de a f k o r t i n g i s v o o r I n t e r n a l Model C o r i t r o l ie r m Deze IMC r e g e l a r w o r d t t o e g e p a s t b i j p r o c e s s e n waar foopti j d e n voorkomen. De ô a n w e z i g h e i d van een model waarvan de t o e s t a n d t e r ~ ~ g e k ~ p pi e s ~z d orgt ervoor dat het p r o c e s w o r d t b i j g e s t u u r d zonder d a t de l o o p t i j d h i e r b i j een r o l s p e e l t . Vandaar d a t de t o e a t a n d s t e r u g k o p p e l l u s ook wel ’ f e e d f o r w a r d ’ l u s w o r d t genoemd. F i g u u r 6.1 t o o n t h e t schema van een p r o c e s d a t met deze r e g e l a a r w o r d t b e s t u u r d . H e t g e h e e l b e s t a a t dus u i t een p r o c e s n e t daaraan p a r a l l e l een model met b e i d e h e t z e l f d e i n g a n g s s i g n a a l Het gemeten u i f g a n g s s i g n a a l van h e t p r o c e s ( = Yp ) w o r d t v e r g e l e k e n m e t h e t u i t g a n g s s i g n a a l van h e t model ( = Y m > . De f o u t w o r d t t e r u g g e k o p p e l d n a a r de s e t p o i n t w a a r d e ( = Y s p ) . V e r v o l g e n s g a a t d i t s i g n a a l d o o r een l a a g d o o r l a a t f i I t e r w e l k e h o o g f r e q u e n t e r u i s v e r w i j c i e r t ( s t o r i n g s - r e d u c t i e ) en t o t s l o t w o r d t d i t g e f i l t e r d e s i g n a a l d o o r H-’ g e l e i d w e l k e de g e i n v e r t e e r d e i s van Ret m o d e l . H i e r d o o r o n s t a a n de v o l g e n d e s p e c i f i e k e e i g e n s c h a p p e n :

*

Be v e r t r a g i n g e n d i e g e m o d e l l e e r d z i j n i n de o u t p u t van h e t model hebben geen i n v l o e d op de t o e s t a n d s t e r u g k o p p e l i n g . H i e r d o o r kan deze zogenaamde b i n n e n l u s i n h e t algemeen s n e l l e r gemaakt warden dan de b u i t e n l u s .

-69-

4-

R

-

H

-1 i -

F i g u u r 6.1

e

R e g e l i n g van een p r o c e s met e e n IMC

= ioestandsterugkcppeling = laagdoorlaatfilter H-’ = s t a t ische o n t k o p p e l ing F

R

De t o e s t a n d s t e r u g k o p p e l i n g w o r d t g e b r u i k t om de dynamica van h e t p r e c a s s n e l l e r t e maken. A l s z o a l s h i e r b o v e n i s b e s c h r e v e n de b = i n n e n l u s v e e l s n e l ? e r 7s dan d e b u i t e n 7 u s z a l de t o e s t a n d s t e r u g k o p p e l i n g een ’ f e e d f o r w a r d ’ f u n c t i e k r i j g e n . Daarom z u l l e n i n deze l u s geen i n s t a b i ? i t e i t s v e r s c h j j n s @ l ~onn s t a s n a l s h e t model h e t p r o c e s n i e t e x a c t v c l g t . I n h e t g e b r u i k t e programma w o r d t p o o l p l a a t s i n g g e b r u i kt v o o r h e t o n t w e r p van deze t o e s t a n d s t e r u g k o p p e l i n g . * Met de r e g e l a a r H-’ i s h e t m o g e l i j k de o v e r d r a c h t van Y f n a a r Ym i n een s t a t i s c h e s i t u a t i e g e l i j k t e maken aan een eenh e i dsrnat r-ix ( o n t k o p p e l i n g ) 8

.

Met h e t programma IPCOS worden @,F en R o n t w o r p e n . De Rm a t r i x w o r d t m e e s t a l a l s e e n h e i d s m a t r i x gegeven w a a r b i j de g e b r u i k e r van h e t programma v r i j i s de p o l e n t e k i e z e n .

-70-

B i j h e t b e r e k e n e n v a n de m a t r i x F w o r d t g e b r u i k gemaakt van p o o l p l a a t s i n g a t e c h n i e k e n . De g e b r u i k e r v a n h e t programma kan h i e r b i j de p o l e n v a n de r e g e l a a r opgeven. B i j h e t opgeven van deze p o l e n moet gekeken worden n a a r de g r o o t s t e t i I d c o n s t a n t e n d i e h e t model o f w e l h e t p r o c e s z a l hebben. Ook i n d i t g e v a l i s e r s p r a k e van t r a a g p r o c e s waardoor de keuze v a n de p o o l ( e r i s h i e r s p r a k e v a n een SISO m o d e l ) aan de hoge k a n t z a l moeten z i j n . Na h e t i n v o e r e n van de p o o l z a l h e t programma, met b e h u l p van h e t LQG o p t i m a l i s e r i n g s c r i t e r i ~en ~ de a l g e b r a ï s c h e R i c a t t i - v e r g e l i j k i n g e n , de F - m a t r i x b e r e k e n e n . De fa-’ m a t r i x v o l g t dan u i t H-’ H = I i n een s t a t i s c h e t o e s t a n d . V e r v o l g e n s worden de s t a p r e s p o n s i e s van h e t g e r e g e l d e model b e r e k e n d i . c . de r e s p o n s i e van Ym en U a l s e r een s t a p op de s e t p o i n t w a a r d e Vs w o r d t s e z e t . I n f i g u u r 6 . 2 z i j n deze r e s p o n s i e s gegeven v o o r een p o o i 0.8 en i n f i u u r 6.3 z i j n de r e s p o n s i e s gegeven v o e r een p o o l 0 . 7 . De b o v e n s t e p l o t i n b e j d e f i g u r e n g e e f t de r e s p o n s i e van U weer, t e r w i j l de o n d e r s t e p l o t de r e s p o n s i e o p de uitgans van h e t model g e e f t : Ym. E r moet h i e r wel opgemerkt worden d a t h i e r s p r a k e i s v a n s c h a l i n g en a l s men g e y n t e r e s s e e r d i s i n be w e r k e l i j k e f y s i s c h e waarden dan z a l bnen de waarden, moa?s d i e i n deze g r a f i e k e n weergegeven z i j n , moeten v e r m e n i g v u l d i g e n met de s t a n d a a r d d e v i a t i e s van Sn- en ~ i t g a n g s s i ~ n a l evan n het w e r k e ? i j k e proces. U i t e i n d e l i j k i s gekozen v o o r een pool 0.7 omdat k l e i n e r e p o l e n vanwege h e t t r a g e p r o c e s geen z i n hebben en een t i j d v a n c i r c a 45 seconden 1 ij k t een a c c e p t a b e l e waarde. N i e t weergegeven i s de r e s p o n s i e van h e t g e r e g e l d e model b i j een p o o l 0 . 9 . E r was h i e r e c h t e r s p r a k e van een t i j d van c i r c a 120 seconden v o o r d a t een c o n s t a n t u i t g a n g s s i g n a a l w e r d v e r k r e gen. De o p l o s s i n g v o o r b o v e n s t a a n d e b e r e k e n i n g e n m i j n v o o r : F = [ -5,3309

H-’

-5.2963

H = I volgt

4.0088

-0.4363

H-I = 0.4148

Met de h i e r b o v e n b e r e k e n d e waarde kan de PMC r e g e l a a r worden g e t e s t . H i e r b i j i s de f r e q u e n t i e waarop de r e g e l a a r k e t i n g a n g s s i g n a a l U n a a r h e t p r o c e s w i j z i g t g e ? i j k gemaakt aan de k l o k f r e q u e n t i e a l s waarmee de PRBNS-signalen z i j n u i t g e v o e r d n a m e l i j k 0 . 4 H z . H i e r o p z i j n n a m e l i j k ook de a n a l y s e en de modelvorming gebaseerd. -71-

1.2-

1

0.8

0.6

0.4

0.2

O

10

20

30

40

50

Time (seconds) Controller Step Resp., Setp.=temperat

Time (seconds) F i g u u r 6.2

s t a p r e s p o n s i e U en Yrn b i j pool o p 0.8

-72-

60

Controller Inputs, Setp.=temperat 1.2

1

0.8

0.L

0.;

t

5

1

10

, 15

1

20

25

, 30

35

40

35

40

45

Time (seconds)

Controller Step Resp., Setp.=temperat 1

0.9

0.8 0.7

0.6 3

c d

c

G

0.5 0.4

0.3 0.2

o. 1 c

1

5

10

1

15

20

25

, 30

1

Time (seconds) F i g u u r 6.3 s t a p r e s p o n s i e U en Yin b i j p o û l op 0.7

-73-

45

B i j de i m p l e m e n t a t i e v a n de o n t w o r p e n r e g e l a a r b l e e k het a a n b i e d e n v a n h e t i n g a n g s s i g n a a l U aan h e t p r o c e s op p r o b ? e men t e s t u i t e n . I n e e r s t e i n s t a n t i e i s g e t r a c h t h e t i n g a n g s s i g n a a l U op d e z e l f d e m a n i e r t e s t u r e n a l s gedaan i s i n de PRBNS-experimenten n a m e l i j k d o o r een d o o r de I M C - r e g e l a a r b e p a a l d a a n t a l p u l s e n n a a r de P I D r e g e l a a r t e s t u r e n d i e , a f h a n k e l i j k v a n h e t a a n t a l p u l s e n en de g r o o t t e v a n deze p u l s e n t e n o p z i c h t e van h e t s e t p o i n t s i g n a a l , z o r g t v o o r z e k e r e v e r s t e l l i n g van de m o t o r k f e p i n de b l o w e r l u c h t t o e v o e r . Omdat de P I D r e g e l a a r a l t i j d een z e k e r e I - a c t i e b e h o u d t , ook a l i s deze i n g e s t e l d o p een n e e r hoge t i j d , l e i d d e d i t t o t i n s t a b i l i t e i t vasi h e t p r o c e s . U i t e i n d e l i j k i s gekozen v o o r een o p l o s s i n g z o a l s weergegeven i n f i g u u r 6.4.

I

'B=ZOO% -9

Figuur 6.4

d(verstoringen)

Gel ijkdru k

c

IMC r e g e l a a r met h e t t e r e g e l e n p r o c e s . -74-

Het g e r e g e l d e model z o a l s weergegeven i n f i g u u r 6 . 1 i s h i e r i n i n e n i g s z i n s g e m o d i f i c e e r d e vorm aanwezig. Het f i l t e r R u i t f i g u u r 6 . 1 i s h i e r b i j g e s p l i t s t i n twee s e p a r a t e f i l t e r s R I en R2 t e r w i j l h i e r i n t e v e n s de s c h a l i n g s f a c t o r e n z i j n aangegeven d i e h e t w e r k e l i j k e p r o c e s en h e t g e r e g e l d e ( g e n o r m e e r d e ) mode? o p e l k a a r afstemmen. H i e r b i j is Uscal=0.9751 en Y s c a l = I û . E 7 9 4 . Voor R I g e l d t A = Coal]; B = C l ] ; 6: = E O . 9 1 ; D=CO] en v o o r R 2 geldt A = [o]; = Eo]; C = [O]; D = [ I ] , R1 i s dus een l a a g d o o r l a a t f i l t e r t e r w i j 1 R 2 h e t genormeerde s e t p o i n t r e c h t s t r e e k s d o o r g e e f t . V e r d e r i s t e z i e n d a t de r e g e l a a r u i t e i n d e l i j k z i j n s i g n a a l a a n b i e d t a l s z i j n d e een g a s f l e w w e l k e v i a een i n t e r n e g a s f l o w i e g e l i n g aan h e t p r o c e s , de oven met de d a a r o p werkende v e r s t o r i n g e n , ~ o r d taangeboden, I n deze r e g e l k r i n g w o r d t de gemeten gasflow v e r g e l e k e n met de g a s f l o w d i e w o r d t bepaald d o o r de r e g e l a a r en v i a een v e r s t e r k i n g K w o r d t d e P I D regeioaar a a n g e s t u u r d d i e op z i j n b e u r t weer- d e motork l e p i n de b l o w e r l u c h t f l o w a a n s t u u r t . De b l o w e r l u c h t f l o w b e p a a l t dan o p z i j n b e u r t weer v i a de g e l i j k d r u k r e g e l a a r de gasflows Deze o p s t e l l i n g i s g e t e s t aan de machine t i j d e n s h e t hamerproces. De r e g e l a a r i s h i e r b i j i n g e s c h a k e l d op h e t moment d a t de v a r i a t i e s i n de s t a a f s n e l h e i d d i e worden v e r o o r z a a k t d o o r h e t i n l o p e n v a n de s t a a f i n de hamermachine n i e t meer a a i t w e z i g z i j n . Dat b e t e k e n t d a t de t e m p e r a t u u r nu w o r d t g e r e g e l d b i j v a r i a t i e s i n s n e l h e i d d i e normaal t i j d e n s h e t p r o c e s a m w e z i g z i j n . Het r e s u l t a a t i s t e z i e n i n f i g u u r 6 . 5 . Ce t e m p e r a t u u r w o r d t n e t j e s n a a r h e t gewenste t e m p e r a t u u r s n i v e a g v a n ?U50 *C g e r e g e l d en b l i j f t dan b i n n e n 2 10 op deze wenst e m p e r a t u u r ( = s e t p o i n t = Y s 1. Het r e s u l t a a t b l e e k goed r e p r o d u c e e r b a a r b i j v o l g e n d e s t a v e n . H i e r u i t kan worden g e c o n c l u d e e r d d a t n a a s t de t h e o r e t i s c h e m o d e l v o r ~ ook i ~ ~ de ~ e x p e r i m e n t e l e ~ o d e l ~ o r m i nhge e f t g e l e i d t o t een goed b r u i k b a a r model en een p r i m a werkende r e g e l a a r . De d a t a van de v e r s c h i l l e n d e s i g n a l e n t i j d e n s een van de t e s t s z i j n weergegeven i n b i j l a g e 5. Voor een v e r v o l g op d i t o n d e r zoek, een v e r g e l i j k t u s s e n de IMC, de PI5 en de hand s i t u a t i e en a n d e r e c o n c l u s i e s en a a n b e v e l i n g e n w i l i k v e r w i j z e n naar hoofdstuk 7 .

-75-

1380

I

I

I

4

4

1

IMC REGELAAR

-

1360 -

-

1340 -

-

1320 n

2

-

1300 -

-

1280 -

-

1260 ~~

~~

~

~

~

~

-

1240 -

-

1220 -

-

1200 1180

I

I

I

I

I

I

-

samples 20 Hz

F i g u u r 6 . 5 V e r l o o p van de gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r b i j de IMCr e g e l a a r , s e t p o i n t = 1350 OC.

-76-

T e r ~ f r ~ n d i nv ga n d e z e a f s t u d e e r o p d r a c h t z a l i n d i t h o o f d s t u k een a a n t a l c o n c l u s i e s en a a n b e v e l i n g e n v e r m e l d worden w a a r b i j t e v e n s aangegeven w o r d t wat de s t a n d van maken i s b i j h e t b e b i n d i g e n van deze a f s ~ u ~ ~ ~ r o p en ~ rwat a ~ hhe t v e r v o l g h i e r o p k a n z i j n v o o r d e a f d e l i n g s i e i d i n g v a n de p ~ ~ o d ~ ~ t ~ e’Draad a ~ ~ een l Bi ann d~’ . H o o f d s t u k 1 . 2 g e e f t de o p d r a c h t o m s c h r i j v i n g weer t e r w i j 1 h o o f d s t u k 2 . 8 de2e o p d r a c h t o m s c k r i j v i n g wat v e r d e r onderbouwt d o o r m i d d e l van een p r c b l e e m s t e l l i n g . A l s k e r n p u n t e n h i e r u i t kunnen genoemd worden h e t m o d e l l e r e n van h e t opwarmproces van d g wol-fraarnsiaaf en h e t o n t w e r p e n en P e s t e n van e s n regelaar v o o r d i t praces d i e aan de g e s t e l d e e i s e n v o l d o e t . B i j d e a f s l u i t i n g van deze a f s t u d e e r o p d r a c h t kan g e c o n c l u d e e r d worden d a t aan d e z e doelstellingen i s v o l d a a n , E r i s een t h e o r e t i s c h madel v e r k r e g e n d a t esn goed i n z i c h t g e e f t i n h e t p r o v e s en de i n v l o e d e n van de aanwezige p a r a m e t e r s o p d i t p r o c e s kunnen met d i t t h e o r e t i s c h model d u i d e l i j k aangetoond worden. D e exp e r i m e n t e n , d i e aan de HW 1 4 z i j n u i t g e v o e r d , hebben g e l e i d t o t een r e g e l a a r d i e aan de e i s e n v o l d o e t . Tevens i s t i j d e n s deze a f s t u d e e r o ~ ~ r ~een c h ~r e g e l si r a a t o n t w o r p e n w e l k e i n de p r a k t i j k z o r g t v o o r een gaede p e r f o r m a n c e . De w e r k i n g h i e r v a n , de i n r e g e l i n g n a i n s t a l l a t i e e n een b i j b e h o r e n d e s t o r i n g s a n a l y s e z i j n i n een h a n d l e i d i n g v a s t g e l e g d ( z i e b i j l a g e 2.3) t e n behoeve van de d e s b e t r e f f e n d e p r o d u k t i e a f d e l i n g en de b i j behorende o n d e r h o ~ ~ ~ ~ g r ~ e p ~

-Het t h e o r e t i s c h e model g e e f t een goed f y s i s c h i n z i c h t i n h e t o p w a r m p r ~ ~ evan s de w o l f r a a m s t a a f . -Een v e r g e l i j k i n g van d i t t h e o r e t i s c h e model met h e t werke1 ij k e p r o c e s t o o n t de j u i s t h e i d aan v a n h e t o n t w i k k e l d e model -Het model vcrrt5on.t a f w i j k i n g e n b i 3 l a g e s t a a f s n e l h e d e n . De o o r z a a k h i e r v a n i s een v e r e e n v o u d i g i n g d i e i n h e t t h e o r e t i s c h e model i s a a n g e b r a c h t . Deze v e r e e n v o u d i g i n g h o u d t i n d a t aangenomen w o r d t d a t de s t a a f t e m p e r a t u u r o v e r h e t opwarm- en a f k o e l t r a j e c t l i n e a i r v e r l o o p t . De s t a a f s n e l h e d e n w a a r b i j deze a f w i j k i n g een r o l g a a t s p e l e n komen i n de p r a k t i j k n i e t v o o r . A a n p a s s i n g van h e t m o d e l is daarom n i e t n o o d z a k e l i j k . e

-77-

-Het model i s g e s c h i k t v o o r o p t i m a l i s a t i e van de bestcrande s i t u a t i e waarbj j b e h a l v e h e t p r o c e s ook b e d j jTseconomische a s p e c t e n een rol s p e l e n . - Z o w e l met de s i m u l a t i e s d i e niet h e t model z i j n u i t g e v o e r d a l s met d e e x p e r i m e n t e n i s aangetoond d a t d e v e r s t o r i n g e n i n h e t p r u v r s v o o r n a m e l i j k t e w i j t e n z i j n aan v a r i a t i e s v m de s t a a f snelheid.

- O p b a s i s van de e x p e r i m e n t e n i s een I M C - r e g e l a a r ( = I n t e r n a l blodel C o n t r o l j o n t w o r p e n w e l k e i s u i t g e t e s t t i j d e n s h e t harrrerp r o c e s op de HW 1 4 . De r e g e l a a r i s i n g e s c h a k e l d n a d a t de ' t e m p e r a t u u r s b u l t ' t e n g e v o l g e v a n de s n e l h e i d s v a r i a t i e i n h e t b e g i n van de s t a a f i s gepasseerd. Na i n s c h a k e l e n van d e r s g e l a a r l o o p t d e gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r n a a r de gewenste waarde en b l i j f t d a a r n a b i n n e n de g e s t e l d e e i s e n de gewenste teemperat u u r v o l g e n . De b e s t a a n d e P I B - r e g e l a a r i s i n de I C-regelaar o ~ g ~ n ~i nm een ~ n i n t e r n e r e g e l k r i n e : voor d e g a s f l o w .

1100'O

I

I

200

400

I

I

600

800

I

I O00

1

I

1240

1400

I

I

samples 20 Hz

'

800 O

I

200

I

400

I

600

!

I

800

1000

1200

1400

samples 20 Hz F-icjuur 7 . 1 gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r b i j een o n g e r e g e i d , PZDg e r e g e l d EIK get? IMC-geregeld proces. -3%-

-Een v e r g e l i j k i n g t u s s e n de h a n d g e r e g e l d e s i t u a t i e , de temper a i u u r s r e g e l i n g met de P I D - r e g e l a a r en de I M C - r e g e l a a r l a a t z i e n d a t de I M C - r e g e l a a r t o c h nog een d u i d e l i j k e v e r b e t e r i n g t e z i e n g e e f t t e n o p z i c h t e van de P I D - r e g e l a a r . Een en a n d e r i s t e z i e n i n f i g u u r 7.1. - T r e n d s d i e i n h e t p r o c e s aanwezig z j j n w o r d t m i d d e l s een langzame t e r u g k o p p e l l u s gecompenseerd t e r w i j l een s n e l l e t o e s t a n d s t e r u g k o p p e l i n g de hoog f r e q u e n t e v e r s t o r i n g e n worden weggeregeld.

-Het t h e o r e t i s c h e model kan nog v e r b e t e r d worden d o o r h e t l i n e a i r v e r o n d e r s t e l d e t e m p e r a t u u r s v e r l o o p v a n de s t a a f i n de oven t e v e r v a n g e n d o o r een 2e or e polynoom. -De ' t e m p e r a t u u r s b u l t ' d i e in h e t begiin van h a t h a m e r p r o c e s i n e l k e s t a a f aanwezig i s kan o p v e r s c h i l l e n d e m a n i e r e n worden geeiimineerd.

1.Een c o n ~ t a n t ei n v o e r s n e l h e i d van de s t a a f . D i t v e r e i s t een n i e u w concept v o o r de i n v o e ~ ~ e c h a n i swat ~ e tevens het voordeel met z i c h ~ ~ e b r e n gd a t t h e t hamerproces b e t e r g e d e f i n i ë e r d verloopt

2.De h u i d i g e PID r e g e l a a r v o o r z i e n van een ' f e e d f o r w a r d ' . Op d i t moment w o r d t de bypass mei d e r e g e l k l e p i n g e s c h a k e l d a l s de p y r o m e t e r een t e ~ ~ ~ s i ~ g n a~l e et r t u d i~e hr o g e r i s daw b.v. 900 QC. T o t d a t t i j s t i p s t a a t de oven o p een ( t e l a g e ) s t a t i o n a i r k ' l o w d i e s l e c h t s aanwezig i s om de oven o p t e m p e r a t u u r t e houden wanneer e r n i e t w o r d t 'gehamerd' o f wanneer de oven opgewarmd moet worden Door nu de bypass n i e t s t e e d s a f t e s l u i t e n a ? s e r geen s t a a f aanwezig i s z a l de r e g e l k l e p 100% o p e n s t u r e n waardoor de s t a a f b i j v o o r b a a t a l t e w a r m u i t de oven komt. A l s de s t a a f h i e r n a t e n g e v s l g e van h e t i n l o p e n van de s t a a f 7n de ~ ~ ~ e r m hae t ~a f~k oie l~t r ae j e c t t e langzaam d o o r l o o p t z a l de t e m p e r a t u u r n i e t z o v e r o n d e r de gewenste waarde d a l e n a l s i n de h u i d i g e s i t u a t i e h e t g e v a l i s . E c h t e r a l s e r v o o r l a n g e r e t i j d g e s t o p t w o r d t met hameren o f i n een Q p ~ a ~ ~ s i t u amoet t i e d e b y p a s s w e l a f g e s l o t e n worden d a a r a n d e r s de oven t e hoog ~ ~ w o r d t .~ ~ ~ ~ I

3.Be IMC r e g e l a a r v o o r z i e n v a n een e c h t e f e e d f o r w a r d l u s . I n f i g u u r 7 . 2 i s aangegeven waar deze l u s i n h e t r e g e i s c h e m a i s v e r w e r k t . H e t signaal d a t o p deze f e e d f o r w a r d w o r d t g e z e t i s een eenmalig opgenomen t e m p e r a t u u r s v e r l o o p van een gehamerde w o l f r a a m s t a a f . Deze d a t a s e t w o r d t s t e e d s opnieuw b i j aanvang v a n een n i e u w e s t a a f cp de i n g a n g van de f e e d f o r w a r d g e z e t .

-73-

~

-

Wet i s n a m e l i j k g e b l e k e n d a t de ' t e m p e r a t u u r c b u l t ' goed r e p r o d u c e e r b a a r i s waardoor een e e n m a l i g e opname van d i t v e r l o o p t o e r e i k e n d i s . U i t e r a a r d w o r d t d i t d a t a s e t een b e p a a l d e t i j d vooraf ingevoerd. Een s i g n a a l d a t kan z o r g e n v o o r de a c t i v e r i n g van de i n v o e r van deze d a t a s e t i s een d r u k s c h a k e l a a r d i e op h e t i n v o e r n?ech-inisnle i s gemonteerd en d i e s t e e d s een s i g n a a l a f g e e f t a l s e r een n i e u w e s t a a f w o r d t i n g e v o e r d . Deze s c h a k e l a a r i s r e e d s o p alle m a c h i n e s aanwezig.

I

d(verstoringen)

motorklep

SAS

PROCES

P

S

3t t

+

temp

e

s.p.

F i g u u r 7 2 Regel schema van h e t I M C - g e r e g e l d p r o c e s v o o r z i e n van een f e e d f o r w a r d lus.

-80-

- T o e p a s s i n g van een I M C - r e g e l a a r op a l l e h a m e r u n i t s v e r e i s t p e r u n i t een r e e k s e x p e r i m e n t e n . Deze kunnen e c h t e r i n k o r t e t i j d worden u i t g e v o e r d a l s men de i n de I M C - r e g e l a a r aang e b r a c h t e i n t e r n e r e g e l l u s v o o r de g a s f l o w g e b r u i k t a l s i n g a n g v a n h e t PRBNS-signaal Men v s r k r i j g t dan d i r e c t h e t v e r b a n d t u s s e n g a s f l o w en gemeten s t a a f t e m p e r a t u u r . -Implementatie van de I M C - r e g e l a a r op a l l e h a m e r u n i t s v e r e i s t v e r d e r p e r r e g e l s t r a a t een e l e k t r i s c h e f l o w m e t e r . V e r d e r kan de b e s t a a n d e r e g e l s t r a a t i n c l u s i e f P f 5 - r e g e l a a r b l i j v e n bes t a a n . De P X 5 - r e g e l a a r w o r d t opgenomen i n de I Î d C - r e g e l a a r . - A l s men meerdere h a m e r u n i t s w i l u i t r u s t e n met deze IFAC-regel a a r is b e s t u r i n g d o o r een c e n t r a a l o p g e s t e l d e pc m o g e l i j k . ./

-De s t a n d t i j d van de ovens kan a a n a i e n l i j k worden v e r l e n g d a l s men de o v e n t emperat u u r om1 aag b r e n g t . D i t kar! verwezen1 i j k t worden d o o r een v e r l e n g i n g van de h u i d i g e o v e n s . Een en a n d e r i s aangegeven i n h o o f d s t u k 5 . -Een s t a n d t i j d v e L r h o g i n g van de ovens en een v e r k l e i n i n g van de d o d e t i j d t u s s e n b r a n d e r en meetpunt kas7 v e r k r e g e n worden door h e t a f k o e l t r a j e e t j n t e k o r t e n . D i t g a a t e c h t e r t e f i k o s t e van d e s l i j t a g e van de h a m e r d i e s . D i t word?: v e r o o r z a a k t door d e u - i t t r e d e n d e v l a m aan de u i t v o e r z i j d e van de oven d i e dan d i c h t e r b1 j de hamermachine komt Een d i a m e t e r v e r k l e i n i n g van d e u i t v o e r o p e n i n g k a n h i e r b i j u i t k o m s t b i e d e n m i t s d i t geen e x t r a o x i d a t i e van de s t a a f v e r o o r z a a k t . -8verSye p r a k t i s c h e t i p s z i j n reeds vermeld i n b i j l a g e 2 . 3 e

~

-81

-

Industrieöfen,

1.

bau und h e t r i e b

2.

Process I d e n t i f i c a t i o n f o r P r o c e s s C o n t r o l Purposes

3.

T u n g s t e n , sources,rneta? l u r g y p r o p e r t i e s and a y p l i c a t i o n s

J.Henri Srunklaus F.Josef Stepanek

Stephen W . H . Chun T. Wang

Yih

4.

H a n d l e i d i n g voor ASP g e b r u i k e r s

M.J.G.v.d.Molengraft

5.

Computer A i d e d C o n t r o l System Design Procedure: user guide

IPCOS B . V .

6. Onderzoek o v e n a t m o s f e e r tandem oven

K.Toxopeuc

7. Werktuigkundige Regeltechniek 1

J.J.

Kok

8 . ~ ~ e r k t u i g k u n d i gRee s e l ’ t e c h n i e k 2

J.J.

Kok

9. S t o c h a s t ische s y s t eernf h e o r i e

IQ.

Numeiiek-experimentele

analyse

A.J.W. van den Boom A . A . H . Darnen A.

de K r a k e r

van dynam.ische systemen 11.

E x p e r i m e n t e l e mechanica

12.

PCSG s t a t i s t i e k

13.

PC-MATLAB

14.

ROVC k u r s u s MR

ì . H . Braak A . A , Van Ste@nhQVen M.verduin

P h i l i p s L i g h t i n g BV

user guide

The Math Works, ROVC

-82-

Inc.

A l s g e s p r o k e n w o r d t o v e r een t e c h n i s c h b e h e e r s t p r o c e s dan w i l d a t zeggen d a t de p r o d u k t e n d i e i n d a t p r o c e s gemaakt worden, v o l doen aan de t e c h n i s c h e e i sen, De t e c b n i sche t o l e r a n t ie s worden dus n i e t o v e r s c h r e d e n . A l s e r s p r a k e i s van een t e c h n i s c h o n b e h e e r s t p r o c e s z a l e r o n d e r z o c h t moeten worden hoe men k a n komen t o t een t e c h n i s c h b e h e e r s t p r o c e s . D a a r b i j moet e c h t e r a i l e e r s t o n d e r z o c h t worden o f de g e s t e l d e t e c h n i s c h e t o l e r a n t i e s h a a l b a a r z i j n . Het g e b i e d w a a r i n de waarderi v a l l e n d i e d o o r een p r o c e s zonder o n n a t u u r l i j k e v e r s t o r i n g e n kunnen worden g e h a a l d w o r d t de p r o c e s c a p a b f l t y genoemd. D i t i s dus h e t g e b i e d w a a r t o e h e t p r o c e s z e l f c a p a b e l i s . U i t gangspunt b i j h e t o n d e r z o e k n a a r deze h a a l b a a r h e i d van een p r o c e s i s dus een p r o c e s d a t s t a t i s t i s c h b e h e e r s t is. De f r e q u e n t i e v e r d e l i n g v a n m e t i n g e n u i t een s t a t i s t i s c h b e h e e r s t p r o c e s i s meest a l een t h e o r e t is c h cjezi en n o r m a l e v e r d e l in g met a l s gemi d d e l de h e t p r o c e s m i dden x en s t a n d a ~ r d ~j kf i~n g~ iD . Deze 65 k a n a f g e l e i d worden u i t de s t e e k p r o e f met de s p r e i d i n y s m a t e n R en s . Het g e b i e d w a a r i n s p r a k e i s van een h a a l b a a r p r o c e s , l i g t i n deze t h e o r e t i s c h e v e r d e l i n g t u s s e n x - 3rr en x + 3c. D i t g e b i e d ( = d e p r o c e s c a p a b i l i t y ) i s dus 60 b r e e d en k a n k l e i n e r , g e l i j k z i j n aan o f g r o t e r z i j n dan de b r e e d t e v a n h e t t o l e r a n t i e g e b i e d T. I n f i g u u r A . 1 soordt v a n e l k e s i t u a t ie een i 1 1u s t rat ie gegeven a

Met b e h u l p van de ' P o t e n t i ë l e C a p a b i l i t y I n d e x ' , C p , kan de n a t u u r l i j k e p r o c e s c a p a b i l i t y van een p r o c e s (ea) v e r g e l e k e n worden met de t e c h n i s c h t o e g e s t a n e p r o c e s - s p r e i d i ng ( t o l e rantiegebied T I . De f o r m u l e v o a r de b e r e k e n i n g van de i n d e x i s : Cp

= t o e g e s t a n e p r o c e s s p r e i d i n g = USL proces capabi l i f y

USL = Upper S p e c i f i c a t i o n L i m i t LSL = Lower S p e c i f i c a t i o n L i m i t

-83-

6a

LSL =

Jl 60

USL

x = procesmidden A o p t o l e r a n t iemi dden 60 e t ~ f e ~ a n t i e g e b i eTd

cp

=

l*f5

Ca

~5

5.15

geen u i t v a l

x op t Q l ~ ~ a n ~ i @ ~ ~ c p ~ = d 1 .e0 ~ ôa = t o l e r a n t i e g e b i e d T C a = 1.0 p r a k t i s c h geen u i t v a l

x op t o l e r a n t iemi dden

Sa > t o l e r a n t i e g e b i e d T zowel t e g r o t e a l s t e kleiexemplaren

A

op t o l e r a n t i e g r e n s

6a = t o l e r a n t i e g e b i e d T veel t e grote,geen t e k ?e i ne exempl a r e n

P

X

-84-

Cp Ca

= N

0.62 0.62 ~~

cp =

1.0 C a = 0.0 50 % u i t v a l

De Cp w o r d t de p o t e n t i ë l e p r o c e s c a p a b i l i t y genoemd, omdat d i t de p o t e n t ie e l maximaal h a a l b a r e index-waarde i s d i e b e r e i k t zou worden, i n d i e n h e t p r o c e s m i d d e n x zou s a m e n v a l l e n met h e t t o l e r a n t i e m i d d e n Tm ( h e t midden t u s s e n USL en L S L ) . V a l l e n d-tze n i e t sawien dan i s h e t p r o c e s n i e t o p t i m a a l t e n o p z i c h t e v a n de t e c h n i s c h t o e g e s t a n e p r o c e s s p r e i d i n g . A.3

Actuele

co a b i l i t y Endex Ca

Naast de p o t e n t i e l e Capabi 1 i t y I n d e x C p kunnen we voor een s t a t i s t i s c h b e h e e r s t p r o c e s de A c t u e l e C a p a b i l i t y I n d e x Ca b e r e k e n e n . De Ca - i n d e x w o r d t i n t e g e n s t e l l i n g t o t de Cp i n d e x g e r e l a t e e r d aan h e t p r o c e s m i d d e n x en g e e f t aan hoe een p r o c e s op d a t moment f u n c t i o n e e r t t e n o p z i c h t e v a n h e t t e c h n i s c h toegestane t o l e r a n t i e g e b i e d . Let w e l : a l s het proces s t a t i s t i s c h n i e t b e h e e r s t i s kan geen Ca b e r e k e n d worden ( d e waarde van x i s o n z e k e r ) . De b e r e k e n i n g van C a i s a l s v o l g t : - A l s h e t p r o c e s m i d d e n x d i c h t e r b i j de o n d e r g r e n s L S L l i g t dan b i j de b o v e n g r e n s USL g e l d t :

ca = x - LSL 3a - A l s h e t p r o c e s m i d d e n x d i c h t e r b i j de b o v e n g r e n s USL l i g t dan b i j d e o n d e r g r e n s LSL g e l d t :

Ca = USL - x 3cr A l s h e t p r o c e s m i dden n i e t s a m e n v a l t met k e t t o l e r a n t iemi dden, i s de A c t u e l e C a p a b i l i t y I n d e x o n g u n s t i g e r dan de P o t e n t i ë l e C a p a b i l i t y Index.

A l s de Ca v e e l l a g e r i s dan de Cp, b e t e k e n t d S t d a t s r op d a t moment een s t o r i n g i s o p g e t r e d e n . Het p r o c e s k a n ( v e e l ) D e t e r . A l s de C a ongeveer ge14 j k is 8an de Cp, b e t e k e n t d i t d a t h e t p r a c e s z e l f op b a t h e t p r o c e s z e l f op d a t moment n a u w e l i j k s b e t e r kan f u n t i o n e r e n . Voor h e t b e o o r d e l e n van zowel de Act u e l e C a p a b i l i t y I n d e x C a 61s de P o t e n t i ë l e C a p a b i l i t y I n d e x C p , maken we n a a r g r o o t t e een i n d e l i n g i n b r i t ? klassen.

-85-

Cp: K e t p r o c e s v o l d o e t van n a t u r e nieer dan goed. E r i s geen s p r a k e van s i t v a f , z e l f s n i e t b i j k l e i n e v e r s t o r i n g e n . C a : Het proces vsldoet m e e r dan goed. E r i s op d i t moment geen s p r a k e wan u i t v a l o f n o r m o v e r s c h r i j d i n g , z e l f s n i e t i s i j k l e i n e verstorjngen.

Cp: H e t p r o c e s v o l d o e t goed. Hoe d i c h t e r - d e waarde b i j 1

hoe

m e e r a t t e n t men moet r i j n op u i t v a ? . Men z a l d e C a regelmatig m o e t e n b s p a l er! Ca: Wet p r o c e s v o l d o e t goed. Hoe d s ' c ; h t e r d e waarde b i j 1 , hoe a t t e n t e r m e n moet z i j n a p u i t v a l , B

C p : De t o l e r a n t i e s z i j n met d i t p r o c e s n i e t h a a l b a a r . Is een v e r g r o t i n g v a n d e t o l e r a n t i e s n i e t gewenst en i s de u i t v a l t e hoog, dan na1 h e t p r o c e s g r o n d i g moeten worden o n d e r z o c h t . C a : Het p r o c e s v o l d o e t op d i t moment n 3 e t . Men z a l door eeri v e r g e l i j k i n g met de Cp moeten nagaan o f d e z e waarde v e r l a a g d kan worden d o o r n i v e a u v e r a n d e r i n g van x e n / o f d o o r s p r e i d i n g s v e r l a g i n g (zowel v e r l a g i n g van s p r e i d i n g v e r o o r z a a k t t i j d e n s h e t p r o d u k t i e p r o c e s , a l s s p r e i d i n g v e r o o r z a a k t door h e t meetproces) =

-86-

APPENDIX 5

A n d e r s dan b i j w a r m t e g e l e i d i n g waar t r a n s p o r t v a n w a r m t e p l a a t s v i n d t door m o l e c u l a i r t r a n s p o r t dat z i j n oorzaak h e e f t i n de t h e r m i s c h e beweging v a n de m o l e c u l e n , v i n d t b i j konv e k t i e t r a n s p o r t v a n warmte p l a a t s a l s g e v o l g v a n de s t r o m i n g : met de v e r p l a a t s i n g v a n een p a k k e t j e van d i t s t r o m e n d e medium w o r d t ook de warmte-inhoud v a n d i t p a k k e t j e v e r p l a a t s t . Men s p r e e k t o v e r gedwongen k o n v e k t i e a l s de s t r o m i n g v a n h e t medium w o r d t v e r o o r z a a k t d o o r een aangelegde d r u k g r a d i ë n t o f a n d e r s z i n s van b u i t e n a f wordt opgedrongen i n t e g e n s t e l l i n g t a t v r i j e k o n v e k t i e waar de s t r o m i n g van h e t medium w o r d t v e r o o r z a a k t door d i c h t h e i d s v e r s c h i l l e n o f de w e r k i n g v a n b e z w a a r t e k r a c h t . U i t h e i b o v e n s t a a n d e v o l g t r e e d s dat de m a t s v a n s t r o m i n g b e p a l e n d 4s v o o r de h o e v e e l h e i d warmte d i e dcor k o n v e k t i e o v e r g e d r a g e n w o r d t . Hoe b e w e e g l i j k e r de s t r o m i n g des t e b e t e r de w a r m t e o v e r d r a c h t . Caarom s p e l e n de v o o r s t r o m i n g zo b e l a n g r i j k e d i m e n s i e l o z e k e n t a l l e n Nu, P r , Re en G r ook b i j k o n v e k t i s een b e l a n g r i j k e r o l Z i j b e p a l e n b i j v o o r b e e l d o f een s t r o m i n g l a m i n a i r o f t u r b u l e n t i s en o f e r s p r a k e i s v a n een g @ d ~ ~ o n go @f neen v r i j e s t r o m i n g .

Wanneer warmt e t r a n s p o r t d o o r k o n v e k t i e b e t r o k k e n w o r d t op h e t o n d e r h a v i g e p r o b l e e m dan i s e r h i e r s p r a k e van k o n v e k t i s f w a r m t e t r a n s p o r t t u s s e n een v a s t e s t o f en z i j n g a s v o r m i g e o ~ ~ e ~ i n vga s. t e~ s~ t ot f w o r d t h i e r b e d o e l d de w o l f r a a m s t a a f t e r w i j l de g a s v o r m i g e ~ ~ g ~ v t ie n s gp l i t s e n i s i n twee t r a j e e t e n n a m e l i j k d e o v e n p i j p , waar ~ s r ~ ~ a n d i n ~ met s ~ ahoge s ~ ~ n snel h e i d r o n d h e t s t a a - f o p p e r v l ak s t romen en h e t t r a j e e t Pussen de oven efi d e ~ ~ ~ ~ r m a waar ~ h i een n e stromit?g ( a f z i ~ i g i n c j )van b u i t e n l u c h t p l a a t s v i n d t De h o e v e e l h e i d warmte d i e i n b e i d e g e v a l l e n d o o r h e t gas n a a r h e t s t a a f o p p e r v l a k wordt overgedragen i s : #

Q k = Ak

ak

.

-87-

f Tatm

-

Ts

1

Ak =

s t a a f o p p e r v l a k d a t d o o r h e t gas w o r d t ’ a a n g e r a a k t ’ I: m2 I cak = w a r m t e o v e r d r a c h t s u o ë f f i c ~ e n ~ voor k o n v e k t i e C Vd/m2K 1 Tatm = t e m p e r a t u u r van de omgeving waaraan de s t a a i i s b l o o t g e s t e l d [K I Tw = wandtemperatuur van de s t a a f [KI

waarbi j :

Z o a l s r e e d s it; d e i n l e i d i n g v e r m e l d mal ak i n s t e r k e mate worden b e p a a l d door de s t r o m i n g . I n d i t s p e c i f i e k e g e v a l z a l ak worden b e r e k e n d m i d d e l s e m p i r i s c h b e p a a l d e f o r m u l e s d i e vandaag de dag worden g e h a n t e e r d i n de ovenbouw.[- 1 - ] Zo g e l d t v o o r h e t t r a j e c t i n de oven waar v e r b r a n d i n g s g a s s e n t u r b u l e n t door de o v e n b u i s s t r o m e n en waar Tg [ 1 de ternpera t u u r van deze v e r b r a n d i n g s g a s s e n i s : 2 0.75 0.25 a k i =[4.13 i- 0 . 2 3 Tg/100 - 0 . 0 0 7 7 . ( T g / 1 0 0 ) ] . W 0 /’ D waar:

Wo = s t r o m i n g s s n e l h e i d van de verbrandingsgassen b i j 273 K D = b i n n e n d i a m e t e r van de o v e n b u i s

E m/s 1 I: in 1

Voor h e t t r a j e c t t u s s e n oven en hamermachine, van een v r i j e s t r o m i r i g , g e l d t :

waar s p r a k e i s

~

Gk2 = 2 . 5 6

.

4

.d ( T w - T a t r n )

Om o n d e r s c h e i d t e maken t u s s e n de twee t r a j e c t e n n i j n i n de

t h e o r e t i s c h e m o d e l v o r m i n g de v o l g e n d e n o t a t i e s g e b r u i k t : a l gemeen: Tatm w a a r b i j Tatm d e t e m p e r a t u u r i s van de omgeving w a a r i n de wol f r a a i n s t a a f z-i ch b e v i n d t ovent r a j eet : w a a r b i j Tov de t e m p e r a t u u r ovens

T a t m = Tov [ K I i s van d e v e r b r a n d i n g s g a s s e n i n de

t r a j e c t t u s s e n oven en hamermachine: Tatm = Tomg w a a r b i j Tomg de t e m p e r a t u u r i s van o r n g e v i n g s l u c h t K.

-88-

C K l t e weten 300

Tevens w o r d t b i j de t h e o r e t i s c h e m o d e l v o r m i n g aanyenomen d a t o v e r de s t r a a l van de w o l f r a a m s t a a f geen t e m p e r a t u u r s v e r s c h i 1 l e n o p t r e d e n waardoor g e l d t :

Tw = T s

wandt ernperat uu r :

-89-

Onder stralingswarmte w o r d t verstaan een deel van de door een lichaam uitgezonden elektromagnetische energie. Vooral in het infrarode gebied, met een goiflengte Lussen 6 . 7 5 en 400 prn7 i s de uitgezonden warmte bijzonder g r o o t . T o t 0.8 pm w o r d t zowel warmte als licht waargenomen,Straling plant z i c h rechtlijnig voort en a l s een lichaam door deze straling Getroffen wordt b a n z o r g t d a t deel v a n d e s t r a f S n g dat boor het lichaam v m r b t e e r d voor de temperatuurssti j g i n g . De verhouding t u s s e n d e ~ ~ a ~ s o straling r ~ ~ ~ en r be ~ etotale straling O, het f9chaam noemt men de emissiecoefficient,Als een lichaam van hogere t ~ m p e r ~ t u utegenover r een 1 ichaam met lagere temperatuur s t n a t , d a n zenden b e i d e n warmtest ral i n s uit . E c h t e r de warmte d i e h e t koudere lichaam Gitstraalt is aanzienlijk minder d a n de wiizrmte die het warmere lichaam uitzendt.Zoa7s r e e d s i s opgemerkt z a l slechts een deel vau: de straling die een 1ichá;am ’treft‘ worden gesbsorbeerd.Het o v e r i g e w o r d t namelijk geseflekteerd o f ’doorgelaten3 . De som v s n de gea soriseertie s t r a l i cy,d e r e f 1 ekt i e en d e doorgel a t en s t r a l i n g i s d ~ i sa l t i j d g e l i j k aan de t o t a i e hoeveelheid straling die een Tichaan ’treft’. It? het g e v a l van een zogenaamde ’zwarte s t r a l ~ r ’is k e t E m - i s s i e c o G f S i c i e n t 1 wat dus inhoudt d a t de t o t a l e hoeveelheid straling wordt geabsorbeerd en d a t geen reflektie o f doorlating optreedt.

A l s k e t onderh~vigeprobleem wordt beschouwd dan geldt voor het warmtetransport door straling op de wolfraam staaf d e wet

van Stefan-Boltzrnann: Qs = As

waarbij :

as

.

-8 10

.

4 ( Tatm

- Tw

4 )

staafoppervlak dat wordt aangestraaìd r in2 1 as= warmt eove r d racht s c o 8 f f i G ient voor straling [ W/rn2K4 3 Tatrn= temperatuur van de omgeving waardoor de staaf wordt aangestraald I: K I Tw= wandtemperatuur van de staaf C K As=

I

Be w a r m t e o v e r d r a c h t s c o ë f i i c i e n t v o o r s t r a l i n g w o r d t u i t e r a a r d b e p a a l d door de o p p e r v l a k k e n d i e e l k a a r a a n s t r a l e n . i n h e t a l gemene g e v a l g e ? d t :

= emissiecoefficient E - J C = stralingscoefficient v o o r e e n

waarbi j :

E

z w a r t e s t r a l e r = 5 . 6 7 W/m2K4 I n d i t geval waartilij h e t o p p e r v l a k van de w o l f r a a m s t a a f , As, met s t r a l i n g s c o e f f i c i e n t Cs w o r d t oms’loten door z i j n omgeving, B o , m e t s t r a l i n g s c o ë f T i c i e n t Co g e l d t :

Waarbi j :

6 s = ES

.

c

co =

.

c

EO

ES en EO z i j n d e e r n í s s i e c o e f f í c i e n t e n voor r e s p e c t i e v e l i j k de s t a a f en z i j n omgeving.

E v e n a l s b i j h e f w a r m t e t r a n s p o r t door k o n v e k t i e z i j n ook h i e r d e z e ?f de d e e l t r a j e c t en namel i j k h e t o v e n t r a j e c t en h e t t r a j e c t t i a s s - n de o v e n en de hamermachine, t e o n d e r s c h e i d e n . Zo g e l d t voor h e t t r a j e c t I n de oven d a t de wolfraamstaaf g e h e e l o m s l o t e n w o r d t door de c v e n b u i s en waar i j dus c(e1dt dat :

zodat

:

ast =

1 L + C J . ( L - ___ 1

cs

D

co

3

5.17

En voor h e t t r a j e c t t u s s e n aven en d e ~ a m e r m ~ ~ g~ ei l nd te d a t zodat:

A0-w

as2 =

cs

’door warmte-t r a n c p o r t door s t r a l i n g kan v e r d e r opgemerkt worden b a t v o o r a l b i j h o g e r e t e m p e r a t u r e n d e z e vorm van w a r m f e o v e r d i c a ~ h - to v e r h e e r s e n d w o r d t . -91

-

De ~ e ~ ~ u d s w d iee t i n h o o f d s t u k 3 . 4 i s g e f o r m u l e e r d z a l met b e h u l p v a n de f o r m u l e s d i e a f g e l e i d z i j n i n a p p e n d i x B en C worden n a a r een d l f d e r e n t ï a a ~ v e r g e l i j k i n g worden omgeschreven. 5eze o m z e t t i n g i s d u s d a n i g d a t de h i e r u i t o n c t a n e d i f f e r e n t i a a l v e r g e l i j k i n g e e n v o u d i g kan worden omgezet n a a i een t o e standsbeschri j v i n g .

Ommettipt

-2

Algemene g e d a a n t e v a n de behoudswet g e f o r m u l e e r d i n h o o f d s t u k 3.4:

I n g a a n d e h o e v e e l h e i d warmte:

.

Qin = T i

sg

.

c

Ad

v

,

8t ~

-!-

U i t gaande h o e v e e l h e i d warmt e :

Quit = T2

*

cg

I

c

Ad

m

=

v

s

6t

T i j d e l i j k o p g e s l a g e n h o e v e e l h e i d warmte: Q t i j d = d Tc dt

sg

c

Ad

.

Ox

.

Et

verder g e l d t dat v = ax/& dt

O

en

Sx i s i n f i n i t e s i m a a l

I n f i g u u r D.1

klein

is een en ander nogma-als weergegeven. -92-

@

KONVECTIE

+Q

STRALING

INGAANDE

UITGAANDE

FLOW

FLOW

I

O

x-0.56~ X

R

x+OS&x

c

F i g u u r D a l interactie van h e t volumedeeltje met z i j n orngevi rig

I n formulevorm g e e f t de ~ e ~ ~ ~ dus: d § ~ @ t

T2.sg.c.Ad.v.ót

+ d

T s .sg.c.Ad.óx.Bt

dt

k e r s c h r i jven:

d TS . s g m ~ . A d . 6 x . 8 + t (T2-Tl).sgS~.Ad.v.Bt dt

-8

Delen door

sg.c.Ad.Bx.8t

geeft

4

4

+ as.lB.(Tatrn-Ts) 3

ak.(Tatm-Ts)

0.6x.6ta{

:

4

d Ts = (T1-T2).v dt ox

I _ _

-f-

û.ak .(Tatm-Ts) s g c . Ad

.

-93-

-k

4

O.as.lO.(Tatm-Tc) sg.c.Ad

2 O = iz.d en Ad = 3 . d 4

6x-d

e n dus

0=

4

Ad

d

waardoor g e l d t : T 1 - T2 = - ZiT ~

6::

Ts = v .

-= + aX

4.ak

OX

.(Tatm-Ts)

f

Sg,C.d

-8 4 4 4.as.10 .(Tatm-Ts) sg.c.d

H i e r b i j moet opgemerkt worden d a t i n h e t algemene g e v a l zoals h i e r i s omschreven g e l d t d a t 'Ps; T I ; T2 en Tatm f u n e t - i e s m i j n van zowel de p l a a t s a l s de t i j d dus:

-

Ts = T s ( x , t ) T1 = T l ( x , t ) T2 = T î ( x , t )

w a a r b i j i n d i t gsvaf T s ( C , t ) = 3 0 Q w a a r b i j i n d i t geval T1(0,t)=300

i<

M

Voor de s n e l h e i d waarmee de s t a a f de v o l u m e d e e l t j e s p a s s e e r t g e l d t u i t e r a a r d dat v = v ( t ) .

-94-

I n a p p e n d i x D i s de a f l e i d i n g gegeven v o o r h e t algemene g e v a l w a a r i n een i n f i n i t e s i m a a l k l e i n v o l u m e d e e l t j e een h o e v e e l h e i d warmte u i t w i s s e l t met z i j n omgeving. T e r v e r e e n v o u d i g i n g van deze a f l e i d i n g z t r f f e n i n deze a f l e i d i n g een a a n t a l aannames gedaan worden w a a r d o o r e r een s t e l s e l d i f f e r e n t i a a l vergcl - i j k i n g e n o n s t a a t d i e e e n v o u d i g om t ~ s!c h r i j v e n i s naar een t o e s t a n d s b e s c h r i j v i n g . Deze t o e a t a n d s b e s c h r i j v i n g i s dan t e v e n s g e s c h i k t om v e r d e r v e r w e r k t t e worden i n een s f s n u l a t i e ~ ~ o g r ~ ~ ~ a ~

E.2

Aanna

Ter v e r ~ ~ z i j~n de\ v s~l g e n~d e aannames ~ ~ ~ gemaakt: ~ ~ ~ g - Het t r a j e c t wat be s t a a f d o o r l o o p t v a n a f h e t b e g i n van de oven t o t aan h e t ~ e e t ~ wu o ~r d t v e r d e e l d i n twee d e e l t r a j e c t e n t e weten : h e t o p w a r m t r a j e c t met een l e n g t e g e l i j k aan de l e n g t e v a n be oven en h e t a f k o e f t r a j e c t met een l e n g t e g e l i j k aan de a f s t a n d t u s s e n h e t e i n d e van de oven en h e t p u n t waar de t e m p e r a t u u r gemeten w o r d t , - A l s volumedeelt j e s d i e a a n v a n k e l i j k i n f i n i t e s i m a a l k l e i n w e i d e n v e r o n d e r s t e l d worden nu h e t o ~ ~ ~ a r ~ t r en a j h~e tc ta f k o e l t r a j e c t beschouwd w z a r b i j de l e n g t e n v a n de t w e e volumed e e l t j e s Q v ~ r e ~ n k o m sdt ei ~l e n g t e s van deze t r a j e c t e n z i j n en w a a r b i j de doorsnede v a n deze v o l u m e d e e l t j e s g e l i j k i s ban de d o o r s n e d e van op t e warmen wol f r a a m s t a a f . Het o p ~ a r ~ ~ r ~ j e c t h e e f t de i n d e x i en h e t a f k o e l t r a j e c t h e e f t de i n d e x 2 . De t ~ ~ van h~e t s t a~a f m a t er r i a a l ~wat de~ v o l u mue d e e l ~’ t j e s ’ i~n ~ eri u i t g a a t : i n a p p e n d i x D z i j n d i t r e s p e c t i e v e l i j k T I e n T 2 , k r i j g e n voor de ~ ~ ~ ? ~ ~ e ~ e 1e en l ~ 2t rj ees ps e’c t i e v e l i j k de benaming T f t , T 1 2 en 121, T 2 2 . - O m d a t h i e r geen s p r a k e meer i s van i n f i n i t e s i r n a a l k l e i n e v o l u m e d e e l t j e s met 6 x 4 0 kan de t e m p e r a t u u r van h e t volumed e e l t j e , i n a p p e n d i x D i s d i t Ts, n i e t meer a l s c o n s t a n t worden beschouwd o v e r de g e h e l e l e n g t e van h e t d e e l t j e . Daarom w o r d t aangenomen d a t de t e m p e r a t u u r v8n de twee volumed e s l ’ t j e s ’ r e s p e c t i e v e l i j k T s l en T s 2 gegeven w o r d t d o o r h e t g e m i d d e l d e t e nemen v a n de t e m p e r a t u r e n van h e t s t a a f m a t e r i a a l wat h e t v o l u m e d e e l ’ t j e ’ i n - en u i t g a a t .

-95-

E r w o r d t dus v e r o n d e r s t e l d d a t de t e m p e r a t u u r v a n e l k volumed e e l ’ t j e ’ l i n e a i r v e r l o o p t van h e t b e g i n n a a r h e t e i n d v a n h e t d e s b e t r e f f e n d e d e e l ’ t j e ’ . De a r g u m e n t a t i e v o o r d i t l i n e e r i r e v e r l o o p i s r e e d s gegeven i n h o o f d s t u k 3 . 4 . - De o m g e v i n g s t e m p e r a t u u r i n h e t opwarmt r a j e c t w o r d t c o n s t a n t v e r o n d e r s t e l d o v e r h e t h e l e opwarmt r a j e c t en w o r d t aangegeven met TOY. Tov o r d t u i t e r a a r d b e p a a l d d o o r de gas- en a u c h t f l o w waarmee de b r a n d e r de oven opwarmt. De t e m p e r a t u u r Tov i s gedurende h e t g e h e l e opwarmt r a j e c t h o g e r dan de t e m p e r a t u u r v a n h e t v o l u m e d e e l ’ t j e ’ i n deze opwarmzone. - De o ~ g e ~ i n ~ s t e m p e r ~ it nu uh ru t a f k o e l t r a j e c t i s g e l i j k aan de o ~ ~ e ~ i ~ g s t e ~ ~, ed ra ta it su de ~ r t e m p e r a t u u r Iti de f a b r i e k s h a l , en w o r d t a a n g e d u i d met Tomg en deze i s dus 306 K . I n b i t a f k o e l t r a j e c t i s de t e m p e r a t u u r Tomg cjedurende h e t h e l e t r a j e c t l a g e r dan de t e m p e r a t u u r van h e t v o l u m e d e e l ’ t j e ’ i n h e t a f k o e l t r a j c t . I n f i g u u r E . 1 i s nogmaa7s deze v e r e e n votrdigde SiPuat i e weergegeven.

-

T,,,n:f(alucht,O

gas)

J - omg =

300

K-

T

t opwarmtraject

- -

afkoeltraject

--

F i g u u r E. I v e r e e ~ ~ ~ u dweergave ~ g ~ e van h e t opwarmen van de wol f ra-amst a a f

I n de a f l e i d i n g d i e h i e r o p v o l g t i s dus o p g e s p l i t s t i n t w e e a f z o n d e r l i j k e t r a j e c t e n t e r w i j l i n deze a f l e i d i n g ook d u i d e l i j k de k o p p e l i n g t u s s e n deze twee t r a j e c t e n b e s c h r e v e n wordt.

-3Q-

Ingaande hoeveelheid warmte: Qin = T I 1

Qk

= LI

QS

= i1

sg . e

o

.

ak?

O O

Ad

.

a

e

v

<.

(Tûv - T s % ) -8 4 10 .(Tov

as1

ëtt

-

e

at

4

TsI)

Zit

U i t g a a n d e hoeveeiheid w a r m t e :

Q u i t = T12 . s g

G

.

Ad

v

Bt

Tijdelijk o p g e s l a g e n hoeveelheid w a r m t e ;

D i t geeft:

TI1 .sg.c.Ad.v.Gt

L ? .û.akl.(Tov - T s l ) . B t

-F

i-

Ti2,sg.c.Ad.v.6? Delen door sg.c.Ad.Ll.i3t

i-

-8 4 4 iI.O.asl.IO.(Tov-Ts!Z.Et

d Tsl dt

.sg.c.Ad.l1,5t

en h e r s c h r i j v e n cgeeTi:

-8 4 4 Tsi=(-4.akl-2.v).Tsf14.a9i .10.(Tov-Tsl)+4.akl .Tov+2.v.T11 sg.c.d LI sg.c.d sg.c.d L1 -97-

E.4

Afkoaltraject.

Behoudswet :

I n g a a n d e h o e v e e l h e i d warmte: Q i n = T21

.

sg .e

Ad

.

.

v

5t

U i t g a a n d e h o e v e e l he9 d warmte:

= 12

QS

0

=

as2

.

Q u i t = T22 . s g

c

. .

-8 4 4 1 0 . ( T s ~- Tomg)

.

v

Ad

e

5t

Bt

T i j d e l i j k o p g e s l a g e n h o e v e e l h e i d warmte:

.

Q t i j d = d Ts2 dt

c

sg

.

.

Ad

L2

.

Gt

D i t geeft:

~

+ f

-8 4 L2.O.a92.10.(Ts2

Y22.sg.c.Ad.v.Bt

f

-

4 T~mg).Gt

d Ts2 .sg.c.Ad.L2.5t dt

D e l e n door s g m c . A d . L 2 . ö t en h e r s c h r i j v e n g e e f t :

-8

4

4

d T s S = - O . a k 2 . T s 2 + 0 . o s 2 . l ~ . ( T o m g - T s Z ) ~ O ~ a ~ Z .Tomg-v.T22+J.T21 dt sg.c.Ad sg G. Ad sg.c.Ad L2 L2

.

O = 4 en u i t TsZ=T21+T22 volgt d a t T22 = 2.Ts2-T21 Ad d 2

-9%-

en Tomg=Tlf

De verkregen d i f f e r e n t i a a l v e r g e l i j ~ i n g e n z i j n dus: -8

4

4

Tsl=(-4 akl-2.v) . T s l + 4 . as1 1 O. (Tov-Tsl ) + 4 . a k l ToY+S.LP. TI 1 sg.c.d L I s9.c.d sg.c.d LI

T e r completering wordt h i e r d e v o l g e n d e a l g e b r a l s c h e vergelijksing aan toegevoegd:

T22 = 2

Ts2

-

2

. Tsl

+

Ti7

Hieruit kan nu de toes$ands$eachrijvlng verkregen worden.

-99-

APPENDIX F

PSSM

MODEL

Het MPSSM model i s gedefiniëerd als: ca

y ( k ) = 2 F i U(!<-i) i= O

waarbij : Mo

ofwel :

-1 00-

APPENDIX G

Inleiding

G.1

Met b e h u l p van e m p i r i s c h bepctalde f o r m u l e s n u l l e n h i e r de w a r m t e o v e r d r a c h t s c o ë f f ~c i e n t e n worden b e r e k e n d voor zowel h e t opwarm- a l s h e t a f k o e l t r a j e c t . Deze empirisch bepaalde f o r mules z i j n a f k o m s t i g u i t

i

1

1 e~

K

3 1.

Zoals c a f g e i e i d i n a p p e n d i x e g e l d t i n de oven v o o r de s t r a iingscoefficient

as1 =

1

1

Cs

.

CS

=

e

= 5.67 w / r n 2 . P

ES

=-2.6858*10

ES

+ b . ( l - -1 D

Go

)

5.77

C (warmteoverdrachtscoeff9cient

-2

wolfraamslaaf) ~

zwarte s t r a f e r )

(

-4 +(1.819696*60 ).Ts

-8 -f2.f946163*1@

Ts = temperatuur van de wolfraamstaaf [: OC 1000

"c :

ES

= 0.17

I500

:

ES

= 0.23

1

Keuze v o o r h e t s i m u l ~ t j e ~ r o ~ rE Sa ~= m0 .~2 Cs =

ES

Co =

EO

EO

.

5.67 = 1.134 W/m2.K4

( ~ a r m t e o v e r d r a c h t c o e f f i c j e n tovenwand)

a

= 0.8

CO = 0.8

*

C = 0.2

zie

.

7

1

5.67 = 4.5 W/m2.K4

2 ).Ts

d

= 5 mm

D

= 35 rnrn ( b i n n e n d i a m e t e r o v e n b u i s )

( d i a m e t e r w o l f r a a m s t a a f HW14)

as1 = 1 .I25 lil/m2.K4 (= akl

Monvektiecoëfficient

1:

Zoals a f g e l e i d i n a p p e n d i x B g e l d t t ie c o ë f f ic i e n t akl=[4.13

+

0.23

T g = 1600 "C

D

*

Tg/100

-

0.0077

i n de oven v o o r h e t konvek-

*

2 0.75 0.25 (Tg/100)].Wo /D

(temperatuur verbrandingsgassen)

= 33 rnm = 0.035 m

(binnendiarneter o v e n b u i s j

Wo = 1 0 . 4 m / s ( s n e l h e i d v e r b r a n d i n g s g a s s e n i n o v e n b u i s ) b i j 0 "C , f l o w van 600 l / r n i n

G. 3

afkoelt r a j e c t

S f r a l i n g s c o ë f f i c i e n t (= ac2): U i t appendix C v o l g t :

as2 = C s =

.

ES

C = 0.2

I

5.67

= 1 . 1 3 4 W/rn2.K4

K o n v e k t i e c o ë f f i c i e n t ( = ak2):

B volgt:

L l i t appendix

4

J (Ts - T O K I ~ )

ak2 = 2.56 4

a k 2 = 2.56

.

+/- 1500

= 1 5 . 9 W/rn'.K

-1 0 2 -

BIJLAGEN BEHORENDE BIJ RAPPORTNO : 93.017

student: C.J.L.M. Korsmit id.no. : 256755

Faculteit Vakgroep Universiteit

Werktuigbouwkunde WFW TU Eindhoven

BIJLAGEN 1

BIJLAGEN HOOFDSTUK 2 1.1 Parameters hamermachines ................. . 1.2 Totaal overzicht hamermachines ........... . 1 .3 Invoerapparaat ........................... . 1 .4 Doorsnede oven .....

» ...................... .

1.5 Principe van een hamermachine ............ . 1.6 U;tvoerapparaat .......................... . 1.7 Fysische eigenschappen wolfraam .......... . 2

BIJLAGEN HOOFDSTUK 4 2.1 Componenten meetopstelling ............... . 2.2 Regelstraat

II

II

.......

II

II

.....

II

II.

II

••••

II

....

"

••••

2.3 Temperatuurregeling hamermachines ........ . 3

BIJLAGEN EXPERIMENTEN 3.1 Experiment VRIJ013 ....................... 3.2 Experiment STAIR01' ...................... 3.3 Experiment FAST012 ....................... 3.4 Experimenten PRBNS013/PRBNS014 ........... 3.5 Experiment en analyse PRBNS018 ...........

4

SIMULATIEPROGRAMMA

5

RESULTATEN EXPERIMENT METCON2

. . . . .

BIJLAGE

1

..

BEHORENDE BIJ HOOFDSTUK 2

BIJLAGE 1.1

PARAMETERS HAMERMACHINES

BIJLAGE 1.2

TOTAAL OVERZICHT HAMERMACHINES

BIJLAGE 1 .3

I NVOERAPPARAAT

BIJLAGE 1.4

DOORSNEDE OVEN

BIJLAGE 1.5

PRINCIPE VAN EEN HAMERMACHINE

BIJLAGE 1.6

UITVOERAPPARAAT

BIJLAGE 1 • 7

FYSISCHE EIGENSCHAPPEN WOLFRAAM

PARAMETERS HAMERMACHINES Proces-parameters - - - - - - - - - - - - - HW11

Hamermachine

Gewenstestaaflemperatuur Mee of tegenstroom

V in V uit Toerental

(0G)

p~incipe oven

Tegen

1.2 _t--- 1.8 1--_ 350

[mlmin] __ [mlmin] [omw/min]

Diameter ingaande staal Diameter uitgaande st~~f

1280

-

[mm] [mm]

_'~~

_____ 8.~

HW12

1350 Tegen

1.5 2.2 350 8.7 7.2

HW13

1350 Tegen

1.7 2.5 350 7.2 5.9

HW14 HW15

1350 Tegen

1300 Tegen

Versterking = PB in % Tn = nasteltijd = I-actie

450 50

250 39

13

40 13

40 13

3 900 1600

3 900 1600

_ 40

[s]

1280 Tegen

HW17

1270 Tegen

HW18

1280 Tegen

i

HW19

1270 Tegen

HW20

HW21

HM11

Tegen

F'Tegen

1VoI~115O~i150

1280 Tegen

_~_

3.5 500 5.9

2.4 3.5 500 600 5 __ 4.15

i--.

5_~_~.~

1.8 3 900 3.45 2.7

600 4.15 3.45

1.8 3 900

[s1 [0C]

L+ = bovenste schakeln!'-'.eau ____ ~~__

864 90

_

Afstand zijkantoven -deur hamermachine [mm

1045 90

Maat "c n zijplaat + maat "S" uit de maat [mrYll 88,9+0,9 88,4+0,8 Gatdiameter sluitsteen invoer [mm] __ 20 20

225 25

250 28

250 26

40 13

80 13

80 13

80 13

80 13

3 3 3 900 900 900 1600 ,--_'6.'l.~L_ 1600

3 900 1600

3 900 1600

3 900 1600

3

Gatdiameter sluitsteen uitvoer Siagbegrenzing ± 0,2 mm

20 3.2 _..J.8 8 53670 15

[mm] [mm]

DIE-maat ___ [mm] Afstand hart" meetspot" tot" hamerdeur" [mm Kodenummer zijplaten 7222025 ..... Geleidebusdeur,diameter"A"

I-------~---------------

Geleidebus as Type ovenneus

20 2.5 6.4 8 52030 11

88,~

200 22

Merkpyrometer .____..

Nieuw

1045 90

1100 Mee

~
~
1600

1045 90

560 55

560 55

560 55

560 55 10 15 1.7 2.4 4

7

5

Nieuw

Oud

Oud

Oud

_____ ~ ----

f - - - - - ____

+ ____+ __ _

-----~----+---t---1--__I---11__--,

----f-------j------i---if----f----t----i

____________ +__________ _

__

]600_ ~.Q~L

.L _ _ _' - - -_ _' - - -_ _

- - --

560 55

560 I 55

1045 80

10 20 15 20 1.7 3.2 _~I-. 2.4 9.1 4 4 ••• 52060 52060 52050 6 5 15 4.5 Oud

4, Oud

1045 80

1045 80

-'---_~ ---

560 55

560 55

560 55

I

560 55

89,2+0,5 88,9+0,8 88,4+0,7 88,4+0,5 88,4+0,4 88,4+0,5 88,4+0,4

10 15 1.8

4 Oud

1.9 3.0 580 5

80 ____8_0_B ____+____ _ I - - - - - I - - _ _ I - - - 1 - - - - - 1 I _ _ - - 1 13 13 3 _.

6 t-_~ __ ._~ ___
1.9 3.0 580 __ 580 580 I--J.!..- 6.2 5 1--_6.2 6.2 ____ ~ ______4. __ ~ .--

88,4+0,5 88,4+0,45 87,8+0,35 87,8+0,4 87,8+0,35 87,8+0,4 87,8+0,35 87,8+0,4

7 Nieuw

1100 Mee

10.6

20 20 3.2 6.9 53670 12

20 20 2.5 5.5 52030 10

8.7

c----?

20 20 20 20 20 20 20 20 2.2 2 2.2 2 4.5 _ 3.6 4.5 3.~ 52030 52030 52030 52030 9 -7- 1 - - -9- + - - 6 5 6 '--._~_

71

Nieuw

Nieuw

Nieuw

Oud

I~C~~_.I~~=_ 1_=-jl:on_:ymaJ::=:~-= ~eyman Heyman Heymani~Ullon

Gullon

GultOI1

GUItOI~_ ~::._~:~_~~:n~1

___

Nieuw

1100 Mee

1.6 2.5 350

260 29

3

20 20 15 10 10 10 20 20 15 15 15 15 2.5 2.5 2.2 1.8 _~ 1.8 5.3. _4.:~ __3_.6_ _ ~.:.!.r- __ 2._4 ,-----2.~8 8._ 8 4 4 4 52030 52030 ~~~ 52060 52060 10 8 6 5 6

--------------r-----~2..~-

1100 Mee

---~---r_

225 25

1045 90

1150 Tegen

Regel-parameters

270 __ 320 30 35 40 13

1.4 2.2 350 9.6 7.7

Machine-parameters ----.-----,----,----,------,-----,-----,----

f-----------

Ovenlengte [mm1

Tegen

1.8 1.3 _~ 1.8 600 I--.J~ _ 350 3~~L_ 4.15 3.45 .i:'-._~~ 2.7 ____3_.4_5 '--__~~ ._9~ ._.

I__---~-------~-~---I---+_--+_--+_--~--+_---~---+_--+_--+_--~-------

Tv = voorsteltijd = D-actie L- = onderste schakelniveau

HM17-~

HM1£-HM13-HM14HM15 HM16

~~~-+~~~~~-+-~--r~~~~~+-~-+-~~t+~~-r~~-r~~~~~~~-+-~-~~--+------

I------------------~---~--~--~--- ~-

Blowerlucht flow stationair (richtwaarde) [I/min] ___ 400 Gas flow stationair (richtwaarde) [Umin] 45

HW16

Oud

Oud

Oud

!

[J 1-::;

D

LD

{il

.....

....

• 1

I Ii

Ii

i 1Ff===========~~ I

I I I

I I I

~

I

____________________JL:~==m===~~ I

I

I

0-------

:

~r==~11

~~--------~~~~'~

e-- - - - -_____tJl.\\\ ~,~~

I~~~~~~

~

\

-+-\

\ '--'-_ _ _.--=:::::.1

COLL

Nr-------------~

30N

fit 41==:-:::::::::::;:±:'II---r+1~ fi

. /@ /

r+---L...:-,

I,

i

c_

,

2N 16N l..:ltl

I <'1

1"-0

10

---+-li'----+-l-

I

10 I

1

II

I I I

I "

,-, I '--I \

I

/

_~

:G

I __ _ L

6s 1/23

I I

.

/

/

! @)44NSON I

~

'

: ';-'I

I

I

1

_lL II II

ITi

I

I ' --t-- - - i - - - -

: ; __ L L, I I 1.-_-., I ~~- ',k\J

I

-+-------J 35

-T

0/ '

I

~

4-'

----t (

~l

~,

I

/

~

. .

t

t I·

\

I

,

I

\,

I

t

,

I

'~J I

I

~i"""'"-"+---=-::-r-:~A

... ,

41'","

5Jr

!~ I

l

.1

(~Dl---e;-L .

--j-_

\

Bljl8g8 1.5

PRINCIPE VAN EEN HAMERMACHINE :

-stalen band. ---.-ol.

~~=~=~=1t--=~~==~ staaf

wolfraam of molybdaen.

~~~!!l--:[=dle. ~

dstal plaat ja.

---ham....

bUlllge.

1.b

~-~.--.

\

...... ...J

BIJLAGE 1.7

FYSISCHE EIGENSCHAPPEN WOLFRAAM atoomgewicht

183.92

atoomradius

3.158 A

struktuur

BCC

sme 1t punt

3400 °c

kook punt

6970 °c

linea;r uitzettingscoefficient

o - 2400 0 C

-6 10 -6 4.98 * 10 -6 5.82 * 10

E-modulus

34 - 42

o - 100°C o - 1000 0 C

4.44

*

*

4 10 N/mm2

warmtegeleidingscoefficient 20

°c

128.8 W/m.K

827

°c

117. 8 W/m.K

1727 °C

100.5 W/m.K

emissiecoeff. e= 0.65 - 0.70 soort.warmte

152.8 J/kg.K

(1000

0

C)

BIJLAGE

2: BEHORENDE BIJ HOOFDSTUK 4

BIJLAGE 2.1

COMPONENTEN MEETOPSTELLING

BIJLAGE 2.2

REGELSTRAAT

BIJLAGE 2.3

TEMPERATUURREGELING HAMERMACHINES

BIJLAGE

2.1

COMPONENTEN MEETOPSTELLING

:DATRON

",,,£,~,,,,,,,.;.~¥,,,,"v''''''",,~,"',,"j

MESSTECHNIK ENTWICKLUNG • KOMPLETTLC5SUNGEN . ENGINEERING· DEVELOPMENT· COMPLETE SYSTEMS

CORREVIT-IEL Length Measuring System (Industrial Evaluation for Length measurement) Field of application • Textile industry (fabrics) • Paper industry • Production of bonded fabrics (carpets and other floorings) • Wood industry • Cable industry • Tubelhose production Wherever length and speed of structural endless products are to be measured and the features • non-contact • non-slip • wear-free • hardly any maintenance • easy to service are important, it is desirable to use the non-contact measurement technique. This draws the following targets near at hand: • Amortization by saving material • Elimination of safety margins and customer complaints • Solving the problems of waste disposal. DATRON-MESSTECHNIK GmbH now has transferred many years of experience in the field "correlation-optical vehicle measurement technique" to the field "industrial continuous strip material measurement", CORREVIT-IEUAT· Evaluation Unit (front panel)

o

o

~u~ ~~

0

0

DATRON-MESSTECHNIK GmbH, Postfach 20 . D-6331 SchOffengrund OT Schwalbach . 1il' (06445) 608-0 . :ITi 483748 datme . Telefax (06445) 7097

Features • • • • • • • •

• • •

Contactless, non-slip optical length measuring system High operating reliability as a result of mechanically and optically coupled system Easy installation without impairing the production process No problems of waste disposal and complaints against waste lengths Regulation of the lamp voltage for individual illumination requirements New systems can be calibrated in line with systems already installed Easy-ta-service electronics in modular design Output of operating statuses, for example fault signal and length-related limit switches for premature machine shut-down Different operating modes, for example partial length measurement and remote control mode Speed proportional analog output as well as additional frequency output Selector switch for changing the units of measure for length and speed

System Overview The CORREVIT-IEL system is a complete system for measuring the length of non-covered communication cables as well as other structured continuous strip material. On cables this system permits measurement at different stages of production, for example primary core unit, main core unit and core stranding. It is additionally possible to switch over to speed measurement at the press of a button at any time during the length measurement process.

Physical Working Principle of the CORREVIT·L 4f75 Sensor

5

2

1

2

The object to be measured (1) is illuminated by a reflector lamp (2). The beam path (3) of the optical system projects the object image onto a prism grating (4). Upon detection of a movement below the sensor, the contrast points of the object to be measured are modulated in such a way that a frequency proportional to speed is produced via the photoelectric-detector system (5).

1

Measuring object and direction of measurement

2 3

Illumination Optical path of rays

4 5 6

Measuring grid Photo detector Spray guard

An incremental transducer must be connected in parallel with the optical sensor for very slow speeds « 0.16 mls) as well as for sign recognition. In this case it may be possible to use a transducer already installed. Once a specific preselectable product speed has been reached, the system switches over from the incremental transducer measurement mode to optical sensor measurement mode, to take advantage of the non-slip measurement. The combined measurement is not basically necessary for all applications. The measurement wheel is not required if no sign recognition measurement is necessary and if the production process shows short starting and stopping phases.

C', • -.)

Block Diagram

•

·············f·_············

-

LSU DSI INC

LOI

Power Supply Unit Counter Display Switches Central Processing Unit Counter Mode Select

PSU CDS CPU CMS

Lamp Supply Unit Digital Sensor Input INCremental interface Limit Output Interface

CORREVIT-IEUAT· Evaluation Unit (rear side)

~Ti~T

-~I ... G

1'0 ~~ I'Q'\

00 : lOU

,00

,

I

~

;:..0 :.0

eO •• Evn La>

e-~

~~

~ _

r@ r@ 01,1 011

,L@

'OIl

011

.N

••0

og

·0

g8

U 8~

0-:··

CO.lev"

::I! © • ~~ • -I'. : -- : I !

i

08 8.

.

:0

gg

&g

.. 10 ..0 --® 8

-

8g

0

go gg ·0 g8 g§ g8

eOI.EVI'

,I

__ i

j

I nlli :ii ; gg o : "I

!

ogiil

8g I~ iOo;

••

j

OLWI

u.

:-l• @I

1110.

rn::J

ctJ&

3

Instruments Basic instruments

Options:

•

•

Sensor interface SI (e.g. DSI). occupies one of a total number of max. 4 digital counter channels • AT/80286 processor card and keyboard connection • AT/ECB-Bus coupling card with interfaces COM1 and LPT1 • PP (Power Panel) • LSU card (lamp power supply) • CMS card (preselection card) e.g. for the adjustment of the calibration factors on the part of the software • Console with display and keyboard • Remote calipers (option) with remote control possibility (START. STOP and RESET) of the length counter

•

• • • • • • • • •

Extension to max. 16 digital counter channels is possible CDS card (extension by 6 counter channels) for light barrier input and switch input for the direction inversion of the length counter LOIiINC card for the connection of the incremental transducer and limiting value output second console or internal printer external printer Remote display with connection to PP second CMS card (preselection card) multifunction I/O card (VIBM) with SCSI controller. VGA connection and COM2 and 3 Floppy disk drive 3.5"'1.44 MB SCSI hard disk with 80 MB (110 MB)

Speed measurement range:

0.1 to 6,7 mls /'. 6 to 400 mlmin (extended speed range on request)

Smallest permissible point of incidence:

aSmm

Working distance of the sensor:

130±15mm

Linearity for length measurement:

± 0.2% (at I <:!. 100 m)

Reproducibility:

± 0.1 % (at I <:!. 100 m)

Analog output:

selectable:

Frequency output:

approx. 2S00 pulses/m (lTL level) Sensor and filter electronics (DSI) with analog and frequency output represent the smallest possible available unit

Electronics supply voltage: Lamp power supply:

220V/AC selectable to 110V/AC. 47 to 440 Hz 12V/DC. SOW by a separate lamp power pack installed in the instrument. Its output voltage is controlled by the evaluation system

Incremental transducer number of puls"es: (only required for plus-minus direction recognition)

2000 pulses per revolution. (TIl level) Circumference of the measuring wheel", 0.5

Dimension (electronics):

470

Weight (electronics):

approx. 9.5 kg

Temperature range (electronics):

oto 4S'C

Temperature range (sensor):

·10 to +70'C

350 mls ~ 2.5V 3SO mls 4V 3SO mls:::::' SV

x 310 x 160

DATRON-MESSTECHNIK GMBH reserves the right to modifications and techoicaJ improvemenls without prior notification. 03.06.91 KOIG6 IKURZENG.PM3 (2. Auflg.)

m

CATRON MESSTECHNIK ENTWICKLUNG . KOMPLETTLQSUNGEN . ENGINEERING· DEVELOPMENT· COMPLETE SYSTEMS

Physical working principle of CORREVIT- L sensors

optical mechanical part

electronical part amplifier·

lens

aperture •difference

Iamplifier

The measuring object is illuminated by a collimated beam of light from a powerful projector lamp with a large band-width wavelength. The maximum of sensibility of the photo receiver lies in the nearby infrared range. This fact allows us to use a standard halogen illumination. Since this kind of light has a lower efficiency concerning the visible range, than the parts of the infrared rays, it is well suitable. It is easy to handle and therefore a cheap solution for the lamp system. The lens system produces an image of the object and focuses this into the plane of a grating. A movement of the sensor or the surface causes a movement of structure points on the grating. From this a modulation is produced on the surface of the two photo receivers.

OATRON-MESSTECHNIK GmbH . Postfach 20 . 0-6131 Schoffengrund OT SchwalbaCh .... (06445) 608-0 . TIl 483748 datme . Telefax (06445) 7097

The dark-bright information of the image becomes an almost sine wave shaped signal form at the sensor output. Afterthat a filter electronics transforms the signal into pulses with square wave form. Thus the output is proportional to distance and in a form able to be processed. The actual measuring frequency consists of the following factors: f

=

M =

v·M/g

f = measuring frequency v = speed of the object

y' /y

M = g = y' = y =

ratio of the image grid graduation size of picture on the grating size of object

There is another optical component inside the sensor tube, an aperture. This small opening is placed between the lens and the grating nearby the focal point. It simulates a focus for infinity. Any change in distance between the sensor and the surface without the aperture would result in a change of the factor "M" (ratio of the image). That means, every change would influence the measuring frequency during constant strip flow. A standard grating conSisting of dark and transparent parts would produce a signal form as shown in the following drawing:

alternating component -+>

C ;:::

'"'

'"' ;::::l

<.l

;.:::.8

~ i_~+-____________________________________ t

>

The alternating component with a high frequency is superimposed by a steady light component with a much higher amplitude. The low frequent modulation results from the structure points which are bigger than halv of the grid graduation (g/2) and from the surrounding light To get symmetrical shaped sine waves with intersectional points with the zero line, it is necessary to use a prismatical grating. This one produces a 180· shifted signal and allows the use of a difference amplifier. Thus it is possible to eliminate the disturbing steady light component.

01.10.90 KOIHulGCi LPHYSIC.PM3

ROTA Apparate- und Maschinenbau Dr. Hennig GmbH & Co KG

'-

-~o"

Rotamete~ Kurzhub

Metall oder Kunststoff Kurze Einbaulange Viskositatsunempfindlich Druckfest Temperaturfest Beheizbar Messumformer mOglich Grenzkontakte mOglich

Rotamete~ Short-stroke

Metal or plastic Short length Independent of viscosity Withstands pressure Resistant to heat Heatable Transducer can be fitted Contacts for limit switch can be fitted

Rotametres® Course reduite

En metal ou en matiere syntMtique Petite longueur totale Independant de la viscosite Resistant a la pression Resistant a la temperature (eventuellement avec chemise de rechauffage) Transmetteur de mesure possible Contact de valeur limite possible

c

ROTA, Rheinstrasse 8 Postfach 20 0-7867 Wehr 2 Tel. (07761) 6081 Telex 792323/Teletex 776113 Telegramm Rota wehrbaden

ROTA - ZweigbOro Ingeborgstrasse 20 Postfach 9031 08 5000 KOln 90 Tel. (02203) 13030 Telex 8874663

ROTA - ZweigbOro Nord Bandelstrasse 22 Postfach 5025 3000 Hannover 1 Tel. (0511) 802952

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ MC 10/10-84

ROTA Apparate- und Maschinenbau Dr. Hennig GmbH & Co KG

RotameteyID Kurzhub

Metall oder Kunststoff Kurze Einbaulange Viskositatsunempfindlich Druckfest Temperaturfest Beheizbar Messumtormer moglich Grenzkontakte mOglich

RotameteyID Short·stroke

6O~

40: .

Metal or plastic Short length Independent of viscosity Withstands pressure Resistant to heat Heatable Transducer can be fitted Contacts for limit switch can be fitted

Rotametres® Course reduite

En metal ou en matiere synthetique Petite longueur totale Independant de la viscosite Resistant a la pression Resistant a la temperature (eventuellement avec chemise de rechauftage) Transmetteur de mesure possible Contact de valeur limite possible

ROTA, Rheinstrasse 8 Postfach 20 0-7867 Wehr 2 Tel. (07761) 6081 Telex 792323/Teletex 776113 Telegramm Rota wehrbaden

ROTA - ZweigbUro Ingeborgstrasse 20 Postfach 9031 08 5000 Min 90 Tel. (02203) 1 30 30 Telex 8874663

ROTA - ZweigbOro Nord Bandelstrasse 22 Postfach 5025 3000 Hannover 1 Tel. (0511) 802952

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ MC 10/10-84

1. Technische Daten Werkstoff: Aile messstoffberOhrten Teile 1.4571 oder PTFE, andere Metalle oder Kunststoffe auf Wunsch Flanschen: 1.4571/Stahl Heizmantel: 1.4571 Gehause: Melaminharz Schutzart: IP 65 Druck: PN 40 bar (-600) Temperatur Messstoff: -180°C bis +300 °c (Ex und K: - 20°C bis +200 °C Sonder bis +300 °C) Temperatur Gehi:l.use: - 50°C bis +130 OC (Ex und K: - 20°C bis + 40 OC bzw. +70 °C) Messgenauigkeit: Klasse 2,5 und 1,6 nach VOl 3513 Einbau: senkrecht Gerade Rohrstrecke: nicht erforderlich Einbaulange: 250 mm Messbereich: 10: 1

1. Technical data Material: IC 316 Ti* or PTFE for all parts that come into contact with the fluid, other metals or plastic on request Flanges: IC 316 Ti*/ST 37 Heater jacket: IC 316 Ti* Housing: Melamine resin Protection: IP 65 Rated pressure: PN 40 bar (-600) Fluid temperature: -180°C to +300 °C (Ex and K: - 20°C to +200 °C special to +300 OC) Housing temperature: - 50°C to +130 °c (Ex and K: - 20°C to + 40 °C or + 70 OC) Accuracy: Class 2.5 and 1.6 in VOl 3513 Installation: Vertical Straight measuring section of pipe: not essential Length: 250 mm Measuring range: 10:1

2. Typen ,-------- M Rotamesser Kurzhub ,------- C aus 1.4571 f - - - - - - - CC aus 1.4571, Flanschen 1.4571 f - - - - - - - CN aus 1.4571, AnschlOsse DIN 11851 r - - - - - - - PP mit PP-Auskleidung f - - - - - - - PTFE mit PTFE-Auskleidung r------ B Heizmantel ,.----- A Anzeige auf Abstand T 52 Anzeige-Zusatz K 52.1 Anzeige mit 1 elektrischen Kontakteinrichtung K 52.2Anzeige mit 2 elektrischen Kontakteinrichtungen , - - - P 52 Anzeige mit pneumatischem Transmitter E 53 Anzeigemitelektr.MessumformerO-20 oder4-20rnA : - - - Ex 53 Anzeige mit elektrischem Messumformer, eigensicher, Zweileitersystemen 4-20 (0-20) rnA

10

o :J

3. Beschreibung In einem zylindrischen Rohr ist ein speziell geformter Messkonus eingesetzt, in welchem ein viskositatsunempfindlicher Schwebekorper konzentrisch gefOhrt ist. Die Stellung des Schwebekorpers wird magnetisch auf ein Anzeigeteil Obertragen. in welchem ein Zeiger auf einer Skala den Messwert anzeigt. Mit diesem Zeiger konnen Grenzkontakte sowie pneumatische oder elektrische Messumformer betatigt werden. Die Anzeigeteile, auch mit Kontakteinrichtung und Messumformer, : sind als EinschUbe in dem GeMuse eingesetzt. Sie konnen bei Badarf ausgetauscht und gewechselt werden. Anzeigeteil T 52 (Fig. 2) Robuster Zeiger mit Kugellagern, mit magnetischer D1:1mpfung. Anzeigeteil TK 52.1 (2) (Fig. 3) Ein (oder zwei) Schlitzinitiatoren sind am Hebel so einstellbar, dass die am Magnetzeiger befestigte Fahne bei Oberschreiten oder Unterschreiten von Messwerten in den Initiator eintaucht. Anzeigeteil P 52 (Fig. 4) Ein an dar Magnet-Zeigerachse befestigter Betatigungsstift berOhrt die Prallplatte eines pneumatischen Nachlaufsystems. Dieses wird von einem Federbalg angetrieben und folgt dem Weg des Betatigungsstiftes. Dabei stellt sich pneumatischer Ausgangsdruck 0,2-1 bar durchflussproportional ein. Versorgung 1,4 bar. Anzeigeteil E 53 (Fig. 5) Der Magnetzeiger ist auf der Achse eines elektrischen Drehwinkel-Messumformers angebracht. Versorgung 220 V, 50 Hz. Ausgang 0-20 oder 4-20 mA, BOrde 0-1000 Ohm. Anzeigeteil Ex 53 Der Magnetanzeiger ist auf der Achse eines elektrischen Drehwinkel-Messumformers angebracht. Dieser wird an den eigensicheren Stromkreis eines Messumformer-Speisegerates im Zweileitersystem angeschlossen. Das Ausgangssignal 4-20 mA (0-20 mAl wird am Speisegerat abgenommen.

2. Types -M Rotameter Short-stroke -C material 1.4571 (s.s.) -CC material 1.4571, flanges 1.4571 -CN material 1.4571 , connection DIN 11851 - PP plastic lining -PTFE PTFE lining -B tube fitted with heater jacket -A indicator on distance - T 52 with magnetic local indicator -K 52.1 with 1 electric signal contact -K 52.2 with 2 electric signal contacts -P 52 with pneumatic transducer - E 53 with electric transducer 0-20 or 4-20 mA -Ex 53 with electric intrinsically safe transducer two-wire system, 4-20 (0-20) mA

3. Description A specially shaped cone is inserted in a cylindrical tube. A float whose movement is independent of viscosity is guided concentrically in the cone. The position of the float is transmitted magnetically to an indicator, and the measured value is read off from the position of a pointer on a scale. This pOinter may actuate pneumatic or electric transducers or contact limit switches. The indicating instruments including the contacting device and transducer have been designed as plug-in units to fit in the housing. They can be replaced or interchanged as desired. Indicator T 52 (fig. 2) Robust indicator with ball bearings and magnetic damping. Indicator TK 52.1 (2) (fig. 3) One (or two) slotted initiator can be adjusted on the lever arm so that the lug attached to the magnetic indicator lies in the slot whenever the measured values are exceeded or not attained. Indicator P 52 (fig. 4) An actuator pin attached to the axis of the magnetic indicator touches the baffle plate of a pneumatic tracking system, which is driven by a spring bellows and follows the movement of the actuator pin. This adjusts the pneumatic output pressure, 0.2 to 1 bar, proportional to the flow rate. Indicator E 53 (fig. 5) The magnetic pointer is fitted on the axis of an electric transducer for measuring angle of rotation. Supply 220 V, 50 Hz. Output 0-20 or 4-20 mAo Impedance 0-1000 Ohms. Indicator Ex 53 The magnetic pointer is fitted on the axis of an electric transducer for measuring angle of rotation. The transducer is connected to the intrinsically safe circuit of a transducer supply unit in a twowire system. The output signal, 4-20 mA (0-20 mAl, is taken off at the supply unit. * German designation 1.4571

~------

1. Caracteristique

I

Materiaux: toutes Ie parties en contact avec Ie flu ide en acier inox 1.4571 ou en PTFE - autres metaux ou matieres synthetiques possible sur demande Brides: en acier inox. 1.4571/acier ST 37 Chemise de rechauftage: en acier inox. 1.4571 Bonier: en resine de Melamine Type de protection: IP 65 Pression: PN 40 bar (-600) Temperature du fluide: -180 OC jusqu'a +300 OC (Ex et K = - 20OCjusqu'a+200°Cspeciala+300 OCl Temperature de bolter: - 50 OC jusqu'a +130 OC (Ex et K = - 20 OC jusqu'a + 40 OC ou + 70°C) Precision de mesure: 2,5 et 1,6 suivant VOl 3513 Montage: vertical Sections rectilignes avant Ie tube: pas necessaire Longueur totale: 250 mm 2. Types -M -C -CC -CN -pp - PTFE -B -A - T 52 - K 52.1 - K 52.2 - P 52 -E 53 -Ex 53

Rotametre Course reduite materiaux 1.4571 acier inox. materiaux 1.4571, brides 1.4571 materiaux 1.4571. tubulure DIN 11851 revatement en synthetique revetement en PTFE tube de mesure prevu avec chemise de rechauffage partie indicatrice a distance avec indication locale magnetique avec 1 contact de signalisation electrique avec 2 contacts de signalisation electrique avec transmetteur de mesure pneumatique avec transmetteur de mesure electrique 0-20/4-20 mA avec transmetteur de mesure electrique a securite intrinseque (2 fils) 4-20 (0-20) mA

3. Description Dans un tube cyHndrique, on place un cOne de mesure de forme speciale au centre duquel se meut un flotteur independant de la visco site. La position du flotteur est retransmise magnetiquement sur une partie indicatrice. Une aiguille Ie long d'une echelle indique Is valeur de mesure. Cette aiguille permet de faire fonctionner des contacts de valeurs limites ou des transmetteurs de mesure pneumatiques ou electriques. Les parties indicatrices sans ou avec dispositifs de contact ou transmetteur de mesure sont placees dans Ie bonier embrochable; interchangeable si besoin est. Partie indicatrice T 52 (fig. 2) Aiguille robuste par paliers a billes, avec dispositif d'amortissement magnetique. Partie indicatrice TK 52.1 (2) (fig. 3) 1 (ou 2) palette d'excitation a fente peut Iiltre incorporee au levier de commande de sorte que la plaque de I'aiguille dans Ie passage d'une bobine excitatrice indique les valeurs au-dessus ou audessous de la mesure. Partie indicatrice P 52 (fig. 4) Une goupille de commande fixee sur I'axe de I'aiguille magnetique agit sur un dispositif pneumatique ("Nachlaufsystem,,). Ce dispositif est actionne par un soufflet a ressort et suit Ie chemin de la goupille de commande. La pression pneumatique de sortie de 0,2-1 bar est proportionnelle au debit. Partie indicatrice E 53 (fig. 5) L'aiguille magnetique est portee sur I'axe d'un transmetteur electrique rotatif. Alimentation 220 V, 50 Hz. Sortie 0-20 OU 4-20 mAo Charge 0-1000 ohm. Partie indicatrice Ex 53 L'alguille magnetique est portee sur I'axe d'un transmetteur electrique rotatif, qui est raccorde au courant de mesure a securite intrinseque d'un apparel II d'aHmentation dans un reseau A2fi1s. Le signal de sortie 4-20 (0-20) mA est prisde I'appareil d'alimentation.

__________________________--,f

I ~

fig. 3

fig. 5

Rotamesse~ mit elektrischem Messumformer mit elektronischem Gleichstromzahler Type: MC ... EZ 52

Rotametef"1l' with electric transducer with electronic D.C. integrator Type MC ... EZ.52

The Rotameter with electric transducer is equipped with an installed electronic D.C. integrator with 6-digit indication. without reset 3,6 mm Digit height: Power supply: 220 V, 50 Hz or: 24 V, 50 Hz Metering range: 0-20 mA or: 4-20 mA On request with additional pulse contact, electrically isolated (surcharge) 24 V, 4 W (DC) Loading capacity: 220 V, 15 VA (AC) in units per hour Digit repetition: 1-36000 u/h (Imp/h)

Rotametre® avec transmetteur electrique avec compteur pour courant continu Type: MC ... EZ.52

Der Rotamesser mit elektrischem Messumformer wird erweitert durch einen eingebauten elektronischen Gleichstromzahler mit 6stelligem Rollenzahlwerk. ohne ROcksteliung Ziffernhohe: 3,6 mm Netzanschluss: 220 V, 50 Hz oder: 24 V, 50 Hz Messbereich: 0-20 mA oder: 4-20 mA Auf Wunsch mit zusatzlichem potentialfreiem Impulskontakt (Mehrpreis) Belastbarkeit: 24 V, 4 W (DC) 220 V, 15 VA (AC) Ziffernfolge: in Einheiten pro Stunde 1-36000 E/h (Imp/h)

Le Rotametre avec transmetteur electrique est equipa d'un compteur pour courant continu avec indication de 6 chiffres. Sans remise a zero Hauteur des chiffres: 3,6 mm Alimentation: 220 V, 50 Hz ou: 24 V, 50 Hz Etendue de mesure: 0-20 rnA ou: 4-20 rnA Sur demande avec contact d'impulsion isola galvanquement (Prix supplementaire) Capacite de charge: 24 V, 4 W (DC) 220 V, 15 VA (AC) Repetition des chiffres: en unites par heure 1-36000 u/h (Imp/h)

Rotamesser Kurzhub mit Anzeigeteil auf Abstand Rotameter short-stroke with indicator on distance Rotametre course reduite avec partie indicatrice a distance

Magnetabscheider aus 1.4571 in Sandwich-Bauweise Magnetic separator of stainless steel sandwich-type Separateur magnetique en acier inox type sandwich A

e

fig. 10

fig. 7

Rotamesser Kurzhub mit Gewindestutzen nach DIN 11851 Rotameter short-stroke with connections DIN 11851 Rotametre course reduite avec raccordements DIN 11851

NW

A

B

15 25 40 50 65 80

45 65 85 95 120 130

15 25 40 50 65 80

,

Magnetabscheider aus 1.4571 mit Flanschen Stahl Magnetic separator of stainless steel with steel flanges Separateur magnetique en acier inox avec brides en acier

;

•• ~

fig. 11

I

- ! '.

-,

n:Jl9' ~l~ ;

. _ \ i,

D

15

95 115

14 14

150 165

18 18

185 200

18 18

80

I

t:ts'~ 8f a::I1 I~ ,f;'"I" "Q ..'. I

NW

25 40 50 65 Rotamesser Kurzhub mit Ventil fOr hohe Drucke Rotameter short-stroke with valve for high pressures Rotametre course reduite avec valve pour pressions hautes

I

Anz. 4 4 4 4 4

8

Flanschen ND 16 Magnetabscheider aus 1.4571 mit Magneten PTFE umhOIlt Magnetic separator of stainless steel with PTFE-covered magnet Separateur magnetique en acier inox avec aimant arme en PTFE

Rohrinnen0 A min.

12 21 fig. 9

41 51 71

4. Messbereiche/Flow rangesletendues de mesure 10: 1 (min. Durchfluss/flow/debit - 1/10 max.)

plastic Type MPTFE

Messkonus und SchwebekOrper Metall Type Me cone floaUflotteur

• 20 OC 1 bar abs. 5. Abmessungen und Gewichte/dimensions and weight/dimensions et poids

H1 +75 Hz +75

m 111

1

r-

I

~

I t l-

I I

~

Me DN 15 25 50 80 100

K 65 85 125 160 190

¢

¢

45 66 102 138 162

¢

IxAnzahi 14x4 14x4 18x4 18x8 23x8

MCBA(MCA)

MCB H

H

159 167 183 197 214

163 172 188 204

220

...r-

~

L

VOOR-AANZ I CHT

1 i :,

=

i= :;:. ~!;

~-

.

t __a'•t

.,« ? -'

... .,.

~

!

.

t;:S

.~6{ ~

,

."

j

..

.1

-

."

0 "" 0

C

co

III

>

a:;

... •f

C'>

c::

... lit

:::J

~ ell

CJ

x:

G .....

0 0..

I

.... ... ...• I

N

.!

.:

..... i

..... i'"

i..

i

..:!

!

·

.;;

.

j

:=

!. , • i ;:: ~

· .,· ..

.I i' ;

.II:

.

!

~

~

.;

Ii

:= =: a ass

==

.. ~. . :: :: ::: =

::

~

~

. :'" '". .

ii!

:;!

~ :!

E ;: ;:

'I

"

a ~g

Ii!

;:':a:;: =.,..~

....

z· • a::.

-><

.:.:

-0

~'" ';Ir ;::~~ "."':

.......

i;;

::'"

I

•

'

,

. .. ! .;

.i 2':~ '!i• .. ... a

I. . ...

L _______--,'" .....

... .'!'r :::

,

•

!

z! 0';

krom ./ schroder Gas-Gleichdruckregler AirIgas ratio control Regulateur de proportion

Ausgabe . edition 9.86

GI/GIB

2.7

Gase sichem, messen, regeln

Konstanthallung des Gas-LuftGemisches Hohe Regelgenauigkeit GroBer Regelbereich Mit Vordruckausgleichsmembrane Wartungsfrei DIN-DVGW-geprOft und -registriert

Gas systems, safety, measurement, control

Proteger, mesurer et ragler Ie Gaz

For maintaining a constant air/gaz mixture High regulation precision Wide regulating range With inlet pressure compensating diaphragm Maintenance-free DIN-DVGW approved

Pour tenir constant un melange gazlair Grande precision Avec une grande etendue de reglage Avec un diaphragme de compensation de la pression amant Sans entretien Eprouve et enregistre selon DIN-DVGW

Anwendung Die Gleichdruckregler GI und GIB dienen zur Konstanthaltung des Gas-LuffVerhaltnisses und der Gasdruckregelung. GI fUr stetige Regelung. GIB fUr Auf-Klein-Zu-Regelung. GI mit Umbausatz GIN lOr "Nulldruckregelung".

Application The air/gas ratio controls GI and GIB maintain a constant air/gas ratio and regulate the gas pressure. GI for steady control. GIB for on-min.-off control. GI with conversion kit GIN for "zeropressure regulation".

Der Gaseingangsdruck muB immer hoher als der Steuerdruck sein.

The gas inlet pressure must always be higher than the control pressure.

Application Les regulateurs de proportion GI et GIS servent a tenir constant Ie raoport correct de gazlair et a la regulation de la preSSion de gaz. GI pour une regulation continue. GIB pour une regulation toute ou peu ou rien, GI avec jeu de modification GIN pour une "regulation a zero". La pression de gaz amont doit toujours !tre plus elevee que la pression de commande.

AusfOhrung Gehiiuse: Aluminium. Ausgleichsmembrane: Perbunan. Arbeitsmembrane: Perbunan. Ventilsitz: Aluminium. VentHspindel: Aluminium. Ventilteller: Aluminium mit aufvulkanisierter Perbunandichtung.

Construction Housing: Aluminium. Compensating diaphragm: Perbunan. Working diaphragm: Perbunan. Valve seat: Aluminium. Valve stem: Aluminium. Valve disc: Aluminium with vulcanized perbunan seal.

Construction Corps: Aluminium. Diaphragme de compensation: Perbunan. Diaphragme de travail: Perbunan. Siege: Aluminium. Tige de soupape: Aluminium. Clapet: Aluminium avec perbunan vulcanise.

Technische Daten Gasart: Aligas nach DVGW-Arbeitsblatt G 260/1 und Biogas. Luff: als SonderausfOhrung. Eingangsdruck: max. 200 mbar. FOhrungsgroBe: GI 0,5-120 mbar (VerbrennungsGIB 0 -120 mbar luftdruck) RegelgroBe: GI 0,2-120 mbar (Ausgangsdruck) GI8 0 -117 mbar Differenzdruck zwischen Eingangsdruck und Ausgangsdruck: max. 100 mbar. GI: Ausgangsdruck = Steuerdruck GIB: Ausgangsdruck = Steuerdruck minus 2 bis 4 mbar.

Technical Data Type of gas: all gas in accordance with DVGW Code of practice G 260/1 and biologically produced methane. Air: special version. Inlet pressure: max. 200 mbar. Reference input: GI 0.5-120 mbar GIB -120 mbar (combustion air pressure) Controlled variable: GI 0.2-120 mbar (outlet pressure) GIS 0 -117 mbar Differential pressure between inlet pressure and outlet pressure: max. 100 mbar. GI: outlet pressure control pressure. GIB: outlet pressure = control pressure minus 2 to 4'mbar,

Regelbereich fUr GI: 10: 1 bei Steuerdruck: 50 - 0,5 mbar 8:1 bei Steuerdruck: 32 - 0.5 mbar 6: 1 bei Steuerdruck: 18 - 0,5 mbar 5:1 bei Steuerdruck: 12.5 - 0,5 mbar Temperaturbereich: -15 OC bis +60 OC.

Regulating range for GI: 10:1 with control pressure 50 - 0,5 mbar 8:1 with control pressure 32 - 0.5 mbar 6:1 with control pressure 18 - 0,5 mbar 5: 1 with control pressure 12.5 - 0.5 mbar Temperature range: -15 °C to +60 OC.

Caracteristiques Techniques Type de gaz: tous selon code de travail DVGW G 26011 et biogaz. Air: construction speciale. Pression amant: 200 mbar maximum. Valeur de reference: GI 0,5-120 mbar (pression d'air GIB -120 mbar de combustion) Grandeur reglee: GI 0,2-120 mbar (pression avaO GIS 0 -117 mbar Pression differentielle entre les pressions amont et aval = max. 100 mbar. GI: pression aval = pression de commande. GIB: pression aval = pression de commande mains 2 a 4 mbar. Etendue de reglage pour GI avec des pressions de commande suivantes: 50 - 0.5 mbar 10:1 32 - 0.5 mbar 8:1 18 - 0.5 mbar= 6:1 12.5 - 0.5 mbar 5: 1 Limite de temperature: -15 OC a +60 "C.

°

2

("'~,

",-i

°

o

krom . schroder

Abmessungen GI, GIB I Dimensions GI, GIB

HG

Rp 1/,'

GI 15 GI 20 GI-25 GI- 40 GI 50

GIS 15 GIB 20 GIB - 25 GIB 40 GIB 50

FlanschlFlange/Bride DIN 2501 C. PN 16

• Bel G115, GIB 15

•

w~h

• avec GI15, GIB 15

GI 15, GIS 15

Datentabelle I Table specification I Table de donnees BaumaBe Dimensions Typ

ON

Type

, ---'

L

Hl

H2

00

C

HO

A

D2

Bohrungen

Gew.

DVGW-Reg,-Nr.

Flange

Drillings

GI,GIB

Bride

Trous

weight poids

d2

Connect

15

Racoord Rp III

mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm

GI,GIB 15 G!,GIB 20

20

Rp 0/,

GI,GIB 25

Rp 1

GI,GIB 40

25 40

Rp 1II.!

GI,GIB 50

50

Rp2

190

68

GI65

65

65

340

93

GI80

80

80

380

100

Gll00

100

100

520

GI150

150

150

600

mm

i

AnschluB

Flanscn

. - . - . - . -..

Schr.

Gewinde

No.

Screw

Thread

No.

Vis

Taraude

kg

Flansch Flange Bride

28

98

0,7

G86c 109

150

98 120

38

122

1.1

G86c 110

155

132

45

119

1,4

G8Ge 111

217

189

70

163

3,1

G86c112

251

240

95

181

4,6

G86c113

360

260

96

173

40

185

18

145

4

M 16

10,9

Ga6e 114

420

310

117

226

80

200

18

160

M 16

15,7

G86c115

110

490

388

145

268

105

220

18

180

8 8

M 16

G86e 116

143

513

520

208

350

130

285

23

240

8

M 20

25 48

100

45 40

110

40

152

52

90

Zahl

130

G86ell?

-~-,-~,-~

Detail "A"

GIGIGIGIGI-

15 20 25 40

GIB GIB GIB GIS GIS

50

GewindeausfUhrung ON 15 bis ON 50 mit innerer Beeinflussungsbohrung, Bei FlanschausfOhrung zusatzlich eine externe Impulsleitung am AnschluB Rp We verlegen, (Abstand ca 5 X ON vom Reglerausgang), AnschluB der Steuerleitung: GewindeausfOhrung: ON 15Rp 1IB ON 20 50 Rp 3IB, FlanschausfUhrung: Rp 112.

Threaded versions ON 15 to ON 50 with internal bypass bore, The flanged version requires an additional external impulse line to be fitled at connection Rp SIB. (At a distance of 5 ON from the outlet of the air/gas ratio control), Connection of the control line: threaded version: ON 15 Rp lIB ON 20 - 50 Rp 3fs. flanged version: Rp 112.

3

-15 - 20 - 25 -40 - 50 ohnelwithoutlsans Bypass "A"

Construction taraudee DN 15 a ON 50 avec un alesage d'influence a I'int€meur. Dans Ie cas d'une construction a bride il faut additionnellement raccorder une ligne d'impulsions a ,'exterieure au raccord Rp SIB. (A une distance de 5 x ON environ de la sortie du regulateuf), Le raccord de la ligne de commande: construction taraudee: ON 15 Rp lIB ON 20 50 Rp SIB. construction a bride: Rp 1/2,

Wesentliche Merkmale: GI - fOr stetige Regelung; mit Feder zur Kompensation des MeBwerkgewichtes; mit kleiner Beeinflussungsbohru ng; GIB - fur Auf-Klein-Zu-Regelung; ohne Feder; mit Bypass fUr Grundlastbetrieb; mit groBer Beeinflussungsbohrung. Achtung: GIB 2" - BypassSchraube verschlossen. Es muB ein externer Bypass verlegt werden.

Essential features: GI - for steady control; with a spring fitted for compensating the weight of the diaphragm assembly; with a small diameter internal impulse; GIB for on-min.-off control; no spring; with bypass for low fire operation; with large diameter internal impulse. Attention: GIB 2" - bypass screw is plugged. An external bypass must be laid.

Caracteristiques essentielies: GI pour une regulation continue; avec un ressort pour la compensation du poids du systeme de mesure; avec un petit peroage d'influence; GIB - pour une regulation toute ou peu ou rien; sans ressort; avec bypass, pour un debit minimum; avec un grand peroage d'influence. Attention: GI8 2" - Ie bouchon de bypass est arrete. II faut poser un bypass a I'exterieur.

Einbau Sicherheitsventile mussen immer in FlieBrichtung vor die Gleichdruckregler gesetzt werden. Federdorn zeigt nach unten. Bei GI: Einstellung der Federkraft mit 6-mm-Sechskantstiftschlussel, zur Justage der Kleinlast.

Fitting Safety valves must always be fitted upstream of the air/gas ratio control in the direction of the flow. Spring retaining dome must pOint down. With GI: adjustment of spring force to low fire, by means of 6 mm Allen key.

Installation Les vannes de securite doivent toujours 4Hre installees en amont des regulateurs de proportion, dans la direction d'ecoulemenl La tete de ressort est vers Ie bas. Avec GI: I'ajustement du ressort a un debit minimum se fait au moyen d'une cle Allan. GI "Nulldruck" :t:::8~Hm=:::-- "zero pressure"

"pression

a zero"

3

Go..

Gaz

Luft

Ai,

Fig. 1

zu Fig. 1 Gleichdruckregler GI zur stetigen Regelung fur Gas- und Luftgemische. zu Fig. 2 Ais Gleichdruckregler GIB mit Bypass fUr Anlagen mit Grundlast. Gleichzeitige Freigabe von Gas und Luft bei konstantem Verhaltnis. GroSe des Dusendurchmessers siehe Bypass GIB. zu Fig. 3 Regier GI fUr "Nulldruck" umgerustet.

Fig. 3

Fig. 1 Air/gas ratio control GI for the steady control of air/gas mixtures. Fig. 2 Air/gas ratio control GIB with bypass for installations operating on low fire. Simultaneous gas and air release in a constant ratio. For the size of the orifice diameter see bypass G18. Fig. 3 Governor GI converted to "zero pressure". 4

Fig. 1 Regulateur de proportion GI pour la regulation continue des melanges gazlair. fig. 2 Regulateur de proportion GI8 avec bypass pour des installations operant avec un debit minimum. Une liberation simultanee de gaz el air avec une proportion constante. Pour la dimension du diametre de I'orifice, voir bypass G18. Fig. 3 Regulateur GI change a une "preSSion a zero".

."~

..

Bypass GIB

I I

I

80

!

I

De~iI"A" ' \

50- c - f---

40 CtI

1

~ ~iy' r : : I :

i i

t

i

li/

t±il /1 ' /y

•

:

1/

I

I I///i/ /

,

/

J

I

I 1/ I

i

" II I II 1/ I II I I I! I

I

/

i 1

, , II

I

I I

I II

V If

1/ /

! I

I

I

:

i

V Iy WI vy~~ /

!

I!

:

0,05

if

II I I

I I I /1

I

y/ !

i: 10

Vi

,

!

20

I

I I

V1/ I ,/1, / / rl VI. V I Vi I V/ ~VV !i VV I

i

0

Ir

i

:

c

I

V

I

, , , " ,:

222242628335

I

'j I

I

1. if

!

:

30

i

I

'7 ,/

Ul

1

'.

18

I

IJ

I

!

'(ij

~ 0..

I /

!

~

60

C 0 E

,

mm01516

100

0,1

0,2

0,3

I

0,4

0,5 0,6

I

! i

,

I

0,8

2

3

Q)~~I-+I~I~I~I--~--+I~I-+I~:~I~I~I+I~I~II~~--~I--~I-r 0,06

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5 0.6

0,8

1

2

3

G0---+I-r+I~'~i-4I-+I~I~1~I---+--~I--~I~1~~I+I+I-+I-r~~I~---r-r1 0,04

0,Q7

0,1

0,2

0.3

0,4

0,5 0,6

0,8

1

2

~~~~I~I+I~-+I-rl+I~I----~--~---rl~+I--+I-+I-+I~I~I+I----~r--Ir-+

0,05 Volumenstrom IY in m 3/h(n)

0,1 0,2 Flow rate IY in m 3/h(n)

0,3

0,4

0.5 0,6

~

!"

2

Weitere Varianten GIE ON 20 ON 40 - fOr GaseingangsdrOcke < 20 mbar; fOr stetige Regelung; Auf-Klein-Zu-Regelung moglich mit externem Bypass oder Kleinmengeneinstellung. Mit Feder zur Kompensation des Me6werkgewichtes, mit gro6er Beeinflussungsbohrung; interner Bypass mit Blindschraube verschlossen. Weitere Spezifikationen siehe GI.

Further Variations GIE ON 20 - ON 40 - for gas inlet pressures < 20 mbar; for steady control; on-min.-off control with external bypass or min. flow adjustment. With spring compensating the weight of the diaphragm assembly, with large diameter internal impulse; internal bypass drilling is sealed by a blind screw. Further specifications see GI.

Kleinmengeneinstellung: Umbausalz mit Umbauanweisung fOr Gleichdruckregler GI fUr Brenner mit Kleinlast. 7491 1869 Bestell-Nr. ON 25 ON 40 ON 50 7491 1870 ON 65 ON 80 7 491 0849

Min. flow adjustment: conversion instructions and stops for setting minimum gas flow rates in kit form are available for use with the GI. Order-No. ON 25 7491 1869 ON 40-0N 50 7491 1870 7491 0849 ON65-0N80

Reduzierkorper: wird benotigt, wenn der Steuerdruck groBer ist als der Eingangsdruck. Einbausatz mit Einbauanleitung: ON 20 ON 50 7 491 0778 ON 65 - ON 150 7491 0779 Achtung: Wegen der Verschmulzungsgefahr muB dieser Reduzierkorper regelmaBig gereinigt werden.

Variable restrictor: is necessary, if the control pressure is higher than the inlet pressure. in kit form: ON 20 - ON 50 7 491 0778 ON 65 - ON 150 7491 0779 Note: Due to the risk of blockage this variable restrictor must be regularly cleaned.

II taut un re
Ein nachtraglicher Umbau des GI fUr "Nulldruck" ist mit den entsprechenden Umbausatzen, Bestell-Nr.: ON 20 - ON 507 491 1872 ON 65 - ON 150 7491 0853 und der beiliegenden Umbauanweisung moglich.

Supplementary conversion of the GI for "zero pressure" is possible by means of various additions in kit form and enclosed conversions instructions, order-No.: ON 20 - ON 507 491 1872 ON 65 - ON 150 7491 0853

Une modification supplementaire du GI pour une "pression a zero" est possible avec des jeux de modifications et des instructions de modification, reference: ON 20 - ON 50 7491 1872 ON 65 ON 150 7 491 0853

j• .

I

!

0,8 1 Debit '{f en m3/h(n)

5

O'autres variantes GIE ON 20 - ON 40 - pour des pressions de gaz amont < 20 mbar; pour une regulation continue; une regulation toute ou peu ou rien est possible au moyen d'un bypass a I'exterieur ou avec un ajustement de debit minimum. Avec un ressort pour la compensation du poids du systeme de mesure, avec un grand peryage d'influence; avec un bypass a I'interieur soyant ferme par une fausse vis. O'autres speCifications voir GI. Ajustement du debit minimum: instructions de modification et dispositifs d'arret pour les brGleurs operant avec un debit de gaz minimum peuvent etre livres pour les ((3gulateurs de proportion Gl. reference: ON 25 7491 1869 ON 40 ON 50 7491 1870 ON 65 - ON 80 7 491 0849

krom schroder Gase sichern, messen, regeln Kromschr6der AG Postfach 2809 D-4500 Osnabruck Telefon (0541) 1214-0 Teletex 5418163 Telefax 0541-1214-370

200

,

, :

I I

,,

100

I

80 60 50 40

I

f

I

20

:s Q)

10 8

I

/ ~

1/

6 5

,

:/ A

1/

/

)

I'

tI'

V

/:

I

L' /

I

I

I

1/

I

I

/

/

fA /'

j

/

1/ f

V

/

/!

/

II

/ 1/

'/V

V

~

/

/

/

/

/

/

/

4

5 6

8

I

10

20

1/ j

30

,

40 5060

80 100

I

I

I r-I '-+~I -& ",'I

/

&j

&j

I

i I

i

--

i

/

, I

-

/ !

L

/

i

3

/

/

/:

I

2

I'

/':

/

i 1

, "

/

I

L

:/

I

I

/

V)

:

1I

I

/

/

I

/

/

f

I

.,

I

I

/

I

01 0

/

/' !/ V

,:

f!!1

'J7i /'

I

/

-&L :

I

I

/

I

/

./ ./ 1/

2

/ I

I

1/

/

=t:f=

/

/

I

I

I

Vi7lw

I

I I

I

I

I

/

/f}c rt-!{JI

I

Ii

I

3

I

/

J

I"

(f) (f)

/

/

I

·!fI1- 0f!!,) I /: / I / I / I I I /I I I / <:::l 'I V f ~I V{J / "i-/ t '!:!! !:!?I &0 A~ 'riP! I &C:;II I oJS 0',j

:

4

I

I

Ii

1f!!

Q)

0::

I

/0

Q.

2

/

I

I

I

; / !:!?/'

30

-0

I

I

I

I

,,

200

I

I

,

,

I

!

300 400500600 800 1000

2000

3000

2~-+~~~~r+~~--~-+~-+~+++-~~~--~--~~r+~'H-1-r+~~~--+-~~-r

3

4

6

8 10

20

30' 40 50 60

80 1 0

0 '4

~.~IH-I+1~1-1~1r---~~-r~~~-7~±+~--+-~20tolo~ ®rl--~--21r-~Ir+~I~'~t~I-rI+t~I~I---+--+1-+I-+I~,-rl 3 4 5 6 8 10 20 30 40 50 60 80 100 I

G0~~-+I--~rl~rl~i~I~I-+I~I-r1rl--~--~I~+-+I~+I~I~I~I~I_rl+1+1-------+
~-4-+4-~_+_r~_r--_+--~I--r_ 2 3 4 5 6 8 10 20 30 40 50 60 80 100 200 2000 'i/[m 3/h (n)) Volumenstrom Caracteristiques de debit Flow Rate G) = Erdgas (N) dv= 0.62 dv= 0,62 G) = Natural gas sg = 0.62 G) = Gaz Naturel dv= 0.45 @= 8tadtgas (8) dv= 0,45 @=Towngas sg = 0.45 @= Gaz de Ville dv= 1.56 @ = Flussiggas (F) dv= 1,56 @=LPG sg = 1.56 @ = Gaz de petrole liquefie dv= 1.00 @)= Luft (L) dv= 1,00 @)=Air sg = 1.00 @)=Air

Technische Anderungen, die dem Fortschritt dienen, vorbe· halten.

We reserve the right to make technical changes deSigned to improve our products wIthout pnor notice.

Toutes les caracteristiques techniques sont sulettes a modifications sans avis prealable.

PHILIPS .Industrial Controller KS 4580 High-contrast multi-function LCD provides clear indication of: - Process value x and set-value w, - Correcting variable y, - Trend of control deviation (bargraph) - Control parameters (standard symbols) Simple, user-friendly operation with clear separation of the functions: - operation - parameter setting - configuration Entire operation with just 6 reliable pushbuttons Self-tuning versions available Built-in manual station with bumpless internal or external auto/manual switchover Configurable as switching or continuous controller with precise control characteristics Configurable set-value limits Configurahle for: - standard thermocouples - resistive sensors - standard current signals Low power consumption permits ambient temperatures up to 600e

PROFILE Industrial controller KS 4580 is a microcomputer-based controller generation for general process control applications. Configurable measurement and control functions enable the Industrial Controller KS 4580 to be used in a wide range of applications: Mechanical engineering (furnaces. driers. automobiles. plastics and textile machinery). steel and lightmetal construction (boilers. heating, air conditioning), electrical engineering (measurement. test process control).

basic industries (chemicals, petrochemicals, iron, cement), consumer goods, food and beverages, and environmental technology. Due to consistent application of microcomputer technology, Industrial Controller KS 4580 offers advantages such as: a) ease of operation that sets new standards in this compact controller class, b) excellent price/performance ratio and c) short delivery time.

Options: - External set-value and process value output - Digital interface RS 422/485 or RS 232 C, galvanically isolated - Program controller with ramp function and optional bandwidth control Rugged, splash-water and dust-protected front panel to IP 54 or IP 65 High interference suppression EEPROM data security

KS 4580

Fig. 1 Electrical construction

---------------------------------------

DESCRIPTION The controller hardware comprises only two basic versions: switching controller and continuous controller. This means important advantages for stockkeeping and servicing, since all functions provided by hardware can be selected by configuration. Switching controller All switching controllers feature 3 built-in relays with potential-free changeover contacts. The controller type is determined by selecting the configuration code: - signaller - signaller with additional signalling contact two-point controller with DPID or PD control mode two-point controller with DPID or PD control mode and additional signalling contact - three-point controller with DPID/DPID or PD/PD control mode - three-point stepping controller with DPI control mode.

Note Two and three-point controllers are possible with logic output on trigger point 1. The manual function is configurable for all versions. Thus the controllers can be switched to manual operation using the "auto/manual" push-button. External auto/manual switchover via the FB contact is also possible. Switchover is bumpless in both directions. The displayed correcting signal y can be adjusted with the "increase" or "decrease" keys. With three-point stepping controllers, the motor actuator position is re-transmitted by a potentiometer yp in the actuator, whereby the display of correcting signal y is matched to the actuator position: Yo "= 0% (transducer span start) and Y100 "= 100% (transducer span end). Correcting signal y can be displayed even if the manual function is not configured, Process value x and set-value w can be displayed during manual operation. Relay 3 (LC) is configurable for: a) Limit-Comparator functIon. Negative limit comparator range LC- and positive limit comparator range LC+ are separately adjustable for control deviation monitoring (adjustment is referred to set-value). b) Limit-Contact function: Trigger points L- and L +, which are independent of the set-value, are separately adjustable for monitoring limit values in the process value display range.

G-> x

(¥)

G->LC

G->LC

q> SUPPLY

Control parameters Due to wide adjustment limits, the controllers can be matched to difficult processes. Two and three-point controllers have true DPID control mode for optimum start-up and line-out. The switching frequency of the output relays is adapted to the process with the adjustable cycle times. Following parameters are adjustable:

Signaller Switching differential XSd

Two-point controller PD and three-point controller PD/PD Proportional bands XpdXpz Derivative action time Tv Cycle times T1/Tz Trigger point separation X Sh

Two-point controller DPID and three-point controller DPID/DPID Proportional bands XpdXp2 Derivative action time Tv Integral action time Tn Cycle times T,/T2

Two-point control/er PD or DPID with signalling contact Adjustment of trigger point separation ±LW

Three-point stepping control/er DPI Switching range (neutral zone) X Sh Proportional band Xp1 Derivative action time Tv Integral action time Tn Actuator response time Tm Feedback can be switched off

IKlLTAGE

Continuous controller Output current y is configurable 0 ... 20 mA or 4 ... 20 mA for direct or inverse operation. Moreover, maximum current +y, minimum current -y and working point Yo are adjustable. The output is short circuit proof and protected against voltage peaks. Continuous controllers always have an additional relay, whose function as limit comparator or limit contact is configurable as with switching controllers. If the instrument is configured with manual function, 0/4 ... 20 mA corresponds to a correcting variable display y = 0 ... 100 0/0 • Auto/manual switchover is bumpless in both directions. External auto/manual switchover via the FB contact is also possible, Process value x and set-value w can also be displayed during manual operation. Correcting variable y can be displayed even when the manual control function is not configured.

Control parameters The controller has DPI control mode, The following parameters are adjustable within wide limits for matching to difficult processes: Proportional band Xp1 Derivative action time Tv Integral action time Tn The integral action can be switched off by means of an external link (FB "= feedback) or during parameter configuration, Setting Tn =0000"= 00 causes the controller to work as P or PD controller.

BI.JlAGE 2.3 TEMPERATUURREGElING HAMERMACHINES

BIJLAGE TEMPERATUURREGELING HAMERMACHINES

Door

Kees Korsmit

j

anuari 1993

2.3

Inhoudsopgave:

1.Algemene beschrijving 2.Regelstraat 3.inregelprocedure regelstraat (R&O) 4.PID regelaar: beschrijving en instelling 5.0CAP/storingsanalyse (R&O) 6.Aanbevelingen/tips

1.

ALGEMENE BESCHRIJVING:

In 1992 zijn in de W-hamerlijn zowel de enkelvoudige als de tandemhamermachines u;tgerust met een regeling waarbij de staaftemperatuur na de hameroven en vlak voor de hamermachines (voor enkelvoudige machines 8 mm en voor de tandemopstelling 4 mm) wordt gemeten met een pyrometer en wordt teruggekoppeld naar een PIO regelaar die deze gemeten waarde vergelijkt met de gewenste waarde en afhankelijk daarvan een regelklep aanstuurt in de blowerluchttoevoer van de ovenbrander waarmee dus de temperatuur in de oven wordt bijgesteld afhankelijk van de afwijking tussen de gemeten en de gewenste waarde. Deze blowerluchttoevoer is voorzien van een aansluiting die de gemeten druk in de blowerlucht doorgeeft naar een gelijkdrukregelaar in de gastoevoer waarmee de druk in de gastoevoerleiding gelijk gemaakt wordt, door vergroting of verkleining van de doorlaat in de gelijkdrukregelaar, zodat steeds met een dezelfde gas/lucht-verhouding de oven wordt gestookt. Tijdens het inregelen van de diverse regelstraten en bij het bedrijven van deze straten is een aantal problemen en kinderziekten te voorschijn gekomen die hebben geleid tot een goed inzicht in de manier waarop de regelstraten kunnen worden ingeregeld, een beeld van de prestaties van de regelstraten bij de diverse hamermachines en de acties die ondernomen moeten worden als de bovengenoemde prestaties verslechteren. Tevens hebben de experimenten die ondergetekende heeft uitgevoerd ten behoeve van zijn afstudeeropdracht aangetoond welke verstoringen de PIO regelaar in dit verband wel en niet kan wegregelen. Tevens is uit deze afstudeeropdracht gebleken dat met moderne regeltechniek waarbij de bestaande PIO regelaar wordt toegepast in een computergestuurde regelkring nog betere prestaties mogelijk zijn en waarbij zelfs de zogenaamde 'temperatuursbult'in het begin van de staaf kan worden weggeregeld. Oit vereist echter een aanvullend onderzoek waarbij de regelparameters voor elke machine afzonderlijk worden vastgesteld en waarbij gekeken wordt naar een centrale computer die voor alle machines de regelkringen doorrekend en bestuurd. Tevens is er een theoretisch model ontwikkeld dat in staat is te voorspellen wat de consequenties zijn op de staaftemperatuur ten gevolge van wijzigingen in proces of machine parameters. V~~r meer informatie wordt verwezen naar de eindrapportage van deze afstudeeropdracht.

In dit rapport wordt beschreven hoe men de huidige situatie kan bedrijven en beheersen. Het doel van deze rapport age is hieromtrent meer inzicht te verschaffen aan de afdelingsleiding van afdeling 11911 . Tevens zullen ook aanbevelingen gedaan worden ten aanzien van het vervolg. 2.

REGELSTRAAT:

De regelstraat zoals op dit moment (1-1-1993) aanwezig op de gehele Wolfraam hamerlijn is als volgt opgebouwd: De regelstraat bestaat uit een gas (3/4") en een blowerlucht(1 1/2") aanvoer, beide zijn voorzien van een reduceerventiel en een flowmeter. De blowerluchtleiding is na de flowmeter voorzien van een bypass waarin een regelklep en een magneetklep zijn opgenomen. De magneetklep houdt de bypass afgesloten als de pyrometer geen staaftemperatuur 'ziet' « 900 C).In de rechtdoorgaande leiding is een z.g. 'regel-T' opgenomen die, als de bypass afgesloten is, een stationairniveau bepaalt. Verder naar de brander toe, als de rechtdoorgaande en de bypass weer bij elkaar gekomen zijn is een meetnippel geplaatst die de druk in de blowerluchtleiding doorgeeft naar een gelijkdrukregelar in de gasleiding die ervoor zorgt dat de druk in de gasleiding na deze gelijkdrukregelaar gelijk blijft aan de druk in de blowerluchtleiding ter plaatse van de meetnippel. Hiermee is bereikt dat steeds de gasflow met de variatie van de blowerflow meegaat in een constante gas/lucht verhouding, in ons geval 1:9. Bij de brander zijn verder nog twee extra restricties (regel-T's) aangebracht waarmee de voordruk en de gas/lucht verhouding kan worden ingesteld. Bijlage 1 geeft de opstelling weer van deze gasstraat. V~~r meer informatie kan men terecht op tekenkamer waarop in de samenstellingstekening van de hamermachines ook deze gasstraat is vermeld. De tekeningnummers van de samenstelling zijn:

enkelvoudige hamermachines (HW 11 tim HW 15): 7222 025 54650 AO Tandemhamermachines (HW 16 tim HW 21): 7222 025 54900 AO

3.

INREGELPROCEDURE:

Bij de installatie van een nieuwe regelstraat of bij het opnieuw inregelen van een enige tijd in gebruik zijnde regelstraat moet de volgende inregelprocedure vol gens de aangegeven volgorde gehanteerd worden. 1. De zaalleidingdruk van de blowerlucht (160 mbar) moet gereduceerd worden naar 80 mbar met behulp van het reduceerventiel voor de blowerlucht die zich bij elke hamermachine vlak voor de regelstraat bevindt. De gasdruk welke een zaalleidingdruk heeft van ca 90 mbar moet ook gereduceerd worden naar 80 mbar met het reduceerventiel voor het gas dat zich ook bij elke hamermachine vlak voor de regelstraat bevindt. In het algemeen geldt voor de gelijkdrukregelaar die zich in deze regelstraten bevindt dat het medium dat geregeld moet worden een gereduceerde druk moet hebben die groter of gelijk is aan de gereduceerde druk van het medium wat de gelijkdrukregelaar aanstuurt. Voordat nu verder gegaan wordt met de inregelprocedure moet men er zich van overtuigen dat de bypass in de blowerluchtleiding waarin zich de regelklep bevindt afgesloten is met de magneetklep. Deze magneetklep is gesloten als de door de pyrometer waargenomen temperatuur lager is dan de ingestelde temperatuur van het onderste limitcontact van de regelaar (L- niveau). De ervaring leert dat een ingestelde temperatuur van het onderste limitcontact van 900 C voldoende is. 2. De regel-T die zich vlak na de flowmeter van de blowerlucht bevindt is voorzien van een draadstuk waarmee de doorlaat van deze regel-T kan worden ingesteld. Dit draadeind moet nu in eerste instantie zodanig ingedraaid worden dat de kop van het draadeind ongeveer 10 mm boven de borgmoer uitsteekt als deze borgmoer is aangedraaid. Deze 10 mm is proefondervindelijk vastgesteld waarbij gebleken is dat deze stand zich in het regelbereik van de hamerovens bevindt. Vervolgens moeten de regel-T's die zich aan de branderkop bevinden worden ingesteld. 3. Allereerst moet de stelschroef in de regel-T van de gastoevoer zodanig worden ingedraaid dat de bovenzijde van de stelschroef in deze regel-T zich minimaal 10 a 15 mm onder de bovenzijde van de regel-T bevindt. Zodoende is een vergroting van de gasflow nog mogelijk.

4. Nu moet de regel-T van de blowerluchttoevoer ingesteld worden. Hierbij kunnen zich 2 situaties voordoen: a) Bij het indraaien van de stelschroef (rechtsom) zal onmiddelijk een verlaging van de blowerluchtflow worden geconstateerd. De stelschroef moet nu uitgedraaid worden tot de blowerluchtflow niet meer stijgt. b) Bij het indraaien van de stelschroef zal de blowerluchtflow niet meteen dalen. De stelschroef moet nu verder ingedraaid worden totdat wel een daling van de blowerluchtflow wordt geconstateerd. De stelschroef wordt hierna weer iets teruggedraaid zodat de daling weer teniet gedaan wordt. Voorafgaand aan de hiervoor vermelde daling zal geconstateerd worden dat de gasflow zal stijgen als gevolg van de drukdaling in de oven. 5. De stelschroef in de regel-T van de gastoevoer moet nu zodanig ingesteld worden dat de gas/luchtverhouding 1 : 9 bedraagt. Uitdraaien van de stelschroef geeft een daling van deze verhouding terwijl indraaien van de stelschroef een stijging van de gas/lucht verhouding geeft. 6. Met behulp van de regel-T die zich vlak na de blowerluchtflowmeter bevindt wordt nu de stationairflow ingesteld. V~~r de enkelvoudige hamermachines (HW 11 tim HW 15) geldt een richtwaarde van ca. 350 l/min blowerluchtflow. V~~r de tandemhamermachines (HW 16 tim HW 21) geldt een richtwaarde van ca 250 l/min . In het geval dat deze stationairflow niet bereikt kan worden met het uitdraaien van de stelschroef of als de stationairflow wel gehaald kan worden maar dat het niet mogelijk is om met de stelschroef een flow in te stellen die minstens 100 l/min hoger ligt dan deze richtwaarden zal bij deze richtwaarde de inregelprocedure vanaf punt 4 herhaald moeten worden. De reden hiervoor is het feit dat de restrictie in de regel-T van de blowerluchttoevoer die zich bij de branderkop bevindt toch nog zo klein is dat deze restrictie bepalend is voor de blowerluchtflow terwijl eigenlijk de restrictie na de blowerluchtflowmeter bepalend moet zijn. 7. Als de regelstraat volgens het bovenstaande juist is ingesteld zal bepaald moeten worden of de onder punt 6 ingestelde richtwaarde voor de stationairflow juist is . Dit kan alleen als er met de desbetreffende hamerunit wordt geproduceerd. De oven dient dan 4 uur op deze stationairflow te hebben gebrand. Na het hameren van een tiental staven zal gecontroleerd moeten worden of de gewenste temperatuur wordt gehaald en wel zodanig dat geconstateerd wordt dat ook de regelklep zowel flowdalingen als stijgingen bewerkstelligt of met andere woorden dat het hele regelbereik wordt aangesproken.

Let op ! : controleer of ook de regelaar juist ingesteld is. (zie: PID regelaar, beschrijving en instellingen) Als de gewenste temperatuur niet wordt gehaald of de gewenste temperatuur wel wordt gehaald maar de regelaar stuurt continu de regelklep 100% open dan moet de stationairflow verhoogd worden. Als de gewenste temperatuur wordt overschreden of als de gewenste temperatuur wordt gehaald maar de regelaar stuurt continu de regelklep dicht (0 %) dan moet de stationairflow worden verlaagd. De verhoging of verlaging van de blowerluchtflow moet per correctie ongeveer 20 l/min bedragen. Na deze correctie moet na 10 staven wederom de temperatuur worden gecontroleerd. Indien niet goed dan wederom een correctie van 20 l/min totdat het gewenste temperatuursniveau is bereikt. Bedenk hierbij dat hierbij de warmtecapaciteit van de oven een rol speelt. 4.

PIO regelaar: beschrijving en bepaling regelparameters:

Beschrijving: De regelaar zoals deze in de wolfraam hamerlijn is toegepast is van het merk PHILIPS type KS4580. Deze regelaar heeft drie configuratieniveau's en afhankelijk van het niveau kunnen bepaalde instellingen verkregen worden. Het bovenste niveau legt de functies en mogelijkheden vast van de regelaar, bijvoorbeeld de keuze tussen een aan/uit regelaar of een PID regelaar, de mogelijkheid om de regelaar met behulp van een computer te besturen etc. Het daaronder gelegen configuratieniveau is bedoeld om de regelparameters in te kunnen stellen zoals de Proportionele Band, de 1- en D-actie ,schakelniveau's etc .. Het laagste niveau is bestemd om de gewenste waarde te kunnen instellen, om een uitlez;ng te verkrijgen van of gewenste waarde of gemeten waarde of uitsturing van de regelaar. Tevens kan op het laagste niveau de handbediening worden ingeschakeld waarmee de regelaar wordt uitgeschakeld en waarmee men rechtstreeks de luchtklep kan sturen. V~~r de bediening van deze regelaar wordt verwezen naar de handleiding die bij elke regelaar wordt bijgeleverd en die verkrijgbaar is bij de EBM. Regelparameters: Voordat ingegaan wordt op de bepaling van de regelparameters zal eerst een korte omschrijving gegeven worden van de bet ekenis van de verschillende regelparameters.

Het is reeds in het voorgaande duidelijk geworden dat hier sprake is van een teruggekoppelde regelkring. Dit is weergegeven in de onderstaande figuur.

Ys

gewenst

+

Regelschema van de regelstraat op de W-hamermachines Proportionele Band (=PB): De proportionele band wordt gedefinieerd als: PB

=1

x 100%

K

waarin K de versterkingsfactor is waarmee de afwijking tussen gewenste en gemeten waarde wordt omgezet in een regelactie, in dit geva1 het meer of minder open sturen van de luchtklep. Praktisch betekent de proportionele band niets anders dan de grootte van de bovengenoemde afwijking waarbij de regelaar vol1edig uitstuurt. Een kleine PB betekent dus dat a1 bij geringe afwijkingen ten opzichte van de gewenste waarde de regelaar volledig uitstuurt. Een kleine PB zorgt er in de praktijk voor dat de blijvende afwijking tussen gewenste en gemeten waarde zo klein mogelijk wordt, echter een te kleine PB kan leiden tot instabiliteit van de regelkring terwijl een grotere PB het systeem stabiel maakt maar tevens onstaat hierdoor een grotere offset en wordt het systeem bij een te grote PB te traag.

I-actie: De I-actie zorgt er in beginsel voor dat de offset wordt weggeregeld. Dit gebeurt door, nadat de regelaar een actie (waarvan de grootte afhankelijk is van de PB) heeft gegeven ten gevolge van een onstane afwijking tussen gemeten en gewenste waarde, de regelaar steeds verder blijft bijsturen totdat de afwijking is verdwenen. De regelactie op het moment dat de afwijking verdwenen is blijft dan gehandhaafd totdat er weer een afwijking onstaat. De I-actie wordt gegeven in seconden en wordt als volgt gedefinieerd: I-tijd is de tiid. die nodig is om_met beJlulp van de I-werking nogma~Js dezelfg.!L.Yer~n(teril19.. irt het uitgangssignaal te V~L-::::: kri~n als dOQr de proportionele aktie is geschied als een Mvolg_yat:L~~rLaf)'Ltiking tusse.IL ingestelde en __ gemeten waarde.

D-actie: De D-actie is de mate waarin de regelaar reageert als functie van de afgeleide van het verschil tussen de gemeten en de gewenste waarde. In praktijk heeft dit twee consequenties. Ten eerste kan de gemeten waarde met een bepaalde snelheid naar de gewenste waarde klimmen. De D-actie zorgt er dan voor dat afhankelijk van deze snelheid door de regelaar een tegenactie wordt gegeven. Hiermee kan 'overshoot' worden voorkomen, hetgeen wil zeggen dat de gemeten waarde doorschiet naar de andere kant van de gewenste waarde. Ten tweede zal als de gemeten waarde van de gewenste waarde begint af te wijken de regelaar meer ingrijpen als de mate waarmee deze afwijking optreedt groter is. Men zou deze D-actie kunnen vergelijken met een demper op de regelactie, in plaats van de D-actie spreekt men ook wel over demping. De D-actie is ook aangegeven in seconden en is gedefinieerd als: De D-tijd is._de tijd dat d~J!9..elaar. ogenschijnlijk d@ afwti.k:ing al eerder heeft doorgekregen en als proportionele aktie heeft uitgestuurd. meer informatie verW1JS ik naar de kursus MR van het Rove die reeds door een aantal medewerkers is gevolgd en waarin bovenstaande begrippen duidelijk zijn geillustreerd met grafieken. Met betrekking tot deze regelparameters nog enkele tips: V~~r

- Men kan de I-actie uitschakelen door de I-tijd zo groot mogelijk te maken, bij de KS4580: 9999 s - Men kan de D-actie uitschakelen door de D-tijd gelijk te maken aan 0 seconden.

-Een te grote I-actie (b.v. 1 s) Of een te grote D-actie (b.v. 1000 s) heeft hetzelfde effect als een te kleine proportionele band: instabiliteit. -De regelaar die hier gebruikt wordt (KS4580) omschrijft de 1tijd als nasteltijd( Tn ) en de D-tijd als voorsteltijd ( Tv )

.

Het instel1en van deze parameters is in dit geval gebeurt met behulp van de instelregels volgens Ziegler en Nichols. Hierbij wordt de D-tijd op 0 sec. gezet, de I-tijd op,in dit geval, 9999 sec. en hierna wordt de PB dusdanig verkleind dat op zeker ogenblik instabiliteit onstaat dat wil zeggen er onstaan slingeringen in de gemeten waarde steeds groter worden. Hierna moet de PB weer iets verhoogd worden zodanig dat de slingeringen evengroot blijven. Van de nu aanwezige slingeringen wordt de periodetijd bepaald en met behulp van deze periodetijd kan men met behulp van de volgende vuistregels de P,I en D-actie bepalen: Tp = periodetijd I-tijd = Tn = 0.5 * Tp D-tijd = Tv = 0.125 * Tp PB = 2.5 * PB waarbij slingeringen niet vergroten en niet uitdempen. de HW14 is dus dit eenmalig door ondergetekende bepaald en hieruit bleek dat Tp = 25 s. en dus Tn = 0.5 * 25 s. = 12.5 s. Td = 0.125 * 25 s = 3.125 s. en PB = 2.5 * 10 % = 25 %

V~~r

Ingesteld is: Tn Tv PB

= 13 s. = 3 s.

= 40%

(bij 40% bleek het proces rustig te zijn zonder teveel doorschot)

Voor de tandemhamermachines bleek dat het signaal dat de pyrometer afgeeft niet altijd betrouwbaar is en dat tengevolge van oxidatiedampen hierdoor grote pieken onstaan waarop uiteraard ook de regelaar reageert. Hierdoor werd de regeling 'zenuwachtig' en daarom is de PB van de regelaars van de tandemopstellingen verhoogd naar een PB = 80 %.

5.

~TORINGSANALYSE/OCAP

Als de hierboven beschreven temperatuursregeling niet aan de de eisen voldoet moet er worden ingegrepen. Deze eisen worden bepaald c.q. vastgelegd door de zogenaamde aktiegrenzen. Hierbij onderscheiden we twee situaties: 1. De snelle feedback loop: De operator constateert een gemeten temperatuur die continu kleiner is dan de gewenste temperatuur (THt~;nt)- 45 °e of continu groter dan de gewenste temperatuur + 45 °e. Dit moet bij minstens 3 achtereenvolgende staven zijn geconstateerd waarbij de situatie zich niet verbeterd.De machine moet nu stilgelegd worden en de hierna beschreven ocap moet dan worden gehanteerd. 2. De langzame feedback loop: De GL konstateert op de temperatuursregistratie in de monitoringruimte een bepaald % overschrijdingen ten opzichte van de norm (THt~;~ +- 45°C). Dit % overschrijdingen wordt eenmaal per ploeg uitgeprint. Het is belangrijk dat gekeken wordt naar percentages over een voldoende aantal staven om aanloopverschijnselen buiten beschouwing te laten. Dit aantal staven waarover het percentage overschrijdingen wordt berekend moet groter zijn dan 30 stayen. Het percentage overschrijdingen waarbij ingegrepen moet worden is machineafhankelijk. We onderscheiden hierbij de enkelvoudige hamermachines en de tandemhamermachines. V~~r de enkelvoudige hamermachines moet worden ingegrepen als het percentage overschrijdingen groter wordt dan 10 %, bij de tandemhamermachines moet worden ingegrepen als het percentage overschrijdingen groter wordt als 15 %. Het is hierbij ook nutt;g om te kijken naar de percentages overschrijdingen van dezelfde machine in drie opeenvolgende ploegen. dus elke dag in het ochtendoverleg. TIP: MAAK ER EEN ECHTE LANGZAME FEEDBACK LOOP VAN, REAGEER NIET OP INCIDENTEN !!!!! In het geval van een te groot percentage overschrijdingen (boven of onder de norm) moet tevens de beschreven ocap worden gehanteerd echter de machine behoeft nu niet te worden stilgelegd mits het percentage overschrijdingen niet groter is dan 30 % bij zowel de enkelvoudige als de tandem hamermachines. De ocap die hierna is beschreven is zodanig opgesteld dat zowel de operator als de monteur hiervan gebruik kunnen maken. In eerste instantie voert de operator zijn acties uit. Mocht dit niet leiden tot een goed resultaat dan moet in overleg met de GL een monteur worden gewaarschuwd. In het geval dat ook de monteur de storing niet kan verhelpen moet de FE'er gewaarschuwd worden.

AKTIE&_______ Temperatuursniveau te hoog: T gelleten Operator/GL: 1. 2. 3. Monteur/FE

Mits vo1daan aan 1 tim 6

setpoint rege1aar juist? staafsnelheid juist? pyrometer goed?,controleer met handpyrometer 4. afstand oven-hamermachine juist?(zie bijgevoegd overzicht) 5. drukken blower1ucht en gas = 80 mbar? 6. gas/lucht verhouding = 1/9 ver1aag stationairf1ow met stappen van 50 l/min. tot gewenste niveau is bereikt.

Temperatuursniveau te 1aag: Tgelleten Operator/GL: 1. 2. 3. 4. Monteur:

5. 6. 7. 8.

9. 10. 11. Mits vo1daan aan 1 tim 11:

> Tsetpoi nt + 45°C

< Tsetpo; nt - 45°C setpoint regelaar juist? staafsnelheid juist? schoorsteen open? pyrometer goed?,controleer met handpyrometer(Ircon of Gulton). afstand oven-hamermachine juist?(zie bijgevoegd overzicht) drukken blowerlucht en gas = 80 mbar? gas/lucht verhouding = 1/9? Wordt er gas/lucht bijgegeven in een regelsituatie,gas +15 l/min blowerlucht 150 l/min.? lekkages gas/lucht aan de buitenzijde van de oven, Slangen bekne1d? Conditie oven? Conditie hamermachine? Verhoog stationair flow met stappen van 50 l/min tot gewenste niveau is berei kt

Setpoint regelaar niet juist: -Op WXy toets drukken tot de setpointwaarde = W verschijnt. -Met toets < opzij naar het te wijzigen cijfer(s). -Met toetsen of het cijfer(s) wlJzigen -Als de gewenste setpointwaarde ;s bereikt P-toets indrukken. Staafsnelheid niet juist: -Controleer conditie dies. -Controleer conditie hamers -Controleer slag (zie bijgevoegd overzicht) -Laat het toerental van de hamermachine controleren door de technisch assistent. V~~r het juiste toerental raadpleeg het bijgevoegde overzicht. Schoorsteen verstopt: -Klop met enige voorzichtigheid met een scherp voorwerp de onstane verstopping los, dit heeft tot gevolg dat men de gasflow zal zien stijgen, de blowerlucht wordt niet beinvloed. -Controleer ook even de in en uitvoeropening en klop ook deze zonodig open. Pyrometer geeft niet de juiste temperatuur: -Waarschuw Technisch Assistent Afstand oven-hamermachine niet juist: -draai de bouten waarmee de oven op de slede is gemonteerd los. -Verschuif oven met drukbouten tot juiste afstand is bereikt. -Draa; bouten opnieuw aan. Druk gas ongelijk aan 80 mbar: -Verwijder blauw deksel op het gas reduceerventiel wardoor een stelschroef zichtbaar wordt. -Verdraai met de schroevendraaier de stelschroef onder het blauwe deksel tot de gewenste druk (80mbar) is bereikt. -Het blauwe deksel opnieuw monteren. -Is de druk niet op de gewenste 80 mbar in te stellen dan reduceerventiel vervangen.

Druk blowerlucht ongelijk aan 80 mbar: -Verwijder dop op het blowerreduceerventiel waardoor een stelbout zichtbaar wordt. -Draai contramoer los en verdraai de bout tot de gewenste druk (80mbar) is bereikt, dan contramoer weer vastzetten. -Dop opn;euw monteren. -Is de druk niet op gewenste 80 mbar in te stellen dan reduceerventiel vervangen. Gas/lucht verhouding is ongelijk aan 1/9: -Als de gas/lucht verhouding tussen 1/8 en 1/10 1igt dan geen stappen ondernemen. -Als de gas/lucht verhouding buiten deze grenzen l;gt kunnen er twee situaties optreden: 1.De gas/lucht verhouding ligt buiten de toelaatbare grenzen maar de gas/lucht verhouding blijft over het he1e regelgebied constant. -Verwijder de dop op de gas regel-T die aan de branderkop is gemonteerd. -verdraai de stelschroef in de regel-T tot de gewenste gas/lucht verhouding is verkregen, doe dit bij een stationairflow dus als er niet wordt gehamerd. -Monteer de dop weer op de regel-To -controleer nogmaals de gas/lucht verhouding. LET OP ! als er langs de stelschroef gas lekt kan dit grote verschillen in de gas/luchtverhouding teweeg brengen als er wel of geen dop op de regel-T aanwezig is. 2.De gas/lucht verhouding wijzigt over het regelgebied en waarschijnlijk zo dat bij een lage blowerlucht flow de gas/lucht verhouding kleiner is dan bij een grote blowerlucht flow. In de meeste gevallen is het zelfs zo dat wanneer de blowerlucht flow stijgt de gasflow daalt in plaats van dat deze ook stijgt. In dit geval ;s de druk in de oven, die hoofdzakelijk wordt bepaald door de blowerlucht flow, te hoog wat veroorzaakt wordt doordat de regel-T van de blowerlucht die AAN DE BRANDERKOP is gemonteerd te ver open staat. -Dop verwijderen (of contramoer 10sdraaien bij tandems) van de regel-T van de blowerlucht AAN DE BRANDERKOP. -In de stelschroef is bij de meeste machines nog een borgschroef aangebracht, deze eerst losdraaien. -De stelschroef indraaien tot de blowerflow beg;nt te dalen. Zodra deze begint te dalen moet je de stelschroef iets terug draaien. Voordat de blowerflow gaat dalen is a1 een duidelijke stijging van de gasflow waarneembaar. Bij bepaalde tandems wordt de doorlaat van de regel-T door een verdraaibare klep bepaald, pas op! deze is zeer gevoelig. -borgschroef vastzetten -Dop weer monteren op de regel-To

De gas/lucht flow stijgt niet als regelaar werkt: Dit kan een aantal oorzaken hebben. Hieronder staan de oorzaken vermeld in vologorde van waarschijnlijkheid. 1.Stationairflow is zo hoog ingesteld dat de regelklep hier niets meer aan toevoegt. De mogelijkheid bestaat dan dat de oven gewisseld moet worden. Voor verder handelswijze zie: 'Oven Defect'. Een andere mogelijkheid is dat de restrictie in de blowerluchtflow die aan de branderkop is gemonteerd te ver ingedraaid is waardoor deze restrictie bepalend wordt voor de maximaal te bereiken blowerluchtflow. In dat geval moet het volgende gebeuren: -Dop van de regel-T van de blowerlucht (aan de branderkop) verwijderen . -Als er in de stelschroef een borgschroef aanwezig ;s deze eerst losdraaien. -Daarna de stelschroef een halve omwenteling terugdraaien zodat de opening van de restrictie groter wordt. -Controleer of er nu wel bijgeregeld wordt ,zoniet dan nog een halve omwenteling totdat er wel duidelijk wordt bijgeregeld. De beperking is hierbij de druk in de oven die door de vergroting van de restrictie zal stijgen waardoor het gevaar bestaat dat de gas/lucht verhouding gaat varieren. Dit mag niet optreden want dan moet de restrictie weer ingedraaid worden. -borgschroef vastdraaien en vervolgens de dop weer op de restrictie monteren. 2.Magneetklep in de bypass waarin de regelklep opgenomen is functioneert niet. -controleer met de hand of de klep schakelt, d.w.z. als er spanning opkomt moet de magneetspoel op de klep warm worden . Ook moet men de klep voelen schakelen. -Als dit niet waarneembaar is dan eerst de elektrische storingsmonteur laten controleren of er spanning op de spoel komt. Pas als dat toch het geval is de klep vervangen. 3.Regelklep funtioneert niet. Dit is in principe een elektrische storing dus een elektrische monteur vragen of deze controleert of de klep tussen zijn eindschakelaars op en neer beweegt. Om dit te constateren zal hij de zwarte afdekkap op de klep moeten verwijderen. Hierna is met het blote oog zichtbaar of de klep beweegt en of deze zijn eindschakelaars bereikt. Voor het open en dicht sturen kan de regelaar op handbediening worden gezet. Lekkages aan de buitenzijde van de oven: -controleer met lek-spray alle koppelingen,regel-T's,meetnippels!,bevestiging brander op oven,flowmeters etc. kortom de complete gasvoorziening van de oven.

-Indien branderkop lekt, kop demonteren en voorz;en van nieuwe pakking. -Meetnippels kunnen open staan. -Afdekdoppen van regel-T's kunnen lekken -Trek alles goed na. -Controleer of de slangen niet bekneld raken als de oventafel op en neer beweegt. Conditie oven: Als de stationairflow in de hoogste stand staat en oven komt na a11e voorgaande acties niet op temperatuur dan kan de conditie van de oven in twijfel getrokken worden. -Raadpleeg P.O.-lijsten of de laatste ;nspectie van de oven ernstige mankementen aantoont, zo ja oven vervangen. -Zo niet, raadp1eeg dan de ovenbouwer of hij nog iets bijzonders heeft geconstateerd aan de oven wat niet in de P.O lijst is vermeld en vraag hem desnoods de oven op dat moment te inspecteren. -Als hij dan a1snog mankementen vertoont, meteen de oven vervangen. -Zo niet dan branderkop demonteren en kontroleren of het branderstuk in de oven scheuren vertoont. Zo ja ,oven vervangen. -Zo niet, dan branderkop weer monteren . -oven niet verwisselen Conditie hamermachine: Onlangs is gebleken dat ook de conditie van de hamermachine indirect van invloed is op de staaftemperatuur. -Controleer lagerspeling, indien nodig dan natrekken. -Controleren binnendiameter stalen band, is deze te groot dan de hamermachine uitwisselen. -Controleren de oppervlaktegesteldheid van de binnenzijde van de stalen band, vertoont deze groeven dan eveneens machine uitwisselen. -Controleer conditie van in en u;tvoerapparaten, indien slecht vervangen. -Als na het vasttrekken van de lagers na geringe tijd de lagers weer loslopen dan machine vervangen. 6.AANBEVELINGEN/TIPS:

- De temperatuursbult aan het begin van de staaf kan afgevlakt worden door zolang de pyrometer de staaf niet ziet de brander reeds met maximale gas/lucht flow aan te sturen. Het effect hiervan kan uitgetest worden door de magneetklep in de bypass te verwijderen.

Dit kan ook door het onderste limitcontact te verlagen naar een waarde kleiner dan b.v. 500°C. De magneetklep wordt namelijk bekrachtigd als de door de pyrometer gemeten temperatuur groter is dan de waarde van het onderste limitcontact. Normalerwijze moet het onderste limitcontact op 900°C ingesteld zijn. Eigenlijk wordt hiermee een eenvoudige feedforward gecreeerd. - Zorg ervoor dat bij de tandemhamermachine periodiek de schoorstenen en in- en uitvoeropeningen worden open gehouden. - Streef ernaar alle hamermachines welke nu nog voorzien zijn van een Heimann pyrometer te voorzien van een Ircon pyrometer. Dan kan bij de tandemhamermachines ook de PB worden verlaagd van 80% naar 40% wat ten goede komt aan de regelperformance, en waarschijnlijk kan dan ook de overschrijdingspercentage waarbij wordt ingegrepen dat nu op 15 % ligt worden verlaagd naar 10 % overeenkomstig de enkelvoudige hamermachines. - De dode tijd die onstaat door de weg die de staaf moet afleggen van brander naar meetpunt kan nog worden verkort door de pyrometer dichter bij de oven te plaatsen. Ook dit komt ten goede aan de temperatuursbult. - De afstand tussen hamermachine en oven verkleinen, dit zal waarschijnlijk ook een verkleining van diameter van de uitvoersteen vereisen omdat anders de uittredende vlam zorgt voor een te hoog 'DIES' verbruik. Een afstandverkleining heeft zeer grote gevolgen voor het gasverbruik en de levensduur van de oven door de lagere benodigde oventemperatuur. - De temperatuursbult wordt veroorzaakt door snelheidsverschillen bij het invoeren van de staaf in de hamermachine en er is reeds een onderzoek gestart naar een alternatief voor de huidige invoerapparaten waarbij een konstantere invoersnelheid wordt verkregen.

BIJLAGE 3 : EXPERIMENTEN BIJLAGE 3.1 EXPERIMENT VRIJ013 BIJLAGE 3.2 EXPERIMENT STAIR011 BIJLAGE 3.3 EXPERIMENT FAST012 BIJLAGE 3.4 EXPERIMENTEN PRBNS013/PRBNS014 BIJLAGE 3.5 EXPERIMENT EN ANALYSE PRBNS018

BIJLAGE 3.1 EXPERIMENT VRIJ013

The following notes are made after the experiment

= ieeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeej

notes data

o

start: 92-09-19 07:17:17

Ready: 92-09-19 07:19:29

0

Oaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa~ o o o

Not~s:

Vierde vrijloopexperiment Nominale flow 38 l/min Geen verdere bijzonderheden.

0 0

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

Oaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa~ o

Experiment file: VRIJ_013.0UT

1321

0

aeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeef

99 •

~

I

. - --- - - -

i

0---- -

I

O 343

..

•

i

9.85

0.342

9.8

0.341

>

9.75

i

---r:------

i

0.34 0.339

9.7 9.65

. ---- - --

o

0.338 pi

500

1000

1500

0

I

V~

I,

1

Ii

III

500

111811

1111111

1111.

1111

1000

I

II

1500

4

i

VR~J

0 13

Snel~eid

3

1200 f-

$:l

u ~

0()

1000 f-

.....I

l

2 1

800~----~----~----~

o

""

Sample number

Sample number 1400

I

500

1000

Sample number

1500

O~I----~------~~--~

o

500

1000

Sample number

1500

0.06

i

11.198 I

VRIJ 013 ---1'-- i

i

VRI~ 013 Luchtflow I

0.05

~ 5.5991--1- - - - - - - -

~ 0.04

-

0.03 0.02 ..... ' ___ o 500

....L..-_ _---1._

1000

Sample number

_ _....J

1500

O~I------~------~----~

o

500

1000

Sample number

1500

BIJLAGE 3.2 EXPERIMENT STAIR011

ntry project_dbase

inf 1 ext

£ stair011 nout stair011 nout

=

ieeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeej o

start: 92-09-19 12:46:54

Ready: 92-09-19 12:49:09

0

uaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa~ o o o

o o o

Notes: Tweede staircase experiment De nominale flow tijdens de start is nu weer op 38 l/min gezet Er zijn twee staven na elkaar ingevoerd. Kort na de start van de tweede staaf is het experiment afgelopen.

0 0 0

0 0 0

o

o

o

o

o

o

o

o

uaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa~ o

Experiment file: STAIR011.0UT

1348

0

aeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeef £

14

1

pn~_1 ~

STA~RO 11 kleps~and

0.8

12

~

I

0.6

>-

10 8

0.2 O~I----~------~----~

6~1--------~------~~------~

o

1600

0.4

I

500 1000 Sample number STAI~OII

o

1500

6

Temperatuur

1400 I=l

1

u 1200 6b 1000 800~1----~------~----~

o

500 1000 Sample number

1500

I

500 1000 Sample number ST1\IRO 11

1500

Snel~eid

4

2

o o I

I

!

nuu

I

500 1000 Sample number

1500

16

I

STAIR911 stuursig:p. lucht

15.5 ~

15.5

~

STAfROllluchtpow

16.

~

15

15 1----1

r-----1

r----' '----' L..-....I L..-....I L...-...-, r-----1 r - -

14.5 t-

14.5 14~1------------~----~

o

500

1000

Sample number

1500

-

14~'----------------~----------------~------------~

o

500

1000

Sample number

1500

800 Do you want plots, YIN luchtflow gas flow klepstand temperat snelheid input 5

«ret>=Y)

n

< now reading gains from file stairOll.gns > Calculated gains : gns =

o

0

NaN

7.8205

o o

0 0

Enter to continue

BIJLAGE 3.3 EX~ERIMENT

FAST012

The following notes are made after the experiment notes data

==

ieeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeej o

start: 92-09-26 16:28:05

Ready: 92-09-26 16:37:12

0

QaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaG o o o

o o o o

o

Notes: Derde PRBNS experiment. Temperatuur is duidelijk te hoog (-1425 graden C ) •

0

0 0

De vier staven zijn direct na elkaar door de ove n gevoerd, waarbij de PRBNS doorliep. PRBNS: samplefrekwentie 20 Hz Clockperiode 5 sec. Duur stuurpuls regelaar 1.5 sec

0 0

0 0 0

o

o

o

o

QaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaG o

Experiment file: FAST012.0UT

10937

0

aeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeef « plotting of the data » « the plots are written to the specified meta files.» « the data are stored in matlab format »

FA~TOI2 gasfl,ow

121

'"

I'-l

-

11

~

FAS!012 klepsfand

0.5 rm

0.41-

l'IIiIIllf'I\'

l'iu,.

10~ I~~ 91-

:>

-

\I.

0.3 I-

~~~~

~

-

81~-o..s--~O 1.5 0.5 1 I

.k

Sample number 1800,

~II'"

0.2

-

~~

l - - -_ _- - ' -_ _ _---+--_

o

xl0 4

0.5

1

Sample number

FAST912 Temperatuur

0.015,

_- - - - - 1

1.5

xl0 4

FA~T012 Snelheid ,

1600

u 1400

·s s:::I

~

bJ}

'8

1200 1000

0

1 800 ------::-:' 0.5':' Sample number

0.01

0.005

, 1.5 x10 4

O~,---~--~---~

o

0.5

1

Sample number

1.5

x10 4

FAST012 st

17

@

I

lucht

0.051

I

16 f-

-

15

-

14 -

-

13

I

o

I

0.5 1 Sample number

1.5

xl0 4

FAST012 luchtflow

16.5

I

16 l~ 15.5

I-

15 14.5 f14

o

0.5

1

Sample number

1.5

xl0 4

>

FAS~012 Snelhe!d sp

Ol~-----------------

-0.05~----;:0.-;5I

-

1 ---1 15 . xl0 1

_--1.

Sample number

4

BIJLAGE 3.4 EXPERIMENTEN

PRBNS01~LPRBNS014

The following notes are made after the experiment notes data =

ieeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeej o start: 92-09-26 17:49:47 Ready: 92-09-26 18:09:47 QaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaG 0

o

o o o

o o

o o

o

Notes: Vierde PRBNS experiment. De karakteristieken zijn: PRBNS: Clockperiode: 2.5 sec. samplefrekwentie 20 Hz duur klepverstelling 1.5 sec.

0 0 0 0 0

o

De staven zijn direct na elkaar ingevoerd. Na de vierde staaf zijn steeds twee staven teruggeleg d en weer ingevoerd.

0 0 0

o

o

QaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaG

.0

Experiment file: PRBNS013.0UT

24029

0

~Aeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeef

« plotting of the data »

« the plots are written to the specified meta files.» « the data are stored in matlab format »

13

~

I

PR~NS013

gasrfow

0.6

12

0.5

11

0.4

>-

10

9

0.3 0.2

8~1'----~------~----~

o

1

2

Sample number 16001 1400

PRBNSO 13 kleostand

rwJ /"'I'i ,....

6

3 x10 4

PRBNS013 Snelheid I

I

-

-

1000

2

1

Sample number

I=l

~bJJ 1200

0

xl0 4

PRBN~013 Temp~ratuur

Irl r1 MI""'l ~ M

~

4 I-

.1.

LL

2

-

-

800~'------~------~------~

o

0.1

3

1 2 Sample number

3 x10 4

o

o

I

1

2

Sample number

3

x10 4

17

i

PRBNSP13 stuursig,n lucht

PRBN.SOI3 Snelh9id sp

0.05 I

16

~

>-

15

--------------------

O~'

-

14 13' 0

1

2

Sample number

3 xl0 4

PRBNSO 13 luchtflow

16.5 16

~ 15.5 15 14.5 14

0

1

2

Sample number

3 x10 4

-0.05

0

1

2

Sample number

3 xl0 4

The following notes are made after the experiment notes data =

ieeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeej o

start: 92-09-26 18:25:24

Ready: 92-09-26 18:45:24

0

~aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaQ o

o o o

o o

o

o o o

Notes: Vijfde PRBNS experiment De snelheid is iets opgevoerd tot ca 3.2 m/min a m de juiste temperatuur van de staaf te bereiken • Tussentijds zijn kleine correcties uitgevoerd om de temperatuur in de buurt van nominaal (1350 graden C) te houden. PRBNS: clockperiode 2.5 sec. samplefrekwentie 20 Hz duur puIs klepverstelling 1.5 sec.

0

0

0 0 0 0 0 0 0

o

~aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaQ o

Experiment file: PRBNS014.0UT

24029

0

aeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeej « plotting of the data »

« the plots are written to the specified meta files.»

« the data are stored in matlab format »

14

f

PR~NS014

gast,loW

0.6 0.5

12

~

0.4

>-

10 8

0.3 0.2

6~f--------~------~--------~

o

1

2

Sample number

0.1

3 x10 4

PRBNS014 Temperatuur 1400 ,I""J ,....., I"'i ,.,... ~ /"WI M,.., I"-i '1'f'II"'l 1200

0

PRBNS014 Snelheid ,

6

-

~

4

I

-

I-

..,

's

u bh 1000

8

-

800~----~----~----~

o

1

2

Sample number

3

xl0 4

3 xl0 4

2 1 Sample number

I -

2

o o

....

,

L

2 1 Sample number

3

xl0 4

17

I

PRBNS~14

stuursig,n lucht

0.05 I

PRBN.SOI4 Snelh9id sp

16

~

:>

15

O~I-------------------

-

14 13' 0

16.5

2 1 Sample number

3 xl0 4

. PRBNS014luchtflow

16

~

15.5 15 14.5 14 0

2 1 Sample number

3 xl0 4

-0.05 I 0

1

2

Sample number

3 xl0 4

BIJLAGE 3.5 EXPERIMENT EN ANALYSE PRBNS018

The following notes are made after the experiment notes data =

ieeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeej o

start: 92-10-10 13:09:03

Ready: 92-10-10 13:50:39

0

Oaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa~ o

o o o

o o

o o

o o

Notes: PRBNS experiment De snelheid is nominaal ingesteld op 2.7 m/min De amplitude van de luchtflowverstellingen is 30 % groter geweest dan bij experiment PRBNS017 Tussentijds zijn kleine correcties uitgevoerd op de nominale luchtflow om drift te compenseren PRBNS: clockperiode 2.5 sec. samplefrekwentie 20 Hz duur puls van de klepverstelling 2 sec

0 0 0 0 0 0 0 0 0

o

Oaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa~ o

Experiment file: PRBNS018.0UT

50000

0

aeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee!

16.5

~

I

13

PRBNS018luchtflow

16

12

15.5

11

~

15

o

b"uuvn

10

O6

I

8

o

5 Sample number

•

PRBNSOI8

9

14.5 14

I

-

-

-- -

• -

-

-

-

-

r= - -----

x10 4 I

5 Sample number

xl0 4

I400r--~~~~~~~~~--~

I

0.5

1200

0.4

>

u $-4

b./J

0.3

1000

-

0.2 0.1

o Sample number

5 xl0 4

0

x105

800

Sample number

4

6

17

PRBNS018 Snelheid

I

I

PRBNSO 18 stuursign lucht

16 ~

4

Os

s

~ 2

15 14

o

I

o

•

131~----------------------~

•

5 Sample number

xl0 4

o

Sample number

5 xl0 4

Fast PRBNS Experiment: FFf-data temperat 1390~,----------~----------~----------~--------~-----------.

1380r

-

1370r

-

13601

HIIII

I

I

III

• I .111 H L

I

1111

II III •

J~ IW~~ nllllMI

i :::: ~'l~~M~IJi ~r ml~~ 1330 1320t

-

1310 r

-

1300~------~--------~--------~------~~------~

o

500

1000

1500

Time (seconds)

2000

2500

13 12

I nl'

'1~UlllmRnlllll.11IN

II'UIII

1111111111011'

9

8

o

0.5

1

1.5

2

2.5 samples

3

3.5

4

4.5

5 x10 4

"t-:a -:a +t"""YYl1"'\""r-:atrll

1400 r/)

.8 1200 r/)

Q) u ~

Q)

--g 1000 I-;

OJ)

800~1----~----~----~----~------~----~----~----~----~----~

o

0.5

1

1.5

2

2.5 samples

3

3.5

4

4.5

5

x10 4

Fast PRBNS Experiment: Spectrum temperat 10 9

10 6

10 3 00 ......-1

o ~ Q) 10 0

10-3

10-6 10-4 I

I

I

II

10-3

J

I

II

I

10-2

I

II

10-1

frequency (Hz)

I

I

II

100

"'l

10 1

Fast PRBNS Experiment: Spectrum temperat

106ir--.-.~~rr--.-.-.~~~.-~~~~~~~~~--~~~--

LJ

10 5

10 4

~I

.........

~

10 3

CZl

10 2

10 1

10 0 . 10-4

I

III

10-3

I

III

"'l

10-2

10- 1

frequency (Hz)

I

'"

100

"

II

10 1

Fast PRBNS Experiment: Spectrum gas flow 10 8

105

10 2 00 .....-I

o0.. 10- 1 ~

10-4

10-7

10- 10

I

10-4

I

I

I

I

10-3

I

I

,

I

I

10-2

I

I

I

10-1

frequency (Hz)

I

I

I I

100

1

I

I

I

10 1

FIR estimation data: temperat 3~1--------~--------~--------~------~--------~--------~--------~

2 r-

11 ......--I

ro ~

~

II I

1111

J J 1111

~ !l111111

III

II

o~~' I ' II ~

M

~I \I ~

I

M~

II

~I I

~ \/11 ~

~ Illll I\ I nI

~~

I

,....

W II

I

~

I

II .. ... UII

A A..

III

All II I

~,

I

~ IV IlIil~

II II

lin

I II I.

III

i

-1

~

III

~ l~ ~" ""

.

I

II

I

11111111

-21-

-

-3~'------~------~------~----~~----~------~----~

o

200

400

600

800

Time (seconds)

1000

1200

1400

FIR estimation data: gasflow 2r-----~----~------~----~------~----~----~

1.5f-

-

~

1 f0.5 f-

-

~

Oil-

-

..--1

tEro

-0.5 -1

J

-

-1.5

-

-2 f-

-

-2.5 r-

-

-3~----~----~------~----~----~------~----~

o

200

400

600

800

Time (seconds)

1000

1200

1400

Singular value Ratios

1 r~

:::;:;:=- \

0.9 0.8 0.7 0.6 ....--I

C!::$

~

0.5

0.4

0.3 0.2 0.1

°O~I--~--~--~---=--~--~--~--~--~~~ 20 35 40 15 25 45 50 5 10 30 Order

Singular values 0.6

0.55 0.5 0.45 ,...-(

cd ~

~

0.4 0.35 0.3 0.25

L.._ _~_ _~_--"L--_---L_ _--L_ _----L.._ _..l...-_----1_ _---L_ _~

1

1.5

2

2.5

3

3.5 Order

4

4.5

5

5.5

6

Singular value Ratios 1

0.95 0.9 0.85

cal=1 ti=l

0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55~1----~--~~--~----~----~--~----~----~----~--~

1

1.5

2

2.5

3

3.5 Order

4

4.5

5

5.5

6

FIR and Hankelreal. +mirroring Impulse Response 11 0.5

I)IRECT Impulse Response 11 0.35 0.3 0.25 0.2 ~

~

0.15 0.1 0.05

o -0.05

a

5

10

15 Time (seconds)

20

25

30

Singular values

0.6

0.5

0.4

1""""1

cd

~

0.3

0.2

0.1

OL-

o

)=

5

10

15

20

25 Order

30

35

40

.........

45

50

Measured + FIR-Predicted (norm.):temperat 3

2 r

1~

I I I

~\ ~lj

Ill!

~

j

I

I, I, "

,......., ~

II II

~

\1 II

~

r~

J J f I

1

, 11

,

-1 ,,'

-2 '

-3

-4

o

200

400

600

800

Time (seconds)

1000

1200

1400

FIR-Predicted + error (norm.):temperat 4,~--------~----------~--------~----------~--------~~--------~--------~

31-

1

21I

I

•

~

II

~

t+=l

II

1

II II

I I I

II II

I

I II 1\

n

0

111

II II II I

I

I I 1,1

, 1\

'\

I

I

:I W~I 1I II

~

I

I

Ij I I II ,," I 1)11

I ' I

~II

-1

I I

111 Ii II I

4

II

II

,II

II II

II II II

I

I

I

IJ

.,

111:1

II

II, " III I

I)I

I

I,

I,"

II II : I I I

II

i ,, I' ,

I'I

,I I

,I I I I~I 111

r

~

~ I

I' I'

II

~,

?

I

I

, I'

III'

~

~

f: :

nil

III

I'

11"

II

t

'I

I

p.

I

I

I

I

I I I III III' Ull ull

;111

'U~ II

I

I I III

I I I

\

'I

I

u" n II

111

I

~I II tl 'I II II

i

II \

,

I \I I G I

, I

11

II II

1111

n' B I I I I I I I

II II

, • 1

I I

I

I

Il

I J

J

I

Ir'II llil,

II II

~

1,1

1~1I1 •

"

11

II II II II

I.t I

II

II II

II II

'I'

II II I

J\:,

"II' i ,I , II

~I III

II

II

II

'J' II'

11

II

II II

II

II II I I

I II II II II

I II

I

n

'I II

'1,1 I "I 1,1 I A~

,'1 , II

1

" II 'I II II II 1\ I I I

II

P, I

'I" II

I

'I II II

III I ~I I I ~ \~I Ilj I II rl\1 I I " I', ,1/ I , t I 'III I I I II R ,I I I~ II

I,t II~

I I

'II

I

jl;

I

/I

I

II, III

G

I 1I

/I

ca

!

II II II II I, II II II II I, II II II

kl ,

iii/ii

I I

1ft , III, ~I j

III

II/ ~

liM: 'I , I,

,

I, II I, ,

I t I I I I I tI

I

I'll lIt' II II II II II i I

\

I: 'I

'~

"II II 1\ II III } ~ \1 \ II

I

'Il

1 1- I

l1'1III

III

I I I, II 'I

~\! I

-

II II

If

',I 'I \111 'f ,I U

-

-2~----~----~------~----~----~------~----~

o

200

400

600

800

Time (seconds)

1000

1200

1400

I

I

I

I

I

I

o

_0 N

- - - .. ~--::;;;;~

~

-~:--

-"'--'-

-

-.-.-

o o

~

_ 0

ro ~

Q) ~

~

---

s Q)

.. ,-,. . ~

a

0 - 0 00

-~-

0

~

--------~

'-"

Q) CI)

u

'-"

---

.~

"'0

Q)

Q)

0

-

- 0

-=~-

+

\0

-""=...--

-

"'0 Q) ~

.~

;::j

-"..-

-- -

-----::.:.~-:;;""-:-----~~

CI)

--

ro

Q)

::E

~

U

Q)

~

~

CI)

"'0 0

"'0

~

,-,.

r

o

__-:.s-..-

- 0

..q-

---~

-- . . . =---

--

.. ==:-

~

o

- 0 N -.:::=~-=

----:"

------

~-----,...-..

---.....

J

- -'::.o

I

N

I

I ('1") I

..qI

o

S

.~

~

Predicted + error (norm.):temperat

3

,~

"

I

" "

''

" " " " ." "

I

.

15H 1,

~

,,.., _

1

I

" "

r

"

''

,",,'

II ",' ", ' '' ,, , ",'' '' ,, , ','I', ,'I', ' " , " ,,, , ': ' " Ii ,,' , " ," ".,'"

I , , ""

l ''

"

"

\I

' •

II

I

I!I:~ I~'~r ~I ~1.: ;11)

I

! :' '" ,"

,Ii '

\',

\

',' I

.~

A

II I, II

I,

,

"I,

"'I

" "

'I " " II I I I

I

,,

" ,

",I ": "

',"

I"

II I

','

\.'

'

,

II:

'11/' ~~'I iii'' "I,:, I :,:I~"

I

III

\

M

\ II: II fill I

-1"

~

, I

" " ,

i"

" -0.5 t}" J I,D;If. i, U',"~

,I

,.~ ':"

,,''

05r: . 'I~I I(I" '" "' """"'.",'.' ,I" ,,,," 'II' ~~ 11,"IIU~11111 " ',' . .:"", , ~ " :. :' ' , I.,," \' '.. ',' \ o~ 11 Hi ~~ 'I~: ~I ':I~'~ ~,", I:~:':~ ~:: ~ 'I

" " " "

" " , , ' ,, " , " ,, " , ,:

': ,'I'

',

" I" " "I" 1

" , " , " ,

I

"

rl ,

. ""'

,,, I, ' ",'

I "

_o:S

I

\ "I

1

2

I

"

2.5 f-

",I

1":1\

, ,Ir. t , " ''II'~ ,, l "i ' , , , '"" ~, , I,

I

I 1,,1

IJ ~

I

III I

::

~,

III I, 'I

')

'I "

II"

"

II \

,I

II II II U 1

I,

"

I,

-1.5

i" II

-2~1--------~------~--------~------~--------~--------~

o

200

400

600

800

Time (seconds)

1000

1200

1400

t

I

I

J

1

I

I

--:..--~~-

- - -:: =-=':?-- --:== .=;

~~ -------

----------- -..:.- --

~

~...11!"'_-_-_-":_-'::-'::--:

-

~--

--------

~~---~-

~-

....::

-

-----===

o o o ........

===.:::::::z ___ _

'::.--=--

-_

-~

....... _-----

~~..::---:..-:...-:..---:...=::'':.'':a. __

.... :;..;;:.--_::.'

:;:::===---~-~~~~~~~----

800

-

--:::'::;".'iil-_ -~

":!!:'=wa. _ _

----=::~~------=~ ~ -~--

o o

.::::-

.... -

---==-

--

---------------:...:.~--

---

-- _-

- - ..... "=-....

-=~::

----------

\0

I-

-------------_ ..... -----------

I-

-

o o

-

o o

~

~

c;.. _-...,,-

.....

I

I

I

~

("f"')

~

----

~F=-=--

........

- - ------~ -_- -----_--=-:..-_-..:r:t'"

J

0

........ I

J

~ I

("f"') I

o

Measured + Predicted (red.):temperat 3

2 I II \ II II

~

,

1

I I j j

I

1/ '11

~ ~

'\II~~::

III

1111 I

I I I I

I I II I I I I

I I I I , I

I

I II j II

-1

J

II

lim:: \I

II II

I

II

I

I,I

I1II

I , III ~I

I

ti=l

•

II II III

, II

o

1\ I I I I I

I I II

II II iI

'J I

I~I

III

1I111~ ':

:'

II

~

/1

I II,

"11 I,I II II II

~

I

I111111

"

~

II I

I

III

\

II

11111

•,d

II" I I

II II, 111I11 1IIIh 11I111 II 1111 I111I I: II 11,1 Ii r I I liltl II

I'

II:.

~I

I::~!l

111 , 1III 1

I-'

I I

I:

I

'~

II I

1II1 IIII III

:ll:

,;

!

III

" II " II~ I II

I

I

III l ' I UII I .11 I ~ II

II

II ~"

I~'

II I Iii

I!I I I

I

-2

-3

-4

o

200

400

600

800

Time (seconds)

1000

1200

1400

DC-c. and Red. order model Step Resp. 11 0.89~----~------~----~----~------~----~------~----~

0.88 0.87 0.86 0.85

-tS co::$

0.84 0.83 0.82 0.81

0.8 0.79

o

20

40

60

80 Time (seconds)

100

120

140

160

DC-c. and Red. order model Impulse Resp. 11 0.9

0.8 0.7

0.6 0.5 ......-I

cod

tS

0.4 0.3

0.2 0.1

o -0.1

L - I_

o

_- - - ' -_

20

_- - ' -_

40

_

- - - I -_ _- ' - - - -_ _- - L - -_ _- - ' - -_ _- 1 . - - _ - - - - l

60

80 Time (seconds)

100

120

140

160

o

r---~r----'-----'-----'-----.-----.-----r----,,----.-----. ~ ~

0 0

~

~

~

Q)

0..

E Q) ~

.

II

0.. ~

0

Q)

00

C/)

-.. c;I'J

"tj

s::::

0

'"

0

0..

Q)

c;I'J

c;I'J

Q)

'-"

~

Q)

0.. Q)

0

~

\0

C/)

-8 ~

Q)

~

s::::

u L 0

0

~

reug

E ...... ~

Controller Step Resp., Setp.=temperat 1 0.9

0.8 0.7 0.6 .....-I

C"d

tS

0.5 0.4 0.3

0.2 0.1 O'~--------L---------~--------~--------~--------~--------~

o

10

20

30 Time (seconds)

40

50

60

Controller Step Resp., Setp.=temperat 1

0.9 0.8 0.7 0.6 ~

~

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 O~'----~------~----~------~----~----~~----~----~----~

o

5

10

15

20

25

Time (seconds)

30

35

40

45

,--------,r--------,---------.---------,--------Ir--------, "\0

~

ro

"

l-i Q)

~

~

8 Q)

~

II

,,-.,.

~

'"0 $:::l 0

{/)

~

Q)

CI)

"

~

{/)

('i"')

~

:;:j ~

()

Q) {/)

'-'" Q)

.-8

$:::l

~

~

l-i

Q) ..-

0

l-i

~

$:::l

"

0

C'l

U

.

C'l

co.

"

\0

o

Controller Inputs, Setp.=temperat

1.2

1

0.8

.....-i

ro ~

0.6

0.4

0.2

Ol~-------L------~------~------~~------~------~------~------~------~

o

5

10

15

20

25

Time (seconds)

30

35

40

45

BIJLAGE 4 SIMULATIEPROGRAMMA

c c c c c

BIJLAGE 4

simulatieprogramma voor de hameroven subroutine init(ns,nm,nc,nf,mr,ms,ls,lm,lf,pl,np,si,mi,ci,fi, st,mt,ct,ft) integer*4 ns,nm,nc,nf,mr,ms,ls,lm,lf,p1,np,si,mi,ci,fi character*16 st,mt,ct,ft st='sturing' ms=2 ns=2 1s=1 1m=1 mr=2 if (ci.eq.l) then ct='free run' else if (ci.eq.2) then ct='PID-rege1ing' nc=2 endif np=lOO return end subroutine refin (ur,t,ci) integer*4 ci real*8 ur(*),t common /stat/ Tovsta real*8 Tovsta ur(l)=Tovsta ur(2)=3.d02 return end subroutine sysdif(dxsdt,xs,us,t,si) integer*4 si real*8 dxsdt(*),xs(*),us(*),t,v common /par/ 11,12,d,vlaag,vhoog,t1,t2 real*8 11,12,d,vlaag,vhoog,t1,t2 common /con/ c,ro,ekl,ek2,es1,es2 real*8 c,ro,ekl,ek2,esl,es2 Cst=c*ro*d

c c c c c

c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c

if «tl.le.t}.and.(t.le.t2» v=vhoog else v=vlaag end if

then

if «20.lt.t).and.(t.le.25» then v=O.5d-Ol else v=O.4d-Ol endif else if «25.lt.t).and.(t.le.30» v=0.67d-Ol else v=0.4d-Ol endif else if «30.lt.t).and. (t.le.35» v=O.5d-01 else v=O.4d-Ol endif else if «35.lt.t).and.(t.le.40» v=O.42d-Ol else v=0.4d-Ol endif else if ( (40. It. t ) . and. (t . Ie. 45) ) v=0.33d-Ol else v=0.4d-01 endif else if «45.lt.t).and.(t.le.50» v=0.25d-Ol else v=0.4d-01 endif else if ( ( 50. It. t) . and. ( t . Ie. 55) ) v=O.17d-Ol else v=O.4d-Ol endif else if ( ( 55 . 1 t . t ) . an d . ( t . Ie. 60 ) ) v=0.83d-02 else v=0.4d-Ol endif else if «60.lt.t).and.(t.le.65» v=O.17d-Ol else v=O.4d-Ol endif else if ( ( 65. It. t ) . and. ( t . Ie. 70) ) v=0.25d-Ol else v=0.4d-Ol end if

then

then

then

then

then

then

then

then

then

dxsdt(1)=(-4.0dO*ekl/Cst-2.0dO*v/ll)*xs(1)-4.0dO*esl/(Cst*

.1.Od08)*xs(1)**4.0dO+4.0dO*ekl/Cst*us(l)+2.0dO*v/l1*us(2)+ .4.0dO*esl/(Cst*1.0d08)*us(1)**4.0dO dxsdt(2)=4.0dO*v/12*xs(1)+(-4.0dO*ek2/Cst-2.0dO*v/12)*xs(2) .-4.0dO*es2/(Cst*1.0d08)*xs(2)**4+(4.0dO*ek2/Cst-2.0dO *v/12) .*us(2)+4.0dO*es2/(Cst*1.Od08)*us(2)**4.0dO return end subroutine

sysout(ys,xs~us,dxsdt,t,si)

integer*4 si real*8 ys(*),xs(*),us(*),dxsdt(*),t ys(1)=2.0dO*xs(2)-2.0dO*xs(1)+us(2) return end

subroutine conout(us,xc,y,ur,t,ci) integer*4 ci real*8 us(*),xc(*),y(*),ur(*),t real*8 pa,ia,da common /ctrl/ pa,ia,da real*8 k common /wd/ k real*8 Tgew common /gew/ Tgew if (ci.eq.l) then us(l)=ur(l) us(2)=ur(2) else if (ci.eq.2) then us(1)=ur(1)+pa*(Tgew-y(1»+ia*xc(1)+da*(-k*(y(l)-xc(2)» us(2)=ur(2) endif return end subroutine condif(dxcdt,xc,y,ur,t,ci) integer*4 ci real*8 dxcdt(*),xc(*),y(*),ur(*),t real*8 k common /wd/ k real*8 Tgew common /gew/ Tgew if (ci.eq.2) then dxcdt(l)=Tgew-y(l) dxcdt(2)=k*(y(1)-xc(2»

endif return end

subroutine user(si,mi,ci,fi) integer*4 si,mi,ci,fi common /par/ 11,12,d,vlaag,vhoog,tl,t2 real*8 11,12,d,vlaag,vhoog,tl,t2 real*8 pa,ia,da common /ctrl/ pa,ia,da real*8 k common /wd/ k real*8 Tovsta common /stat/ Tovsta real*8 Tgew common /gew/ Tgew real*8 c,ro,ekl,ek2,esl,es2 common /con/ c,ro,ekl,ek2,esl,es2 write(*, '(" ADJUSTMENTS:' ')') call rdpara(Tgew,'desired bar temperature') call rdpara(Tovsta, 'standby temperature of furnace'} write(*, '("HEAT CONSTANTS AND COEFFICIENTS:")') call rdpara(c, 'enter heat capacity tungsten') call rdpara(ro, 'enter specific weight tungsten') call rdpara(ekl, 'enter convection coeff. in furnace'} call rdpara(ek2,'enter convection coeff. outside'} call rdpara(esl, 'enter radiation coeff.in furnace'} call rdpara(es2, 'enter radiation coeff.outside') write(*, '(" SYSTEM PARAMETERS:" )') call rdpara(ll,'enter length furnace') call rdpara(12, 'enter length cooling zone') call rdpara(d, 'diameter tungsten bar') call rdpara(vlaag, 'velocity bar during trajectorie') call rdpara(vhoog,'velocity bar just before contact'} call rdpara(tl, 'starting time velocity push') call rdpara(t2, 'ending time velocity push') write(*,'(" CONTROL PARAMETERS:")') call rdpara(pa, 'p-action') call rdpara(ia, 'i-action') call rdpara(da, 'd-action'} call rdpara(k, 'k-factor') return end subroutine ownplot(p,dxsdt,dxmdt,dxcdt,dxfdt,xs,xm,xc,xf,ur,us,ys, .ym,yf,t,si,mi,ci,fi) integer*4 si,mi,ci,fi real*8 p(*),dxsdt(*),dxmdt(*),dxcdt(*),dxfdt(*),xs(*),xm(*),xc(*),

·xf (* ) ,ur (

* ) ,u s ( * ) ,y s ( * ) ,ym ( * ) , y f ( * ) , t

return end

subroutine name(xst,xmt,xct,xft,dxst,dxmt,dxct,dxft,urt,ust,yst, .ymt,yft,ypt,si,mi,ci,fi) integer*4 si,mi,ci,fi character*10 xst(*),xmt(*),xct(*),xft(*),dxst(*),dxmt(*),dxct(*), .dxft(*),urt(*),ust(*),yst(*),ymt(*),yft(*),ypt(*) xst(l)='teen (K)' xst(2)='ttwe (K)' ust(1)='Toven (K)' ust(2)='Tomg (K) , yst(l)='Teind (K)' xct(l)='csl' xct(2)='cs2' dxct(1)='dc1' dxct(2)='dc2' return end block data bdpar common /stat/ Tovsta real*8 Tovsta common /gew/ Tgew real*8 Tgew common /par/ 11,12,d,vlaag,vhoog,t1,t2 real*8 11,12,d,vlaag,vhoog,t1,t2 real*8 pa,ia~da common /ctrl/ pa,ia,da rea1*8 k common /wd/ k real*8 c,ro,ekl,ek2,esl,es2 common /con/ c,ro,ekl,ek2,esl,es2 data Tovsta/l.900d3/ data Tgew/l.623d3/ data 11,12,d,vlaag,vhoog,tl,t2/1.dO,6.d-2,5.d-3,4.d-2,6.d-2,2.d1, .2.2dl/ data pa,ia,da/l.dO,1.d-l,1.d-1/ data k/l.d4/ data c,ro,ekl,ek2,es1,es2/1.5283d02,1.93d04,8.0dOl,1.59d01, .1.125dO,1.134dO/

end

subroutine measout(ym,xm,ys,us,t,mi) integer*4 mi rea 1* 8 ym ( * ) ,x m( * ) ,y s ( * ) , u s ( * ) , t ym( 1)=ys (1) return end

BIJLAGE 5 RESULTATEN

EXPERIM~NT

METCON

rand total is (7314

*

8)

= 58512 bytes,

data notes

= eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeej

ata notes

start: 92-11-17 22:28:23

Ready: 92-11-17 22:30:55

0

aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaG Notes: op sample 500 is controller ingeschakeld...

0 Q

o o

o o

o o o o

aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaG Experiment file: METCON2.0UT 1517 °eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeef o

0

17 -

METCON2 luchtflow

14

- - --

0------

16

~

12

15

11------1

~

14

10

13 8~1------~----~------~----~

12~1----~~~----~--~

o

500

1000

1500

o

2000

500

METCON2 klenstand

2000

METCON2 Temperatuur

1400

0.8

>-

1500

Sample number

Sample number 1

1000

~

i

i

i

1200

u bh

0.6

1000

0.4 0.2'

o

800~1--~~--~------I----~

II

500

1000

1500

Sample number

2000

o

500

1000

1500

Sample number

2000