Ryhmä 1. Vesijohtoverkoston virtaaman säätö -raportti

Kohteen ja työn tarkoituksen esittely

Työn tavoitteena oli selvittää säätimen vahvistus ja integrointiaika värähtelymenetelmän avulla. Tämän jälkeen tarkoitus oli kokeilla säädön hyvyyttä ja toimivuutta eri kuormitushäiriöillä muuttamalla painetta. Itegrointiajan ja vahvistus arvon saatiin edellisen ryhmän tekemästä kokeesta, koska epäonnistuttiin määrittämään ne. Työssä keskityttiin mittaamaan kyseisillä arvoilla saatavan säädön hyvyyttä tekemällä vesiverkostoon syöttöhäiriöitä paineen muutoksilla. Mittaus tehtiin Savonia-amk:n Microkadun pilot-hallissa. Käytettyjen laitteiden sijainti on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. Pumpun ja Burket 8624-2 sijainti pilot-hallissa.

Mittalaitteiden esittely

Pilot-hallin pilot-vesijohtoverkostoon saatiin virtaus aikaan hallin laidalla olevalla pumpulla (kuva 2). Pumpun paineen säätö tapahtui taajuusmuuntajan (kuva 3) avulla, jossa 10 prosenttiyksikön muutos vastasi 1 barin muutosta verkostossa.

                                                                         Kuva 2. Verkoston pumppu.

                                                                        Kuva 3. Pumpun taajuusmuuntaja.

Säädön integrointiaikaa ja vahvistusta pystyttiin säätämään Burket 8624-2 mittarilla (kuva 4).

                                                    Kuva 4. Burket 8624-2 virtausmittari.

Mittaukset

 

Tarkoituksena työssä oli asettaa säätimen vahvistuksen ja integroinnin arvot niin, että niillä saa aikaan mahdollisimman hyvän säädön paineen (kuormitushäiriö) muutoksille. Nämä arvot otimme edellisen ryhmän tekemästä kokeesta.

Alkuvalmistelut

Aluksi laitoimme pumpun päälle ja asetimme putkistoon paineeksi 3,23 baria. Tämän jälkeen asetimme Burkert 8624-2 säätimelle vahvistuksen (K_p) arvon 2,84 ja integroinnin (T_i) arvon 3,23.

Työn suoritus

Teimme putkistoon paine-eroja 0,5 barin välein alkaen 2,0 barista loppuen 5,0 bariin. Säädön vaikutusta virtaukseen tarkkailimme valvomon reaaliaikaisesta monitorista ja saimme ne ylös SAMS-ohjelmistolla raporttia varten joista analysoimme säädön hyvyyttä eri painemuutoksilla.

Tulokset

Taulukko 1. Tulosten analysointia

Vahvistus (Kp)	2,84
Integrointi (Ti)	3,23
Putkiston alku paine (P)	3,23 bar

Paine (bar)	Säädön hyvyys
2,0	Virtaus pysyy samana. Värähtelyä. Ei hyvä.
2,5	Yliheilahdus muutoksessa, ei merkittävää värähtelyä.
3,0	Yliheilahdus on pienempi kuin aikaisemmin. Aluksi säätö hyvä, mutta lopulta värähtelyä.
3,5	Pieni nousu jonka jälkeen virtaus tasaantuu. Hyvä säätö.
4,0	Hyvä nousu, aiheutti vain pientä jälkivärähtelyä.
4,5	L3_F1 pyrki tasaantumaan korkeampaan virtaamaan, L3_F2 säilyä oletuksessa.
5,0	L3_F1 pyrki tasaantumaan korkeampaan virtaamaan, L3_F2 säilyä oletuksessa.

Kuva 5 ja 6. Virtauksen muutokset eri paineilla virtausmittarissa L3_F1

Mitä pienemillä paine arvoilla mittauksia tehtiin, sitä suurempi yliheilahdus ja asettumisaika olivat ja värähtely jäi pysyvämmäksi. Kun paineen arvoksi asetettiin yli 3 baria, niin säätö toimi paremmin. Yliheilahduksen suuruus pieneni mitä korkeampi paine asetettiin ja lisäksi värähtely poistui asettumisajan jälkeen (Kuvat 5 ja 6). 

Yhteenveto

Suuremmilla paineilla virtausmittarien L3_F1 ja L3_F2 arvot (Kuva 7) tasoittuivat paine-ero muutosten jälkeen eri tasoille. L3_F1 arvot tasoittuivat asetusarvoa korkeammaksi mitä suurempi paine oli, eli säätö ei tavoittanut enää asetusarvoa. L3_F2 tasoittui aina asetettuun arvoon. Epäillään että virtausmittareiden välillä on vuotoa, joka selittäisi poikkeavat virtaamat.

 Kuva 7 Virtauskäyrät virtausmittareista L3_F1 (sininen) ja L3_F2 (punainen)