Geri Dön

Performance assessment and root cause analysis of multivariable PID control loops

Çok değişkenli PID kontrol döngülerinin performans değerlendirmesi ve kök neden analizi

PDF İndir

  1. Tez No: 435859
  2. Yazar: MEHMET YAĞCI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ZİYA YAMAN ARKUN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, İstatistik, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Chemical Engineering, Statistics, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: PID, PID denetleme, Sayısal işaret işleme, Çıkış geri besleme kontrolu, PID, PID control, Digital signal processing, Output feedback control
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Endüstriyel prosesler farklı tiplerdeki kontrolörler ile kontrol edilmektedir. Bunlar arasında, PID kontrolörler en yaygın olanlarıdır. Bu kontrolörler, prosesleri istikrarlı tutmak, bozucu etmenleri bertaraf etmek ve proses çıktılarının istenilen değere gelmesini sağlamak amacıyla proses girdilerini değiştirmektedirler. PID döngüler, dijital ve mekanik donanımlar içermektedir. Genellikle, fabrikalardaki kontrol mühendisleri bu döngülerin bakımından ve performansından sorumludur. Ancak, fabrikalarda artan kontrol döngüsü sayısı ile birlikte, döngülerin tek tek teşhis edilmesi meşakkatli bir hal almaktadır. Kontrol Döngüsü Performans Takibi (CPM) felsefesi bu problemi çözmeyi amaçlar. Bünyesinde basitten gelişmişe algoritmaları barındırarak CPM, performans kaybının ardındaki nedenleri ortaya çıkartan en doğru performans değerlendirmesini yapmaya çalışır. Bunu yaparken CPM prosesi değiştirmez, aksine daha önce yaratılmış verileri analiz eder. Bu analizler; performans değerlendirme, salınım tespiti, doğrusalsızlık tespiti, vana aşınım tespiti ve ölçümü, kontrolör ayarlama değerlendirmesi ve kök neden analizi olarak sıralanabilir. Bu çalışmada, CPM felsefesini oluşturan her bileşen incelenmektedir. Analiz bileşenlerini oluşturan metotlar, endüstriyel rağbetlerine göre seçilmiştir. Metotlar açıklanmış, zayıf ve güçlü yanları geniş ölçüde tartışılmıştır. Analiz, kontrol döngülerinin hem stokastik hem deterministik değerlendirmesi ile başlamaktadır. Daha sonra, yaygın bir problem olan salınım açıklanmış, salınımların tespit edilmesi için kullanılan muhtemel metotlar tartışılmıştır. Ardından, salınımların arkasındaki nedenlerden olan doğrusalsızlıklar tartışılmıştır. Daha sonra, kontrol vanalarındaki en yaygın doğrusalsızlık nedeni olan vana aşınım problemi ele alınmıştır. Ardından, çok değişkenli PID kontrolörler kök nedenlerin tespiti amacıyla değerlendirilmiştir. Son olarak, incelenen metotlar, performans kaybına neden olan kök nedenlerin bulunması amacıyla tek bir algoritmada bağlanmıştır. İncelenen metotlar ve tüm algoritma TÜPRAŞ İzmit Rafinerisi'ndeki bir fabrikada test edilmiştir. Metotların avantajları ve dezavantajları açıklanmıştır. Analizler, döngülerin % 47'sinin kabul edilebilir performansa sahip olduğunu göstermiştir. Kötü performansın nedenleri, salınımlar, vana aşınımı ve kontrolör ayarı olarak tespit edilmiştir. Çalışma sonunda kök neden analizi, salınımların yayıldığını ve diğer döngüleri de etkilediğini göstermektedir. Fabrikada, 4 adet olası fabrika geneli bozucu etmen adayı tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

Industrial processes are controlled with different types of controllers. Among those, PID controllers are very popular. These controllers manipulate the process inputs to keep the process stable, to reject disturbances and to regulate the process outputs at the desired set-points. PID loops include different digital and mechanical hardware. In general, control engineers at the plants are responsible for the maintenance and performance of these loops. Nevertheless, with the increasing number of the control loops at the plants, diagnosis of each loop becomes tedious. Control Loop Performance Monitoring (CPM) philosophy aims to solve this problem. Incorporating basic to advanced algorithms, CPM tries to deliver the most accurate assessment of control loops discovering the underlying causes for performance degradation. While doing that, CPM also does not manipulate the processes, instead it analyzes the already generated data. These analyses can be listed as performance assessment, oscillation detection, non-linearity detection, stiction detection and quantification, controller tuning assessment and root cause analysis. In this study, each component building the CPM philosophy is examined. The methods for each analysis component are selected based on industrial popularity. The methods are described and their strengths and weaknesses are discussed extensively. The analysis starts with the assessment of control loop performances in terms of both stochastic and deterministic techniques. Then, a common problem, oscillation, is explained and the possible methods to detect oscillations in control loops are discussed. After that, non-linearities which are the reasons behind the oscillations are discussed. Then, stiction problem which is the most frequent cause of non-linearities in control valves is described. Later, multivariable PID controllers are assessed to detect the root causes. Finally, the examined methods are connected in a single algorithm aiming to detect the root cause of performance degradation. The examined methods and the overall algorithm were tested in a plant of T¨ UPRAS¸ ˙ Izmit Refinery. The advantages and disadvantages of the methods examined are explained. The analysis showed that 47% of the loops have acceptable performance. The reasons of performance degradation were found out as oscillations, stiction and tuning problem. Finally, the root cause analysis shows that oscillations propagate and affect the other loops. 4 possible candidates for plant-wide disturbance are detected in the plant.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    997718

    Döküm üretim süreçlerini etkileyen faktörlerin çkkv yöntemleri ile incelenmesi

    Analysis of factors affecting casting production processes using mcdm methods

    BURÇAK ÜNAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBaşkent Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KUMRU DİDEM ATALAY

  2. Tez No

    519749

    Catchment scaled drought analysis: Integrated climate and hydrological perspectives

    Havza ölçeğinde kuraklık analizi: Entegre iklim ve hidrolojik perspektifleri

    SAEED VAZIFEHKHAH

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERCAN KAHYA

  3. Tez No

    721475

    Konteyner liman operasyonlarının makine öğrenmesi yöntemleri ile analizi

    Analysis of container port operations using machine learning methods

    ÜSTÜN ATAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Denizcilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YASİN ARSLANOĞLU

    PROF. DR. TOLGA KAYA

  4. Tez No

    1010931

    Hybrid mssa-geostatistical approach to spatio-temporalinterpolation of meteorological variables:the case of the meric-ergene basin

    Meteorolojik değişkenlerin uzamsal-zamansalenterpolasyonuna hibrit mssa-jeoistatiksel yaklaşım:meriç-ergene havzası örneği

    EMEL ÜNAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KASIM KOÇAK

  5. Tez No

    558325

    Yüklenici firmaların iş güvenliği ve işçi sağlığı birimleri için başarım tabanlı bir bütünleşik ölçme – değerlendirme modeli

    An integrated performance-based assessment model for the construction safety and labor health departments of contractor firms

    BARIŞ ERDOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALAATTİN KANOĞLU

Geri Dön