Vier regellussen op twee bioreactoren van 2000 liter

Vier regellussen op twee bioreactoren

Een biofarmaceutisch bedrijf vroeg DotX om twee dingen tegelijk: on-site hulp bij het afstemmen van vier regellussen in twee bioreactoren van 2000 liter, en on-site training zodat het eigen team dat voortaan zelf kan met de PID Tuner.

Deze bioreactoren zijn modern en hoogtechnologisch, met regellussen voor pH, opgelost zuurstof en temperatuur. De lastigste daarvan is opgelost zuurstof, omdat die niet direct op één actuator werkt. De uitgang van de DO-regelaar is de ingang van een schema dat een mengsel van zuurstof, CO2 en lucht samenstelt. Er zit dus een extra laag tussen de regelaar en het proces.

Analyse van regelschema en batchdata

Analyse van de regelschema’s en van de data van de laatste batch. Daaruit kwamen drie bevindingen.

Ten eerste konden alle PID-instellingen met minstens een factor twee beter, gemeten in reactietijd en demping van de gesloten lus. Ten tweede, en dat was het echte probleem, zat er een fout in het gasschema voor DO: op een bepaald punt veroorzaakte dat schema zelf instabiel lusgedrag. Geen tuning had dat opgelost, want de oorzaak lag buiten de regelaar. Ten derde was het nuttig om laagdoorlaatfilters op het DO-signaal te zetten, om te voorkomen dat de D-actie op meetsprongen reageert met een sprong in de uitsturing.

Een factor tien op de zuurstoflus

Gemeten over een batch vóór en een batch ná de wijzigingen:

• Op de DO-lus zijn de afwijkingen van het streefdoel met meer dan een factor tien afgenomen. Dat komt deels uit de nieuwe PID-instellingen en deels uit de correctie op het gasschema.
• Op de pH-lus is de reactietijd van de gesloten lus met meer dan een factor vier verbeterd, is de demping beter, en zijn de afwijkingen met ruim een factor drie afgenomen.

Daarnaast kan het team het voortaan zelf, want de training ging over dezelfde installatie waarop het werk gedaan is.

De oorzaak kan tussen regelaar en proces liggen

Als er tussen de regelaar en het proces nog een schema of een omrekening zit, kan de oorzaak van instabiel gedrag daarin zitten in plaats van in de tuning. Dat is een van de weinige gevallen waarin beter afstemmen aantoonbaar niets oplevert, en het is precies het soort probleem dat pas zichtbaar wordt als je de hele keten van setpoint tot actuator uittekent.