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PID控制如何在三管道工艺中保持压力或流速
编辑: 来源: 发布时间:2018-10-12

     用于压力和流量过程的PID控制策略

 
    当有两个控制设备时,维持双模或宽范围操作的设定点会容易得多。PID控制已广泛用于控制压力,温度和流量的工业过程。
 
PID控制如何在三管道工艺中保持压力或流速
 
    澳门葡京娱乐厂PID控制已广泛用于控制压力,温度和流量的工业过程,通常用于控制双模式操作。例如,分离范围控制已被用于维持容器温度,其中存在加热和冷却控制。当温度(单个测量值)低于所需温度设定值时,首先关闭冷却阀,然后加热阀开始打开。当温度高于设定值时,首先关闭加热阀,然后冷却阀开始打开。或者,PID控制用于调节两个控制阀以覆盖更广泛的操作范围。一个控制阀通过较低范围控制,第二个控制阀控制较高范围。
 
    下面讨论和设计回顾PID控制如何在三管道工艺中保持压力或流速,两条管线具有控制阀,第三条管线(流线)没有控制阀,以及如何在压力分程控制器和流量分程控制器。
 
    PID的例子
    现有的管道和仪表布置的主线有一个控制阀A,它分成两条线,如上图所示。阀A用于维持PT2用标准PID控制器P2测量的上游过程压力。两条支管有两个控制阀B和C,通过打开和关闭控制阀B和C至PC1A和PC1B,使用压力分配控制器P1保持PT1测量的下游压力。PT1是一个压力变送器,用于测量阀门A的下游压力。
 
图:反映过程变化的新管道和仪表布置
图:反映过程变化的新管道和仪表布置 
 
    当上游压力PT2高时,阀A将打开更多以降低压力。当PT2的压力低时,阀门A将减少其开度。在这两种情况下,下游阀门B和C将跟随阀门A的变化,通过使用分程控制器P1保持PT1处的压力。
 
    当PT1处的压力高时,P1将首先打开阀门B以向工厂1发送气体。当阀门B完全打开且压力仍然很高时,P1将打开阀门C以将气体送到火炬头控制。另一方面,当PT1的压力小于P1的设定值时,P1将关闭阀门C,然后关闭阀门B,直到压力达到P1的设定值。
 
    改变过程
    由于过程中的变化,来自阀A的气体有时需要流到设备2.然而,设备2的管路只有一个涡街阀D,其具有两个操作状态,完全打开或关闭,并且具有流量变送器FT2.FX2是带温度和压力的补偿流量,未在图中显示。
 
    当阀D关闭时,新过程需要在PT1保持压力,当阀D打开时,需要在FT2保持一定的流量。现有的压力分配范围控制P1难以满足两个不同的控制目标。当阀门D打开并且气体流入工厂2时,操作员通过反复试验手动调节压力以实现FT2到工厂2所需的流量。这导致延迟并且难以保持到工厂2的稳定流量。例如,当植物2中的入口压力发生变化,即使PT1的压力保持良好,也会引起流量变化。因此,如果仅使用分流范围控制器P1来控制流量,则操编辑需要连续干预以维持FT2处的恒定流量。
 
    因此,现有的控制设计不能满足操编辑对PT1压力和FT2流量的连续自动控制的希望。
 
    解决挑战
    在分析挑战时,很明显有三个主要目标必须同时实现:
    根据流量或压力控制器的输入,使用流量和压力控制来保持流量或压力,使用新设置,但流量控制线中没有现场控制阀。
    流量和压力控制器之间的平滑无碰撞和无程序传输。
    当涡街阀在第三行突然关闭时,避免火炬和压力扰乱。
 
    双分程控制策略
 
图:双(流量/压力)分程控制方案。
图:双(流量/压力)分程控制方案。 
 
    新的双(流量/压力)分程控制方案在控制系统中配置,无需额外的现场仪表或阀门,如图所示.F2A是流量分程控制器,PHS1是用于操作员的开关在压力分程控制或流量分程控制之间进行选择。
 
    在新的控制方案中,当阀D关闭时,压力分配范围控制器用于以与以前相同的方式保持PT1处的压力。当阀D打开时,新的流量分配范围控制器F2A将保持通过FT2监测的到工厂2的流量。当流量小于F2A的设定值时,F2A将首先关闭阀门C.当阀门C完全关闭时,它将开始关闭阀门B,直到流量达到其设定值。在正常操作中,希翼避免将气体送到火炬。
 
    为了实现流量分配范围控制器和压力分配范围控制器之间的平稳传输,并避免在涡街阀通过跳闸功能突然关闭时可能出现的扰动或眩光,控制逻辑设计用于设置压力或流量控制器的开度原来。例如,当控制器由操作员或跳闸逻辑从流量分配范围控制切换到压力分配范围控制时,压力控制器P1被设置为其初始开启值,其在下面的等式中定义,然后控制器P1设置为自动控制。P1的初始开放因此计算如下:
 
    初始P1.OP = 100 - [F2A.OP +(FT2.PV /最大流量)* 100]
 
    这里,FT2是第三行中的流量,并且最大流量被定义为当控制器P1完全打开时第一行中的流量。这种设计可以避免由涡街阀D的突然关闭引起的扰乱,这可能引起扩口并扰乱上游操作。
 
图:带开关阀D状态的压力/流量分配范围控制。
图:带开关阀D状态的压力/流量分配范围控制。
 
    分别显示了压力分流控制和流量分配范围控制情况下阀门B,C和D的阀门开启状态。
 
    实际结果
    这种新的双分程控制策略现已用于大家澳门葡京娱乐厂的废气处理。下图显示了使用流量分配范围控制的流量FT2的控制性能。FT2A的流量设定值首先从4 mscfd增加到5.5 mscfd,然后降低到4.8 mscfd。很明显,FT2的流量跟随设定点变化很好。
 
图:流量分配范围控制性能历史记录
图:流量分配范围控制性能历史记录
 
    显示了FT2开始时和大部分中间部分流量的流量分流控制,以及最后压力PT1的压力分流控制。
 
    可以看出,当控制开启时,流量设定点的FT2从4 mscfd迅速变为2 mscfd,流量FT2非常好地跟踪流量设定点,并且头压力PT1在没有任何紊乱或压力波动的情况下改变。当涡街阀D突然关闭时,DCS逻辑通过控制器P1设定计算的初始开度以控制阀B,并将预定义的设定值设定为控制器P1(15 psig),然后将流量控制器切换到压力控制器,从而防止压力不安和避免可能的废气燃烧。
 
图:双(流量/压力)分程控制性能历史记录。
图:双(流量/压力)分程控制性能历史记录。 
 
    这里讨论的双分程控制已在澳门葡京娱乐厂得到实行适当设计的双分程控制策略可以维持压力和流速为具有三个管线,两条线的控制阀和所述第三与过程没有控制阀。该工业应用的结果满足该过程的所有控制性能标准。
 
    关键概念:
    一些控制问题需要比传统监管控制更复杂的解决方案。
    分程控制策略非常适合特定应用。
    澳门葡京娱乐厂能够自动化需要高水平人工干预的困难应用程序。
 

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