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新手如何将蒸汽减压自动控制系统投自动

2019-09-20

  、PID调节器和电动调节阀三部分组成,其控制原理为压力变送器将压力信号送入PID调节器,PID调节器将输入信号进行运算后输出给电动调节阀,调节阀根据PID调节器输出的控制信号改变阀门开度使阀后蒸汽压力稳定在工艺要求的某个压力值。

  本文不涉及阀门安装、调节器安装和压力变送器安装的知识,主要讲述将蒸汽减压自动控制系统投自动的步骤及要点。为了让新手有一个清晰的思路,昌晖仪表工程师将整定PID参数、将系统投自动的过程分为七个步骤,每个步骤都有其需要关注的重点和目的,有助于新手迅速上手。

  实例:某厂需要将1.0MPa蒸汽用减压控制系统减压至0.4MPa压力后供后续工序使用,新增电动调节阀1台(调节阀为AC220V供电,控制信号为4-20mA,阀位反馈输出4-20mA)、压力变送器1台(量程0-1.6MPa,二线mA输出)、PID调节器1台(型号YR-GFD805-020-12-HL-P-T,4-20mA输入,控制输出4-20mA,带DC24V馈电,仪表电源AC220V)。昌晖仪表结合这个实例与新手分享将蒸汽减压自动控制系统投入自动的方法和步骤:

  蒸汽减压自动控制系统接线包含压力变送器-PID调节器、PID调节器-电动调节阀两个部分的接线,这一部分操作很简单,全部按照说明书进行,认真即可很好完成,不再累述。在此重点说说如何简单判断仪表接线是否正确?仪表接线是否正确可从以下三个环节看出:

  ①PID调节器、压力变送器和调节阀供电正常(表明仪表电源回路接线无误);

  ②PID调节器正常显示压力测量值(表明调节器和压力变送器信号回路接线无误);

  ③将PID调节器置于手动控制状态,按“▲”键电动调节阀能正常打开,按“▼”键电动调节阀能正常关闭(表明调节器和调节阀控制回路接线无误)

  按型号为YR-GFD805-020-12-HL-P-T的傻瓜式PID调节器说明书内容,需要对以下参数进行正确设置(本文未涉及的参数保持原出厂设置不变),调节器才能进入正常工作状态。

  ②输入信号类型设置:在二级参数中将参数“Pn”设置为Pn=27(4-20mA输入)

  ③小数点设置:在二级参数中将参数“dP”设置为dP=2(显示××.××)

  ④控制方式设置:在二级参数中将参数“PIDM”设置为PIDM=PID(PID控制输出)

  ⑤PID作用方式设置:在二级参数中将参数“Mode”设置为Mode=1(PID作用方式为反作用)

  ⑥测量量程下限设置:在二级参数中将参数“PL”设置为PL=压力变送器量程下限=0.00(设定输入信号的测量下限量程)

  ⑦测量量程上限设置:在二级参数中将参数“PH”设置为PH=压力变送器量程上限=1.60(设定输入信号的测量下限量程)

  ⑧算式类型设置:在二级参数中将参数“PID”设置为PID=1(PID控制算法适用于控制响应速度迅速的系统,如调节阀对压力、流量等物理量的控制系统)

  ⑨控制目标值设置:在实时测量状态下按压“设定键”5秒,进入控制目标值SV的设定状态,将“SV”设置为SV=0.40(工艺所需要稳定的压力值)

  设置好以上九个参数,这台PID调节器即组态为适合本实例工况使用了,此时应观察调节器PV窗口显示的压力值与调节阀后压力表的值是否一致,若不一致,则可能存在压力变送器安装时的静压差影响或调节器量程设置错误的情况,视情况针对性调整。在控制系统投自动过程中还需要设置P、I、D这三个参数,在以下内容中继续介绍。

  ①电动调节阀后蒸汽管道是否正常连接到后续工艺设备?如果没有,管道内的蒸汽处于放空状态,则压力变送器所测量的压力为放空状态蒸汽压力,不是正常工作时所需关注的蒸汽压力,不能进行调试。

  ③电动调节阀后的后续工序是否允许蒸汽压力有加大波动范围?若工艺允许蒸汽压力波动,则调试过程可使用PID调节器参数自整定功能整定PID参数;若工艺只允许蒸汽压力小范围波动,则使用人工整定PID调节器整定PID参数,不建议使用自整定功能整定PID参数。

  ⑤再次与后续工序认真核实工艺所需蒸汽压力值是否与已知数据一致。这关系到PID调节器控制目标值是否正确,随后的PID参数也是根据这个控制目标值得出,控制目标值变化后,原整定好的这组PID参数未必能达到预期的控制效果,往往需要重新整定PID参数。

  对于新手在现场调试而言,遇到复杂情况往往手足无措,不知道如何应对,为避免这种尴尬情况,建议新手在调试前对本次调试的难易程度做个简单评估,做到心中有数:假如自己搞不定,需要做好高手增援等应急方案,别耽误业主生产!同时也要避免让业主轻看了你!其中道理你懂的。

  调节阀订货时需要计算CV值和确定流量特性等等,这是仪表常识,仪表工自然认为每一台调节阀都是按照准确现场参数订购回来的,现实并非完全如此:某些单位的调节阀就是按照介质、口径和公称压力采购回来的,调节阀没有按cv(调节阀流通能力)计算和加工,阀门加工成线性或等百分比就属于万幸!所以搞仪表调试的人员有必要自己动手简单看看调节阀的情况。

  简单判断电动调节阀的cv(调节阀流通能力)和流量特性是否适合本控制系统的方法:将PID调节器置于手动工作状态,每次手动输出增加1%-3%的值观察调节阀动作后调节器测量值跳变的情况,若阀门仅打开一点点调节阀后压力就跳变到调节器控制目标值,那么系统调节裕度很小,这样配置的控制系统要顺利投入自动难度很大,新手需要有思想准备。

  新手遇到这样的情况,可先尝试调整调节阀前手动阀开度,让蒸汽进气压力略高于本例中多需要的0.4MPa(通过观察进气压力测量的压力表),然后才做调试。这就是让手动阀做粗调,让调节阀做细调,降低自动控制系统投入自动的难度。

  PID参数整定对于新手而言有难度,很多有多年工作经验的老仪表工往往不屑调节器PID参数整定,也许是真正高手,也许他自己也没有几次成功将不同控制方案的控制系统投入自动的实战经历,仅因为常见所以认为简单!新手投自动需要一些知识积累,建议新手看看白志刚老师编著的《自动调节系统解析与PID整定》一书,对新手成长为高手很有帮助。

  很多资料和论文都是说PID调节器打开自整定功能即可以获得最佳PID参数,不同品牌PID调节器在温度控制系统中完全能够实现,不需要人工干预,但用在压力或流量的过程控制系统中调节器的自整定效果就会大打折扣,这是因为这种工况的曲线不收敛导致的!不认同笔者说法的朋友欢迎拍砖,在评论区结合实例和产品现身说法。

  ①若后续工序允许蒸汽压力大幅波动情况下,新手可以打开PID调节器自整定功能整定PID参数(具体参数详见说明书),但这种工况中获得的参数并不是最优,自整定可多次进行,往往还需要人工调整。新手可致电调节器厂家技术,看能否从厂家获得几组经验值直接用于此工况,如果有则事半功倍。

  ②若后续工序不允许蒸汽压力大幅波动,那就人工整定PID参数。新手具体怎样去做,可在昌晖仪表网站内搜索“PID参数整定”的相关文章。

  ③若新手对手动整定PID参数完全不明白,那就需要高手的经验和帮助了。此时最麻烦的是高手很难远程帮助新手完成调试,原因是调试过程需要全程观察压力实时测量值、PID输出值和调节阀反馈等数据,就是远程视频也不够方便。简单粗暴的方法就是更换调试人员。

  ④衡量一个蒸汽减压自动控制系统质量的好坏,主要是看在外界干扰产生后,压力测量值偏离目标设定值的情况,假如偏离了以后能很快平稳地回复到给定值,且调节阀动作次数尽量少时就认为是好的。

  调试完成后做好调试记录,让甲方负责人签字确认本控制系统已经满足工艺控制要求,为随后收款和交工做好准备。

  将竣工资料整理交付业主方。新手如何不知道如何整理竣工资料,可参阅《仪表工程交工资料应有哪些内容》的文章。


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