簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的投運(yùn)

《化工儀表及自動(dòng)化》課程教學(xué)課件教學(xué)目的：把握簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)的投運(yùn)及操作中的常見問題教學(xué)重點(diǎn)：簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)的投運(yùn)化工儀表及自動(dòng)化授課時(shí)間：第 教學(xué)目的：把握簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)的投運(yùn)及操作中的常見問題教學(xué)重點(diǎn)：簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)的投運(yùn)教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)難點(diǎn)：掌握器正、反作用的判定方法教學(xué)過程：教學(xué)內(nèi)容：上節(jié)課學(xué)問回憶：12.1、由圖可知，簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)有著共同的特征，它們均由四個(gè)根本環(huán)節(jié)組成，即被控對(duì)象、測(cè)量變送器、掌握器和執(zhí)行器。對(duì)于不同對(duì)象的簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)，盡管其具體裝置與變量不一樣，但都可以用一樣的方塊圖來表示。這就便于對(duì)它們的共性進(jìn)展?fàn)幷?。圖12-3簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)方塊圖12、2、被控變量的選擇〔①把握何謂被控變量；②必需了解工藝過程和工藝特點(diǎn)對(duì)掌握的要求，認(rèn)真分析個(gè)變量之間的相互關(guān)系，一般要遵循6項(xiàng)原則，見書P178。、操縱變量的選擇〔①把握操縱變量的定義；②把握選擇操縱變量的3項(xiàng)原則，見書P180。、掌握器掌握規(guī)律的選擇及參數(shù)整定〔①把握P、PI、PID三種掌握器的特點(diǎn)；②把握掌握器的工程整定的3種根本方法：臨界比例度法、衰減曲線法、閱歷湊試法。本節(jié)課程內(nèi)容引入：簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)展正確安裝后，即可著手進(jìn)展掌握系統(tǒng)的投運(yùn)和掌握器參數(shù)的整定工作。但如何投運(yùn)是一項(xiàng)很重要的工作，尤其是對(duì)一些重要的掌握系統(tǒng)更應(yīng)重視。、掌握系統(tǒng)的投運(yùn)經(jīng)過掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)、儀表調(diào)校、安裝后，接下去的工作是掌握系統(tǒng)的投運(yùn)。所謂掌握系統(tǒng)的投運(yùn)，就是將系統(tǒng)由手開工作狀態(tài)切換到自開工作狀態(tài)。這一過程是通過將掌握器上的手動(dòng)一自動(dòng)切換開關(guān)從手動(dòng)位置切換到自動(dòng)位置來完成的。掌握器在手動(dòng)位置時(shí)，掌握閥承受的是掌握器手動(dòng)輸出信號(hào)：當(dāng)掌握器從手動(dòng)位置切換到自動(dòng)位置時(shí)，將以自動(dòng)輸出信號(hào)代替手動(dòng)輸出信號(hào)掌握掌握閥，此時(shí)掌握閥承受的是掌握器依據(jù)偏差信號(hào)的大小和方向按肯定掌握規(guī)律運(yùn)算所得的輸出信號(hào)(稱之為自動(dòng)輸出)。假設(shè)掌握器在切換之前，自動(dòng)輸出與手動(dòng)輸出信號(hào)不相等，那么，在切換過程中必定會(huì)給系統(tǒng)引入擾動(dòng)，這將破壞系統(tǒng)原先的平衡狀態(tài)，是不允許的。因此，要求切換過程必需保證無擾動(dòng)地進(jìn)展。也就是說，從手動(dòng)切換到自動(dòng)的過程中，不應(yīng)造成系統(tǒng)的擾動(dòng)，不應(yīng)當(dāng)破壞系統(tǒng)原有的平衡狀態(tài)，亦即切換過程中不能轉(zhuǎn)變掌握閥的原有開度。由于在化工生產(chǎn)中普遍存在高溫、高壓、易燃、易爆、有毒等工藝場(chǎng)合，所以在這些地方投運(yùn)掌握系統(tǒng)，操作人員會(huì)擔(dān)肯定的風(fēng)險(xiǎn)。12.5.1-1.投入運(yùn)行前的預(yù)備工作自動(dòng)掌握系統(tǒng)安裝完畢或是經(jīng)過停車檢修之后，都要(重)投入投運(yùn)前，首先應(yīng)生疏工藝過程，了解主要工藝流程和對(duì)掌握指標(biāo)的要求，以及各種工藝參數(shù)之間的關(guān)系，生疏掌握方案，對(duì)測(cè)量元件、調(diào)整閥的位置、管線走向等都要做到心中有數(shù)。投運(yùn)前的主要檢查工作如下所述。①對(duì)組成掌握系統(tǒng)的各組成部件，包括檢測(cè)元件、變送器、掌握器、顯示儀表、掌握閥等，進(jìn)展校驗(yàn)檢查并記錄，保證其準(zhǔn)確度要求，確保儀表能正常的使用。②對(duì)各連接收線、接線進(jìn)展檢查，保證連接正確。例如，孔板上下游導(dǎo)壓管與變送器凹凸壓端的正確連接；導(dǎo)壓管和氣動(dòng)管線必需暢通，不得中間堵塞；熱電偶正負(fù)極與補(bǔ)償導(dǎo)線極性、變送器、顯示儀表的正確連接；三線制或四線制熱電阻的正確接線等。③假設(shè)承受隔離措施，應(yīng)在清洗導(dǎo)壓管后，灌注流量、液位和壓力測(cè)量系統(tǒng)中的隔離液。④應(yīng)設(shè)置好掌握器的正反作用、內(nèi)外設(shè)定開關(guān)等；并依據(jù)閱歷或估算，預(yù)置δ，TI,TD參數(shù)值，或者先將掌握器設(shè)置為純比例作用，比例度δ置于較大的位置。⑤檢查掌握閥氣開、氣關(guān)形式的選擇是否正確，關(guān)閉掌握閥的旁路閥，翻開上下游的截止閥，并使掌握閥能敏捷開閉，安裝閥門定位器的掌握閥應(yīng)檢查閥門定位器能否正確動(dòng)作。⑥進(jìn)展聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，用模擬信號(hào)代替檢測(cè)變送信號(hào)，檢查掌握閥能否正確動(dòng)作，顯示儀表是否正確顯示等；轉(zhuǎn)變比例度、積分和微分時(shí)間，觀看掌握器輸出的變化是否正確。承受計(jì)算機(jī)掌握時(shí)，狀況與承受常規(guī)掌握器時(shí)相像。12.5.1-2.掌握器的正、反作用確實(shí)定方法〔相關(guān)學(xué)問〕12-3反響掌握系統(tǒng)來說，只有在負(fù)反響的狀況下，系統(tǒng)才是穩(wěn)定的，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，其過渡過程將會(huì)是一個(gè)衰減過程；反之，假設(shè)系統(tǒng)是正反響，那么系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，一旦遇到擾動(dòng)作用，過渡過程將會(huì)發(fā)散，在工業(yè)過程掌握中，這種狀況是不期望發(fā)生的。因此，一個(gè)掌握系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，必需是一個(gè)負(fù)反響系統(tǒng)，而掌握器的正、反作用方式打算著系統(tǒng)的反響形式，所以必需正確選擇。為了保證能構(gòu)成負(fù)反響，系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)必需為負(fù)值，而系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)是系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)放大倍數(shù)的乘積。這樣，只要事先知道了過程對(duì)象、掌握閥和測(cè)量變送裝置放大倍數(shù)的正負(fù)，再依據(jù)系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)必需為負(fù)的要求，就可以很簡(jiǎn)潔地確定出掌握器的正、反作用。系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)正、反作用方向的規(guī)定在掌握系統(tǒng)方塊圖中，每一個(gè)環(huán)節(jié)(方框)的作用方向都可用該環(huán)節(jié)放大系數(shù)的正、負(fù)來表示。如作用方向?yàn)檎稍诜娇蛏蠘?biāo)“掌握系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的作用方向(增益符號(hào))是這樣規(guī)定的：當(dāng)該環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)增加時(shí)，假設(shè)輸出信號(hào)也隨之增加，則該環(huán)節(jié)為正作用方向；反之，當(dāng)輸入增加時(shí)，假設(shè)輸出減小，即輸出與輸入變化方向相反，則為負(fù)作用方向。被控對(duì)象環(huán)節(jié)。被控對(duì)象的作用方向，則隨具體對(duì)象的不同而各不一樣。當(dāng)過程的輸入(操縱變量)增加時(shí)，假設(shè)其輸出(被控變量)執(zhí)行器環(huán)節(jié)。對(duì)于掌握閥，其作用方向取決于是氣開閥還是氣關(guān)閥。當(dāng)掌握器輸出信號(hào)(即掌握閥的輸入信號(hào))增加時(shí)，氣開閥的開度增加，因而流過掌握閥的流體流量也增加，故氣開閥是正方向的，取“+”號(hào)；反之，當(dāng)氣關(guān)閥接收的信號(hào)增加時(shí)，流過掌握閥的流量反而削減，所以是反方向的，取“一”號(hào)。掌握閥的氣開、氣關(guān)作用形式應(yīng)按其選擇原則事先確定。測(cè)量變送環(huán)節(jié)。對(duì)于測(cè)量元件及變送器，其作用方向一般都是“正”的。由于當(dāng)其輸入量(被控變量)增加時(shí)，輸出量(測(cè)量值)一般也是增加的，所以在考慮整個(gè)掌握系統(tǒng)的作用方向時(shí)，可以不考慮測(cè)量元件及變送器的作用方向，只需要考慮掌握器、執(zhí)行器和被控對(duì)象三個(gè)環(huán)節(jié)的作用方向，使它們組合后能起到負(fù)反響的作用。因此該環(huán)節(jié)在判別式中并沒有消滅。掌握器環(huán)節(jié)。由于掌握器的輸出取決于被控變量的測(cè)量值與設(shè)定值之差，所以被控變量的測(cè)量值與設(shè)定值變化時(shí)，對(duì)輸出的作用方向是相反的。對(duì)于掌握器的作用方向是這樣規(guī)定的：當(dāng)設(shè)定值不或者當(dāng)測(cè)量值不變、設(shè)定值減小時(shí)，掌握器的輸出增加的稱為“正作的正、反作用規(guī)定完全全都。掌握器正、反作用方式確實(shí)定方法由前述可知，為保證使整個(gè)掌握系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反響的閉環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)必需為負(fù)，即(掌握器±)×(執(zhí)行器±)×(被控對(duì)象±)=“－”確定掌握器正、反作用方式的步驟如下；1閥的作用方向?yàn)檎瑲怅P(guān)閥的作用方向?yàn)樨?fù)；2依據(jù)被控對(duì)象的輸入和輸出關(guān)系，確定其正、負(fù)作用方向；3作用方向；4依據(jù)負(fù)反響準(zhǔn)則，確定掌握器的正、反作用方式。例如，在鍋爐汽包水位掌握系統(tǒng)中，為了防止系統(tǒng)故障或氣源中斷時(shí)鍋爐供水中斷而燒干爆炸，掌握閥應(yīng)選氣關(guān)式，符號(hào)為“－”；當(dāng)鍋爐進(jìn)水量(操縱變量)增加時(shí)，液位(被控變量)上升，被控對(duì)象符12-23所示。又如，換熱器出口溫度掌握系統(tǒng)，為避開換熱器因溫度過高或溫差過大而損壞，當(dāng)操縱變量為載熱體流量時(shí)，掌握閥選擇氣開式，符12-212-23鍋爐水位掌握系統(tǒng)圖12-2再如，對(duì)于精餾塔塔頂溫度掌握系統(tǒng)，為保證在掌握系統(tǒng)消滅故障時(shí)塔頂餾出物的產(chǎn)品質(zhì)量，當(dāng)以塔頂餾出物冷凝液的回流量作操縱變量時(shí)，其回流量掌握閥應(yīng)選擇氣關(guān)式，符號(hào)為“－12-4圖12-4精餾塔塔頂溫度掌握系統(tǒng) 圖12-1儲(chǔ)槽液位掌握系統(tǒng)而對(duì)于以進(jìn)料量為操縱變量的儲(chǔ)槽液位掌握系統(tǒng)，從安全角度考慮，選擇氣開闊，符號(hào)為“十但因出料閥開度增加，液位下降，因此，被控對(duì)象為負(fù)作用，符號(hào)為12-1所示。練習(xí)：如下圖為加熱爐，工藝對(duì)爐出口溫度有較高要求，試組成加熱爐溫度簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)。①、畫出加熱爐溫度掌握系統(tǒng)掌握方案；②、選擇掌握閥氣開、氣關(guān)形式；③、選擇掌握器作用方向和掌握規(guī)律；④、畫出掌握系統(tǒng)方塊圖；⑤、簡(jiǎn)述當(dāng)進(jìn)料突然增加時(shí)系統(tǒng)的掌握過程。加熱爐工藝介質(zhì)TT燃料TC加熱爐溫度掌握系統(tǒng)掌握方案如下圖； 掌握閥氣開閥，掌握規(guī)律PID掌握規(guī)律PID(4)干擾給定值被控變量TCTV加熱爐—TT溫度掌握系統(tǒng)方塊圖溫度掌握系統(tǒng)方塊圖輸出減小，反作用的掌握器輸出增大，氣開掌握閥開大，燃料流量增加，爐出口溫度上升。經(jīng)系統(tǒng)反復(fù)調(diào)整，加熱爐出口溫度回到給定值上。反之亦然。12.5.1-3.掌握系統(tǒng)的投運(yùn)合理、正確地把握掌握系統(tǒng)的投運(yùn)，使系統(tǒng)無擾動(dòng)地、快速地進(jìn)入閉環(huán)，是工藝過程平穩(wěn)運(yùn)行的必要條件。對(duì)掌握系統(tǒng)投運(yùn)的唯一要求，是系統(tǒng)平穩(wěn)地從手動(dòng)操作轉(zhuǎn)入自動(dòng)掌握，即按無擾動(dòng)切換(指手、自動(dòng)切換時(shí)閥上的信號(hào)根本不變)的要求將掌握器切入自動(dòng)掌握。掌握系統(tǒng)的投運(yùn)應(yīng)與工藝過程的開車親熱協(xié)作，在進(jìn)展靜態(tài)試車和動(dòng)態(tài)試車的調(diào)試過程中，對(duì)掌握系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)展檢查和調(diào)試。掌握系統(tǒng)各組成局部的投運(yùn)次序一般如下所述。〔1〕檢測(cè)系統(tǒng)投運(yùn)。溫度、壓力等檢測(cè)系統(tǒng)的投運(yùn)比較簡(jiǎn)潔，可逐個(gè)開啟儀表和檢測(cè)變送器，檢查儀表顯示值的正確性。流量、液位檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)依據(jù)檢測(cè)變送器的開車要求，從檢測(cè)元件的根部開頭，逐個(gè)緩慢地翻開有關(guān)根部閥、截止閥等(要防止變送器受到壓力沖擊)，直到顯示正常?！?〕掌握系統(tǒng)投運(yùn)。應(yīng)從手動(dòng)遙控開頭，逐個(gè)將掌握回路過渡到自動(dòng)操作，應(yīng)保證無擾動(dòng)切換。1的人工操作，即操作人員在掌握室中，依據(jù)顯示儀表所示被控變量的狀況，直接開關(guān)掌握閥。手動(dòng)遙控時(shí)，由于操作人員可脫離現(xiàn)場(chǎng)，在掌握室中用儀表進(jìn)展操作，因此很受人們的歡送。在一些比較穩(wěn)定的裝置上，手動(dòng)遙控閥門應(yīng)用較為廣泛。12-17掌握閥安裝示意圖在開車時(shí)，先進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作，即先將圖12-17中掌握閥前后的切斷閥1和2關(guān)閉，翻開旁路閥3，觀看測(cè)量?jī)x表能否正常工作。待工況穩(wěn)定后，被控變量穩(wěn)定在設(shè)定值四周時(shí)，然后進(jìn)展旁路閥一掌握●用手動(dòng)定值器、手操器或掌握器的手動(dòng)操作方式調(diào)整作用于控P123的同時(shí)，相應(yīng)地漸漸啟動(dòng)調(diào)整閥以保持流量盡量不變化;●觀看儀表的指示值，轉(zhuǎn)變手操輸出，使被控變量接近設(shè)定值，此時(shí)，表示閥的開度適宜，可以向自動(dòng)切換了。手動(dòng)遙控閥門和掌握器的手動(dòng)、自動(dòng)切換操作都是在掌握器面板12-29M者硬手動(dòng)H軟手操設(shè)有慢速和快速兩擋。慢速擋全行程時(shí)間為100s；假設(shè)連續(xù)往里按，為快速擋，全行程時(shí)間為6s，輸出變化很快。用掌握器的手動(dòng)輸出電流掌握掌握閥的開關(guān)，轉(zhuǎn)變操縱變量，并盡量使被控變量接近工藝設(shè)定值，當(dāng)生產(chǎn)過程比較穩(wěn)定且擾動(dòng)較小時(shí)，即可投入自動(dòng)。2投入自動(dòng)(掌握器的手動(dòng)和自動(dòng)切換)。掌握器的手動(dòng)操作平穩(wěn)后，被控變量接近或等于設(shè)定值。將內(nèi)、外設(shè)定選擇開關(guān)扳向內(nèi)給定位置，然后撥動(dòng)內(nèi)給定旋鈕使偏差為零：設(shè)置PID參數(shù)后即可將掌握器由手動(dòng)狀態(tài)切換到自動(dòng)狀態(tài)。至此，初步投運(yùn)過程完畢。但此時(shí)控制系統(tǒng)的過渡過程不肯定滿足要求，這時(shí)需要進(jìn)一步調(diào)整δ，T和TI D三個(gè)參數(shù)。有關(guān)掌握系統(tǒng)的參數(shù)整定方法前面已具體介紹過。圖12-29 DTZ-2100s全刻度指示掌握器面板示意圖與掌握系統(tǒng)的投運(yùn)相反，當(dāng)工藝生產(chǎn)過程受到較大擾動(dòng)、被控變量掌握不穩(wěn)定時(shí)，需要將掌握系統(tǒng)退出自動(dòng)運(yùn)行，改為手動(dòng)遙控，即自動(dòng)切向手動(dòng)，這一過程也需要到達(dá)無擾動(dòng)切換。掌握系統(tǒng)操作中的常見問題掌握系統(tǒng)在投運(yùn)以后及運(yùn)行一段時(shí)間后，可能會(huì)消滅各種各樣的問題，這通常要從自動(dòng)扮裝置和工藝兩方面去查找緣由。下面僅就控制系統(tǒng)可能消滅的幾個(gè)主要問題及解決的措施作簡(jiǎn)潔的介紹。12.5.2-1．掌握系統(tǒng)間的相互干擾及抑制方法由于化工過程常常是用管道將一系列單元設(shè)備連接而成的，流經(jīng)設(shè)備和管道的物料又常是連續(xù)的。所以有時(shí)盡管單個(gè)的掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的格外完善，但投入運(yùn)行后由于多個(gè)掌握系統(tǒng)之間存在相互干擾而無法正常運(yùn)行。例書P187圖12-18中精餾塔兩個(gè)溫度掌握系統(tǒng)之間的相互干擾及圖12-19中壓力和流量?jī)蓚€(gè)掌握系統(tǒng)之間的相互干擾，還有一些并聯(lián)運(yùn)行的設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)也很大，例如一個(gè)負(fù)荷安排系統(tǒng)〔見圖12-20也可以從掌握系統(tǒng)方面考慮。12.5.2-2．測(cè)量系統(tǒng)的故障及判別方法記錄曲線的分析比較掌握室儀表與現(xiàn)場(chǎng)儀表比較兩臺(tái)儀表之間的比較12.5.2-3．掌握系統(tǒng)運(yùn)行中的常見問題這要從組成簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)的四個(gè)根本環(huán)節(jié)來考慮，即除了考慮前面所講的測(cè)量系統(tǒng)可能消滅的故障以外，還要考慮：考慮對(duì)象的特性在運(yùn)行中有無發(fā)生變化?？梢酝ㄟ^重整定掌握器參數(shù)來獲得較好的掌握質(zhì)量。掌握閥的特性是否發(fā)生變化或是否工作在正常的使用狀況下。可以重依據(jù)工藝的生產(chǎn)狀況進(jìn)展調(diào)整閥參數(shù)的核算后改型更換。掌握器的特性或PID參數(shù)還能否滿足工藝當(dāng)前的生產(chǎn)狀況12.5.2-4．掌握系統(tǒng)的維護(hù)掌握系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)投運(yùn)后，為保持系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行，應(yīng)做好系統(tǒng)維護(hù)工作。要做好記錄和歸檔工作；要做好連接收線的維護(hù)工作，對(duì)隔離液等應(yīng)定期灌注。②發(fā)生故障時(shí)的維護(hù)。一旦發(fā)生故障，應(yīng)準(zhǔn)時(shí)、快速、正確地分析和處理