韓有林,段群智,阮志安,謝波

（云南昆鋼動(dòng)力能源分公司,云南昆明650302）

用YS-1700可編程調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)軟分程控制

韓有林,段群智,阮志安,謝波

（云南昆鋼動(dòng)力能源分公司,云南昆明650302）

在生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)將一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出全程分割成若干個(gè)信號(hào)段控制幾個(gè)閥門(mén)。分程控制建立在工藝參數(shù)變化相對(duì)不大的基礎(chǔ)之上。而生產(chǎn)的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)隨機(jī)變化的過(guò)程，當(dāng)工藝狀況改變時(shí)，就必須對(duì)分程點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整定。從實(shí)用的角度出發(fā)，采用2臺(tái)YS-1700可編程調(diào)節(jié)器進(jìn)行軟分程控制，分程點(diǎn)由運(yùn)行人員根據(jù)工藝狀況自行整定，徹底解決了高爐煤氣放散系統(tǒng)壓力大幅波動(dòng)時(shí)的控制問(wèn)題，滿足了特殊情況下的控制要求。

軟分程;控制;可編程調(diào)節(jié)器

1 引言

昆鋼動(dòng)力能源分公司高爐煤氣放散系統(tǒng)原采用單臺(tái)調(diào)節(jié)器單管控制進(jìn)行放散控制，控制效果在工況變化不大時(shí)能夠正常運(yùn)行，但在高爐煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)較大時(shí)，特別是軋材系統(tǒng)等煤氣用戶出現(xiàn)不規(guī)則無(wú)規(guī)律生產(chǎn)時(shí)，高爐管網(wǎng)壓力往往在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生6 kPa范圍的波動(dòng)，此時(shí)，運(yùn)行人員只能將控制系統(tǒng)切換為手動(dòng)控制，根據(jù)高爐煤氣管網(wǎng)的壓力波動(dòng)情況來(lái)進(jìn)行手動(dòng)操作，若操作人員操作不當(dāng)，將產(chǎn)生管網(wǎng)壓力劇烈波動(dòng)帶來(lái)的安全問(wèn)題。

2 軟分程控制的特點(diǎn)

如圖1，軟分程控制的實(shí)質(zhì)是采用調(diào)節(jié)器1的操作輸出MV1作為調(diào)節(jié)器2的PV值，這就決定了調(diào)節(jié)器2所控制的調(diào)節(jié)閥2的起始動(dòng)作位置即分程控制點(diǎn)；而調(diào)節(jié)器1所控制的調(diào)節(jié)閥1除了可以全程動(dòng)作外，也可用軟件HLM對(duì)其操作輸出進(jìn)行限幅，限幅點(diǎn)可以與分程點(diǎn)重合，也可以不重合，能夠適應(yīng)各種不同生產(chǎn)工藝的特殊要求，避免了因重復(fù)調(diào)整電——?dú)忾y門(mén)定位器造成的非線性誤差和生產(chǎn)工藝介質(zhì)參數(shù)躍變?cè)斐傻目刂葡到y(tǒng)振蕩，既保留了傳統(tǒng)單臺(tái)調(diào)節(jié)器分程控制方式調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比，又實(shí)現(xiàn)了分程點(diǎn)的自由整定。

圖1雙調(diào)節(jié)器分程控制原理圖

同時(shí)，分程后控制閥的可調(diào)范圍比單個(gè)控制閥得到了提高，見(jiàn)圖2。

圖2控制閥分程動(dòng)作（同向）

3 雙調(diào)節(jié)器軟分程控制系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)要求

調(diào)節(jié)器1和調(diào)節(jié)器2均采用PI控制規(guī)律，其輸入X與輸出Y之間遵循以下算式

k——比列系數(shù)

Ti——積分時(shí)間

對(duì)應(yīng)階躍擾動(dòng)作用下的響應(yīng)曲線如圖3。

圖3PI控制規(guī)律對(duì)階躍A擾動(dòng)作用的響應(yīng)曲線

在昆鋼高爐煤氣放散控制系統(tǒng)改造試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)4：1衰減比時(shí)的δS值為30%，TS值為1.5 min，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得對(duì)應(yīng)δ值和Ti值分別為

δ=1.2δS=1.2×30%=36%

Ti=0.5TS=0.5×1.5=0.75 min

因此，將調(diào)節(jié)器比例帶δ設(shè)置為36%，積分時(shí)間T設(shè)置為1.5 min，控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)效果即滿足要求。

4 分程控制系統(tǒng)應(yīng)用中注意的問(wèn)題

在壓力分程控制系統(tǒng)中，根據(jù)使用不同性能的控制閥，就有不同的控制效果。選擇控制閥一般要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

(1)控制閥的泄漏量問(wèn)題。特別是大閥、小閥并聯(lián)分程控制時(shí)，大閥的泄漏量要小，否則小閥將不能充分發(fā)揮作用。

(2)控制閥流量特性的選擇除考慮對(duì)象特性外，更要注意在分程點(diǎn)處控制閥的放大系數(shù)可能出現(xiàn)突變，這在大閥、小閥并聯(lián)分程控制時(shí)更需考慮。如果兩個(gè)控制閥都是使用線性特性，這個(gè)問(wèn)題最嚴(yán)重，見(jiàn)圖4。因此，一般分程控制系統(tǒng)中選用對(duì)數(shù)控制閥效果最好（參見(jiàn)圖5），分程信號(hào)重疊一小段成為過(guò)渡過(guò)程，改善了控制效果。

（3）理論上，由于控制閥的控制通道特性不同，極少數(shù)情況可能引起廣義對(duì)象特性的改變，因此，在雙控制器的分程控制中，控制參數(shù)的整定在以控制器1為主的整定后，還須兼顧控制器2的參數(shù)整定。從實(shí)驗(yàn)情況看，控制器1參數(shù)整定后，控制器2的參數(shù)不需隨時(shí)整定，僅考慮控制器1就可達(dá)到控制要求。不同控制閥特性情況的分程控制閥門(mén)特性。

圖4線性閥分程控制特性

圖5對(duì)數(shù)閥分程控制特性

5 結(jié)束語(yǔ)

雙控制器分程控制方式是一種全新的控制方式，它兼顧了控制閥的不同性能特性，特別在分程點(diǎn)的整定方面體現(xiàn)出了傳統(tǒng)單控制器分程控制方式無(wú)可比擬的優(yōu)越性，在昆鋼高爐煤氣梯級(jí)自動(dòng)放散系統(tǒng)應(yīng)用中取得了成功，并以“高爐煤氣梯級(jí)放散裝置”的名義取得國(guó)家實(shí)用新型技術(shù)專利，在實(shí)際自動(dòng)控制中具有普遍意義。

[1]厲玉鳴主編.化工儀表及自動(dòng)化(第四版)[M].北京∶化學(xué)工業(yè)出版社.2010年5月.

[2]欒秀春主編.流體控制工程(第一版)[M].北京∶國(guó)防工業(yè)出版社.2010年1月.

作者簡(jiǎn)歷：韓有林（1960-），男，大學(xué)本科學(xué)歷，儀器儀表高級(jí)工程師，現(xiàn)從事自動(dòng)化儀表及自動(dòng)控制技術(shù)工作。

To Achieve Soft Split-range Control Using YS-1700 Programmable Adjustor

HAN Youlin,DUAN Qunzhi,Ruan Zhian,XIE Bo
(The Power and Energy Co.of Yunnan Kunming Iron and Steel Co.,Ltd.,Kunming,Yunnan 650302,China)

In the process of production,sometimes a full output range is split into a number of signal segments to control several valves.Split-range control is based on relatively little variation of process parameters,while production process actually changes randomly and the split points must be set up on site according to changing process condition.Starting with a practical viewpoint,two YS-1700 programmable controllers were used for soft split-range control with the split points being set up by operators according to process conditions, completely solving the problem of sharp pressure fluctuations in the blast furnace gas release system and meeting the control requirements for special circumstances.

soft split-range;control;programmable controller

TP311.5

B

1006-6764（2014）05-0079-02

2014-01-10