錢琳琳， 張福貴， 王德政

（1.北京聯(lián)合大學(xué)城市軌道交通與物流學(xué)院，北京100101；2.重慶工程學(xué)院大數(shù)據(jù)與人工智能學(xué)院，重慶400056）

0 引 言

蒸發(fā)器是一類有相變的換熱裝置，是通過(guò)加熱使溶液濃縮或者從溶液中析出物質(zhì)的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于濃縮、提純等工藝。同時(shí)蒸發(fā)器又是一個(gè)比較復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程，具有多輸入、多輸出、溫度高、壓力大、非線性、大時(shí)滯以及大慣性等特性，因此如何使蒸發(fā)器中各變量的控制達(dá)到“穩(wěn)、準(zhǔn)、快”，一直是流程行業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的難點(diǎn)。

真實(shí)的工業(yè)過(guò)程設(shè)備不僅價(jià)格昂貴，而且往往具有高危險(xiǎn)性，因此高校選擇采用半實(shí)物實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究。綜合多功能過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)裝置（SMPT1000）是將全數(shù)字仿真技術(shù)與半實(shí)物實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)合，可用于工業(yè)鍋爐、加熱爐、聚合反應(yīng)器、蒸發(fā)器等多種流程行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)仿真。該裝置提供了典型的4～20 mA、DI／DO、Profibus DP、OPC等信號(hào)接口，可與多種控制廠商的控制器互連［1-2］。

本文針對(duì)SMPT1000中蒸發(fā)器的工藝流程和控制要求，設(shè)計(jì)了蒸發(fā)器各個(gè)變量的控制回路，核心算法采用具有初始開度的改進(jìn)式PID控制算法。通過(guò)控制手段確保快速開車，提高產(chǎn)量與過(guò)熱蒸汽用量的比值；優(yōu)化開車流程，在通過(guò)升溫達(dá)到提升組分的過(guò)程中“自然”降低液位并全程保持低液位運(yùn)行，以降低過(guò)熱蒸汽用量；“干擾抵消法”克服了提升產(chǎn)量過(guò)程中對(duì)蒸發(fā)器溫度的嚴(yán)重沖擊，保證平穩(wěn)開車。在西門子PCS7過(guò)程控制系統(tǒng)平臺(tái)和SMPT1000上實(shí)施了上述優(yōu)化方案和抗干擾策略，各被控變量的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)都遠(yuǎn)超用戶控制要求。

1 蒸發(fā)器工藝流程、控制要求和開車流程

如圖1所示為蒸發(fā)器的工藝流程圖。本文以生產(chǎn)濃縮果汁為例說(shuō)明蒸發(fā)器的工藝流程和控制要求。

圖1 蒸發(fā)器工藝流程圖

（1）蒸發(fā)器工藝流程。待濃縮的稀液由上部進(jìn)入蒸發(fā)器E1201吸收過(guò)熱蒸汽提供的熱量，稀液中的水分變成二次蒸汽從蒸發(fā)器頂部排出，濃縮液從蒸發(fā)器底部排出。稀液流量為FI1201，稀液流量管線上設(shè)調(diào)節(jié)閥FV1201；濃縮液流量為FI1202，濃縮液流量管線上設(shè)調(diào)節(jié)閥FV1202；二次蒸汽流量為FI1203，二次蒸汽流量管線上設(shè)調(diào)節(jié)閥FV1203［3］。

滿足工藝要求的過(guò)熱蒸汽由蒸發(fā)器中部通入蒸發(fā)器夾套，過(guò)熱蒸汽壓力為3.8 MPa，溫度為450℃，流量為FI1105，過(guò)熱蒸汽管線上設(shè)調(diào)節(jié)閥FV1105。經(jīng)過(guò)換熱后的過(guò)熱蒸汽變?yōu)槔淠懦?；蒸發(fā)器為真空操作，蒸發(fā)器壓力為PI1201，蒸發(fā)器溫度為TI1201，蒸發(fā)器液位為L(zhǎng)I1201，濃縮液組分為AI1201。

（2）蒸發(fā)器控制要求?？刂埔蟀ㄉa(chǎn)指標(biāo)、節(jié)能指標(biāo)和全自動(dòng)控制三方面。生產(chǎn)指標(biāo)指在濃縮液流量穩(wěn)定的前提下，保證濃縮液中組分維持在7.4%～7.6%。所有操作要保證有序進(jìn)行，工況要保持全程穩(wěn)定，并要充分考慮生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的異常工況。節(jié)能指標(biāo)主要出于對(duì)效能、環(huán)境等因素的考慮，要求在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施中對(duì)過(guò)熱蒸汽用量等能耗等指標(biāo)予以充分考慮。要求從生產(chǎn)單元冷態(tài)起，按照開車步驟實(shí)施全自動(dòng)順序控制，保證開車穩(wěn)步進(jìn)行，保證系統(tǒng)無(wú)擾投運(yùn)［4］。

（3）蒸發(fā)器的開車流程。

①啟動(dòng)前檢查所有的閥門都處于關(guān)閉狀態(tài)。

②打開FV1201，將稀液緩緩注入蒸發(fā)器，使蒸發(fā)器液位維持在80%左右。

③打開FV1105和蒸發(fā)器頂部FV1203，向蒸發(fā)器夾套通入過(guò)熱蒸汽，使蒸發(fā)器溫度達(dá)到108℃，并保持穩(wěn)定。

④待濃縮液取樣濃度達(dá)到7.5%時(shí)，打開FV1202，開始連續(xù)出料，使?jié)饪s液出口流量逐步達(dá)到4.63 kg／s，并保持穩(wěn)定。

⑤蒸發(fā)器正常運(yùn)行的工況要求：在開啟FV1202后，濃縮液組分AI1201維持在7.4%～7.6%；TI1201不允許超過(guò)200℃，以防止結(jié)焦；在開啟FV1202后，TI1201不允許低于105℃，以保證衛(wèi)生要求，確保滅菌效果；LI1201不允許高于90%或低于50%。

2 蒸發(fā)器被控變量特性和用戶需求

按照工藝流程對(duì)蒸發(fā)器對(duì)象的各個(gè)被控變量進(jìn)行特性分析以及相互關(guān)系分析，結(jié)合用戶提出的控制需求和節(jié)能需求，設(shè)計(jì)被控變量的控制回路和降低能耗的策略。

2.1 對(duì)象特性分析

（1）蒸發(fā)器壓力和蒸發(fā)器溫度間的關(guān)系。蒸發(fā)器壓力PI1201和蒸發(fā)器溫度TI1201是高度耦合的兩個(gè)變量，兩者的變化幾乎是一致的。如果蒸發(fā)器溫度增加，則稀液蒸發(fā)量增大，蒸發(fā)器上部的汽相組分增多，蒸發(fā)器壓力必然增加。蒸發(fā)器壓力與二次蒸汽管線閥有直接關(guān)系，F(xiàn)V1203開得越大，PI1201會(huì)降低；FV1203開的越小，PI1201會(huì)升高，過(guò)熱蒸汽帶入蒸發(fā)器的熱量就都留在蒸發(fā)器里面，TI1201必然上升［5］。

（2）蒸發(fā)器液位對(duì)蒸發(fā)器壓力和蒸發(fā)器溫度的影響。當(dāng)蒸發(fā)器液位增加時(shí)，即冷量上升，那么使用同樣熱量能蒸發(fā)出的汽相組成就會(huì)減少，蒸發(fā)器壓力和蒸發(fā)器溫度就會(huì)連帶著降低。但蒸發(fā)器液位增大到較高液位時(shí)，會(huì)擠壓汽相空間，反而造成壓力增加。

（3）蒸發(fā)器壓力對(duì)稀液入口流量和濃縮液出口流量的影響。當(dāng)蒸發(fā)器壓力PI1201增加時(shí)，蒸發(fā)量也相應(yīng)增加，稀液入口流量調(diào)節(jié)閥的閥后壓力也增加，稀液入口流量調(diào)節(jié)閥的閥后壓力會(huì)阻礙稀液流入，因此稀液入口流量就會(huì)減少。蒸發(fā)器壓力上升，濃縮液出口流量調(diào)節(jié)閥的閥前壓力也增加，會(huì)造成濃縮液出口流量增加［6］。

（4）蒸發(fā)器液位和蒸發(fā)器溫度對(duì)濃縮液組分的影響。濃縮液組分AI1201受蒸發(fā)器溫度TI1201的影響非常明顯，溫度越高，稀液的蒸發(fā)量越大，蒸發(fā)器底部出來(lái)的濃縮液的組分也就越大。濃縮液AI1201還受蒸發(fā)器液位LI1201的影響，蒸發(fā)器液位LI1201越低，蒸發(fā)器上部的空間就越大，稀液的汽化空間就越大，而通入的過(guò)熱蒸汽量沒(méi)變，等量的熱量給更少的稀液加熱，稀液的蒸發(fā)量就更大了，那么蒸發(fā)器底部的濃縮液組分也就會(huì)增大。

（5）蒸發(fā)器二次蒸汽閥門開度對(duì)濃縮液組分的影響。根據(jù)物料守恒原理，進(jìn)入蒸發(fā)器的總物料量等于蒸發(fā)器輸出的總物料量，即進(jìn)入蒸發(fā)器的稀液總量等于由蒸發(fā)器流出的濃縮液總量加上二次蒸汽的總量。在系統(tǒng)進(jìn)入平衡狀態(tài)下，即液位保持穩(wěn)定后，二次蒸汽閥門開度增大，二次蒸汽流量濃增大，濃縮液濃度會(huì)提高。

2.2 用戶控制需求分析

（1）液位控制系統(tǒng)分析。用戶要求液位控制系統(tǒng)保證液位處于50%～90%，液位低于50%容易造成蒸發(fā)器干燒，液位高于90%則易造成漫灌，也不利于蒸發(fā)。因此把液位控制在50%～90%之間，一方面是安全生產(chǎn)的需要；另一方面也能保證稀液較快蒸發(fā)，使?jié)饪s液組分達(dá)到要求。液位的控制范圍要求比較寬泛，但考慮到與濃縮液組分指標(biāo)的關(guān)系密切，涉及物料平衡的計(jì)算的基礎(chǔ)，因此只要保證濃液閥開啟后液位維持穩(wěn)定即可。設(shè)計(jì)液位單回路控制系統(tǒng)，通過(guò)控制稀液閥門開度，最終控制蒸發(fā)器液位［7］。

（2）溫度控制系統(tǒng)分析。影響蒸發(fā)器溫度的主要因素有過(guò)熱蒸汽的流量、二次蒸汽閥的開度、稀液閥的流量，其中過(guò)熱蒸汽的流量是最主要因素；二次蒸汽閥的開度變化導(dǎo)致蒸發(fā)器E1201頂部壓力的變化，間接地影響溫度；稀液閥的流量則對(duì)溫度的影響較小。為減小過(guò)熱蒸汽流量變化對(duì)溫度的影響，設(shè)計(jì)蒸發(fā)器溫度-過(guò)熱蒸汽流量串級(jí)控制系統(tǒng)，溫度為主被控量，副控制量為過(guò)熱蒸汽流量，通過(guò)控制過(guò)熱蒸汽閥門開度，最終控制蒸發(fā)器的溫度。

（3）濃縮液組分分析。由于蒸發(fā)器的濃縮液組分無(wú)法直接測(cè)量，故采用建立蒸發(fā)器濃縮液組分的機(jī)理模型的軟測(cè)量手段，實(shí)現(xiàn)組分的間接測(cè)量。根據(jù)物料守恒原理，進(jìn)入蒸發(fā)器的總物料量等于蒸發(fā)器輸出的總物料量，即進(jìn)入蒸發(fā)器的稀液總量等于蒸發(fā)器出口流出的濃縮液加上二次蒸汽的流出量。稀液的組成成分可以簡(jiǎn)單分為純水和果料，組分的公式為

由于濃縮液的組分大于稀液濃度，而二次蒸汽閥輸出為水蒸汽，故要想使組分上升，必須蒸發(fā)出一部分水，而水只可能以蒸汽的形式從二次蒸汽閥排出蒸發(fā)器外，所以可以通過(guò)對(duì)二次蒸汽閥門開度的調(diào)節(jié)，間接改變濃縮液的組分［8］。組分計(jì)算如下式所示：

式中：SumFI1201為稀液流量調(diào)節(jié)閥最大開時(shí)度對(duì)應(yīng)的流量累計(jì)，kg；SumFI1203為二次蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開時(shí)度對(duì)應(yīng)的流量累計(jì)，kg。

通過(guò)上式可間接測(cè)量出濃縮液組分的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)組分的軟測(cè)量。通過(guò)控制二次蒸汽調(diào)節(jié)閥FV1203也就可以間接地控制濃縮液的組分。

（4）濃縮液流量單回路控制。流量變量響應(yīng)速度快，對(duì)濃縮液出口流量進(jìn)行單回路控制，控制器采用復(fù)合PID控制算法，被控變量為濃縮液流量FI1202，執(zhí)行器為濃縮液調(diào)節(jié)閥FV1202，控制器采用反作用。

2.3 節(jié)能降耗策略分析

出于對(duì)效能、環(huán)境等因素的考慮，要求在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施中對(duì)過(guò)熱蒸汽用量等能耗等指標(biāo)予以充分考慮。以下主要從液位方面和開車流程優(yōu)化方面進(jìn)行分析。

（1）蒸發(fā)器液位對(duì)能耗影響。系統(tǒng)完全進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)后，把蒸發(fā)器液位控制在60%左右。蒸發(fā)器液位低了，蒸發(fā)效率就較高，從而保證消耗較低的過(guò)熱蒸汽，在較快的蒸發(fā)時(shí)間內(nèi)使?jié)饪s液組分達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，用于保持60%液位的要求溫度使用的過(guò)熱蒸汽量會(huì)比較低，而且發(fā)生干擾，液位也不會(huì)跌破下限50%，從而達(dá)到安全、節(jié)能的生產(chǎn)目標(biāo)。

（2）開車流程對(duì)能耗影響。在符合設(shè)計(jì)要求的前提下，合理優(yōu)化開車流程，降低過(guò)熱蒸汽用量；提高開車速度，迅速進(jìn)入穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)階段，提高產(chǎn)量（即濃縮液的流量累計(jì)）與過(guò)熱蒸汽流量的累計(jì)之比，也是滿足節(jié)能目標(biāo)的一種方法［9］。

3 蒸發(fā)器開車流程優(yōu)化和干擾抵消策略

按照用戶要求，生產(chǎn)單元冷態(tài)起步，按照開車步驟實(shí)施全自動(dòng)順序控制，并針對(duì)開車流程進(jìn)行優(yōu)化，既保證系統(tǒng)無(wú)擾投運(yùn)、穩(wěn)定運(yùn)行，又降低過(guò)熱蒸汽消耗，同時(shí)采取抗干擾策略。

系統(tǒng)開車先后經(jīng)過(guò)提升液位、提升溫度、提升組分、提升產(chǎn)量等步驟，其中提升產(chǎn)量（暨打開濃縮液閥門）時(shí)，蒸發(fā)器的液位、溫度、組分都將受到較大的影響。用戶在液位的控制方面要求相對(duì)寬松，而組分存在較大的滯后，只有溫度較為敏感，受影響比較嚴(yán)重。因此在設(shè)計(jì)開車流程時(shí)，采用“干擾抵消法”，最大限度地減小了開車過(guò)程中對(duì)蒸發(fā)器溫度的不利影響。

（1）FV1203開度對(duì)TI1201的影響。由于TI1201除受FI1105影響之外，PI1201也會(huì)影響TI1201，而FV1203的開度大小直接決定PI1201的大小。所以FV1203的開度將間接影響TI1201。

（2）FI1201對(duì)TI1201的影響。在FV1202打開時(shí)，由于要保證LI1201穩(wěn)定，故FI1201的流量將會(huì)增加，F(xiàn)I1201增加將會(huì)導(dǎo)致TI1201的降低。

（3）FI1201、FI1202和FI1203之間的物料守恒關(guān)系。根據(jù)物料守恒定律，F(xiàn)I1201、FI1202和FI1203之間的物料守恒關(guān)系，同時(shí)考慮所使用的閥門均為線性閥，閥門的流量與閥門開度成正比關(guān)系，于是可以推導(dǎo)出組分AI1201為7.5%時(shí)閥門FV1203開度為70%。為保證TI1201基本維持恒定，在FV1202開啟之前，將二次蒸汽閥門設(shè)為70%＋σ（其中，σ約為2%～5%）。這樣在開啟FV1202時(shí)，將二次蒸汽閥門關(guān)小，讓FV1203關(guān)小和FV1201開大這兩個(gè)“干擾”幾乎“同步”，使其相互抵消。這種設(shè)計(jì)思路即可最大限度地減小在開車過(guò)程中打開濃縮液閥門對(duì)溫度的影響。

根據(jù)上述分析，開車流程如下。如圖2所示，按下開車按鈕，進(jìn)行初始化；打開稀液入口流量調(diào)節(jié)閥FV201并設(shè)置其開度為100%，當(dāng)LI1201≥77%，將FV201切換至自動(dòng)控制，蒸發(fā)器液位控制器設(shè)定值設(shè)為80%；當(dāng)LI1201＞80%且TT1201＜107℃時(shí)，打開FV1105并令其開度為50%，并且將FV1203手動(dòng)設(shè)為77%；當(dāng)溫度≥107℃，將FV1105切換至自動(dòng)控制，將蒸發(fā)器溫度控制器設(shè)定值設(shè)為108℃；根據(jù)上述組分公式，測(cè)得組分AI1201＞7.45%時(shí)，打開FV1202，并將濃縮液出口流量控制器設(shè)定值設(shè)為4.63 kg／s，同時(shí)設(shè)置FV1203開度為70%，延時(shí)20 s，將二次蒸汽閥設(shè)為自動(dòng)狀態(tài)，蒸發(fā)器系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)［10］。

圖2 開車至平穩(wěn)運(yùn)行的順序邏輯圖

4 蒸發(fā)器控制策略在PCS7上的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)工藝流程確定輸入／輸出變量類型及數(shù)量，選擇西門子公司的PCS7過(guò)程控制系統(tǒng)作為控制平臺(tái)，確定系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和硬件模塊；將德普教育的SMPT1000高級(jí)多功能過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)裝置中分蒸發(fā)器作為仿真被控對(duì)象；在PCS7平臺(tái)上進(jìn)行AS站、OS站以及網(wǎng)絡(luò)連接的硬件組態(tài)，用結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言（SCL）編寫核心控制算算，用連續(xù)功能圖表（CFC）編寫控制程序，用順序功能圖表（SFC）編寫開車流程程序，用WinCC7.2實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能［11］。

（1）蒸發(fā)器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上由下至上依次為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、車間級(jí)和管理級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)的通信使用西門子的PROFTBUS-DP通信協(xié)議，車間級(jí)和管理級(jí)之間的通信符合西門子的PROFTNET工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議?？刂普荆ˋS站，暨西門子S7-400-3H型PLC）、工程師站（ES站）以及操作員站（OS站）置于控制室內(nèi)，AS站通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)模塊CP443-1與工程師站、操作員站通信，AS站通過(guò)PROFTBUSDP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與放置在現(xiàn)場(chǎng)的ET200M遠(yuǎn)程I／O的通信［5］。蒸發(fā)器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)如圖3所示［12-13］。

圖3 蒸發(fā)器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖

（2）控制算法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。工業(yè)過(guò)程控制最為常用的算法當(dāng)屬PID控制算法，它通過(guò)當(dāng)前偏差、偏差的累積以及偏差變化趨勢(shì)來(lái)調(diào)節(jié)閥門開度，參數(shù)整定也容易掌握。但該算法不能從根本上解決動(dòng)態(tài)指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的矛盾，也因此誕生了很多改進(jìn)式的PID控制算法。本系統(tǒng)各個(gè)回路的（主）控制器控制算法均采用具有初始開度的改進(jìn)式PID控制算法，這種算法在被控變量上升階段有效克服了積分飽和問(wèn)題，在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)之后又能提高抗干擾能力，算法的程序編寫流程如圖4所示［14］。

圖4 具有初始開度的改進(jìn)式PID控制算法流程

在被控變量的起步階段，手動(dòng)將閥門置為全開，這樣既能克服PID算法中積分飽和問(wèn)題，又能使被控變量迅速上升到給定值附近；當(dāng)過(guò)程值大于等于給定值的一定百分比時(shí)，切換到具有初始開度的改進(jìn)式PID控制算法的自動(dòng)控制狀態(tài)；這里切換的百分比取決于被控變量的特性，例如對(duì)于慣性較小的變量可以設(shè)為95%左右，對(duì)于慣性較大的設(shè)為85%～90%。具有初始開度的改進(jìn)式PID控制算法中的初始開度u0取該變量進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后的閥門開度的十位數(shù)，事先通過(guò)調(diào)試得到，這個(gè)開度也與給定值有比例關(guān)系；這種算法抑制超調(diào)，盡快消除穩(wěn)態(tài)誤差，協(xié)調(diào)了動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)的矛盾；但也可以看出此時(shí)這種PID算法的調(diào)節(jié)能力較小，為此，當(dāng)被控變量進(jìn)入穩(wěn)態(tài)并延時(shí)一段時(shí)間后，增大比例系數(shù)和積分系數(shù)，提高回路的調(diào)節(jié)能力和抗干擾能力［15］。

具有初始開度的改進(jìn)式PID控制算法程序塊用SCL語(yǔ)言編寫，然后按照上面設(shè)計(jì)的控制回路，用CFC語(yǔ)言編寫控制程序，調(diào)用具有初始開度的改進(jìn)式PID控制算法塊；用SFC語(yǔ)言編寫來(lái)車流程程序，按照用戶要求實(shí)現(xiàn)冷態(tài)起步、全自動(dòng)開車，直至穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）被控變量控制效果分析。由圖5蒸發(fā)器液位、溫度、濃縮液流量的趨勢(shì)曲線和圖6蒸發(fā)器工藝動(dòng)態(tài)監(jiān)控圖可以分析出各變量的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。圖5藍(lán)色曲線顯示的蒸發(fā)器液位值按照開車方案到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)液位80%之后，在蒸發(fā)器升溫過(guò)程中自然降低液位，最后穩(wěn)定在61%上下，保證了液位值由始至終在50%～90%之間，即節(jié)能又符合設(shè)計(jì)要求。圖5紅色曲線顯示的蒸發(fā)器溫度趨勢(shì)曲線基本無(wú)超調(diào)，穩(wěn)態(tài)誤差在－0.005%，在打開二次濃縮液閥門后的調(diào)節(jié)時(shí)間為零，完全符合控制要求。圖5淺綠色曲線顯示的濃縮液流量的調(diào)節(jié)時(shí)間為20 s，無(wú)超調(diào)，穩(wěn)態(tài)誤差為＋0.033 kg／s，在設(shè)計(jì)要求的±0.05 kg／s的范圍之內(nèi)。

圖5 蒸發(fā)器被控變量趨勢(shì)曲線

圖6為蒸發(fā)器工藝過(guò)程的動(dòng)態(tài)顯示圖，實(shí)時(shí)反映了各個(gè)工藝變量的狀態(tài)。其中右下角濃縮液組分為7.498 6%，距離要求的組分7.5%的穩(wěn)態(tài)誤差為0.001 4%，處于系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求組分的誤差范圍是±0.1%之內(nèi)。

由上述分析可以看出，在PCS7平臺(tái)上的實(shí)施完成了設(shè)計(jì)要求，動(dòng)態(tài)指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)指標(biāo)均非常理想。

5 結(jié) 語(yǔ)

按照用戶要求設(shè)計(jì)的控制回路方案和開車流程控制方案，通過(guò)在西門子公司過(guò)程控制系統(tǒng)平臺(tái)PCS7上的完整實(shí)現(xiàn)，完成了從生產(chǎn)單元冷態(tài)起車，按照開車步驟實(shí)施全自動(dòng)順序控制，保證開車快速平穩(wěn)、無(wú)擾投運(yùn)；優(yōu)化開車流程，工況保持全程穩(wěn)定，同時(shí)兼顧過(guò)熱蒸汽用量。其中核心算法具有初始開度的改進(jìn)式PID控制算法協(xié)調(diào)了動(dòng)態(tài)指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的矛盾，在工程上容易實(shí)現(xiàn)、整定方便，具有較好的應(yīng)用價(jià)值?！案蓴_抵消法”是分析變量特性和工藝開車過(guò)程特點(diǎn)得出的巧妙方法，便于實(shí)現(xiàn)。

圖6 蒸發(fā)器工藝過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控