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三种抑制扰动的方法

三种抑制扰动的方法 上海华理自动化系统工程有限公司
2024-12-13
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导读:抗扰不自扰,操作干预少

在化工生产过程中,所谓的第一性原理,实际上按三传一反两衡原则分析问题如果化工装置能被研究清楚,变成一个确定性系统,那么就不会有安全事故发生。化工装置本质上是一个复杂系统,很多内在特性并没有被完全充分掌握,过程不确定性不可避免。作为复杂系统的一部分,以装置自动化提升为核心目标的控制回路优化也非常复杂,PID参数整定只是控制回路优化复杂工作的一部分,这也是PID参数自整定软件没有工业普及的根本原因。

通过反馈控制和PID,克服工业过程中的不确定性干扰,将工艺参数稳定在目标值。是实现装置本质安全的有效手段。反馈控制回路如何抑制扰动呢?
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不自扰

控制回路投自动,首先要尽量避免由于控制作用太强,引起的自激性有规律振荡。自激性有规律振荡,会导致波动在整个流程中持续传播。一旦装置运行中,出现工艺参数有规律的波动,不是定期作业干扰,控制回路的抗扰不足造成的,就是控制作用太强参数导致的。

PID参数太强引起整个装置不稳定,而且又没有找到根本原因,导致形成了早期“自动没有手动稳”的概念。尤其是液位控制,现场大量的液位控制都存在积分作用太强,导致的有规律振荡在系统内传播的问题。其实只要操作人员能完成的操作都可以通过程序自动实现。

异相位振荡、非光滑振荡往往是控制回路本身的问题。同相位振荡则可能是比例作用太强或外部干扰造成。关于三种振荡可以看前文:三种振荡
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抗扰

有的工艺参数明明已经被一个控制回路控制了,但是当干扰出现后还是需要人工干预。这种干预就是控制回路抗扰能力不足的表现。“行有不得,反求诸己”不等不靠不要,想方设法提高装置的抗扰能力有两个方法:1)使用Lambda方法进行PID参数优化;2)如果还是不行,就要重新进行工艺需求分析和控制方案改进。一般说来PID参数整定比较标准,通过参数整定,提高控制回路抗扰能力比较容易。但是想对已有的控制方案进行重新改进,以提高其抗扰能力比较困难。因为这种改进,往往牵涉到多控制回路的解耦、变量配对等深层次问题。这部分工作很多是装置安全高效运行的关键,而且艺术性很高,可能需要过程控制专家的指导。要提高理解本质需求的思维方法和设计合理控制方案的认知能力。

有控制回路但是偶尔人工干预,会造成干扰没有被充分抑制,从而引起装置波动。控制回路出工不出力也是一种“假自动”,是很多提供PID整定服务的公司容易犯的错误。当真正的干扰出现时,这种PID参数会增加装置的安全风险。应该把有控制回路,但是偶尔需要干预帮助的控制回路,放到更高优先级去解决掉。
03

消除干扰

由于自身原因或者干扰复杂性,当出现控制性能始终不能满足要求时。通过设备或者仪表提高本质抗扰能力,或者想办法在源头上消除干扰,才能提升控制性能。一般说来,如果操作工的操作,能够确保工艺参数稳定在目标值,则更换设备,消除干扰不是必要的。
认为工艺或者仪表有问题,建议更换要非常谨慎,因为这些改进,也可能达不到预期。操作工不能处理的干扰,才是真正的需要消除的干扰。这个决定与投资有关。工程师学会使用有限的资源实现合适的目标。结构、约束和取舍是工程师思维的三个核心特征,简单说就是发挥聪明才智,花小钱办大事

         控制回路评价:抗扰不自扰、操作干预少

过程控制工程师要求:会整定、有方案、不犯错

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主要从事工业自动化领域的技术开发、技术服务、技术咨询以及相关技术的工程应用实施等业务。致力于用高科技改造传统流程工业,促进高新科技成果产业化,同时探索科研与生产、市场相结合的有效模式和运行机制,促进石油化工企业信息化、自动化和智能化发展
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