输油站进站压力控制方案优化

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 输油站进站压力控制方案优化 摘 要；本单位输油站采用的是 SCADA 控制系统，主要通过现场数据 采集、参数调节以实现对现场设备的监 视和控制。其压力控制方案是基于此系 统的 PID 控制，此控制方案的缺点表现 为两方面：一是影响泄漏检测系统的泄 漏判断；二是造成电动阀频繁动作导致 机械磨损。文章设计了“ 死区 ”PID 控制 方案并运用 Control Builder F 软件编写 了控制程序，解决了因 PID 不断调节带 来的部分问题。 中国论文网 /1/view-12918499.htm 关键词：SCADA ；泄漏检测； 死区；PID 1 概述 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 1.1 SCADA 系统简介 SCADA （Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采 集与监视控制系统。它是以计算机为基 础的生产过程控制与调度自动化系统， 可以对现场的运行设备进行监视和控制， 以实现数据采集、设备控制、测量、参 数调节以及各类信号报警等各项功能。 它可以应用于电力系统、给水系统、石 油、化工等领域的数据采集与监视控制 以及过程控制等诸多领域。 1.2 本论文的目的及意义 目前本单位输油站压力控制系统 采用的即为 PID 控制方案。在此控制系 统中输油泵进口压力在 0.2MPa0.5MPa 之间满足工艺要求， 但由于密闭输油模式将导致全线压力不 停细小的波动，调节器将不停的调节压 力回到 SP 值（设定值） 。 本课题主要目的是对压力控制提 出新的控制方案。要求泵进口压力在 0.3MPa0.4MPa 时对压力不进行调节， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 当超过此范围时自动调节压力回到控制 区域。 “死区”PID 控制方案将能很好实现 这一功能。 “死区 ”PID 的运用能提高泄漏检 测的准确度和提高调节阀的使用寿命。 因此开发研究“ 死区”PID 控制具有重要 的科研和经济效益。 2 研究内容 2.1 控制原理 目前输油站压力控制采用了 PI 控制方式，其参数设置如下： CP （比例值）： 0.8 TR（积分时 间）：50s TD（微分时间）： 0s CD（微分作用系数）：1.0 2.1.1 PID 控制原理 （1）PID 控制系统框图 本单位输油站压力控制系统框图 如图 1。 （2）控制器 调节系统可划分为调节器和调节 对象两大部分，其传递函数分别为 KCGC（S）和 K0G0（s） ，如图 2 所示。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 a.比例环节：即时成比例地反应 控制系统的偏差信号 e（ t） ，偏差一旦 产生，调节器立即产生控制作用以减小 偏差。 b.积分环节：主要用于消除静差， 提高系统的无差度。积分作用的强弱取 决于积分时间常数 Ti，Ti 越大，积分作 用越弱，反之则越强。 c.微分环节：能反映偏差信号的 变化趋势（变化速率） ，并能在偏差信 号的值变得太大之前，在系统中引入一 个有效的早期修正信号，从而加快系统 的动作速度，减小调节时间。 2.1.2 “ 死区”PID 控制原理 “死区 ”PID 就是在 PID 调节器中 设定一个控制“ 死区” ，当被控量在设定 “死区”时调节器输出保持不变，当压力 不在“死区”时采用 PID 控制，将被控量 调回设定的区域。 2.2 控制方案 2.2.1 方案论证 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 方案一、 “死区”PID 控制 通过对输入信号的处理和死区操 作点的设置，自动判断输入信号是否在 “死区”区间。当压力在 0.30MPa0.40MPa 时给 PID 控制器输 入一个 0.35MPa 的 PV 值（过程值） ， 此时 SP 值等于 0.35MPa。形成无偏差， 比例部分、微分部分为 0，积分部分保 持不变，PID 调节器输出不变。当压力 不在此区间时给 PID 控制器输入实际 PV 值，此时设 SP 等于 0.35MPa，此时 具有偏差，比例、微分、积分正常输出， PID 调节器起到调节作用，自动调节压 力回到设定的“ 死区” 区间。 方案二、手动/自动自动切换 通过引脚（MM/MA）自动完成 手动/自动之间的转换。当压力在 0.30MPa0.40MPa 时自动切换为手动， 当超过此范围时自动切换为自动。当为 手动时，形成开路控制，调节器输出不 变。当超过此“ 死区” 范围自动切换为自 动 PID 控制，调节泵进口压力回到 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 0.30MPa0.40MPa。 手动/自动自动切换将使操作人员 无法在操作员站完成手动/自动的切换， 即操作员无法手拥鹘诜 门开度，不 能满足生产工艺要求，故选择第一种方 案。 2.2.2 程序流程图 2.2.3 程序 （1）CBF 组态 （2）参数设置 通用控制器参数设置 2.3 方案实施 为不影响管道的正常运行，故先 在上游站洛川 2#换热器温度控制中实验， 以确定此控制方案适用于本单位压力控 制。为满足工艺生产要求，出站温度一 般控制在 5357，故将 2#换热器 SP 设为 55， “死区”宽度设为 4。 2.4 试验内容及分析 通过将 2#、3#换热器设置为不同 控制方案，对比两者在各种干扰情况下 的动态性能及稳态时阀门动作情况，具 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 体设置如下： 1#换热器：红色曲线，就地控制 （电动阀故障） 2#换热器：绿色曲线， “死区”PID 控制 3#换热器：蓝色曲线，PID 控制 2.4.1 动态性能分析 （1）阶跃响应 由上述五项动态指标及其稳态误 差可以看出，在阶跃干扰情况下 2#换热 器具有 3#换热器基本相同的动态特征和 稳态性能。 （2）流量变化响应 2 由上述五项动态指标及其稳态误 差可以看出，在流量变化干扰情况下 2# 换热器具有 3#换热器基本相同的动态特 征和稳态性能。 2.4.2 稳态性能 由于目前 SCADA 系统未做阀门 开度趋势，只能通过控制面板观察温度 变化与阀门开度变化的关系。通过对 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 2#、3#电动阀长期观察可以得出以下结 论： 当温度在 5357控制区间时， 2#换热器不进行调节（阀门开度不变化） ，温度保持在控制区间，当温度超过控 制区间时自动调节（阀门开度变化）温 度回到设定区间。3#