反馈控制在高压泵控制方案中的实现.pdf

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1、1386化工自动化及仪表第38卷反馈控制在高压泵控制方案中的实现鲁兵张明王权威(中国石油兰州石化公司设备维修公司，兰州730060)摘要催化剂厂某装置更新了高压泵，高压泵电机改由变频器控制，为了保证总线压力能快速达到设定压力值，并且控制精度高，采用了反馈控制方案，最终实现了高压泵控制“稳、准、快”的要求。关键词高压泵反馈控制控制方案联锁中图分类号TP273文献标识码B文章编号1000—3932(2011)11-1386-02采用了反馈控制的高压泵，启运时压力调节速度快、波动范围小。但在压力调节时，高压泵电机频率也在随时微量调节，对行进过程中的高

2、压泵柱塞及阀腔内各零部件会产生影响，笔者针对这一情况对反馈控制方案进行了优化。1反馈控制为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。通常把输出量送回到输入端并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，称为反馈，若反馈的信号与输入端相减，使产生的偏

3、差越来越小，则称为负反馈；反之，称为正反馈。反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程，由于引入被控量的反馈信息，整个控制过程称为闭合过程，因此反馈控制也称闭环控制。反馈控制系统是由各种结构不同的元部件组成的，主要包含测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件和校正元件。典型的反馈控制系统组成如图1所示。图1反馈控制系统基本组成2控制方案实施高压泵控制中的反馈控制是指将高压线总线内压力由压力变送器传至现场操作柜内，经过调节器计算后，进行调节再通过信号转换传输至变频器内，变频器给出调速信号，通过设定曲线调节电机转动频率，使总线压力达到设

4、定压力值，并使之在设定压力值上、下很小的范围内进行调节，从而实现反馈控制。2．1控制系统组成现场操作柜内安装有XMA智能电工数字显示仪，该表具备100—240VAC宽范围输入的开关电源，输入信号测量精确稳定，仪表全面采用表面贴装工艺，并采用多重保护和隔离设计，抗干扰能力强、可靠性高。可接收各种量程电压／电流信号，具有多量程输入功能。实现对信号的报警控制、数据采集和记录。XMA系列仪表硬件上采用了模块化设计，增强了仪表的使用灵活性，便于用户扩展仪表的输出功能，仪表可选配两个继电器报警输出。2．2方案实施高压泵缸头压力表采用压力变送器，测量精度高，

5、反应速率快，两线制接线，将压力值转换为收稿日期：2011-08-07第11期鲁兵等．反馈控制在高压泵控制方案中的实现控制高压泵电机转速的变频器接收的标准4—20mADC电信号。XMA智能电工数字显示仪显示现场压力值、输出值和压力设定值，控制接线如图2所示。压力测蹙信报警输出信XMAO⑥④@o⑩o⑧输出信号(4—20mA)供电(220VAC)图2XMA接线示意图当现场压力变送器传回信号，XMA开始进行调节，若现场压力高于或低于XMA显示设定值，则XMA开始给出变频速度信号，控制变频启动，调节主机转速，压力调节过程中因机械带动或管线内流体的暂时影响

6、，压力可能会高于或低于设定值，但是都在给定值15％上下范围内，此时高压缸盲头压力表将未平压力值传回XMA，检验设定压力是否与现场压力相符，然后由XMA给出调速信号，变频器启动开始给出信号根据曲线微调电机转速，如此循环调节使出口压力很快达到设定值。最后高压泵出口压力只在设定值的1％上下小范围波动，变频也会持续不断地进行微调，使之更加接近设定值，实现了在设定在压力上下的持续调节。3控制效果及控制方案优化方案的实施实现了压力定值调节，保护压力值不会大范围波动，同时又减小了因压力大起大落对高压泵阀腔内零部件造成的损伤率。开机试运行初始主要考虑加速时间的

7、设定，试运过程中起初设定加速时间较短，设定压力一转速(电机)曲线，其实质是设定开机运行的加速斜率。对于加速时间的设定，试运过程中经过多次试验，考虑到加速的快慢对高压泵缸头内各部件的冲击程度的大小，根据噪音和零部件的损伤程度判定40s为最佳时间。加速时间的合理性保证了高压泵运行能够达到最佳状态。初期试运时，开启高压泵压力波动较大，调节幅度也较大，阀腔内零件损坏较大，检修频次高。通过仔细分析，发现阀腔内钢球卡在阀罩口，压力调节过程中柱塞冲击力较大时，易出现此现象。钢球卡在阀罩口后，短时间内不能回落或冲升，大幅度调节产生大的冲击力。在高压冲击下突然脱

8、离阀罩口，冲击阀罩或是阀座，造成一定的损伤。后经测量将阀罩口扩大至合适尺寸，安装后再未出现钢球卡口现象，压力波动大的现象再未出现。为更好地保护高压泵，