PMK调节器实现阀位选择复杂控制系统.pdf

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1、技改与创新化工自动化及仪表，2010，37(6)：10l～103ControlandInstrumentsinChemicalIndustryPMK调节器实现阀位选择复杂控制系统逯建权，郑龙(兰州石化设备维修公司，兰州730060)摘要：以兰州石化公司炼油厂71单元氢气压力控制为实例，在阀位控制系统及选择性控制系统的基础上，对控帑1目标、变量选择、系统整定等方面进行详细分析，实现了高压瓦斯管网压力和氢气管网压力的平稳控制。改造效果表明：控制系统投用后。生产装置的乎稳性得到了明显的改善。关键词：阀位选择控制系统；氢气压力；高压瓦斯压力；PMK单回路调节器；PID参数整定中图分类

2、号：TP273文献标识码：B文章编号：1000-3932(2010)06旬lOlJD31引言兰州石化公司炼油厂71单元负责全厂高压瓦斯管网压力和氢气管网压力的控制，保障全厂各装置瓦斯的使Jfj及排放，确保用氢装置的平稳用氧。由于工艺流程的不断变化，原分程控制方案不再满足控制要求，造成几次后续装置的非正常停工，严重影响了工艺氢气压力变送器虹功。．斤葡i诵币幕正常生产。为此，我们深人分析原控制方案的不足，制定新的阀位选择控制方案⋯，利用装置现有的PMK单回路调节器彻底解决长期困扰生产的难题。2工艺概述2．1原工艺流程及控制方案原工艺流程及控制方案如图l所示。氢气去崩气皱置氢气来自

3、外界PVl瓦斯束自外界高K砘斯罐高雕瓦斯去瓦斯系统高压瓦斯压力变送器∈≥j!!{

4、I，N^l凋竹器PV2去火炬天然7C补充瓦斯系统J盘力图1原71单元氖气压力、高压瓦斯压力工艺流程及控制方案流程说明：如图l所示，为了能源的再利用，多余的氢气应尽可能通过PVl调节阀排到高压瓦斯管网中，当高压瓦斯管网压力超过O．54MPa时，氢气不能排入高压瓦斯管网中，只能通过PV2调节阀排人火炬线进行调节控制。为了保证其它各生产装置的瓦斯排放和使用，高压瓦斯压力一般控制在0．50—0．54MPa之间，高压瓦斯管网压力不足时靠天然气管网来补充。氢气压力要求控制在1．25MPa，当氢气管网压力低于

5、1．22MPa时，120万吨／年柴油加氢装置氢压机就可能抽不到氢气造成装置停工。当氧气管网压力达到1．30MPa时，就达到氢气管网所能承受的最高安伞压力¨，。2．2原控制方案存在的问题原控制方案采用分程控制系统，利用PMK可编程调节器实现，将控制信号分为两段：PVl(气开阀)在O．02～O．06MPa信号下动作，PV2(气关阀)在0．06～0．10MPa信号下动作。该方案存在如下两个方面的不足：(1)仪考虑氢气压力的控制，没有考虑高压瓦斯的压力波动，也就是无法满足高压瓦斯管网压力的控制。而事实上高压瓦斯的压力通常会严重影响氢气压力；(2)没有考虑当氢气压力突变时无法快速有效控

6、制氧气管网压力。这是因为PV2没有跟踪PVl调节．阀的阀位，PV2在短时间内无法及时打开，这样对克服干扰的有效性就差。正是上述两种原因，造成氢气管网压力不能及时有效地控制，导致后续装置的非正常停工。收稿日期：2010旬5．12(修改稿)·102·化工自动化及仪表第37卷3系统分析及阀位选择控制系统的建立该系统中，由于高压瓦斯和氢气压力相互关联，在高压瓦斯压力没有达到0．54MPa时，通过PVl来控制氢气压力是经济、合理的，然而当氢气管网压力发生突变时，它对外界干扰的克服是不及时的。因此在建立新的控制系统当中，第一需要将高压瓦斯压力和氢气压力同时都引入两台PMK调节器，作为控制

7、判断的条件之一；第二需设法将PVl阀的阀位值随时作为PV2阀阀位的给定值，这样当氧气压力达到1．30MPa时，直接将PV2阀打开至与PVl阀氢气压力变送器虹内。，陌而习而相对应的开度(具体开度伉要根据两个调节阀的流通系数来计算)。第三需要考虑到当高压瓦斯压力达到O．54MPa时，PVl阀全关会导致氢气压力突然升高，此时也需要将控制权完全交予PMl(2，同时必须使PV2阀打开PVl阀的相应开度。由于原装置只有一台PMK调节器p1，为此增加一台PMK调节器，将氢气压力及瓦斯压力同时都引入两台PMK调节器，建立阀位选择控制系统来满足控制要求。4改造后的控制方案及工艺流程图改造后的控

8、制系统流程图如图2所示。氢气去用气装置氢气来自外PMK调1IJ．器2≥高压瓦斯压力变送‰斯来自外界汁—"掣高压瓦斯去瓦斯系统一PV2去火炬图2改造后71单元氢气压力、高压瓦斯压力控制系统控制漉程图根据实际需要，Pvl为气开阀，PV2为气关阀，PMK调节器1为正作用，PMK调节器2为反作用。在系统稳定情况下，氢气压力等于PMK调节器l的设定值，控制阀PVl处于某一开度，控制阀PV2处于PMK调节器2所设置的最小开度。当氢气压力系统受到外界干扰使压力上升时，测量值增加，PMK调节器l的输出将增大(因为它是正