一、引言
在化工行業(yè)，各生產(chǎn)設(shè)備之間緊密在一起，往往前一設(shè)備的出料就是后一設(shè)備的進(jìn)料；各設(shè)備之間相互關(guān)聯(lián)又相互影響。比如在輕灰工段洗滌冷凝塔的冷凝液用泵打到蒸吸工段淡液塔儲(chǔ)桶中去；在這一工藝流程中，關(guān)系到兩個(gè)工段的物料平衡，為了保證輕灰工段洗滌冷凝塔生產(chǎn)進(jìn)程穩(wěn)定地進(jìn)行，即希望保證冷凝塔塔底液位比較穩(wěn)定（原先設(shè)置了液位控制系統(tǒng)）；同時(shí)又希望能保證蒸吸工段淡液塔儲(chǔ)桶進(jìn)料量比較穩(wěn)定，對于單個(gè)塔這樣考慮是可以的，但對于前后有物料的塔系就會(huì)出現(xiàn)矛盾。見圖一（流量和液位單獨(dú)控制的曲線）：
圖一（單通道控制）
這是截取了某一天的冷凝液流量和液位歷史操作曲線圖；藍(lán)色為流量曲線，黑色為液位曲線；可見，流量和液位都波動(dòng)很大，一般都是工藝人員手動(dòng)操作，液位自調(diào)投不上，勞動(dòng)強(qiáng)度大；尤其是：流量變化從幾方到上百方，流量和液位波動(dòng)很大，記錄曲線象長城垛，可以看出，在此系統(tǒng)中如果采用這種控制方式，對系統(tǒng)的現(xiàn)場操作、數(shù)據(jù)記錄等難度都是非常的大，對此，必須找到合適的控制方式來解決目前的工藝。
二、實(shí)施串級均勻控制系統(tǒng)
由于液位變化的不確定性，如果要*使液位和流量處于的平衡，幾乎是不可能的，如果使用單通道控制往往顧此失彼，解決不了根本問題，對此特地引入串級均勻控制。以下對系統(tǒng)的工藝進(jìn)行分析：
1、工藝情況：
輕灰工段洗滌冷凝塔的液位的穩(wěn)定是通過控制塔底出料量來實(shí)現(xiàn)的；因此，它的出料量必然不穩(wěn)定。而洗滌冷凝塔的出料量正好是蒸吸工段淡液塔的進(jìn)料量；因此，在保證前塔液位穩(wěn)定時(shí)，后塔進(jìn)料量不可能穩(wěn)定。反之，如果保證了后塔進(jìn)料量的穩(wěn)定，勢必造成前塔的液位不穩(wěn)定。這就是說，前塔液位和后塔進(jìn)料量穩(wěn)定的要求發(fā)生了矛盾，不可能同時(shí)保證。
2、儀表控制方案的探索：
?。?）解決這一矛盾的方法之一，是在前、后兩塔之間增設(shè)一個(gè)有一定容量的緩沖罐。但這需要增加一套容器設(shè)備，造成投資增加，占地面積增加，液體輸送能耗也增加。尤其嚴(yán)重的是冷凝液停留時(shí)間一長，就會(huì)在管線和緩沖罐內(nèi)結(jié)晶，遭成物料中斷等不良后果，顯然考慮到系統(tǒng)整體的質(zhì)量不能用這一方法！
?。?）解決這一矛盾的方法之二，是實(shí)施串級均勻控制系統(tǒng)。即將液位控制器的輸出作為流量控制器的給定值，用流量控制的輸出來操作執(zhí)行器，由于在這個(gè)系統(tǒng)中加入了副回路，可以及時(shí)的克服由于塔內(nèi)或排出端壓力改變所引起的流量變化。這樣就形成了一個(gè)具備串級控制系統(tǒng)特點(diǎn)的均勻控制系統(tǒng)。對此系統(tǒng)使用廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司的AI-808A2X3L2L2S4的儀表組成串級均勻控制系統(tǒng)。
3、串級均勻控制系統(tǒng)原理：
串級均勻控制是利用串級控制的結(jié)構(gòu)，比值控制的核心，在控制液位的同時(shí)引進(jìn)流量信號(hào)形成均勻控制，其控制流程圖如下：
圖二：串級均勻控制系統(tǒng)方框圖
4、串級均勻控制系統(tǒng)主控和副控儀表正、反作用的確定
在此系統(tǒng)中主控和副控使用的儀表型號(hào)均為為AI-808AX3L2L2S4；整個(gè)控制系統(tǒng)中，控制儀表正反作用的確定也是非常重要的；對于主控AI-808A儀表，液位的升高和降低直接影響流量的增大和減小，即當(dāng)液位升高的時(shí)候控制的流量需要增大，液位降低的時(shí)候流量需要減小，所以主控儀表應(yīng)該為正作用控制，在設(shè)置儀表的時(shí)候設(shè)置CF=1儀表將為正作用控制。對于副控儀表而言，當(dāng)主控的輸出增大，副控的的給定值SV增加，而為了使流量增大儀表的輸出也必須增大，所以儀表采用的反作用調(diào)節(jié)，CF參數(shù)設(shè)置為0。
5、串級均勻控制的調(diào)試過程
在很多書籍中都介紹，在串級均勻控制的調(diào)試中，首先將主控和副控都打到手動(dòng)狀態(tài)下調(diào)試，然后從主到副逐一調(diào)試，這種方式雖然可以得到滿意的結(jié)果，但是調(diào)試起來比較花費(fèi)時(shí)間；根據(jù)本人在現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，可以在整個(gè)過程中只是將副控打都手動(dòng)即可，這樣也便于得出主控儀表的控制參數(shù)。串級均勻控制系統(tǒng)之所以能夠使兩個(gè)變量之間的關(guān)系得到協(xié)調(diào)，是通過控制參數(shù)的整定來實(shí)現(xiàn)的，在串級均勻控制中參數(shù)的整定不是為了使變量盡快的回到給定值，而是要求變量在允許的范圍內(nèi)作緩慢的變化，參數(shù)的測試也與一般的系統(tǒng)不一樣。一般的系統(tǒng)都是將參數(shù)由大往小調(diào)，串級均勻控制系統(tǒng)正好相反，是有小往大調(diào)。而且需要特別注意的是，在串級均勻控制系統(tǒng)中，控制器一般都采用純比例控制，只要要求比較高時(shí)，為防止偏差值過大而超過允許的范圍，才引入適當(dāng)?shù)姆e分作用。將副控儀表打到手動(dòng)后，可以根據(jù)主控儀表的測量值控制輸出流量的變化，記錄主控液位和副控流量的關(guān)系、流量的變化與副控手動(dòng)輸出的關(guān)系從而設(shè)定主控和副控儀表的比例值。
6、AI-808AX3L2L2S4的參數(shù)設(shè)置
主控儀表參數(shù)設(shè)置：HIAL=600LOAL=200CtrL=4M5=0P=8T=0CTL=4Sn=33DIP=1dIL=0dIH=800CF=1addr=1bAUd=9600
副控儀表的參數(shù)設(shè)置：HIAL=700LOAL=100CtrL=4M5=0P=4T=0CTL=2Sn=32DIP=1dIL=0dIH=900CF=8addr=2bAUd=9600
以上參數(shù)是經(jīng)過模擬現(xiàn)場得出的，經(jīng)過現(xiàn)場真正的使用觀察，微調(diào)之后的結(jié)果。經(jīng)過輕灰和蒸吸工藝人員的一段時(shí)間試投用，效果良好，見圖三（采用串級均勻控制后）：
圖三：（串級均勻）
這是截取了某一天的冷凝液流量和液位歷史操作曲線圖；藍(lán)色為流量曲線，黑色為液位曲線；可見，流量和液位都波動(dòng)平緩，很平穩(wěn)，輕灰和蒸吸兩工段物料進(jìn)程平穩(wěn)！尤其是：輕灰工藝人員投用了雙重均勻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，合理控制了冷凝液物料平衡，節(jié)約了能源，為純堿高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度！
三、結(jié)束語
整個(gè)系統(tǒng)引入串級均勻控制后，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性有了大幅的提高，有效的解決了由于系統(tǒng)波動(dòng)過大帶來的不必要的損失，而且更好的節(jié)約了人力資源。
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