输油站进站压力控制方案优化.doc

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 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，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。 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 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#换热器不停的调节（阀门开度