2024 危险化学品企业工艺平稳性 第2部分：控制回路性能评估与优化技术规范

GB/T446932—2024

.

目次

前言

…………………………Ⅲ

引言

…………………………Ⅳ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语和定义缩略语

3、………………………1

术语和定义

3.1…………………………1

缩略语

3.2………………3

总体要求

4…………………3

基础信息管理

5……………3

性能评估

6…………………4

范围

6.1…………………4

数据采集及处理

6.2……………………4

单回路评估

6.3…………………………5

综合评估

6.4……………6

性能诊断

7…………………6

性能优化

8…………………6

优化准备

8.1……………6

优化执行

8.2……………6

维护检修

8.2.1…………………………6

控制策略完善

8.2.2……………………7

参数优化

8.2.3PID……………………7

优化验证

8.3……………7

证实方法

9…………………7

附录资料性数据采样周期

A()…………8

附录资料性控制回路性能评估指标计算

B()…………9

附录资料性控制回路性能评分的权重系数选择

C()…………………11

附录资料性控制回路性能定级

D()……………………12

附录资料性控制回路关键绩效指标

E()………………13

附录资料性控制回路性能故障诊断指标

F()…………14

附录资料性参数优化方法

G()PID……………………19

附录资料性控制回路性能评估与优化系统

H()………21

参考文献

……………………23

Ⅰ

GB/T446932—2024

.

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件是危险化学品企业工艺平稳性的第部分已经发布了以下

GB/T44693《》2。GB/T44693

部分

:

第部分管理导则

———1:;

第部分控制回路性能评估与优化技术规范

———2:。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由全国危险化学品管理标准化技术委员会提出并归口

(SAC/TC251)。

本文件起草单位中石化安全工程研究院有限公司应急管理部化学品登记中心中石化国家石化

:、、

项目风险评估技术中心有限公司中国石化青岛炼油化工有限责任公司中国石油化工股份有限公司镇

、、

海炼化分公司北京化工大学中控技术股份有限公司天津渤化化工发展有限公司万华化学集团股份

、、、、

有限公司中化蓝天集团有限公司山东华夏神舟新材料有限公司中国石油工程建设有限公司华北分

、、、

公司南通星辰合成材料有限公司重庆川仪调节阀有限公司安徽金禾实业股份有限公司山东海化华

、、、、

龙新材料有限公司上海华谊天原化工物流有限公司浙江衢州硅宝化工有限公司宁波博汇化工科技

、、、

股份有限公司大连奇凯医药科技有限公司山东海王化工股份有限公司山西富亨迪新材料股份有限

、、、

公司福建立亚化学有限公司

、。

本文件主要起草人杨哲徐伟苟成冬高新江何亚东王春利李传坤刘格宏孙冰杜延华

:、、、、、、、、、、

张喆张杰东张帅陈鑫王峰李荣强姜巍巍杨勇王婷杨占强耿志强袁壮武传朋林扬陈国鑫

、、、、、、、、、、、、、、、

童不凡唐在峰姜建德孙传义陈强陈武周忠泽王亮胡川路荣博刘发安张健刘小强杨乐

、、、、、、、、、、、、、、

徐家德詹江琴李冲合金碧华张洪学孙彤江柴俊才郑桦

、、、、、、、。

Ⅲ

GB/T446932—2024

.

引言

工艺平稳性是实现危险化学品生产企业持续发展和创新的基础基于我国安全发展理念及危险化

。

学品生产企业工艺管理现状建设危险化学品企业工艺平稳性综合管理体系创新与升

,GB/T44693《》,

级工艺管理模式构建一套科学高效规范的工艺运行过程管控机制对于有效防范和化解危险化学品

,、、,

生产企业重大安全风险确保生产过程的平稳安全具有重要意义

,。

危险化学品企业工艺平稳性拟由个部分构成

GB/T44693《》6。

第部分管理导则目的在于确定适用于工艺平稳性管理需要遵循的总体原则和相关要求

———1:。。

第部分控制回路性能评估与优化技术规范目的在于为工艺平稳性管理中的控制回路评

———2:。

估与优化提供可操作可证实的方法

、。

第部分标准操作程序编制与使用规范目的在于明确工艺平稳性管理中的标准操作程序

———3:。

作业指导书编写使用需要遵循的原则和要求

()、。

第部分开工过程管理规范目的在于为工艺平稳性管理中的装置开工管理确定需要遵循

———4:。

的基本原则和工作规范

。

第部分工艺报警优化技术规范目的在于为工艺平稳性管理中的工艺报警优化提供可操

———5:。

作可证实的方法

、。

第部分关键绩效指标技术规范目的在于为工艺平稳性管理的关键绩效评价提供可操作

———6:。、

可证实的指标与计算方法

。

控制回路作为危险化学品生产企业基本过程控制系统的关键构成部分集成了传感器执行器控

,、、

制器及信号处理器等组件依据实际生产装置的特定需求多个控制回路间能够灵活组合构建出多样

。,,

化的复杂控制系统以应对不同的工艺场景这些控制回路通过不间断地监测工艺参数并实施精准调

,。

控有效降低了参数波动对生产过程的干扰减少了人工操作的介入确保了生产的稳定性提升了产品

,,,,

质量与生产效率为生产安全提供了坚实保障并助力企业实现节能减排的目标然而随着生产装置运

,。,

行周期的延长以及工况条件的不断变化控制回路的性能往往会逐渐衰减因此为了确保控制系统的

,,,

长期高效稳定运行对控制回路进行持续的性能评估与优化尤为重要这是维持生产流程平稳安全环

,,、、

保及高效运作的必要措施

。

本文件针对危险化学品生产企业控制回路的性能评估和优化技术进行有效规范定义了控制回路

,

性能评估与优化的术语和模型建立了有效评估和优化控制回路系统所推荐的技术方法可以有效指导

,,

企业及时发现存在性能问题的控制回路并对造成性能不良的原因进行诊断和优化提升装置控制回路

,,

性能表现保障生产过程安全高效运行

,、。

Ⅳ

GB/T446932—2024

.

危险化学品企业工艺平稳性

第2部分控制回路性能评估与优化技术规范

:

1范围

本文件规定了危险化学品生产企业控制回路性能评估与优化技术的总体要求以及基础信息管理

、

性能评估性能诊断和性能优化方面的要求描述了证实方法

、,。

本文件适用于危险化学品生产企业的装置基本过程控制系统的控制回路性能评估与优化

。

注在不引起混淆的情况下本文件中的危险化学品生产企业以下简称为企业

:,“”,“”。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

。,

件仅该日期对应的版本适用于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于

,;,()

本文件

。

信息技术安全技术信息安全管理监视测量分析和评价

GB/T31497、、

危险化学品企业工艺平稳性第部分管理导则

GB/T44693.11:

3术语和定义缩略语

、

31术语和定义

.

界定的以及下列术语和定义适用于本文件

GB/T44693.1。

311

..

控制回路controlloop

自动控制系统中由传感器执行器控制器和信号处理器等组成的基础控制单元

,、、。

注控制器通过比较来自传感器的被控变量测量值与系统期望值的差异自动调整控制器输入使被控变量趋近于

:,,

期望值

。

312

..

控制回路性能controlloopperformance

在面对系统内部参数变化或外部干扰时控制被控变量快速精确与稳定跟随期望值的能力

,、。

313

..

控制回路性能评估controlloopperformanceevaluation

综合考虑控制回路性能表现及控制特性对控制回路性能进行定量或定性分析评价的

,(3.1.2)、

过程

。

314

..

控制回路性能优化controlloopperformanceoptimization

对控制回路性能进行提升和改进的过程

(3.1.2)。

315

..

自控率rateofautomaticcontrol

统计时间范围内自控状态下等的时间占统计时间的百分比

,(AUTO、CAS、REMOTE)。

1

GB/T446932—2024

.

316

..

有效自控率rateofeffectiveautomaticcontrol

统计时间范围内自控状态下输出不饱和且控制有效的时间占统计时间的百分比

,。

注1输出饱和是指调节阀处于上限位下限位常开或常关等状态反之为输出不饱和情况

:、、,。

注2控制有效是指输出单元有效控制例如串级回路的副回路主控状态主回路输出失效

:,,。

317

..

饱和率saturationrate

统计时间范围内自控状态下输出值处于限位的时间占统计总时间的百分比

,。

318

..

平稳率stablerate

被控变量的波动情况

。

注可根据自控率及有效自控率进行评估

:(3.1.5)(3.1.6)。

319

..

准确率accuracyrate

控制回路测量值与设定值之间的差异程度情况

。

注可根据控制偏差控制偏差及控制偏差系数进行评估

:(3.1.13)(3.1.14)。

3110

..

快速率fastrate

控制回路测量值跟踪设定值变化的及时响应情况

。

注可根据稳态时间与上升时间进行评估

:(3.1.17)(3.1.18)。

3111

..

比例积分微分控制proportionintegrationderivativecontrol

基于比例积分和微分种控制规律组合的调节方法或控制策略

、3。

注可通过调整种控制的作用强度实现对被控对象的精确控制

:3,。

3112

..

比例积分微分控制参数优化proportionintegrationderivativecontrolparameteroptimization

通过优化控制器的比例增益积分时间和微分时间个参数的设定值使被控对象达到控制

PID、3,

性能要求的过程

。

3113

..

控制偏差controldeviation

统计时间范围内控制回路过程测量值与设定值之间的差值

,。

3114

..

控制偏差系数controldeviationcoefficient

统计时间范围内控制偏差绝对值的均值与设定值均值的比值

,(3.1.13)。

3115

..

控制偏差标准偏差controldeviationstandarddeviation

()()

统计时间范围内控制偏差序列各数据点的离散程度

,(3.1.13)。

3116

..

控制偏差标准偏差系数controldeviationstandarddeviationcoefficient

统计时间范围内控制偏差标准偏差与测量值均值的比值

,()(3.1.15)。

3117

..

稳态时间steady-statetime

控制变量过程测量值从开始响应设定值变化到稳定在新的设定目标值附近所需的时间

。

2

GB/T446932—2024

.

3118

..

上升时间risetime

闭环状态下响应曲线从零时刻到首次达到稳态值的时间

,。

注通常定义为响应曲线从稳态值的上升到稳态值所需的时间

:10%90%。

32缩略语

.

下列缩略语适用于本文件

。

先进过程控制

APC:(AdvancedProcessControl)

自动

AUTO:(Automation)

基本过程控制系统

BPCS:(BasicProcessControlSystem)

串级

CAS:(Cascade)

数据访问

DA:(DataAccess)

控制模式

MODE:(Mode)

过程输出值

OP:(OutputValue)

基金会非盈利工业协会

OPC:OPC()[OPCFoundation(anon-profitindnstryassociation)]

比例积分微分

PID:--(Proportional-Integral-Derivative)

过程测量值

PV:(ProcessValue)

远程控制

REMOTE:(Remote)

设定值

SV:(SetValue)

统一架构

UA:(UnifiedArchitecture)

4总体要求

41企业应构建控制回路性能评估与优化技术管理机制对基础信息进行收集和维护明确控制回路

.,,

变更范围及程序并对设备进行预防性维护规范操作管理

,,。

42企业应明确控制回路性能指标及管理目标定期进行控制回路性能评估与诊断制定并落实相应

.,,

的整改优化措施实现持续提升

,。

43企业应定期对工艺操作人员进行控制回路操作评估诊断与优化技术培训

.、、、。

5基础信息管理

51工艺专业设计资料应包括但不限于

.,:

管道及仪表流程图

a);

工艺操作控制原理

b)。

52仪表专业设计资料应包括但不限于

.,:

仪表索引表控制系统监控数据表控制回路汇总表

a)//;

复杂控制回路说明

b);

仪表回路图

c);

复杂控制回路图

d);

流量计及调节阀计算书

e);

控制回路仪表安装图

f);

技术规格书

g)。

3

GB/T446932—2024

.

53集成资料应包括但不限于

.,:

测点清单

a);

回路测试及调试记录

b);

内部软硬件资产清单

c);

系统验收测试报告

d)。

54仪表类设备资料应包括但不限于

.,:

产品详细技术方案

a);

产品详细说明书

b);

试验及检验证书合格证

c)、;

有关特性计算书如需要

d)();

工厂测试报告或检定校准证书

e)();

产品详细的尺寸图安装图和接线图

f)、;

安装操作和维护手册

g)、。

55运行资料应包括但不限于

.,:

控制回路台账

a);

控制回路变更登记台账

b);

控制回路变更审批表

c);

控制回路长期停控单

d);

参数调整记录

e)PID;

维护日志

f)。

6性能评估

61范围

.

611企业应将装置中的所有控制回路全部纳入监测评估和分析范围特殊情况经管理部门审批后

..、,

可不纳入监控范围包括但不限于以下情况

,:

具有报废手续的管线单元或装置上的控制回路

a)、;

由于先进控制或顺序控制系统替代而导致无法长期投用的控制回路

b),;

随开停工物料或季节变化仪表日常维护生产计划安排而间歇性停运的控制回路

c)()、、、;

为了防回流防超温达到设定值排液达到设定值放空等控制阀长期处于全开或全关状态的

d)、、、

控制回路

;

联锁系统及机组协调控制系统控制回路

e)。

612企业不应将长期因生产技术电仪设备等原因造成的手动状态控制回路排除在监控范围外

..、、。

613企业不应采用非常规控制手段提升绩效指标如过窄或频繁修改的控制阀位设限设置不合理

..,、

的参数过度使用滤波功能现场控制阀的上下游截止阀限流或开副线等情况

PID、、。

614企业开停工非计划检修消缺期间可不进行控制回路监控及评价计算

..()(、、)。

62数据采集及处理

.

621企业数据采集及处理应满足以下基本要求

..,:

来源于工控数据接口采用或等接口实时采集控制回路的相关运行数据

a),OPCDAOPCUA;

运行数据至少包括等

b):PV、SV、OP、MODE;

4

GB/T446932—2024

.

根据被控对象的特性硬件性能及系统处理能力确定数据采样周期数据采样周期见附录

c)、,A;

对采集数据进行质量评估及数据清洗确保数据质量

d),;

数据采集应具有保证控制系统安全的措施

e)。

622为提高企业控制回路性能评估与诊断的准确性宜满足以下提升条件

..,:

采集控制回路的比例积分微分输出值限位输出值量程设定值限位测量值量程死区等

a)、、、、、、、

控制回路属性

;

建立多工况判断指标根据不同工况判断回路是否需要进行统计分析

b),。

63单回路评估

.

631企业应按照控制回路的特性及投用状态通过有效自控率平稳率准确率快速率等性能指标

..,、、、

对控制回路进行性能评估控制回路性能评分P应按照公式计算

。()(1):

A×a+F×f+S×s

P=∑()×R

a+f+s…………(1)

式中

:

P性能评分

———,%;

A准确率指测量值相对于设定值的偏差大小情况

———,,%;

a准确率的权重系数

———;

F快速率指测量值跟踪设定值变化的及时响应速率

———,,%;

快速率的权重系数

f———;

S平稳率指被控变量波动情况

———,,%;

s平稳率的权重系数

———;

R有效自控率指执行器及控制器有效调节情况

———,,%。

其中AFS的计算公式见附录

,、、B。

其中as应采用相似权重也可根据回路特性或应用场景确定其数值范围权重系数确定原则

,、f、,。

参考表

1。

表1权重系数确定原则

类型描述权重系数确定原则

适用于需要精确且稳定控制的场合确保被控对象的输出能够稳定地接近预设的

稳定型,afs相似

期望值例如温度控制压力控制等、、

,、

适用于不需要快速响应或需要平滑过渡的场合例如需要缓慢调节某些工艺参

慢速型。f偏小

数的工业过程

适用于需要迅速调整被控对象输出的场合例如副回路电动机速度控制机器

快速型。、、f偏大

人运动控制等

适用于根据预设逻辑规则来执行控制操作的场合例如防回流防超温达到设

逻辑型。、、a偏小

定值安全动作等

注权重系数选择见附录

:C。

632企业应根据控制回路性能评估情况将控制回路性能进行分级管理见附录

..,D。

633企业应将数据异常及时段内自控率低于预设百分比的控制回路判定为回路性能最低等级

..。

5

GB/T446932—2024

.

64综合评估

.

641企业应根据控制回路性能评估与诊断指标建立企业级装置级等不同维度的关键绩效指标实

..,、,

现对控制回路性能总体评价关键绩效指标包括但不限于表所述

。2。

表2关键绩效指标

指标计算方法

实时自控率当前时刻企业