- 硫酸生产中的PID整定方法—经验法
在硫酸生产过程中,要实现自动化,是离不开PID控制的。但是在实际生产过程中,很多阀门没有投入自动,其主要原因技术人员缺乏对PID的调试经验,导致参数调试不好。本文分享一种常见的整定方法—经验法,希望能帮助大家解决这类问题。
1.工业系统中的经验法调试
经验法就是按照控制变量的性质给出控制器参数的合适的范围。是较为常用的调试方法, 将控制系统按照液位、流量、温度、压力等参数进行分类,属于同一种类别的系统,其对象特性往往比较接近,对于控制器的形式和所整定的参数大部分情况下是可以互相进行参考的。下面我将对几个常用的系统进行分析,旨在为读者快速了解不同系统的特性。
①流量控制:流量控制是典型的快过程,由于湍流、控制阀振荡等原因往往会具有噪音。对这种过程,选用比例度大且积分时间小的PI控制器是合理的。
②液位控制:对只需要实现平均液位控制的地方,使用纯比例控制并且比例度要大。
③压力控制:压力环路的运行有的很快,有的很慢。如图1直接控制除氧器的压力点PI_1485,过程非常迅速。它的性质接近流量控制。可以参考典型的流量控制来选择控制器形式和参数。图2是集汽联箱的蒸汽压力PI_1407普遍存在的动态滞后和流量滞后都会包含到该压力控制中,它是由管网长度和容积所影响,其参数调节可以参考温度控制来整定。

④ 温度控制:对于转化器各段进口温度,存存在热容滞后和热传递滞后,所以在反馈上显示会很缓慢。建议加入小比例增益,控制器选择PID控制或者PI控制是比较合理的
还有其他一些曲线响应经验可以辅助调试,需要引入纯滞后时间的概念。纯滞后时间是指控制器输出(MV)变化到过程变量(PV)开始变化之间经过的时间。纯滞后时间为0s的一阶被控对象,在纯比例作用下,其控制曲线所表现出来:无论比例增益多大,都可以保证闭环系统稳定,没有超调,更不会振荡。而对于大纯滞后被控对象来说比例增益要很小,设定值阶跃响应才能不振荡,纯比例控制器的最优比例增益和被控对象的纯滞后时间成反比。当控制回路出现同相位振荡(最大值和最小值在两根线上同时出现图3所示)可以选择将比例作用减半,可以有效改善闭环性能。

经验法整定参数可以参照下表,大多数系统用经验法能满足整定要求。如果还需要精确调整,一般是给予了初值的。在一些直接接受辐射热加热且受控对象热导高,能够快速升温的温度控制系统中,其实我们所参考的系统会选择流量而并非温度,此时流量系统更能描述这种快过程特性。所以理解上述四个系统其实将其理解成模型更为贴切。

这些参数给予现场技术人员一个经验参考范围,根据系统特征确定范围后再对参数试凑。
2.经验法适配参数外部表现和局限
现场很多调试人员在调试回路参数时,原本将整定曲线调节好了,但是过一段时间整定曲线又会出现明显的振荡,这反映出来的原因是没有选好曲线整定参数,可能这段时间负荷发生变化或者外界干扰引起曲线发生较大的振荡。理论上好的参数表现大致能分为四点:第一在发生阶跃响应(设定值发生跳变)时系统能不能快速响应,且出现的超调量有没有超过工艺允许标准,能不能快速稳定下来。第二在系统面对外部扰动能够快速恢复到设定值。第三操作变量(MV)是否平稳,从DCS上观察操作变量对应的曲线应该是平稳的,不存在大幅度跳变的。第四具有好的鲁棒性,在不同工况下依然表现稳健。
经验法是很多现场技术人员常用的方法,但是想要依靠经验法“一招鲜吃遍天”是不现实的,例如像回路具有耦合作用经验法就不实用了,这时候我们按照之前的方法进行整定,会发现一个回路的改变会影响另一个回路的改变,像这样我们就需要解耦之后将回路拆解开来进行整定,具体情况具体分析,没有完美的PID只有合适的PID。


