複合制御システムの故障修理事例

Thread Content

この投稿は最終的にyunrunによって2016年2月27日21時22分に編集されました。複数のパラメータ、つまり2つ以上の送信機、2つ以上のコントローラー、または2つ以上の調節バルブから構成される多回路式の自動制御システムを、複雑な制御システムと呼びます。もちろん、このようなシステムの解析、設計、パラメータ調整、および運用も、単純な制御システムに比べてやや複雑になります。現在よく用いられている複合制御システムには、カスケード制御、均一制御、比率制御、フィードフォワード制御、選択制御、ステップ制御などがある。昌晖計器のエンジニアがまとめたこれらの故障修理事例に従って、複合制御システムの故障修理の方法や考え方を理解してください。 1、シリアル制御システムの修理事例 シリアル制御システムには2つの閉ループがある。メインコントローラとサブコントローラが直列に接続され、メインコントローラ（単回路PID調節器）の出力がサブコントローラ（外部給定調節器）の給定値として用いられる。システムはサブコントローラの出力によって制御バルブを操作し、メイン変数の定値制御を実現する。図1。したがって、串列制御システムにおいては、主回路は定値制御系であり、副回路は追従系です。 http://yunrun.com.cn/News/UploadFiles_5183/201602/2016021718375215.jpg 故障事例の分析：①ある石油化学プラントにおける液面と流量を制御するカスケード制御システム（液面を主制御変数とし、流量を補助制御変数とするDCSシステム）で、制御品質が悪かった。故障の検証・分析：故障の原因は以下のようなものがある。コントローラの制御パラメータ設定が不適切であること、制御対象が正常な動作状態にないこと、制御対象の応答が遅いこと、調節バルブの調整が非線形的であること。コントローラの制御パラメータを再調整し、調節バルブを再検証し、テストの遅延時間を確認する。 障害対応：総合的な調整テストの結果、液面制御の遅延時間が長すぎて、逐次制御を実現できないことが判明しました。 ②ジンシンオール装置のLIC_0406およびFIC_0411はステップダウン制御システムであり、400A反応器からの抽出を制御している。この制御システムのサブループは自動運転が可能だが、ステップダウン制御の適用はできず、適用した場合には振動が大きくなる。故障の検査・分析：検査テストの結果、ステップダウン制御のPIDパラメータ設定が不適切であり、かつ工程の実際の状況に基づいて設定を行ったため、ステップダウン制御を適用できなかったことが判明した。 故障処理：設定されたPIDパラメータを再調整した後で、初めてシリアル制御を投入する。 ③一段階制御システムのメインコントローラは蒸気圧力コントローラで、その出力は正常であり、この出力と圧力配管の流量信号は微分加算器を経て流量サブコントローラの外部給定値となる。外部給定値が急激に低下したが、メインコントローラの出力は正常であった。故障の検査・分析：このシステムでは、メインコントローラの出力とサブコントローラの外部給定チャネルに、フィードフォワード機能を持つ微分加算器を加えて合算し、その結果をサブコントローラの外部給定値として出力している。点検の結果、故障の原因は微分加算器のヒューズの接触不良による電源切断であり、そのため出力がゼロとなり、サブコントローラーの外部給定値が低下したことがわかった。 故障処理：ヒューズを交換して接続を良好にし、故障は解消される。 ④一液位一流量串級制御系統において、串級調節の変動が大きく、制御指標を達成できない。故障の検査・分析：故障原因は補助コントローラーの制御パラメータ設定が不適切であったためであり、補助コントローラーの積分作用が過剰に強く、回路の制御が困難になっている。串列制御システムは主要なパラメータに高い要求があり、誤差を許容しません。メインコントローラーには一般的に比例積分制御則が用いられ、制御対象の遅れが大きい場合には適切な微分作用を導入することができます。しかし、補助パラメータには厳しい要件はなく、補助パラメータはメインコントローラの出力の変化に従って変化するため、一般的に比例制御則で十分であり、必要に応じて積分作用を導入する。 障害処理：サブパラメータを再設定する。 2、比率制御システムの保守事例　合成ガスの気化炉での調整過程において、ガソリン比が低い設定値である10％の時にのみ、炉温が正常であり、生成されるガスも品質が良かった。故障の検査・分析：気化炉における残油の分解過程では、蒸気の供給量は比率制御システム（ガス/ガソリン比）によって制御されている。ガソリン比が下がると蒸気量も減少するが、炉温は正常であり、生成されるガスの品質も良好であった。これは、実際の蒸気量が減少していないことを示している。まず、回路の信号が正常かを確認しました。測定の結果、信号の伝送に問題はありませんでした。また、一次差動変換器もチェックしましたが、問題はありませんでした。また、蒸気発生炉に入る蒸気配管のバルブを点検したところ、停止時用の事故蒸気遮断弁が開いており、蒸気はそこから蒸気発生炉に入っていることがわかった。 故障処理：事故蒸気手動バルブを閉じると、ガソリン比が徐々に正常に戻る。次に遮断弁を点検したところ、ソレノイドバルブの空気路が詰まっていたために誤った位置になっていたことが判明し、ソレノイドバルブを交換するとすべて正常に戻りました。 3、均一制御システムの修理事例　ある階層型均一制御システム（図2）を運用開始したところ、主要パラメータである液面が一定値に安定しているのに対し、補助パラメータが大きく変動し、後工程に大きな支障をもたらした。 http://yunrun.com.cn/News/UploadFiles_5183/201602/2016021718383430.jpg 図2 串列型均一制御システム 故障分析：均一制御システムは通常、液面高さと流量という2つのパラメータを同時に考慮し、均一な調整によって、互いに矛盾するこれら2つのパラメータが許容範囲内で変動し続けるようにする。つまり、調整過程においては2つのパラメータともゆっくりと変化していくべきであり、一定の値に安定してしまってはならない。 上記のような状況が発生するのは、明らかに制御器のパラメータ設定の考え方や方法が間違っているためです。液位制御器と流量制御器のパラメータを設定するには、以下の手順に従うべきです：①まず液位制御器の比例度を適切な経験値に設定し、その後、流量制御器の比例度を小さな値から徐々に大きくしていきます。その際、調整の過程を観察し、ゆっくりとした周期的な減衰が見られるまで続けます。 ②流量コントローラの比例度を設定された値に固定し、液位コントローラの比例度を小さい値から大きい値へと調整しながら、記録された曲線を観察し、より遅い周期で減衰する過程を求める。 ③対象の状況に応じて、干渉の影響によって生じる余分な誤差を除去するために、液位コントローラーに適切に積分作用を加える。 ④調整プロセスを観察し、液面高さと流量の両方のパラメータがより遅い周期で減衰するまで、制御器のパラメータを微調整する。 4. 制御システムの修理事例の選定　あるアンモニア合成工場の省エネ制御システムにおいて、合成ガスの自動制御システムが自動運転を開始した際に突然圧力過大の警報が発生した。このシステムは、合成系の圧力制御システムであるPICと、合成ガスの成分を制御するシステムであるAICから構成される選択的制御システムである。 http://yunrun.com.cn/News/UploadFiles_5183/201602/2016021718390217.jpg 図3 合成ガス放散自動制御システム 故障分析：このシステムは自動制御が働く際、成分送信機ATによって循環ガス中の不活性ガスであるCH4およびArの総量が測定され、AICによって合成システム内の不活性ガスの濃度が一定値に保たれます。これにより、合成ガスの放散による損失を最小限に抑え、省エネ効果をもたらします。合成システムの圧力が定格値を超えると、圧力コントローラーPTCは圧力トランスミッターPTの検出信号に基づき出力を継続的に増加させ、PISハイセレクターを介してAICコントローラーに代わって圧力制御を行い、合成システムの過圧を防ぎます。 システム圧力過高警報が発生した場合は、直ちに現場で手動ハンドルを操作し、まず圧力トランスミッターや警報器などに異常がないかを確認した上で、圧力コントローラーの出力が成分コントローラーの出力値に置き換わっているかをさらに調べる必要があります。圧力コントローラーが正常に動作し、出力値が正常な代替値に達しているにもかかわらずハイセレクターによって成分コントローラーが置き換えられない場合は、ハイセレクターの故障と判断する。圧力コントローラー自体に故障がある場合は、速やかにこのコントローラーを手動モードに切り替え、出力値を絶えず上げて合成システムの圧力を制御する。 出典：http://bbs.hcbbs.com/?274320