Примеры устранения неисправностей в сложных контрольных системах

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано yunrun 27.02.2016 в 21:22. Автоматическая система управления с несколькими каналами, состоящая из двух и более передатчиков, двух и более контроллеров или двух и более регулирующих клапанов, называется сложной системой управления. Конечно, анализ, проектирование, настройка параметров и ввод в эксплуатацию таких систем также сложнее, чем у простых систем управления. Среди распространенных современных сложных систем управления можно выделить: каскадное управление, равномерное управление, управление по соотношению, передаточное управление, выборочное управление, управление в несколько ступеней и другие. Ознакомьтесь с этими примерами устранения неисправностей, подготовленными инженерами компании Changhui Instruments, чтобы понять методы и подходы к ремонту неисправностей в сложных контрольных системах. 1. Пример ремонта системы управления с последовательными звеньями. Система управления с последовательными звеньями имеет два замкнутых контура. Главный контроллер и вспомогательный контроллер соединены последовательно; выход главного контроллера (регулятор типа PID с одним каналом управления) служит значением управления для вспомогательного контроллера (регулятор с внешним заданием). Система управляет действием регулирующего клапана с помощью выхода вспомогательного контроллера, тем самым обеспечивая стабильное управление основной переменной. Рисунок 1. Поэтому в системе последовательного управления: главный контур является системой с постоянным значением параметра, а вспомогательный контур — системой с автоматическим следованием. http://yunrun.com.cn/News/UploadFiles_5183/201602/2016021718375215.jpg Анализ причин неисправностей: ① В одном из нефтехимических заводов существует система последовательного управления уровнем жидкости и расходом (уровень жидкости является основным параметром управления, а расход — вспомогательным; используется система DCS). Качество управления оказалось низким. Причины неисправностей: неправильная настройка параметров контроллера, отклонения объекта управления от нормальных условий работы, большая задержка в реакции объекта управления, нелинейная работа регулирующего клапана. Перенастроить параметры управления контроллера, повторно откалибровать регулирующий клапан и проверить время задержки тестирования. Устранение неисправностей: в ходе комплексных тестов было выявлено, что задержка в управлении уровнем жидкости слишком велика, из-за чего невозможно осуществить каскадную настройку. ②Установки динитроалканолов LIC_0406 и FIC_0411 представляют собой систему последовательного управления, предназначенную для контроля процесса в реакторе мощностью 400 А. Вспомогательный цикл этой системы может работать в автоматическом режиме, однако режим последовательного управления не может быть активирован. При его активации наблюдаются значительные колебания. При проверке и анализе выяснилось, что причиной является нерациональное 설정 параметров PID в системе последовательного управления; к тому же параметры были заданы с учетом реальных условий производства, из-за чего невозможно использовать режим последовательного управления. Устранение неисправностей: серийная связь вводится в эксплуатацию только после повторной настройки параметров PID. ③Основным контроллером в системе управления с последовательными звеньями является контроллер давления пара; его выходные сигналы, наряду с сигналами расхода в трубопроводах, поступают во внешний вход вспомогательного контроллера расхода после обработки с помощью дифференциального сумматора. Обнаружен внезапный спад внешнего входного сигнала, но выход главного контроллера остается в норме. Проверка и анализ неисправности: в этой системе выход главного контроллера и сигнал с внешнего входа вспомогательного контроллера суммируются с помощью дифференциального сумматора с функцией фидбека; результат этой суммации и служит входным сигналом для вспомогательного контроллера. При проверке было выявлено, что неисправность возникла из-за плохого контакта предохранителя дифференциального сумматора, что привело к прерыванию подачи электроэнергии. В результате его выходное значение стало равным нулю, что вызвало снижение внешнего управляющего сигнала у вспомогательного контроллера. Устранение неисправностей: замена фиузы для обеспечения надежного контакта, после чего неисправность устраняется. ④Система последовательного управления уровнем и расходом с одним контроллером: колебания в процессе управления велики, что не позволяет достичь заданных показателей. Проверка и анализ неисправностей: было установлено, что причиной неисправности является неправильная настройка параметров вспомогательного контроллера; слишком сильный интегрирующий эффект вспомогательного контроллера затрудняет управление циклом. Система последовательного управления предъявляет высокие требования к основным параметрам; допускаться не должно никаких ошибок. В качестве правила управления обычно используется пропорционально-интегральный метод. Когда объект управления отстает значительно, можно применить соответствующий дифференциальный эффект. Однако к вспомогательным параметрам предъявляются менее строгие требования, поскольку они изменяются в соответствии с выходными сигналами основного контроллера; поэтому для них обычно достаточно использовать закон пропорционального управления, а при необходимости — добавить интегрирующий эффект. Устранение неисправностей: перенастройка вспомогательных параметров. 2. Пример ремонта системы управления соотношением. В процессе настройки котла для синтезированного газа было обнаружено, что при низком значении соотношения бензина и топлива в 10% температура в котле оставалась нормальной, а качество газа было приемлемым. При проверке и анализе неисправностей выяснилось, что в процессе разложения нефтяных отходов в котле количество пара контролируется с помощью системы, определяющей соотношение пара и бензина. При снижении соотношения бензина количество пара также снижается, однако температура в котле остается нормальной, а качество газа — приемлемым. Это свидетельствует о том, что фактическое количество пара не снижалось. Сначала проверили, нормальны ли сигналы в цепи: по результатам измерений передача сигналов не вызывала проблем. Также был проверен трансмиттер первичных дифференциальных сигналов — с ним тоже все было в порядке. Также были проверены клапаны на паровых трубах, ведущих пар в котел для вапоризации. Оказалось, что аварийный клапан для отключения пара при остановке котла находился в открытом положении, и именно через него пар поступал в котел. Устранение неисправностей: закройте ручной клапан пара, и соотношение бензина и воды постепенно вернется к норме. Затем был проверен клапан отключения — оказалось, что из-за засорения воздушного канала электромагнитного клапана он находился не в правильном положении. После замены электромагнитного клапана всё вернулось в норму. 3. Пример ремонта системы управления равномерностью. При вводе в эксплуатацию системы управления равномерностью с последовательными регуляторами, показанной на рисунке 2, было обнаружено, что основной параметр — уровень жидкости — оставался стабильным, тогда как второстепенные параметры сильно колебались, что создавало значительные проблемы для последующих этапов обработки. http://yunrun.com.cn/News/UploadFiles_5183/201602/2016021718383430.jpg Рисунок 2. Система последовательного управления равномерностью. Анализ неисправностей: система управления равномерностью обычно предусматривает одновременный контроль двух параметров – уровня жидкости и расхода. Благодаря точной регулировке эти два противоположных по направлению изменения параметра поддерживаются в допустимых пределах. То есть в процессе регулирования оба параметра должны меняться постепенно, а не оставаться на постоянном уровне. Явное возникновение вышеописанных проблем обусловлено неправильным подходом и методами настройки параметров контроллеров. Параметры контроллеров уровня жидкости и контроллера расхода следует настраивать по следующим шагам: ① Сначала необходимо установить коэффициент пропорциональности контроллера уровня на соответствующее значение, полученное на основе экспериментов. Затем следует постепенно изменять коэффициент пропорциональности контроллера расхода, одновременно наблюдая за процессом регулирования, пока не начнется медленное затухание колебаний. ②Установите коэффициент пропорциональности регулятора потока на заданное значение, затем постепенно изменяйте коэффициент пропорциональности регулятора уровня жидкости. Наблюдайте за кривыми и определите такой параметр, при котором происходит более медленное затухание колебаний. ③В зависимости от характеристик объекта в регулятор уровня может быть добавлена интегральная составляющая для устранения остаточных отклонений, возникающих под действием помех. ④Наблюдая за процессом регулирования, настраивайте параметры контроллера до тех пор, пока уровень жидкости и расход не начнут снижаться с более медленной периодичностью. 4. Пример ремонта системы управления: В системе энергосбережения одного из заводов по производству аммиака в системе автоматического управления газами, выделяющимися в процессе синтеза, внезапно возник сигнал об повышенном давлении. Эта система представляет собой селективную систему управления, состоящую из системы управления давлением в синтезирующей установке PIC и системы управления составом газов, выделяющихся в процессе синтеза, AIC. http://yunrun.com.cn/News/UploadFiles_5183/201602/2016021718390217.jpg Рисунок 3. Автоматическая система управления сбросом газов, образующихся в процессе синтеза. Анализ неисправностей: при включении автоматического управления датчикы AT измеряют общее количество инертных газов CH4 и Ar в циркулирующем газе. Система AIC контролирует содержание этих инертных газов, чтобы оно оставалось на определенном уровне. Это позволяет свести к минимуму потери газов, образующихся в процессе синтеза, тем самым способствуя экономии энергии. Когда давление в системе синтеза превышает установленное значение, контроллер давления PTC на основе сигнала от датчика давления PT постепенно увеличивает свой выход. Через выборочный переключатель PIS он заменяет контроллер AIC и осуществляет регулировку давления, чтобы предотвратить его превышение. При сигнале об высоком давлении в системе необходимо немедленно вручную управлять устройством на месте. Сначала следует убедиться, что датчик давления и сигнализатор не имеют неисправностей. Затем необходимо проверить, заменяет ли выходной сигнал контроллера давления значение, выдаваемое контроллером состава. Если контроллер давления работает нормально, а его выходное значение достигло нормального уровня, но компонентный контроллер не заменяется с помощью выборщика высокого уровня, то это указывает на неисправность выборщика. Если же неисправен сам контроллер давления, его необходимо немедленно перевести в ручной режим и постепенно увеличивать выходное значение для контроля давления в системе синтеза. Источник: http://bbs.hcbbs.com/?274320