分程控制系統(tǒng)更對于擴大控制閥的意義

       分程控制是當(dāng)下工業(yè)生產(chǎn)過程中較為常見的一種控制模式，其憑借自身豐富且先進(jìn)的控制功能得以廣泛應(yīng)用，并成為工業(yè)生產(chǎn)自動控制的主流，其中在石油化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛，但在具體實踐中，其應(yīng)用還存在些許的局限性，亟待完善，因此必須加大研究和實踐力度，使其得到不斷的改進(jìn)和優(yōu)化，從而更好的服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。
       1 分程控制概述
       早在 20 世紀(jì) 70 年代，分程控制系統(tǒng)就嶄露頭角，為工業(yè)生產(chǎn)帶來了發(fā)展機遇和契機，而且隨著時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，該系統(tǒng)逐步完善、成熟，無形中改變著傳統(tǒng)的控制模式，已在生產(chǎn)過程中得以廣泛應(yīng)用，發(fā)揮效用。在生產(chǎn)過程中，為了滿足具有特殊要求的工藝操作，或者進(jìn)一步擴大控制閥的可調(diào)范圍，通常會借助分程控制實現(xiàn)上述要求，其工作原理如下 ：在分程控制系統(tǒng)中，模擬儀表是其重要構(gòu)成，經(jīng)由控制器輸出的信號會在閥門定位器的作用下以范圍段的形式被分解，此時每個范圍段的信號都可以控制一個控制閥，如此一來，控制器就可以同時控制兩個及其以上的控制閥，大大改善了控制效果。通常，分程控制系統(tǒng)的實現(xiàn)主要包括硬分程和軟分程兩種類型。其中在硬分程控制系統(tǒng)中，閥門定位器的作用是決定性的，即控制器中輸出的信號在定位器的作用下實現(xiàn)對控制閥全程動作的調(diào)節(jié)，但該種模式具有一定的局限性，因 2 個控制閥處于同一回路中，且是串聯(lián)狀態(tài)，一旦其中一個控制閥出現(xiàn)故障，就會影響整個系統(tǒng)控制，而且維修麻煩，人為誤操作風(fēng)險較大 ；而軟分程則不同，其可以利用軟件系統(tǒng)很容易的實現(xiàn)控制閥的正反作用，而且應(yīng)用的是兩個回路，對控制閥的操作可以分路進(jìn)行，彼此之間不會相互影響，只要根據(jù)工藝需求或者是控制閥的可調(diào)范圍設(shè)定相應(yīng)的操作程序即可，因此其分程控制相對便捷、高效，也易于維護(hù)。
      2 分程控制在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用分析
      2.1 用于滿足特殊生產(chǎn)工藝的要求
      滿足生產(chǎn)過程中的特殊工藝操作要求是分程控制系統(tǒng)應(yīng)有的基本目的之一，如丁苯聚合反應(yīng)主要涉及加熱升溫、恒溫控制以及回收控制三大階段，若在其生產(chǎn)過程中不能合理、有效的控制蒸汽、熱量、溫度等因素，不僅會影響生產(chǎn)質(zhì)量，甚至?xí)l(fā)爆炸事故，因此可借助完善的分程控制系統(tǒng)避免上述不良情況，在這里著重講解分程控制方式在丁苯聚合反應(yīng)恒溫控制環(huán)節(jié)的應(yīng)用。一需要完成分程控制回路，由于 DeltaV 系統(tǒng)不僅可以根據(jù)用戶的具體需求集成等級模塊不同的控制系統(tǒng)，且模塊可分離和調(diào)試，便于擴展和維護(hù)，還可以提供包括分程、串級等復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)模塊，因此可在DeltaV 系統(tǒng)的輔助下，便捷的實現(xiàn)分程調(diào)節(jié)，即轉(zhuǎn)化 PID 的輸出結(jié)果得到 OUT1 和 2，然后利用兩個 AO模塊控制 2 臺控制閥。
二需要實現(xiàn)分程控制曲線，在分程控制過程中，PID 模塊會在 AI的作用下讀入模擬信號用于確定 PV值，而系統(tǒng)中的 SP 值一般固定不變，但因其與 PV 往往出現(xiàn)差值，因此可
將經(jīng)由 PID 計算的 OUT 值輸入分程控制模塊中，然后分 2 路輸出在不同范圍內(nèi)變化的 OUT 值，最后在AO 模塊的作用下實現(xiàn)對 2 臺控制閥的控制。其中在聚合反應(yīng)初期，反
應(yīng)釜內(nèi)的溫度相對較低，由于所獲取的測量信號低于事先設(shè)定的數(shù)值，所以此時由 TC 的 OUT 值最小，蒸汽閥處于全開狀態(tài)，冷水閥處于全關(guān)狀態(tài) ；當(dāng) TC 輸出的 OUT 值等于
50 時，蒸汽閥會由全開過渡為全閉；隨著聚合反應(yīng)過程中生成的熱量致使釜內(nèi)溫度高于預(yù)設(shè)值時，則會出現(xiàn) PV ＞ SP 的情況，此時的 TC 的 OUT 值會逐漸超過 50，從而促使冷水閥逐漸打開用于降低釜內(nèi)溫度，直至使其回歸設(shè)定值。顯而易見，分程控制系統(tǒng)可有效滿足生產(chǎn)過程中特殊的工藝操作要求，而且 DeltaV 系統(tǒng)的應(yīng)用將 2 臺控制閥分別設(shè)置在不同的回路中，以此避免因一個控制閥或者一個線路出現(xiàn)故障而影響其他裝置的風(fēng)險，同時分程控制模塊的參數(shù)應(yīng)用方便，閥門定位器也便于調(diào)校和維修，值得在生產(chǎn)過程中推廣。
      2.2 用于擴大控制控制閥的可調(diào)范圍
      擴大控制閥以及系統(tǒng)的可調(diào)范圍是分程控制系統(tǒng)的另一重要功能，在實際生產(chǎn)中通常并聯(lián)使用兩個大小閥，就是在流量較大時采用大閥，在流量較小時采用小閥，該種分程控制方式常見于蒸汽減壓系統(tǒng)中，具體而言是在負(fù)荷較小的情況下，由小閥負(fù)責(zé)主要控制作用，關(guān)閉大閥 ；若負(fù)荷較大，即使小閥處于全開狀態(tài)，也難以滿足蒸汽量的實際需求，因此可打開大閥，補充蒸汽量。在此以脫丙烷塔生產(chǎn)過程為例，其屬于加壓生產(chǎn)類型，操作的常規(guī)壓力為 0.75（單位為 MPa），在工藝要求方面除了需要穩(wěn)定壓力外，還應(yīng)冷凝蒸氣，以免因冷凝器中出現(xiàn)不凝氣體積聚造成壓力升高，此時無論冷劑量多大都無法消除影響，只能對其進(jìn)行火炬燃燒操作，因此通常利用塔頂壓力分程控制系統(tǒng)達(dá)到上述目的，其工作原理如下。
       通過在冷劑丙烯的蒸發(fā)管道中安裝控制閥
1，在回流罐排放不凝氣體管道上安裝控制閥 2，若控制器輸出的信號為 0.06 ～ 0.10，此時閥 1 處于開啟狀態(tài)，閥 2 處于關(guān)閉狀態(tài)，而用于維持塔頂?shù)膲毫Φ氖倾瞿髦羞M(jìn)入的冷
劑量 ；若塔頂積聚了大量的不凝氣體，閥 1 則無法加以調(diào)節(jié)，致使壓力持續(xù)增大，控制器所輸出的信號值會逐漸下降，當(dāng)其處于 0.06 以下時，閥 2 會由關(guān)閉轉(zhuǎn)為開啟，部分不凝氣體會被火炬燒掉，從而有效冷凝蒸氣，促使塔頂壓力回歸定值。即控制器輸出的信號值由 0.06 上升為 0.10 時，閥 1 由完全開啟轉(zhuǎn)向完全關(guān)閉，而信號值由0.02 上升為 0.06 時，閥 2 由完全開啟轉(zhuǎn)向完全關(guān)閉?？梢?，分程控制系統(tǒng)可有效擴大控制閥的可調(diào)范圍，從而改善系統(tǒng)控制效果。
2.3 新型分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用
基于 CS3000 的分程控制系統(tǒng)具有多功能的信號分離模塊，而且操作環(huán)境相對開放，既可以妥善解決常規(guī)分程控制系統(tǒng)存在的缺陷，也能夠生成新型、高效的分程控制模式，是當(dāng)下分程控制系統(tǒng)的發(fā)展潮流代表之一，其主要由工程師站、現(xiàn)場控制站、操作站、通信網(wǎng)絡(luò)、門單元、總線轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成，與傳統(tǒng)的分程控制系統(tǒng)相比，其輸出信號被轉(zhuǎn)化為范圍分段的過程是軟件組態(tài)作用下完成的，而且在經(jīng)過信號分離模塊之后會被分為兩路，不僅可被分別送至 AO 單元然后輸出，且其每路信號范圍均被擴大到 0% ～ 100%，而傳統(tǒng)模式的信號范圍分別為 0% ～ 50% 和 50% ～ 100% ；同時軟件組態(tài)功能的應(yīng)用為參數(shù)設(shè)定和修改提供了便捷，控制效果也更加可靠、準(zhǔn)確，而傳統(tǒng)模式中需要調(diào)試參數(shù)時必須在現(xiàn)場實施，其效果既不準(zhǔn)確，也不穩(wěn)定 ；此外在信號分離模塊方面，其不僅具有強大的計算功能，可方便計算和分配控制器所輸出的信號，還可以信號為工具實現(xiàn)開關(guān)自動切換效果，在多種應(yīng)用場合中都較為實用。雖然當(dāng)下分程控制系統(tǒng)取得了長足發(fā)展，技術(shù)更為先進(jìn)，效果也更為顯著，為工業(yè)生產(chǎn)作出了不容忽視的貢獻(xiàn)，但在具體實踐中還存在些許不足，還需要不斷的加以完善，而且隨著科技的不斷創(chuàng)新，分程控制系統(tǒng)必然會突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其應(yīng)用前景也會更加廣闊。
       3 結(jié)語
       總而言之，分程控制系統(tǒng)是當(dāng)下工業(yè)生產(chǎn)過程中的主流控制模式，其不僅可以滿足具有特殊要求的工藝操作，也可擴大控制閥的可調(diào)范圍，對于改善生產(chǎn)控制效果具有重要意義，因此必須強化研究和創(chuàng)新，促進(jìn)分程控制系統(tǒng)更完善、更高效，從而提高工業(yè)生產(chǎn)水平，推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展