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新聞詳情
利用DCS系統(tǒng)對流量計(jì)進(jìn)行氣流量控制的邏輯改造上海自動化儀表有限公司主要闡述了由于設(shè)備節(jié)能技改,實(shí)現(xiàn)APC先進(jìn)控制系統(tǒng)順利實(shí)施,為節(jié)省購買流量積算儀費(fèi)用,利用現(xiàn)有DCS系統(tǒng)將流量積算儀的功能用DCS系統(tǒng)控制邏輯組態(tài)來實(shí)現(xiàn),達(dá)到工藝操作要求。 碳化三段氣流量前期選用的孔板流量計(jì),數(shù)量54套;經(jīng)運(yùn)行10多年,設(shè)備腐蝕、磨損嚴(yán)重,導(dǎo)致計(jì)量偏差較大(>10%),制約公司先進(jìn)技術(shù)的改造運(yùn)用(碳化APC先進(jìn)控制系統(tǒng)實(shí)施),同時因壓力損失大(4~10kPa),導(dǎo)致能源消耗高、浪費(fèi)嚴(yán)重。而畢托巴流量計(jì)由于一次測量元件智能探針式φ20不銹鋼制成,其截面積很小在介質(zhì)管道中幾乎無壓力損失,使運(yùn)行成本大大減小,與孔板等節(jié)流裝置相比較具有明顯的節(jié)能效果。為配合設(shè)備改造及APC先進(jìn)控制系統(tǒng)順利實(shí)施,對54臺三段氣流量計(jì)進(jìn)行改造(選用畢托巴流量計(jì)),在儀表選型改造時為節(jié)約費(fèi)用,只選用了畢托巴流量計(jì)巴體及差壓變送器,而未采購流量積算儀,將流量積算儀的功能利用DCS系統(tǒng)控制邏輯算法來實(shí)現(xiàn)。 1、孔板壓力損失估算 現(xiàn)階段碳化三段氣流量測量均使用孔板計(jì)量,平均體積流量約12000m3/h,電動機(jī)效率大約=0.8,平均差壓值為10kPa,孔板孔徑比約為0.5,三段氣絕對壓力平均值在0.3MPa(300kPa),三段氣氣體(主要成分CO2)壓縮因子約為0.7,三段氣平均溫度約35℃(換算為國際溫標(biāo)為308.15K)。根據(jù)孔板的壓力損失估算公式: 將孔板計(jì)量改為畢托巴流量計(jì),由于避免壓損而節(jié)約的能源為:按一年連續(xù)運(yùn)行300天計(jì)算,那么一臺孔板每年消耗損失的能源為:7844W×24h×360=67772.2kW·h折算成電能計(jì)算,1kW·h按照大約0.35元計(jì)算,那共計(jì)54臺流量計(jì)每年消耗的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為:67772.2kW·h×0.35元/kW·h×54=1280894.6元/年經(jīng)估算,選用非常新節(jié)能型54臺畢托巴流量計(jì)因?yàn)闇p小氣體的壓力損失折合為電能,每年大約節(jié)省電費(fèi)128萬余元。 2改造必要性 經(jīng)過長達(dá)十余年的聯(lián)系運(yùn)行,管道內(nèi)高壓、高速流動介質(zhì)的長期沖刷、腐蝕、氣蝕以及結(jié)垢掛疤,導(dǎo)致孔板內(nèi)緣磨損、變形,使其測量精度大幅下降,存在著諸多缺陷。 1)孔板測量精度降低,計(jì)量偏差大,難以滿足生產(chǎn)計(jì)量要求。 2)孔板連續(xù)運(yùn)行十余年,設(shè)備老化,已達(dá)使用壽命。 3)原始設(shè)計(jì),孔板安裝于五樓地面高5m余處,與工藝管道為法蘭連接,密封面易泄漏,管道振動導(dǎo)致引壓裝置疲勞易斷裂,造成設(shè)備故障。其檢修維護(hù)困難、工作量大且效果不理想。 4)儀表裝置整體性能降低,運(yùn)行穩(wěn)定性差,導(dǎo)致自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)難以投用,操作困難。 5)對生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)施優(yōu)化控制系統(tǒng)形成制約,難以滿足優(yōu)化控制系統(tǒng)高精度、高標(biāo)準(zhǔn)、精細(xì)操作的要求。 綜上所述,為了系統(tǒng)裝置運(yùn)行穩(wěn)定性、提高生產(chǎn)效率,順利實(shí)施優(yōu)化控制系統(tǒng),保障生產(chǎn)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo),改造是必要的可行的。 3.1DCS系統(tǒng)流量計(jì)算公式控制邏輯 標(biāo)況流量計(jì)算公式: 其中:Q———瞬時流量;ΔP———輸入信號對應(yīng)的差壓值,kPa; Ai———分段修正系數(shù);T———工作溫度,℃;P———工用壓力,kPa。 3.2流量系數(shù)取值控制邏輯 3.3流量顯示控制邏輯 小于等于比較時,當(dāng)現(xiàn)場輸入流量差壓值小于等于輸入0.005時輸出為TRUE;當(dāng)輸入流量差壓值大于輸入0.005時輸出為FALSE;當(dāng)二選一選擇時,輸入1為FALSE時將輸入清洗氣流量作為輸出,輸入1為TRUE時將輸入給定值0作為輸出(比較和二選一控制主要是為了小信號切除)。 3.4流量調(diào)節(jié)控制邏輯 PID調(diào)節(jié)器根據(jù)閥門開度大小來控制清洗氣流量。工藝操作人員以工藝指標(biāo)來設(shè)定清洗氣流量設(shè)定值,PID調(diào)節(jié)器根據(jù)設(shè)定清洗氣流量設(shè)定值判斷閥門開度來調(diào)節(jié)清洗氣流量的大小。當(dāng)現(xiàn)場測量清洗氣流量高于設(shè)定值時,調(diào)節(jié)閥逐漸關(guān)??;當(dāng)現(xiàn)場測量清洗氣流量低于設(shè)定值時,閥門逐漸開大,使清洗氣流量控制在設(shè)定值范圍內(nèi),對生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。 3.5流量累積控制邏輯 該功能塊可對工業(yè)現(xiàn)場各種流量進(jìn)行累積計(jì)算,可根據(jù)實(shí)際情況選擇累積方式。在正累積方式下,只對正的流量值進(jìn)行累積,全累積方式下,不論正負(fù)流量均進(jìn)行累積(因工藝需求,目前我廠均采用正累積方式進(jìn)行流量累積),累積值可隨時進(jìn)行復(fù)位清零,也可累積滿后進(jìn)行清零復(fù)位。 4系統(tǒng)調(diào)試及投用 4.1仿真調(diào)試 首先對組態(tài)的信息進(jìn)行檢查,看數(shù)據(jù)連接類型是否匹配,是否回路斷開等,檢查確定組態(tài)無誤后,利用虛擬信號發(fā)生器發(fā)射的信號,作為控制回路算法模擬仿真運(yùn)行的輸入信號,運(yùn)行控制算法,實(shí)時顯示仿真數(shù)據(jù)及仿真報(bào)警。在這個可調(diào)式的仿真過程中,觀察仿真結(jié)果來判斷對控制算法的組態(tài)是否滿足要求,若不滿足,則可“在線”調(diào)整算法功能塊的參數(shù),甚至重新組態(tài)、仿真和調(diào)試,直到仿真結(jié)果滿足指定要求。 4.2聯(lián)動調(diào)試 現(xiàn)場設(shè)備安裝及機(jī)柜內(nèi)接線工作完成后進(jìn)行聯(lián)調(diào)。主要對AI信號、AO信號、DI信號、DO信號、控制方案動作、聯(lián)鎖輸出等能否滿足工藝開車需要。若不滿足,則根據(jù)工藝需求進(jìn)行調(diào)整,直至滿足工藝要求。 4.3系統(tǒng)投運(yùn) 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)完成后,確認(rèn)工藝條件成熟時可進(jìn)行投運(yùn)??刂苹芈返耐哆\(yùn),應(yīng)遵循“先手動,后自動”的原則,在手動調(diào)節(jié)穩(wěn)定的前提下,進(jìn)行自動運(yùn)行。如有串級調(diào)節(jié)的,串級回路“先投內(nèi)環(huán),后投外環(huán)”的原則。 5改造后運(yùn)行效果 改善現(xiàn)階段三段氣流量測量偏差大,不穩(wěn)定的缺陷,提高流量測量準(zhǔn)確度,為生產(chǎn)操作提供準(zhǔn)確測量數(shù)據(jù)。保障生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行,對優(yōu)化控制系統(tǒng)改造升級夯實(shí)基礎(chǔ),提供保障。上海自動化儀表有限公司對生產(chǎn)系統(tǒng)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)提供保障,提高企業(yè)利潤率。節(jié)約儀表設(shè)備流量積算儀購買費(fèi)用共54臺大約節(jié)約資金30萬元。 |