这是收集到的一个技术员写的自控率工作总结。 希望对有需要的人起到帮助。
自控率攻关总结
从公司制定装置自控率攻关方案以来,****和****装置管理和技术人员积极响应,在现场仪表调校、控制系统组态修改、PID整定和员工培训等方面下足功夫,现场仪表完好率对照年初有了明显提高,****和****自控率由55%-60%分别提高到98%和100%,现简要总结如下:
一、培训改变操作人员的观念,提高DCS操作技能水平
由于历史原因以前装置由于使用的气动仪表,如电气组合三型、国产控制阀(宁夏吴忠、江苏常熟、上海阀特)绝大多数手动控制,认为手动安全可靠,自动控制时担心仪表失灵不利于安全,导致操作员特别是老的操作员工习惯于手动控制,对自动不习惯,对自控系统不信任,担心仪表失灵酿成事故承担考核责任。
针对上面的情况,车间组织了仪表和自控方面知识的培训,让所有****和****的操作员相信家用马桶的水位是能够保持恒定且不会溢出的(比例控制)、汽车是能够实现定速巡航的、机器人是能够踢足球的、能够上楼梯的、未来地铁和飞机、火车是能够实现无人驾驶的、同样化工生产过程是能够实现无人驾驶操作,黑屏操作的等等,这一切源于负反馈的原理:即通过偏差来调节偏差最终减少消除偏差是自动控制的基本原理,通过反馈,知己知彼来达到不断调节,最终消除偏差或消弱偏差的目的。对于其他控制方案只是控制策略的不同,例如最常见的串级控制、进料温度的低选控制、氢油比中的比值控制、催化反再系统中的低选控制器、机组防喘振中的高选控制、锅炉汽包中液位的三冲量控制、稳定塔顶回流罐压力的分程控制等,选取了不同的控制策略和方案,都是对干扰进行了分析,并服从与工艺安全操作的需要。
仪表测量和化验分析、丈量身高、计量储罐一样,本质是用已知量来描述、表达未知量的过程,因此仪表测量的过程包括被测量所产生信号的获取、转换、放大、表达等过程,例如我们的各种流量计:压差式(喷嘴、文丘里、靶式、契型、孔板、皮托管等)采集两取压点的压差信号,速度(涡轮(腰轮)、转子等)采集速度信号转换成脉冲和电流信号,当然还有涡街、热式、超声波、质量,阿牛巴、磁浮子等以及其他的温度、压力、料位测量仪表,采集到的信号经过变送器(用电24V)电路板最终转换并放大成4~20mA的标准电流信号,通过电缆统一输送到机柜间(FCS控制站)机柜间,通过安全防爆栅卡件接口,进入不同的采集系统,根据量程经过转换后,然后进入到我们人工操作站HIS显示,比如我们的横河CS3000系统,采样时间为1分钟,总共采取2880各点,所以曲线只能维持2天;如果是单回路控制,则采集到的信号进过安全防爆栅之后,进入A/D卡件进行模数转换,偏差比较后(PV~SV)进入调节器,调节器输出的离散信号经过D/A卡件进行数模转换,输出4~20mA的电流信号(MV),给现场阀门定位器,经过定位器的放大和反馈,调节进入控制阀膜头气源压力来控制阀门动作,从而改变流量,改变偏差,周而复始,构成了一个简单的负反馈的单回路控制。不懂仪表和自控,其实就不懂工艺,只能进行小作坊式的生产,因为不懂大规模的工业装置如何实现控制和调节,相当于学地理的看不懂地图、搞气象的看不懂卫星图。
仪表从使用目的上来说可以分为两类:计量仪表和过程控制仪表,计量仪表要求精度很高,包括我们装置内成品物料的进出装置计量,一般艾默生的质量流量计(千分之2以内,根据振动来测量,安装时需要远离振动源),还有新引入的热式流量计(FCI产品,2%精度);过程控制仪表包括其他用于过程控制回路的各种流量计、变送器、FCS中的各种控制柜、定位器、控制阀等,主要用于过程控制回路的控制和操作参数的显示。仪表有着安全等级和防爆、保护等级的要求,我们装置SIS系统设计时仪表安全等级是SIL3(SIL4是核电站的等级,无法修改),防爆等级有EXIDDCT6等等,保护等级有IP65、IP55(电机Y**)等等,详细的不多说,参考相关标准。整个标准化而因地制宜富有个性化的工艺设计、标准的施工、标准的设备、标准的仪表、标准的分析检测方法等造就了我们现在标准而又富有个性的工厂,相信其他石化、炼油、煤制油、化工、医药、电力等行业也有雷同。
如果我们真正深入地了解一套装置,剖析干扰产生的原因,从而在设计阶段制定合理的控制策略,生产时详细分析偏差,完善调节器的输入与输出,选取合适的PID参数,那么将会得到比手动更加稳定的操作,平稳的操作长远来看将会给我带来巨大的利润,因为人虽然聪明但是也会有疏忽,有硬件和软件保证的DCS却会是一直在不停地思考,从而不断地减小偏差;当然控制策略的选择优化和PID参数的整定选取,和我们的工作一样,没有最好只有更好,就看值不值得做,在满足人力、物力和财力的情况下适可而止才好,在以后的运行中逐步优化提高。
相对于老装置江苏常熟和宁夏吴忠的仪表,当前装置内使用的仪表主要有Fisher、梅索尼兰、罗斯蒙特、山武、阿达姆斯、Micro motion,艾默生、FCI等等,均是可靠的国际知名品牌,横河CS3000R软件系统号称永不死机,永不黑屏,在新建炼厂中有很多成熟的应用经验,硬件和软件方面完全是能够实现自动控制。
通过以上的培训,使操作人员能够更加深刻地认识仪表和自控系统,并且相信用好仪表和自控能够减少劳动强度,实现装置平稳生产的目的。操作人员能够自觉配合到自控率攻关中来,同时培训操作员经验法整定P、I、D参数并在实践中给予鼓励;
同时培训操作员横河CS3000R使用方法,即如何识别报警NR、H、L、HH、LL、IOP-、IOP+、OOP-、OOP+、DV-、DV+、MH、ML,各报警代表什么意思?仪表失灵、回路开路分别会导致什么样的情况发生,如何防止打自动时仪表失灵,如何最快的方法辨识出仪表显示或控制失灵了等等。
二、与三修人员一道维护现场仪表,修改DCS组态
自控率攻关开始后,车间管理和技术人员相当重视,但是鉴于使用中发现现场有部分仪表显示故障(如接线开路、经常冻凝失灵)、DCS画面有些控制块正反作用是弄错、某些重要参数的趋势采集时间是1分钟,控制块无法实现无干扰切换、DCS数字显示缺少小数点导致显示不精确、引压点位置错误等等问题,这些问题小而且比较杂,车间技术人员打印好统计表格后,安排内操填写,统计好后找现场仪表和DCS人员集中处理,提高了工作效率,极大地保证了现场仪表的完好率,使DCS更加符合生产的需要,从硬件维护和软件使用上为提高自控率奠定了基础。
日常生产中,操作人员发现仪表失灵,控制阀漏风等现象及时联系现场仪表人员处理,极大保证了仪表测量准确性和控制阀动作灵敏性,从而使自控率能够不断保持。
三、生产任务指令单促自控率保持高位,攻关工作持续改进
生产上发现,很多控制块正常情况下基本不用,有些控制阀的前后手阀均关死,这些控制块完全可以充当为一个手操器,但是统计自控率时却放在分母中,完全可以投用自动,因此车间技术人员以指令单的形式,明确哪些控制块可以手动操作,哪些控制块必须自动操作,对于自动控制块出现的问题导致或建议手动操作的,要求内操在指令单的附页写明原因,车间对班组自控率进行不定期抽查,对无法投用自动的原因进行分析,如P、I、D参数不合理,仪表经常冻凝失灵等等,技术人员指导操作人员重新整定PID参数,现场仪表人员冬季引压线打甘油防冻等等措施保障了软硬件能够达到自控的要求。
四、当前自控率攻关中存在的主要问题和建议
想要回路投自动,因素太多了,主要有:仪表测量要准确、阀门动作灵活可靠到位、工艺状况稳定、控制方案合理、PID参数整定准确等等。
1. PID参数的调整没有专业人员进行,缺乏参考
调节器的作用是利用偏差作为输入阀门开度变化作为输出来调节阀门动作,PID其实就是一种控制规律,是输入与输出计算关系中的某些系数,是决定阀门开度变化δMV与变差DV关系的重要参数。
PID参数的整定没有最好,只有更好,适可而止满足要求即可。但是当前不同班组内操调整不一样,无法达到统一,仪表和DCS人员也无法给出任何建议。从而导致PID参数无法得到正确值和统一值。
2. 自控率统计的口径不明确
主要表现在:控制块之间逻辑关系如串级控制主副控制块、高低选中低选控制块、分程控制中A、B阀投用状态等等,这些隐藏的逻辑关系没有在统计中给予体现。
3. 统计方法不具备时间加和性
每周统计一次,而其他工作日不作为统计,那么只统计了一个点,而没有时间的加成。
4. 具体的建议
结合以上的问题,建议自控率统计时上专业软件,按照公司平稳率的方式来进行自控率的统计,实现时间的加成来进行统计,该软件有很多种类,价格普遍均能承受得起,建议选购带PID参数的自整定功能的软件,从而给操作人员以参考。
该软件理论上是通过DI点输入来监测控制块的运行状态,然后进行时间的累计和计算,同时在被控对象不同的工作情况下收集的经验值,预先设定合理的PID值,放到一个特定的存储区里,当自动控制设备使用自整定功能时,设备会自动调出预先设定的值并且不断修正这些值,从而使控制块在短时间里达到最佳工作状态,至于使用该软件是否会对当前CS3000系统造成影响,如导致响应迟缓、影响系统稳定性等等需要综合评价。
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