控制系统波动是现场经常遇到的问题,明显表现就是在调节器给定信号不变的情况下,调节阀的阀位在一定范围内作上、下变化,最终表现就是调节阀有波动。调节阀不稳定不但会造成过程波动,而且会造成调节阀的阀杆磨损、填料泄漏等危害。引起调节阀波动的原因很多,内因是调节阀调试不当,或者调节阀自身有故障;外因是传送给调节阀的控制信号有波动,控制系统本身及控制回路的某个环节有波动,都有可能使控制系统波动。
在检查控制系统波动时应对控制系统的各个环节(现场仪表信号输出回路、中间环节、控制系统输出回路、调节阀及附件和调节器PID参数设置等)进行分析,再对各个回路进行检查,找出导致控制系统波动的真正原因,对症排除故障。
1、现场仪表输出信号的检查及处理
可断开现场仪表接线,用过程校验仪输电流信号给调节器,调节器输出电流没有波动动作,说明现场仪表至控制室的B,C回路是正常的。检查现场仪表输出信号,应先观察输出信号波动是不是工艺原因,如汽包水位的波动属于正常现象,为减少被测参数波动对控制系统的影响,可加大变送器的阻尼时间来解决。现场到控制室的信号线接触不良,接线端子被氧化、锈蚀,没有使用屏蔽线或屏蔽线接地不良,都可能使调节器接收到有波动的信号。检查回路的接线、或检查接地电阻是否合乎要求。检测元件或变送器有问题产生的波动,检查及处理方法可参考本站其他技术文章。
2、中间环节的检查及处理
现场经验表明,控制系统的整个回路中,除主要环节有问题会引发系统的波动外,中间环节出问题引发的系统波动占有很大的比例。各回路之间的连接导线,某个端子接线不牢固,端子或导线由于腐蚀而接触不良,都有可能引起信号波动,控制系统受到电磁干扰,测量和输出端的安全栅有问题都可能引起系统的波动。通过测量信号线的接触电阻,信号线的接地电阻,信号线上的串模、共模电压,大多能发现问题,对症进行处理,具体方法可参考本书中的相关章节。
3、控制系统输出信号的检查及处理
DCS系统的输入、输出卡件有故障,也会造成控制系统的波动,可通过代换或更换卡件来判断及处理。断开控制系统的输出信号接线,用信号发生器输出电流信号给阀门定位器,定位器动作正常,说明波动来源在调节器。
4、调节阀及附件的检查及处理
先检查气源压力是否稳定,是否含水,供气正常,则检查电气阀门定位器的输出是否正常。用电流信号输入给定位器,观察定位器的输出信号是否有波动,输出气压有波动,应检查是否是机械部件引起,检查定位器喷嘴与挡板的间隙是否过小,节流孔是否堵塞,反馈杆、机械部件是否有松动现象,放大器内部是否脏污有杂质。仪表气源含油,有微尘,会在I/P转换器的喷嘴,挡板处逐渐积聚,时间长了积聚的污物太多时,就会影响喷嘴的排气,导致I/P转换器的输出波动。只需清洁喷嘴、挡板就可以解决问题。
阀门定位器接线端接触不良或没有接牢固,会造成定位器输出气压信号的波动,从而引发调节阀波动。定位器反馈件松动后,调节阀阀位的变化不能对定位器形成负反馈,信号和输出不对应,调节阀动作除滞后还会产生波动;反馈件松动时,可对松动的部位进行紧固。
阀门定位器的排气通道不畅通,也会使调节阀在工作时产生波动。检查定位器正常但波动仍存在,说明调节阀有问题,可检查膜片是否漏气,阀杆上、下移动是否平稳,不平稳则检查填料是否过紧,衬里是否腐蚀引起摩擦等。
薄膜式气动执行机构的膜片损坏漏气,定位器就会不停地调整输出,向膜室内补充空气,导致调节阀不稳定。执行机构输出力矩过小,不能克服阀芯的不平衡力和填料的摩擦力,使调节阀出现波动,可增加弹簧预紧力,或适当松动填料以减小摩擦力,怀疑执行机构输出力矩过小时,可适当提高供气压力来解决。
5、PID参数设置不当的调整
调节器PID参数整定不当,也是引起控制系统波动或振荡的常见原因。PID参数的整定,经验是重要因素,当按以上①-④步骤检查没有发现问题时,可考虑对调节器的PID参数重新进行整定,整定时应小心谨慎,耐心细致地进行,可边调整边观察操作站的画面来进行,直到获得一组较满意的整定曲线,最终是看控制系统的波动是否有所改善。
新安装投用的控制系统,应检查调节器的正反作用选择是否正确,DCS内部软件生成是否有问题,可通过检查后对症进行更正。
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