一种基于PID的催化装置整定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于PID的催化装置整定方法，该方法包括以下步骤S1、清除无效回路；S2、控制回路操作量程确定，根据控制回路所在工艺要求，确定回路的安全操作量程，S3、控制回路整定顺序确定；S4、单个控制回路PID参数确定，根据S3中整定顺序逐个确定单个控制回路PID控制模块比例度P、积分时间Ti、微分时间Td，并根据S2中安全操作量程设定整定优化控制回路的操作上下限；S5、单个控制回路PID参数优化，单个控制回路PID控制模块比例度P、积分时间Ti、微分时间Td参数优化，根据催化工艺过程，对装置控制回路进行标准化整定，在降低整定难度的同时,提高装置有效自控率。度的同时,提高装置有效自控率。度的同时,提高装置有效自控率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PID的催化装置整定方法


[0001]本专利技术涉及石油化工领域，尤其涉及一种基于PID的催化装置整定方法。

技术介绍

[0002]催化装置是炼油化工厂的核心生产装置，作为炼油二次加工装置，在一定的生产工况条件下，将重质馏分油与高温催化剂接触，从而将原料转化为轻质油品的生产加工工艺。催化装置主要产品为汽油、轻柴油和液化气。我国车用汽油用量的80%，由催化装置生产，然而催化装置的自控率普遍较低，通常不足50%，严重影响了产品质量、产品收率，同时对安全生产也有较大隐患。
[0003]目前，全国催化装置超过100套，全部采用PID(Proportional
‑
Integral
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Differential，比例—积分—微分) 控制器，但由于PID控制方法涉及自动化控制原理、工艺操作、电气仪表等专业，整定难度大、无统一标准方法，导致催化装置控制回路投用率低、控制回路性能差、维护难度大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于PID的催化装置整定方法，解决目前催化装置控制回路自动投用率低、控制回路性能差、控制回路难以维护的问题。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术手段实现的，一种基于PID的催化装置整定方法，包括以下步骤：S1、清除无效回路，将催化装置不存在的控制回路、仪表或设备故障对应的控制回路、停用或间歇使用的控制回路、工艺要求的控制回路排除；S2、控制回路操作量程确定，根据控制回路所在工艺要求，确定回路的安全操作量程；S3、控制回路整定顺序确定；S4、单个控制回路PID参数确定，根据S3中整定顺序逐个确定单个控制回路PID控制模块比例度P、积分时间Ti、微分时间Td，并根据S2中安全操作量程设定整定优化控制回路的操作上下限；S5、单个控制回路PID参数优化，单个控制回路PID控制模块比例度P、积分时间Ti、微分时间Td参数优化；S5.1将控制回路状态投入到闭合的控制系统中 ,根据S4所计算的结果 ,选出一个合适的 P、 Ti 值作为起始值 ,将系统投入自动；S5.2 改变 P、 Ti 设定值对控制系统施加一个干扰 ,观察判断控制曲线形状,若曲线不够理想 ,可改变 P或 Ti ,再观察控制过程曲线 ,直到控制系统符合动态过程品质要求为止 ,这时的 P和 Ti 就是最佳值。
[0006]所述S5后，还对整定前后催化装置有效自控率进行比较，从而确定优化效果，催化装置有效自控率Rc = Cc/ Cv（公式3）；
Cv = Ca
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Cn
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Cf（公式1）Cv： 催化装置有效控制回路数量；Ca：DCS系统后端记录的催化装置控制回路总数；Cn：DCS系统前端界面不存在的控制回路总数；Cf：自动仪表或调节阀故障的控制回路总数；Cc = Cv
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Ce
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Cd
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Ci
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Cw（公式2）Cc：催化装置具备自动投用条件的控制回路数量；Ce：控制回路所控制的设备故障数量；Cd：停用控制回路数量；Ci：间歇使用控制回路数量，且当前状态为停用；Cw：催化装置生产工艺要求控制回路手动条件数量。
[0007]所述S4中，若控制回路输出值超出安全操作量程，则重新确定该控制回路PID参数。
[0008]所述S4中，根据工程数据采样拟合曲线分析，比例度P、积分时间Ti、微分时间Td满足（公式4）Ti = T（公式5）Td = 0（公式6）其中：T：时间常数；τ：纯滞后时间；λ：闭环时间常数；K：比例增益；P：控制器比例度；Ti：控制器积分时间；Td：控制器微分时间。
[0009]所述S5中， 如果PID调节器是 PID 三作用方式 ,那么S5.2确定一个 Td 值后 ,可把整定好的 P 和 Ti 值减小再进行现场凑试 ,直到 P、 Ti 和 Td 取得最佳值为止，至此完成该控制回路PID整定。
[0010]所述S3中，控制回路整定优化顺序与工艺顺序一致，若是串级控制回路，则遵循先子回路后父回路的原则，若是分程控制回路，则遵循并行优化的原则。
[0011]本专利技术的有益效果在于:1、在考虑催化工艺过程，以及各控制回路的安全量程的基础上，对装置控制回路进行标准化整定，使得整定结果更适用于对应工艺的催化装置，在降低整定难度的同时,提高了整定效果，从而提高装置有效自控率，2、对整定后的参数进行优化，得到在整定的基础上得到更适合催化装置工作的参数。
附图说明
[0012]图1为基于PID的催化装置整定方法流程示意图；
图2为催化装置工序逻辑图；图3为PID控制器框图；图4为催化装置的控制回路一阶过程动态过程；图5为催化装置的流量控制回路一阶过程动态过程；图6为催化装置的压力控制回路一阶过程动态过程；以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
具体实施方式
[0013]【实施例1】如图1所示，一种基于PID的催化装置整定方法，包括以下步骤，S1、清除无效回路，将催化装置不存在的控制回路、仪表或设备故障对应的控制回路、停用或间歇使用的控制回路、工艺要求的控制回路排除；目前，炼油化工厂的有效自控率仅仅是已投用自控回路数量与总自控率的比率，并未考虑装置自身运行情况及工艺要求，从公式3可知，催化装置的有效自控率是将装置中不存在的控制回路、仪表或设备故障对应的控制回路、停用或间歇使用的控制回路、工艺要求的控制回路（如调节阀全开、全关、复杂联锁或自保等）排除在外，如此所得的装置自控率更接近装置生产实际情况，其中催化装置不存在的控制回路是指后台数据库中没有删除，但是实际上生产装置中已经删掉的回路；仪表或设备故障对应的控制回路，是指由于催化装置停工损失太大，只能隔一段时间才能停工维修，在非维修时间段，就算控制回路出现故障也无法停工去维修，因此要把这些故障但没法维修的回路排除掉；停用或间歇使用的控制回路，是指正常运行时不使用，只在开工或者停工时才用的控制回路；工艺要求的控制回路，其他回路可能会开50%，30%这种，但是部分回路只有开与关两种状态，做不到开50%这样，因此也就没有整定必要，这部分回路也排除。
[0014]S2、控制回路操作量程确定，根据控制回路所在工艺要求，确定回路的安全操作量程，S3、控制回路整定顺序确定；传统控制回路自动投用整定属于自动化控制领域，整定人员以自控专业为主，采用Z
‑
N法、试凑法、4:1临界震荡法等，均忽略控制回路所在工艺要求，本专利提供的整定方法须界定控制回路操作要求，设定回路安全量程、掌握控制回路工艺要求，工艺逻辑如图2所示，如：原料油与回炼油（回炼油浆）混合后进入催化一反应系统，经过催化剂作用，生成产品油气，油气进入分馏系统分离生成富气、粗汽油、轻柴油，粗汽油与压缩富气进入吸收稳定系统，通过逆向接触，形成产品干气、液化气与稳定汽油出厂销售，催化一反应系统内催化剂经过主风灼烧后产生的烟气，经热工系统内水取热后，再经脱硫脱硝单元处理外排大气。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PID的催化装置整定方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、清除无效回路，将催化装置不存在的控制回路、仪表或设备故障对应的控制回路、停用或间歇使用的控制回路、工艺要求的控制回路排除；S2、控制回路操作量程确定，根据控制回路所在工艺要求，确定回路的安全操作量程；S3、控制回路整定顺序确定；S4、单个控制回路PID参数确定，根据S3中整定顺序逐个确定单个控制回路PID控制模块比例度P、积分时间Ti、微分时间Td，并根据S2中安全操作量程设定整定优化控制回路的操作上下限；S5、单个控制回路PID参数优化，单个控制回路PID控制模块比例度P、积分时间Ti、微分时间Td参数优化；S5.1将控制回路状态投入到闭合的控制系统中 ,根据S4所计算的结果 ,选出一个合适的 P、 Ti 值作为起始值 ,将系统投入自动；S5.2 改变 P、 Ti 设定值对控制系统施加一个干扰 ,观察判断控制曲线形状,若曲线不够理想 ,可改变 P或 Ti ,再观察控制过程曲线 ,直到控制系统符合动态过程品质要求为止 ,这时的 P和 Ti 就是最佳值。2.根据权利要求1所述的一种基于PID的催化装置整定方法，其特征在于：所述S5后，还对整定前后催化装置有效自控率进行比较，从而确定优化效果 ，催化装置有效自控率Rc = Cc/ Cv（公式3）；Cv = Ca
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Cn
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Cf（公式1）Cv： 催化装置有效控制回路数量；Ca：DCS系统后端记录的催化装置控制回路总数；Cn：DCS系统前端界面不存在的控制回路总数；Cf：自动仪表或调节阀故障的控制回...

【专利技术属性】
技术研发人员：白建东，李微，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：