实现加热炉支路平衡控制的一种算法

1、| 维普资讯 h ttp:/* 24化工自动化及仪表第28卷过程控制此工自动化及仪萄2001, 28 2).23-26Control $ndl lnsirurnnts in Ci>ernica Indu&tiry实现加热炉支路平衡控制的一种算法崔帆(申貝石牝安庆井畦司故油厂.先世姿氏24600J摘要：用步进運誰骨拒补桂方辰进杆加典炉文路年斷挫啊，握出TT带風向增畳补槎旳加法狂算法和亶踣送 JL号动平箭鼻決井外烟韓雀DCS 中的甥现Q关词：步湮遷推算矗；琴鶴补整；蚌锂轶忡*加詰炉拉制申图分类号* TT274 文Wt折识码：B 立号：10003932(2001 J02-0023-D+

2、| 维普资讯 h ttp:/* 24化工自动化及仪表第28卷| 维普资讯 h ttp:/* 24化工自动化及仪表第28卷1何題的提出我厂DCS应用初期，在DCS控制系统中实现 了精憎塔底液面与加热炉四路分支进料的申级均 匀控制(图1人但在其肓的运行过程中+有两牛问 题如果进一步得到解决，对控制效累更加有利口首先加热炉各分支出口只有温度酗量而没 有温度控制回路"这样*即使是稳定的工况下 分支出口温差仍会经常讓移。而工艺采用系统操 作方法的情况下，操作人员不吋能总是把精办持 续地放在这一牛问题上炜而分支出口温差带来的 炉内龍负荷不平衡对炉管寿命和附加热损都有 负面影响。| 维普资讯 h

3、ttp:/* 24化工自动化及仪表第28卷| 维普资讯 h ttp:/* 24化工自动化及仪表第28卷1精博塔底紙面与加課炉四路好支进科的申毂均匀疫制石就图| 维普资讯 h ttp:/* 24化工自动化及仪表第28卷其次,每一分支械量控制回路中的加法器.从 原理上说也是牛多重干扰源：(U某回路加法器增量f该回路施量变化f 加热炉负荷变化f出口魁度波动°(2)某回路加法器增量f该回路流量变牝f 总流量变化f塔底液面变化一塔底液面调节过程 引起总凉量再次变化一加热炉负荷变化一出口温 度液动-由此町见每次加法器的变化对炉出口温度 有前后两次较大的重盪性干扰。收 BBff!2no-lo-25

4、下面依欢提出带反向增量补偿的抑袪器和支 路温差自动平衡算法，并介绍整个方案的构成耳 2带反向増补偿的加法辭目标：任一分支流量回路片加法器的增量不 改变总流量即SPUN) + SP2(N)十 SP3(N) + $P斗(艸)二 SP1(C) + SP2(C) + 5P3(C) + SP4(C (1) 式中；SP给定值；N下一个值；C当 前值。为实现此H的，当一个支路需耍有増量时应 同时产生一组反向增就按某种比例分配到其它几 个支路中去,以维持总童不变、从而不产生附加扰动"设过程控制本身对各支路加法器产生了如下初始增量要求：e/DKO),(/D2<OhdD3(O)TrfD4(9)则各

5、支路初始增童要求占总流It的优侧分别为:社Dlf 0)仞20)仞3(0)=sp(c)' = sp(cT' = sp(c)1JD4C 0)SP< C)式中，5P( C) = SP1< C) + SP2( C) + SP3( C) + 5P4 C)为棵持不对想流粗产生扰动*用来补偿的反 向增量应按每路分支流量占总流量的比例来分配 到每个支路的加袪器上.并使反向增量总和与初 始增量总和能相互抵消*见表1。| 维普资讯 h ttp:/* 24化工自动化及仪表第28卷| 维普资讯 h ttp:/* 24化工自动化及仪表第28卷«1善支踣反甸増量分配塞dDlO)的反向

6、分址 如2( 的反向分 仞3(0)的反向分量 4(0)的反向分賞支路1反向增区J1. - SFI(C)dl " SP1(C)曲51(0)J4如(C)支越2反向增量rfl SP2C)J2 “ SP2(C)J3 SP2(C)d4 SP2 <；)支路3反向增量dl - AP3(G)dl SP3C)<n sp3(c)J4 SP3( C)支路斗反向增量dl SF4(<?)d2 5P4(C) Sf4()d4 5P4(C)| 维普资讯 h ttp:/* 24化工自动化及仪表第28卷| 维普资讯 h ttp:/* 24化工自动化及仪表第28卷考虑到实际过程中5P1 SP2 SP3十

7、 SP4,则经过上述反向增量补偿后的新増量在各 支路中的比例仍基本维持其初始增量要求b据此 导出以下算式：SPn(N) = SPn(C) + dDn(O)亠(41 + 詁2 + M3 +(U) SPti(C),n 孑 lt2.3,4(3)将畀二lf23A分别代入(防式后相加得； SPK/V) + 5P2(/V) + SP3</V) + 5P45)= SP1(C) + SP2(C) + SP3(C) + 5P4< C) + dDlO> + dD2(0 + tfD3(O) + 詁04(打)-J1 SP(C)亠 d2- SPt C八 d,-就4 SP(C)对照(2)式可知4)式满足

8、(J式的H标条件. 相应地带反向增量补偿加袪器递推算式为； dDtt( I) = dDn(O亠 d * SPn( C)皿戸 1 23.4 式中，d = d1 + d2 + £3 + 甜3支器温養自动平衡温差平衡算袪基于热焙原理，控制方式采用 静态前馈通过与带反向增量补偿的加法器相结 合进行步进递椎能在不对主通道产生干扰的前 提下基本消除温差。设各支路出口的温差为：dTn = 0Ta - (0T1 + 0F2 + 0T3 + OT4)/41 n = h2t3,4在稳定工况下，以下热平衡关系成立：< OTn - ITn - SPn = ( OTn - iTn - dTn )(SPn

9、* 山二 1,2,3,4 (7)据(7)式可导出支路温差自动平衡静态前馈 补偿的算式：dDn = ( OTn ITn) * SPn/ OTn ITn - dTn)SPn,ti 土 1 ,2.3P4(&)将棉)式计算出的增駅柞为加袪器的初始增 要求:dDn (0) = (OTn ITn) - SPfi/ OTn 亠 ITn - dTn - SPntn =】，2,3*4(9将0)式代人帖)式即可得一种比较简便的 方式实现加热炉支路平衡控制算法。4在DCS©制系统中的实现该控制对象所用的DCS系统为FISHER公司 的PROVOX-PI.US,在其控制器上通过建立可编程 的FST/

10、IjCP点来实现.串级均匀控制以及有关 渕量所需要的基本单元仍由常规点构成：灌位控 制主回路为L1C10U四个分支流凰控制閒回路分| 维普资讯 h ttp:/第2銅崔帆实现加热炉支殆平術控制的一种算法别韧 FICl(>l.FlC102.nC103 和 F1C104* 四亍分支 的人口温度点和岀口温度点分别为TI201 .TI202, TI203 . TI2O4 利 71211、TI212、T1213、TC1 矶 锂 FST/LCP点的应用上*考虎每个点的负载情况*分 威三个单元来实现，FST/LCPIOI实现主回賂与四个副回路之同 的连接以及各种无扰动切换。考虑与基本单元的 匹配,执行周

11、期来用2酥见图2&| 维普资讯 h ttp:/第2銅崔帆实现加热炉支殆平術控制的一种算法| 维普资讯 h ttp:/第2銅崔帆实现加热炉支殆平術控制的一种算法n-l卄算备支囱出口 d Tn s O7n 亠 f OTI +温差" =* 1 "4972 + Q巧* OT4/4+卄算初始増量要求仃n=斗dt£MP( OTh- /TraJ - SJ/( OTh- iTn- dThi- SPn计算期妁增Jt比例dn= f1-4计算带补偿的in祛菱，咖”三迹色* S/Wdn -42 冏VLCPKH的SI理框图注jPVO.SPOMVO好别表示主回踣和测欄.给定、输出F5

12、T/LCP1O2实现支路平衡算扶&考虑计算 的实时跟踪性，执行周期采用15骑见图3.FST/LCP1O3判斷执行支路平衡算怯丽条件。 考虑控制对象响应时间的数量缓和静态搜索的特 点，执行周期采用60头见图轧三个UT点运行时是彼此独立的仅通过其 间寄存器在一定条件下互通有黄各支路加祛器 dD +的信息。限于篇幅*程序及说明略。5效果分折本算法用简单的静态补偿方法育效地抑制了 各支路之间的不平術工况，对实际操作可以带来 较大方便；住各路流量较均准确的条件下*该算法 的可靠性也较高u另外柱编程时采用了一些手 法,使各支路单參数控制一拖四“串级控制，支 路平衡腔制之间可方便进行无平衡无扰动切换

13、利 自动条件识別实际使用较安全。B9 3 F5T/LCPI02的原理框图NOMOVE5YESNOYESVESNQYESYE5全部扯人弗筑人工投人端认各支蘇出口BMEI节fe頑j輕时砒1-牛;隹问隔奠LCPL02申各直踣加袪劈輛嚣翩轄龜雌齢隸* mpei加社堺的僵*仍送同LCP1Q1图4 J/LCPIO的疏理眶图| 维普资讯 h ttp:/* 26 *化工自动化从仪表第28程One of tbe Calculattonfr by DCS Controllers onibe Balance Control of Heater BypassCLTI Fjh(Refinery of Atujing F

14、iliale * Sino- Petrochemical T Anqing 246001T Chaia)Abstract * Il is a simple cacuhtion to legalize the bdlanee control of heater bypass by static compensatiwi step cescHd- ing method'll does not sflect tlie iabillity of ih« existiik control system. At the aame (ime it is easy to be integra

15、ted into DCS contioIlers.Key words: »tep ccadin成 calctillionj $iaic cxunpensalion tprogramming software；heater contnjl辛+ "rfK-+ 千 一千 千-千 千.一-+- -千千| 维普资讯 h ttp:/* 26 *化工自动化从仪表第28程| 维普资讯 h ttp:/* 26 *化工自动化从仪表第28程上海中秦雷动化仪表厂列曲横河川栈有IJUS邓內二樺特勒-托利爭（上诛）有喂仝司封三 上海蜃德画孝斯仪熬有喂容弼封四 WondeTWEre北章牝盘处 軫插1 西

16、门子（中国）有罕麝司自动化与艇动部 电特2535 北审緘天奶械工书I金哥 器赫$ 上海盧办焦仪哀有値金司魅播心 斑圳不韓自迪有限娄可 笔插& 賣希號-*斯釁特中国有限金司阱垃辩大中控甘动吧何曩有尺空甸 卅 S 渐诅制尢中控投术有爪公述 魁箱头11 J3 樺特勒-托和糸带州斷器有喂矗可鄴播10 珠海折三堆电于有股全司彩捕】2 珠海找纂悝衷谩车有0矗哥 内捕】4 上海山式金山担删仪软有琅於暫暑摘15 it阳莹申电器有琅矗司16北烹凯善fii标科找理展有佻醫哥 卷牺17 夭津市协力甘动代工籾有fit矗司 彩播】趴哼 北求西蜂艇科枚覽易岌層中包 彩播20、俎 北索坤禹自动化投术有腰空司 *22

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