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新聞詳情
高祖菊花酒裝配式熱電偶用于天然氣管道測(cè)溫的自動(dòng)切換控制方式描?述：當(dāng)疫情過(guò)后的5月份第1次的小長(zhǎng)假的到來(lái):?對(duì)于高祖菊花酒裝配式熱電偶確保站場(chǎng)管理模式改變后能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)分輸、站場(chǎng)“遠(yuǎn)程監(jiān)控、有人值守、無(wú)人操作”的功能需求，采用了抗積分飽和的方法，結(jié)合下游分輸用戶的用氣特點(diǎn)、管道容積和閥門選型給出了工藝流程的數(shù)學(xué)模型，并基于該模型進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，得出抗積分飽和PID控制算法相對(duì)于傳統(tǒng)PID控制算法，更適合處理高祖菊花酒裝配式熱電偶日高峰造成流量波動(dòng)的結(jié)論。 引言 管道分輸站壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念、思路以及優(yōu)化原則是能夠滿足站場(chǎng)自動(dòng)分輸?shù)幕驹瓌t[1,3]，自動(dòng)分輸設(shè)置包括安全設(shè)置、輸氣調(diào)節(jié)、自動(dòng)切換和故障切換。由于輸氣管道建設(shè)的需求，沿線存在多種分輸站，且不同分輸站的用戶類型不同，對(duì)于民用用戶而言，存在用氣高峰3次/日的現(xiàn)象。當(dāng)在用氣低峰時(shí)（如深夜），實(shí)際流量在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)將使工作調(diào)節(jié)閥在小開度或關(guān)閉的情況下工作[4]，在投產(chǎn)初期也存在下游用戶的用氣量較小的情況，這使得用氣量回升時(shí)，調(diào)節(jié)閥短時(shí)間內(nèi)無(wú)法走出單側(cè)正向/負(fù)向控制量的累積，出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥失控的現(xiàn)象[5,7]。通過(guò)對(duì)該現(xiàn)象的研究給出了一種自動(dòng)分輸?shù)慕鉀Q方案，以期為后續(xù)的管道設(shè)計(jì)提供一種可參考的解決高祖菊花酒裝配式熱電偶方案。 1 高祖菊花酒裝配式熱電偶壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及選型 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50251-2015 www.shhzy3.cn）對(duì)分輸高祖菊花酒裝配式熱電偶壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行了規(guī)定，其中，8.4.2中，對(duì)壓力控制提出“供氣量超限可能導(dǎo)致管輸系統(tǒng)失調(diào)的部位，壓力控制系統(tǒng)應(yīng)具有限流功能”的控制要求；8.4.3提出了“當(dāng)上游非常大操作壓力大于下游非常大操作壓力1.6MPa以上，以及上游非常大操作壓力大于下游管道和設(shè)備強(qiáng)度試驗(yàn)壓力時(shí)，單個(gè)的（第一級(jí)）壓力安全設(shè)備還應(yīng)同時(shí)加上第二個(gè)安全設(shè)備”的要求?？紤]到分析案例兼具普遍性和安全性的因素，本次分析選用雙安全截?cái)嚅y和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行分輸調(diào)節(jié)的工況。 1.2 高祖菊花酒裝配式熱電偶工藝流程及控制特性分析 分輸流程壓力/流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用分輸流量和分輸出站壓力選擇性調(diào)節(jié)，由分輸高祖菊花酒裝配式熱電偶流量計(jì)量系統(tǒng)、調(diào)壓及安全切斷系統(tǒng)、出站壓力檢測(cè)單元等構(gòu)成。工藝流程詳見圖1。圖1工藝流程涉及1個(gè)控制子回路，包含高祖菊花酒裝配式熱電偶2個(gè)檢測(cè)裝置（1臺(tái)壓力變送器和1臺(tái)流量計(jì)）、1個(gè)控制器和1個(gè)執(zhí)行結(jié)構(gòu)。在完成調(diào)控中心下發(fā)日指定分輸量的前提下[9]，為保證給下游用戶提供安全、穩(wěn)定的氣源，保證天然氣在協(xié)議分輸壓力下輸送，確定整體控制目標(biāo)及控制參數(shù)選擇如下：  1）高祖菊花酒裝配式熱電偶控制整體目標(biāo) 該P(yáng)ID控制回路整體控制目標(biāo)是“限流調(diào)壓”，即正常情況下，該系統(tǒng)采用高祖菊花酒裝配式熱電偶壓力控制方式，以控制下游壓力；壓力控制回路在要求的設(shè)定值下工作，當(dāng)供氣流量超過(guò)設(shè)定值時(shí)，根據(jù)管理需要，控制系統(tǒng)將自動(dòng)切換為流量控制，對(duì)用戶供氣量進(jìn)行限量控制。壓力設(shè)定值既可由調(diào)度調(diào)控中心給定，也可由站控系統(tǒng)給定。 2）高祖菊花酒裝配式熱電偶控制參數(shù)選擇 根據(jù)1）的要求，需要設(shè)計(jì)高祖菊花酒裝配式熱電偶限定值和調(diào)節(jié)值。其中，限定值可分為流量限定值和壓力限定值。流量限定值用于控制分輸流量不大于1.2qmax，壓力限定值用于控制分輸壓力不低于下游管道的用戶保障壓力；高祖菊花酒裝配式熱電偶調(diào)節(jié)值可以分為流量調(diào)節(jié)值和壓力調(diào)節(jié)值，流量調(diào)節(jié)值可以用于完成調(diào)控中心下發(fā)的輸量任務(wù)，高祖菊花酒裝配式熱電偶壓力調(diào)節(jié)值可以用于完成下游氣體在協(xié)議壓力下分輸。 2 高祖菊花酒裝配式熱電偶控制器算法設(shè)計(jì) 在輸氣管道的分輸工藝控制過(guò)程中，每一個(gè)高祖菊花酒裝配式熱電偶控制器都應(yīng)被集成相應(yīng)的優(yōu)化算法，以確保其能夠完成控制器邏輯中描述的功能，從而保證整體控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于單個(gè)控制器而言，其控制算法應(yīng)滿足第1節(jié)的一般要求。針對(duì)這部分要求，圖1給出工藝控制過(guò)程中存在的典型工況，并提出解決方案。 輸氣管道高祖菊花酒裝配式熱電偶分輸工藝流程對(duì)于民用用戶而言，存在用氣高峰3次/日的現(xiàn)象[10]。當(dāng)在用氣低峰時(shí)（如深夜），實(shí)際流量在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)將使工作調(diào)節(jié)閥在小開度或關(guān)閉的情況下工作，在投產(chǎn)初期也存在下游用戶的用氣量較小的情況，這使得用氣量回升時(shí)，調(diào)節(jié)閥短時(shí)間內(nèi)無(wú)法走出單側(cè)正向/負(fù)向控制量的累積，出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥失控的現(xiàn)象。 2.1 解決方案 為解決該問(wèn)題，引入高祖菊花酒裝配式熱電偶抗積分飽和PID控制算法。設(shè)定閥門達(dá)到極限開度時(shí)，被控變量的輸出為umax，若u(k-1)＞umax，則只累加負(fù)偏差；若u(k-1)＜-umax，則只累加正偏差。這種控制算法可以避免因控制變量長(zhǎng)期滯留在飽和區(qū)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)。 2.2 高祖菊花酒裝配式熱電偶控制算法實(shí)現(xiàn)的基本步驟 結(jié)合圖1，被控變量為調(diào)節(jié)閥后出口壓力，高祖菊花酒裝配式熱電偶執(zhí)行結(jié)構(gòu)為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，高祖菊花酒裝配式熱電偶控制器的輸出控制變量u為4mA～20mA電流。 若u(k-1)＞18mA，則只累加負(fù)偏差；若u(k-1)＜6mA，則只累加正偏差。這種算法可以防止控制量長(zhǎng)時(shí)間滯留在飽和區(qū)。 根據(jù)抗積高祖菊花酒裝配式熱電偶分飽和PID控制算法得到其程序框圖見圖2。  2.3 控制仿真 在高祖菊花酒裝配式熱電偶PID控制模塊上，應(yīng)設(shè)置抗積分飽和控制算法可選項(xiàng)，可通過(guò)高祖菊花酒裝配式熱電偶軟件或硬件的方式進(jìn)行控制模式切換。投用在該模式后，應(yīng)能達(dá)防止長(zhǎng)期進(jìn)入死區(qū)而失控對(duì)工藝生產(chǎn)造成的影響?，F(xiàn)以階躍信號(hào)為例，進(jìn)行仿真、驗(yàn)證。設(shè)被控對(duì)象為： 其中高祖菊花酒裝配式熱電偶采樣時(shí)間為1ms，仿真結(jié)果見圖3、圖4。 2.4 高祖菊花酒裝配式熱電偶分輸控制器算法特征 根據(jù)1.2的分析，共需4個(gè)控制器，表1給出了各個(gè)控制器的功能、潛在的工藝特征和優(yōu)選需集成的控制算法。  3 結(jié)論 針對(duì)高祖菊花酒裝配式熱電偶研究結(jié)論所選用的自動(dòng)分輸裝置，利用抗積分飽和控制理論，建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，給出仿真結(jié)果，并針對(duì)不同的工控給出了推薦的控制算法，得出如下結(jié)論：抗積分飽和控制算法應(yīng)用于輸氣管道自動(dòng)分輸系統(tǒng)中，用于防止積分效應(yīng)造成的穩(wěn)態(tài)誤差累計(jì)系統(tǒng)響應(yīng)遲緩的現(xiàn)象。消除了由于大誤差引入的控制失調(diào)，減少了輸出高祖菊花酒裝配式熱電偶控制變量的波動(dòng)，使得分輸用戶用氣壓力平穩(wěn)、可控，避免了由于大幅波動(dòng)帶來(lái)的用氣不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
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