干燥塔温度控制系统的研究

控制系统石油化干燥塔温度控制系统的研究齐树兴，郝立军（河北科技大学电气信息学院，河北石家庄050054）采样等控制技术，设计了较先进的控制方案，经仿真及初步投入运行结果表明，这些控制策略均能大幅度的改善控制性能。
化工生产过程中，干燥塔是一个能耗较大的设备，如何使得干燥塔在满足工艺要求的情况下，尽可能降低能耗，安全连续的运行是一个很有研宄价值的工业课题。基于此目的，本文以某厂超细碳酸钙干燥塔为实施对象，找出既能保证干燥塔物料出口温度稳定，又能节约燃料的新型控制系统。
2对象描述和分析该厂干燥塔工艺流程如所示。碳酸钙浆液与加压空气由底部进入塔内，经喷嘴喷出呈雾状，另一路空气由鼓风机送入加热器加热后，与未加热的空气混合后进入干燥塔内，以蒸发浆液中的离，得到粉状碳酸钙（产品）。工艺要求干燥塔出口温度稳定，经分析与现场观察测试，该过程干扰因素多，有时负荷变化较大，控制通道长，对象呈现滞后较大、非线性、时变等特性，经测试数学模型为3控制系统设计如上所述，干燥塔具有较大纯滞后，对于这类受控对象，操纵变量变化与受控变量变化严重不同步是这类过程的控制难点，为此笔者设计了如下两种控制方案。
3.1增益自适应补偿与阀位控制方案在现今所有纯滞后补偿方法中，Smith补偿法是得到广泛应用的方案之一，但单纯Smith补偿器因其对模型的误差十分敏感，因而，笔者采用其改进方案增益自适应补偿方案。它是在Smith补偿模型之外加了一个除法器、一个导前微分环节和一个乘法器，方案结构如所示1.北工读师院数理专业，现从教于河北科技大学电气信息学院，副教增益自适应补偿方案理想情况下，由于预估模型准确复现了过程的输出，除法器输出不变，对象纯滞后可有效排除在控制回路之外，当模型不准确时，此时增益自适应系统变成一个较为复杂的控制系统，预估器将带有一个如所示的变增益环节Ks，它是由模型和对象的输出值来确定的。
带有可变增益德预估补偿器由。
这种控制系统也有其缺点，当采样时间较长时，会使系统丢失大量有价值的信息，不能及时捕捉到新的干扰和变化，因而造成控制不及时，为此引入串级控制，将纯滞后部分置于主对象中，只有主控制器具有采样控制，而副回路为连续控制，以此将主要干扰及时在副回路得到控制，增强系统的快速性及抗干扰能力，系统框图如所示13.采样-串级控制系统框图图中数字控制器Gc（）作为串级控制系统的1主控制器，Sl，S2表示采样器，它们周期性地同时接通或断开。当Sl，S2接通时，数字控制器在上述回路中工作，此时偏差e（（）被采样，由S1送入控制器，经信号转换与运算，通过S2输出信号，再经保持器输出连续信号，作为副控制器的给定信号。终控制系统流程图如所示。
经过对所设计的控制系统进行仿真试验，结果如所示。由看出该系统的控制品质优于常规PID系统。
3.2采样-串级控制方案克服纯滞后的另一种方法是采样控制系统，但（下转第48页）80可以实现预报警，探测器状态监测和报警阀值补偿功能。
MINERVA80采用两总线制环形回路，每回路设有独立的微处理器及存储器，每个满载回路巡检一次不超过2s.它把各种探测器、模块和外部设备连接在MINERVA80主机上，构成一个功能完整的火灾自动报警系统。主要特点如下。
MINERVA80采用提示方法操作，用户可按部就班地进行工作。并可随时查询系统的各种参数，设置有32个口令，把查询分成多种级别的操作，加强了系统保密性。
设有就地总线和扩展总线，从而系统可任意组成完善的网络，也易于组成大型集中分散型控制系统。
远距离传输，火灾探测器传输回路可长达2km；远程操作盘、打印机等使用的远程总线间距可长达1.2km.巡检快速，探测1个点只需要20ms每个满载回路全部检测时间不超过2s.且每回路设有独立的微处理器，每个回路同时寻检。
阀值补偿：探测器模拟电流值可以在0~ 28.0mA连续变化（小变化单位为0.1mA）并储存在主机内。根据电流变化的平均值，能相应调整预警阀值和报警阀值，使探测器长期保持佳状态，延长使用寿命。
探测器灵敏度调整：有高、中、低3档灵敏度。当建筑物内有人时，某些区域的探测器灵敏度可调低，而人离开后，灵敏度再恢复到原来水平，因此可减少误报机会。
定时测试：系统除随时进行巡检外，每周定时提示值班人员进行测试，只需1个人就可以对探测器进行喷烟、升温。
采样-串级控制与常规PID控制比较4控制效果分析由上面仿真结果分析可得如下结论。
1）对于控制通道中存在大纯滞后的干燥塔，采用增益自适应补偿控制方案，无论在随动控制系统和定值控制系统中，均优于常规PID控制取得较好的控制效果，如果再引入阀位控制，不仅能保证物料出口温度稳定，又能达到降低能耗的目的。但应注意由于采用两个控制阀，因此应测取两种情况下的对象特性，建立两种模型参数。此方案惟一的不足是控制方案结构较复杂。
2）采样-串级控制系统，由仿真结果看，控制效果均优于常规PID控制系统，其结构简单易实现，参数整定也方便，采样时间取纯滞后时间或略大于此值即可，其他参数调整与常规串级控制系统相同。该厂干燥塔即采用此方案，运行结果表明，控制效果较好，是值得推荐的一种控制方案。