过程控制系统论文关于过程控制的论文
高炉TRT过程控制系统的研究与应用
摘要： TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公的节能环保装置。TRT机组运行的关键是：在任何时刻，都不能影响高炉的炉顶压力。
关键词： PLC；可靠性；PID；自动控制
1 概述
TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。
2 高炉TRT过程控制系统工艺简介
目前，作为我国高炉节能、降噪、环保的能量回收装置TRT，不可避免在运行过程中出现紧急停机现象。特别是目前高炉普遍的塌料现象，如果对于系统的过程控制方案采取不当，将会导致高炉炉顶压力迅间增大，以至“憋压”。当压力超上限，就迫使TRT紧急跳车，使机组及时的退出静叶对高炉顶压的自动调节。当快切阀门关闭以后，调节高炉顶压的控制权就交给两个液压伺服控制的旁通阀（快开阀）。在国内TRT的发展历史上，由于所选择的控制系统方案不当而导致了多次事故的发生，一般情况下很容易将透平止推瓦损坏，更为严重的是由于炉顶压力的迅间增大，给高炉造成了极大的危险和危害，以至被迫停炉，影响了生产。
3 关键技术
通过参照TRT工艺的要求，对机组紧急停机时的高炉顶压调节采取了前馈-反馈（FFC-FBC）控制方案。该控制方案综合了前馈控制与反馈控制的优点，将反馈控制不易克服的干扰（高炉煤气流量）进行前馈控制，快速打开旁通阀，使高炉煤气形成畅通。但是由于前馈控制属于开环控制，尽管可以消除这一不安全因素，但不能完全保证顶压稳定，如果顶压波动较大，势必影响高炉生产，因此就对该过程采取了前馈-反馈控制（也称为复合控制）。机组发电运行阶段，高炉顶压的控制权交给了透平静叶，具有一定的干扰。如果不选择合适的控制方案，则也将影响高炉炉顶压力。为了提高系统的抗干扰能力，我们对这一过程采取了串级控制通过静叶来调节高炉顶压，目前，在国内很多公司TRT控制设备通常在TRT自动投入的时候，通常采取顶压功率复合控制，他们把功率PID调节器输出与顶压PID调节器输出的最小值作为顶压功率复合调节的输出。这种控制方案的实施在抗干扰能力方面稍逊于串级控制思想方案的调节。因为一般在设备运行过程中，高炉煤气发生量随时变化，除此之外，煤气的温度及透平入口的压力也时刻在发生变化，这将会造成静叶的开度时刻的改变，这就是调节过程中产生的干扰因素。为此要克服对高炉顶压调节的干扰，采取串级控制回路调节是山东莱钢银前1000m3高炉TRT系统控制的一大亮点。这种调节方案的实施稳定的调节高炉的炉顶压力，设备运行稳定，也给操作人员带来了便利。从高炉TRT串级调节系统方框途中可以看出，该系统有两个环路，一个内环（副环）和一个外环（主环）。PID调节器是主调节器，伺服控制器是副调节器。主被控变量为高炉炉顶压力，透平静叶的开度为副变量。主控制器的输出是副控制器的给定，而副控制器的输出直接送到电液伺服阀。在该串级控制系统中，主环是一个定值控制系统，而副回路是一个随动系统。对于本系统采取串级控制思路有如下好处：首先，从TRT系统的串级调节方框图上可以看出，由于副回路的存在，改善了对象（高炉炉顶压力）的特性，使调节系统的工作频率提高了。与单回路控制系统相比，在相同衰减比的条件下，串级系统的工作频率要高，系统工作频率提高，操作周期就可以缩短，过度过程的时间相对也将缩短，因而对于调节高炉顶压的控制质量获得的改善。其次，采用串级控制系统具有较强的抗干扰能力。这是因为当干扰作用与副环时，在它还没影响到主变量高炉炉顶压力之前伺服控制器。首先对干扰作用采取抑制措施，进行“粗调”，合适与否最后视高炉炉顶压力是否受影响来判断，如果高炉顶压还会受影响（不过这种影响比没有伺服控制器采取抑制措施要小的多），那么将再由主控制器（PID调解器）进行“细调”。由于这里对副环干扰有两级控制措施，显然控制质量要比单回路控制系统一台控制器的控制质量要好的多。最后，串级系统具有一定的自适应能力当采用串级控制时，主环是一个定值系统，副环却是一个随动系统。主控制器能够根据操作条件和负荷的变化，不断修改副控制器的给定值，以适应操作条家和负荷变化的情况。根据以上采用的串级控制方案的作用进行分析，的确，这种过程控制方案是恰到好处，是TRT发展史上的又一成功。
理论 Ｉ眈 广角
Ｃｈｉｎａ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ
浅耩过程控瓣仪囊与过程 警 熏筑
刘志成
唐山汇中仪表股份有限公司 河北唐ｔｌ１ ０６３０００
【摘要Ｉ现代 ｆ：业生产过程．随着生产规模的不断扩大，生产过程的强化，对产品质量的严格要求，以及各公司问的激烈竞争，人。ｌ＝＝操作和
一般的控制远远不能满足现代化生产的要求，工业过程控制系统已成为工业生产过程必不可少的设箭，它是保证现代企业安全、优化、低耗和高
效生产的主要技术手段。
ｌ关键词ｌ过程控制仪表系统 中图分类号：ＴＨ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４ｘ（２０１２）０６—２３４—０１
一、过程控制仪表与控制系统。
如图所示是一个单元组合仪表构成的简单控制系统。图中控制对
象代表生产过程中的某个环节，控制对象输出的被控变量（Ｔ Ｐ Ｌ Ｆ
等），经变送、转换成相应的信号，送显示、记录、调节与给定单元来 的给定值进行比较，将偏差值进行一定运算后，发出信号控制执行单 元的动作，将阀门开大或关小．改变控制量，直到被控变量与给定值
相等。 二、控制系统的工作原理
ｌ、液位控制系统 图中，检测变送器检测到水位高低，当水为高度与正常给定水位
之间出现偏差时，调节器就会立刻根据偏差的大小去控制给水阀，使
水位回到给定值上。从而实现水位的自动控制。
２、温度控制系统
它由蒸汽加热器、温度变送器、调节器和蒸汽流量阀组成。控制
目标是保持出口温度恒定。当进料流量或温度等因素的变化引起出口 物料的温度变化时，通过温度仪表测得的变化，并将其信号送至调节 器与给定值进行比较，调节器根据其偏差信号进行运算后将控制命令
送至调节阎，改变蒸汽量维持出口温度。
３、流量控制系统
它由管路、孔板和筹压变送器、流量ｉ周节器和流量调节阀。控制
Ｈ标足保持流址恒定。当管道其他部分阻力发生变化或有其他扰动时，
流篮将偏离设定值。利用孔板作为榆测） 件，把孔板上、下游的差压 接至差压变送器，将流量信号标准信号：该信号送至调节器与给定值 进行比较，流量控制器根据偏差信号进行运算后将控制命令送 控制
过程控制点控制计划表
过程名称 控制点编号 风险
级别 监控
控制措施及控制方法 结果判定 责任人 验证记录
对象 方法 频率 人员 合格 不合格
来料
控制（A） A1 重点
所有来料 抽样检测 每批次 IQC 按“来料检验标准”进行抽样检测 满足抽样结果 不满足抽样结果 郝俊芬 弹力测试报告
A2 关键 1、检查第三方的检测报告；
2、送普世实验室进行检测； 测试通过
检测不通过
郝俊芬 第三方检测报告
普世内部检测报告
编织
（C） C1 重点 所有编织品 首件确认抽样检测 每二小时 IPQC 1、制作首件确认；
2、按“编织品巡检标准”进行抽样检测。 满足抽样结果 不满足抽样结果 郝俊芬 首件确认表、IPQC巡检报告
C2 重点 所有编织品 抽样检测 每二小时 IPQC 1、按编织品巡检标准进行抽样检测；
2、加强对机器的检查 满足抽样结果 不满足抽样结果 郝俊芬
吴应久 IPQC巡检报告
机器维修保养记录
C3 关键 所有机器的制程参数 定期检查参数 每二小时 IPQC
技术员 1、由技术员人员设定参数表，记录各参数值；转数满足每分钟165±10圈
2、对参数面板进行锁定。IPQC和技术员检查 参数在规定范围 参数超出规定范围 郝俊芬
吴应久 机器参数表
裁切 D1 关键 所有机器定期检每二小时 IPQC 1、由技术员人员设定参数表，记录参数在规参数超出规郝俊芬 机器参数表
（D） 的制程参数 查参数 技术员 各参数值：温度410±10度
2、对参数面板进行锁定。IPQC和技术员检查 定范围 定范围 吴应久
D2 关键 裁切区人员和环境卫生 打扫和监督检查 不定期 裁切
主管 1、制订玻璃管理制度。对本区域的玻璃制品进行管制；
2、制订环境卫生管理制度，加强对本区域人员穿着、打扮和环境卫生的管理 工作环境、人员穿戴满足要求、玻璃受控管理 环境较脏、人员没有按要求穿戴、玻璃没有受控管理 吴应久 玻璃清单
过程控制复习题
一、填空题
1．过程控制系统由测量元件与变送器、控制器（调节器）、执行器（调节阀）和被控对象（过程）等环节组成。
2. 按系统的结构特点，过程控制系统可分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈控制系统(复合控制系统)
3．按给定信号的特点，过程控制系统可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统等。
4.过程控制系统的性能可从稳定性、快速性、准确度三个方面来说明。评价控制性能好坏的质量指标，通常采用的两种质量指标：系统过渡过程的性能指标（时域控制性能指标）和偏差积分性能指标（积分性能指标），积分指标是采用偏差与时间的某种积分关系作为衡量系统质量的准则。
5．过渡过程的性能指标是用阶跃信号作用下控制系统的输出响应曲线表示，它包括 余差（静态偏差）、衰减比n、最大偏差A与超调量、回复时间（过渡时间）t、峰值时间tp和振荡周期 T等。对于随动控制系统，常用超调量这个指标来衡量被控参数偏离给定值的程度。
6.衰减比n是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。n＜l表示系统是不稳定的，振幅愈来愈大；n＝1表示为等幅振荡；n＝4表示系统为4：1的衰减振荡。
7．建立被控过程数学模型的方法有： 解析法（机理演绎法、机理分析法）、实验辩识法（系统辨识与参数估计法）和混合法
8.
按结构形式不同，自动化仪表可分为基地式仪表、单元组合式仪表、组件组装式仪表，其中单元组合式仪表是将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号进行联系。其中QDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是20~100kPa。
9．按能源形式不同，自动化仪表可分：液动仪表、气动仪表、电动仪表及混合仪表，其中气动仪表的特点是性能稳定、可靠性高、具有本质安全防爆性能、不受电磁干扰、结构简单、维护方便。
10. 检测仪表是指检测元件（敏感元件或传感器）、变送器及显示装置的统称。
11．DDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是1-5V或4-20mA，QDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是 20~100kPa。
