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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溫的自動切換控制方式描?述：當(dāng)疫情過后的5月份第1次的小長假的到來:?對于高祖菊花酒裝配式熱電偶確保站場管理模式改變后能夠?qū)崿F(xiàn)自動分輸、站場“遠(yuǎn)程監(jiān)控、有人值守、無人操作”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、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)行了對比試驗，得出抗積分飽和PID控制算法相對于傳統(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的結(jié)論。 引言 管道分輸站壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計理念、思路以及優(yōu)化原則是能夠滿足站場自動分輸?shù)幕驹瓌t[1,3]，自動分輸設(shè)置包括安全設(shè)置、輸氣調(diào)節(jié)、自動切換和故障切換。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（如深夜），實際流量在較長時間內(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，調(diào)節(jié)閥短時間內(nèi)無法走出單側(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]。通過對該現(xiàn)象的研究給出了一種自動分輸?shù)慕鉀Q方案，以期為后續(xù)的管道設(shè)計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 1.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及選型 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)《輸氣管道工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50251-2015 www.shhzy3.cn）對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)度試驗壓力時，單個的（第一級）壓力安全設(shè)備還應(yīng)同時加上第二個安全設(shè)備”的要求。考慮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斷閥和電動調(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量系統(tǒng)、調(diào)壓及安全切斷系統(tǒng)、出站壓力檢測單元等構(gòu)成。工藝流程詳見圖1。圖1工藝流程涉及1個控制子回路，包含高祖菊花酒裝配式熱電偶2個檢測裝置（1臺壓力變送器和1臺流量計）、1個控制器和1個執(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PID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)供氣流量超過設(shè)定值時，根據(jù)管理需要，控制系統(tǒng)將自動切換為流量控制，對用戶供氣量進(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 在輸氣管道的分輸工藝控制過程中，每一個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)的實現(xiàn)。對于單個控制器而言，其控制算法應(yīng)滿足第1節(jié)的一般要求。針對這部分要求，圖1給出工藝控制過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（如深夜），實際流量在較長時間內(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，調(diào)節(jié)閥短時間內(nèi)無法走出單側(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，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期滯留在飽和區(qū)而無法實現(xiàn)控制器對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動。 2.2 高祖菊花酒裝配式熱電偶控制算法實現(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時間滯留在飽和區(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，可通過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)防止長期進(jìn)入死區(qū)而失控對工藝生產(chǎn)造成的影響?，F(xiàn)以階躍信號為例，進(jìn)行仿真、驗證。設(shè)被控對象為： 其中高祖菊花酒裝配式熱電偶采樣時間為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個控制器，表1給出了各個控制器的功能、潛在的工藝特征和優(yōu)選需集成的控制算法。  3 結(jié)論 針對高祖菊花酒裝配式熱電偶研究結(jié)論所選用的自動分輸裝置，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，使得分輸用戶用氣壓力平穩(wěn)、可控，避免了由于大幅波動帶來的用氣不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
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