PID控制電動焦?fàn)t煤氣蝶閥壓力調(diào)節(jié) 淺談變參數(shù)PID在焦?fàn)t煤氣主管壓力控制中的應(yīng)用。
之前介紹自力式壓力調(diào)節(jié)閥在化工行業(yè)應(yīng)用，現(xiàn)在介紹針對一次性整定得到的PID控制參數(shù)難以保證系統(tǒng)控制效果始終處于優(yōu)化狀態(tài)的問題,探討了一種基于參數(shù)自整定的模糊PID控制器.該控制器將模糊控制與經(jīng)典PID控制技術(shù)相結(jié)合,借助對控制器參數(shù)的在線模糊自整定,在系統(tǒng)性能發(fā)生改變并超出了一定范圍后,自動啟動PID控制參數(shù)的整定過程,實(shí)時(shí)地修改PID的控制參數(shù).重新整定的PID控制參數(shù)可以使系統(tǒng)始終保持在優(yōu)化狀態(tài),取得良好的控制效果.以煙廠生產(chǎn)工藝對環(huán)境溫度的中央空調(diào)控制為例進(jìn)行研究.實(shí)際系統(tǒng)仿真測試數(shù)據(jù)說明,基于參數(shù)自整定的模糊PID控制器提高了系統(tǒng)的控制精度與穩(wěn)定性.研究表明該控制器可滿足實(shí)際系統(tǒng)的強(qiáng)魯棒性與高精度控制的工況需求.電動煤氣蝶閥屬于煤氣蝶閥的一種，一般廣泛應(yīng)用于石油、煤氣、化工、水處理等工業(yè)，還應(yīng)用于熱電站的冷卻水系統(tǒng)，主要適用文檔在300℃以下，可見這種閥門產(chǎn)品的使用多么的廣泛了吧！如果要求煤氣蝶閥作為流量控制使用，主要的是正確選擇閥門的類型和尺寸。蝶閥的結(jié)構(gòu)原理尤其適合制作大口徑閥門。 電動煤氣蝶閥的啟閉件是一中圓形的閥板，其適合使用在各種的管道的液料的控制，同時(shí)這種閥門具有許多種類的尺寸，我們可以根據(jù)管道尺寸選擇合理的煤氣閥門。蝶閥的蝶片是橢圓形的，分別連接在閥片兩端，然后閥門工作的時(shí)候閥片就會根據(jù)這個(gè)連接為中心然后旋轉(zhuǎn)，當(dāng)閥門被*打開的時(shí)候具有大的流體通過量，這個(gè)時(shí)候閥片就和閥體的框架呈現(xiàn)九十度的夾角。
工業(yè)用電動煤氣蝶閥的大特點(diǎn)可以耐受高溫，閥板的密封圈采用的是金屬環(huán)替代了傳統(tǒng)的橡膠環(huán)，這樣保證了密封的質(zhì)量。
煤氣蝶閥具有良好的流體控制特性。它處于*開啟位置時(shí)，蝶板厚度是介質(zhì)流經(jīng)閥體時(shí)的阻力，因此通過該閥門所產(chǎn)生的壓力降很小，故具有較好的流量控制特性。它有彈密封和金屬的密封兩種密封型式。彈性密封閥門，密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊。采用金屬密封的閥門一般比彈性密封的閥門壽命長，但很難做到*密封。金屬密封能適應(yīng)較高的工作溫度，彈性密封則具有受溫度限制的缺陷。 
1PID控制電動焦?fàn)t煤氣蝶閥壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性分析
1.1焦?fàn)t煤氣供應(yīng)系統(tǒng)
在正常的焦?fàn)t加熱生產(chǎn)中，焦?fàn)t煤氣主管為焦?fàn)t供氣分為焦側(cè)供氣和機(jī)側(cè)供氣。由交換機(jī)自動控制每30min交換一次方向，其中每次換向過程持續(xù)30s左右。每次換向過程中，當(dāng)關(guān)閉煤氣時(shí)，焦?fàn)t煤氣主管壓力迅速上升，可達(dá)4kPa以上，當(dāng)打開煤氣時(shí)，焦?fàn)t煤氣主管壓力又迅速下降至1.6kPa左右、在這么短的時(shí)間內(nèi)主管壓力發(fā)生了很人的變化，在換向結(jié)束時(shí)，由于慣性的作用，壓力哲時(shí)小會停留在給定值上。換向的存在，使得焦?fàn)t煤氣主管壓力產(chǎn)生周期性波動，特別是由于各焦?fàn)t煤氣主管相距較近，相鄰主管換向產(chǎn)生的周期性快速強(qiáng)烈波動必然會通過焦?fàn)t煤氣總管影響到木焦?fàn)t的壓力值穩(wěn)定，造成焦?fàn)t煤氣的大量浪費(fèi)。
一、PID控制電動焦?fàn)t煤氣蝶閥壓力調(diào)節(jié)文件的查驗(yàn)
煤氣閥門安裝前必須查驗(yàn)質(zhì)量證明文件，煤氣閥門上應(yīng)有生產(chǎn)廠家銘牌，銘牌和閥體上應(yīng)有制造廠名稱、閥門型號、公稱壓力、公稱通徑等標(biāo)識，且應(yīng)符合《通用閥門標(biāo)志》GB 12220的規(guī)定。
二、PID控制電動焦?fàn)t煤氣蝶閥壓力調(diào)節(jié)外觀檢查
煤氣閥門安裝前必須進(jìn)行外觀檢查
1、閥門運(yùn)輸時(shí)的開閉位置應(yīng)符合下列要求
·閥門、截止閥、節(jié)流閥、調(diào)節(jié)閥、蝶閥、底閥等閥門應(yīng)處于全關(guān)閉位置
·旋塞閥、球閥的關(guān)閉件均應(yīng)處于全開啟位置
·隔膜閥應(yīng)處于關(guān)閉位置，且不可關(guān)得過緊，以防止損壞隔膜
·PID控制電動焦?fàn)t煤氣蝶閥壓力調(diào)節(jié)止回閥的閥瓣應(yīng)關(guān)閉并予以固定
2、閥門不得有損壞、缺件、腐蝕、銘牌脫落等現(xiàn)象，且閥體內(nèi)不得有臟污
3、閥門兩端應(yīng)有保護(hù)。手柄或手輪操作應(yīng)靈活輕便，不得有卡澀現(xiàn)象
4、閥體為鑄件時(shí)，其表面應(yīng)平整光滑，無裂紋、鎖孔、砂眼、氣孔、毛刺等缺陷；閥體外鍛件時(shí)，其表面應(yīng)無裂紋、夾層、重皮、斑疤等缺陷
5、止回閥的閥瓣或閥芯動作靈活準(zhǔn)確，無偏心、位移或歪斜現(xiàn)象
6、彈簧式安全閥應(yīng)具有鉛封，杠桿式安全閥應(yīng)有重錘的定位裝置
7、襯膠、襯搪瓷及襯塑料的閥體內(nèi)表面應(yīng)平整光滑，襯層與基體結(jié)合牢固，無裂痕、鼓泡等缺陷，用高頻電火花發(fā)生器逐個(gè)檢查襯層表面，以未發(fā)現(xiàn)襯層被擊穿（產(chǎn)生白色閃光現(xiàn)象）為合格
8、閥門法蘭密封面應(yīng)符合要求，且不得有徑向劃痕 
1.2PID控制電動焦?fàn)t煤氣蝶閥壓力調(diào)節(jié)蝶閥流量特性測量
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥為了解蝶閥在實(shí)際使用中的流量特性，實(shí)地測定了安裝后蝶閥的流量特性曲線。首先通過定位器將閥門的開度設(shè)定在某一值(如5%)，測量并記錄蝶閥后壓，將閥門開度增加5%，再次記錄蝶閥后壓。然后繼續(xù)改變閥門開度，采用同樣的方法測量10%一100%的蝶閥后壓。 焦?fàn)t煤氣壓力控制系統(tǒng)采用PID的控制方式對蝶閥進(jìn)行開度調(diào)節(jié)以達(dá)到穩(wěn)定壓力的目的，而傳統(tǒng)PID控制是典型的線性調(diào)節(jié)，但蝶閥實(shí)際工作狀態(tài)的特性為快開特性，蝶閥的主要工作范圍為10%}50%，在此區(qū)段蝶閥開度變化40，壓力相對變化63%，這會導(dǎo)致控制系統(tǒng)的超調(diào)，使控制系統(tǒng)的輸出變得不可預(yù)計(jì)。總管壓力在不同的壓力范圍時(shí)，蝶閥對應(yīng)的開度范圍不同，閥位調(diào)節(jié)靈敏度不同，導(dǎo)致整個(gè)壓力控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)不穩(wěn)定。
2變參數(shù)PID控制系統(tǒng)
為了消除各種因素對焦?fàn)t煤氣主管壓力的影響，達(dá)到改善控制效果的目的，我們采用變參數(shù)PID控制。木系統(tǒng)的功能主要是按照焦?fàn)t煤氣壓力在不同工況下的變化特點(diǎn)把控制過程細(xì)分，運(yùn)行時(shí)根據(jù)現(xiàn)場工況計(jì)算相應(yīng)的PID參數(shù)進(jìn)行控制，根據(jù)蝶閥開度反饋、偏差e和偏差變化率e。自行調(diào)整PID控制器的參數(shù)，當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)，系統(tǒng)可以進(jìn)行手動/自動切換，控制系統(tǒng)原理圖。
PID調(diào)試一般原則 ：
a.在輸出不振蕩時(shí)，增大比例增益P。
b.在輸出不振蕩時(shí)，減小積分時(shí)間常數(shù)Ti。
c.在輸出不振蕩時(shí)，增大微分時(shí)間常數(shù)Td。
PID控制電動焦?fàn)t煤氣蝶閥壓力調(diào)節(jié)PID參數(shù)設(shè)置及調(diào)節(jié)方法
方法一：
PID參數(shù)的設(shè)定：是靠經(jīng)驗(yàn)及工藝的熟悉,參考測量值跟蹤與設(shè)定值曲線,從而調(diào)整P\I\D的大小。
PID控制器參數(shù)的工程整定,各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中P.I.D參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以下可參照：
溫度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s
壓力P: P=30~70%,T=24~180s,
液位L: P=20~80%,T=60~300s,
流量L: P=40~100%,T=6~60s。 PID控制電動焦?fàn)t煤氣蝶閥壓力調(diào)節(jié)方法二：
1．PID調(diào)試一般原則
a.在輸出不振蕩時(shí)，增大比例增益P。
b.在輸出不振蕩時(shí)，減小積分時(shí)間常數(shù)Ti。
c.在輸出不振蕩時(shí)，增大微分時(shí)間常數(shù)Td。 
2．PID控制電動焦?fàn)t煤氣蝶閥壓力調(diào)節(jié)一般步驟
a.確定比例增益P 確定比例增益P 時(shí)，首先去掉PID的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，一般是令Ti=0、Td=0（具體見PID的參數(shù)設(shè)定說明），使PID為純比例調(diào)節(jié)。輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許的大值的60%~70%，由0逐漸加大比例增益P，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；再反過來，從此時(shí)的比例增益P逐漸減小，直至系統(tǒng)振蕩消失，記錄此時(shí)的比例增益P，設(shè)定PID的比例增益P為當(dāng)前值的60%~70%。比例增益P調(diào)試完成。 b.確定積分時(shí)間常數(shù)Ti
比例增益P確定后，設(shè)定一個(gè)較大的積分時(shí)間常數(shù)Ti的初值，然后逐漸減小Ti，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，之后在反過來，逐漸加大Ti，直至系統(tǒng)振蕩消失。記錄此時(shí)的Ti，設(shè)定PID的積分時(shí)間常數(shù)Ti為當(dāng)前值的150%~180%。積分時(shí)間常數(shù)Ti調(diào)試完成。
c.確定積分時(shí)間常數(shù)Td
積分時(shí)間常數(shù)Td一般不用設(shè)定，為0即可。若要設(shè)定，與確定 P和Ti的方法相同，取不振蕩時(shí)的30%。
d.系統(tǒng)空載、帶載聯(lián)調(diào)，再對PID參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，直至滿足要求
3PID控制電動焦?fàn)t煤氣蝶閥壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
(1)硬件實(shí)現(xiàn)
由安裝在蝶閥后壓處的壓力變送器將蝶閥后壓壓力值轉(zhuǎn)換成4}20mA的電流信號，經(jīng)信號線傳送到DCS，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的工程量，作為壓力反饋值，蝶閥開度反饋信號也經(jīng)信號線輸送至DCS，主控根據(jù)蝶閥后壓設(shè)定值和壓力反饋值計(jì)算偏差和偏差變化率，再結(jié)合實(shí)時(shí)的蝶閥開度反饋信號，由變參數(shù)PID控制程序計(jì)算PID參數(shù)，并由AO模塊輸出蝶閥開度控制信號，經(jīng)信號線輸送至電氣轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動蝶閥動作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣壓力的調(diào)節(jié)。
(2)軟件實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)框，DCS實(shí)時(shí)采集蝶閥后壓，閥位開度反饋信號。首先判斷是否有異常情況，確定是否需要進(jìn)行手/自動切換;然后根據(jù)焦?fàn)t煤氣蝶閥后壓設(shè)定值和實(shí)測值計(jì)算偏差和偏差變化率;后，依據(jù)閥門開度反饋、偏差和偏差變化率來計(jì)算PID控制器參數(shù)由此實(shí)現(xiàn)蝶閥后壓的穩(wěn)定控制。
4PID控制電動焦?fàn)t煤氣蝶閥壓力調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)分析
沙鋼全液壓壓平機(jī)系統(tǒng)中采用ibaPDA高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊，采樣周期為0.01 m s ,采樣的數(shù)據(jù)類型為實(shí)數(shù)?，F(xiàn)場調(diào)試階段試驗(yàn)鋼板寬度為1250m，厚度為2000m m)數(shù)據(jù)分析軟件采用ibaAnalyzer，可對采集來的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理、合并、計(jì)算和創(chuàng)建新的信號。
本文主要研究的內(nèi)容是壓平機(jī)壓頭機(jī)電禍合系統(tǒng)的無沖擊壓下的控制，將現(xiàn)場調(diào)試階段采集回的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理。橫軸表示公用的時(shí)間軸，縱軸根據(jù)不同的變量采用不同的量程和單位。條曲線為壓頭的位置曲線，單位為mm，數(shù)值越大表示壓頭所處的位置越遠(yuǎn)離上橫梁(初始位置);第二條曲線為壓平機(jī)壓平工作過程中壓頭的位置曲線，存在的上下波動表示在工作過程中存在一定范圍的震動;第三條曲線為壓平機(jī)為壓頭提供的壓力曲線，單位為kN，數(shù)值越大表示提供的壓力越大。與本文相關(guān)的論文：自力式煤氣調(diào)壓閥組
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