從加熱爐出口溫度串級控制的故障處理尋找最佳串級控制方法

2016/12/12 0:52:06 人評論次瀏覽分類：過程控制文章地址：http://www.gsipv.com/tech/1181.html

昌暉儀表在本文結合加熱爐溫度串級控制系統故障處理實例，分析比較加熱爐出口溫度與爐膛溫度串級控制、加熱爐出口溫度與壓力油壓力串級控制和加熱爐出口溫度與燃油流量串級控制三種不同控制方案的控制效果。

加熱爐是化工、煉油生產中重要的生產設備，爐出口溫度往往需要嚴格控制，最大波動范圍不允許超過土1.0℃。某煉油廠考慮到加熱爐的干擾因素比較多，爐出口測試的滯后時間比較大(時間常數為15分)，而爐膛溫度的滯后時間比較小(時間常數為3分，因此，決定選擇爐膛溫度作為副被控變量，構成爐出口溫度與爐膛溫度串級控制系統，見圖1所示。

圖1 加熱爐出口溫度與爐膛溫度串級控制系統

后來，在運行過程中感到控制品質不夠理想，在燃油壓力波動下，記錄曲線的最大偏差經常超出±1.0℃，嚴重影響后續工序的生產操作，經過分析，認識到雖然設置了爐膛溫度所構成的副回路，但畢竟反應比較遲鈍，無法克服燃油壓力的較大變化，達到很高的控制質量，于是就選擇燃油壓力作為輔助參數，構成圖2所示的爐出口溫度與燃油壓力串級控制系統。比較之下，這一方案的副回路要靈敏得多，對于來自燃油方面的干擾，有很快的校正作用。
加熱爐出口溫度與燃油壓力串級控制系統

圖2 加熱爐出口溫度與壓力油壓力串級控制

這個系統在現場使用了一段時間，控制品質完全能夠滿足要求。但是隨著時間的推移，控制質量每況愈下，這是什么原因呢？在現場檢查中，對每個環節都進行了分析，總是不得而知。后來還是操作人員在停爐修理中找到了故障原因原來是由于燃油的粘度特別大，燃油逐漸在噴嘴口粘結，噴嘴的阻力漸漸增大，燃油閥后壓力慢慢升高。這時，控制器感受到這個壓力之后，命令控制閥關小，入爐燃油流量就更小，可以想見，這個控制過程是完全錯誤的，致使爐出口溫度產生較大波動。

最后，選擇燃油流量為副被控變量，實現了燃油流量對爐出口溫度的串級控制系統，如圖3所示。這里我們可以看到由燃油流量構成的副回路，有很好的快速作用，同時也不至于產生噴嘴口阻力增加燃油流量減少的現象。十幾年來，這個系統一直運行正常，爐出口溫度的最大變化范圍沒有超過±1.0℃。
加熱爐燃油流量對爐出口溫度的串級控制系統