工业生产液位控制过程中记录仪的作用

　　工业生产液位控制过程中记录仪的作用

　　工业生产过程中为了均衡进出的物料量记录仪,以保证过程的物料平衡要求,经常要对一些液体贮槽或设备内的液位高低进行控制。一般液体贮槽如进料罐、成品罐及中间缓冲容器等都具有单容量的特性,对它们的液位控制比较容易实现。通常只要采用单回路控制系统就可达到目的,其控制方案。

　　可根据液位变化,改变输入流量或输出流量来控制液位。由于记录仪实际操作中,人们常常是利用容器内的液位来控制流人过程其他设备的流量,或为了起到缓冲作用而控制液位的,所以对液位的控制要求不太高,因而液位控制器通常采用宽比例度的比例控制器或带弱积分作用的P控制器。只有当容器用作计量槽使用时记录仪才需要精确地控制液位,为了消除余差,控制器应选用比例积分作用需要指出的是,在工业生产过程中,由于操作的连续性,往往前一设备的出料就直接作为后一设备的进料。

　　例如某炼油厂催化裂化装置的分馏塔,其顶部采出的粗汽油经冷凝后进入容器(容201),其液相由离心泵抽出并直接进入后续的吸收稳定系统,其流程如工艺要求容201的液面平稳,不仅要防止记录仪溢出和抽干,而且要求保持在中间位置,使油品在器内停留时间合适,以免影响油品质量。

　　与此同时,为了稳定后续工段的操作,工艺上还要求进吸收稳定系统的粗汽油流量尽可能平稳。显然,要保持容201的液位稳定,需通过改变出料流量来控制,而为满足进后续设备的流量稳定,则又要求容201的出料流量稳定为了解决连续生产过程中这种供求互有矛盾的控制要求,从工艺设计的角度出发,可以通过扩大或添设中间缓冲容器的办法来解决。

　　而从自动控制的角度出发,可以在不改变工艺设备的情况下,采用“均匀控制”策略同样能达到这一目的所谓均匀控制,就是对生产过程中表征前后供求关系的两个参数,如上例中的液位和流量,对它们各自的控制要求互相兼顾,适当均匀。实现均匀控制的过程有如下特点：

　　①液位(或压力)和流量两个参数都是变化着的,不能保持定值;

　　②两个参数的过渡过程均应是缓慢、平稳地变化;

　　③两个参数的变化均应在工艺操作的容许范围之内;

　　要实现均匀控制记录仪,可以采用所示的简单液位控制系统,按前一设备的液位来调节其排出液流量(即后一设备的进料量)来实现。与常规PID控制系统不同的只是将液位控制器的比例度适当放大一些而已。当记录仪控制系统在宽比例度作用下,由于被控变量(液位)的波动范围稍大一些(但其适合大偏差应以不超过工艺容许的范围为限),相应操纵变量(流量)的变化也较平衡缓慢一些,起到了“均匀”的作用。如果记录仪控制器只具有宽比例度作用,虽然稳定比较快些,但控制结果将会出现余差。

　　当记录仪出现的持续干扰较大时,可能会使液位超过工艺容许范围。为了克服上述弊病,可通过引入适当的积分作用来消除因干扰而产生的余差采用单回路液位控制系统的均匀控制方案虽然简单易行,但当后面设备的压力变化时,控制阀的开度虽然未变,而流量却有了变化,所以它只能适用于干扰不太大、要求不很高的场合。否则,就要采用图1-3中所示的液位与流量串级形式的均匀控制方案。

　　其主要记录仪被控变量仍是液位,通过宽比例度液位控制器,较平稳缓慢地改变流量回路的设定值,以实现液位和流量的均匀控制。以流量为辅助被控变量的流量控制回路的引入,能及时迅速地克服后一设备压力等干扰对流量的影响。

　　流量控制器的设定值由液位控制器的输出来决定,所以当液位不变,而流量在压力等干扰作用下发生变化时,可以借助流量控制器的校正作用使流量稳定。该流量控制器一般选用纯比例作用,有时也可选用比例积分作用,但它引入积分作用的目的和液位控制引入积分作用的目的不一样,液位控制器引入积分作用是为了消除余差,而流量控制器引入积分作用则是用以增强控制作用,因为有了流量控制回路,为了减少振荡,比例度一般也取得较大,因此克服干扰的能力较弱,需要引入积分作用来补充。

　　需要指出,在记录仪有些容器中,液位是通过进料阀来控制的,用液位控制器对进料流量进行控制,同样可以实现均匀控制的目的。