Статья журнала "ИСУП" (Информатизация и Системы Управления в Промышленности) - №5(29) 2010 г:
Отчет о проведении работ по настройке контура регулирования разрежения печи КС-1 плавильного отделения металлургического цеха на ОАО «Кольская ГМК»
 Отчет о проведении работ по настройке контура регулирования разрежения печи КС-1 плавильного отделения металлургического цеха на ОАО «Кольская ГМК». (pdf, 151 Кб) - версия статьи для сохранения на компьютер.
Для просмотра PDF-файла не нужно ничего, кроме самого файла и бесплатной программы Acrobat Reader
В статье представлен отчет, в котором описываются работы по настройке контуров регулирования на одном из заводов металлургической отрасли, с использованием станции инженерного сопровождения САР «P.I.D. – expert» разработанной в «НПО ТЕХНОКОНТ».
ОАО «Кольская ГМК», г. Мончегорск-7,
ООО «НПО ТЕХНОКОНТ», г. Москва
Обобщенный результат
- Ликвидированы паразитные изменения скорости вращения двигателя дымососа.
- Улучшилось качество стабилизации процессов.
- Снижены динамические нагрузки на печи КС по разрежению со стороны периодически работающих смежных по газоходу конвертеров, что способствует уменьшению пылевыноса из агрегатов.
Общие положения.
Представитель «НПО ТЕХНОКОНТ» совместно с сотрудниками отдела эксплуатации ПО АСУТП ООО «ИнформКолаСервис» проводили работы по настройке контура регулирования разрежения печи КС-1 плавильного отделения металлургического цеха ОАО «Кольская ГМК».
Целью работ являлась не столько настройка конкретного контура регулирования, сколько отработка технологии автоматизированного сопровождения систем регулирования с помощью станции инженерного сопровождения САР «P.I.D. – expert» разработки «НПО ТЕХНОКОНТ».
В ходе работ были проведены следующие мероприятия:
- инсталляция программы «P.I.D. – expert»;
- подключение к действующей АСУ ТП по ОРС технологии;
- сбор и архивирование значений переменных;
- анализ действующей системы регулирования;
- модернизация существующей схемы регулирования;
- проведение активного эксперимента по получению переходного процесса в замкнутом контуре регулирования;
- идентификация объекта регулирования;
- расчёт настроек регулятора;
- имитационное моделирование;
- установка рассчитанных настроек в регулятор и проверка его функционирования;
- сравнительный анализ работы контура «до» и «после» выполнения вышеперечисленных мероприятий;
- составление отчетов по результатам выполненных работ.
Мероприятия проводились при штатных технологических условиях работы печи КС-1.
Инсталляция программы и подключение к действующей системе управления.
Программа «P.I.D. – expert» была установлена на рабочей станции WKMG830235, находящейся в помещении отдела эксплуатации ПО АСУТП ООО «ИнформКолаСервис».
Для опроса значений переменных в режиме реального времени, их отображения на экране в виде графиков, непрерывного архивирования и последующей обработки было произведено подключение по ОРС технологии с помощью встроенного в «P.I.D. – expert» ОРС клиента к ОРС серверу МРВ1 металлургического цеха.
Опрос значений переменных был начат 20 апреля в 11:20.
Анализ действующей системы регулирования.
Система управления реализована, как на любом другом предприятие, на SCADA-системе.
Система регулирования обеспечивает стабилизацию разрежения, отклонения регулируемой переменной лежат в пределах ±15 кгс/м2, что удовлетворяет требованиям технологии. Со стороны технологов имеются пожелания уменьшить интенсивность изменения скорости вращения двигателей дымососов, т.к. это приводит к излишним нагрузкам на исполнительный механизм и его усиленный износ (на разгон и торможение массивных двигателей и дымососов), а так же возникающие при этом перепады скорости газового потока ведут к увеличению пылевыноса из агрегата.
Система регулирования реализована на базе стандартных функциональных блоков (ФБ), входящих в состав SCADA-системы. В связи с «особенностями» реализации некоторых функций в SCADA-системе, система регулирования имеет следующие недостатки:
- Штатный функциональный блок «Зона нечувствительности» имеет «ударный» выход из зоны. Такую зону нечувствительности нельзя применять на входе регулятора, т.к. она будет способствовать возникновению колебаний вблизи заданного значения, в то время как по своей сути она должна служить для их предотвращения. Значительная часть «биений», имеющих место в действующей системе регулирования, вызвана именно неправильной реализацией зоны нечувствительности. Необходимо своими силами реализовать функцию зоны нечувствительности и заменить штатную на неё.
- Фильтрация реализована в блоке обработки аналоговой переменной. При этом отсутствует возможность оперативно изменять коэффициент фильтра – для изменения коэффициента каждый раз требуется перезагрузка контроллера. В то время как коэффициент фильтра является настраиваемым параметром наряду с коэффициентами регулятора и величиной зоны нечувствительности. Должна быть возможность его оперативного изменения. В связи с этим, рекомендовано установить дополнительный фильтр на входе регулятора (в виде отдельного ФБ).
- Полностью отсутствует режим дистанционного управления. В ручной режим можно переключить только посредством физического разрыва цепи выхода контроллера. Регулятор в контроллере при этом продолжает «жить своей жизнью» т.к. всегда находится в режиме «Автомат». Информация о величине управляющего воздействия при ручном режиме управления – отсутствует. Кроме оперативного неудобства, это делает невозможным автоматизированную идентификацию объекта регулирования в разомкнутом контуре.
Модернизация схемы регулирования.
Исходя из вышеперечисленных недостатков существующей схемы регулирования, последняя была модернизирована:
- Из имеющихся ФБ была реализована функция зоны нечувствительности с безударным выходом из зоны. Эта функция была реализована взамен штатной зоны нечувствительности используемой в SCADA-системе.
- Добавлен предварительный фильтр на входе регулятора.
Модернизированная схема регулирования была загружена в контроллер 21 апреля в 17:00.
Идентификация объекта регулирования и расчёт настроек регулятора.
Идентификация объекта производилась по переходному процессу, возникшему в замкнутом контуре регулирования. С этой целью 20 апреля был проведено несколько активных экспериментов, заключающихся в изменении задания регулятору.
После ряда экспериментов, была произведена идентификация объекта регулирования, которая показала следующие средневзвешенные характеристики (рис. 1):
- коэффициент усиления объекта Ко=7,5 [кгс/м2/%],
- постоянная времени объекта То=12 [с],
- запаздывание τ=7 [с].
Рисунок 1: Идентификация объекта
По характеристикам объекта были вычислены оптимальные настройки регулятора, которые составили Кп=0,102; Ки=0,00941. С целью уменьшения изменений скорости вращения двигателя дымососа в реакции на паразитные биения регулируемой переменной, не связанные с процессом регулирования, посредством моделирования был выбран фильтр, постоянная времени которого составила 6 секунд, а настройки регулятора были пересчитаны с учетом этого фильтра и составили: Кп=0,065; Ки=0,005.
Рассчитанные настройки были установлены в регулятор 21 апреля в 17:10.
Результаты.
Модернизация схемы регулирования и настройка регулятора с применением современных инструментальных средств («P.I.D. – expert») привели к следующим результатам.
Отклонения регулируемой переменной снизились с 15 кгс/м2 до 10 кгс/м2. (Смотри Рисунок 2)
Паразитные изменения скорости вращения двигателя дымососа были ликвидированы.
Рисунок 2: Отклонение регулируемой переменной снизилось на 5 кгс/м2
Сравнительный статистический анализ работы контура за 3 часа «до» произведённых работ и за 3 часа «после», показал, что среднемодульное отклонение от задания снизилось с 2,28 кгс/м2 до 1,95 кгс/м2, что свидетельствует о повышении качества стабилизации (Смотри Рисунок 3).
Условный суммарный ход исполнительного механизма (в данном случае – интенсивность изменения скорости вращения двигателя дымососа) снизился с 90,2% до 54,4%, что приведёт к уменьшению осаждения частиц пыли в газоходе (Смотри Рисунок 4).
Рисунок 3: Среднемодульное отклонение от задание снизилось на 0,33 кгс/м2
Рисунок 4: Суммарный ход ИМ снизился на 35,8 %
Заключение.
- В ходе работ была отработана технология настройки регуляторов с применением станции инженерного сопровождения САР «P.I.D. – expert» в условиях реально функционирующего на ОАО «Кольская ГМК» производственного процесса.
- Результатом проведенных работ по настройке контура регулирования разрежения печи КС-1 плавильного отделения металлургического цеха удалось не только улучшить качество стабилизации регулируемой переменной, но и снизить интенсивность изменения скорости вращения двигателя дымососа, что способствует снижению пылевыноса из агрегата.
- Рекомендовать во всех системах регулирования, реализованных на данной SCADA-системе, заменить штатную зону нечувствительности на безударную, функциональная схема которой была разработана в ходе работ, изложенных выше.
- Рекомендовать во всех системах регулирования, реализованных на данной SCADA-системе, добавить предварительный фильтр на входе регулятора с возможностью оперативного изменения его коэффициента. После реализации такого фильтра, коэффициент фильтрации в блоке обработки аналоговой переменной желательно сделать минимальным, особенно в контурах с малоинерционными объектами (расход и давление жидкости, расход газов).
И.Г. Варламов, ведущий специалист,
ООО «НПО ТЕХНОКОНТ», г. Москва,
тел.: (495) 652-9160,
e-mail:
ОАО «Кольская ГМК», г. Мончегорск-7,
Д.В. Беляев, заместитель начальника металлургического цеха по производству,
В.Д. Жидовецкий, главный специалист ООО «ИнформКолаСервис»,
e-mail:
|
