电工应对控制系统控制质量差问题的检查和处理方法

运行中的新老控制系统都会遇到控制质量差的情况，昌晖总结了应对控制系统控制质量差的检查和处理方法，仪表工借鉴这些经验能很好地解决现场控制系统控制效果差的问题。

在处理问题之前，昌晖仪表建议大家先看看“衡量PID调节系统质量好坏要看哪些指标”的技术文章，然后再去查找和处理问题。控制系统的控制质量差有两种情况：一种是新安装的系统投运后控制质量不理想，没有达到预期的目的。还有就是原来控制效果理想的系统，运行一段时间后控制质量会变差。

1、系统投运后控制质量差的检查及处理。

控制系统设计或仪表选型有误，对被控对象的特性了解不够，调节器PID参数整定不当，控制系统仪表的测量元件安装不合理及测量滞后，调节阀的流量特性选择不当，都会使控制系统的控制质量差。

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系统投运后控制质量差可按以下方法检查及处理：

①现场测量元件及仪表的检查及处理

测量取样部件要避开工艺管道的大小头、人孔、弯头、阀门等部位，因为这些部位很容易影响介质的流速。温度测点应安装在压力测点的后边，自动调节系统测点应安装在温度、压力测点的前边，该测点不能与其他仪表共用信号。不符合要求应进行整改，使之合乎要求。测量元件的时间滞后会引起系统的动态误差，应尽量选择快速测量元件，选择合适的安装位置，还可使用微分作用来克服滞后。温度测量元件保护套管上挂有被测介质，附有污物将影响热传导，测温元件的插入深度不够，使其不能真实地反映被测温度；压力、流量、液位变送器的阀门或导压管有轻微堵塞，也会使被测参数传递滞后而失真，使控制系统调节品质变差。以上现象通过观察或拆卸检查都可以发现问题，对症处理即可。这也说明现场仪表定期检查和排污是保障控制系统正常运行的重要条件。

②检查调节阀的流量系数选择是否合理

调节阀的流量系数过大或过小，使调节阀可调节的最小或最大流量不能满足生产要求，在现场是常有的事。由于生产规模扩大造成调节阀的流量系数过小；不是计算而是根据工艺管径来选配调节阀，造成调节阀的流量系数过大或过小，使调节阀工作在小开度或大开度位置，导致调节品质变差。处理方法是重新核算调节阀的流量系数，并选择符合要求的调节阀。

③检查调节阀的流量特性是否满足要求

被控对象具有饱和非线性特性时，如有的温度控制系统，在小流量时控制系统能够正常运行，但大流量时系统就出现迟滞现象。有的控制系统在小流量时控制太灵敏，导致系统不稳定或振荡，但在大流量时系统又能正常运行。故障原因：选用了线性或快开流量特性的调节阀；可更换调节阀或安装阀门定位器，使其满足等百分比或抛物线流量特性要求。

被控对象具有线性特性，如流量随动控制系统，在小流量时控制系统能够正常运行，但大流量时系统就出现不稳定或振荡的现象。或小流量时控制系统迟滞，但大流量时系统能够正常运行。故障原因：选用了等百分比或抛物线流量特性调节阀；通常可更换调节阀或安装阀门定位器，使其满足线性流量特性要求。

④检查调节器的PID参数设置是否合理

从现场经验看调节品质差的控制系统中，多数是因为PID参数设置不合理造成调节效果差，由于不能满足工艺要求，也就无法投入自动运行。因此，应重视PID参数整定的作用。在现场可用经验凑试法进行PID参数整定，通过观测分析，定量地对系统加入适当的干扰，观察被调参数的变化趋势，再进行调整直到取得满意的PID参数。改变调节器的PID参数是改善控制系统的重要因素，但也不是万能的，控制系统设计不合理，对被控对象的特性认识不足，被控设备的可控性差，单纯的靠改变PID参数也是无济于事的；调节器的参数整定结果，通常只适用于一定范围的工作点，被控对象负荷变化大，当超出一定范围时也会严重影响调节品质；这时靠单回路控制可能解决不了问题，只能考虑改用复杂控制来解决，可通过新的组态来实现。

2、控制系统运行一段时间后控制质量变差的检查及处理

控制系统的控制质量与组成系统的四个环节的特性有关，系统运行一段时间后，这四个环节的特性都有可能发生变化，都会影响控制质量。应从工艺和仪表两方面作手进行检查及处理。

①工艺方面的原因及检查

被控对象特性的变化对控制质量的影响很大，如温度对象的特性与热传导、传热效率相关，系统刚投运时，对象的传热效率高，时间常数较小，其温度控制质量不错，但运行一段时间后，设备内可能结垢及有杂物等使传热效率下降，或者工艺波动等原因，必然会使对象的特性发生变化，导致控制质量变差。所有被控对象都存在对象特性有变化这一问题，因此应请工艺人员配合，共同查找原因及解决办法。

②仪表方面的原因及检查

温度测量元件的保护套管黏附测量介质并结垢，将会影响热传导，维修时更换的测温元件长度不够，都会使测量的温度不真实，导致控制质量变差，可通过更换保护套管和长度合乎要求的测温元件来解决。由于被控对象特性的变化，开车时整定的PID参数也不适应变化了的对象特性，如果没有及时的调整PID参数，也会使控制质量变差，可通过重新整定PID参数来解决。控制质量变差很多时候是调节阀引起的，由于测量介质的腐蚀，使阀芯、阀座的形状发生变化，阀门的流通面积变大，易造成控制系统工作不稳定，同时还会使调节阀的流量特性在对象负荷变动时发生变化，从而使被控变量产生较大的波动，而使控制质量变差，如果用的是线性调节阀可将其更换为等百分比调节阀。