Қатынас Бақылау Жүйесінің Ақауын Диагностикасы: ABB AC500 және Yokogawa CENTUM VP көмегімен Қара Сұйықтықты Тотығу

ABB AC500, Black Liquor Oxidation, Flow Transmitter, Industrial Automation, PID Tuning, Pulp and Paper Automation, Ratio Control, Square Root Extraction, Yokogawa CENTUM VP
Сәуір 14, 2026

Ratio Control System Fault Diagnosis: Black Liquor Oxidation with ABB AC500 and Yokogawa CENTUM VP

Крафт целлюлоза зауыттарындағы жабайы ағын мәселесі

Крафт целлюлоза зауыттары қосымша өнім ретінде қара сұйықтық шығарады. Бұл сұйықтық құрамында сутегі сульфиді және меркаптандар сияқты ұшқыш күкірт қосылыстары бар. Зауыттар күкіртті тұрақтандыру және шығарындыларды азайту үшін осы қара сұйықтықты таза оттегімен оксидтеуі керек. Басқару қиыншылығы – оттегі мен қара сұйықтық арасындағы дәл қатынасты үнемі сақтау.

Бұл қатынас басқару архитектурасында қара сұйықтық ағыны – жабайы айнымалы, ал оттегі ағыны – басқарылатын айнымалы болып табылады. ABB AC500 екінші деңгейлі басқару циклін орындайды. Yokogawa CENTUM VP операторлық станциясы қатынасты есептеу мен көрсету қызметін атқарады.

Біріншіден, жабайы ағын бергішін анықтаңыз. Крафт целлюлоза зауытында қара сұйықтық ағыны бергіші дифференциалдық қысымды өлшеу арқылы жұмыс істейді. Бергіш дифференциалдық қысымның квадрат түбіріне пропорционалды 4-20мА сигнал жібереді. Бұл сигналды Yokogawa CENTUM VP AAI141-S40 аналогтық кіріс картасы қабылдайды.

Екіншіден, квадрат түбір алу параметрін тексеріңіз. Yokogawa CENTUM VP ағын сигналын сызықтық ету үшін квадрат түбір функция блогы (ARITH-S) бар. CENTUM VP-де функция блогының қасиеттерін ашыңыз. SQRT ENABLE параметрі ON күйінде екеніне көз жеткізіңіз. Квадрат түбір алу қосылмаса, ағын сигналы сызықтық болмайды. Бұл жағдайда контроллер ағын өзгерістеріне дұрыс жауап бермейді.

Қателікті кезең-кезеңімен анықтау тәртібі

Қатынасты басқару қателіктерін анықтау үшін осы 6 қадамды орындаңыз:

1-қадам: Yokogawa CENTUM VP FACEPLATE-те жабайы ағын бергішінің көрсеткішін жазып алыңыз. PV мәнін мА және түрлендірілген ағын мәнін GPM-де белгілеңіз.
2-қадам: Цикл калибраторын тексеріңіз. Fluke 754 процесс калибраторын бергіш терминалына 4-20мА циклға қосыңыз. 4мА сигналын енгізіңіз. Yokogawa 0% ағын көрсеткенін растаңыз. 20мА енгізіңіз. Yokogawa диапазонның 100% көрсеткенін тексеріңіз.
3-қадам: Көбейту блогының конфигурациясын тексеріңіз. Yokogawa CENTUM VP BCDL функциясында көбейту блогы (ARITH-M) орналасқан. Кірістерді тексеріңіз: жабайы ағын PV IN1-ге кіреді. Қолмен басқару шығысы IN2-ге кіреді. Көбейту блогының шығысы Modbus TCP арқылы ABB AC500-ге орнату нүктесін береді.
4-қадам: Modbus TCP байланысын тексеріңіз. ABB AC500 CM577-EP Ethernet модулін пайдаланып, Modbus 40001 регистрін тексеріңіз. Бұл регистр Yokogawa-дан қатынас орнату нүктесін сақтайды. Modbus сұрауы 100мс ішінде жарамды деректер қайтарғанын растаңыз.
5-қадам: ABB AC500 конфигурациясын тексеріңіз. Automation Builder бағдарламасын ашыңыз. Оттегі басқару клапанының PID цикл конфигурациясына өтіңіз. PV көзі Modbus TCP деп орнатылғанын тексеріңіз. Modbus деректерінің тұтастығын растағаннан кейін PID режимін AUTO-ға қойыңыз.
6-қадам: Оттегі клапанына қадамдық сынақ жасаңыз. Yokogawa CENTUM VP арқылы орнату нүктесіне 10% қадамдық өзгеріс енгізіңіз. ABB AC500 PID шығыс реакциясын бақылаңыз. 5 секундтық қозғалыс уақыты бар сипатталған басқару клапаны үшін оттегі клапаны 15 секунд ішінде жаңа позицияға жетуі тиіс.

Бергіштің ақау түрлері және қауіпсіздік салдары

Бұл бөлім қара сұйықтық оксидтеу қатынасын басқару жүйесіндегі төрт маңызды ақау түрін сипаттайды.

Жабайы ағын бергіші төмен көрсетеді: Егер қара сұйықтық ағыны бергіші 8мА-ға (диапазонның 50%) түссе, бұл импульстік сызықтардың бітелуіне байланысты болады. Қатынасты басқару жүйесі бұл жағдайды қара сұйықтық ағынының төмендеуі деп қабылдайды. Көбейту блогы оттегі орнату нүктесін сәйкесінше төмендетеді. ABB AC500 PID циклі оттегі клапанын жабады. Оксидтеу тиімділігі 85%-тен төмендейді. Күкірт қосылыстары ағыннан тұрақсыз күйде шығады.
Жабайы ағын бергіші жоғары көрсетеді: Егер дифференциалдық қысым бергішінің мембранасы ашық күйде істен шықса, сигнал 20мА-дан асып кетеді. Қатынасты басқару жүйесі оттегі клапанын кеңірек ашады. Реакция ыдысындағы оттегі концентрациясы 25%-тен асады. Бұл оттегі байытылған ортада өрт және жарылыс қаупін тудырады.
Оттегі ағыны бергіші төмен ақау береді: Егер оттегі бергіші 4мА (нөл ағын) көрсетсе, мысалы ораманың істен шығуына байланысты, ABB AC500 PID циклі оттегі клапанын толық ашады. Көбейту блогы бұл жағдайды түзете алмайды, себебі қара сұйықтық сигналы дұрыс келеді. Оператор дереу араласуы тиіс.
Оттегі басқару клапаны толық жабық күйде ақау береді: Егер клапанның әрекеттегіші ауа жабдығын жоғалтса, ABB AC500 PID шығысы 0%-да қанығады. Реакция ыдысына оттегі кірмейді. Оксидтеу реакциясы толық тоқтайды. HIMA HIMatrix F-GAS жүйесі 30 секунд ішінде төтенше тоқтату сигналын беруі керек.

Оттегі басқару циклінің PID баптауы

ABB AC500 PID контроллері кез келген конфигурация өзгерісінен кейін баптауды қажет етеді. Оттегі басқару циклінің баптау тәртібі:

1-қадам: PID-ді ҚОЛДАНБАЛЫ режимге қойыңыз. Шығысты 50%-ға орнатыңыз.
2-қадам: Қадамдық жауап сынағын орындаңыз. Шығысты 50%-дан 60%-ға өзгертіңіз. PV соңғы мәннің 63.2%-ына жеткенше өткен уақытты жазып алыңыз. Бұл ашық циклдің уақыт тұрақтылығы (Tau). Типтік оттегі басқару клапаны үшін Tau 8–12 секунд.
3-қадам: Ziegler-Nichols әдісі бойынша бастапқы баптау параметрлерін есептеңіз. Пропорционалды белдеуді (PB) Tau-ның 3 есе өлшемін Өлім уақытына бөлумен орнатыңыз. Интегралдық уақытты (Ti) Өлім уақытының 2.67 есесіне қойыңыз. Туынды уақытты (Td) 0 деп орнатыңыз.
4-қадам: Есептелген мәндерді ABB AC500 PID функция блогына енгізіңіз. Соңында интегралдық терминді қосыңыз. Циклді тербелістерге бақылаңыз. Егер тербелістер 3 циклдан асса, PB-ны 20% арттырыңыз.
5-қадам: Жүктеме астындағы жұмысын тексеріңіз. Қара сұйықтық ағынын 25%-ға өзгертіңіз. Оттегі ағынының жауап уақытын бақылаңыз. Мақсатты тұрақтану уақыты 45 секунд немесе одан аз болуы тиіс. Қатынастың орнату нүктесінен +/- 3% шегінде қалуын растаңыз.

Қорытынды және іс-әрекетке кеңес

Крафт целлюлоза зауыттарындағы қатынас басқару жүйелері қатаң ақау диагностикасы мен алдын алу техникалық қызмет көрсетуді талап етеді. ABB AC500 және Yokogawa CENTUM VP үйлесімі сәйкесінше сенімді екінші және бірінші деңгейлі басқаруды қамтамасыз етеді. Дегенмен, инженерлер көбейту блогының конфигурациясын, Modbus TCP байланысын және PID баптау тәртібін жақсы түсінуі қажет.

Біріншіден, жабайы ағын бергіш сигналының квадрат түбір алуын кемінде бір рет айналым сайын тексеріңіз. Екіншіден, әр 6 ай сайын дифференциалдық қысым салыстыру арқылы импульстік сызықтардың бітелуін тексеріңіз. Үшіншіден, оттегі басқару клапаны позиционерін дәл орналасуын қамтамасыз ету үшін тоқсан сайын калибрлеңіз.

Соңында, барлық қатынас орнату нүктесінің өзгерістерін Yokogawa CENTUM VP дабыл журналында тіркеңіз. Бұл құжаттама HIMA HIMatrix-пен біріктірілген SIS үшін IEC 61511 сәйкестігін қолдайды. Осы құрылымдық тәсілді ұстанатын инженерлер оксидтеу тиімділігін 95%-тен жоғары ұстап, целлюлоза зауытындағы қауіпті оттегі байытылған жағдайлардың алдын алады.