Attiecību kontroles sistēmas kļūdu diagnostika: melnās šķidruma oksidācija ar ABB AC500 un Yokogawa CENTUM VP

Neprognozējamā plūsmas problēma krafta celulozes rūpnīcās

Krafta celulozes rūpnīcas ražo melno šķidrumu kā blakusproduktu. Šis šķidrums satur gaistošas sēra savienojumus, piemēram, sērūdeņradi un merkaptānus. Rūpnīcām jāoksidē šis melnais šķidrums ar tīru skābekli, lai stabilizētu sēru un samazinātu emisijas. Vadības izaicinājums ir uzturēt precīzu skābekļa un melnā šķidruma attiecību visu laiku.

Šajā attiecību vadības arhitektūrā melnā šķidruma plūsma darbojas kā neprognozējamā mainīgā vērtība. Skābekļa plūsma kalpo kā kontrolējamā mainīgā vērtība. ABB AC500 pārvalda sekundāro vadības cilpu. Yokogawa CENTUM VP operatora stacija pārvalda attiecību aprēķinu un attēlošanu.

Pirmkārt, identificējiet neprognozējamā plūsmas raidītāju. Krafta celulozes rūpnīcā melnā šķidruma plūsmas raidītājs darbojas, izmantojot diferenciālā spiediena mērījumu. Raidītājs nosūta 4-20mA signālu, kas ir proporcionāls diferenciālā spiediena kvadrātsaknei. Šo signālu saņem Yokogawa CENTUM VP AAI141-S40 analogās ieejas karte.

Otrkārt, pārbaudiet kvadrātsaknes izvilkšanas iestatījumu. Yokogawa CENTUM VP ietver kvadrātsaknes funkcijas bloku (ARITH-S) plūsmas signāla linearizēšanai. Atveriet funkcijas bloka īpašības CENTUM VP. Pārliecinieties, ka parametrs SQRT ENABLE ir iestatīts uz ON. Ja kvadrātsaknes izvilkšana nav ieslēgta, plūsmas signāls būs nelineārs. Vadības ierīce tad nepareizi reaģēs uz plūsmas izmaiņām.

Pakāpeniska kļūdu izolācijas procedūra

Ievērojiet šo 6 soļu procedūru, lai izolētu attiecību vadības kļūdas:

• 1. solis: Ierakstiet neprognozējamā plūsmas raidītāja rādījumu Yokogawa CENTUM VP FACEPLATE. Piefiksējiet PV vērtību mA un pārvērsto plūsmas vērtību GPM.
• 2. solis: Veiciet cilpas kalibrēšanas pārbaudi. Pieslēdziet Fluke 754 procesa kalibratoru pie 4-20mA cilpas raidītāja terminālī. Ievadiet 4mA signālu. Pārbaudiet, vai Yokogawa rāda 0% plūsmas. Ievadiet 20mA. Pārbaudiet, vai Yokogawa rāda 100% diapazona.
• 3. solis: Pārbaudiet reizinātāja bloka konfigurāciju. Yokogawa CENTUM VP BCDL funkcijā atrodiet reizinātāja bloku (ARITH-M). Pārbaudiet ieejas: neprognozējamā plūsmas PV ieiet IN1. Manuālā vadības ierīces izvade ieiet IN2. Reizinātāja izvade nodrošina iestatījuma punktu ABB AC500 caur Modbus TCP.
• 4. solis: Pārbaudiet Modbus TCP komunikāciju. Izmantojiet ABB AC500 CM577-EP Ethernet moduli, lai pārbaudītu Modbus reģistru 40001. Šis reģistrs satur attiecību iestatījuma punktu no Yokogawa. Apstipriniet, ka Modbus pieprasījums atgriež derīgus datus 100 ms laikā.
• 5. solis: Pārbaudiet ABB AC500 konfigurāciju. Atveriet Automation Builder programmatūru. Dodieties uz PID cilpas konfigurāciju skābekļa vadības vārstam. Pārliecinieties, ka PV avots ir iestatīts uz Modbus TCP. Pēc Modbus datu integritātes pārbaudes iestatiet PID režīmu uz AUTO.
• 6. solis: Veiciet soli testu skābekļa vārstam. Izpildiet 10% soli iestatījuma punktā caur Yokogawa CENTUM VP. Novērojiet ABB AC500 PID izvades reakciju. Skābekļa vārstam jāsasniedz jaunā pozīcija 15 sekunžu laikā raksturotam vadības vārstam ar 5 sekunžu pārvietošanās laiku.

Raidītāja kļūmes režīmi un drošības sekas

Šajā sadaļā aprakstīti četri kritiski kļūmes režīmi melnā šķidruma oksidācijas attiecību vadības sistēmā.

• Neprognozējamā plūsmas raidītājs rāda zemu vērtību: Ja melnā šķidruma plūsmas raidītājs nokrītas līdz 8mA (50% no diapazona) aizsprostotu impulsu līniju dēļ, attiecību vadības sistēma to interpretē kā zemu melnā šķidruma plūsmu. Reizinātāja bloks samazina skābekļa iestatījuma punktu atbilstoši. ABB AC500 PID cilpa aizver skābekļa vārstu. Oksidācijas efektivitāte samazinās zem 85%. Sēra savienojumi paliek nestabili izplūdes plūsmā.
• Neprognozējamā plūsmas raidītājs rāda augstu vērtību: Ja diferenciālā spiediena raidītāja diafragma atveras, signāls pārsniedz 20mA. Attiecību vadības sistēma atver skābekļa vārstu plašāk. Skābekļa koncentrācija reakcijas tvertnē pārsniedz 25%. Tas rada uguns un eksplozijas risku skābekļa bagātinātā vidē.
• Skābekļa plūsmas raidītājs neizdodas ar zemu rādījumu: Ja skābekļa raidītājs rāda 4mA (nulles plūsma) spoles bojājuma dēļ, ABB AC500 PID cilpa pilnībā atver skābekļa vārstu. Reizinātāja bloks to nevar koriģēt, jo melnā šķidruma signāls ir pareizs. Operatorsi jāiejaucas nekavējoties.
• Skābekļa vadības vārsts neizdodas pilnībā aizvērts: Ja vārsta piedziņa zaudē gaisa padevi, ABB AC500 PID izvade sasniedz 0% piesātinājumu. Skābeklis neiekļūst reakcijas tvertnē. Oksidācijas reakcija pilnībā apstājas. HIMA HIMatrix F-GAS sistēmai jāaktivizē ārkārtas izslēgšana 30 sekunžu laikā.

PID regulēšana slēgtajai skābekļa cilpai

ABB AC500 PID regulators prasa regulēšanu pēc jebkuras konfigurācijas izmaiņas. Ievērojiet šo regulēšanas secību skābekļa vadības cilpai.

• 1. solis: Iestatiet PID uz MANUĀLO režīmu. Iestatiet izvadi uz 50%.
• 2. solis: Veiciet soli reakcijas testu. Mainiet izvadi no 50% uz 60%. Ierakstiet laiku, līdz PV sasniedz 63,2% no galīgās vērtības. Tas ir atvērtās cilpas laika konstante (Tau). Parastam skābekļa vadības vārstam Tau ir 8–12 sekundes.
• 3. solis: Aprēķiniet sākotnējos regulēšanas parametrus, izmantojot Ziegler-Nichols metodi. Iestatiet proporcionālo joslu (PB) uz 3 reizes Tau dalīts ar mirušo laiku. Iestatiet integrālo laiku (Ti) uz 2,67 reizes mirušais laiks. Iestatiet atvasinājuma laiku (Td) uz 0.
• 4. solis: Ievadiet aprēķinātās vērtības ABB AC500 PID funkcijas blokā. Pēdējais ieslēdziet integrālo terminu. Uzraugiet cilpu oscilācijas. Ja oscilācijas pārsniedz 3 ciklus, palieliniet PB par 20%.
• 5. solis: Pārbaudiet veiktspēju slodzē. Mainiet melnā šķidruma plūsmu par 25%. Novērojiet skābekļa plūsmas reakcijas laiku. Mērķa nostabilizēšanās laiks ir 45 sekundes vai mazāk. Pārliecinieties, ka attiecība transiēšanas laikā paliek +/- 3% no iestatījuma punkta.

Nobeigums un rīcības ieteikumi

Attiecību vadības sistēmas krafta celulozes rūpnīcās prasa stingru kļūdu diagnostiku un profilaktisko apkopi. ABB AC500 un Yokogawa CENTUM VP apvienojums nodrošina attiecīgi spēcīgu sekundāro un primāro vadību. Tomēr inženieriem jāizprot reizinātāja bloka konfigurācija, Modbus TCP komunikācija un PID regulēšanas procedūras.

Pirmkārt, pārbaudiet kvadrātsaknes izvilkšanu neprognozējamā plūsmas raidītāja signālā vismaz reizi apgriešanās laikā. Otrkārt, pārbaudiet impulsu līnijas aizsprostojumu ik pēc 6 mēnešiem, izmantojot diferenciālā spiediena salīdzinājumu. Treškārt, kalibrējiet skābekļa vadības vārsta pozicionieri ik ceturksni, lai nodrošinātu precīzu pozicionēšanu.

Visbeidzot, dokumentējiet visas attiecību vadības iestatījuma punktu izmaiņas Yokogawa CENTUM VP trauksmju žurnālā. Šī dokumentācija atbalsta IEC 61511 atbilstību SIS integrācijai ar HIMA HIMatrix. Inženieri, kas ievēro šo strukturēto pieeju, uzturēs oksidācijas efektivitāti virs 95% un novērsīs bīstamas skābekļa bagātinātas vides rašanos celulozes rūpnīcā.