1、執(zhí)行機構動作次數(shù)
執(zhí)行機構動作次數(shù)不能過頻，過頻則容易燒壞電機。動作次數(shù)與比例積分微分作用都有關系。一般來說，合適的比例帶使得系統(tǒng)波動較小，調(diào)節(jié)器的輸出波動也就小，執(zhí)行器波動也少；如果輸入偏差不為零，積分作用就會讓輸出一直向一個方向積下去。積分過強的話，會讓執(zhí)行器一次只動作一點，但是頻繁地一點點向一個方向動作；微分作用會讓執(zhí)行器反復波動。
一般來說，國產(chǎn)DKJ系列的執(zhí)行器的電機耐堵轉(zhuǎn)特性較好，其他性能不一。電機在剛得電動作的時候，電流大約是正常運轉(zhuǎn)電流的5-10倍。電機頻繁動作很容易升溫，從而燒壞電機。另外對執(zhí)行機構的傳動部件也有較大磨損。
一般來說，不管對于直行程還是角行程，對于國產(chǎn)還是進口，對于智能還是簡單的執(zhí)行器，動作次數(shù)不大于10次/分鐘。對于一些進口執(zhí)行器，尤其是日本的，次數(shù)還要減少。
對于執(zhí)行機構是變頻調(diào)節(jié)的(這里是說純變頻調(diào)節(jié)，而不是指執(zhí)行機構采用變頻電機)，可以讓參數(shù)快點，因為變頻器始終處于運行狀態(tài)。需要注意的是，變頻器轉(zhuǎn)速線性不能太陡，否則變頻器輸出電流大幅度變化，影響變頻壽命。
2、PID死區(qū)問題
為了減少執(zhí)行器動作次數(shù)，一般都對PID調(diào)節(jié)器設置死區(qū)。在死區(qū)范圍內(nèi)，都認為輸入偏差為0。當超過死區(qū)后，輸入偏差才從0開始計算。死區(qū)可以有效減少執(zhí)行器的動作次數(shù)。但是死區(qū)過大的話又帶來了新的問題：調(diào)節(jié)精度降低，不過對于一般的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不要求調(diào)節(jié)精度過高，精度高意義也不大。
圖1 PID死區(qū)=3時被調(diào)量的波動
圖2 PID死區(qū)=2時被調(diào)量的波動馬上減小
提高死區(qū)降低精度的同時，也會降低調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性。因為它造成了調(diào)節(jié)滯后。這一點不大容易被人理解。圖2表明了死區(qū)過大帶來的調(diào)節(jié)滯后。上面圖1和圖2兩個圖片，前半部分都是死區(qū)過大帶來調(diào)節(jié)滯后，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。后半部分降低了死區(qū)，調(diào)節(jié)效果馬上有了大幅度的好轉(zhuǎn)。
對于串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主調(diào)的死區(qū)可以降低甚至取消。設置副調(diào)的死區(qū)就可以降低執(zhí)行機構動作次數(shù)了。
3、調(diào)節(jié)裕度問題
調(diào)節(jié)系統(tǒng)要有一個合適的調(diào)節(jié)裕度。如果執(zhí)行機構經(jīng)常處于關閉或者開滿狀態(tài)，那么調(diào)節(jié)裕度就很小，調(diào)節(jié)質(zhì)量就受到影響。一般來說，閥門在80%以上，流量已經(jīng)達到最大，所以執(zhí)行機構經(jīng)常開度在80%也可以說裕度減小了。
這里所說的閥門，包括了各種調(diào)節(jié)工質(zhì)流量的機構，包括閥門、泵的調(diào)速部分等。
4、通流量問題
調(diào)節(jié)閥門的孔徑都是經(jīng)過嚴格計算的。不過也存在計算失誤的時候。通流量過大，執(zhí)行機構稍微動作一點就可能發(fā)生超調(diào)；反之執(zhí)行機構大幅度動作還不能抑制干擾。所以這個問題也是個重要問題。如果通流量不合適，有些系統(tǒng)甚至不可能穩(wěn)定運行。
圖3 表明了通流量過小，輸出波動較大，系統(tǒng)難以達到理想穩(wěn)態(tài)的現(xiàn)象。
5、空行程問題
在一定的開度內(nèi)，調(diào)節(jié)器輸出有變化，執(zhí)行器也動作了，可是閥門流量沒變化，這屬于空行程問題。空行程有的是執(zhí)行器產(chǎn)生的，也有閥門產(chǎn)生的。一般的機構都存在這個問題。空行程一般都比較小，可以忽略。可是如果過大，就不得不重視這個問題了。
解決空行程的辦法有很多，一般都在DCS內(nèi)完成。當然，如果執(zhí)行器和閥門能夠解決的，要以硬件解決為主。
6、線性問題
一般來說閥門開度與流量的關系都成平滑的線性關系。這些線性關系包括直線型、等百分比型、拋物線型等。如果閥門使用時間長，或者閥門受到損傷線性就會改變。線性問題可以有多種解決辦法，既有參數(shù)整定的，也有控制策略的。當然最根本的解決辦法在于對線性惡化的治理。如果是比較貴重的調(diào)速泵線性惡化，難以治理更換，那只好從調(diào)節(jié)系統(tǒng)尋找解決辦法了
還有一個普遍存在的問題：調(diào)節(jié)閥的線性惡化這基本上是個頑疾。因為調(diào)節(jié)閥動作頻繁，經(jīng)常在完全關閉和打開之間反復波動，相當多的閥門線性都很不好，而且還伴隨著空行程偏大的問題。兩個問題加起來，給自動調(diào)節(jié)帶來很大的困難。本站在其他技術文章會專門談到怎么從自動控制方面解決線性惡化問題。
7、耦合問題
一個調(diào)節(jié)系統(tǒng)或者執(zhí)行機構的調(diào)節(jié)，對另一個系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，或者是兩個調(diào)節(jié)系統(tǒng)間互為干擾，產(chǎn)生直接耦合。解耦的辦法是先整定主動干擾的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，再整定被動系統(tǒng)。也可以在主動干擾的輸出乘以一個系數(shù)，作為被動干擾的前饋。
還有一種間接耦合。這個現(xiàn)象在協(xié)調(diào)控制中比較明顯：負荷與汽壓的關系是互為耦合。解決問題的辦法有兩種：一種是互為修正前饋，這個解決辦法的應用比較普遍，效果不是太好；更有效的辦法是整定參數(shù)，效果要比前者優(yōu)越得多，抗干擾能力也很大，可惜擅長此道的人太少。
上述的七個問題，除調(diào)節(jié)裕度、調(diào)節(jié)閥通流量無法用參數(shù)解決且只能用參數(shù)緩解以外，其他問題都可以通過控制策略、甚至僅僅靠整定參數(shù)就可以解決。舉個例子：鍋爐蒸發(fā)量430t/h。給水執(zhí)行器平均每2min動作1次。一次發(fā)生意外，左側(cè)主汽門突然關閉，蒸汽流量瞬間下降100t/h，負荷由130MW下降到80MW，蒸汽壓力下降1MPa。而汽包水位自動沒有退出，波動范圍是-49～73mm，設定值是39mm。我們的控制策略就是很簡單很普遍的三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，沒有做任何修改。
作者：白志剛
