自动发油控制软件设计

-5所示。
4.1.4发油提前量的控制
4.1.4.1发油提前量
发油控制过程中,由于电液阀存在一定的滞后性,如果在实际发油等于预发油量时再发出关闭电液阀命令,那么电液阀完全关闭时，实际的发油量必然大于预发油量,会造成发油量不准确，因此需设定一个参数ΔM,对预发油量进行修正，当实际发油量加上ΔM等于预发油量时发出关电液阀命令,则电液阀完全闭合时实际发油量等于预发油量。我们把ΔM称为发油提前量。
4.1.4.2影响提前量的主要因素
如果提前量ΔM的值过大，会使实际发油量小于目标值；如果提前量ΔM的值过小，会使实际发油量大于目标值。由此可见,提前量ΔM的大小直接影响发油的精度。
影响发油提前量的因素主要有以下两点：第一是流量的大小，在电液阀滞后时间一定的情况下，流量大时提前量应略大，相反，流量小时提前量应略小；第二是电液阀的特性，主要是电液阀的响应时间。电液阀的响应时间较短，则发油提前量应略小，反之，发油提前量应略大。
4.1.4.3提前量控制算法
根据发油过程的三个部分：开启部分（t0~t2）；高速发油部分（t2~t3）；精确控制部分（t3~t7）。图4-6给出了发油量与时间的曲线。

图4-6 发油量-时间曲线
Fig. 4-6 Oil quantity - time curve
在精确控制部分，t3~t4为第一级减速发油阶段；t4~t5为第二级减速发油阶段，在这一阶段对实际流量的波动Qb进行统计；在t5时刻根据Qb值设定末级发油段流量的大小并选择相应的提前量对发油量进行修正；t5~t6为末级发油段，在该阶段发油流量小，发油速度低；在t6时刻关闭电液阀,由于电液阀响应滞后性,会使发油量继续增加至t7后才稳定。ΔM=M7–M6为发油提前量。
由于现场的干扰、系统自身等原因会造成关闭电液阀后油品的增加量不等,甚至有较大的误差存在,所以,必须用一定的方法进行动态修正提前量。每次发油结束后，根据实际发油量误差值对上一次发油提前量进行动态修正。
M为发油量设定值；Mg为第一次发油提前量预置值；M6（i）代表第i次关断点的选择值；M7（i）为第i次发油的实际值；ΔM(i)为第i次发油提前量的修正值也是第i+1次发油提前量的预置值；ΔＵ(i)为第i次发油实际发油误差；ΔE为发油控制误差；修正系数取0.618。可以用以下方式进行动态修正提前量:
令

……
i=1，2…
根据上述模式编写控制程序，理论上,只要经过若干个发油过程以后,就可以准确地控制发油关断点,使发油控制误差进入发油允差范围,进而为以后的发油控制过程提供可靠的控制参数。因为S7-200PLC数据寄存器具有掉电保护功能，所以系统不需要经常输入相关参数就可正常运行。
4.1.5发油量的计算
目前，国内各石油炼化及销售企业已经或正在安装的自动发油系统从计量原理上讲大致分为三大类:采用质量流量计发油；采用称重法发油；采用体积流量计发油。
由于我国规定石油产品的销售以质量进行结算，所以发油系统都应该是定质量发油，也就是说油品质量应该是油品在空气中的质量。椭圆齿轮流量计输出的是脉冲数，控制器通过高速计数器对其进行累积，再根据流量计的仪表系数就可计算出油品体积。考虑到温度对体积的影响，还需根据当时的温度对其进行温度补偿，最后转化油品的质量。
发油量的基本计算公式为:

式中M——油品质量；
——温度t下的油品真实密度；
——温度t下的油品体积。
由公式(4-1)看出，温度t下油品的质量等于温度t下油品的真实密度与t
温度t下油品的体积的乘积。GB/T1884-1885-83(91)规定油品质量计算是t在标准温度下进行的。这是因为在实际温度下，由于计量器具本身的特点，其中然包含好多系统误差在测量结果中。另外，任意温度下的密度ρt包含着温度误差，密度计示值因温度而产生的误差。同样，在油品体积测量时也会产生系统误差。为了消除上述系统误差，根据计量器具设计要求，必须将任意温度下的密度ρt和任意温度下计量体积vt都换算到标准温度20℃状态，再进行计算[8]。
我国采用国际标准ISQ91-2制定的新国家标准对流量计测得vt的进行修正，即

式中VCF20——可由油品的和计量温度t，查GB/T1885-1998《体积修正系数表》交叉数值得出。
又因为

式中K——为流量变送器的仪表系数（脉冲/升）；
L——为脉冲数。
这样发油量的计算公式为

式中——可根据钢笔套885-1998《标准密度表》由某一实验温度t下的密度交叉数值查出；
——考虑了空气浮力的修正；
4.1.6流量的计算
流量是指在单位时间内流过管道某一截面的液体的体积。流量是控制得主要参数。从前面的内容可知，流量计输出的是脉冲数，控制器（PLC）采用定时中断的方式对脉冲计数，再根据流量计仪表系数就可以计算出发油体积。用定时中断周期内的油品体积增量除以定时中断周期就可以得到瞬时流量。从控制角度而言，定时中断周期越小越准确。但是，受流量计的最小分辨的影响，定时中断周期太小，在定时中断周期内，流量计的脉冲数没有变化，流量会出现零值，会导致电液阀误动作，引起流量的波动，影响计量精度。在流量的计算中，我们在不同流量控制段采用不同的流量采样时间。在低速发油段，流量采样时间是几倍的定时中断周期；在高速发油段，流量采样时间是单倍定时中断周期。其倍数由流量计的最大流量与设定流量的比值决定。这样既保证了流量计算的准确性，又避免了流量的过大波动。
4.1.7多功能数字电液阀的控制
4.1.7.1多功能数字电液阀特性分析
DYF型多功能电液阀的相对开度ε(某一开度时活塞行程与全开时活塞行程之比)与相对流量Q(某一开度时流量与全开时流量之比)的关系曲线称为电液阀的特性曲线，它取决于阀的结构。DYF型多功能电液阀具有直线特性[9]，在进出口压差恒定时，其相对流量的变化量与相对开度的变化量之比等于1，即

积分得

式中——阀在某一开度的相对流量；
——阀在某一开度的相对开度。
DYF多功能电液阀的直线特性，电液阀瞬时流量与进出口压差、主阀开启度有关系，它们的关系可由下面的公式近似:

采样时间内，流量变化主要因进口压力波动产生，即

调控时间中，流量变化不仅取决于仍在持续的因外部干扰而触发的进口压力的波动，而且因调控行为的实施，使得流量也受到主阀开启度变化的影响，故：

收敛调节范围内，近似有，，

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自动发油控制软件设计(二)