第53卷第3期 2017年6月
过程终制技
石油化工白动化
AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY
一种基于改进形状分析的黏滞特性检测方法研究
孔杰，田学民，尚林源
Vol.53,No,3 June,2017
（中国石油大学（华东）信息与控制工程学院，山东青岛266580）
摘要：调节阅黏满特性是导致工业过程中控制回路振荡的主要原因之一。现有的调节阀黏滞特性检测方法大多都以特定假设为前提，只适用于特定的范围。针对面积峰值法仅适用于自衡对象的限制，提出了一种改进的形状分析法，基于白衡对象和积分对象回路输出形状的差异，对振荡回路偏差信号的二阶导数信号与原信号的较大差异性进行区分，从而选行黏滞特性检
测。该方法克服了面积峰值法只适用于特定范围的局限性，通过伤真研究验证了该方法的有效性。关键词：黏潜特性振荡诊断调节阀非线性特性
中图分类号：TP273
文献标志码：A
文章编号：10077324(2017)03002407
Study on Stiction Characteristics Detection Methods With an Improved Shaped Analysis
Kong Jie, Tian Xuemin, Shang Linyuan
(College of Information and Control Engineering, China University of
Petroleum(EastChina)，Qingdao，266580，China)
Abstract: Valve stiction is one of the main causes for control loop oscillation in industrial processes, Most of the existing control valve stiction detection methods are based on specific assumptions, It is only applicable for a specific scope, Aiming at the limitation that area peak method is only applicable to self-regulating object, an improved shaped analysis method is presented. Based on shape difference of loop output for self-regulating object and integral object, the larger difference for second derivative signal of vibration loop error and original signal are distinguished to conduct stiction characteristics detection. The method overcomes the limitation of area peak method only applicable to a particular range. The simulation experiment validates effectiveness and reliability of proposed method.
Key words: stiction characteristics; oscillation diagnosis; control valve; nonlineer characteristics
回路振荡是过程工业中常见的现象，据统计约 33%的控制回路处于振荡状态中)，该现象会直接导致控制性能变差、产品质量降低、能源的损耗增大等问题产生33
引起控制回路产生振荡现象的原因主要包括：控制器参数整定不当、阀门黏滞和外部周期性干扰[3]。研究表明；有20%～30%的回路振荡是由调节阀引起的，调节阀死区、饱和以及黏滞等非线性特性都会不同程度地影响控制回路性能，其中尤以调节阀黏滞特性最为常见。因此，研究调节阀黏滞特性，对石油化工等工业过程安全、稳定、高效的生产有着非常重要的意义。
近年来，关于调节阀黏滞特性检测的研究成果不断涌现，Capaci和Scali对黏滞特性检测方法进行了综述。张波"将这些方法分为四大类：基
万方数据
于互相关函数法，基于形状分析法，基于非线性检测法以及基于模型的算法[-10]。基于形状分析算法主要包括基于OP-MV形状分析法CM2、面积峰值法[1]和曲线拟合法[1415]；基于非线性检测算法主要有双相干法(16]和替代数据分析法7了。
Horch18提出了利用控制器输出信号与过程输出信号的互相关函数的奇偶性来判断黏滞存在情况.但此方法仅适用于PI控制器下的非积分过程。
稿件收到日期：2017-01-11，修改稿收到日期：2017-03-06。基金项目：国家自然科学基金（61273160，61403418)；山东省自然自然科学基金（ZR2014FL016，ZR2016FQ21)；中央高校基本科研业务费专项资金资助（13CX05021A.15CX06063A)。
作者简介：孔杰（1990一)女，黑龙江人，在读硕士研究生，主要研究方向为控制回路的振荡检测及诊断方法。