首页| 新闻| 产品| 技术| 企业| 资料下载| 展览| 视频| 博客| 问答| 专题
当前位置:专题>>《流程工业》15年庆典

当前位置: 弗戈水处理网 >> 新闻 >> 厂商动态

>>如何用好APC技术

如何用好APC技术

[探讨先进控制技术的应用与发展]

作者:郭宁 文章来源:PS《流程工业》  点击数:17121  发布时间:2013-05-31
先进控制技术(APC)作为信息化在生产装置级的应用,不仅提高了装置的控制能力和管理水平,而且还为企业创造了可观的经济效益.

先进控制技术(APC)作为信息化在生产装置级的应用,不仅提高了装置的控制能力和管理水平,而且还为企业创造了可观的经济效益。据统计,美国炼化行业90%的重点装置已经普及了APC技术。然而,目前在我国APC技术的推广应用中还处于“叫好不叫座”的状态,很多用户企业在APC技术的应用过程中遇到了的困难。本次论坛我们特别邀请了行业内的专家、用户及厂商技术专家代表,分享他们在APC技术的研究、应用和开发过程中积累的宝贵经验。

参与嘉宾

王树青:浙江大学信息科学与工程学院智能系统和控制研究所教授,博士生导师。中国自动化学会应用委员会理事,中国生物技术模型化与控制学会理事长,浙江省自动化学会主任。

苏耀东:中石化齐鲁分公司胜利炼油厂自动化信息所副所长。长期从事过程自动化项目的开发、应用、维护等工作,先后作为项目工程师、项目负责人和项目经理完成过多个APC、DCS和SIS项目。

竺建敏:美国AspenTech公司亚太区资深技术顾问,工业自动化专业博士。主要研究方向为炼油、石化和化工行业先进控制及闭环实时优化的系统开发和应用。

金晓明:浙江中控技术股份有限公司先进控制事业部总经理,教授,博士。

与单回路控制器相比,APC技术的优点是什么?

王树青:具有比常规单回路PID控制更好控制效果的控制策略统称为先进控制技术,通常称为APC(Advanced Process Control)。APC可分三大类:①经典的先进控制技术:变增益控制、时滞补偿控制、解耦控制、选择性控制等;②现今流行的先进控制技术:模型预测控制(MPC)、统计质量控制(SQC)、内模控制(IMC)、自适控制、专家控制、神经控制器、模糊控制、最优控制等;③发展中的先进控制:非线性控制以及鲁棒控制等。

目前,先进控制技术在流程工业中得到成功应用的是模型预测控制(MPC),因此,主要讨论该控制技术在流程工业中的应用问题。

首先要问,APC的优点是什么?

在流程工业生产过程中,首先要求保证生产过程的稳定性。单回路PID控制是近七十多年来流程工业生产过程稳定操作的主要控制方法。然而,这种控制方法只是单变量的控制。对一些生产过程要求多变量综合控制,高品质控制等比较困难。

而模型预测控制方法,可实现高品质、高稳定的多变量控制。其生产过程的稳定性高,抗扰动能力强。一般而言这种先进控制方法,与单回路PID控制相比,生产过程被控变量的方差可减少20%以上。方差降低,可使过程被控变量实现卡边操作与控制,这样就可实现节能、降耗和提高生产过程经济效益的目的。另外,对单元操作或整个生产过程的控制,都可用多变量控制器来完成,使整个生产过程都处在稳定的工况下运行。

苏耀东:与单回路PID控制器相比,先进控制具有很多优点。一是能消除多个回路之间的相互影响,即具有解耦作用;二是可以根据目前多个回路的工况进行分析,从而对控制器内每一个回路的未来进行预测,根据预测的结果对回路进行调节,因而可以优化;三是具有调节稳定的特点,即其鲁棒性,可以根据其对工况的分析特点,操作员可以设定每一个回路的调节上下限及调整的快慢。

先进控制是对被控对象(如反应器、分馏塔等)进行多变量控制而不是单回路控制,而且被控变量也在传统的温度、压力、流量和液位四大参数的基础上进行了拓展,增加了诸如产品质量指标和设备负荷等工艺生产所需要的变量,大大提高了整个装置的稳定性,实现了产品质量的卡边操作,为挖潜增效创造了条件。

竺建敏:与单回路控制器相比,先进控制本质上集前馈(多变量模型预测)、反馈及优化于一体,通过减少关键工艺变量的波动,进而优化工艺装置操作,实现卡边控制。

单回路控制一般是基于误差的控制,其关注对单个点的控制,或对非常有限的局部的控制(基于单回路调节的复杂回路控制,例如比值控制、串级控制、前馈控制、均匀控制、分程控制等等);先进控制是基于模型的多变量控制,其关注的往往是对一组工艺变量或一段工艺过程的整体控制,并在稳定控制的前提下,利用预定的、有效的操作手段,依据内置的线性或非线性规划优化算法的结果,将工艺过程推向优化操作点,并稳定在优化操作点。基于此,先进控制能降低操作成本,包括降低能耗、提高产品质量、提高产量、提前识别和预防操作问题、以较低的成本可持续效益和更好地利用技术资源。

较常规单回路控制器,先进控制提高了生产的自动化水平及管理水平,能够在生产不断面临扰动时仍然为操作人员提供保证优化生产的工具。其通常适用于解决以下问题:工艺过程具有较高的质量控制要求;工艺过程存在不稳定问题;节能减排的要求;生产瓶颈、操作不一致;具有互动性,竞争的控制目标;不寻常的动态特性,如非最小相位(反向响应)及纯滞后;在不同时期有不同的工艺约束以及需要操作接近多重最优卡边操作。

APC技术采用先进的多变量控制理论和控制工程方法,以工艺装置多变量动态数学模型及优化控制计算为核心,以工厂DCS和网络为信息载体,充分发挥常规控制系统DCS的潜力,保证生产装置在稳定装置操作前提下,始终在最优卡边状态运行,以获取最大挖潜增效。

APC已成为实现工艺装置卓越运营一个必须拥有的技术,保持控制精度、提高产品质量、降低成本和提高资产效益;ARC认为,能够有条不紊地实施,使用和维护的APC应用以最低的成本和产生最高价值在其生命周期的企业将有明显的竞争优势。

金晓明:常规单回路控制器是基于偏差的反馈控制,而以模型预测控制为核心的APC则在反馈控制的基础上,将过程模型作为控制器的内部模型,提高了控制器的信息利用率,从而大大提高控制系统的控制品质;

与单回路控制器相比,APC更适合于处理过程的大滞后、强耦合特性、并能有效地解决过程可测干扰,从而使控制系统具有更强的适应能力和鲁棒性;

与单回路控制器相比,APC策略采用多变量优化算法,适合处理多层次、多目标和多约束控制问题,可以更方便地将过程经济指标与过程控制相结合。

APC技术适用于哪些工艺类型?

王树青:APC技术,早在上个世纪九十年代,已在炼油、石油化工、化工等行业首先使用。而今已在建材、冶金、集成电路制造、热电、水处理、空分、生物化工等领域中应用。具体地说,在反应过程、分离过程、换热系统等都可应用先进控制技术。例如:精馏过程塔系,催化反应过程、重整生产过程、聚合反应过程、生物反应器、换热网络系统等。实际上,流程工业中难以操作和控制的过程,都可采用APC技术。

苏耀东:APC技术主要适用于流程工业企业,如炼油化工装置。炼油装置应用APC较多的是催化裂化、加氢裂化、常减压、延迟焦化、连续重整、加氢精制、重油加氢、气分等,化工装置应用较多的是芳烃、聚丙烯、聚乙烯、乙烯、PTA等。

金晓明:APC技术通常用于处理复杂的多变量过程控制问题,例如:被控变量要求严格、被控变量和操纵变量存在多种约束的大时滞、非线性、变量强耦合的过程,包括炼油、石化、化工等行业中的反应系统、精馏系统、换热系统、加热炉和锅炉等典型工艺单元。

竺建敏:艾斯本先进控制系统能够增强装置生产的抗干扰能力和工艺约束处理能力,增强生产的稳定性,降低生产的波动,降低操作人员对生产的监测和干预强度,充分挖掘装置的工艺和设备能力,实现卡边操作,得到可观的经济效益回报。原则上,APC技术可适用于以连续生产为主的任何工艺流程。艾斯本先进控制DMCplus解决方案已广泛地应用于常减压、催化裂化、延迟焦化、加氢裂化、加氢精制、连续重整、气体分馏、烷基化、异构化、润滑油等炼油装置;乙烯、芳烃、丁二烯、苯乙烯、乙二醇、对二甲苯、对苯二甲酸、丙烯睛、醋酸、甲醇、合成氨、尿素、空分等化工工艺装置。

艾斯本聚合生产先进控制整体解决方案包括以Apollo非线性多变量预估控制为核心聚合生产控制技术,配方管理和牌号自动切换系统,已成功地应用于聚乙烯及聚丙烯装置的先进过程控制。

APC技术在应用中的难点是什么?

苏耀东:APC使用过程中的难点首先是软仪表计算的准确性,如果计算不准确就会造成质量指标很难卡边操作,得不到应有的效益;第二是调节不及时,操作人员不能及时根据工况调整上下限,维护人员不能及时调节优化参数,使APC不能发挥最佳作用;第三是在线质量仪表的维护问题,出现问题维护不及时,另外在线质量仪表投资也较大;第四是阶跃测试,主要是阶跃信号的幅度和长度在选择上有误差,没有进行充分激励,阶跃测试是将装置操作在其正常的工作点上,在保证装置其他操纵变量不作调整的前提下,改变某一操纵变量MV的设定值,以观察各相关的受控变量CV与该操纵变量间的影响关系,收集其数据,通过系统辩识的方法找出它们之间的模型关系,;第五是模型不准,在建模时由于数据出现误差或者仿真做得不够严谨;第六是APC与DCS的数据通信,特别是对于老的DCS系统,在调试时会出现通信不稳定等现象。图1根据统计数据列出了APC上线率低的主要原因,也体现了目前APC使用过程中的难点所在。

王树青:APC技术中的多变量控制器其实是一种功能很强的自动控制软件工具。但是,要想用好这一工具,单由控制工程师来实施先进控制系统是很难完成的。控制工程师必须与工艺工程师、设备工程师和生产过程管理者一起共同来完成,也就是说,一个流程工业过程先进控制系统的设计和目标的确定,需要生产过程工艺知识、设备知识、原有的基础自动化系统知识。只有这几方面知识综合在一起,才能设计出切合实际的先进控制系统方案。

具体的说,就是要确定先进控制系统哪些是被控制变量(CV)、哪些是操纵变量(MV)和哪些是可测量的或不可测量的扰动变量(DV)。

当先进控制系统这三种变量确定以后,就要进一步找出这些变量之间的动态关系,即动态模型的建立和模型中参数的确定。有了这些模型方能设计模型预测控制器的参数。

竺建敏:在工艺装置上实施APC技术需要既精通生产工艺、又熟悉先进控制理论及控制工程,同时还需要了解仪表、DCS和信息网络的复合型人才。

APC技术使用过程的难点主要体现在如何把工艺装置日常操作的挑战,抽象为先进控制及优化命题,进而在先进控制框架下进行控制优化策略的开发。APC实施人员在装置现场的调研基础上,准确把握工艺过程的特性和工艺的实际需要,尽可能全面地考虑到可能的工艺约束和操作手段,来确定多变量控制器相应的操纵变量、前馈(干扰)变量和被控变量;进而提高多变量控制器的抗干扰能力和实际可用性。

先进控制项目工程实施方法主要包括APC项目前期可行性分析及效益评估、多变量控制器基础方案设计、预测试 (包括常规控制系统的参数校整等)、装置测试、软仪表开发及多变量动态数学模型开发,详细设计(模型评估与审核)、APC现场投用以及先进控制日常运维等。

采用APC最佳实践,把装置测试(含智能自动测试工具)和APC现场投用投运有机结合起来,可缩短实施周期并能提高模型精度。

金晓明:APC控制方案设计需要符合生产过程的工艺特点和过程控制要求,必须解决过程运行中存在的问题。

APC实施和使用中需要实施人员和使用人员具备深厚的工艺流程背景知识和APC实施经验,以保证APC控制器的设计简单、合理。

APC实施中,需要严格执行测试建模计划,结合过程机理,熟练掌握模型辩识工具的使用;APC应用过程中,需要控制性能监控及时掌握APC控制性能,适时对APC系统进行维护。

APC技术对于系统的操作和维护人员有哪些要求?

苏耀东:主要有以下几方面要求:

通过培训熟悉APC系统,尤其要熟悉APC的基本操作和控制原理;

对APC的质量数据通过LIMS数据进行及时校正;

纠正不良操作习惯,努力养成在线调节的习惯;

对先进控制系统运行状况进行日常检查,能够及时处理出现的异常情况,通过预知维护保证系统运行正常;

加强控制阀的维护保养,尽量避免控制阀问题影响先进控制投用效果;
能不断根据工况调节APC参数。

王树青:APC控制是控制理论与工艺知识密切结合的一种先进控制理念和技术。因此对操作人员和维护人员的要求比单回路控制高的多。

首先,对于操作人员:①要进行专业培训,特别是针对实际应用的生产过程工艺知识,从多变量控制角度出发,进行全面学习。了解工艺过程各变量的动态和静态的关系。只有这样,才能通过先进控制软件,进行多变量的操作。②要学习一些模型预测控制的基本知识,这样更便于与控制工程师沟通。③从单变量的过程变量稳定运行操作,提升为单元或整个生产过程以经济优化为目标的运行操作。

先进控制的维护人员,主要是指企业的控制工程师和帮助企业实施先进控制项目的软件公司的工程师。作为企业维护工程师,他们的工作是随时考察先进控制系统的运行状况,其中包括:先进控制系统的投运率是否在95%以上;先进控制品质是否保持在投运验收时的指标上;在实施先进控制的工程师的帮助下,对多变量控制系统性能进行实时评估,并适当调整多变量控制器的参数。

作为实施先进控制系统的公司,应有责任帮助企业维护先进控制系统的正常运行;定期考察所实施先进控制的运行状况;主动与企业控制工程师联系,做好服务工作。另外,对于实施先进控制系统的公司,最好能有各种流程工业先进控制的专家队伍。由于流程工业工艺的复杂性和多样性,实施先进控制系统时,必须具有这些专门的知识,才能有效实施先进控制系统。

竺建敏:APC技术是一项专业技术性非常强的跨学科综合性技术,通过APC项目实施过程中客户化强化培训及技术转移,努力培养和造就一批高素质、高水平既精通生产工艺,又熟悉先进控制、DCS和信息技术的复合型APC运行维护人才,即先进控制超级用户(APC Super User),尽可能确保装置应有专职的持证上岗APC运维工程师。

此外,APC运维工程师还需熟悉掌握先进控制配套运维工具,以提高运维效率及APC的应用水平。例如,采用先进控制性能监控工具Aspen Watch与智能自动测试工具Aspen Smartstep以及自适应建模工具Aspen Adaptive Modeling,能按工艺变化及时更新模型及调整控制策略来实现先进控制系统性能最优及持续的APC全生命周期的效益最大化。

APC项目长期运行的关键因素包括:APC日常管理;装置改造及时更新APC应用;APC配套基础控制;APC维护人员稳定性及技能培训 ;采用APC配套维护支持工具远程实时监控APC性能 (Aspen Watch)和及时更新控制器(Aspen Smartstep及Aspen Adaptive Modeling)。

金晓明:操作人员需要了解APC控制策略,明确控制变量的配对和优先级;掌握APC操作界面的参数设置、回路的投用及切除步骤;了解APC系统运行状态监视信息及常规操作故障的处理。

维护人员需要熟练掌握APC系统的软硬件结构和APC软件的安装与使用方法;熟悉DCS系统与APC系统的数据通信连接;熟悉工业对象的工艺特点和过程控制需求;深入了解APC控制策略,并熟练掌握建模和控制器设计方法;掌握APC控制器参数设置原则及调整方法。

APC技术在实际应用中的经济效益如何?

苏耀东:APC的经济效益,通常有以下几个方面。

1.提高装置操作平稳性。

APC投用后,可以降低主要被控参数运行波动的标准偏差,提高装置操作平稳性,降低产品质量不合格率,获得间接经济效益。可以从以下几方面准确说明:产品名称、能耗物耗品种;质量指标(或能耗物耗流量及性能指标)运行波动的标准偏差对比数据,以及平均值对比数据。

2.降低操作劳动强度、提供操作指导。

可从以下几方面说明:APC改进了装置或局部工艺过程的控制,实现了哪几个方面的自动闭环协调控制(从而降低了操作人员的劳动强度);在哪些方面提供了操作指导(例如,在线实时计算出某些关键指标/参数)。

3.提高高价值产品收率、降低物料消耗。

对于大多数炼油、化工装置,APC均可以在提高产品质量平稳率的基础上,通过卡边操作,提高高价值产品收率或降低物料消耗,获取直接经济效益。

4.降低能耗。

APC项目经济效益进行定量分析核算时,只核算主要两个方面的经济效益:提高高价值产品收率和降低辅助物料消耗;节约能耗。

(1)经济效益核算表中,应当列出装置的原料、辅料、产品、助剂(含催化剂等)、能耗(水、电、汽、燃料气、压缩空气等)的全部。

(2)对于企业自产的燃料气,由于相关装置的操作波动(例如焦化的切塔、装置抢修等),会造成燃料气的热值波动较大,热值数据难以准确获得。此时,可以换一个角度计算燃料气的消耗:

首先计算用气加热炉的实际热负荷,即:

实际热负荷 = 被加热介质流量×进出炉温差×比热/热效率

然后换算成一定热值的燃料气流量,即:

燃料气消耗 = 实际热负荷/燃料气热值

王树青:从国内外近二十年推广应用APC技术的结果来看,一般来说,实施先进控制的投资回报期在半年到一年之间,有些是几个月就可回收投资成本,效益是很明显的。

APC应用效益怎么计算?有时工艺工程师们在计算APC效益时,往往会提出这是工艺改进的结果,而不单是APC的效益。例如:炼油工业中的关键单元催化裂化装置,如果催化反应温度适当提高,使掺渣比提高,即可多加工渣油使之变成高附加值的产品汽油和柴油。但是,渣油增加,重组份增加,催化裂化反应时,在催化剂表面上结的残碳增多,加重了催化剂再生器烧焦的负荷。为了去除催化剂表面的残碳,只好提高再生器的烧焦温度,然而烧焦温度过高,要损坏催化剂的性能,其烧焦的上限温度必须严格控制。在催化裂化装置上采用多变量先进控制系统后,使整个反应再生过程的温度变量运行十分平稳,然后,适当提高反应温度和再生温度,就可增加渣油处理量,可提高整个装置的经济效益。因此,这个效益应算给先进控制系统。

先进控制技术的应用,提高了流程工业生产过程的稳定性和克服各种干扰的能力,使生产工艺过程向经济效益最大化的方向(或边界)运行。先进控制技术是流程工业最优化运行必不可少的控制技术。

金晓明:APC技术在应用中的效益主要包括以下几方面:

优化工艺设备操作条件,实现装置处理能力最大化(如纯碱装置碳化工序并联碳化塔的产量协调和负荷优化);

提高关键工艺参数的平稳性,改善产品质量,提高产品收率,降低能耗(如精馏塔收率提高和节能优化等);

保证过程操作的一致性,减少人为因素的影响(避免不一致操作而引起的过程故障),大幅度降低生产劳动强度,提高劳动生产率;

在流程模拟的支撑下,实现过程操作条件优化(优化反应条件,实现成本最小化等)。

竺建敏:国内外APC应用实践表明,在流程工业主要生产装置上实施先进控制,对于稳定装置操作, 减轻操作负荷、提高产品质量、提高高价位产品收率、增加产量、节能降耗、进一步挖潜增效、提高控制及管理水平,提升了企业的竞争能力具有显著的经济效益。

据不完全统计,目前在全球范围内艾斯本的DMCplus已有6000多个应用;Aspen Watch已有2900多个应用;Aspen SmartStep已有1800多个应用;闭环实时优化AspenPlus Optimizer(RTO) 已有100多个应用。

以燕山石化乙烯装置全流程、全过程先进过程控制为例,该先进过程控制项目于2008年通过了中国石化总部验收。通过实施先进过程控制项目,提高了乙烯装置生产运行平稳率、降低了操作人员的劳动强度,减少人为的操作失误和生产过程上下游的相互干扰;可实现装置卡边操作,提高产品产量,提升了市场竞争力。在产量最大化的条件下,乙烯和丙烯产量可增加2%,经济效益显著。实施后还实现了裂解炉负荷的智能分配,在提高装置处理能力的同时,延长了裂解炉的运行周期。该项目的成功为国内开展乙烯装置全流程先进过程控制技术的推广应用打下了基础,积累了经验。乙烯生产装置具有工艺流程长、处理能力大、装置能耗高的特点,乙烯生产装置实施先进过程控制是企业信息化应用中一项投入少、增效快的重要措施。

对于聚合生产过程,艾斯本整体解决方案包括以Apollo非线性多变量预估控制为核心聚合生产控制技术,配方管理和牌号自动切换系统。据不完全统计,艾斯本近几年来,已成功地实施70多条聚合生产线的先进过程控制。在国内,艾斯本曾在上海石化环管工艺聚丙烯3PP、燕山石化Innovene工艺聚丙烯3PP及三井Hypol 工艺聚丙烯装置2PP、广州石化UNIPOL工艺聚乙烯等聚乙烯、聚丙烯装置成功实施了聚合生产装置先进控制应用,取得了显著的效益。以上海石化3PP聚丙烯APC项目为例,通过减小生产工艺条件和产率波动,实施“卡边”操作,有效地提升了装置的台时产量;装置平均产能提升3.4%,产品主要质量指标的波动减少18%以上。结合运用产品配方管理系统和牌号自动切换程序缩短了产品牌号切换的过渡时间和过渡产品量。通过标准化的自动切换程序,可以减少近50%的切换过渡时间,大幅降低了过渡产品的总量。

APC技术未来的发展方向?

王树青:从两个方面来讨论发展方向。

1.APC技术的应用

APC技术近20年的推广应用,事实证明这是现代控制理论——模型预测控制,成功在现代流程工业中广泛应用的一个典范。但是因为这项技术要想能在实际流程工业中应用,必须要有流程工业的工艺知识。

这是综合控制理论与流程工业专家工艺知识的先进控制技术。因此,需大量培养这方面的专门人才,特别是流程工业企业从管理者到业务部门都要学习这方面的基本理念和知识。总的来说,我国在这方面的专门人才不是很多。另一方面,要加大在流程工业中的应用力度和水平。由于企业间的相互竞争,在这一技术领域中,有应用技术的专利。但是,即使是相同的流程工艺,各家都会有各自的特点,在先进控制技术应用中,都会有各自的特色。

2.APC技术自身的发展

从理论上和应用技术上,APC近10年都有很多研究成果,其发展方向,大致可分为:

过程性能评估与监控技术:如果说把偏离优化生产过程操作点称为事故的话,那么也可称为故障检测与诊断技术。这一技术是保证流程工业安全和优化生产的重要措施。

实时优化(RTO)与多变量控制相结合的技术:多变量先进控制方法,使整个流程工业更加稳定的生产,但是,优化生产的优化给定值需要操作员和工艺工程师离线设定。因此多年来,希望建立流程工业装置或全流程的静态或动态模型,通过优化软件求解出流程工业装置或全流程的优化操作点,自动地与多变量控制器相连结,这样就可实现流程工业生产过程实时优化操作与控制,这势必会进一步提高企业的经济效益。

非线性过程的先进控制技术:严格地说许多流程工业生产过程都是属于非线性系统,目前,采用线性系统来近似非线性系统,然后用线性控制理论的方法来实现先进控制。然而,用统一的方法来描述非线性系统的特性,存在许多困难。因此,许多研究者想用人工智能的方法,如专家系统、神经元网络、模糊算法等来建立非线性系统模型,再来设计相应的先进控制系统。

协同控制技术:随着计算机和网络通讯技术在流程工业中的应用,使生产经营管理信息和生产过程实时信息分别存贮在关系数据库和实时数据库中,即有大量的流程企业的数据信息。因此,如何应用这些数据,将企业的管理过程,如供应链、仓储与运输、生产计划、决策调度和实时控制进行协同控制,也就是人们已进行大量研究工作的企业资源管理(ERP)、企业制造执行系统(MES)和实时过程控制三个方面进行协同控制已成为先进控制研究热点之一。

苏耀东:先进控制技术(简称APC)的应用是信息化在生产装置级的应用。它使石油化工生产过程控制实现革命性的突破,由原来的常规控制过渡到多变量模型预估控制,工艺生产控制更加合理、优化。先进控制技术采用科学、先进的控制理论和控制方法,以工艺过程分析和数学模型计算为核心,以工厂控制网络和管理网络为信息载体,充分发挥DCS和常规控制系统的潜力,保障生产装置始终运转在最佳状态,通过多变量协调和约束控制降低装置能耗,卡边操作,以获取最大的经济利益。

APC技术未来的发展方向主要是在保证装置操作稳定的情况下,充分发挥优化的作用,一是单装置优化,二是区域优化。单装置优化主要是通过多变量预估控制中被控变量CV、操作变量MV在有一定自由度的情况下,调整这些变量的活动空间,使这些变量逼近期望值,以实现希望达到的经济目标。区域优化主要适用于区域内加工流程联系紧密的生产装置或地理位置相对集中的装置,通过优化产品和原料的分配,优化公用系统如氢气、瓦斯和换热网络等,来获取较高的经济效益。

竺建敏:APC技术未来的发展方向包括针对工艺动态特性变化的在线自适应多变量控制、精确机理模型及闭环实时优化与APC更紧密相结合实现装置的卓越运营。开发含线性、非线性、软仪表、先进控制性能监控、智能自动测试、自适应建模和精确机理模型及闭环实时优化集成平台。此外, 开发间歇过程的先进控制也是未来的方向。

金晓明:APC技术未来的发展方向主要包括以下四点:APC系统与实时优化系统(RTO)相结合;控制器性能在线评估与优化; 与装置状态评估监控相结合;更快捷配合生产计划,实现柔性生产。

齐鲁石化140万t/a延迟焦化装置的APC效益情况

减少炉管最大管壁温度的波动,减少炉管的结焦强度

自APC投用以后,如加热炉的烟气氧含量、4个支路各个炉管的最大管壁温度等主要被控参数,其波动明显降低。4个支路各个炉管的最大管壁温度波动的降低,减少了炉管的结焦强度,提高了焦化装置的开工周期。同时由于加热炉AB路和CD路的烟气氧含量波动的减少和平均值的降低,从而提高了加热炉的燃烧效率,最终增加了装置的经济效益。

减少质量指标的波动

自APC投用以后,分馏塔的操作平稳,轻柴油抽出温度、分馏塔和回炼油液面标准方差比以前大大减少,同时轻柴油抽出温度的均值比以前从274.6℃增到277.1℃,升高了2.1℃,相应的柴油95%点有一定幅度程度的提高。

APC卡边操作,提高了装置的轻油收率

APC控制器投用后,质量指标卡边操作,提高了装置的轻油收率,增加了装置的经济效益。通过统计5个月投用APC的装置轻油收率,和未投用APC的数据作对比,结果表明:投用APC控制器后,装置的轻收平均提高约0.86个百分点。若剔除原料性质的变化和其它因素,按照该统计数据的50%计算,投用APC控制器后可提高装置轻油收率约0.43个百分点,装置轻收的提高能够满足合同增加0.3个百分点的指标,每年可增加经济效益约240万元。

提高加热炉效率,降低能耗

根据该焦化装置的技术月报,对投用先进控制前、后各一年的燃气总量进行统计,通过折算成相同的加工量后,再剔除设备原因和其他因素,投用APC后,每年减少燃料气用量约1080t。由此降低了装置的能耗。若燃料气的价格按照2000元/吨,每年增加经济效益约216万元。

减轻操作工劳动强度

3#延迟装置投用先进控制后,实现了装置的更平稳操作,减轻了操作工的劳动强度,操作工更愿意投用先进控制。

版权声明:版权归弗戈工业在线所有,转载请注明出处!
网友评论
    发表评论
    我们尊重网友发言的权利,请您尊重他人,文明用语。