APC技术交流课件.ppt

1、A1炼油过程先进控制 炼油过程先进控制A P C2004年12月A2炼油过程先进控制前言模型预测控制的简介 (MPC)基本原理及优点 (与常规控制相比较)Honeywell 鲁棒多变量模型预测控制技术（RMPCT）特点APC 工程 APC 外围环境APC 实施步骤及核心技术RFCC MPC 应用 (实例)反应再生部分主分馏塔部分吸收解吸稳定部分结论A3炼油过程先进控制过程控制历史经典 PID 反馈控制状态空间 (优化) 控制先进控制(APC)基于模型的控制模糊控制及人工智能(神经网络)模型预测控制(MPC)MPC - 成功的先进控制技术的核心成功的先进控制技术的核心 A4炼油过程先进控制常规过

2、程控制基本思想MPC基本原理MPC与常规控制的不同A5炼油过程先进控制PID过程SP测量变送器Y(s)E(s)U(s)D(s)A6炼油过程先进控制单入单出控制（反馈的基本思想）鲁棒性利用当前值及前两步值回路间的耦合无滞后补偿非最小相位A7炼油过程先进控制预测模型（线性化模型）滚动优化在线校正经济效益线性规划A8炼油过程先进控制)1)(5500)()(1)(eTtstutysUTsKesY500505010203040Y(t)U(t)时域响应Laplace 传递函数提升管出口温度与再生滑阀开度的关系A9炼油过程先进控制：)()(.) 3() 2() 1()(.)() 1(.)() 1() 2()

3、 3()()(.) 1()() 1() 2()() 1(.) 2() 1()() 1(321321321321tyPNtuaPtuaPtuaPtuaPtytyNtuatuatuatuatytyNtuatuatuatuatytyNtuatuatuatuatyNNNNyAuBdeA10炼油过程先进控制： u ku k mklklpklBMinyrustyA uyyyuuu( ),.,()|()()(). . 11111YspY(t)U(t)PastFutureA11炼油过程先进控制： yS SM inC yC us tyGuyyyuuu12 . .A12炼油过程先进控制基于模型的控制: 模型越准确

4、，控制效果越好控制品质高滞后补偿静态动态解耦约束的处理非方系统（“胖”系统，“瘦”系统）控制非最小相位A13炼油过程先进控制效益分析功能设计与详细设计常规仪表与在线测量仪表APC实施平台与数据通讯过程工艺计算高等调节控制(IRC)MPC 实施A14炼油过程先进控制数据来源过程数据 (原始)及实验室数据初始阶跃实验结论IRC效益MPC效益效益来源装置运行平稳，便于卡边操作区间控制增加操作的自由度A15炼油过程先进控制当前系统的检测、控制系统(即管线配置图)当前的过程瓶颈当前工艺的操作思想APC 目标的确定APC 目标与控制功能的分解项目定义A16炼油过程先进控制 TDC 3000 DCS 系统A

5、M (AxM 推荐使用) for MPC and IRCOr RMPCT Node（GUS）Non-TDC 3000 DCS系统DEC VAX/ALPHA 上位机DCS与上位机接口(Open)VMS/Windows NT/UNIX 操作系统实时数据库(Honeywell PhD)A17炼油过程先进控制过程流量的补偿液体流率的温度补偿气体流率的温度压力补偿过程温度压力的补偿Antoine Equation （蒸汽压）特定过程计算转化率, 产品分布负荷计算产品质量预测A18炼油过程先进控制非线性液位控制(NLLC)利用容器的缓冲性能比值控制加热炉的热平衡控制加热炉多路输出温度控制分馏塔热负荷控制非

6、线性过程的线性化RPID控制离线PID参数整定与在线应用A19炼油过程先进控制:初始阶跃实验和MPC控制策略装置阶跃实验过程模型辨识软件安装（控制器内核及人机界面）MPC 控制器建立MPC 调试及投用工程技术人员及操作工的培训项目技术文档A20炼油过程先进控制反再部分的先进控制反再部分的平稳操作处理量的提高苛刻度及产率控制分馏部分先进控制产品质量控制获得最大的高值产品吸收解吸稳定部分的先进控制产品质量控制获得最大的高值产品A21炼油过程先进控制:反再部分的工艺计算反再部分的控制策略反再部分的阶跃实验反再部分的模型辨识反再部分先进控制器建立反再先进控制器的实施A22炼油过程先进控制Catalys

7、tCoolerToMainFractionatorTo CO BoilerExpanderRiser1st StageRegenerator2nd StageRegeneratorTo CO BoilerFinalRegeneratorTRC101NaphthaQuenchFRC104AFRC102AFRC104BFRC102BFRC105AFRC103AFRC105BFR103BSteamRecycle OilFRC207Fresh FeedFRC201Prelift SteamFI115M102Air Comp.M101Air Comp.PRC102WetGasCompressorCont

8、rolsPRC102PRC103WRC101WRC109反再流程示意图A23炼油过程先进控制流量补偿反应热的计算提升管入口温度提升管反应油气的停留时间及催化剂停留时间催化剂循环量(CCR)苛刻度预测产品分布液化气（LPG）产率预测焦碳产率预测轻柴（LCO）产率预测汽油产率预测A24炼油过程先进控制MVs （操作变量）的确定: 14 MVsCVs （被控变量）的确定: 25 CVsDVs （干扰变量）的确定: 3DVsA25炼油过程先进控制RFCC RX/RG MPC Variables TableCVsMVsDVsCV01TI121.PV一密温度MV01FRC201.SP新鲜进料DV01FRC

9、1101.PV外取热风量CV02TI116.PV一再稀相温度MV02TRC107.OP终止剂流量DV02FRS003A.PV总风量CV03AR101.PV一再氧含量MV03FRC207.SP回炼油流量DV03QC204.PV分馏塔中断取热负荷CV04AR102.PV二再氧含量MV04TRC201.SP预热温度CV05TI155.PV二再密相温度MV05TRC101.SP提升管出口温度CV06TI144.PV二再稀相温度MV06FRC109.SP二再主风流量CV07RXSEV01.PV计算苛刻度MV07PRC102.SP反应沉降器压力CV08PDRC106.PV反应器再生器的压力MV08PRC1

10、01.SP一再的压力CV09PDR107.PV一二再的压力MV09PRC103.SP二再压力CV10TRC107.PV提升管中部温度MV10DRC1101.SP外取热密度CV11ZI101.PV立管塞阀的阀位MV11FRC205.SP油浆上返塔CV12ZI107.PV半再阀位MV12TRC231.OP塔底温度控制器的输出CV13ZI105.PV再生滑阀的阀位MV13FRC213B.SP油浆外甩量CV14R105_Q.PV外取热负荷MV14FRC206.SP回炼油返塔CV15DRC1101.PV外取热器的密度CV16PDR108.PV再生滑阀的压降CV17PIK102B.OP气压机的转数CV18

11、LIC201.PVT201 的液位CV19LR207.PV回炼油罐的液位CV20TIC228.PV分馏塔一层塔板温度CV21TRC231.PV分馏塔底温度CV22F310_PM.PV预测干气产率CV23F314_PM.PV预测液态烃产率CV24F312_PM.PV预测粗汽油产率CV25F209_PM.PV预测轻柴产率A26炼油过程先进控制再生器烧焦控制提升管苛刻度控制分馏塔底控制压力平衡及阀位控制产率的极限控制A27炼油过程先进控制阶跃实验计划的设计 以控制策略与初始阶跃实验为基础正常的操作波动回路的时间常数阶跃实验的幅度阶跃实验工艺工程师的配合调度的配合化验分析的配合仪表过程工程师的配合A2

12、8炼油过程先进控制阶跃实验数据分析模型辨识控制策略的确证反再 RMPCT 仿真及控制器的设定A29炼油过程先进控制过程动态矩阵RMPCT 控制器建点先进控制底层控制回路的设定先进控制器模型在线确认先进控制器在线组态的检查先进控制器的设定检验先进控制器的投用先进控制器的操作指导 先进控制器操作人员的培训（每班）A30炼油过程先进控制主分馏塔过程及产品性质计算主分馏塔控制策略主分馏塔阶跃实验主分馏塔的模型辨识主分馏塔先进控制器的建点主分馏塔先进控制器的实施A31炼油过程先进控制流量补偿主分馏塔的蒸汽物平主分馏塔塔板汽液负荷计算用于产品质量计算及水力学计算主分馏塔粗汽油 ASTM90 预测轻柴 AS

13、TM 90预测轻柴闪点预测轻柴倾点（凝点）预测A32炼油过程先进控制DCS 底层控制PID参数的整定取热负荷控制顶循的热负荷控制中循的热负荷控制非线性液位控制MF 粗汽油分离罐的非线性液位控制比值控制柴油汽提塔汽提蒸汽控制A33炼油过程先进控制控制器的定义MV的确定: 7 MVsCV的确定: 8 CVsDV的确定: 8 DVsA34炼油过程先进控制RFCC Main Column2925221312SteamSteamAtm.ColBottomsSlurry PAreturnReactor VaporsRCOLCONaphthaSponge Oil ReturnFF to RxtLCO to

14、Diesel ProductSlurry toFuel OilWet GasSponge Oil20181921171110987654321HCO ProductVapor Balance LineRCO to Rxtto RxtSteamBFWAtm.Residfrom StorageFeedDrumMain Fractionator SchemeA35炼油过程先进控制CVsMVsDVsCV01F208_90.PV汽油的90%点MV01QC203.SP顶循的热负荷DV01FRC201.PV新鲜进料CV02TRC212.PVT201的顶温MV02FRC203.SP顶循的流量DV02TRC10

15、1.PV提升管出口温度CV03LCO_PP.PV轻柴的倾点MV03QC204.SP中循的热负荷DV03FRC205.PV油浆上返塔CV04TRC219.PV柴油的抽出温度MV04FIC204.SP中循的流量DV04FRC206.PV回炼油返塔CV05F209_FL.PV轻柴的闪点MV05FRC209.SP轻柴产品流量DV05FRC309.PV轻柴作吸收油的流量CV06LIC202.PV分馏塔底液位MV06FIC219.SP汽提塔的蒸汽流量DV06PRC102.PV反应沉降器的压力CV07TC214.PV顶循的返回温度MV07FIC212.SPT201的顶温DV07TRC324.PV稳定塔底温度

16、CV08TC217.PV中循的返回温度DV08TRC314.PV解吸塔底温度MF RMPCT Variables TableA36炼油过程先进控制MF 塔顶粗汽油干点控制MF LCO倾点及闪点控制LCO 液位控制阀位饱和处理A37炼油过程先进控制阶跃实验计划设计 以控制策略与初始阶跃实验为基础正常的操作波动回路的时间常数阶跃实验的幅度实验室分析数据阶跃实验 与上下游装置操作进行协调A38炼油过程先进控制实验室数据分析阶跃实验数据分析模型辨识MF RMPCT 控制策略的验证MF RMPCT 控制器仿真及控制器的参数设定A39炼油过程先进控制过程动态矩阵MF RMPCT控制器建点MF RMPCT

17、底层控制器的设定MF 控制器模型的在线确认MF 控制器组态检查MF 控制器参数设定检查MF 控制器的投用MF RMPCT 控制器的操作指导MF RMPCT 操作人员的培训（每班）A40炼油过程先进控制吸收解吸稳定（吸收解吸稳定（ABSS） RMPCT 应用应用MPC 控制策略：MV的确定: 8MVsCV的确定: 8CVsDV的确定: 5DVsA41炼油过程先进控制Raw NaphthaStabilizedNaphthaSpongeOilSponge OilReturnDry Gasto FuelStabilizerBottomsProductMiddlePumparoundNaphtha &L

18、PG toStabilizerPrimaryAbsorberSpongeAbsorberStripperFRC304LIC301HPSeparatorV302FI308FRC305TI302FRC208FRC306FRC307FI302LIC303FRC309LIC304FQ310PRCA301TI303TRC314TI318Wet GasTI301FR318PR602T302T301T303LIC305FRC311AR302TI311HIC301TI316PdR305PdR306PdR304Absorber/Stripper/Stablizer Scheme A42炼油过程先进控制ABSS

19、RMPCT Variables TableCVsMVsDVsCV01AR302.PV干气中的C3 含量MV01FRC305.SPT301 的吸收剂的温度DV01TI303.PVT301 的进料温度CV02TI301.PVT301 的顶温MV02FRC306.SP吸收塔一中取热流量DV02PRC301.PVT303 的顶部压力CV03ARC301.PV液化气的C2 含量MV03FRC307.SP吸收塔二中取热流量DV03FRC311.PVT304 的进料流量CV04TI316.PVT302 顶部油气温度MV04TRC314.SP解吸塔底的温度DV04TI321.PVT304 的冷回流温度CV05

20、F314_C5.PVLPG 的C5 含量MV05TC318.SP汽体塔进料温度DV05PRC302.PVV303 的压力CV06TI320.PVT304 的顶温MV06FRC313.SPT304 塔叮回流CV07F312_RVP.PV稳定汽油的蒸汽压MV07TRC324.SP稳定塔底的温度CV08LIC301.PVV302 的液位MV08FRC304.OPT302 的进料量A43炼油过程先进控制吸收塔顶温度及干气C3控制解吸塔进料温度控制液化气（LPG） C2控制稳定汽油雷式蒸汽压控制高压分离罐液位控制A44炼油过程先进控制APC 工程 - 多学科系统工程控制理论(经典/现代/后先进控制)现代计算数学计算机、信息管理工程化工与石油炼制工程基础特定的炼油工艺过程工程现场经验，工程经验 APC 项目 - 多方的密切协作炼厂工艺总工及管理部门的支持炼厂工艺人员与过程控制人员的支持炼厂APC维护工程师的支持技术精湛的 先进控制工程师