1,,炼油过程先进控制,,,炼油过程先进控制A P CSINOPEC2004年12月,2,,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,3,,炼油过程先进控制,,前言过程控制历史经典 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,4,,炼油过程先进控制,,模型预测控制（MPC）常规过程控制基本思想MPC基本原理MPC与常规控制的不同,5,,炼油过程先进控制,,常规PID控制结构,,,,,,PID,过程,,,,,,,SP,测量变送器,Y(s),,,,,,E(s),U(s),,D(s),6,,炼油过程先进控制,,离散PID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,7,,炼油过程先进控制,,MPC基本原理：预测模型（线性化模型）滚动优化校正经济效益线性规划,8,,炼油过程先进控制,,,线性化模型：,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,9,,炼油过程先进控制,,预测模型:,矩阵形式：,10,,炼油过程先进控制,,MPC 性能指标的数学描述：,11,,炼油过程先进控制,,MPC 线性的经济目标函数：,12,,炼油过程先进控制,,MPC 优点:基于模型的控制: 模型越准确，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,13,,炼油过程先进控制,,APC 实施:效益分析功能设计与详细设计常规仪表与测量仪表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,14,,炼油过程先进控制,,效益分析数据来源过程数据 (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,15,,炼油过程先进控制,,功能设计与详细设计当前系统的检测、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,16,,炼油过程先进控制,,APC实施平台与数据通讯 TDC 3000 DCS 系统AM (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),17,,炼油过程先进控制,,过程工艺计算: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,18,,炼油过程先进控制,,高等调节控制(IRC)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线性过程的线性化RPID控制离线PID参数整定与应用,19,,炼油过程先进控制,,MPC 工程实施: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,20,,炼油过程先进控制,,重油催化（RFCC） RMPCT 应用: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,21,,炼油过程先进控制,,RFCC 反再部分的先进控制: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,22,,炼油过程先进控制,,反再流程示意图,23,,炼油过程先进控制,,反再部分的工艺计算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,24,,炼油过程先进控制,,反再部分的控制策略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: 3DVs,25,,炼油过程先进控制,,RFCC RX/RG MPC Variables Table,,26,,炼油过程先进控制,,反再MPC控制策略的功能分解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,27,,炼油过程先进控制,,反再部分的阶跃实验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,28,,炼油过程先进控制,,反再部分的模型辨识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,29,,炼油过程先进控制,,反再部分先进控制器建点过程动态矩阵RMPCT 控制器建点先进控制底层控制回路的设定反再先进控制器的投用先进控制器模型确认先进控制器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）,30,,炼油过程先进控制,,主分馏塔先进控制应用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,31,,炼油过程先进控制,,主分馏塔工艺计算 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 ASTM 90预测轻柴闪点预测轻柴倾点（凝点）预测,32,,炼油过程先进控制,,主分馏塔（ MF ）的高等调节控制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,33,,炼油过程先进控制,,MF RMPC 控制策略控制器的定义MV的确定: 7 MV’sCV的确定: 8 CV’sDV的确定: 8 DV’s,34,,炼油过程先进控制,,Main Fractionator Scheme,35,,炼油过程先进控制,,MF RMPCT Variables Table,36,,炼油过程先进控制,,MPC控制策略的功能分解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,37,,炼油过程先进控制,,MF 阶跃实验阶跃实验计划设计 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,38,,炼油过程先进控制,,MF 模型辨识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,39,,炼油过程先进控制,,MF RMPCT 控制器的建立过程动态矩阵MF RMPCT控制器建点MF RMPCT 底层控制器的设定MF RMPCT 控制器的投用MF 控制器模型的确认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）,40,,炼油过程先进控制,,吸收解吸稳定（ABSS） RMPCT 应用MPC 控制策略：MV的确定: 8MVsCV的确定: 8CVsDV的确定: 5DVs,41,,炼油过程先进控制,,Absorber/Stripper/Stablizer Scheme,42,,炼油过程先进控制,,ABSS RMPCT Variables Table,,43,,炼油过程先进控制,,MPC控制策略的功能分解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,44,,炼油过程先进控制,,结论: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,。