大型石油化工生产装置先进控制软件的集成和应用

兰州石化分公司对大型石油化工生产装置先进控制软件进行了集成和应用,其中包括先进控制技术和在线优化控制技术.确定系统集成的总体设计及标准设计后,软件集成过程中始终贯彻了全面集成的思想,应用了多层次集成模型,采用了基于实时数据平台的集成机制,编制了系统安装程序和系统调度管理软件.经过对加热炉支路平衡控制器和非线性液位控制器、常减压蒸馏装置分馏塔工艺计算包、多变量预估控制器、模型辨识器、数据校正软件、在线优化软件包、鲁棒PID控制器等设备和软件进行闭环运行,基本满足控制要求.     

汽油调和在线优化控制系统的开发及应用

采用先进的优化控制技术于油品调和过程，最优化利用贵重组分油，卡边控制成品油的质量，使成品油的各项指标控制在最优范围内。针对汽油调和的工艺过程，用非线性的计算方法及变模型优化控制技术，结合DCS和近红外分析仪，开发、实施了在线优化调和控制系统。根据青岛炼化公司汽油在线优化调和系统实施的情况来看，当某一组分汽油的性质发生变化，系统能很快地调整各项指标在最优范围内，且每一步都是在变量的可控范围内，从而实现了汽油调和的连续生产和全局最优经济效益。     

油库轻柴油再调和经济评价分析

在季节更替或突发天气状况时,油库由于储存量大、周转周期长,因而难以及时调整柴油牌号以满足社会需求,为此有必要在油库进行柴油再调和。综合考虑调和用柴油价格、目的牌号柴油价格、添加剂价格等因素,建立了有约束条件下的非线性数学调和规律模型,并进行优化求解,在确保调和目的牌号柴油指标符合国家标准的同时,实现油库柴油再调和经济效益的最大化。同时,所建立模型还可针对市场价格波动调整调和策略,适时优化调和方案。     

常压塔模型预测控制功能设计分析

在实施模型预测控制技术的过程中，一个良好的控制系统不但要保证系统的稳定性和生产的安全性，还要带来一定的经济效益。然而由于工业过程的不确定性和非线性、变量间的关联性、信息的不完全性等，要获得精确的数学模型十分困难。寻找从实际过程出发、对模型精度要求不高和在线计算简单的控制策略和方法，是模型预测控制技术应用设计的关键。以常减压装置中的常压塔为例，根据模型预测控制技术的特点，结合工艺过程和正常的生产操作，具体分析如何合理地选择常压塔模型预测控制器中的变量，并构成控制器的动态模型。     

炼油厂全流程优化建模方法研究

为了克服使用线性规划和单处理单元非线性规划进行生产优化的内在缺点，在建立原油单元、催化裂化、催化重整和汽油调合等4个重要处理单元详细模型的基础上，将单处理单元非线性过程模型集成到一个全流程优化非线性模型中。优化的目标函数是使炼油厂全厂利润最大。决策变量是那些显著影响全厂效益的变量，约束条件是单个处理单元约束条件的集合。对某炼油厂进行实例研究，结果表明该全流程模型能有效处理全厂优化问题，所得利润在线性规划的基础上提高4．5％。     

分隔壁精馏塔的一种控制策略研究

通过研究分隔壁精馏塔的内部结构对其进行了机理建模。应用增益调度设计将非线性的分隔壁精馏塔系统在4个操作点上线性化,针对各个操作点,选取了回流液及分隔壁精馏塔特有的液体分离比和侧线采出作为操作变量设计出了4-温度控制结构和模型预测控制器,把线性的模型预测控制器族组合在一起来控制整个非线性的分隔壁精馏塔。通过仿真,验证了应用增益调度所设计的4-温度控制结构及模型预测控制器的可靠性。     

基于局部最小二乘支持向量机的潜空间广义预测控制器

针对多变量、非线性、时变的实际工业过程系统,提出了一种基于局部最小二乘支持向量机的潜空间广义预测控制方法。该方法通过偏最小二乘构建潜变量空间,从而将复杂的多变量系统转变成多个单变量子系统,然后在每个采样点利用即时学习选择相关数据样本,在潜空间内在线建立每个单变量子系统(SISO)的局部最小二乘支持向量机(LSSVM)模型,最后利用广义预测控制器对这多个子系统分别实施预测控制。利用即时学习剔除冗余数据样本,提升了LSSVM的鲁棒性,并且使其更适用于实时建模和控制。利用该控制器对四容水箱对象进行仿真研究,验证了算法的有效性。     

油品调和优化问题研究

本文从调和计划制定、调和过程控制、调和模型设计、调和算法优化等角度对油品调和优化方法进行了论述,对生产实践有一定参考价值。     

催化裂化汽油稳定塔多变量控制

将多变量模型预测控制技术应用于催化裂化汽油稳定塔的控制,有助于提高稳定塔的控制品质。 Ｍ Ｐ Ｃ控制器控制的变量包括汽油雷氏蒸气压、液化气中 Ｃ５ 含量和塔顶温度３ 个被控变量,塔底温度和冷回流量 ２ 调节变量,以及包括塔操作压力、回流温度和进料流量等３ 个干扰变量。应用机理模型进行汽油雷氏蒸气压和液化气中 Ｃ５ 含量的在线计算以满足在操作条件大范围变化的控制需要。为建立 Ｍ Ｐ Ｃ 控制器通过现场阶跃实验建立了稳定塔的传递函数动态模型矩阵。该控制器已在工业装置上投用,且通过鉴定。     

先进控制与实时优化技术在催化裂化装置上的应用

介绍了先进控制与实时优化系统及其在催化裂化装置上的应用.先进控制与实时优化系统以常规PID控制为基础,通过与DCS的无缝链接,实施软测量系统、多变量模型预测控制器和反应深度实时优化器,实现减轻操作员工作强度、改善控制性能、实时计算产品质量指标、提高高价值产品收率等目标.实践证明,系统的实施取得了显著经济效益.     

高级过程控制和闭环实时优化

以美国ＤＭＣ公司多变量约束预测控制「ＤＭＣ」＾ＴＭ系统和闭环实时优化「ＤＭＯ」＾ＴＭ系统为例，从一侧面介绍了当代美国高级过程控制和闭环实时优化技术以及在炼油、石化和化工等领域中的应用。     

基于模式识别和谱图映射的通用油品调合模型

传统油品调合优化模型建立质量约束时依次建立各个性质的卡边约束，具有非线性调合关系的性质无法用统一的调合模型来描述，工艺条件变动导致组分油波动时调合模型就会产生较大的偏差。针对该问题，提出了一种基于油品近红外谱图的通用建立质量约束的方法，将非线性不统一的性质约束转化为特征空间上得分向量间的线性约束。根据组分油在特征空间的投影用朴素贝叶斯分类器判别到训练集的某类样本中，用核密度估计方法在成品油类中确定一个约束区域，然后利用组分油和成品油得分向量之间的线性加和关系建立调合油品的质量约束。这种建模方法能适应工艺条件的波动，适合不同的炼油厂，也适用于汽油、柴油、原油等不同油品的调合。用某炼油厂的柴油数据进行调合实验验证了该方法的有效性和准确性。     

基于改进的布谷鸟搜索算法的原油选择与混合优化方法

Refineries often need to find similar crude oil to replace the scarce crude oil for stabilizing the feedstock property.We introduced the method for calculation of crude blended properties firstly, and then created a crude oil selection andblending optimization model based on the data of crude oil property. The model is a mixed-integer nonlinear programming（MINLP） with constraints, and the target is to maximize the similarity between the blended crude oil and the objective crudeoil. Furthermore, the model takes into account the selection of crude oils and their blending ratios simultaneously, and transformsthe problem of looking for similar crude oil into the crude oil selection and blending optimization problem. We appliedthe Improved Cuckoo Search （ICS） algorithm to solving the model. Through the simulations, ICS was compared withthe genetic algorithm, the particle swarm optimization algorithm and the CPLEX solver. The results show that ICS has verygood optimization efficiency. The blending solution can provide a reference for refineries to find the similar crude oil. Andthe method proposed can also give some references to selection and blending optimization of other materials.     

A Model for Blending Properties of Diesel Oils and Its Optimization Application

Abstract

Property prediction models are important for optimizing the blending ratio of diesel oils. Based on experiments of different blending ratios, published prediction models for freezing point were modified, a published model for cetane number was checked, and a new model for cold filter plugging point was developed. The accuracy of model prediction was quite good. Based on these models, a nonlinear programming method is more suitable for the ratio optimization of blending that makes the best use of poor blending components.     

在线近红外分析仪在成品油生产中的应用

介绍了NIR805AG型傅里叶变换近红外分析仪的光学结构、特点以及在成品油生产中的应用情况。将NIR805AG型傅里叶变换近红外分析仪在线检测的数据与原油基础模型库中的数据进行比较,利用分析软件测算出各调合组分油的成分。将测算结果作为优化控制参数,利用汽油在线优化调合控制系统对组分油的调合比例和流量进行调整,从而生产出高品质的成品油。应用结果表明：该分析仪分析速度快、准确度高、为汽油在线优化调合控制系统提供了可靠的数据支持。     

汽油管道自动调合的优化控制设计

针对目前石油罐式调合的缺陷，介绍了管道自动调合技术的先进性，阐述了调合中的优化问题，并以国内某大型石化炼油厂为例，论述了汽油管道自动词合优化控制系统的工艺设计、结构设计以及优化系统的建模思想，并详述了完成汽油产品一个批次调合的控制策略。     

汽油在线优化调合控制模型及其应用

为了准确地掌握汽油产品的调合辛烷值,开发了汽油在线优化调合控制系统。该系统在兰州炼油化工总厂的实际应用中较好地解决了汽油在线调合过程的辛烷值控制及优化问题,取得了较好的经济效益     

基于模型预测控制的反应再生工艺控制实现

介绍了先进控制系统中的模型预测控制技术具体阐述了模型预测控制中的动态矩阵控制算法(DMC),包括预测模型,滚动优化,反馈校正。并以炼油厂催化裂化装置的反应再生工艺为例,分析了反应再生工艺控制的多变量、多耦合特性,指出了控制的难点。最后,采用动态矩阵控制算法对反应再生工艺的一再、二再温度进行了优化控制,最终实现了控制目标。     

汽油自动优化调合模型的建立与开发

介绍了大庆石化分公司炼油厂利用汽油调合模型进行优化调合。该模型包括现场控制、罐区计量、计划调度管理、在线优化、罐区监控等部分,应用该模型可对汽油各个性质实现卡边控制,灵活性大,适用性高,可以适合各种汽油生产标准,抗爆指数质量过剩小于0．1个单位。