APC技术交流课件

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,A,*,炼油过程先进控制,炼油过程先进控制,A P C,2004,年,12,月,1,A,炼油过程先进控制 1A,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,2,A,炼油过程先进控制前言2A,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,3,A,炼油过程先进控制前言3A,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,4,A,炼油过程先进控制模型预测控制（MPC）4A,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),5,A,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,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,6,A,炼油过程先进控制离散PID控制：6A,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,在线校正,经济效益线性规划,7,A,炼油过程先进控制MPC基本原理：7A,炼油过程先进控制,线性化模型：,Y(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,8,A,炼油过程先进控制线性化模型：Y(t)U(t)时域响应Lapl,炼油过程先进控制,预测模型,:,矩阵形式,：,9,A,炼油过程先进控制预测模型:矩阵形式：9A,炼油过程先进控制,MPC,性能指标的数学描述,：,Ysp,Y(t),U(t),Past,Future,10,A,炼油过程先进控制MPC 性能指标的数学描述：YspY(t),炼油过程先进控制,MPC,线性的经济目标函数,：,11,A,炼油过程先进控制MPC 线性的经济目标函数：11A,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,12,A,炼油过程先进控制MPC 优点:12A,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,13,A,炼油过程先进控制APC 实施:13A,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,14,A,炼油过程先进控制效益分析14A,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,15,A,炼油过程先进控制功能设计与详细设计15A,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 IRC,Or 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),16,A,炼油过程先进控制APC实施平台与数据通讯16A,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,17,A,炼油过程先进控制过程工艺计算:17A,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,参数整定与在线应用,18,A,炼油过程先进控制高等调节控制(IRC)18A,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,19,A,炼油过程先进控制MPC 工程实施:19A,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,20,A,炼油过程先进控制重油催化（RFCC）RMPCT 应用:20,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,21,A,炼油过程先进控制RFCC 反再部分的先进控制:21A,炼油过程先进控制,反再流程示意图,22,A,炼油过程先进控制反再流程示意图22A,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,23,A,炼油过程先进控制反再部分的工艺计算23A,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 MVs,CVs,（被控变量）的确定,:25 CVs,DVs,（干扰变量）的确定,:3DVs,24,A,炼油过程先进控制反再部分的控制策略24A,炼油过程先进控制,RFCC RX/RG MPC Variables Table,25,A,炼油过程先进控制RFCC RX/RG MPC Variabl,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,26,A,炼油过程先进控制反再MPC控制策略的功能分解26A,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,27,A,炼油过程先进控制反再部分的阶跃实验27A,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,28,A,炼油过程先进控制反再部分的模型辨识28A,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）,29,A,炼油过程先进控制反再部分先进控制器建点29A,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,30,A,炼油过程先进控制主分馏塔先进控制应用30A,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,31,A,炼油过程先进控制主分馏塔工艺计算 31A,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,32,A,炼油过程先进控制主分馏塔（MF）的高等调节控制32A,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 MVs,CV,的确定,:8 CVs,DV,的确定,:8 DVs,33,A,炼油过程先进控制MF RMPC 控制策略33A,炼油过程先进控制,Main Fractionator Scheme,34,A,炼油过程先进控制Main Fractionator Sche,炼油过程先进控制,MF RMPCT Variables Table,35,A,炼油过程先进控制MF RMPCT Variables Tab,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,36,A,炼油过程先进控制MPC控制策略的功能分解36A,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,37,A,炼油过程先进控制MF 阶跃实验37A,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,38,A,炼油过程先进控制MF 模型辨识38A,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）,39,A,炼油过程先进控制MF RMPCT 控制器的建立39A,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,:8MVs,CV,的确定,:8CVs,DV,的确定,:5DVs,40,A,炼油过程先进控制吸收解吸稳定（ABSS）RMPCT 应用4,炼油过程先进控制,Absorber/Stripper/Stablizer Scheme,41,A,炼油过程先进控制Absorber/Stripper/Stab,炼油过程先进控制,ABSS RMPCT Variables Table,42,A,炼油过程先进控制ABSS RMPCT Variables T,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,43,A,炼油过程先进控制MPC控制策略的功能分解43A,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,44,A