APC控制器投用總結(jié)(上海石化)

1、上海石化煉化部4煉油1延遲焦化先進控制項目控制器投用總結(jié)二八年九月上海石化延遲焦化先進控制文檔控制器投用報告目 錄1 控制器投用情況11.1 控制器整體投用情況11.2 控制器單個回路控制情況21.3 控制器投用前后效果比較41.4 減輕操作人員勞動強度122 軟測量儀表的投用情況133 空高計算程序的投用情況164 結(jié)論165存在的問題176 幾點建議17上海漢中諾軟件科技有限公司的工程技術(shù)人員和上海石化公司2#煉油延遲焦化裝置的技術(shù)人員一起，從2007年3月26日開始對項目中設(shè)計的三個控制器進行了試投用。投用過程中發(fā)現(xiàn)了大量的問題，在上海石化、上海漢中諾和Aspen公司的共同努力下，控制器

2、的投用取得了階段性的成果。4月14開始，裝置進行了檢修。檢修完成后，先后完成了主分餾塔控制器、支路平衡控制器和煙氣氧含量控制器的投用，控制器投用已經(jīng)取得了初步成功?？刂破魍队玫耐瑫r，投用了三個軟測量儀表：汽油終餾點、柴油95點和蠟油終餾點，投用空高計算程序并不斷地進行改進，有效地提高了空高預(yù)測的精度。每天由操作人員通過開發(fā)的DCS錄入畫面錄入實驗室分析數(shù)據(jù)和焦炭塔空高實測數(shù)據(jù)，對各軟測量儀表和空高的預(yù)測值進行校正，隨著輸入實驗室分析數(shù)據(jù)和空高實測數(shù)據(jù)的增多，軟測量儀表和空高計算程序的預(yù)測值也會越來越準(zhǔn)確。1 控制器投用情況1.1 控制器整體投用情況根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要，項目共開發(fā)了3個控制器。當(dāng)

3、前三個控制器都正常地在線運行，情況良好。1.1.1 支路平衡控制器控制器名：C1101控制范圍：焦化爐進料、焦炭塔、富氣壓縮機控制器實現(xiàn)的控制功能：² 能夠按照工藝要求，實現(xiàn)自動提降進料量，確保生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整時裝置的平穩(wěn)運行；² 在保證裝置安全約束的情況下，實現(xiàn)裝置進料的最大化；² 實現(xiàn)焦化爐進料的支路平衡控制，在保證各個支路出口溫度均勻的情況下，根據(jù)各支路的結(jié)焦情況合理分配各支路的進料量；1.1.2 煙氣氧含量控制器控制器名稱：YANQI控制范圍：焦化爐的配風(fēng)控制器實現(xiàn)的控制功能：² 控制器可以根據(jù)煙氣氧含量的測量值自動地調(diào)整鼓風(fēng)機出口壓力和各個支路空氣

4、擋板的開度，有效保證煙氣氧含量的穩(wěn)定并盡量降低煙氣氧含量。1.1.3 主分餾塔控制器控制器名稱：FRAC控制范圍：主分餾塔控制器實現(xiàn)的控制功能：² 控制器實現(xiàn)了主分餾塔的自動控制，減輕操作人員的勞動強度；² 提高主分餾塔控制精度，提高其抗干擾能力；² 根據(jù)FIC1123.MV的大小調(diào)整柴油抽出量，在保證柴油不抽空的情況下，盡可能地增加柴油的抽出量；² 現(xiàn)場人員可以根據(jù)生產(chǎn)目的的不同，調(diào)節(jié)渣油的換熱溫度TIC1109的控制范圍，實現(xiàn)裝置長周期運行或提高液收的目的。1.2 控制器單個回路控制情況1.2.1 支路平衡控制器由于渣油進料第四組控制閥出現(xiàn)故障，當(dāng)前

5、控制器無法投用。在閥門出現(xiàn)故障之前，支路平衡控制器的投用情況如下：表1.1 支路平衡控制器已投用回路列表序號回路描述投用狀況1FIC1101.SV支路1流量正常2FIC1102.SV支路2流量正常3FIC1103.SV支路3流量正常4FIC1104.SV支路4流量正常5TIC1101.SV支路1出口溫度正常6TIC1102.SV支路2出口溫度正常7TIC1103.SV支路3出口溫度正常8TIC1104.SV支路4出口溫度正常無未投用回路，投用率100表1.2 各支路進料量閥門情況表編號支路進料量閥位1FIC110143.544.075802FIC110243.043.555603FIC1103

6、43.043.565684FIC110443.544.05560針對當(dāng)前進料閥門的情況，在條件允許的情況下，建議投用支路平衡控制器，但不投用第四支路進料量FIC1104，這樣控制器還可以平衡其它三路的支路平衡。1.2.2 煙氣氧含量控制器表1.3 煙氣氧含量控制器已投用回路列表序號回路描述投用狀況1FIC1819.MV支路1空氣流量正常2FIC1822.MV支路2空氣流量正常3FIC1823.MV支路3空氣流量正常4FIC1824.MV支路4空氣流量正常5PIC1843.SV鼓風(fēng)機壓力正常無未投用回路，投用率1001.2.3 主分餾塔控制器表1.4 煙氣氧含量控制器已投用回路列表序號回路描述投

7、用狀況1TIC1111.SV主分餾塔頂溫度正常2FIC1113.SV柴油回流流量正常3FIC1120.SV柴油抽出量正常4FIC1114.SV中段回流量正常5FIC1115.SV蠟油上回流流量 正常6FIC1141.MV蠟油下回流量正常7FIC1136.MV重蠟油上回流量正常8FIC1109.SV急冷油流量正常無未投用回路，投用率1001.3 控制器投用前后效果比較1.3.1裝置進料量的變化控制器投用后，大大地降低了裝置變量的波動，在保證裝置的主要安全約束的前提下，有效提高了裝置的處理量。1.3.2 控制器對焦化爐進料量的分配圖1.1 焦化爐四支路進料量分配圖1.1中紅色線為第一支路進料量，藍(lán)

8、色線為第二支路進料量，粉色線為第三支路進料量，綠色線為第四支路進料量。圖1.2 焦化爐四支路爐管表面最高溫度圖1.2中紅色線為第一支路最高溫度，藍(lán)色線為第二支路最高溫度，粉色線為第三支路最高溫度，綠色線為第四支路最高溫度。在裝置當(dāng)前的狀態(tài)下，爐管表面的最高溫度是限制裝置進料量的最主要因素。從圖1.1和圖1.2中可以看出，當(dāng)某支爐管溫度較高時（如第二支爐管，藍(lán)色線），控制器為其分配的進料量較低，并將減少的進料量分配到其它爐管溫度較低的支路中?？梢?，控制器可以根據(jù)各個支路爐管表面最高溫度的不同，合理分配各支路的進料量，實現(xiàn)裝置的支路平衡。在投用先進控制之前，焦化爐爐管進料量的分配都是現(xiàn)場技術(shù)人員根

9、據(jù)對爐管結(jié)焦情況的判斷手工分配，并且設(shè)定后會保持較長時間不變，不利于減少爐管的結(jié)焦；投用APC后，控制器可以有效地完成進料量的自動分配。1.3.3 穩(wěn)定焦化爐出口溫度控制器投用后，焦化爐出口溫度投用串級控制，能夠根據(jù)爐出口溫度的變化自動調(diào)整燃料氣的用量，保證了焦化爐出口溫度的穩(wěn)定。（a）投用前（b）投用后圖1.3 控制器投用前后焦化爐出口混合溫度對比（a）投用前（b）投用后圖1.4 控制器投用前后焦化爐支路出口溫度對比（以TIC1102為例）表1.5 控制器投用前后爐出口溫度波動對比投用前標(biāo)準(zhǔn)偏差（）投用后標(biāo)準(zhǔn)偏差（）前后對比TIC11011.020.28-72.81%TIC11020.830

10、.24-71.01%TIC11030.790.64-18.94%TIC11040.910.26-71.98%TI11340.640.23-64.45%同時，控制器可以根據(jù)各個支路出口溫度與平均溫度的偏差實時地調(diào)整焦化爐各支路出口的溫度從而降低出口溫度的偏差，保證進料的焦炭化程度相近。（a）投用前（b）投用后圖1.5 控制器投用前后焦化爐出口溫度與平均溫度的偏差對比表1.6 控制器投用前后爐出口溫度對比標(biāo)準(zhǔn)偏差（）平均值（）投用前投用后前后對比投用前投用后DT010.650.25-61.46%-0.311-0.012DT020.440.25-44.00%0.0640.025DT030.460.1

11、2-74.33%0.267-0.028DT040.570.26-53.76%-0.0210.0161.3.4 煙氣氧含量控制（a）投用前（b）投用后圖1.6 控制器投用前后煙氣氧含量控制情況對比圖1.6中紅色線為第二個爐膛的煙氣氧含量，藍(lán)色線為第一個爐膛的煙氣氧含量。從圖中可以看出，投用后控制器可以根據(jù)煙氣氧含量的變化自動調(diào)整鼓風(fēng)機出口的壓力和各個支路空氣擋板的開度，減小了煙氣氧含量的波動，降低能耗?？刂破髂軌蛴行У貙煔庋鹾靠刂圃?.5到3.0之間。1.3.3 裝置液收變化表1.7 控制器投用前后延遲焦化裝置液收對比投用前（）投用后（）前后比較汽油收率17.5117.32-0.19柴油收率

12、30.9333.062.13蠟油收率14.4313.15-1.28輕油收率48.3550.382.03總液收62.7463.530.79注：本表中投用前數(shù)據(jù)為2007年1月1日至4月30日，投用后數(shù)據(jù)為2007年5月9日至7月26日表1.8 提高柴油抽出量測試數(shù)據(jù)對比測試開始（tons）測試結(jié)束(tons)累積量（tons）收率（）投用前收率（）前后對比（）新鮮渣油130743713136056168汽油655294656322102816.6717.51-0.84柴油131415133436202132.7730.931.84蠟油59150959233582613.3914.43-1.04輕

13、油786709789758304949.4448.441.00液體產(chǎn)品13782181382093387562.8362.87-0.04從表1.7和表1.8的數(shù)據(jù)可以看出，控制器投用后裝置高附加值產(chǎn)品柴油的收率都顯著增加，部分汽油被回流壓入到柴油中，造成汽油產(chǎn)率下降；表1.7中蠟油收率和表1.8中蠟油收率、總液收有所下降主要是因為焦化急冷油原來大部分來自柴油加氫裝置的反沖洗污油，柴油加氫裝置停車后，急冷油幾乎完全由焦化蠟油提供，減少了蠟油產(chǎn)品的產(chǎn)量?？刂破饔行У靥岣吡搜b置的總液體產(chǎn)品收率，并增加了柴油的產(chǎn)率。在控制器投用過程中為了避免焦化爐爐管結(jié)焦，從而獲得較長的生產(chǎn)周期，控制器采用了較高的渣

14、油換熱溫度。這樣主分餾塔的中段回流和蠟油上回流的用量較大。待新延遲焦化裝置開工投產(chǎn)后，焦化爐負(fù)荷降低，可以采用較低的渣油換熱溫度，降低主分餾塔的回流量，可以獲得更高的液體產(chǎn)品收率。1.3.4 產(chǎn)品質(zhì)量卡邊表1.9 控制器投用前后延遲焦化裝置產(chǎn)品質(zhì)量對比投用前投用后前后比較2005-9-12006-3-232007-1-12007-4-302007-5-92007-7-262005-9-12006-3-232007-1-12007-4-30汽油終餾點（）211.41212.50213.842.031.34柴油95點（）355.72360.72362.495.351.77蠟油終餾點（）511.73

15、518.58521.948.853.36注：本表中投用前數(shù)據(jù)為2007年1月1日至4月30日，投用后數(shù)據(jù)為2007年5月9日至7月26日從表1.9的數(shù)據(jù)可以看出，隨著裝置的檢修、PID整定和先進控制項目的實施，裝置的控制回路得到了不斷的改善，控制水平不斷提高，最終在控制器投用后，汽油終餾點、柴油95點和蠟油終餾點都得到了顯著的提高，實現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量的卡邊控制。1.3.5 產(chǎn)品質(zhì)量波動減小表1.10 控制器投用前后延遲焦化裝置產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差對比投用前投用后前后比較2005-9-12006-3-232007-1-12007-4-302007-5-92007-7-262005-9-12006-3-2

16、32007-1-12007-4-30汽油終餾點（）3.592.832.43-36.50%-14.13%柴油95點（）4.444.063.51-20.85%-13.54%蠟油終餾點（）7.957.294.15-47.85%-43.07%注：本表中投用前數(shù)據(jù)為2007年1月1日至4月30日，投用后數(shù)據(jù)為2007年5月9日至7月26日從表1.10的數(shù)據(jù)可以看出，隨著裝置檢修、PID整定和先進控制項目的實施，裝置的控制回路得到了不斷的改善，實現(xiàn)了主要回路的自動控制，控制水平不斷提高，減小了裝置的波動，控制器投用后，控制器能夠根據(jù)軟測量儀表提供的產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)和主分餾塔的溫度變化及時地進行調(diào)整主分餾塔的回

17、流量，有效減少了產(chǎn)品質(zhì)量的波動。1.4 減輕操作人員勞動強度² 需要調(diào)整裝置處理量時，操作人員只需要根據(jù)要求設(shè)定好目標(biāo)處理量，并放開操作變量的約束，控制器就可以自動地完成處理量的調(diào)整工作，并做到無擾動的過渡；² 實現(xiàn)了煙氣氧含量的自動控制，并保證煙氣氧含量的穩(wěn)定，有效降低操作人員勞動強度；² 實現(xiàn)了焦炭塔預(yù)熱、切換過程中主分餾塔的自動控制，大大減少了操作人員的工作量，使操作人員能夠把更多的精力放到整個裝置的優(yōu)化上去。2 軟測量儀表的投用情況根據(jù)裝置實施先進控制的需要，項目中開發(fā)了三個軟測量儀表，用于給控制器提供實時的產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)。這三個軟測量儀表分別為：粗汽油終餾

18、點、柴油95點和蠟油終餾點。2.1 粗汽油終餾點表2.1粗汽油終餾點預(yù)測值與實驗室分析值的比較（部分?jǐn)?shù)據(jù)節(jié)選）編號時間預(yù)測值分析值絕對偏差相對偏差105-09 00:00211.13216-4.87-2.25%205-10 00:00217.442161.440.66%305-11 00:00217.192152.191.02%405-12 00:00215.822141.820.85%505-13 00:00215.92218-2.08-0.95%605-14 00:00217.312170.310.14%705-15 00:00216.01218-1.99-0.91%805-16 00:0

19、0216.232160.230.11%905-17 00:00214.332140.330.16%1005-18 00:00214.11216-1.89-0.88%1105-19 00:00216.822160.820.38%1205-20 00:00215.362150.360.17%1305-21 00:00214.32217-2.68-1.24%1405-22 00:00216.42218-1.58-0.73%1505-25 00:00218.542135.542.60%1605-26 00:00214.122140.120.06%1705-27 00:00215.112150.110.

20、05%1805-28 00:00212.81214-1.19-0.56%1905-29 00:00214.042113.041.44%2005-30 00:00207.57212-4.43-2.09%2105-31 00:00215.922105.922.82%2206-01 00:00211.59213-1.41-0.66%2306-02 00:00210.40214-3.60-1.68%2406-03 00:00217.392125.392.54%2506-04 00:00213.132130.130.06%2606-05 00:00212.332120.330.16%2706-06 00

21、:00210.38215-4.62-2.15%2806-07 00:00211.242101.240.59%平均值214.39214.43-0.04-0.10%2.2 柴油95點表2.2 柴油95點預(yù)測值與實驗室分析值的比較（部分?jǐn)?shù)據(jù)節(jié)選）編號時間預(yù)測值分析值絕對偏差相對偏差105-24 00:00357.343570.340.10%205-24 08:00358.11359-0.89-0.25%305-24 16:00353.67358-4.33-1.21%405-25 00:00355.383523.380.96%505-25 08:00354.00362-8.00-2.21%605-25

22、 16:00354.91366-11.09-3.03%705-26 00:00369.413627.412.05%805-26 08:00363.41364-0.59-0.16%905-26 16:00360.41361-0.59-0.16%1005-27 00:00361.64362-0.36-0.10%1105-27 08:00364.063613.060.85%1205-27 16:00360.99362-1.01-0.28%1305-28 00:00363.933612.930.81%1405-28 08:00361.98362-0.020.00%1505-28 16:00357.97

23、360-2.03-0.56%1605-29 00:00363.303603.300.92%1705-29 08:00362.153611.150.32%1805-29 16:00359.70362-2.30-0.64%1905-30 00:00365.683632.680.74%2005-31 00:00367.423607.422.06%2105-31 16:00361.63362-0.37-0.10%2206-01 00:00363.133621.130.31%2306-01 08:00362.56364-1.44-0.39%2406-01 16:00365.643632.640.73%2

24、506-02 00:00363.823603.821.06%2606-02 08:00364.793613.791.05%2706-02 16:00361.49363-1.51-0.42%2806-03 00:00363.173621.170.32%2906-03 08:00365.933632.930.81%3006-04 00:00361.943601.940.54%3106-04 08:00361.64364-2.36-0.65%3206-04 16:00359.73362-2.27-0.63%3306-05 00:00364.923622.920.81%3406-05 08:00361

25、.94364-2.06-0.57%3506-05 16:00363.043630.040.01%3606-06 00:00364.753622.750.76%3706-06 08:00361.68363-1.32-0.36%3806-06 16:00359.17362-2.83-0.78%3906-07 00:00365.553632.550.70%平均值361.85361.540.310.09%2.3 蠟油終餾點表2.3 蠟油終餾點預(yù)測值與實驗室分析值的比較（部分?jǐn)?shù)據(jù)節(jié)選）編號時間預(yù)測值分析值絕對偏差相對偏差105-09 8:00514.19516-1.81-0.35%205-10 8:00

26、512.87517-4.13-0.80%305-11 8:00512.51520-7.49-1.44%405-12 8:00515.40523-7.60-1.45%505-13 8:00518.16520-1.84-0.35%605-14 8:00514.63516-1.37-0.26%705-15 8:00518.815144.810.94%805-16 8:00523.10526-2.90-0.55%905-17 8:00525.09529-3.91-0.74%1005-18 8:00516.58522-5.42-1.04%1105-19 8:00516.64518-1.36-0.26%1

27、205-20 8:00513.14514-0.86-0.17%1305-21 8:00519.455181.450.28%1405-22 8:00518.655162.650.51%1505-23 8:00512.39518-5.61-1.08%1605-24 8:00521.65529-7.35-1.39%1705-25 8:00527.575234.570.87%1805-26 8:00525.945232.940.56%1905-27 8:00521.805174.800.93%2005-28 8:00513.27522-8.73-1.67%2105-30 8:00521.12523-1

28、.88-0.36%2205-31 8:00522.31523-0.69-0.13%2306-01 8:00522.32526-3.68-0.70%2406-02 8:00526.365233.360.64%2506-03 8:00525.665205.661.09%2606-04 8:00522.075211.070.21%2706-05 8:00521.09523-1.91-0.37%2806-06 8:00520.77526-5.23-0.99%平均值519.41520.93-1.52-0.29%從以上各表的數(shù)據(jù)可以看出，大部分的軟測量儀表預(yù)測值與實驗室分析值的偏差都在±1%以內(nèi)，造成個別點的偏差較大的原因可能有兩個：（1）軟測量儀表的預(yù)測有偏差；（2）實驗室的分析數(shù)據(jù)不可靠?？刂破髦锌梢宰詣犹蕹钸^大的數(shù)據(jù)，保證控制的穩(wěn)定，同時軟測量預(yù)測的數(shù)據(jù)也可以用于檢驗實驗室分析的可靠性。另外，隨著實驗室分析數(shù)據(jù)的錄入，對軟測量儀表進行不斷的校正，軟測量儀表預(yù)測值的準(zhǔn)確性會越來越高。3 空高計算程序的投用情況為了配合裝置進料最大化的要求，項目進行過程中開發(fā)了焦炭塔空高計算的程序，用于預(yù)測到裝置切塔時，焦炭塔的空高?？崭哂嬎愠绦蜃酝兑詠斫?jīng)過了多次的修改，改正了程序中的多處漏洞，逐步適應(yīng)了上海石化延遲焦化的實際情況。表3.