探讨先进控制技术在炼油化工行业的应用

宫文斌

[摘要]炼油化工行业中早已经大范围的应用先进控制技术。先进控制技术的应用，不仅提高了炼油化工行业的工作效率，同时也能够保证油质量。本文首先对炼油化工行业的先进控制技术进行了介绍，其次对先进控制技术在炼油化工行业的应用进行了探讨，希望有所帮助。

[关键词]先进控制技术；炼油化工行业；应用

炼油化工行业应用先进控制技术是该行业增效的关键技术手段。选择恰当的先进控制技术，能够使得炼油化工环节更加优化，以此提高经济效益，在市场中占有大量的份额。现如今，我国炼油化工行业已经大规模的推广应用先进控制技术，同时制定了相应的推广策略，以此保证先进控制技术广泛的使用。

一、炼油化工行业的先进控制技术

炼油化工行业中，有很多控制过程应用普通的PID并不能解决或者解决效果不理想，比如数据采集、多变量控制等，此时就需要先进控制程序来解决上述问题。现阶段，炼油化工行业中涉及到的先进控制技术有如下几种：

1、数据的采集、处理、软测量技术

要想充分的发挥出先进控制技术的作用，首先要保证有足够的实时数据。但是在进行数据采集时，现场仪表信号时常会不稳定，而产生失真、噪声波动等问题，所以必须对信号数据展开必要的识别处理检查，比如对信号数据变化程度进行检查等。软测量技术主要应用的是机理分析原理，主要包括热量平衡、压力平衡等原理。先进控制技术需要在半机理半经验的基础上，通过软测量模型以及相应的计算方法，对无法确定的变量进行测量，这是先进控制技术重要的职能。典型的软测量主要有：炉热效率计算、催化剂循环量等。一般情况下，聚丙烯装置也需要运用软测量，测量内容有催化活性、聚合物产率。

2、人工智能技术

炼油化工行业中，人工智能技术已经得到了普遍的应用，尤其是在过程控制方面，人工智能技术应用更为普遍。比较常见人工智能技术有模糊系统、专家系统等，除此之外，还有神经元系统。这其中专家系统主要负责对测量仪表、工业过程故障等进行相应的检查，一般情况下，都是规模比较大机组。而神经元网络中主要功能就是为非线性过程建模期间，提供各种切实可行的方法。前向网络法、反向传播算法是现今应用比较频繁，也是比较先进的神经元网络法。模糊系统主要是应用在模糊控制理论中，虽然现阶段，此种人工智能技术的应用并不广泛，但是随着研究的深入，模糊系统定会成为改善原有控制过程的一种有效的方法。

3、预测控制技术

预测控制技术很早就被研究出來，现如今已经有很多种相关理论问世，其中比较著名的有两种，一种是预测启发控制；另一种是动态矩阵控制。预测控制模型原理与传统的控制模型原理并不相同。预测控制模型优势主要体现在如下方面：应用的原理是脉冲响应，也可以通过阶跃响应原理获得，这两种原理都非常简单，可以容易得到相应模型；预测控制技术并没有完全摒弃传统控制理论思想，而且吸收了原有先进思想，与此同时优化了传统控制方式，运用滚动优化方法；预测控制技术主要是借助实测值对预测展开相应的反馈校正，这就使得控制结果更加明确，不稳定因素降低。预测控制技术在炼油化工行业中应用已经有接近四十年的历史，现阶段，世界上已经有各种类型的预测控制软件包，我国现今应用的预测控制技术主要依赖于国外进口。我国有关学者对预测控制技术已经展开了深入研究，但是还未实现工程化，不过动态矩阵控制在炼油和化工行业中应用已经取得了成功。

二、先进控制技术在炼油化工行业的应用

我国某炼油化工企业，上世纪90年代投产，投产之初就与国内知名大学合作，同时与国外公司联合，共同研究先进控制技术。现如今，该炼油化工企业的很多装置都应用了先进控制技术。具体应用如下：

1、加热炉运用先进控制技术

首先，加热炉热效率的有关算法应用了先进控制技术；其次，加热炉支路平衡也应用了先进控制技术，在加热炉温度与进料都不发生变化的条件下，按照温度高低，对加热炉管流量进行相应的调整，以此保证支路出口温度相同，这样就能够防止某部分加热管道出现明显过热的情况，这对加热炉使用寿命的增加具有积极作用；再次，加热炉出口温度串级前馈控制采用了先进控制技术，加热炉加热环节存在者着比较多的干扰源，先进控制技术的应用，将前馈信号融入到回路炉中，进行必要的温度控制，进而提升了出口温度控制效果；最后，对加热炉提降量进行有效的控制。加热炉总流量发生变化时，通过先进控制技术，各路流量都得到了合理均匀的分配，这样炉膛温度就保持在既定的要求之内，不会过高也不会过低。

2、分馏塔运用先进控制技术

该炼油化工企业分馏塔中段回流取热应用的就是先进控制技术，以此保证了回流取热分配更加科学合理。该部分主要应用的事预测控制技术。协调层主要是通过各个生产方案来确定。首先对分馏塔各个阶段的取热比这以及范围进行明确，在这些数据信息都不发生改变的情况，将取热比控制在中规定的范围之内。中断回流控制主要是运用动态矩阵控制方法。将取热量看作是控制变量，而将回流量看作是操作变量，与此同时对回流取热进行控制分配，这样就能够保证产品质量。

3、原油蒸馏塔的建模与优化

原油蒸馏塔模型以Sorel平衡级模型来建立机理模型。Sorel平衡级模型假设离开任一平衡级的两相物流总是处于热力学平衡状态，通过对各平衡级进行物料平衡、能量平衡、相平衡计算建立模型，即列写Sorel方程。针对Sorel模型方程组的计算机求解算法各有不同，如方程分解算法等。常压蒸馏过程稳态优化问题可以描述为在平稳操作的前提下，根据蒸馏过程数学模型，在一定的质量指标约束条件下，用遗传算法求解优化目标函数，得到关键操作变量的设定值，为现场操作人员提供指导或进行闭环优化控制。

4、基于神经元网络的粗汽油干点和轻柴油倾点软测量及质量卡边控制

通过观察分析粗汽油干点和轻柴油倾点与它们对应的温度和油气分压的非线性关系：对应的温度高则质量点的值也高，对应油气分压高则质量点的值低。用神经元网络的方法，通过已获得的化验值和相关参数值寻找出最佳的权重即样本学习，然后把实时的相关参数值通过该权重计算出适时的软测量值。

三、结语

综上所述，可知随着先进控制技术的发展，我国炼油化工行业必将会全部应用到该技术。但是目前我国对此方面的研究还不够深入，很多关键性技术都需要依靠国外进口。这使得炼油成本大大提高，为了提高我国炼油化工企业的市场竞争能力，有关企业应该与国内知名大学进行合作，也可以借鉴国外优秀经验，以此研制出我国的先进控制技术，减少国外技术进口成本。

参考文献

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