先进控制在过程工业中应用

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1、先进控制在过程工业中的应用徐同胜自101100818摘要　介绍了先进控制技术的发展背景。分析了先进控制技术在过程工业中的地位。介绍了先进控制技术在各过程工业中的应用，阐述了推动先进控制技术在过程工业中的应用的紧迫性及其广阔的前景。关键词　先进控制;过程控制;应用1引言过程工业包括石油化工电力冶金化工等诸多行业在我国国民经济中起着举足轻重的作用近20年来我国的过程工业有了很大的发展但与发达国家相比差距仍较大例如我国人均乙烯只有2.3千克为日本的二十分之一美国的三十分之一我国炼油装置的轻质油收率比世界先进水平低约10%15%乙烯合成氨的单位能耗比先进国家高40%左右因此大力发展过程

2、工业提高过程工业的技术和装备水平任重而道远。2先进控制技术在过程工业中的地位过程工业的发展取决于多种因素但工业自动化水平是其中一个十分重要的方面连续过程工业计算机控制优化管理的最高水平是计算机集成制造系统CIMS它的大体框图如图一般分为四层第一层为直接控制层主要完成单元控制保证生产装置的正常运行第二层为监督与控制层重点是对生产过程进行优化控制，保证装置安稳长满优运行获取最大的经济效益第三层为计划调度层重点是制定合理的工作计划和作业计划并保证计划按预期目标进行第四层为决策管理层重点是企业的经营管理和运作决策保证企业健康发展。以上四个层次的无缝集成即构成了一个过程工业工厂或公司的C

3、IMS它可以将生产活动在各个层次上所需的决策信息从最基础的过程控制直到工厂高层管理决策用计算机技术和通信技术集成起来形成一个管控一体化的高效能高柔性的智能生产系统它包括两种形式的集成即系统集成和应用集成系统集成包括网络架构网络管理平台硬件平台生产过程模拟与优化平台先进控制器开发平台DCS管控一体化平台等诸多技术的集成应用集成是指过程控制系统管理信息系统与决策支持系统的无缝集成。实际上包括发达国家在内真正实现CIMS的并不多但它们往往从下往上不同程度的实现了DCS(集散控制系统)常规控制和先进控制，或者从上层实现了管理信息系统等。特别说明的一点是各层之间的经济效益并不完全相同对过

4、程工业而言先进控制是最基本的最重要的，在过程工业CIMS中先进控制技术起到了核心的作用它们既是现场基础控制层与调度决策层的中间纽带又是获得巨大经济效益的关键所在因而倍受青睐世界上许多国家正在不遗余力不惜重金组织开展有关的研究。3先进控制技术在碳化过程中的应用“碳化工序先进控制和优化”项目采用APC-Adcon先进控制软件,对碳化工序25座碳化塔实施先进控制和优化,达到平稳生产、优化操作、优质低耗、安全生产的目的。实施范围如下：(1)建立五组(25座)碳化塔“制碱”阶段的先进控制和优化系统;(2)建立五组(25座)碳化塔“清洗”阶段的先进控制和优化系统。在碳化过程中先进控制的目标

5、是(1)提高装置综合自动化水平,稳定生产工况、改善工艺指标,提高主要工艺参数的平稳度,标准方差减少幅度40%以上;(2)基于装置的平稳操作,通过“卡边”控制,在保证出碱液质量指标和出碱总量的前提下,挖掘生产装置的潜力,提高生产装置的整体运行的经济效益;(3)控制系统要安全、可靠,能连续稳定运行,不能出现故障,正常情况下,确保先进控制系统的投运率在90%以上;(4)稳定纯碱质量,碳化结晶沉降时间不高于目前水平;(5)独立完成与DCS之间的数据通讯,实现先进控制系统的冗余运行,具备良好的病毒隔离性能,保证先进控制与现有控制系统无扰动切换;(6)实现各清洗塔中和水温度及塔压等的先进控

6、制。先进控制投运后,有效地改善碳化过程的物料平衡,平稳过渡的操作;(7)降低操作人员的劳动强度。碳化工序生产过程先进控制可以有效地抑制外部扰动,合理动态调节碳化塔制碱过程和清洗过程中的各操作变量,平稳碳化塔关键工艺指标,提高碳化转化率和产量,达到装置效益最佳的经济目标。同时可以降低劳动强度,提高生产装置工艺参数的平稳性,也达到了节能降耗的要求。【1】3先进控制技术在加氢裂化装置中的应用先进控制一般可以认为是简单控制回路(PID控制)的上一级，是在经典控制理论和现代控制理论的基础上，把炼油工艺和工程、计算机和仪表技术以及过程控制理论有机结合起来，设计出新型的控制系统，能解决炼油工

7、艺中难以控制的问题，如非线性、大滞后等。【2】目前先进控制以广泛应用于炼油系统，通过提高装置操作稳定性，优化工艺参数，实现“卡边”操作，可平均降低能耗和物耗。因此先进控制已被视为炼油工业企业提升综合自动化水平，节能降耗和减排，持续改善经济与社会效益的重要手段。先进控制在加氢裂化装置的工业应用表明:实施先进控制是提高加氢装置平稳运行、延长操作周期、降低能耗获得最大经济效益的有效手段。惠州炼油400万t/年蜡油加氢裂化装置采用了壳牌(Shell)工艺专利技术，以常减压装置的减二线蜡油和减三线蜡油