炼油工业智能控制系统常减压装置的解决方案
所属分类：
智能工厂
我们的宗旨：Better Your Technology
我们的目标：维持投用率在95%以上，关键指标波动减少30%以上，经实现自动原油切换。
现状问题
目前常减压装置存在的问题是国内原油来自不同的产地，品种繁多，原油成分变化较大，为了保证产品质量合格，装置操作工况需要根据原油的切换经常变化，以PID为基础的传统控制方式无法实现换油自动化，导致产品质量不能得到有效控制，而且操作工在换油期间手动操作频繁，劳动强度大。因此，实现生产过程中不同品种原油的自动切换是目前炼油企业急需解决的问题。
常减压装置的解决方案
常减压装置将原油用蒸馏的方法分割成为不同沸点范围的组分，以适应产品和下游工艺装置对原料的要求，主要目的是从原油中提炼出各种燃料、润滑油、化工原料和其他石油产品（如石油焦、沥青等）。常减压蒸馏是炼油厂加工原油的第一个工序，即原油的一次加工，在炼油厂加工总流程中起着重要作用，被称之为“龙头”装置。因此，常减压蒸馏塔的操作是原油常减压装置正常生产极其重要的环节，操作的好坏，直接关系到装置的产品质量的好坏、拔出率的高低和装置能耗的大小，反应装置运行的水平。常减压蒸馏操作主要包括装置平稳运行、各参数的控制、原料物性和环境变化的操作调节、生产方案和产品质量的调整以及异常事件的处理等，其中装置平稳运行时常减压蒸馏操作的基础，分馏塔的平稳操作是保证产品质量的前提。
典型案例
图1 VOA在线预测控制流程浙江邦业科技有限公司与镇海炼化合作开发的1#套常减压装置先进控制系统，引入了虚拟在线分析仪（VOAs）对分馏塔产品质量进行预测，VOAs可提供比实验室分析的频率高很多的产品质量估算，并可连接入模型预测控制器 (MPC)，进行反馈控制。VOA可以采用可信的实验室化验样来校正，以消除模型偏差和不可测扰动的影响，图1为VOA实现在线预测控制的流程结构。
图2 常减压装置干点质量预测镇海炼化常减压先控系统设计产品质量软仪表包括常顶干点、常一线干点、常三线95点、减一线95点。控制器根据换油期间各产品质量软仪表的预测变化，提前进行自动控制，在保证产品质量的前提下，实现原油自动切换。该技术的应用在实现质量精确控制、装置平稳运行、降低操作劳动强度等方面起到了重要作用。下面以图2为常顶干点化验样值与在线VOA矫正前的干点预测值的对比。
可以发现，干点VOA矫正前的预测值与实际化验样的趋势基本一致，对干点有较大变化，如油品切换，能够及时预测，这是MPC能够实现产品质量在线控制的条件。
图3常减压装置常顶干点指标切换控制效果，先进控制系统的控制效果。工厂根据实际需求在调整干点指标后（常顶质量从170℃左右调整到182℃），干点质量控制器会根据干点控制范围的变化自动调整操作变量，可以发现控制器操作变量逐步进行调节，干点质量预测会回到调整后的设定范围内，通过化验样发现，实际干点质量也回到了设定范围内，说明控制器可以实现干点指标的自动调整。
图4为先进控制系统在原油切换时对常顶干点VOA的控制效果。先进控制系统通过干扰变量（油品切换）的信号反馈，常顶干点的预测值发生改变，在油品变化比较大的情况下，常顶干点的预测值会超出控制范围，此时控制器迅速做出反应，自动调整操作变量，可以发现，干点VOA预测值较快地回到控制范围内，说明原油切换过程中，常顶产品质量基本维持在控制范围内，实现自动切换。
