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发布时间：2023-11-07 08:52:32 来源：文档文库
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２０１５年６月 化肥工业 ８３ 先进控制技术应用总结 张本峰，乔洁，吴培，顾朝晖 （河南心连心化肥有限公司 河南新乡４５３７３１） 摘要介绍了先进控制（ＡＰＣ）技术和模型预测控制（ＭＰＣ）技术的简要情况。分析了锅炉燃烧多变量综 合控制优化器在循环流化床锅炉燃烧系统中的应用情况以及精醇系统ＭＰＣ技术的控制思路。采用ＡＰＣ技术 后，优化了生产控制模式，降低了生产成本，减轻了操作人员的劳动强度，实现了系统由手动控制向先进控制技 术的转变。 关键词 先进控制技术模型预测控制 应用 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—７７７９（２０１５）０３—００８３—０３ Ｓｕｍ—Ｕｐ ｏｆ Ｕｓｅ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｚｈａｎｇ Ｂｅｎｆｅｎｇ，Ｑｉａｏ Ｊｉｅ，Ｗｕ Ｐｅｉ，Ｇｕ Ｚｈａｏｈｕｉ （Ｈｅｎａｎ Ｘｉｎｌｉａｎｘｉｎ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｈｅｎａｎ Ｘｉｎｘｉａｎｇ ４５３７３ １） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＰＣ） ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｍｏｄｅｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＰＣ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｍａｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｕｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｂｏｉｌｅｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ ｆｏｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｄｅａｓ ｏｆ ＭＰＣ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｍｅｔｈａｎｏｌ ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｆｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ＡＰＣ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔ ｉｓ ｌｏｗｅｒｅｄ，ａｎｄ ｌａｂｏｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｏｒ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ，ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｍａｎｕａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｏ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｍｏｄｅｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｓｅ 随着现代科学技术的不断进步和计算机技术 的发展，工业过程１３益走向大型化、连续化、复杂 １ 模型预测控制（ＭＰＣ）技术简介 化，其工艺和技术等各个层面对工业生产过程控 ＡＰＣ技术采用科学、先进的控制理论和控制 制的品质提出了更高的要求，质量控制与经济效 方法，以工艺过程分析和数学模型计算为核心，将 益之间的矛盾日趋尖锐。特别是在化工生产装置 工厂控制网络和管理网络作为信息载体，充分发 中，很多系统具有高度的非线性、多变量耦合性、 挥ＤＣＳ常规控制的潜力，保障生产装置始终运转 不确定性、信息不完全性和大时滞性等特征，工艺 在最佳状态，并通过多变量协调和约束控制降低 操作中被控变量与控制变量存在着各种矛盾约束 装置能耗，以获取最大的经济利益和最优的质量 等，所以要想获得精确控制指标十分困难，采用常 控制。 规的比例一积分一微分（ＰＩＤ）控制无法获得满意 ＭＰＣ技术属于ＡＰＣ技术的一种应用方式，主 的效果。因此，对于过程控制系统的设计，已不能 要是在海量历史运行数据中建立多变量数学控制 采用单一基于定量数学模型的传统控制理论和控 模型，挖掘被控变量、干扰变量、操作变量之间的 制技术，必须研究先进的过程控制规律。先进控 数学关系，在模型中利用积分和微积分关系，协调 制（ＡＰＣ）技术的目标就是为了解决采用常规控制 各变量关系，实现先进过程控制。ＭＰＣ技术的应 效果不佳，甚至无法解决的复杂工业过程控制的 用是石油化工生产过程控制上的革命性突破，利 问题 用优化控制技术提高装置加工能力和高附加值产
化肥工品收率已成为众多企业普遍采用的技术手段。多 家公司开发成功的优化控制软件已在常减压、焦 化、催化裂化、连续重整、芳烃抽提、吸附分离和加 氢裂化等炼油装置以及聚丙烯、聚乙烯、聚酯等化 工装置中得到大量的成功应用，并带来了显著的 经济效益。 ２ ＡＰＣ技术在河南心连心化肥有限公司 生产中的应用分析 ２．１ 锅炉燃烧多变量综合控制优化器 循环流化床锅炉燃烧系统是一个大滞后、强 耦合的非线性系统，各变量间相互影响，同时要考 虑飞灰循环和燃烧过程具有反应慢、变量多、控制 精度低等问题；且操作人员的操作水平不尽相同， 控制思路有差异，工艺指标的波动范围较大。因 此，在实现锅炉燃烧ＡＰＣ技术上，考虑采用机理 控制优化器，从燃烧工艺理论出发，寻求过程的优 化控制。 针对循环流化床锅炉的燃烧及运行特性，机 理控制优化器的理论基础为：循环流化床锅炉炉 床释放的热流量与床料内含有的燃料量成正比， 可采用一次风控制炉床释放的热流量、进料量控 制床料内的燃料量的基本燃烧控制策略。锅炉燃 烧系统中涉及风、煤、灰、渣、水等，控制指标有床 温、床压、烟氧含量、主汽压、主汽温等参数，要实 现多变量综合优化控制，应以反映循环流化床锅 炉“蓄热池”存热量的床温信号为基础，根据引风 量、给煤量、风煤比、最佳氧含量、风量前馈、炉膛 压力信号及排渣的自动调节，实现循环流化床锅 炉的优化控制。循环流化床锅炉燃烧综合控制优 化器控制思路如图１所示。 最终建立的锅炉燃烧机理优化控制器包括燃 料、一次风、二次风、引风、排渣的自动调节，控制 参数为锅炉热负荷、炉膛出口烟气温度、床温、床 压、炉膛压差、烟气含氧量、炉膛负压、一次风量、 二次风量等。 ２．２ 精醇系统预精馏塔多变量ＭＰＣ技术 精醇系统是将粗甲醇进行多次部分汽化，同 时又将产生的气态物质多次部分冷凝，达到甲醇、 水以及其他杂质分离的过程。系统的输入物料为 粗甲醇，利用的热能为低压和中压蒸汽，进料粗甲 