复杂机理模型在线分析技术在气分装置上的应用

复杂机理模型在线分析技术在气分装置上的应用

何仁初;陈泾;魏永涛

【摘要】复杂的机理模型包含较多的过程变量,过程变量数据的采集对于复杂机理模型在线计算的准确性十分关键,而现场数据在实时采集过程存在很多干扰因素.在现有系统及通讯平台基础上,针对变量与模型的关联程度,利用DCS或其他实时数据库的上、下限约束和算法滤波方法,对过程数据进行了预处理,然后将相关变量分为主导变量与辅助变量,对变最权重系数进行在线修正等一系列处理,尽可能消除模型的随机误差和系统误差.以实际工业用气分装置中典型的多组分精馏塔(脱丙烷塔)和典型的二元精馏塔(丙烯精馏塔)为例,将现场塔顶、塔底温度和组分含量的计算值与测量值分别进行了对比,结果表明开发的模型具有较高的精确度、可靠性和稳定性.%Mechanism model includes many process variables, the real-time data collection of which is often disturbed by lots of factors, such as noises, sensor troubles and so on. However, these data are very important to the online calculation accuracy of complicated mechanism model. On the basis of existing DCS system and communication platform, process data were pretreated by using the function of upper-low limit constraint on DCS or other real-time databases connected to DCS, and algorithm filter was also used. Anymore, all variables were divided into principal and auxiliary variables with different weight coefficients which could be modified online to eliminate almost all the statistical errors and random errors. At last, a depropanizator in a gas fractionating plant, including the typical multi-component distillation column and a propylene distillation column, the typical two-component fractionation equipment, was selected as a case for

industrial application of the model. After comparisons of model calculation values of the top and bottom temperatures and component molar fractions of these two columns with their measured values, it was shown that this developed model was of high accuracy, reliability and stability.

【期刊名称】《石油学报（石油加工）》

【年(卷),期】2012(028)005

【总页数】5页(P871-875)

【关键词】精馏塔;气体分馏;在线分析;机理模型

【作者】何仁初;陈泾;魏永涛

【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;石化盈科信息技术有

限责任公司上海分公司,上海200126;中国石油大庆石化分公司热电厂,黑龙江大庆163714

【正文语种】中文

【中图分类】TQ028.1;TP391.9

由于精馏塔的强非线性特性以及技术和经济等条件的限制，在实施先进过程控制中，为了满足控制的需要，各种针对精馏塔计算的新算法以及测量方法层出不穷［1－4］，而应用于实际精馏装置的基于严格机理模型的在线分析技术却鲜有报道。

笔者将所开发的严格机理模型在线分析技术应用于某炼油厂气分装置，对脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烯精馏塔和轻、重碳四塔分别建立了严格机理模型。针对该装置实际

情况中由于DCS运行多年，负荷较重，整个机理模型在线分析系统的运行又需要一个很好的计算平台，所以模型运行程序在一台单独的PC机上运行，数据在PC 机和老DCS系统的ALPHA机之间进行实时交换。

笔者针对过程变量的特点，根据变量对模型计算结果贡献的程度，将过程变量划分为主导变量和辅助变量，与之对应的系数分为主导变量系数和辅助变量系数，在现场采集数据滤波后，提取变量的有效信息，再采取对应的数据处理手段（如变量系数修正等），确保模型入口数据的有效性和可靠性，从而保证了模型计算结果的可靠性和精确度。

1 某炼油厂气分装置系统环境

1.1 现场环境简介

工业过程控制的实现涉及大量现场数据的输入输出，现场仪表通过传感器检测到信号的变化并通过A／D转换将现场流量、温度、压力等数据送入DCS系统。

实验厂气分装置DCS采用美国FISHERROSEMOUNT PROVOX系统，包括2对IFC控制器，负责现场仪表数据的采集和控制；2台电子单元（WS30），相当于操作站的服务器，负责管理操作系统和DCS专用软件；4个HDL（网络接口模件），负责数据接收和转换；2个HUB（网络集线器）；4台操作站，负责生产操作和控制；1个工程师站，负责DCS组态和维护工作。由于装置位置距控制室较近，装置内不设置现场控制室（站），现场仪表信号全部直接进入控制室，并接至装置的DCS，装置DCS及其辅助机柜安装在控制室内；DCS电源独立设置。

1.2 系统运行环境与通讯

常规控制运行在FISHER＿ROSEMOUNT PROVOX DCS上，其上挂接ALPHA 工作站作为上位机，运行Open VMS系统，ALPHA机通过专用接口访问DCS，同时ALPHA机还通过以太网使用TCP／IP协议（传输控制协议／网际协议）与PC机（Windows 2000Server）之间进行通讯。