在线调优

在线调优目前,FCC在线控制与优化方面存在的问题是:①对于瞬时变化的滞后性,传统PID和一些先进控制方法往往达不到令人满意的效果；②多变量控制系统最大的困难就是用一个稳定的模型去描述；FCC过程的动力学性质,而动力学模型的建立要利用控制变量和操作变量的关系,数据要分析、筛选。这个过程需要有相当程度的控制经验和过程知识,过程模型要和过程动力学相匹配,当过程动力学偏离了描述它的模型,那么对控制系统十分不利。③FCC反应-再生系统原料性质、催化剂活性、反应产物组成、主分馏塔物料不能进行在线测量。由于过程滞后性,使一些测量有较大误差。以上种种给控制与优化带来一定困难。2.1多变量预估控制与优化有些炼油厂先进之处就在于用静态模拟法计算主要操作变量的经济优化值。这些优化值主要是进料流率、提升管温度和进料预热温度。它们在整个过程中都要服从操作约束。它定的反应一再生系统约束共6个:浓度、风机负荷、生器床层温度、升管温度控制出口、空气压缩机吸入气压力控制出口、产生油气。其控制策略采用了3个水平等级。其中最重要的为控制模型,它用设定点的IDCOM-M预估控制每个变量,使每个变量在最低和最高极限之间。另一些炼油厂设定反应器严格约束控制的变量有再生器空气总需求量、分馏塔压力控制输出、气体量和风机排放压力。再生器燃烧控制的约束有烟气、稀相密相温度、空塔气速、差压调节器输出等约束条件。再生燃烧控制以DCOM-M为基础通过调节空气流率保证烟气温度和组成接近但低于极限值。反应器严格约束控制就是要使反应器接近优化器确定的最佳工况。除此之外，Honeywell公司的RMPCT软件也是应用多变量预估控制方法进行优化。2.2动态矩阵控制动态矩阵控制算法（DMC）是美国Shell公司首先提出和应用的一种基于对象单位阶跃响应模型的预测控制算法，它具有易于建模，鲁棒性强的显著优点，它适用于渐进稳定的线性对象。此算法基于系统的单位阶跃响应为模型，通过模型预测、滚动优化和反馈校正对控制系统的优化控制。DMC是美国Aspen公司的生产过程多变量预估控制软件包。它能处理那些强耦合、多变量同时约束下的优化控制问题，主要特点如下:①多变量的控制器DMC在调节操作变量时已完全考虑了该操作变量对系统中所有受控变量的影响，从而使受控变量都能保持不变。因此DMC是一个多变量控制器。②模型预估控制器DMC可以预测到未来受控变量超限的情况，使得操作人员很清楚控制器的控制目的和控制方向。另外，该模型也能处理那些不正常的动态过程，如大的纯滞后或反作用等。③约束控制器当系统出现扰动时，DMC计算出操作变量当前和未来的移动方向和移动幅度。在计算这个操作变量的变化时，绝对不能违反该操作变量的上、下限，否则控制器无法实施这个操作变量的操作。在超限情况下控制能够进行调整，以使控制器始终能够进行控制。2.3分散鲁棒性控制与优化我国浙江大学发出的后置烧焦罐提升管FCC装置实时优化的专家控制系统采用递进优化控制。其中,反应-再生系统的提升管出口温度和加热炉出口温度的KMM调节器是根据分散鲁棒(ROBUST)调节器的设计思想来设计的;分馏塔液位通过调节循环油浆取热量来控制,但此回路的调节余地有限,回炼比通过调节回炼油流量来控制。操作人员在实际的生产操作中积累下来的经验知识的一种表示方法。本系统将规则基按其功能分为控制规则基、优化规则基和协调规则基。此系统的优化控制目标是保证轻油收率不小于某定值和轻柴油产品完成计划条件下使汽油收率最大。2.4相关积分法北京优化佳公司开发的优化控制软件基于相关积分法实现了催化裂化流程的优化。相关积分是一种与随机过程有关的运算，随机过程x(t)和y(t)的相关积分定义为：T,M为两个适当的常数。相关积分优化器是一种特殊的非线性微分方程：F1,F2为两个固定的实函数。它能实时调整基本控制器的设定点SP，使目标函数J达到最大。此软件以实时测量的变量值计算装置是否处于最佳操作状态下，并根据计算的结果调节装置的反应温度、预提升蒸汽流量、原料油预热温度、掺渣比、回炼比、新催化剂加入量等优化变量，从而使装置的目标函数在满足条件下达到最大，实现实时优化控制。在线控制与优化除上述外,还有推理约束控制、自适应控制、模糊控制等系统。