本人大四学生，想设计原油蒸馏常减压蒸馏控制系统。
DCS在中国炼油厂使用已有15年，20多家炼油厂安装使用了不同类型的DCS。
DCS，用于常减压蒸馏装置、催化裂化装置、催化重整装置、加氢精制、油品调和等。
过程控制和生产管理。其中十几套DCS用于原油蒸馏，大部分用于常减压蒸馏装置的单回流。
复杂回路控制，例如路径控制和前馈、级联、选择和比率。一些炼油厂已经开发并实施了先进的控制。
策略。下面介绍DCS在原油蒸馏生产过程中主控制回路和先进控制软件的开发和应用。
情况。
一、流程概述
对于原油蒸馏，国内大型炼油厂一般采用常减压蒸馏装置，年加工原油250-270万吨。
由电脱盐、初馏塔、常压塔、减压塔、常压加热炉、真空加热炉、产品精馏和自产蒸汽组成。
蒸汽系统的组成。该装置不仅要生产合格的汽油、航空煤油、灯用煤油和柴油，还要生产原料。
生产催化裂化原料、氧化沥青原料和渣油；对于燃油润滑油精炼厂来说，生产润滑油也是必要的。
石油基础油。所有炼油厂使用不同类型的原油，当原油的品种改变时，生产计划也要改变。
燃料润滑油常减压蒸馏装置的工艺流程如下:原油从罐区输送到常减压蒸馏装置时，温度一般为
在30℃左右，由原油泵送入换热器进行换热。换热后原油温度达到110℃，进入电渗析。
盐罐第一次脱盐，第二次脱盐，然后通过换热加热到220℃左右，再进入初馏塔进行蒸馏。
。初馏塔塔底原油分两路泵入换热器换热至290℃左右，再送入常压加热炉加热。
在370℃左右，进入常压塔。汽油从常压塔顶蒸馏出来，煤油从常压侧线(简称常侧线)产出。
第二侧线(以下称为第二侧线)产生柴油，第三侧线产生润滑或推进材料，第四侧线产生推进材料。常压塔底部重量
油被泵入常压加热炉，加热到390℃，送入减压塔进行减压蒸馏。第一线和第二线的扣除
料或催，减三线减四线润料。
二、常减压蒸馏装置的主要控制回路
原油蒸馏是一个连续的生产过程。一套原油年加工量250万吨的常减压蒸馏装置一般为130。
~ 150控制回路。应用软件一部分由连续控制功能块实现，另一部分是高级的。
语言编程。下面介绍几种典型的控制电路。
1.真空炉0.7MPa蒸汽的分程控制
真空炉中0.7 MPa蒸汽的压力是通过补充1.1 MPa蒸汽或排气至0.4 MPa来实现的。
管网排气调节。用DCS控制0.7MPa蒸汽压力，由计算器功能计算判断。
断，实现蒸汽压力的分程控制。0.7MPa蒸汽压力检测信号送至功能块调节器进行调节。
输出4 ~ 12~20mA段调节1.1mpa蒸汽进入管网调节阀，输出12~20mA段。
调节0.4MPa排气管网调节阀。这其实就是通过模仿常规仪器的硬量程方案来实现量程调节。
保持0.7MPa蒸汽压力稳定。
2.常减压塔中段回流热负荷的控制
中间回流的主要作用是带走塔内的部分热负荷。中间回流的热负荷是中间回流通过换热器。
冷却前后温差、中间回流和比热的乘积。回流由中间回流的热负荷决定。
流动。中间回流为二级回流路，用中间热负荷连接中间回流，形成串级调节回路。由d
CS计算器功能块计算冷却前后的温差，并计算热负荷。主回路热负荷的给定值由工人给出。
设定或主机给定。
3.提高加热炉热效率的控制
为了提高加热炉热效率，节约能源，对入炉空气进行预热，降低烟气温度，控制温度。
剩余空气系数和其他方法。一般的加热炉控制是利用烟气作为加热载体来预热进入炉内的空气。通过控制
炉膛压力正常，保证了热效率和加热炉的安全运行。
(1)炉膛压力控制
在常压炉和真空炉的辐射对流室安装一个微差压变送器，测量炉内负压，使用一根长线。
过程执行机构，通过连杆来调节烟气挡板的开度，从而维持炉膛内的正常压力。
(2)烟气中氧含量的控制
一般用氧化锆分析仪测量烟气中的氧含量，由氧含量控制鼓风机入口挡板。
温度，控制入炉空气量，达到最佳过量空气系数，提高加热炉热效率。
4.加热炉出口温度控制
加热炉出口温度控制有两种技术方案，由加热炉工艺画面上的开关(或软开关)控制
)开关。一种方案是总出口温度与燃料油和燃料气流量相连，另一种方案是加热炉吸热供热。
价值平衡控制。热值平衡控制需要使用许多计算器功能块计算热值，同时使用热值控制。
PID功能块。给定值是进料流量、比热、进料出口温度和加热炉入口温度之间的差值。
的乘积，即吸热值。测得的值就是燃油和燃气的热值，也就是热值。热值平衡控制可以
降低能耗，平稳运行，更有效地控制加热炉出口温度。系统的开发和实现充分利用了d。
内部仪器在计算机科学中的作用。
5.常压塔的解耦控制
常压塔有四条侧线，任何一条侧线抽出量的变化都会改变抽出塔盘以下的内回流。
从而影响侧线下方每条侧线的产品质量。通常，可以使用第一条线的初始蒸馏点和第二条线的干燥点(90%干燥)。
点)，恒定的线性粘度作为操作中的质量指标。为了提高轻油收率，保证副产品质量。
为了克服各侧线的相互影响，常压塔侧线采用解耦控制。以恒定第二线为例，恒定第二线的输出可以
可以用两线泵送流量控制，也可以用解耦方式控制，用流程图开关切换。解决
在耦合方法中，第二线的干点控制功能块的输出乘以原油进料速率的延迟，作为第二线的泵送流量功。
能量块的给定值。测量值是本地侧流量、正常侧流量的延迟值和正常塔输出原油的延迟值之和。
在配置中使用延迟功能块，延迟的时间常数通过实验确定。这种自上而下的干点解耦控制
该生产方法不仅改变了本侧线的流量，还调节了下一侧线的流量，从而稳定了各侧线的产品质量。
数量。解耦控制还增加了原油流量前馈，对平稳操作、克服干扰、保证质量有重要作用。
使用。
第三，原油蒸馏的先进控制
1.DCS的控制结构层
先进控制至今没有明确的定义，可以这样解释。所谓先进控制，就是广义上的传统常规仪表。
不可构造性控制，从狭义上讲，与计算机强大的计算功能和逻辑判断功能有关，而在DC
不能在s上简单配置的控制。高级控制是软件应用和硬件平台的结合，而硬件平台不是
它不仅包括DCS，还包括主要的信息获取和执行机制。
DCS的控制结构层大致分为三个层次:
基本模块:是一种基本的单回路控制算法，主要是PID，用来使被控变量保持在设定值。
点。
可编程模块:可编程模块可以通过一定的计算(如补偿计算等)实现一些复杂的功能。).
杂项算法，包括前馈，选择，比率，级联等等。这些算法基于DCS中操作模块的组态
获得。
计算机优化层:这是高级控制和高级控制层，实际上有时包括几层。
例如多变量控制器和静态优化器。
DCS的控制结构层基本上是分层的形式。一般来说，上层提供了较低的设置点，但也有一些例子。
外面。特殊情况下，优化层直接控制调节阀的阀位。DCS的控制结构层可以理解为
基本控制层相当于单回路调节仪表，可编程模块在某种程度上类似于控制复杂的仪表操作。
计算互联，优化层对应DCS的计算机功能。原油蒸馏先进控制策略的开发和实施，
DCS的控制结构层结合了对象数学模型和专家系统的开发研究。
2.原油蒸馏先进控制策略
国内原油蒸馏的先进控制策略有两种:自主开发的应用软件和进口的应用软件。
设备上的闭环操作或离线指令操作。
中国研究和开发常减压蒸馏装置的先进控制已有10年，每个技术方案都有不同的特点。
原油蒸馏的先进控制，最初是在一个工厂开发的，分为四个部分:副产品质量的计算和塔内蒸汽。
液体负荷的精确计算，多侧线产品质量和收率的智能协调控制，回流取热的优化控制。应该
随着软件的开发，充分发挥了DCS的强大功能，并以此为基础开发和实现了高质量的数学模型。
类型和优化控制软件。该系统的长期成功运行对我国DCS的应用和发展是一个鼓舞。各类企业的发展
所采用的先进控制系统包括:组分推理、多变量控制、中间回流和换热过程优化、加热炉控制。
燃料控制和支路平衡控制、馏分切割控制、汽提蒸汽量优化、自校正控制等。，下面介绍。
一个高级控制的例子。
(1)常压塔的多变量控制
解耦控制最初用于某厂的常压塔，在此基础上发展了多变量控制。常压塔有两个进料口，生产
塔顶有汽油，四个侧线产品，其中一二线产品质量最重要。主要质量指标有
由常一线和常二线初馏点、干点和90%点温度测定，用在线质量仪连续分析。
。以上三种质量控制通常是通过恒定一线温度、恒定一线流量和恒定二线流量来控制的。恒定线路温升
它将导致初馏点、干点和第二线的90%点的温度升高。恒定一线流量或恒定二线流量
这种增加将提高第一行干点或第二行90%点的温度。
首先要建立一个包括三个PID调节器、常压塔和三个质量仪表的广义对象数学模型。
类型:
式中:p为一线产品的初馏点；d是正规一线产品的干点；T [，2]是二线积90。
%点温度；T [，1]是恒定的线性温度；Q [，1]是不变的一线流量；Q [，2]是恒定流。
为了得到G(S)，在工作点附近用飞升曲线的方法进行模拟拟合，得到对象的广义对。
图像传递函数矩阵。针对广义对象多变量强相关性和大时滞的特点，设计了常压塔的多变量控制
控制系统。
所有程序都用C语言编写，根据采集的实时数据计算控制量，最后分别送到三个控制。
该回路改变给定值，实现常压塔的多变量控制。
分馏点(初馏点，干点，90%点温度)得出，部分企业采用进口初馏塔，常压。
塔和减压塔分馏点的计算模型。分馏点的计算是基于已知的原油实际沸点(TBT)曲线和塔。
实时采集各副产物的真实沸点曲线、塔内各部分的温度和压力、各物料进出塔的流量，并对塔进行划分
段，对各段进行物料平衡计算和热量平衡计算，得到塔内液相流量和气相流量，从而进行计算
计算副产物的分馏点。
模型计算比在线分析仪快，一般系统程序每10秒运行一次，克服了在线分析仪的缺点。
滞后，提高调整质量。在分馏点计算的基础上，通过计算机间的通讯对DCS系统进行改造
设定系统中相关侧流控制模块的值，实现高级控制。
在其他企业中，操作员利用常压塔的稳定生产过程来切断SPC控制部分，根据
根据实时参数计算出的分馏点，计算机手动微调相关副产物流量控制系统的给定值
其实有些优化软件只是起到一个离线指导的作用。
(2)LQG自校正控制
某厂在PROVOX系统的上位机HP1000A700上使用FORTRAN语言。
开发了LQG自校正控制程序，实现了对常减压蒸馏装置多个控制回路的LQG自校正控制。
常压塔顶温度控制。该回路最初由PID控制，但是由于诸如生产量和环境温度等因素的变化。
的影响，不能得到满意的控制效果。用LQG自校正控制代替PID控制后，塔顶温度控制
该系统取得了理想的效果。塔顶温度与塔干点有一定的关系。据技术人员介绍，
塔顶温度每增加65438±0℃，干点可增加3 ~ 5℃。当塔顶温度相对稳定时，技术人员可以
适当提高塔顶温度，提高干点，可以提高收率。根据每年平均加工250万吨原油计算，
如果干点提高2℃，塔顶产量可增加上千吨。自适应控制带来了可观的经济效益。
常压塔的模拟优化控制。在满足各种馏分产品质量要求的前提下，提高分配率和
各段回流取热的优化。蒸馏出口产品质量仍采用先进控制，要求的目标是:塔顶常压蒸馏。
产品质量闭环控制时，给定点干点值为2℃，常压塔各侧线达到3。
0 ~ 5℃时，95%点温度高于350℃，大气三线350℃分数较小。
在15%，并在操作台CRT上显示上述侧线指示器。在保证塔顶分配率和各侧线产品质量的情况下
在量的前提下，优化全塔回流取热，使全塔回收率达到90%以上。
减压塔的模拟优化控制。在保证真空混合蜡油质量的前提下，最大限度地抽出蜡油馏分。
减压二线的90%蒸馏温度不低于510℃,减压渣油的运动粘度小于810■泊(923
油)，并优化来自第一管线和第二管线的热量提取的分布。
(3)中间回流的计算
分馏塔的中间回流主要用于带走塔内的部分热量，以减少塔顶负荷，同时回收部分热量。
数量。但中段回流过多对蒸馏不利，会影响分馏精度。如果架空负荷允许，应该适中。
减少中段回流流量，保证一条侧线和两条侧线的产品空隙度要求。由于常减压蒸馏装置的能力，原
油的品种和生产计划经常变化，中段回流也要相应调整。中段的回流不同于常压塔中的回流
负荷、顶汽油冷却器负荷、产品质量、回收潜力和其他条件。中段回流计算的数学模型
根据塔顶回流、塔底吹扫、塔顶温度、塔顶回流入口温度、塔顶循环回流入口温度和介质温度
计算回流段进出口温度以指导操作。
(4)自动升降模式
自动升降模式用于改变加工能力的顺序控制。根据生产调度指令，根据操作经验，料位
平衡，自动控制方案来调节装置的主要流量。按时间顺序，常压炉、常压塔各侧的流量
减压塔各侧的线流量和线流量降低。该模型可由DCS的几个功能模块依次控制。
要实现，也可以用C语言编程。当模型是闭环时，不仅控制回路的给定值改变，而且是相同的
同时，每个电路的调整时间和调整量都打印在打印机上。
四。讨论
1.原油蒸馏的先进控制几乎涉及到副产品质量的质量模型，无论是静态的还是动态的。
状态，其依据来自DCS采集的塔内温度、压力、流量等信息，以及塔内的物料/能量。
形势的平衡。过程模型的建立应进一步探索过程机理，并进行机理分析和识别。
同时，建模之路应与人工智能的发展相结合，如人工神经网络模型正日益引起
人们的注意力。当无法获得全局模型时，可以考虑局部模型和专家系统的结合，这也是一种
前景和方向。
2.运行人员的经验对于先进控制软件的开发和维护至关重要，其中不乏真知灼见。如何吸收它们？
在实践中学习他们的经验，帮助他们把这种经验表达出来，提炼出来，这是很有意义的。
这在开发专家系统时尤为重要。
3.3的优秀图形功能。DCS一直被人们所称道。高级控制一般运行在上位机，而在
在实施过程中，应在操作站的CRT上给出先进的控制信息，使操作者感到友好。
看到的，与其说是让人感到无聊的神秘，不如说这方面的开发和研究已经取得了初步的成果，并且需要进一步的发展。
发展和完善。
4.国内先进控制软件的标准化和商品化工作尚未起步，目前在控制软件的设计中还没有表现出来。
其内容的标准符号是一大障碍。这方面的研究和开发工作将提高DCS的应用水平和推广程度。
应用结果具有重要意义。