油品調(diào)合系統(tǒng)在呼和浩特石化公司的應(yīng)用

孟亞強(qiáng)　海柱　種遠(yuǎn)

油品調(diào)合系統(tǒng)在呼和浩特石化公司的應(yīng)用

孟亞強(qiáng) 海柱 種遠(yuǎn)

（中國石油呼和浩特石化公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010070）

摘 要：該文根據(jù)呼和浩特石化公司油品調(diào)合的現(xiàn)狀，利用霍尼韋爾公司的調(diào)合軟件進(jìn)行在線優(yōu)化，根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)計算調(diào)合性質(zhì)，針對汽柴油調(diào)合的工藝過程，用非線性的計算方法及變模型優(yōu)化控制技術(shù)，結(jié)合DCS和近紅外分析儀，開發(fā)、實(shí)施了在線優(yōu)化調(diào)合控制系統(tǒng)，油品在線自動調(diào)合可以較好的解決汽柴油質(zhì)量指標(biāo)問題，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，并節(jié)約了成本。

關(guān)鍵詞：在線調(diào)合 優(yōu)化調(diào)合 霍尼韋爾系統(tǒng)

中圖分類號：TE96 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（c）-0255-02

1 概述

1.1 油品調(diào)合系統(tǒng)應(yīng)用簡述

隨著國內(nèi)民用車輛的數(shù)量快速增加，以及汽車檔次的提高，尤其對于93#汽油的指標(biāo)控制從辛烷值的控制，增加到對辛烷值、烯烴、芳烴、笨和硫含量的多參數(shù)指標(biāo)控制。特別是隨著國家對清潔汽油的標(biāo)準(zhǔn)在今年內(nèi)將全部油品提高到 “國Ⅳ”，將來甚至要提高到“國Ⅴ”的標(biāo)準(zhǔn)，這就使得采用“在線優(yōu)化調(diào)合技術(shù)”來進(jìn)行清潔汽油的生產(chǎn)，提高效益的要求也日益提高，而且可以減少產(chǎn)品的質(zhì)量過剩（如辛烷值浪費(fèi)），降低產(chǎn)品成本。目前管道在線優(yōu)化調(diào)合系統(tǒng)逐漸得到國內(nèi)石化公司的重視。油品調(diào)合優(yōu)化與調(diào)度解決方案的主要效益有：減少調(diào)合配方流失、調(diào)合質(zhì)量流失、庫存儲存量過剩和組分油庫存斷量等。其更大限度地提升成本及組分油的價值，優(yōu)化調(diào)合控制系統(tǒng)和先進(jìn)控制優(yōu)化解決方案為其提供支撐，以確保該優(yōu)化的調(diào)合調(diào)度能得到有效執(zhí)行。

1.2 呼和浩特石化公司以往的油品調(diào)合的現(xiàn)狀

呼和浩特石化公司以往的油品調(diào)合為管道調(diào)合方式，以93#汽油調(diào)合為例：常壓汽油和催化汽油在出裝置時進(jìn)行分析，根據(jù)化驗(yàn)分析結(jié)果計算MTBE的加入量，四股組分油通過管道直接到混合器進(jìn)行混合，通過泵打到成品罐，調(diào)合結(jié)束后，對成品罐的汽油進(jìn)行分析，若產(chǎn)品質(zhì)量不合格，則再加入適當(dāng)?shù)腗TBE，重新使用泵倒灌來達(dá)到混合目的，調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量。從上述的調(diào)合過程不難看出，質(zhì)檢部根據(jù)化驗(yàn)分析結(jié)果向儲運(yùn)車間下達(dá)調(diào)合配方，儲運(yùn)車間接受指令后，手動進(jìn)行調(diào)合，調(diào)合產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果沒有實(shí)時數(shù)據(jù)，控制精度低，不但需要占用大量的原料（組分）罐和成品油罐，而且成品油質(zhì)量過剩較大，調(diào)合效果不能及時監(jiān)控，整個調(diào)合的自動化水平很低。

2 油品調(diào)合控制系統(tǒng)

2.1 霍尼韋爾在線調(diào)合優(yōu)化控制原理

在大多數(shù)石化公司，因?yàn)樯婕爱a(chǎn)品質(zhì)量問題，裝置生產(chǎn)出的油品不能接出廠，而是先在中間油罐中儲存，必須經(jīng)過在線調(diào)合、化驗(yàn)合格后再批量出廠。采用先進(jìn)的優(yōu)化控制技術(shù)與油品調(diào)合過程，最優(yōu)化利用貴重組分油，為了調(diào)合結(jié)束時生成一個裝滿合格產(chǎn)品的成品罐，同時實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量過剩最小的目標(biāo)，需要考慮調(diào)合前成品罐罐低油的因素，將罐的初始量和初始產(chǎn)品質(zhì)量作為計算的初始點(diǎn)，跟蹤調(diào)合過程中所有質(zhì)量指標(biāo)的累積偏差，并在一定的量產(chǎn)品范圍內(nèi)通過調(diào)合消除這些偏差，即對成品罐中的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制。其控制原理如圖1所示。

從各組分油裝置生產(chǎn)出來的半成品油通過轉(zhuǎn)輸泵轉(zhuǎn)到組分油灌區(qū)，等待調(diào)合。油品車間接到公司生產(chǎn)調(diào)度下達(dá)的油品調(diào)合訂單之后，車間操作員按照調(diào)合訂單人工輸入指標(biāo)值、目標(biāo)罐的罐低油量及化驗(yàn)分析出的值。開始調(diào)合后，在線調(diào)合控制系統(tǒng)通過內(nèi)部計算得出最優(yōu)比例及控制方案，經(jīng)局域網(wǎng)絡(luò)直接把控制數(shù)據(jù)下載至和利時DCS控制系統(tǒng)控制器中，隨后DCS系統(tǒng)按照指令打開相應(yīng)的閥門及轉(zhuǎn)輸泵，開始進(jìn)行在線動態(tài)調(diào)合，在調(diào)合過程中近紅外在線分析儀實(shí)時分析調(diào)合出來的油品的各種元素的含量，把數(shù)據(jù)傳給調(diào)合優(yōu)化計算模塊，與目標(biāo)值進(jìn)行對比，重新得到各組分油的新比例值，再將新的控制數(shù)據(jù)下載至DCS控制系統(tǒng)中，經(jīng)過調(diào)整各組分油的流控器的開度來進(jìn)行非線性調(diào)合。

2.2 汽柴油在線調(diào)合系統(tǒng)架構(gòu)

呼和浩特石化公司在線調(diào)合裝置使用霍尼韋爾BMA系統(tǒng)，用于檢測和控制汽柴油的調(diào)合操作。本軟件系統(tǒng)包括以下三個部分，如圖2所示。

調(diào)合比例控制（BRC）：監(jiān)視和監(jiān)控在線調(diào)合系統(tǒng)的所有部分，如：泵、閥、流控器和分析儀。BRC能夠控制從調(diào)合開始到調(diào)合完成的整個調(diào)合過程，同時檢測設(shè)備的故障以及過程的波動。

標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)合優(yōu)化控制（OPENBPC）：通過分析儀的反饋可監(jiān)測調(diào)合產(chǎn)品的屬性，并自動調(diào)節(jié)調(diào)合頭各組分的比率直至滿足產(chǎn)品的質(zhì)量需求。通過與BRC之間的接口，OPENBPC進(jìn)行在線的、非線性的實(shí)時調(diào)合優(yōu)化。OPENBPC通過優(yōu)化單個組分配方的設(shè)定值為石化公司汽油、柴油、燃料油和基礎(chǔ)油調(diào)合提供復(fù)雜的性質(zhì)控制。

調(diào)合訂單（BI）：調(diào)合指令，即用于執(zhí)行調(diào)合指令的管理，以固定的調(diào)合場景號組織，能夠被操作員下載到調(diào)合比例控制系統(tǒng)。

2.3 霍尼韋爾系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)介紹

如圖3所示，描述了油品調(diào)合系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)允許過程控制網(wǎng)上的OpenBPC服務(wù)器訪問分布式控制系統(tǒng)（DCS）的BRC數(shù)據(jù)。

域控制器（PDC）：本系統(tǒng)使用域控制器，防止重要數(shù)據(jù)的安全性。

OPC服務(wù)器：實(shí)現(xiàn)與和利時的DCS控制系統(tǒng)之間的實(shí)時數(shù)據(jù)交換，是底層DCS系統(tǒng)與上層信息系統(tǒng)之間的橋梁和紐帶。一方面能將上層業(yè)務(wù)指令轉(zhuǎn)換成底層控制信號，另一方面能將底層過程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上層業(yè)務(wù)信息。

OpenBPC服務(wù)器：與BRC緊密配合，共同完成基礎(chǔ)的組分配方控制和高級質(zhì)量控制。通過來自在線分析儀的質(zhì)量測量和調(diào)合模型來確定最佳的組分配方方案。除了質(zhì)量控制，OpenBPC服務(wù)器提供調(diào)合訂單管理工具給石化公司生產(chǎn)調(diào)度人員使用，提供調(diào)合優(yōu)化報告和調(diào)合歷史數(shù)據(jù)。

BRC操作站：監(jiān)視和控制調(diào)合組分油的流量和體積，根據(jù)配方控制組分油的比率和添加劑的量。其主要功能有：調(diào)合頭設(shè)定、流量比例控制、調(diào)整調(diào)合次序、調(diào)合監(jiān)視、監(jiān)視在線分析儀的狀態(tài)以及更改調(diào)合模式等功能。

2.4 調(diào)合方案及調(diào)合狀態(tài)變化如下曲線所示：（圖4）

首先，初始化指定的累計器和控制器，初始化屬性誤差值。之后確定調(diào)合所需的設(shè)備和流程符合啟動的需求，進(jìn)入開始調(diào)合。此時，系統(tǒng)主設(shè)定是一個初始的、已組態(tài)好的值，隨后調(diào)合狀態(tài)進(jìn)入初始斜坡上升階段，經(jīng)過一段時間后調(diào)合保持一個較小的穩(wěn)定流量，同時分析儀置于在線狀態(tài)。隨后主設(shè)定值以固定的速率遞增（即斜坡上升）到穩(wěn)態(tài)目標(biāo)流量。如果有一個流量控制器無法達(dá)到所需的流量，便降低主設(shè)定值，直到所有控制器達(dá)到設(shè)定的比率為止。如果主設(shè)定值低于初始保持中的最小值，調(diào)合將停止。調(diào)合進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后如果操作員不改變目標(biāo)流量比率，也沒有流量干擾，那么所有的調(diào)合流量保持不變，此時主設(shè)定值自動進(jìn)行調(diào)節(jié)以保持調(diào)合流量在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，且只有在穩(wěn)定狀態(tài)下才能投入標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)合優(yōu)化控制OpenBPC。當(dāng)調(diào)合的總體積達(dá)到調(diào)合減慢體積時，調(diào)合狀態(tài)進(jìn)入斜坡下降階段，直至調(diào)合終止。斜坡下降階段可設(shè)定百分比值，以提高調(diào)合質(zhì)量。

3 結(jié)語

該文對呼和浩特石化公司汽柴油調(diào)合控制系統(tǒng)進(jìn)行簡要的介紹，在原有的和利時DCS控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)了一套基于霍尼韋爾公司技術(shù)的汽柴油調(diào)合在線優(yōu)化控制系統(tǒng)，解決了手工經(jīng)驗(yàn)調(diào)合質(zhì)量過剩和低效問題，應(yīng)用到呼和浩特石化公司的實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生了很好地經(jīng)濟(jì)效益。該控制系統(tǒng)不但人機(jī)界面友好，工業(yè)應(yīng)用投資成本低，軟件系統(tǒng)性能好，而且考慮到了實(shí)際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的多種情況，運(yùn)行速度能很好地滿足實(shí)時優(yōu)化的要求，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，具有很好地推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄒益民，周哲民.現(xiàn)場總線儀表技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2] 呼和浩特石化公司儀表管理規(guī)定，2008.

[3] 陸會明.控制裝置與儀表[M].2版.機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[4] 呼和浩特石化公司油品在線調(diào)合技術(shù)文檔，2010.

[5] 蔣凡，何盛寶，劉東蒿.油品在線調(diào)合及自動化系統(tǒng)的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)計，2006（23）：46-49.endprint

油品調(diào)合系統(tǒng)在呼和浩特石化公司的應(yīng)用

孟亞強(qiáng) 海柱 種遠(yuǎn)

（中國石油呼和浩特石化公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010070）

摘 要：該文根據(jù)呼和浩特石化公司油品調(diào)合的現(xiàn)狀，利用霍尼韋爾公司的調(diào)合軟件進(jìn)行在線優(yōu)化，根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)計算調(diào)合性質(zhì)，針對汽柴油調(diào)合的工藝過程，用非線性的計算方法及變模型優(yōu)化控制技術(shù)，結(jié)合DCS和近紅外分析儀，開發(fā)、實(shí)施了在線優(yōu)化調(diào)合控制系統(tǒng)，油品在線自動調(diào)合可以較好的解決汽柴油質(zhì)量指標(biāo)問題，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，并節(jié)約了成本。

關(guān)鍵詞：在線調(diào)合 優(yōu)化調(diào)合 霍尼韋爾系統(tǒng)

中圖分類號：TE96 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（c）-0255-02

1 概述

1.1 油品調(diào)合系統(tǒng)應(yīng)用簡述

隨著國內(nèi)民用車輛的數(shù)量快速增加，以及汽車檔次的提高，尤其對于93#汽油的指標(biāo)控制從辛烷值的控制，增加到對辛烷值、烯烴、芳烴、笨和硫含量的多參數(shù)指標(biāo)控制。特別是隨著國家對清潔汽油的標(biāo)準(zhǔn)在今年內(nèi)將全部油品提高到 “國Ⅳ”，將來甚至要提高到“國Ⅴ”的標(biāo)準(zhǔn)，這就使得采用“在線優(yōu)化調(diào)合技術(shù)”來進(jìn)行清潔汽油的生產(chǎn)，提高效益的要求也日益提高，而且可以減少產(chǎn)品的質(zhì)量過剩（如辛烷值浪費(fèi)），降低產(chǎn)品成本。目前管道在線優(yōu)化調(diào)合系統(tǒng)逐漸得到國內(nèi)石化公司的重視。油品調(diào)合優(yōu)化與調(diào)度解決方案的主要效益有：減少調(diào)合配方流失、調(diào)合質(zhì)量流失、庫存儲存量過剩和組分油庫存斷量等。其更大限度地提升成本及組分油的價值，優(yōu)化調(diào)合控制系統(tǒng)和先進(jìn)控制優(yōu)化解決方案為其提供支撐，以確保該優(yōu)化的調(diào)合調(diào)度能得到有效執(zhí)行。

1.2 呼和浩特石化公司以往的油品調(diào)合的現(xiàn)狀

呼和浩特石化公司以往的油品調(diào)合為管道調(diào)合方式，以93#汽油調(diào)合為例：常壓汽油和催化汽油在出裝置時進(jìn)行分析，根據(jù)化驗(yàn)分析結(jié)果計算MTBE的加入量，四股組分油通過管道直接到混合器進(jìn)行混合，通過泵打到成品罐，調(diào)合結(jié)束后，對成品罐的汽油進(jìn)行分析，若產(chǎn)品質(zhì)量不合格，則再加入適當(dāng)?shù)腗TBE，重新使用泵倒灌來達(dá)到混合目的，調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量。從上述的調(diào)合過程不難看出，質(zhì)檢部根據(jù)化驗(yàn)分析結(jié)果向儲運(yùn)車間下達(dá)調(diào)合配方，儲運(yùn)車間接受指令后，手動進(jìn)行調(diào)合，調(diào)合產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果沒有實(shí)時數(shù)據(jù)，控制精度低，不但需要占用大量的原料（組分）罐和成品油罐，而且成品油質(zhì)量過剩較大，調(diào)合效果不能及時監(jiān)控，整個調(diào)合的自動化水平很低。

2 油品調(diào)合控制系統(tǒng)

2.1 霍尼韋爾在線調(diào)合優(yōu)化控制原理

在大多數(shù)石化公司，因?yàn)樯婕爱a(chǎn)品質(zhì)量問題，裝置生產(chǎn)出的油品不能接出廠，而是先在中間油罐中儲存，必須經(jīng)過在線調(diào)合、化驗(yàn)合格后再批量出廠。采用先進(jìn)的優(yōu)化控制技術(shù)與油品調(diào)合過程，最優(yōu)化利用貴重組分油，為了調(diào)合結(jié)束時生成一個裝滿合格產(chǎn)品的成品罐，同時實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量過剩最小的目標(biāo)，需要考慮調(diào)合前成品罐罐低油的因素，將罐的初始量和初始產(chǎn)品質(zhì)量作為計算的初始點(diǎn)，跟蹤調(diào)合過程中所有質(zhì)量指標(biāo)的累積偏差，并在一定的量產(chǎn)品范圍內(nèi)通過調(diào)合消除這些偏差，即對成品罐中的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制。其控制原理如圖1所示。

從各組分油裝置生產(chǎn)出來的半成品油通過轉(zhuǎn)輸泵轉(zhuǎn)到組分油灌區(qū)，等待調(diào)合。油品車間接到公司生產(chǎn)調(diào)度下達(dá)的油品調(diào)合訂單之后，車間操作員按照調(diào)合訂單人工輸入指標(biāo)值、目標(biāo)罐的罐低油量及化驗(yàn)分析出的值。開始調(diào)合后，在線調(diào)合控制系統(tǒng)通過內(nèi)部計算得出最優(yōu)比例及控制方案，經(jīng)局域網(wǎng)絡(luò)直接把控制數(shù)據(jù)下載至和利時DCS控制系統(tǒng)控制器中，隨后DCS系統(tǒng)按照指令打開相應(yīng)的閥門及轉(zhuǎn)輸泵，開始進(jìn)行在線動態(tài)調(diào)合，在調(diào)合過程中近紅外在線分析儀實(shí)時分析調(diào)合出來的油品的各種元素的含量，把數(shù)據(jù)傳給調(diào)合優(yōu)化計算模塊，與目標(biāo)值進(jìn)行對比，重新得到各組分油的新比例值，再將新的控制數(shù)據(jù)下載至DCS控制系統(tǒng)中，經(jīng)過調(diào)整各組分油的流控器的開度來進(jìn)行非線性調(diào)合。

2.2 汽柴油在線調(diào)合系統(tǒng)架構(gòu)

呼和浩特石化公司在線調(diào)合裝置使用霍尼韋爾BMA系統(tǒng)，用于檢測和控制汽柴油的調(diào)合操作。本軟件系統(tǒng)包括以下三個部分，如圖2所示。

調(diào)合比例控制（BRC）：監(jiān)視和監(jiān)控在線調(diào)合系統(tǒng)的所有部分，如：泵、閥、流控器和分析儀。BRC能夠控制從調(diào)合開始到調(diào)合完成的整個調(diào)合過程，同時檢測設(shè)備的故障以及過程的波動。

標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)合優(yōu)化控制（OPENBPC）：通過分析儀的反饋可監(jiān)測調(diào)合產(chǎn)品的屬性，并自動調(diào)節(jié)調(diào)合頭各組分的比率直至滿足產(chǎn)品的質(zhì)量需求。通過與BRC之間的接口，OPENBPC進(jìn)行在線的、非線性的實(shí)時調(diào)合優(yōu)化。OPENBPC通過優(yōu)化單個組分配方的設(shè)定值為石化公司汽油、柴油、燃料油和基礎(chǔ)油調(diào)合提供復(fù)雜的性質(zhì)控制。

調(diào)合訂單（BI）：調(diào)合指令，即用于執(zhí)行調(diào)合指令的管理，以固定的調(diào)合場景號組織，能夠被操作員下載到調(diào)合比例控制系統(tǒng)。

2.3 霍尼韋爾系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)介紹

如圖3所示，描述了油品調(diào)合系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)允許過程控制網(wǎng)上的OpenBPC服務(wù)器訪問分布式控制系統(tǒng)（DCS）的BRC數(shù)據(jù)。

域控制器（PDC）：本系統(tǒng)使用域控制器，防止重要數(shù)據(jù)的安全性。

OPC服務(wù)器：實(shí)現(xiàn)與和利時的DCS控制系統(tǒng)之間的實(shí)時數(shù)據(jù)交換，是底層DCS系統(tǒng)與上層信息系統(tǒng)之間的橋梁和紐帶。一方面能將上層業(yè)務(wù)指令轉(zhuǎn)換成底層控制信號，另一方面能將底層過程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上層業(yè)務(wù)信息。

OpenBPC服務(wù)器：與BRC緊密配合，共同完成基礎(chǔ)的組分配方控制和高級質(zhì)量控制。通過來自在線分析儀的質(zhì)量測量和調(diào)合模型來確定最佳的組分配方方案。除了質(zhì)量控制，OpenBPC服務(wù)器提供調(diào)合訂單管理工具給石化公司生產(chǎn)調(diào)度人員使用，提供調(diào)合優(yōu)化報告和調(diào)合歷史數(shù)據(jù)。

BRC操作站：監(jiān)視和控制調(diào)合組分油的流量和體積，根據(jù)配方控制組分油的比率和添加劑的量。其主要功能有：調(diào)合頭設(shè)定、流量比例控制、調(diào)整調(diào)合次序、調(diào)合監(jiān)視、監(jiān)視在線分析儀的狀態(tài)以及更改調(diào)合模式等功能。

2.4 調(diào)合方案及調(diào)合狀態(tài)變化如下曲線所示：（圖4）

首先，初始化指定的累計器和控制器，初始化屬性誤差值。之后確定調(diào)合所需的設(shè)備和流程符合啟動的需求，進(jìn)入開始調(diào)合。此時，系統(tǒng)主設(shè)定是一個初始的、已組態(tài)好的值，隨后調(diào)合狀態(tài)進(jìn)入初始斜坡上升階段，經(jīng)過一段時間后調(diào)合保持一個較小的穩(wěn)定流量，同時分析儀置于在線狀態(tài)。隨后主設(shè)定值以固定的速率遞增（即斜坡上升）到穩(wěn)態(tài)目標(biāo)流量。如果有一個流量控制器無法達(dá)到所需的流量，便降低主設(shè)定值，直到所有控制器達(dá)到設(shè)定的比率為止。如果主設(shè)定值低于初始保持中的最小值，調(diào)合將停止。調(diào)合進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后如果操作員不改變目標(biāo)流量比率，也沒有流量干擾，那么所有的調(diào)合流量保持不變，此時主設(shè)定值自動進(jìn)行調(diào)節(jié)以保持調(diào)合流量在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，且只有在穩(wěn)定狀態(tài)下才能投入標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)合優(yōu)化控制OpenBPC。當(dāng)調(diào)合的總體積達(dá)到調(diào)合減慢體積時，調(diào)合狀態(tài)進(jìn)入斜坡下降階段，直至調(diào)合終止。斜坡下降階段可設(shè)定百分比值，以提高調(diào)合質(zhì)量。

3 結(jié)語

該文對呼和浩特石化公司汽柴油調(diào)合控制系統(tǒng)進(jìn)行簡要的介紹，在原有的和利時DCS控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)了一套基于霍尼韋爾公司技術(shù)的汽柴油調(diào)合在線優(yōu)化控制系統(tǒng)，解決了手工經(jīng)驗(yàn)調(diào)合質(zhì)量過剩和低效問題，應(yīng)用到呼和浩特石化公司的實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生了很好地經(jīng)濟(jì)效益。該控制系統(tǒng)不但人機(jī)界面友好，工業(yè)應(yīng)用投資成本低，軟件系統(tǒng)性能好，而且考慮到了實(shí)際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的多種情況，運(yùn)行速度能很好地滿足實(shí)時優(yōu)化的要求，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，具有很好地推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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[4] 呼和浩特石化公司油品在線調(diào)合技術(shù)文檔，2010.

[5] 蔣凡，何盛寶，劉東蒿.油品在線調(diào)合及自動化系統(tǒng)的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)計，2006（23）：46-49.endprint

油品調(diào)合系統(tǒng)在呼和浩特石化公司的應(yīng)用

孟亞強(qiáng) 海柱 種遠(yuǎn)

（中國石油呼和浩特石化公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010070）

摘 要：該文根據(jù)呼和浩特石化公司油品調(diào)合的現(xiàn)狀，利用霍尼韋爾公司的調(diào)合軟件進(jìn)行在線優(yōu)化，根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)計算調(diào)合性質(zhì)，針對汽柴油調(diào)合的工藝過程，用非線性的計算方法及變模型優(yōu)化控制技術(shù)，結(jié)合DCS和近紅外分析儀，開發(fā)、實(shí)施了在線優(yōu)化調(diào)合控制系統(tǒng)，油品在線自動調(diào)合可以較好的解決汽柴油質(zhì)量指標(biāo)問題，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，并節(jié)約了成本。

關(guān)鍵詞：在線調(diào)合 優(yōu)化調(diào)合 霍尼韋爾系統(tǒng)

中圖分類號：TE96 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（c）-0255-02

1 概述

1.1 油品調(diào)合系統(tǒng)應(yīng)用簡述

隨著國內(nèi)民用車輛的數(shù)量快速增加，以及汽車檔次的提高，尤其對于93#汽油的指標(biāo)控制從辛烷值的控制，增加到對辛烷值、烯烴、芳烴、笨和硫含量的多參數(shù)指標(biāo)控制。特別是隨著國家對清潔汽油的標(biāo)準(zhǔn)在今年內(nèi)將全部油品提高到 “國Ⅳ”，將來甚至要提高到“國Ⅴ”的標(biāo)準(zhǔn)，這就使得采用“在線優(yōu)化調(diào)合技術(shù)”來進(jìn)行清潔汽油的生產(chǎn)，提高效益的要求也日益提高，而且可以減少產(chǎn)品的質(zhì)量過剩（如辛烷值浪費(fèi)），降低產(chǎn)品成本。目前管道在線優(yōu)化調(diào)合系統(tǒng)逐漸得到國內(nèi)石化公司的重視。油品調(diào)合優(yōu)化與調(diào)度解決方案的主要效益有：減少調(diào)合配方流失、調(diào)合質(zhì)量流失、庫存儲存量過剩和組分油庫存斷量等。其更大限度地提升成本及組分油的價值，優(yōu)化調(diào)合控制系統(tǒng)和先進(jìn)控制優(yōu)化解決方案為其提供支撐，以確保該優(yōu)化的調(diào)合調(diào)度能得到有效執(zhí)行。

1.2 呼和浩特石化公司以往的油品調(diào)合的現(xiàn)狀

呼和浩特石化公司以往的油品調(diào)合為管道調(diào)合方式，以93#汽油調(diào)合為例：常壓汽油和催化汽油在出裝置時進(jìn)行分析，根據(jù)化驗(yàn)分析結(jié)果計算MTBE的加入量，四股組分油通過管道直接到混合器進(jìn)行混合，通過泵打到成品罐，調(diào)合結(jié)束后，對成品罐的汽油進(jìn)行分析，若產(chǎn)品質(zhì)量不合格，則再加入適當(dāng)?shù)腗TBE，重新使用泵倒灌來達(dá)到混合目的，調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量。從上述的調(diào)合過程不難看出，質(zhì)檢部根據(jù)化驗(yàn)分析結(jié)果向儲運(yùn)車間下達(dá)調(diào)合配方，儲運(yùn)車間接受指令后，手動進(jìn)行調(diào)合，調(diào)合產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果沒有實(shí)時數(shù)據(jù)，控制精度低，不但需要占用大量的原料（組分）罐和成品油罐，而且成品油質(zhì)量過剩較大，調(diào)合效果不能及時監(jiān)控，整個調(diào)合的自動化水平很低。

2 油品調(diào)合控制系統(tǒng)

2.1 霍尼韋爾在線調(diào)合優(yōu)化控制原理

在大多數(shù)石化公司，因?yàn)樯婕爱a(chǎn)品質(zhì)量問題，裝置生產(chǎn)出的油品不能接出廠，而是先在中間油罐中儲存，必須經(jīng)過在線調(diào)合、化驗(yàn)合格后再批量出廠。采用先進(jìn)的優(yōu)化控制技術(shù)與油品調(diào)合過程，最優(yōu)化利用貴重組分油，為了調(diào)合結(jié)束時生成一個裝滿合格產(chǎn)品的成品罐，同時實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量過剩最小的目標(biāo)，需要考慮調(diào)合前成品罐罐低油的因素，將罐的初始量和初始產(chǎn)品質(zhì)量作為計算的初始點(diǎn)，跟蹤調(diào)合過程中所有質(zhì)量指標(biāo)的累積偏差，并在一定的量產(chǎn)品范圍內(nèi)通過調(diào)合消除這些偏差，即對成品罐中的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制。其控制原理如圖1所示。

從各組分油裝置生產(chǎn)出來的半成品油通過轉(zhuǎn)輸泵轉(zhuǎn)到組分油灌區(qū)，等待調(diào)合。油品車間接到公司生產(chǎn)調(diào)度下達(dá)的油品調(diào)合訂單之后，車間操作員按照調(diào)合訂單人工輸入指標(biāo)值、目標(biāo)罐的罐低油量及化驗(yàn)分析出的值。開始調(diào)合后，在線調(diào)合控制系統(tǒng)通過內(nèi)部計算得出最優(yōu)比例及控制方案，經(jīng)局域網(wǎng)絡(luò)直接把控制數(shù)據(jù)下載至和利時DCS控制系統(tǒng)控制器中，隨后DCS系統(tǒng)按照指令打開相應(yīng)的閥門及轉(zhuǎn)輸泵，開始進(jìn)行在線動態(tài)調(diào)合，在調(diào)合過程中近紅外在線分析儀實(shí)時分析調(diào)合出來的油品的各種元素的含量，把數(shù)據(jù)傳給調(diào)合優(yōu)化計算模塊，與目標(biāo)值進(jìn)行對比，重新得到各組分油的新比例值，再將新的控制數(shù)據(jù)下載至DCS控制系統(tǒng)中，經(jīng)過調(diào)整各組分油的流控器的開度來進(jìn)行非線性調(diào)合。

2.2 汽柴油在線調(diào)合系統(tǒng)架構(gòu)

呼和浩特石化公司在線調(diào)合裝置使用霍尼韋爾BMA系統(tǒng)，用于檢測和控制汽柴油的調(diào)合操作。本軟件系統(tǒng)包括以下三個部分，如圖2所示。

調(diào)合比例控制（BRC）：監(jiān)視和監(jiān)控在線調(diào)合系統(tǒng)的所有部分，如：泵、閥、流控器和分析儀。BRC能夠控制從調(diào)合開始到調(diào)合完成的整個調(diào)合過程，同時檢測設(shè)備的故障以及過程的波動。

標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)合優(yōu)化控制（OPENBPC）：通過分析儀的反饋可監(jiān)測調(diào)合產(chǎn)品的屬性，并自動調(diào)節(jié)調(diào)合頭各組分的比率直至滿足產(chǎn)品的質(zhì)量需求。通過與BRC之間的接口，OPENBPC進(jìn)行在線的、非線性的實(shí)時調(diào)合優(yōu)化。OPENBPC通過優(yōu)化單個組分配方的設(shè)定值為石化公司汽油、柴油、燃料油和基礎(chǔ)油調(diào)合提供復(fù)雜的性質(zhì)控制。

調(diào)合訂單（BI）：調(diào)合指令，即用于執(zhí)行調(diào)合指令的管理，以固定的調(diào)合場景號組織，能夠被操作員下載到調(diào)合比例控制系統(tǒng)。

2.3 霍尼韋爾系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)介紹

如圖3所示，描述了油品調(diào)合系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)允許過程控制網(wǎng)上的OpenBPC服務(wù)器訪問分布式控制系統(tǒng)（DCS）的BRC數(shù)據(jù)。

域控制器（PDC）：本系統(tǒng)使用域控制器，防止重要數(shù)據(jù)的安全性。

OPC服務(wù)器：實(shí)現(xiàn)與和利時的DCS控制系統(tǒng)之間的實(shí)時數(shù)據(jù)交換，是底層DCS系統(tǒng)與上層信息系統(tǒng)之間的橋梁和紐帶。一方面能將上層業(yè)務(wù)指令轉(zhuǎn)換成底層控制信號，另一方面能將底層過程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上層業(yè)務(wù)信息。

OpenBPC服務(wù)器：與BRC緊密配合，共同完成基礎(chǔ)的組分配方控制和高級質(zhì)量控制。通過來自在線分析儀的質(zhì)量測量和調(diào)合模型來確定最佳的組分配方方案。除了質(zhì)量控制，OpenBPC服務(wù)器提供調(diào)合訂單管理工具給石化公司生產(chǎn)調(diào)度人員使用，提供調(diào)合優(yōu)化報告和調(diào)合歷史數(shù)據(jù)。

BRC操作站：監(jiān)視和控制調(diào)合組分油的流量和體積，根據(jù)配方控制組分油的比率和添加劑的量。其主要功能有：調(diào)合頭設(shè)定、流量比例控制、調(diào)整調(diào)合次序、調(diào)合監(jiān)視、監(jiān)視在線分析儀的狀態(tài)以及更改調(diào)合模式等功能。

2.4 調(diào)合方案及調(diào)合狀態(tài)變化如下曲線所示：（圖4）

首先，初始化指定的累計器和控制器，初始化屬性誤差值。之后確定調(diào)合所需的設(shè)備和流程符合啟動的需求，進(jìn)入開始調(diào)合。此時，系統(tǒng)主設(shè)定是一個初始的、已組態(tài)好的值，隨后調(diào)合狀態(tài)進(jìn)入初始斜坡上升階段，經(jīng)過一段時間后調(diào)合保持一個較小的穩(wěn)定流量，同時分析儀置于在線狀態(tài)。隨后主設(shè)定值以固定的速率遞增（即斜坡上升）到穩(wěn)態(tài)目標(biāo)流量。如果有一個流量控制器無法達(dá)到所需的流量，便降低主設(shè)定值，直到所有控制器達(dá)到設(shè)定的比率為止。如果主設(shè)定值低于初始保持中的最小值，調(diào)合將停止。調(diào)合進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后如果操作員不改變目標(biāo)流量比率，也沒有流量干擾，那么所有的調(diào)合流量保持不變，此時主設(shè)定值自動進(jìn)行調(diào)節(jié)以保持調(diào)合流量在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，且只有在穩(wěn)定狀態(tài)下才能投入標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)合優(yōu)化控制OpenBPC。當(dāng)調(diào)合的總體積達(dá)到調(diào)合減慢體積時，調(diào)合狀態(tài)進(jìn)入斜坡下降階段，直至調(diào)合終止。斜坡下降階段可設(shè)定百分比值，以提高調(diào)合質(zhì)量。

3 結(jié)語

該文對呼和浩特石化公司汽柴油調(diào)合控制系統(tǒng)進(jìn)行簡要的介紹，在原有的和利時DCS控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)了一套基于霍尼韋爾公司技術(shù)的汽柴油調(diào)合在線優(yōu)化控制系統(tǒng)，解決了手工經(jīng)驗(yàn)調(diào)合質(zhì)量過剩和低效問題，應(yīng)用到呼和浩特石化公司的實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生了很好地經(jīng)濟(jì)效益。該控制系統(tǒng)不但人機(jī)界面友好，工業(yè)應(yīng)用投資成本低，軟件系統(tǒng)性能好，而且考慮到了實(shí)際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的多種情況，運(yùn)行速度能很好地滿足實(shí)時優(yōu)化的要求，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，具有很好地推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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