第一篇：石油化工過程先進(jìn)控制與優(yōu)化研究進(jìn)展PPT-4
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—— 現(xiàn)狀與發(fā)展
華東理工大學(xué)
錢 鋒
二零零七年八月
主要內(nèi)容
一、過程控制與優(yōu)化的作用
二、過程控制與優(yōu)化的現(xiàn)狀 APC與RTO廣泛應(yīng)用 與 廣泛應(yīng)用
三、工程應(yīng)用中過程控制的新方向
過程監(jiān)控：DCS/PCS/APC/RTO/MES全系統(tǒng)集成監(jiān)控 過程監(jiān)控： 全系統(tǒng)集成監(jiān)控 自適應(yīng)控制器： 自適應(yīng)控制器：克服傳統(tǒng)概念對模型精確性要求
四、過程控制與優(yōu)化的案例分析
一、過程控制與優(yōu)化的作用
國家發(fā)展戰(zhàn)略需求
國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》 流程工業(yè)的綠色化、《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》將“流程工業(yè)的綠色化、自 動化及裝備”列為優(yōu)先發(fā)展主題，重點(diǎn)研究開發(fā)“ 動化及裝備”列為優(yōu)先發(fā)展主題，重點(diǎn)研究開發(fā)“基于生態(tài)工業(yè)概念 的系統(tǒng)集成和自動化技術(shù)，流程工業(yè)需要的傳感器、的系統(tǒng)集成和自動化技術(shù)，流程工業(yè)需要的傳感器、智能化檢測控制 技術(shù)、裝備和調(diào)控系統(tǒng)。技術(shù)、裝備和調(diào)控系統(tǒng)?！?中國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》 《中國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》裝備制造業(yè)振興 的重點(diǎn)： 推進(jìn)百萬噸級大型乙烯成套設(shè)備和對二甲苯、成套設(shè)備和對二甲苯 的重點(diǎn)：“推進(jìn)百萬噸級大型乙烯成套設(shè)備和對二甲苯、對苯二甲酸 成套設(shè)備國產(chǎn)化。成套設(shè)備國產(chǎn)化?！保ㄗ詣踊夹g(shù)非常重要）國產(chǎn)化 自動化技術(shù)非常重要）國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》指出，《 國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》 指出，在“ 發(fā)展重大 工程自動化控制系統(tǒng)和關(guān)鍵精密測試儀器，工程自動化控制系統(tǒng)和關(guān)鍵精密測試儀器，滿足重點(diǎn)建設(shè)工程及其他 實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破。重大（成套）重大（成套）技術(shù)裝備高度自動化和智能化的需要 ”實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破。
用自動化技術(shù)提高流程工業(yè)自主創(chuàng)新能力
石油和化學(xué)工業(yè)發(fā)展需求
國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè) 2005年石油和化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到 年石油和化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到33762億元，占 億元，年石油和化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到 億元 國民生產(chǎn)總值（億元）國民生產(chǎn)總值（182321億元）的18.5% 億元 石油和化學(xué)工業(yè)既是產(chǎn)能大戶又是耗能大戶 2005年我國石油化工行業(yè)總能耗3.048億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年我國石油化工行業(yè)總能耗 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年我國石油化工行業(yè)總能耗 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤 占全國總能耗的15% 占全國總能耗的 萬元GDP能耗是0.903噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比國外同行業(yè)平均 能耗是 噸標(biāo)準(zhǔn)煤，萬元 能耗 噸標(biāo)準(zhǔn)煤 水平高 水平高15%～20% ～ 污水排放，全行業(yè)達(dá)32.3億噸，廢氣 億噸，污水排放，全行業(yè)達(dá) 億噸 廢氣1.4274萬億立 萬億立 方米，固體廢棄物8406萬噸 方米，固體廢棄物 萬噸
應(yīng)用過程控制與優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排
過程控制與優(yōu)化如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗 1.運(yùn)行過程優(yōu)化操作
過程控制
目的：克服擾動，目的：克服擾動，保證操作安全性和平穩(wěn)性 手段：先進(jìn)控制器（控制方法、算法）手段：先進(jìn)控制器（控制方法、算法）設(shè)計(jì)
過程優(yōu)化
目的：確定最優(yōu)操作條件，增產(chǎn)、節(jié)能、降耗、目的：確定最優(yōu)操作條件，增產(chǎn)、節(jié)能、降耗、減排 手段：生產(chǎn)裝置、過程、手段：生產(chǎn)裝置、過程、流程的模擬和優(yōu)化運(yùn)行
用能過程監(jiān)控
優(yōu)化生產(chǎn)操作條件，優(yōu)化生產(chǎn)操作條件，確保過程用能始終保持在高效工況 下運(yùn)行
過程控制與優(yōu)化如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗 2.過程用能組合優(yōu)化
夾點(diǎn)技術(shù)提升和設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)
對工廠換熱網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化操作，可節(jié)省操作費(fèi) 對工廠換熱網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化操作，可節(jié)省操作費(fèi)20 ％～50％，投資回收期一年左右； ％，投資回收期一年左右 ％～ ％，投資回收期一年左右； 對新建工廠換熱設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，比傳統(tǒng)方法可節(jié)省 對新建工廠換熱設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，投資10％～ ％，操作費(fèi)節(jié)省 ％～50％。％～20％，操作費(fèi)節(jié)省30％～ 投資 ％～ ％，操作費(fèi)節(jié)省 ％～ ％。Exergy分析方法 分析方法
注重能量的質(zhì)量高低或有效能的大小 工藝裝置能量優(yōu)化、工藝裝置能量優(yōu)化、工藝裝置及與其它單元之間的熱聯(lián) 合、全廠低溫?zé)醿?yōu)化利用以及蒸汽動力系統(tǒng)綜合優(yōu)化 應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)和節(jié)能改造中，應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)和節(jié)能改造中，可取得 極大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。極大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
先進(jìn)控制和優(yōu)化應(yīng)用的效益
Aspen公司 數(shù)據(jù)表明： 公司 數(shù)據(jù)表明：
實(shí)施APC取得的效益中，降低能耗占10％，產(chǎn)品質(zhì) 取得的效益中，降低能耗占 ％，％，產(chǎn)品質(zhì) 實(shí)施 取得的效益中 量提高占10%，提高裝置生產(chǎn)平穩(wěn)與安全性占 ％，量提高占，提高裝置生產(chǎn)平穩(wěn)與安全性占15％，提高回收率占15％，提高加工能力占30％。％，提高加工能力占 提高回收率占 ％，提高加工能力占 ％。Chemshare公司數(shù)據(jù)表明： 公司數(shù)據(jù)表明： 公司數(shù)據(jù)表明 改造常規(guī)儀表獲得10％的效益，用DCS改造常規(guī)儀表獲得 ％的效益，在DCS上實(shí) 改造常規(guī)儀表獲得 上實(shí) 上實(shí)現(xiàn)RTO獲得 獲得40 獲得40％的效益，上實(shí)現(xiàn) 獲得 現(xiàn)APC獲得 ％的效益，在APC上實(shí)現(xiàn) 獲得 的效益。％的效益。Foxboro公司數(shù)據(jù)表明： 公司數(shù)據(jù)表明： 公司數(shù)據(jù)表明 效益比：DCS為 1 : ARC為 3 : APC為 5 : RTO 為 9。效益比： 為 為 為。
過程控制與優(yōu)化技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
市場、技術(shù)、政策導(dǎo)向等的變化不斷給流程模擬、市場、技術(shù)、政策導(dǎo)向等的變化不斷給流程模擬、先 進(jìn)控制和過程優(yōu)化技術(shù)提出了新的要求和挑戰(zhàn) 嚴(yán)格的環(huán)保指標(biāo)和成本控制要求，多目標(biāo)、嚴(yán)格的環(huán)保指標(biāo)和成本控制要求，多目標(biāo)、變約束 的優(yōu)化與控制任務(wù)等，目前已有的流程模擬、的優(yōu)化與控制任務(wù)等，目前已有的流程模擬、先進(jìn) 控制和過程優(yōu)化技術(shù)尚不能完全勝任，控制和過程優(yōu)化技術(shù)尚不能完全勝任，需要進(jìn)一步 加強(qiáng)創(chuàng)新研究 過程模型化技術(shù)和水平還遠(yuǎn)不能滿足我國石化行業(yè)發(fā) 展的需要 關(guān)鍵石化技術(shù)國際供應(yīng)商在模型上對我國實(shí)行技術(shù) 封鎖，需要自主地進(jìn)行流程的設(shè)計(jì)、封鎖，需要自主地進(jìn)行流程的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和提升
先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
過程模型和優(yōu)化技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步
模型的準(zhǔn)確性和效率、在線模型參數(shù)調(diào)整、模型的準(zhǔn)確性和效率、在線模型參數(shù)調(diào)整、測量 儀表故障補(bǔ)償、系統(tǒng)擾動克服、儀表故障補(bǔ)償、系統(tǒng)擾動克服、系統(tǒng)框架優(yōu)化設(shè) 計(jì)、系統(tǒng)長期維護(hù)困難等是造成現(xiàn)有技術(shù)在工業(yè) 系統(tǒng)長期維護(hù)困難等是造成現(xiàn)有技術(shù)在工業(yè) 裝置上長期有效運(yùn)行不理想的主要原因； 裝置上長期有效運(yùn)行不理想的主要原因； 過程模型化技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)特別是在線模型校正 過程模型化技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)特別是在線模型校正 與優(yōu)化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新對流程模擬、與優(yōu)化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新對流程模擬、先進(jìn) 等關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新對流程模擬 控制和過程優(yōu)化至關(guān)重要； 控制和過程優(yōu)化至關(guān)重要；
二、過程控制與優(yōu)化的現(xiàn)狀
過程控制發(fā)展的回顧
階段 控制理論 控制工具 控制要求 控制水平一 年代70以前 以前）（年代 以前）
經(jīng)典控制理論 二 年代）（70～80年代）～ 年代 現(xiàn)代控制理論 三 年代）（90年代）年代 控制論、信息論、控制論、信息論、系 統(tǒng)論、統(tǒng)論、人工智能等學(xué) 科交叉 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總 線系統(tǒng)與智能儀表
常規(guī)儀表 分布式控制計(jì)算機(jī)（DCS））氣動、液動、電動）（氣動、液動、電動）安全、安全、平穩(wěn) 簡單控制系統(tǒng)
市場預(yù)測、快速響應(yīng)、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗 市場預(yù)測、快速響應(yīng)、柔性生產(chǎn)、柔性生產(chǎn)、創(chuàng)新管理 先進(jìn)控制系統(tǒng) 綜合自動化（綜合自動化（CIPS））
先進(jìn)的控制工具，先進(jìn)的控制工具，DCS、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)與完善；、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)與完善； 現(xiàn)代控制理論的不斷發(fā)展與提高。如預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、現(xiàn)代控制理論的不斷發(fā)展與提高。如預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、非線 性控制、性控制、魯棒控制以及智能控制等控制策略與方法仍然為目前國內(nèi) 外學(xué)術(shù)界與工程界的熱點(diǎn)研究課題。外學(xué)術(shù)界與工程界的熱點(diǎn)研究課題。APC、RTO、PMC 的作用、、先進(jìn)控制 – 確保操作運(yùn)行在局部約束條件邊界上 隨著工業(yè)過程日益朝著集成化、大型化方向發(fā)展，隨著工業(yè)過程日益朝著集成化、大型化方向發(fā)展，系 優(yōu)化 /在線優(yōu)化 –，表現(xiàn)為控制目標(biāo)多元化，統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增加，表現(xiàn)為控制目標(biāo)多元化，變量 統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增加追求效益最大化目標(biāo) 數(shù)目增多且相關(guān)性增強(qiáng)以及存在多種約束。數(shù)目增多且相關(guān)性增強(qiáng)以及存在多種約束。改進(jìn)、過程監(jiān)控 – 改進(jìn)、提高運(yùn)行效率
先進(jìn)控制
優(yōu)化/在線優(yōu)化 優(yōu)化 在線優(yōu)化
過程監(jiān)控 Operators 工程界形成共識： 工程界形成共識： Control + Optimization + Monitoring = Profits Planning、RTO、APC 的作用、、原材料信息獲取/生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化
計(jì)劃優(yōu)化系統(tǒng)（PIMS））
每月/周
Raw Material Acquisition / Run Plan Optimization 采用簡化模型，采用簡化模型，僅考慮主要約束條件 簡化模型 優(yōu)化全廠 全廠裝置 優(yōu)化全廠裝置 優(yōu)化預(yù)期進(jìn)料 預(yù)期進(jìn)料、優(yōu)化預(yù)期進(jìn)料、操作條件和價(jià)格 以效益最大化為驅(qū)動目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)定價(jià) 以效益最大化為驅(qū)動目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)定價(jià) 生產(chǎn)計(jì)劃－每月/每周 每周平均計(jì)劃 生產(chǎn)計(jì)劃－每月 每周平均計(jì)劃
調(diào)度約束、調(diào)度約束、價(jià)格等
計(jì)劃、計(jì)劃、調(diào)度 的過程變量
操作條件實(shí)時(shí)優(yōu)化
在線優(yōu)化
（RTO））CurrentOperations Optimization 小時(shí)
詳細(xì)的工程模型，詳細(xì)的工程模型，準(zhǔn)確預(yù)測所有約束 進(jìn)行各個(gè)裝置的單元優(yōu)化 單元優(yōu)化，進(jìn)行各個(gè)裝置的單元優(yōu)化，非全廠規(guī)模 基于當(dāng)前生產(chǎn) 當(dāng)前生產(chǎn)操作條件與價(jià)格進(jìn)行優(yōu)化 基于當(dāng)前生產(chǎn)操作條件與價(jià)格進(jìn)行優(yōu)化 優(yōu)化目標(biāo)值能夠自動執(zhí)行 優(yōu)化目標(biāo)值能夠自動執(zhí)行
優(yōu)化目標(biāo)
過程約束
先進(jìn)控制應(yīng)用
Advanced Control Applications 通過裝置測試獲取線性動態(tài)模型 通過裝置測試獲取線性動態(tài)模型 應(yīng)用范圍小于RTO（單一指標(biāo)、控制回路等）應(yīng)用范圍小于（單一指標(biāo)、控制回路等）進(jìn)行動態(tài)約束控制 進(jìn)行動態(tài)約束控制 各約束條件預(yù)先定義的 預(yù)先定義的、各約束條件預(yù)先定義的、區(qū)分優(yōu)先級別
先進(jìn)控制
（APC））
分鐘
APC/RTO 實(shí)現(xiàn)過程
RTO 模型 及其在線應(yīng)用
目標(biāo)函數(shù)、定價(jià)、目標(biāo)函數(shù)、定價(jià)、邏輯 PA1 進(jìn)料/產(chǎn)品分析 進(jìn)料 產(chǎn)品分析
實(shí)驗(yàn)室
OVEREAHD LIGHT ENDS SS1 LVN TO PWF PA2 SS2 HF ATF 計(jì)劃調(diào)度 人員 PA3 T101 GOA CRUDE PA4 SS3 HF HCN LCCO GOC CRUDE F-101 F-170 Stm SS4 HF HCCO LCCO FO CRUDE BLENDING OVERFLASH CRUDE T-151 HCN T2101 LVGO LCCO F-2 1 0 1 F-2 1 5 0 分析工程師
價(jià)格 驅(qū)動力 限制約束 CRUDE FCCU 離線學(xué)習(xí) ASSAY BLEND F 2 10 1 F 2 15 0 HVGO SLURRY ASPHALT 優(yōu)化 工程師 APC應(yīng)用
終端用戶
系統(tǒng)工程師 RTO 系統(tǒng)平臺
先控 工程師 DCS界面 界面 FC 101 操作工程師
過程控制與優(yōu)化的位置
月/周 周 周/天 天
計(jì)劃 調(diào)度 實(shí)時(shí)優(yōu)化(RTO)小時(shí) 分鐘 秒
先進(jìn)控制（APC））常規(guī)控制回路 DCS – 儀表
先進(jìn)控制技術(shù)（APC））
目標(biāo)： 目標(biāo)：
處理多變量的約束控制 提供單元的局部約束優(yōu)化與動態(tài)控制
主要特點(diǎn)： 主要特點(diǎn)：
基于裝置測試數(shù)據(jù)的過程動態(tài)模型（非機(jī)理、基于經(jīng)驗(yàn)）基于裝置測試數(shù)據(jù)的過程動態(tài)模型（非機(jī)理、基于經(jīng)驗(yàn)）應(yīng)包括裝置單元的所有主要約束條件 其包含優(yōu)化是指實(shí)現(xiàn)操作目標(biāo)（推向邊界條件），或包含簡 其包含優(yōu)化是指實(shí)現(xiàn)操作目標(biāo)（推向邊界條件），或包含簡），單的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 實(shí)現(xiàn)DCS層面上控制回路設(shè)定值的自動改變 層面上控制回路設(shè)定值的自動改變 實(shí)現(xiàn)
技術(shù)創(chuàng)新： 技術(shù)創(chuàng)新：
多變量測試與辨識技術(shù) 應(yīng)用舉例
PTA溶劑脫水塔的 溶劑脫水塔的APC應(yīng)用： 應(yīng)用： 溶劑脫水塔的 應(yīng)用
溶劑脫水塔先進(jìn)控制系統(tǒng)
基于關(guān)鍵組分的多變量預(yù)測控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
擾動（反應(yīng)器抽出水）擾動（反應(yīng)器抽出水）或 進(jìn)料量+回流溫度（PX進(jìn)料量 回流溫度）進(jìn)料量 回流溫度）L（回流量設(shè)定值）（XD（塔底 2O含量）塔底H 含量 XB（塔頂 塔頂HAC含量）含量 DP（全塔壓差）（全塔壓差）FV1（蒸汽流量閥位）蒸汽流量閥位）FV2（回流量閥位）回流量閥位）
先 進(jìn) 控 制 器 GC V（蒸汽流量設(shè)定值）（T（塔底溫度回路設(shè)定值）（目標(biāo)： 目標(biāo)： 穩(wěn)定塔釜組成DI1702（釜水）（釜水）穩(wěn)定塔釜組成 降低塔頂酸耗和能耗
應(yīng)用舉例
MV測試（多變量）： 測試（多變量）： 測試
應(yīng)用舉例
階躍響應(yīng)模型： 階躍響應(yīng)模型：
應(yīng)用舉例
MPC投運(yùn)后的 曲線： 投運(yùn)后的CV曲線 投運(yùn)后的 曲線： APC應(yīng)用現(xiàn)狀 應(yīng)用現(xiàn)狀
1、建立了標(biāo)準(zhǔn)化的APC工程實(shí)施方案與步驟；、建立了標(biāo)準(zhǔn)化的 工程實(shí)施方案與步驟； 工程實(shí)施方案與步驟
2、從復(fù)雜實(shí)際工程應(yīng)用中尋找問題根源，逐步完善現(xiàn)有、從復(fù)雜實(shí)際工程應(yīng)用中尋找問題根源，APC技術(shù)（如閉環(huán)辨識技術(shù)）； 技術(shù)（如閉環(huán)辨識技術(shù)）； 技術(shù)
3、對數(shù)據(jù)分析、過程機(jī)理的綜合應(yīng)用逐步加強(qiáng)、對數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析（模式識別方法）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析（模式識別方法）如，常減壓裝置原料頻繁切換問題； 常減壓裝置原料頻繁切換問題； 與基于嚴(yán)格機(jī)理的模型相結(jié)合 如，關(guān)鍵指標(biāo)預(yù)估
在線優(yōu)化技術(shù)（在線優(yōu)化技術(shù)（RTO））
目標(biāo)： 目標(biāo)：
自動、自動、實(shí)時(shí)完成最優(yōu)目標(biāo)值 最大化經(jīng)濟(jì)效益（一個(gè)或多個(gè)裝置）最大化經(jīng)濟(jì)效益（一個(gè)或多個(gè)裝置）
主要特點(diǎn)： 主要特點(diǎn)：
非線性模型－ 非線性模型－基于工藝機(jī)理模型 根據(jù)裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)自動實(shí)現(xiàn)模型的在線修正 基于經(jīng)濟(jì)定價(jià)的優(yōu)化 基于裝置運(yùn)行信息反饋的優(yōu)化 最優(yōu)目標(biāo)的自動、最優(yōu)目標(biāo)的自動、閉環(huán)實(shí)現(xiàn) 針對當(dāng)前約束條件下效益最高的裝置單元 RTO 優(yōu)化目標(biāo)
RTO的目標(biāo)：在保證產(chǎn)品要求和過程變量滿足最小/最大約束 的目標(biāo)：在保證產(chǎn)品要求和過程變量滿足最小 最大約束 的目標(biāo) 的前提下最大化當(dāng)前的操作利潤 最大化利潤 = ∑產(chǎn)品價(jià)值∑公用工程費(fèi)用
煉油為例）產(chǎn)品要求（煉油為例）
塔頂輕組分質(zhì)量指標(biāo) 側(cè)線采出組分質(zhì)量指標(biāo) 塔底重組分質(zhì)量指標(biāo)
最小/最大約束條件 最小 最大約束條件 先進(jìn)控制器（MPC）先進(jìn)控制器（MPC）的主要約束條件 RTO 如何提升操作性能－精餾塔控制示例
冷凝器約束
再沸器約束 塔壓設(shè)計(jì)約束
進(jìn)料
溢流液泛線
漏液線 塔壓
實(shí)時(shí)優(yōu)化過程
穩(wěn)態(tài)模型實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行，穩(wěn)態(tài)模型實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行，從總體效益上進(jìn)行優(yōu)化 利用 APC技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 當(dāng)過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)RTO運(yùn)行 運(yùn)行 當(dāng)過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí) 當(dāng)過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一般每4小時(shí)運(yùn)行一次 當(dāng)過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一般每4小時(shí)運(yùn)行一次 正常情況下，每天運(yùn)行 ～ 次 正常情況下，每天運(yùn)行3～5次 穩(wěn)態(tài)檢測時(shí)，一般要檢查至少 個(gè)以上變量情況 穩(wěn)態(tài)檢測時(shí)，一般要檢查至少30個(gè)以上變量情況 盡可能地實(shí)現(xiàn)最大化利潤 基于經(jīng)濟(jì)信息 利用RTO 改進(jìn)操作實(shí)現(xiàn)最大化利潤 利用
實(shí)時(shí)優(yōu)化過程
等待裝置調(diào)整平穩(wěn) 穩(wěn)態(tài)檢測
優(yōu)化值下裝到DCS 控制器設(shè)定值改變 RTO 循環(huán)
從DCS中獲取數(shù)據(jù)
計(jì)算最優(yōu)化操作條件
數(shù)據(jù)有效性驗(yàn)證
約束、控制器狀態(tài)、約束、控制器狀態(tài)、價(jià)格因素等
模型計(jì)算/參數(shù)調(diào)整(基本工況)RTO每個(gè)班次將自動實(shí)現(xiàn) ～4次循環(huán)計(jì)算 每個(gè)班次將自動實(shí)現(xiàn)3～ 次循環(huán)計(jì)算 每個(gè)班次將自動實(shí)現(xiàn)
APC 與 RTO 技術(shù)比較 APC應(yīng)用 應(yīng)用
過程中包含多個(gè)控制器 ? 動態(tài)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?假定過程響應(yīng)是線 假定過程響應(yīng)是線 性的)性的 ? 更新偏差 預(yù)測誤差 更新偏差/預(yù)測誤差 ? 進(jìn)料信息特性描述簡單 ? 簡單線性規(guī)劃優(yōu)化 ? 線性規(guī)劃只是幾個(gè)操作變量的代 價(jià)函數(shù) RTO 應(yīng)用
包含全部過程 ? 嚴(yán)格的、基于工藝機(jī)理的、穩(wěn)態(tài)、嚴(yán)格的、基于工藝機(jī)理的、穩(wěn)態(tài)、非線性模型 ? 更新工程參數(shù) ? 詳盡的進(jìn)料信息，如組分、比例 詳盡的進(jìn)料信息，如組分、? 非線性優(yōu)化 ? 詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)參數(shù)，有關(guān)原料供應(yīng)、詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)參數(shù)，有關(guān)原料供應(yīng)、產(chǎn)品、產(chǎn)品、公用工程的價(jià)格等
RTO 系統(tǒng)對 系統(tǒng)對APC的要求 的要求
APC能夠保證系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài) 能夠保證系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài) 實(shí)現(xiàn)過程中，的約束。在RTO實(shí)現(xiàn)過程中，優(yōu)先考慮控制器中 實(shí)現(xiàn)過程中 優(yōu)先考慮控制器中MV和CV的約束。和 的約束 因此，因此，應(yīng)確保不能有不合理的箝位限制 APC 能夠平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)RTO的優(yōu)化目標(biāo)并保持這一目標(biāo)，同時(shí) 能夠平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)RTO的優(yōu)化目標(biāo)并保持這一目標(biāo) 的優(yōu)化目標(biāo)并保持這一目標(biāo)，滿足所有 MV/CV的約束 的約束
值得注意的是: 必要情況下，犧牲經(jīng)濟(jì)指標(biāo)滿足控制需求，值得注意的是 必要情況下，犧牲經(jīng)濟(jì)指標(biāo)滿足控制需求，控制穩(wěn)定性更為重要。控制穩(wěn)定性更為重要。
三、工程應(yīng)用中過程 控制的新方向 過程監(jiān)控 自適應(yīng)控制器
過程監(jiān)控
過程監(jiān)控問題： 過程監(jiān)控問題：
過程參數(shù)的變化：催化劑中毒、過程參數(shù)的變化：催化劑中毒、熱交換器結(jié)垢等 干擾參數(shù)的變化：進(jìn)料流股中的濃度變化、干擾參數(shù)的變化：進(jìn)料流股中的濃度變化、環(huán)境溫度變化等 執(zhí)行器問題：卡住、空氣泄露、執(zhí)行器問題：卡住、空氣泄露、氣源故障等 傳感器問題：堵塞、結(jié)垢、標(biāo)定誤差等造成儀表損壞或偏差 傳感器問題：堵塞、結(jié)垢、控制器問題： 控制器問題：控制性能等
工業(yè)生產(chǎn)過程應(yīng)用現(xiàn)狀： 工業(yè)生產(chǎn)過程應(yīng)用現(xiàn)狀：
限幅傳感：超過定義閾值即報(bào)警，最為普遍、限幅傳感：超過定義閾值即報(bào)警，最為普遍、常用 偏差監(jiān)測：仿真結(jié)果與實(shí)際觀測值比較，偏差監(jiān)測：仿真結(jié)果與實(shí)際觀測值比較，依賴于模型準(zhǔn)確性
目前基于儀表檢測信息的單變量監(jiān)控應(yīng)用普遍
滿足工業(yè)裝置運(yùn)行需求
工業(yè)過程故障分析
產(chǎn)品不合格,不安全的操作條件 設(shè)備損壞等 產(chǎn)品不合格 不安全的操作條件,設(shè)備損壞等 不安全的操作條件 不能及時(shí)檢測和確認(rèn)故障源將導(dǎo)致?lián)p失巨大經(jīng)濟(jì)損失，不能及時(shí)檢測和確認(rèn)故障源將導(dǎo)致?lián)p失巨大經(jīng)濟(jì)損失，僅美 國石化行業(yè)，國石化行業(yè)，每年估計(jì)因缺乏對異常事件的有效監(jiān)控而損失 200億美元 億美元
事實(shí)上
石化行業(yè)的自動化程度很高 從信息系統(tǒng)中獲取的數(shù)據(jù)量是非常驚人的因此
可利用豐富的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行過程監(jiān)測，可利用豐富的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行過程監(jiān)測，有效實(shí)現(xiàn)控制與優(yōu)化 事實(shí)上，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)可以分析處理這些數(shù)據(jù)，事實(shí)上，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)可以分析處理這些數(shù)據(jù)，而這在以 前是不可能的
尋找有效的實(shí)時(shí)故障檢測和識別方法是 目前工業(yè)應(yīng)用中主要發(fā)展目標(biāo)之一。目前工業(yè)應(yīng)用中主要發(fā)展目標(biāo)之一。
過程監(jiān)控的傳統(tǒng)方法
單變量統(tǒng)計(jì)監(jiān)控
經(jīng)典方法：基于施瓦特圖（經(jīng)典方法：基于施瓦特圖（Shewhart）的應(yīng)用）
給定一定的閾值，給定一定的閾值，可以在訓(xùn) 練集中數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性基礎(chǔ) 上，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)假設(shè)理論來預(yù) 測系統(tǒng)變化是否失控。測系統(tǒng)變化是否失控。
故障識別
給定一個(gè)觀測變量X，每個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)誤差： 給定一個(gè)觀測變量，每個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)誤差：
e j =(x j ? μ j)/ s j μ j 是均值，s j 是第 個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)差 是均值，是第j個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)差
將標(biāo)準(zhǔn)差繪制在同一表中，將標(biāo)準(zhǔn)差繪制在同一表中，并且用基于顯著性水平的閾值 檢測失控變量。檢測失控變量。
目前過程監(jiān)控的主要方法
基于多變量統(tǒng)計(jì)技術(shù)的監(jiān)控方法： 基于多變量統(tǒng)計(jì)技術(shù)的監(jiān)控方法：
數(shù)據(jù)驅(qū)動方法
主元分析法（主元分析法（PCA））費(fèi)舍爾判別分析法（基于模式分類學(xué)的故障診斷）基于模式分類學(xué)的故障診斷）部分最小二乘法 類似于PCA的子空間辨識方法）的子空間辨識方法）規(guī)范變量分析法（類似于 的子空間辨識方法
特點(diǎn)： 特點(diǎn)：高維數(shù)據(jù)變換為 低維，低維，通過單圖顯示 數(shù)據(jù)可視化），），有助（數(shù)據(jù)可視化），有助 于為操作員解釋過程數(shù) 據(jù)的顯著變化趨勢。據(jù)的顯著變化趨勢。
解析法
基于參數(shù)估計(jì)、基于參數(shù)估計(jì)、基于觀測器設(shè)計(jì)和等價(jià)關(guān)系
特點(diǎn)：應(yīng)用在輸入、特點(diǎn)：應(yīng)用在輸入、輸出和狀態(tài)數(shù)目相對 較小的系統(tǒng)
基于知識的方法
采用定性模型——基于因果分析、專家系統(tǒng)和模式識別 基于因果分析、采用定性模型 基于因果分析
克服單變量統(tǒng)計(jì)技術(shù)忽略的過程變量空間相關(guān)以及序列相關(guān)性的影響
過程監(jiān)控的金字塔結(jié)構(gòu)
廣義 PCA 模型
特 定 事 件 的 PCA監(jiān)控模型 監(jiān)控模型 基于簡單模型的監(jiān)測，基于簡單模型的監(jiān)測，PID 監(jiān)控器，閥流量模型 監(jiān)控器，異常事件檢測（異常事件檢測（AED））(復(fù)雜工況檢測 復(fù)雜工況檢測)復(fù)雜工況檢測
實(shí)時(shí)指導(dǎo)系統(tǒng)
多變量)智能報(bào)警(多變量 多變量
(診斷 & 建議 診斷 建議)報(bào)警信息管理（ACM/AEA））DCS 報(bào)警系統(tǒng)
過程監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)(I)報(bào)警與事件管理（報(bào)警與事件管理（Alarm and Event Management））通過開發(fā)相關(guān)工具和程序有效提升報(bào)警系統(tǒng)性能;通過開發(fā)相關(guān)工具和程序有效提升報(bào)警系統(tǒng)性能
適當(dāng)合理化和過濾報(bào)警信號 通過相關(guān)操作適時(shí)激活報(bào)警系統(tǒng)
確保報(bào)警信息 明確、明確、有效
為控制臺和現(xiàn)場操作工提供報(bào)警和事件信息的整合 異常事件檢測（異常事件檢測（Abnormal Event Detection））檢測操作條件 的偏離，的偏離，使操 開發(fā)針對煉油和石化過程關(guān)鍵單元操作的AED技術(shù) 開發(fā)針對煉油和石化過程關(guān)鍵單元操作的 技術(shù) 作員在報(bào)警前 儀表動作失效； 儀表動作失效；操作區(qū)域出現(xiàn)問題等 處理。處理。開發(fā)AED的有效工具，如PCA方法等 的有效工具，開發(fā) 的有效工具 方法等 為控制臺操作人員提供實(shí)時(shí)的基于知識的工況檢測和診斷指導(dǎo)信息 搭建操作員實(shí)時(shí)指導(dǎo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架
操作員實(shí)時(shí)指導(dǎo)系統(tǒng)（操作員實(shí)時(shí)指導(dǎo)系統(tǒng)（Real Time Advisories））
過程監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)(II)操作約束管理（操作約束管理（Operations Constraint Management）
幫助明確當(dāng)前與操作（包括 幫助明確當(dāng)前與操作（包括APC、RTO）相關(guān)的約束條件、）幫助理解當(dāng)前各主要約束條件 幫助推向卡邊操作以獲取利潤最大化 正確地預(yù)測(評估 正確地預(yù)測 評估)當(dāng)前工況和下一可能約束之間的距離 評估
程序化操作（程序化操作（Procedural Operations））
檢測、分析、指導(dǎo)、恢復(fù)等）發(fā)展在線程序以實(shí)現(xiàn)過程的無縫操作（檢測、分析、指導(dǎo)、恢復(fù)等）
發(fā)展和實(shí)施過程管理系統(tǒng)集成解決方案，不論程序是否自動執(zhí)行，發(fā)展和實(shí)施過程管理系統(tǒng)集成解決方案，不論程序是否自動執(zhí)行，確保實(shí)現(xiàn)當(dāng)前僅一個(gè)程序管理系統(tǒng)在運(yùn)行
異常事件的檢測過程
當(dāng)前的觀測值 正常過程行為描述 比較
統(tǒng)計(jì)模型、如：統(tǒng)計(jì)模型、工程關(guān) 系、啟發(fā)式知識等
差異性解釋
警告： 如果與正常預(yù)期變化不符 警告： 顯示：解釋差異在哪里 顯示： 目標(biāo): 為操作員提供 早期預(yù)警 優(yōu)點(diǎn): 減少低負(fù)荷和停車工況
模糊布爾邏輯
異常事件的檢測特征
AED 將在報(bào)警系 統(tǒng)前做出響應(yīng) DCS 報(bào)警系統(tǒng)
報(bào)警區(qū)域
AED 將讓操作人員有 更多時(shí)間進(jìn)行操作 操作員動作 對報(bào)警進(jìn)行響應(yīng) 采取預(yù)防措施
非正常工況檢測區(qū)域
過程監(jiān)控 正常操作
過程監(jiān)控系統(tǒng)舉例
95% 正常操作都在橢圓里 外部離群值警告將會有問 題出現(xiàn) 很容易識別有問題的變量 通過故障樹分析，通過故障樹分析，可以識 別問題起源 已驗(yàn)證此項(xiàng)技術(shù)的可靠性
過程監(jiān)控發(fā)展的建模技術(shù)
預(yù)期的改進(jìn)操作
控制器逐漸把離群值拉回到邊界 控制器逐漸把離群值拉回到邊界25%的范圍內(nèi) 的范圍內(nèi)
過程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要特征
基于多變量控制技術(shù)，基于多變量控制技術(shù)，并確?？刂破餍阅?采用基于線性規(guī)劃的多變量控制技術(shù) 有DMC控制器的所有特性 控制器的所有特性 非正常工況的檢測和處理確保多變量控制器性能 控制器會逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最大化 監(jiān)控系統(tǒng)確保安全性 當(dāng)過程將出現(xiàn)問題時(shí)，當(dāng)過程將出現(xiàn)問題時(shí)，會提醒操作人員 當(dāng)有突發(fā)的嚴(yán)重的擾動時(shí)，當(dāng)有突發(fā)的嚴(yán)重的擾動時(shí)，會切換到安全模式 控制器性能實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控
自適應(yīng)先進(jìn)控制策略
控制系統(tǒng)的重要性
控制系統(tǒng)是裝置運(yùn)行的基礎(chǔ): 控制系統(tǒng)是裝置運(yùn)行的基礎(chǔ)
財(cái)務(wù) 收入減少，收入減少，支出增加 質(zhì)量，產(chǎn)量，質(zhì)量，產(chǎn)量，原料 及公用工程消耗 產(chǎn)量、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量、轉(zhuǎn)化率、分離效果等 設(shè)備性能變差
裝置
過程單元 生產(chǎn)設(shè)備
反應(yīng)器,壓縮機(jī), 反應(yīng)器,壓縮機(jī),熱交換器等
過程控制系統(tǒng)
傳感器,常規(guī)控制,先進(jìn)控制,分析儀表，閥,傳感器,常規(guī)控制,先進(jìn)控制,分析儀表，軟測量
控制器性能差
控制器性能差
生產(chǎn)裝置的操作性能變差 生產(chǎn)裝置的操作性能變差
財(cái)務(wù)狀況下降
自適應(yīng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ) － 實(shí)現(xiàn)控制器性能監(jiān)測
控制器性能優(yōu)劣直接影響裝置生產(chǎn)操作，因此，控制器性能優(yōu)劣直接影響裝置生產(chǎn)操作，因此，開發(fā)控制器性 能監(jiān)控技術(shù)有利于： 能監(jiān)控技術(shù)有利于： 標(biāo)準(zhǔn)控制特性與裝置效益的關(guān)聯(lián)； 標(biāo)準(zhǔn)控制特性與裝置效益的關(guān)聯(lián)； 改進(jìn)控制器性能； 改進(jìn)控制器性能； 減少70%MPC的開發(fā)周期； 的開發(fā)周期； 減少 的開發(fā)周期 建立基于條件變化（建立基于條件變化（Condition-Based）的連續(xù)改進(jìn)模型）
結(jié)果: 結(jié)果
更好的控制性能使工廠可以增加 的利潤 更好的控制性能使工廠可以增加5%的利潤 ? 基于條件的控制可以減少 基于條件的控制可以減少30%的維護(hù)費(fèi)用 的維護(hù)費(fèi)用
何為先進(jìn)控制與優(yōu)化系統(tǒng)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)？ 何為先進(jìn)控制與優(yōu)化系統(tǒng)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)？
在線優(yōu)化/調(diào)度 在線優(yōu)化 調(diào)度
在線優(yōu)化/計(jì)劃的實(shí)施基礎(chǔ)： 在線優(yōu)化 計(jì)劃的實(shí)施基礎(chǔ)： 計(jì)劃的實(shí)施基礎(chǔ)
先進(jìn)控制? 先進(jìn)控制 DMC 準(zhǔn)確的模型 有效調(diào)節(jié)、有效調(diào)節(jié)、控制 較寬的操作范圍 APC的實(shí)施基礎(chǔ)： 的實(shí)施基礎(chǔ)： 的實(shí)施基礎(chǔ)
基礎(chǔ)控制系統(tǒng)/儀表 分析儀 基礎(chǔ)控制系統(tǒng) 儀表/分析儀 儀表
提供可靠的關(guān)鍵儀表與分析儀器 基礎(chǔ)控制回路性能良好
目前問題 — 如何實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制
存在問題（存在問題（MPC）:）
模型測試與辨識成本高； 模型測試與辨識成本高； 模型辨識、預(yù)測控制技術(shù)缺乏整體性； 模型辨識、預(yù)測控制技術(shù)缺乏整體性； 控制算法適用對象面窄； 控制算法適用對象面窄； 持續(xù)投運(yùn)率低 不易維護(hù) 實(shí)施周期長成本高
先進(jìn)控制? 先進(jìn)控制 DMC 先進(jìn)控制層 先進(jìn)控制器性能監(jiān)測 控制器模型的自動更新 約束條件的自動分析 基礎(chǔ)控制回路層
基礎(chǔ)控制系統(tǒng)/儀表 分析儀 基礎(chǔ)控制系統(tǒng) 儀表/分析儀 儀表
基礎(chǔ)控制回路的性能監(jiān)測 確認(rèn)問題后的工作流程
自適應(yīng)控制的目標(biāo)
建立、發(fā)展一套工程應(yīng)用工具與實(shí)施流程，建立、發(fā)展一套工程應(yīng)用工具與實(shí)施流程，使得在低成本條 件下實(shí)現(xiàn)/維護(hù)先進(jìn)控制系統(tǒng)運(yùn)行在峰值性能范圍中。件下實(shí)現(xiàn) 維護(hù)先進(jìn)控制系統(tǒng)運(yùn)行在峰值性能范圍中。維護(hù)先進(jìn)控制系統(tǒng)運(yùn)行在峰值性能范圍中
實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的自動、實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的自動、自適應(yīng)維護(hù)是關(guān)鍵
利用、發(fā)展有效工具和方法，如： DMC Solution Analysis Tool 利用、發(fā)展有效工具和方法，采用和改進(jìn)經(jīng)濟(jì)性度量標(biāo)準(zhǔn)，采用和改進(jìn)經(jīng)濟(jì)性度量標(biāo)準(zhǔn)，保持控制器性能
先進(jìn)控制器性能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（除投運(yùn)率外）先進(jìn)控制器性能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（除投運(yùn)率外）
關(guān)聯(lián)控制器性能評價(jià)與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系
明確基礎(chǔ)控制回路與控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的關(guān)系
確定機(jī)會損失
控制器性能
引起控制器性能衰減的因素 原 因
基于計(jì)劃調(diào)度或RTO的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的改變 的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的改變 基于計(jì)劃調(diào)度或 操作條件或者過程變化 基礎(chǔ)控制回路與儀表出現(xiàn)問題
影 響
控制器將操作條件推向錯(cuò)誤的目標(biāo)值 模型失配、控制器失效 模型失配、控制器失效, 調(diào)節(jié)范圍受限 無法克服擾動并維持控制目標(biāo)
投運(yùn)率本身也無法充分度量控制器性能和機(jī)會損失 2 3 效 益 機(jī)會損失
良好維護(hù) 在線監(jiān)控
維護(hù)較差 無監(jiān)控
控制器性能改善的要求
先進(jìn)控制器性能的改善
適用范圍、準(zhǔn)確性等）高質(zhì)量的控制器模型（適用范圍、準(zhǔn)確性等）
控制器模型隨過程與操作條件而變化
基礎(chǔ)回路控制器性能改善
更為頻繁地監(jiān)控基礎(chǔ)控制回路層的性能 及時(shí)解決基礎(chǔ)回路、及時(shí)解決基礎(chǔ)回路、儀表和分析儀器的問題
其它有效方法－利用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要的、附加功能 其它有效方法－利用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要的、過程監(jiān)控 事件檢測與分析 事件的報(bào)告與解決方法
先控模型的自動更新
分為四個(gè)步驟： 分為四個(gè)步驟：
目前現(xiàn)狀： 目前現(xiàn)狀：
僅在出現(xiàn)問題時(shí)檢查控制器 主要采用投運(yùn)率ON / OFF作為監(jiān) 主要采用投運(yùn)率 作為監(jiān) 測手段 XOM MV metric being rolled out – no baseline 提交工程師進(jìn)行問題診斷
目前現(xiàn)狀： 目前現(xiàn)狀：
已經(jīng)具有多種自動測試軟件(Taiji, Smartstep)各自獨(dú)立，各自獨(dú)立，與辨識或控制過程不連接 要求專業(yè)人員使用 辨識過程沒有自動實(shí)現(xiàn)，辨識過程沒有自動實(shí)現(xiàn)，依靠手動專家經(jīng)驗(yàn)
自動測試
目標(biāo)： 目標(biāo)： 自動辨識
自動測試軟件與自動辨識軟件相連 辨識結(jié)果修正、辨識結(jié)果修正、或者加強(qiáng)測試 對于非專業(yè)人員也能夠簡單操作，對于非專業(yè)人員也能夠簡單操作，仍需要過程知識
控制器性能監(jiān)控
目標(biāo)： 目標(biāo)：
實(shí)現(xiàn)控制器性能的連續(xù)監(jiān)控 在線性能監(jiān)測指標(biāo) 實(shí)時(shí)溯源問題診斷 確認(rèn)先控系統(tǒng)調(diào)整帶來性能改進(jìn)(與模型 與模型 質(zhì)量問題相區(qū)分）質(zhì)量問題相區(qū)分）
目前現(xiàn)狀： 目前現(xiàn)狀： 矩陣訓(xùn)練工具（病態(tài)矩陣良化）病態(tài)矩陣良化）目標(biāo)： 目標(biāo)：
面向非專業(yè)人員使用－ 面向非專業(yè)人員使用－但仍需要過程知識 快速、快速、有效實(shí)現(xiàn) 一旦結(jié)構(gòu)形式確認(rèn)，一旦結(jié)構(gòu)形式確認(rèn)，可反復(fù)用于模型更新 非常復(fù)雜的過程，非常復(fù)雜的過程，需要專業(yè)人員 計(jì)算過程耗時(shí)長 每個(gè)控制器更新過程都需要
基礎(chǔ)控制系統(tǒng)
對底層基礎(chǔ)控制回路的性能進(jìn)行監(jiān)測 檢測異 常信息 Detect 診斷/修復(fù) 診斷 修復(fù) Diagnose / Quantify 基礎(chǔ)控制系 統(tǒng)監(jiān)測 Base Monitoring 檢測基礎(chǔ)回路控制層問題，檢測基礎(chǔ)回路控制層問題，確認(rèn)執(zhí)行器故 障對生產(chǎn)單元性能的影響 儀表與分析儀出現(xiàn)故障 控制閥滯澀 PID回路的參數(shù)整定問題 回路的參數(shù)整定問題 計(jì)算由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障造成效益的機(jī)會損 失成本 導(dǎo)致先進(jìn)控制系統(tǒng)回路中的變量無效 限制先進(jìn)控制器操作范圍 無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最大化 放棄其它附加的產(chǎn)品質(zhì)量控制 為生產(chǎn)運(yùn)營商（企業(yè)）為生產(chǎn)運(yùn)營商（企業(yè)）處理異常信息提供 工作方案 為企業(yè)提供處理過程的優(yōu)先級信息 對上述事件的處理進(jìn)行跟蹤
報(bào)告 Report 確定處理過程方案
企業(yè)運(yùn)營部門
修復(fù)
集成的工作過程與工具
異常信息檢測
自動測試
診斷/修復(fù) 診斷 修復(fù)
基礎(chǔ)回 路控制
報(bào)告
控制器性 能監(jiān)測 MPC/NLC 先進(jìn)控制
自動辨識
形成工作流程
矩陣訓(xùn)練工具
企業(yè)運(yùn)營部門
自適應(yīng)控制 – 關(guān)鍵技術(shù)與軟件
基礎(chǔ)控制回路性能監(jiān)測 代表軟件： 代表軟件：Matrikon ProcessDoctor PID 先進(jìn)控制器性能監(jiān)測 代表軟件： 代表軟件：AspenWatch 測試/辨識 建立、強(qiáng)化模型功能）測試 辨識（建立、強(qiáng)化模型功能）代表軟件： 代表軟件：Tai-Ji ID & SmartStep & Subspace ID 增強(qiáng)模型魯棒性)矩陣條件數(shù)改進(jìn)(增強(qiáng)模型魯棒性 增強(qiáng)模型魯棒性
代表軟件： 代表軟件： SmartAudit(AspenTech)收益分析
提高生產(chǎn)過程的操作性能： 提高生產(chǎn)過程的操作性能：
減少 減少30%的產(chǎn)品質(zhì)量波動 的產(chǎn)品質(zhì)量波動 ? 減少 ～10%的能耗 減少5～ 的能耗 ? 增加產(chǎn)量 ～5% 增加產(chǎn)量2～ ? 通過控制器監(jiān)控的統(tǒng)一解決方案，減少總費(fèi)用 通過控制器監(jiān)控的統(tǒng)一解決方案，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用
基于條件的維護(hù)策略可以節(jié)約最多 基于條件的維護(hù)策略可以節(jié)約最多30%的維護(hù)費(fèi)用 的維護(hù)費(fèi)用 ? 可以節(jié)約 可以節(jié)約70%的MPC開發(fā)和重復(fù)測試的費(fèi)用 的 開發(fā)和重復(fù)測試的費(fèi)用
四、過程控制與優(yōu)化的案例分析
典型案例
1、芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化、2、PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化、加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
3、聚酯裝置反應(yīng)過程的優(yōu)化、4、乙烯裝置中裂解爐的節(jié)能控制與優(yōu)化、芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
研究對象： 研究對象： 芳烴裝置對二甲苯分餾單元兩條生產(chǎn)線： 芳烴裝置對二甲苯分餾單元兩條生產(chǎn)線： 800#（老裝置）、（老裝置）、8500#（新建裝置））、（新建裝置）
存在問題： 存在問題：
確保新老二甲苯 分餾裝置所處理 的C8A資源負(fù)荷 資源負(fù)荷 分配在相對優(yōu)化 的運(yùn)行狀態(tài)
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
二甲苯精餾裝置機(jī)理建模
B1，B2分別為裝置的輸入分配比，分別為裝置的輸入分配比 DA801、DA804、DA8501分別為二甲苯的三個(gè)分離裝置、、分別為二甲苯的三個(gè)分離裝置
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
二甲苯精餾裝置機(jī)理模型的校正: 二甲苯精餾裝置機(jī)理模型的校正
ASPEN流程模擬軟件對精餾與分離過程均采用平衡全 流程模擬軟件對精餾與分離過程均采用平衡全 混池假設(shè)，混池假設(shè)，計(jì)算數(shù)據(jù)與工業(yè)實(shí)際值之間必然存在一些 偏差。偏差。
1、根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)、各塔組分分析化驗(yàn)、根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)及能耗數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)調(diào)和技術(shù) 數(shù)據(jù)調(diào)和技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效 數(shù)據(jù)及能耗數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)調(diào)和技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效 性一致性分析，供建模分析。性一致性分析，供建模分析。模型參數(shù)調(diào)試、2、選擇典型工況數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型參數(shù)調(diào)試、校正，使三、選擇典型工況數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型參數(shù)調(diào)試 校正，塔塔板溫度分布、組分大小與分配比例與實(shí)際相符。塔塔板溫度分布、組分大小與分配比例與實(shí)際相符。
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
靈敏度分析： 靈敏度分析： 1）改變輸入分配比對裝置能耗的影響）
可以看出，隨著輸入分配比 由小增大, 可以看出，隨著輸入分配比B1,B2由小增大 三塔的 由小增大 冷負(fù)荷也隨之增大，基本呈線性。冷負(fù)荷也隨之增大，基本呈線性。
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
2）改變輸入分配比對裝置）改變輸入分配比對裝置OX產(chǎn)出的影響 產(chǎn)出的影響
為了能保證OX盡量多產(chǎn)出的情況下，降低裝置的能耗，盡量多產(chǎn)出的情況下，降低裝置的能耗，為了能保證 盡量多產(chǎn)出的情況下 需要研究輸入分配比與裝置OX產(chǎn)出的影響。產(chǎn)出的影響。需要研究輸入分配比與裝置 產(chǎn)出的影響 OX 產(chǎn) 出 KG /HR OX 產(chǎn) 出 KG /HR 可以看出，隨著、的變化 的變化，產(chǎn)出接近二次曲線 產(chǎn)出接近二次曲線，可以看出，隨著B1、B2的變化，OX產(chǎn)出接近二次曲線，B1=0.44，B2=0.65處各有一峰值。處各有一峰值。處各有一峰值
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
3）改變回流比對塔釜OX產(chǎn)出與冷負(fù)荷的影響）改變回流比對塔釜 產(chǎn)出與冷負(fù)荷的影響
回流比對操作工況的影響很大，塔為例，回流比對操作工況的影響很大，以DA804塔為例，改變回流 塔為例 對二甲苯裝置的塔釜OX產(chǎn)出與冷負(fù)荷的影響，如圖： 產(chǎn)出與冷負(fù)荷的影響，比，對二甲苯裝置的塔釜 產(chǎn)出與冷負(fù)荷的影響 如圖：
冷 負(fù) 荷 M M K C A L/ H R OX 產(chǎn) 出 KG /HR 從上圖可看出，回流比增大，從上圖可看出，回流比增大，塔釜采出與冷負(fù)荷也隨之 增大，須折中考慮。增大，須折中考慮。
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
4）改變進(jìn)料塔板位置對冷負(fù)荷影響）
可調(diào)整的進(jìn)料口位置： 可調(diào)整的進(jìn)料口位置： DA801：FC8001－25塊塔板、35塊塔板，F(xiàn)C3034－50塊塔板、60塊塔板； ： 塊塔板、塊塔板 塊塔板，塊塔板、塊塔板 塊塔板； － 塊塔板 － 塊塔板 DA8501：FC7518－28塊塔板、48塊塔板，F(xiàn)C8504－96塊塔板、144塊塔板 ： 塊塔板、塊塔板 塊塔板，塊塔板、塊塔板 － 塊塔板 － 塊塔板
冷 負(fù) 荷 M M KC AL /H R 冷 負(fù) 荷 M M KC AL /H R 進(jìn)料位置改變前
進(jìn)料位置改變后
根據(jù)上述調(diào)整進(jìn)料塔板位置，在同樣的輸入配比和回流比下，根據(jù)上述調(diào)整進(jìn)料塔板位置，在同樣的輸入配比和回流比下，冷 負(fù)荷略有上升。負(fù)荷略有上升。
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
5）改變進(jìn)料塔板位置對OX產(chǎn)出影響）改變進(jìn)料塔板位置對 產(chǎn)出影響
改變進(jìn)料位置對OX產(chǎn)出的影響 產(chǎn)出的影響 改變進(jìn)料位置對 O X 產(chǎn) 出 K G / H R O X 產(chǎn) 出 K G / H R 進(jìn)料位置改變前
進(jìn)料位置改變后
按以上調(diào)整進(jìn)料塔板位置，在同樣的輸入配比和回流比下，按以上調(diào)整進(jìn)料塔板位置，在同樣的輸入配比和回流比下，OX產(chǎn)出下降。產(chǎn)出下降。產(chǎn)出下降
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化工藝操作條件優(yōu)化： 工藝操作條件優(yōu)化：
優(yōu)化目標(biāo)：三個(gè)塔塔釜OX產(chǎn)出最大化 & 三個(gè)塔總能耗最小 優(yōu)化目標(biāo)：三個(gè)塔塔釜 產(chǎn)出最大化 優(yōu)化手段：三塔回流比、優(yōu)化手段：三塔回流比、三塔的進(jìn)料流量 約束條件：主要是三塔冷、熱負(fù)荷，約束條件：主要是三塔冷、熱負(fù)荷，同時(shí)確保： 同時(shí)確保：（1）各單元操作條件滿足工藝許可的設(shè)定范圍內(nèi)；）各單元操作條件滿足工藝許可的設(shè)定范圍內(nèi)；（2）各單元被控參數(shù)在工藝要求變化范圍內(nèi)；）各單元被控參數(shù)在工藝要求變化范圍內(nèi)；
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
將運(yùn)用所建立的模型，將運(yùn)用所建立的模型，根據(jù)上述的數(shù)據(jù)采集與處理方 采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，法，從DCS采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，以處理后的現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為 采集現(xiàn)場數(shù)據(jù) 模型的輸入，通過先進(jìn)的優(yōu)化算法，模型的輸入，通過先進(jìn)的優(yōu)化算法，進(jìn)行操作條件優(yōu) 化的實(shí)時(shí)計(jì)算?；膶?shí)時(shí)計(jì)算。
對不同組成的進(jìn)料進(jìn)行流向分配，對不同組成的進(jìn)料進(jìn)行流向分配，通過輸入各股進(jìn)料 組成和流量，自動計(jì)算出最優(yōu)的進(jìn)料分配比例，組成和流量，自動計(jì)算出最優(yōu)的進(jìn)料分配比例，用于 指導(dǎo)操作人員的實(shí)際操作，指導(dǎo)操作人員的實(shí)際操作，進(jìn)而在保證產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì) 量下，達(dá)到降低能耗的目的。量下，達(dá)到降低能耗的目的。PTA加氫反應(yīng)過程優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化 PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
經(jīng)換熱網(wǎng)絡(luò)預(yù)熱至 281.5℃左右 形成 ℃左右,形成 26.5%wt左右的水溶液 左右的水溶液
固定床式反應(yīng)器,內(nèi)含 固定床式反應(yīng)器 內(nèi)含Pd/C催 內(nèi)含 催 化劑床層,反應(yīng)溫度 反應(yīng)溫度281.5℃左 化劑床層 反應(yīng)溫度 ℃ 右,壓力 壓力7.2MPa左右 左右 壓力
飽和蒸汽 TA進(jìn)料 TA進(jìn)料 H2 在高溫高壓下完全溶解于水，在反應(yīng)器中流過Pd/C催化劑 將CTA在高溫高壓下完全溶解于水，與H2在反應(yīng)器中流過 在高溫高壓下完全溶解于水 在反應(yīng)器中流過 催化劑 床層,進(jìn)行動態(tài)連續(xù)催化加氫還原 進(jìn)行動態(tài)連續(xù)催化加氫還原,將 還原成為易溶于水的PT酸 床層 進(jìn)行動態(tài)連續(xù)催化加氫還原 將4-CBA還原成為易溶于水的 酸, 還原成為易溶于水的 而有色雜質(zhì)也同時(shí)分解,經(jīng)過結(jié)晶過濾和干燥 得到纖維級PTA產(chǎn)品 其 經(jīng)過結(jié)晶過濾和干燥,得到纖維級 產(chǎn)品,其 而有色雜質(zhì)也同時(shí)分解 經(jīng)過結(jié)晶過濾和干燥 得到纖維級 產(chǎn)品 含量可以≤15ppmw 中4-CBA含量可以 含量可以
PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
PTA加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之一：節(jié)能 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之一： 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之一
主要節(jié)能對象為界外飽和蒸汽（加氫換熱網(wǎng)絡(luò)用）主要節(jié)能對象為界外飽和蒸汽（加氫換熱網(wǎng)絡(luò)用）
PTA加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之二：節(jié)水 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之二： 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之二
減少溶解CTA用打漿水 用打漿水 減少溶解
PTA加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之三：減排 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之三： 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之三
節(jié)約打漿水的同時(shí)，節(jié)約打漿水的同時(shí)，會減少污水排放
PTA加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之四：增產(chǎn) 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之四： 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之四
提高反應(yīng)器產(chǎn)能
PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
解決方法： 解決方法：基于機(jī)理
節(jié) 能
節(jié) 水
建模的操作條件優(yōu)化
最有效、最易可行 最有效、的手段 — 提濃 操作條件優(yōu)化： 操作條件優(yōu)化： 溫度、溫度、H2流量等 減 排 增 產(chǎn)
PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
PTA加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù)： 加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù)： 加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù) 一 反應(yīng)過程動力學(xué)模型
實(shí)驗(yàn)室研究并驗(yàn)證反應(yīng)動力學(xué)網(wǎng)絡(luò)并得到實(shí)驗(yàn)室動力學(xué)模型： 實(shí)驗(yàn)室研究并驗(yàn)證反應(yīng)動力學(xué)網(wǎng)絡(luò)并得到實(shí)驗(yàn)室動力學(xué)模型： 串級加氫主反應(yīng)和脫羰副反應(yīng)并存 CHO COOH Rh/C + CO COOH 二 反應(yīng)器模型
根據(jù)工業(yè)反應(yīng)器特性，通過合理假設(shè)選定合適的反應(yīng)器模型： 根據(jù)工業(yè)反應(yīng)器特性，通過合理假設(shè)選定合適的反應(yīng)器模型：平推流模型 PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 PTA加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù)： PTA加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù)： 加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù) 三 流程模擬的建立
利用流程模擬軟件，根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)模型和反應(yīng)器模型，利用流程模擬軟件，根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)模型和反應(yīng)器模型，選擇 合適的物性方程等，建立PTA PTA加氫反應(yīng)過程的流程模擬 合適的物性方程等，建立PTA加氫反應(yīng)過程的流程模擬 四 工業(yè)加氫反應(yīng)過程模型的校正
根據(jù)實(shí)際工業(yè)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)校正技術(shù)，對模型進(jìn)行修正，根據(jù)實(shí)際工業(yè)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)校正技術(shù)，對模型進(jìn)行修正，主 要校正實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)動力學(xué)模型的參數(shù) PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
約束條件
接口程序
實(shí)際工況
優(yōu)化算法
粒子群優(yōu)化算法 等進(jìn)化算法
流程模擬
反應(yīng)機(jī)理
優(yōu)化目標(biāo)
優(yōu)化結(jié)果
現(xiàn)場實(shí)施
評 價(jià)
PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
揚(yáng)子PTA裝置加氫反應(yīng)過程優(yōu)化： 裝置加氫反應(yīng)過程優(yōu)化： 揚(yáng)子 裝置加氫反應(yīng)過程優(yōu)化
第一階段： 第一階段： 配料濃度穩(wěn)定在27%wt左右，生產(chǎn)控制上以在線濃度顯示 左右，配料濃度穩(wěn)定在 左右 值為主,調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在 左右(在線儀和 值為主 調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在24.3%左右 在線儀和 調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在 左右 人工分析值之間有2.7的偏差。人工分析值之間有 的偏差)。的偏差 第二階段： 第二階段： 配料濃度穩(wěn)定在27.5%wt左右，生產(chǎn)控制上以在線濃度顯 左右，配料濃度穩(wěn)定在 左右 示值為主調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在24.8%左右。左右。示值為主調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在 左右 第三階段： 第三階段： 配料濃度穩(wěn)定在28%wt左右，生產(chǎn)控制上以在線濃度顯示 左右，配料濃度穩(wěn)定在 左右 值為主調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在25.3%左右。左右。值為主調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在 左右
PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
在線濃度分析 儀顯示值
一階段
14 12 10 8 6 4 2 0 1 3 4-CBA含 ppmw 量 PTA中4-CBA含量 4-CBA人工分 人工分
三階段
二階段
析值≤14ppmw 析值
系列1 5 7 天 9 11 13 PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
實(shí)施效果： 實(shí)施效果：
一、節(jié)水 在調(diào)優(yōu)第一階段，打漿水平均為 在調(diào)優(yōu)第一階段，打漿水平均為118.05t/h，調(diào)優(yōu)第二階段，打漿，調(diào)優(yōu)第二階段，水平均為117.19t/h，調(diào)優(yōu)第三階段，打漿水平均為 水平均為，調(diào)優(yōu)第三階段，打漿水平均為116.05t/h。進(jìn)。料濃度從27%提高到 提高到28%時(shí)，單線每小時(shí)平均可以節(jié)約打漿水 節(jié)約打漿水2 料濃度從 提高到 時(shí) 單線每小時(shí)平均可以節(jié)約打漿水 噸左右。噸左右。每噸打漿水價(jià)格為6元 則節(jié)水經(jīng)濟(jì)效益為： 萬元 每噸打漿水價(jià)格為 元，則節(jié)水經(jīng)濟(jì)效益為：9.6萬元
二、減排
節(jié)約打漿水的同時(shí)，就會減少污水的排放。根據(jù)物料衡算，節(jié)約打漿水的同時(shí)，就會減少污水的排放。根據(jù)物料衡算，每節(jié) 噸打漿水，噸污水的排放。約1噸打漿水，大約可以減少 噸打漿水 大約可以減少0.73噸污水的排放。進(jìn)料濃度從 噸污水的排放 進(jìn)料濃度從27% 提高到28%時(shí)，單線每小時(shí)可以減少污水排放 減少污水排放1.46噸左右。噸左右。提高到 時(shí) 單線每小時(shí)可以減少污水排放 噸左右 每噸污水處理費(fèi)用為22.5元，則減排經(jīng)濟(jì)效益為 26.28萬元 元 每噸污水處理費(fèi)用為 萬元 PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
實(shí)施效果： 實(shí)施效果：
三、節(jié)能
PTA精制單元的節(jié)能，主要針對供給換熱網(wǎng)絡(luò)的9.0MPa蒸汽。由 精制單元的節(jié)能，主要針對供給換熱網(wǎng)絡(luò)的 蒸汽。精制單元的節(jié)能 蒸汽 于在調(diào)優(yōu)過程中，進(jìn)料負(fù)荷基本維持不變，因此9.0MPa蒸汽日均 于在調(diào)優(yōu)過程中，進(jìn)料負(fù)荷基本維持不變，因此 蒸汽日均 消耗維持。當(dāng)進(jìn)料濃度從27%提高到 提高到28%時(shí)，每噸 消耗維持。當(dāng)進(jìn)料濃度從 提高到 時(shí) 每噸PTA可節(jié)約 可節(jié)約 0.023噸左右的 噸左右的9.0MPa蒸汽。蒸汽。噸左右的 蒸汽 每噸9.0MPa蒸汽折合成 每噸 蒸汽折合成92kg標(biāo)油，每kg標(biāo)油為 元，則節(jié)能經(jīng)濟(jì)效 標(biāo)油，標(biāo)油為3元 蒸汽折合成 標(biāo)油 標(biāo)油為 益為：235.2 萬元 益為：
四、增產(chǎn)
PTA精制單元提濃最大的益處就是增產(chǎn)。當(dāng)進(jìn)料濃度從27%提高 精制單元提濃最大的益處就是增產(chǎn)。當(dāng)進(jìn)料濃度從 精制單元提濃最大的益處就是增產(chǎn) 提高 萬噸。到28%時(shí)，可以增產(chǎn)大約 時(shí) 可以增產(chǎn)大約3.7%的PTA，增產(chǎn) 的，增產(chǎn)1.332萬噸。萬噸 每噸PTA純利潤為 元，則增產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益為 1198.8 萬元 純利潤為900元 每噸 純利潤為
聚酯裝置反應(yīng)過程優(yōu)化
聚酯過程生產(chǎn)工藝
聚酯過程生產(chǎn)工藝主要分為三個(gè)階段進(jìn)行： 聚酯過程生產(chǎn)工藝主要分為三個(gè)階段進(jìn)行：
酯化：原料 按一定的摩爾配比加入打漿罐，酯化：原料PTA與EG按一定的摩爾配比加入打漿罐，在攪 與 按一定的摩爾配比加入打漿罐 拌下進(jìn)行打漿均勻混合。拌下進(jìn)行打漿均勻混合。漿料以齒輪泵定量連續(xù)送入酯化 釜，進(jìn)行酯化反應(yīng)。酯化過程生成的水隨EG蒸出。蒸出。進(jìn)行酯化反應(yīng)。酯化過程生成的水隨 蒸出 預(yù)縮聚：酯化產(chǎn)物用泵經(jīng)過濾器送至預(yù)縮聚釜進(jìn)行縮聚。預(yù)縮聚：酯化產(chǎn)物用泵經(jīng)過濾器送至預(yù)縮聚釜進(jìn)行縮聚。終縮聚：預(yù)縮聚產(chǎn)物以齒輪泵送至縮聚釜，在高溫、終縮聚：預(yù)縮聚產(chǎn)物以齒輪泵送至縮聚釜，在高溫、高真 空和攪拌下進(jìn)行終縮聚，以達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)?？蘸蛿嚢柘逻M(jìn)行終縮聚，以達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)。
聚酯新老裝置能耗對比
新老裝置能耗對比 140 135 能耗，kg 標(biāo)油 / T 聚酯 能耗，kg標(biāo)油 標(biāo)油/ 120 100 80 60 40 20 0 老聚酯 新裝置 89.48 引進(jìn)的聚酯生產(chǎn)老裝置能耗是國產(chǎn)新裝置的 1.5倍 原有裝置存在較大節(jié)能空間。1.5倍，原有裝置存在較大節(jié)能空間。1本文由百有任何貢獻(xiàn)
ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。2007 PSE Asia 石油化工過程先進(jìn)控制與優(yōu)化
—— 現(xiàn)狀與發(fā)展
華東理工大學(xué)
錢 鋒
二零零七年八月
主要內(nèi)容
一、過程控制與優(yōu)化的作用
二、過程控制與優(yōu)化的現(xiàn)狀 APC與RTO廣泛應(yīng)用 與 廣泛應(yīng)用
三、工程應(yīng)用中過程控制的新方向
過程監(jiān)控：DCS/PCS/APC/RTO/MES全系統(tǒng)集成監(jiān)控 過程監(jiān)控： 全系統(tǒng)集成監(jiān)控 自適應(yīng)控制器： 自適應(yīng)控制器：克服傳統(tǒng)概念對模型精確性要求
四、過程控制與優(yōu)化的案例分析
一、過程控制與優(yōu)化的作用
國家發(fā)展戰(zhàn)略需求
國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》 流程工業(yè)的綠色化、《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》將“流程工業(yè)的綠色化、自 動化及裝備”列為優(yōu)先發(fā)展主題，重點(diǎn)研究開發(fā)“ 動化及裝備”列為優(yōu)先發(fā)展主題，重點(diǎn)研究開發(fā)“基于生態(tài)工業(yè)概念 的系統(tǒng)集成和自動化技術(shù)，流程工業(yè)需要的傳感器、的系統(tǒng)集成和自動化技術(shù)，流程工業(yè)需要的傳感器、智能化檢測控制 技術(shù)、裝備和調(diào)控系統(tǒng)。技術(shù)、裝備和調(diào)控系統(tǒng)。” 中國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》 《中國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》裝備制造業(yè)振興 的重點(diǎn)： 推進(jìn)百萬噸級大型乙烯成套設(shè)備和對二甲苯、成套設(shè)備和對二甲苯 的重點(diǎn)：“推進(jìn)百萬噸級大型乙烯成套設(shè)備和對二甲苯、對苯二甲酸 成套設(shè)備國產(chǎn)化。成套設(shè)備國產(chǎn)化?！保ㄗ詣踊夹g(shù)非常重要）國產(chǎn)化 自動化技術(shù)非常重要）國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》指出，《 國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》 指出，在“ 發(fā)展重大 工程自動化控制系統(tǒng)和關(guān)鍵精密測試儀器，工程自動化控制系統(tǒng)和關(guān)鍵精密測試儀器，滿足重點(diǎn)建設(shè)工程及其他 實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破。重大（成套）重大（成套）技術(shù)裝備高度自動化和智能化的需要 ”實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破。
用自動化技術(shù)提高流程工業(yè)自主創(chuàng)新能力
石油和化學(xué)工業(yè)發(fā)展需求
國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè) 2005年石油和化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到 年石油和化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到33762億元，占 億元，年石油和化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到 億元 國民生產(chǎn)總值（億元）國民生產(chǎn)總值（182321億元）的18.5% 億元 石油和化學(xué)工業(yè)既是產(chǎn)能大戶又是耗能大戶 2005年我國石油化工行業(yè)總能耗3.048億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年我國石油化工行業(yè)總能耗 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年我國石油化工行業(yè)總能耗 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤 占全國總能耗的15% 占全國總能耗的 萬元GDP能耗是0.903噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比國外同行業(yè)平均 能耗是 噸標(biāo)準(zhǔn)煤，萬元 能耗 噸標(biāo)準(zhǔn)煤 水平高 水平高15%～20% ～ 污水排放，全行業(yè)達(dá)32.3億噸，廢氣 億噸，污水排放，全行業(yè)達(dá) 億噸 廢氣1.4274萬億立 萬億立 方米，固體廢棄物8406萬噸 方米，固體廢棄物 萬噸
應(yīng)用過程控制與優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排
過程控制與優(yōu)化如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗 1.運(yùn)行過程優(yōu)化操作
過程控制
目的：克服擾動，目的：克服擾動，保證操作安全性和平穩(wěn)性 手段：先進(jìn)控制器（控制方法、算法）手段：先進(jìn)控制器（控制方法、算法）設(shè)計(jì)
過程優(yōu)化
目的：確定最優(yōu)操作條件，增產(chǎn)、節(jié)能、降耗、目的：確定最優(yōu)操作條件，增產(chǎn)、節(jié)能、降耗、減排 手段：生產(chǎn)裝置、過程、手段：生產(chǎn)裝置、過程、流程的模擬和優(yōu)化運(yùn)行
用能過程監(jiān)控
優(yōu)化生產(chǎn)操作條件，優(yōu)化生產(chǎn)操作條件，確保過程用能始終保持在高效工況 下運(yùn)行
過程控制與優(yōu)化如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗 2.過程用能組合優(yōu)化
夾點(diǎn)技術(shù)提升和設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò)
對工廠換熱網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化操作，可節(jié)省操作費(fèi) 對工廠換熱網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化操作，可節(jié)省操作費(fèi)20 ％～50％，投資回收期一年左右； ％，投資回收期一年左右 ％～ ％，投資回收期一年左右； 對新建工廠換熱設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，比傳統(tǒng)方法可節(jié)省 對新建工廠換熱設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，投資10％～ ％，操作費(fèi)節(jié)省 ％～50％。％～20％，操作費(fèi)節(jié)省30％～ 投資 ％～ ％，操作費(fèi)節(jié)省 ％～ ％。Exergy分析方法 分析方法
注重能量的質(zhì)量高低或有效能的大小 工藝裝置能量優(yōu)化、工藝裝置能量優(yōu)化、工藝裝置及與其它單元之間的熱聯(lián) 合、全廠低溫?zé)醿?yōu)化利用以及蒸汽動力系統(tǒng)綜合優(yōu)化 應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)和節(jié)能改造中，應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)和節(jié)能改造中，可取得 極大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。極大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
先進(jìn)控制和優(yōu)化應(yīng)用的效益
Aspen公司 數(shù)據(jù)表明： 公司 數(shù)據(jù)表明：
實(shí)施APC取得的效益中，降低能耗占10％，產(chǎn)品質(zhì) 取得的效益中，降低能耗占 ％，％，產(chǎn)品質(zhì) 實(shí)施 取得的效益中 量提高占10%，提高裝置生產(chǎn)平穩(wěn)與安全性占 ％，量提高占，提高裝置生產(chǎn)平穩(wěn)與安全性占15％，提高回收率占15％，提高加工能力占30％。％，提高加工能力占 提高回收率占 ％，提高加工能力占 ％。Chemshare公司數(shù)據(jù)表明： 公司數(shù)據(jù)表明： 公司數(shù)據(jù)表明 改造常規(guī)儀表獲得10％的效益，用DCS改造常規(guī)儀表獲得 ％的效益，在DCS上實(shí) 改造常規(guī)儀表獲得 上實(shí) 上實(shí)現(xiàn)RTO獲得 獲得40 獲得40％的效益，上實(shí)現(xiàn) 獲得 現(xiàn)APC獲得 ％的效益，在APC上實(shí)現(xiàn) 獲得 的效益。％的效益。Foxboro公司數(shù)據(jù)表明： 公司數(shù)據(jù)表明： 公司數(shù)據(jù)表明 效益比：DCS為 1 : ARC為 3 : APC為 5 : RTO 為 9。效益比： 為 為 為。
過程控制與優(yōu)化技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
市場、技術(shù)、政策導(dǎo)向等的變化不斷給流程模擬、市場、技術(shù)、政策導(dǎo)向等的變化不斷給流程模擬、先 進(jìn)控制和過程優(yōu)化技術(shù)提出了新的要求和挑戰(zhàn) 嚴(yán)格的環(huán)保指標(biāo)和成本控制要求，多目標(biāo)、嚴(yán)格的環(huán)保指標(biāo)和成本控制要求，多目標(biāo)、變約束 的優(yōu)化與控制任務(wù)等，目前已有的流程模擬、的優(yōu)化與控制任務(wù)等，目前已有的流程模擬、先進(jìn) 控制和過程優(yōu)化技術(shù)尚不能完全勝任，控制和過程優(yōu)化技術(shù)尚不能完全勝任，需要進(jìn)一步 加強(qiáng)創(chuàng)新研究 過程模型化技術(shù)和水平還遠(yuǎn)不能滿足我國石化行業(yè)發(fā) 展的需要 關(guān)鍵石化技術(shù)國際供應(yīng)商在模型上對我國實(shí)行技術(shù) 封鎖，需要自主地進(jìn)行流程的設(shè)計(jì)、封鎖，需要自主地進(jìn)行流程的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和提升
先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
過程模型和優(yōu)化技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步
模型的準(zhǔn)確性和效率、在線模型參數(shù)調(diào)整、模型的準(zhǔn)確性和效率、在線模型參數(shù)調(diào)整、測量 儀表故障補(bǔ)償、系統(tǒng)擾動克服、儀表故障補(bǔ)償、系統(tǒng)擾動克服、系統(tǒng)框架優(yōu)化設(shè) 計(jì)、系統(tǒng)長期維護(hù)困難等是造成現(xiàn)有技術(shù)在工業(yè) 系統(tǒng)長期維護(hù)困難等是造成現(xiàn)有技術(shù)在工業(yè) 裝置上長期有效運(yùn)行不理想的主要原因； 裝置上長期有效運(yùn)行不理想的主要原因； 過程模型化技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)特別是在線模型校正 過程模型化技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)特別是在線模型校正 與優(yōu)化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新對流程模擬、與優(yōu)化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新對流程模擬、先進(jìn) 等關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新對流程模擬 控制和過程優(yōu)化至關(guān)重要； 控制和過程優(yōu)化至關(guān)重要；
二、過程控制與優(yōu)化的現(xiàn)狀
過程控制發(fā)展的回顧
階段 控制理論 控制工具 控制要求 控制水平一 年代70以前 以前）（年代 以前）
經(jīng)典控制理論 二 年代）（70～80年代）～ 年代 現(xiàn)代控制理論 三 年代）（90年代）年代 控制論、信息論、控制論、信息論、系 統(tǒng)論、統(tǒng)論、人工智能等學(xué) 科交叉 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總 線系統(tǒng)與智能儀表
常規(guī)儀表 分布式控制計(jì)算機(jī)（DCS））氣動、液動、電動）（氣動、液動、電動）安全、安全、平穩(wěn) 簡單控制系統(tǒng)
市場預(yù)測、快速響應(yīng)、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗 市場預(yù)測、快速響應(yīng)、柔性生產(chǎn)、柔性生產(chǎn)、創(chuàng)新管理 先進(jìn)控制系統(tǒng) 綜合自動化（綜合自動化（CIPS））
先進(jìn)的控制工具，先進(jìn)的控制工具，DCS、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)與完善；、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)與完善； 現(xiàn)代控制理論的不斷發(fā)展與提高。如預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、現(xiàn)代控制理論的不斷發(fā)展與提高。如預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、非線 性控制、性控制、魯棒控制以及智能控制等控制策略與方法仍然為目前國內(nèi) 外學(xué)術(shù)界與工程界的熱點(diǎn)研究課題。外學(xué)術(shù)界與工程界的熱點(diǎn)研究課題。APC、RTO、PMC 的作用、、先進(jìn)控制 – 確保操作運(yùn)行在局部約束條件邊界上 隨著工業(yè)過程日益朝著集成化、大型化方向發(fā)展，隨著工業(yè)過程日益朝著集成化、大型化方向發(fā)展，系 優(yōu)化 /在線優(yōu)化 –，表現(xiàn)為控制目標(biāo)多元化，統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增加，表現(xiàn)為控制目標(biāo)多元化，變量 統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增加追求效益最大化目標(biāo) 數(shù)目增多且相關(guān)性增強(qiáng)以及存在多種約束。數(shù)目增多且相關(guān)性增強(qiáng)以及存在多種約束。改進(jìn)、過程監(jiān)控 – 改進(jìn)、提高運(yùn)行效率
先進(jìn)控制
優(yōu)化/在線優(yōu)化 優(yōu)化 在線優(yōu)化
過程監(jiān)控 Operators 工程界形成共識： 工程界形成共識： Control + Optimization + Monitoring = Profits Planning、RTO、APC 的作用、、原材料信息獲取/生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化
計(jì)劃優(yōu)化系統(tǒng)（PIMS））
每月/周
Raw Material Acquisition / Run Plan Optimization 采用簡化模型，采用簡化模型，僅考慮主要約束條件 簡化模型 優(yōu)化全廠 全廠裝置 優(yōu)化全廠裝置 優(yōu)化預(yù)期進(jìn)料 預(yù)期進(jìn)料、優(yōu)化預(yù)期進(jìn)料、操作條件和價(jià)格 以效益最大化為驅(qū)動目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)定價(jià) 以效益最大化為驅(qū)動目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)定價(jià) 生產(chǎn)計(jì)劃－每月/每周 每周平均計(jì)劃 生產(chǎn)計(jì)劃－每月 每周平均計(jì)劃
調(diào)度約束、調(diào)度約束、價(jià)格等
計(jì)劃、計(jì)劃、調(diào)度 的過程變量
操作條件實(shí)時(shí)優(yōu)化
在線優(yōu)化
（RTO））CurrentOperations Optimization 小時(shí)
詳細(xì)的工程模型，詳細(xì)的工程模型，準(zhǔn)確預(yù)測所有約束 進(jìn)行各個(gè)裝置的單元優(yōu)化 單元優(yōu)化，進(jìn)行各個(gè)裝置的單元優(yōu)化，非全廠規(guī)模 基于當(dāng)前生產(chǎn) 當(dāng)前生產(chǎn)操作條件與價(jià)格進(jìn)行優(yōu)化 基于當(dāng)前生產(chǎn)操作條件與價(jià)格進(jìn)行優(yōu)化 優(yōu)化目標(biāo)值能夠自動執(zhí)行 優(yōu)化目標(biāo)值能夠自動執(zhí)行
優(yōu)化目標(biāo)
過程約束
先進(jìn)控制應(yīng)用
Advanced Control Applications 通過裝置測試獲取線性動態(tài)模型 通過裝置測試獲取線性動態(tài)模型 應(yīng)用范圍小于RTO（單一指標(biāo)、控制回路等）應(yīng)用范圍小于（單一指標(biāo)、控制回路等）進(jìn)行動態(tài)約束控制 進(jìn)行動態(tài)約束控制 各約束條件預(yù)先定義的 預(yù)先定義的、各約束條件預(yù)先定義的、區(qū)分優(yōu)先級別
先進(jìn)控制
（APC））
分鐘
APC/RTO 實(shí)現(xiàn)過程
RTO 模型 及其在線應(yīng)用
目標(biāo)函數(shù)、定價(jià)、目標(biāo)函數(shù)、定價(jià)、邏輯 PA1 進(jìn)料/產(chǎn)品分析 進(jìn)料 產(chǎn)品分析
實(shí)驗(yàn)室
OVEREAHD LIGHT ENDS SS1 LVN TO PWF PA2 SS2 HF ATF 計(jì)劃調(diào)度 人員 PA3 T101 GOA CRUDE PA4 SS3 HF HCN LCCO GOC CRUDE F-101 F-170 Stm SS4 HF HCCO LCCO FO CRUDE BLENDING OVERFLASH CRUDE T-151 HCN T2101 LVGO LCCO F-2 1 0 1 F-2 1 5 0 分析工程師
價(jià)格 驅(qū)動力 限制約束 CRUDE FCCU 離線學(xué)習(xí) ASSAY BLEND F 2 10 1 F 2 15 0 HVGO SLURRY ASPHALT 優(yōu)化 工程師 APC應(yīng)用
終端用戶
系統(tǒng)工程師 RTO 系統(tǒng)平臺
先控 工程師 DCS界面 界面 FC 101 操作工程師
過程控制與優(yōu)化的位置
月/周 周 周/天 天
計(jì)劃 調(diào)度 實(shí)時(shí)優(yōu)化(RTO)小時(shí) 分鐘 秒
先進(jìn)控制（APC））常規(guī)控制回路 DCS – 儀表
先進(jìn)控制技術(shù)（APC））
目標(biāo)： 目標(biāo)：
處理多變量的約束控制 提供單元的局部約束優(yōu)化與動態(tài)控制
主要特點(diǎn)： 主要特點(diǎn)：
基于裝置測試數(shù)據(jù)的過程動態(tài)模型（非機(jī)理、基于經(jīng)驗(yàn)）基于裝置測試數(shù)據(jù)的過程動態(tài)模型（非機(jī)理、基于經(jīng)驗(yàn)）應(yīng)包括裝置單元的所有主要約束條件 其包含優(yōu)化是指實(shí)現(xiàn)操作目標(biāo)（推向邊界條件），或包含簡 其包含優(yōu)化是指實(shí)現(xiàn)操作目標(biāo)（推向邊界條件），或包含簡），單的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 實(shí)現(xiàn)DCS層面上控制回路設(shè)定值的自動改變 層面上控制回路設(shè)定值的自動改變 實(shí)現(xiàn)
技術(shù)創(chuàng)新： 技術(shù)創(chuàng)新：
多變量測試與辨識技術(shù) 應(yīng)用舉例
PTA溶劑脫水塔的 溶劑脫水塔的APC應(yīng)用： 應(yīng)用： 溶劑脫水塔的 應(yīng)用
溶劑脫水塔先進(jìn)控制系統(tǒng)
基于關(guān)鍵組分的多變量預(yù)測控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
擾動（反應(yīng)器抽出水）擾動（反應(yīng)器抽出水）或 進(jìn)料量+回流溫度（PX進(jìn)料量 回流溫度）進(jìn)料量 回流溫度）L（回流量設(shè)定值）（XD（塔底 2O含量）塔底H 含量 XB（塔頂 塔頂HAC含量）含量 DP（全塔壓差）（全塔壓差）FV1（蒸汽流量閥位）蒸汽流量閥位）FV2（回流量閥位）回流量閥位）
先 進(jìn) 控 制 器 GC V（蒸汽流量設(shè)定值）（T（塔底溫度回路設(shè)定值）（目標(biāo)： 目標(biāo)： 穩(wěn)定塔釜組成DI1702（釜水）（釜水）穩(wěn)定塔釜組成 降低塔頂酸耗和能耗
應(yīng)用舉例
MV測試（多變量）： 測試（多變量）： 測試
應(yīng)用舉例
階躍響應(yīng)模型： 階躍響應(yīng)模型：
應(yīng)用舉例
MPC投運(yùn)后的 曲線： 投運(yùn)后的CV曲線 投運(yùn)后的 曲線： APC應(yīng)用現(xiàn)狀 應(yīng)用現(xiàn)狀
1、建立了標(biāo)準(zhǔn)化的APC工程實(shí)施方案與步驟；、建立了標(biāo)準(zhǔn)化的 工程實(shí)施方案與步驟； 工程實(shí)施方案與步驟
2、從復(fù)雜實(shí)際工程應(yīng)用中尋找問題根源，逐步完善現(xiàn)有、從復(fù)雜實(shí)際工程應(yīng)用中尋找問題根源，APC技術(shù)（如閉環(huán)辨識技術(shù)）； 技術(shù)（如閉環(huán)辨識技術(shù)）； 技術(shù)
3、對數(shù)據(jù)分析、過程機(jī)理的綜合應(yīng)用逐步加強(qiáng)、對數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析（模式識別方法）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析（模式識別方法）如，常減壓裝置原料頻繁切換問題； 常減壓裝置原料頻繁切換問題； 與基于嚴(yán)格機(jī)理的模型相結(jié)合 如，關(guān)鍵指標(biāo)預(yù)估
在線優(yōu)化技術(shù)（在線優(yōu)化技術(shù)（RTO））
目標(biāo)： 目標(biāo)：
自動、自動、實(shí)時(shí)完成最優(yōu)目標(biāo)值 最大化經(jīng)濟(jì)效益（一個(gè)或多個(gè)裝置）最大化經(jīng)濟(jì)效益（一個(gè)或多個(gè)裝置）
主要特點(diǎn)： 主要特點(diǎn)：
非線性模型－ 非線性模型－基于工藝機(jī)理模型 根據(jù)裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)自動實(shí)現(xiàn)模型的在線修正 基于經(jīng)濟(jì)定價(jià)的優(yōu)化 基于裝置運(yùn)行信息反饋的優(yōu)化 最優(yōu)目標(biāo)的自動、最優(yōu)目標(biāo)的自動、閉環(huán)實(shí)現(xiàn) 針對當(dāng)前約束條件下效益最高的裝置單元 RTO 優(yōu)化目標(biāo)
RTO的目標(biāo)：在保證產(chǎn)品要求和過程變量滿足最小/最大約束 的目標(biāo)：在保證產(chǎn)品要求和過程變量滿足最小 最大約束 的目標(biāo) 的前提下最大化當(dāng)前的操作利潤 最大化利潤 = ∑產(chǎn)品價(jià)值∑公用工程費(fèi)用
煉油為例）產(chǎn)品要求（煉油為例）
塔頂輕組分質(zhì)量指標(biāo) 側(cè)線采出組分質(zhì)量指標(biāo) 塔底重組分質(zhì)量指標(biāo)
最小/最大約束條件 最小 最大約束條件 先進(jìn)控制器（MPC）先進(jìn)控制器（MPC）的主要約束條件 RTO 如何提升操作性能－精餾塔控制示例
冷凝器約束
再沸器約束 塔壓設(shè)計(jì)約束
進(jìn)料
溢流液泛線
漏液線 塔壓
實(shí)時(shí)優(yōu)化過程
穩(wěn)態(tài)模型實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行，穩(wěn)態(tài)模型實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行，從總體效益上進(jìn)行優(yōu)化 利用 APC技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 當(dāng)過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)RTO運(yùn)行 運(yùn)行 當(dāng)過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí) 當(dāng)過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一般每4小時(shí)運(yùn)行一次 當(dāng)過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一般每4小時(shí)運(yùn)行一次 正常情況下，每天運(yùn)行 ～ 次 正常情況下，每天運(yùn)行3～5次 穩(wěn)態(tài)檢測時(shí)，一般要檢查至少 個(gè)以上變量情況 穩(wěn)態(tài)檢測時(shí)，一般要檢查至少30個(gè)以上變量情況 盡可能地實(shí)現(xiàn)最大化利潤 基于經(jīng)濟(jì)信息 利用RTO 改進(jìn)操作實(shí)現(xiàn)最大化利潤 利用
實(shí)時(shí)優(yōu)化過程
等待裝置調(diào)整平穩(wěn) 穩(wěn)態(tài)檢測
優(yōu)化值下裝到DCS 控制器設(shè)定值改變 RTO 循環(huán)
從DCS中獲取數(shù)據(jù)
計(jì)算最優(yōu)化操作條件
數(shù)據(jù)有效性驗(yàn)證
約束、控制器狀態(tài)、約束、控制器狀態(tài)、價(jià)格因素等
模型計(jì)算/參數(shù)調(diào)整(基本工況)RTO每個(gè)班次將自動實(shí)現(xiàn) ～4次循環(huán)計(jì)算 每個(gè)班次將自動實(shí)現(xiàn)3～ 次循環(huán)計(jì)算 每個(gè)班次將自動實(shí)現(xiàn)
APC 與 RTO 技術(shù)比較 APC應(yīng)用 應(yīng)用
過程中包含多個(gè)控制器 ? 動態(tài)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?假定過程響應(yīng)是線 假定過程響應(yīng)是線 性的)性的 ? 更新偏差 預(yù)測誤差 更新偏差/預(yù)測誤差 ? 進(jìn)料信息特性描述簡單 ? 簡單線性規(guī)劃優(yōu)化 ? 線性規(guī)劃只是幾個(gè)操作變量的代 價(jià)函數(shù) RTO 應(yīng)用
包含全部過程 ? 嚴(yán)格的、基于工藝機(jī)理的、穩(wěn)態(tài)、嚴(yán)格的、基于工藝機(jī)理的、穩(wěn)態(tài)、非線性模型 ? 更新工程參數(shù) ? 詳盡的進(jìn)料信息，如組分、比例 詳盡的進(jìn)料信息，如組分、? 非線性優(yōu)化 ? 詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)參數(shù)，有關(guān)原料供應(yīng)、詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)參數(shù)，有關(guān)原料供應(yīng)、產(chǎn)品、產(chǎn)品、公用工程的價(jià)格等
RTO 系統(tǒng)對 系統(tǒng)對APC的要求 的要求
APC能夠保證系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài) 能夠保證系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài) 實(shí)現(xiàn)過程中，的約束。在RTO實(shí)現(xiàn)過程中，優(yōu)先考慮控制器中 實(shí)現(xiàn)過程中 優(yōu)先考慮控制器中MV和CV的約束。和 的約束 因此，因此，應(yīng)確保不能有不合理的箝位限制 APC 能夠平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)RTO的優(yōu)化目標(biāo)并保持這一目標(biāo)，同時(shí) 能夠平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)RTO的優(yōu)化目標(biāo)并保持這一目標(biāo) 的優(yōu)化目標(biāo)并保持這一目標(biāo)，滿足所有 MV/CV的約束 的約束
值得注意的是: 必要情況下，犧牲經(jīng)濟(jì)指標(biāo)滿足控制需求，值得注意的是 必要情況下，犧牲經(jīng)濟(jì)指標(biāo)滿足控制需求，控制穩(wěn)定性更為重要。控制穩(wěn)定性更為重要。
三、工程應(yīng)用中過程 控制的新方向 過程監(jiān)控 自適應(yīng)控制器
過程監(jiān)控
過程監(jiān)控問題： 過程監(jiān)控問題：
過程參數(shù)的變化：催化劑中毒、過程參數(shù)的變化：催化劑中毒、熱交換器結(jié)垢等 干擾參數(shù)的變化：進(jìn)料流股中的濃度變化、干擾參數(shù)的變化：進(jìn)料流股中的濃度變化、環(huán)境溫度變化等 執(zhí)行器問題：卡住、空氣泄露、執(zhí)行器問題：卡住、空氣泄露、氣源故障等 傳感器問題：堵塞、結(jié)垢、標(biāo)定誤差等造成儀表損壞或偏差 傳感器問題：堵塞、結(jié)垢、控制器問題： 控制器問題：控制性能等
工業(yè)生產(chǎn)過程應(yīng)用現(xiàn)狀： 工業(yè)生產(chǎn)過程應(yīng)用現(xiàn)狀：
限幅傳感：超過定義閾值即報(bào)警，最為普遍、限幅傳感：超過定義閾值即報(bào)警，最為普遍、常用 偏差監(jiān)測：仿真結(jié)果與實(shí)際觀測值比較，偏差監(jiān)測：仿真結(jié)果與實(shí)際觀測值比較，依賴于模型準(zhǔn)確性
目前基于儀表檢測信息的單變量監(jiān)控應(yīng)用普遍
滿足工業(yè)裝置運(yùn)行需求
工業(yè)過程故障分析
產(chǎn)品不合格,不安全的操作條件 設(shè)備損壞等 產(chǎn)品不合格 不安全的操作條件,設(shè)備損壞等 不安全的操作條件 不能及時(shí)檢測和確認(rèn)故障源將導(dǎo)致?lián)p失巨大經(jīng)濟(jì)損失，不能及時(shí)檢測和確認(rèn)故障源將導(dǎo)致?lián)p失巨大經(jīng)濟(jì)損失，僅美 國石化行業(yè)，國石化行業(yè)，每年估計(jì)因缺乏對異常事件的有效監(jiān)控而損失 200億美元 億美元
事實(shí)上
石化行業(yè)的自動化程度很高 從信息系統(tǒng)中獲取的數(shù)據(jù)量是非常驚人的因此
可利用豐富的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行過程監(jiān)測，可利用豐富的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行過程監(jiān)測，有效實(shí)現(xiàn)控制與優(yōu)化 事實(shí)上，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)可以分析處理這些數(shù)據(jù)，事實(shí)上，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)可以分析處理這些數(shù)據(jù)，而這在以 前是不可能的
尋找有效的實(shí)時(shí)故障檢測和識別方法是 目前工業(yè)應(yīng)用中主要發(fā)展目標(biāo)之一。目前工業(yè)應(yīng)用中主要發(fā)展目標(biāo)之一。
過程監(jiān)控的傳統(tǒng)方法
單變量統(tǒng)計(jì)監(jiān)控
經(jīng)典方法：基于施瓦特圖（經(jīng)典方法：基于施瓦特圖（Shewhart）的應(yīng)用）
給定一定的閾值，給定一定的閾值，可以在訓(xùn) 練集中數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性基礎(chǔ) 上，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)假設(shè)理論來預(yù) 測系統(tǒng)變化是否失控。測系統(tǒng)變化是否失控。
故障識別
給定一個(gè)觀測變量X，每個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)誤差： 給定一個(gè)觀測變量，每個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)誤差：
e j =(x j ? μ j)/ s j μ j 是均值，s j 是第 個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)差 是均值，是第j個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)差
將標(biāo)準(zhǔn)差繪制在同一表中，將標(biāo)準(zhǔn)差繪制在同一表中，并且用基于顯著性水平的閾值 檢測失控變量。檢測失控變量。
目前過程監(jiān)控的主要方法
基于多變量統(tǒng)計(jì)技術(shù)的監(jiān)控方法： 基于多變量統(tǒng)計(jì)技術(shù)的監(jiān)控方法：
數(shù)據(jù)驅(qū)動方法
主元分析法（主元分析法（PCA））費(fèi)舍爾判別分析法（基于模式分類學(xué)的故障診斷）基于模式分類學(xué)的故障診斷）部分最小二乘法 類似于PCA的子空間辨識方法）的子空間辨識方法）規(guī)范變量分析法（類似于 的子空間辨識方法
特點(diǎn)： 特點(diǎn)：高維數(shù)據(jù)變換為 低維，低維，通過單圖顯示 數(shù)據(jù)可視化），），有助（數(shù)據(jù)可視化），有助 于為操作員解釋過程數(shù) 據(jù)的顯著變化趨勢。據(jù)的顯著變化趨勢。
解析法
基于參數(shù)估計(jì)、基于參數(shù)估計(jì)、基于觀測器設(shè)計(jì)和等價(jià)關(guān)系
特點(diǎn)：應(yīng)用在輸入、特點(diǎn)：應(yīng)用在輸入、輸出和狀態(tài)數(shù)目相對 較小的系統(tǒng)
基于知識的方法
采用定性模型——基于因果分析、專家系統(tǒng)和模式識別 基于因果分析、采用定性模型 基于因果分析
克服單變量統(tǒng)計(jì)技術(shù)忽略的過程變量空間相關(guān)以及序列相關(guān)性的影響
過程監(jiān)控的金字塔結(jié)構(gòu)
廣義 PCA 模型
特 定 事 件 的 PCA監(jiān)控模型 監(jiān)控模型 基于簡單模型的監(jiān)測，基于簡單模型的監(jiān)測，PID 監(jiān)控器，閥流量模型 監(jiān)控器，異常事件檢測（異常事件檢測（AED））(復(fù)雜工況檢測 復(fù)雜工況檢測)復(fù)雜工況檢測
實(shí)時(shí)指導(dǎo)系統(tǒng)
多變量)智能報(bào)警(多變量 多變量
(診斷 & 建議 診斷 建議)報(bào)警信息管理（ACM/AEA））DCS 報(bào)警系統(tǒng)
過程監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)(I)報(bào)警與事件管理（報(bào)警與事件管理（Alarm and Event Management））通過開發(fā)相關(guān)工具和程序有效提升報(bào)警系統(tǒng)性能;通過開發(fā)相關(guān)工具和程序有效提升報(bào)警系統(tǒng)性能
適當(dāng)合理化和過濾報(bào)警信號 通過相關(guān)操作適時(shí)激活報(bào)警系統(tǒng)
確保報(bào)警信息 明確、明確、有效
為控制臺和現(xiàn)場操作工提供報(bào)警和事件信息的整合 異常事件檢測（異常事件檢測（Abnormal Event Detection））檢測操作條件 的偏離，的偏離，使操 開發(fā)針對煉油和石化過程關(guān)鍵單元操作的AED技術(shù) 開發(fā)針對煉油和石化過程關(guān)鍵單元操作的 技術(shù) 作員在報(bào)警前 儀表動作失效； 儀表動作失效；操作區(qū)域出現(xiàn)問題等 處理。處理。開發(fā)AED的有效工具，如PCA方法等 的有效工具，開發(fā) 的有效工具 方法等 為控制臺操作人員提供實(shí)時(shí)的基于知識的工況檢測和診斷指導(dǎo)信息 搭建操作員實(shí)時(shí)指導(dǎo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架
操作員實(shí)時(shí)指導(dǎo)系統(tǒng)（操作員實(shí)時(shí)指導(dǎo)系統(tǒng)（Real Time Advisories））
過程監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)(II)操作約束管理（操作約束管理（Operations Constraint Management）
幫助明確當(dāng)前與操作（包括 幫助明確當(dāng)前與操作（包括APC、RTO）相關(guān)的約束條件、）幫助理解當(dāng)前各主要約束條件 幫助推向卡邊操作以獲取利潤最大化 正確地預(yù)測(評估 正確地預(yù)測 評估)當(dāng)前工況和下一可能約束之間的距離 評估
程序化操作（程序化操作（Procedural Operations））
檢測、分析、指導(dǎo)、恢復(fù)等）發(fā)展在線程序以實(shí)現(xiàn)過程的無縫操作（檢測、分析、指導(dǎo)、恢復(fù)等）
發(fā)展和實(shí)施過程管理系統(tǒng)集成解決方案，不論程序是否自動執(zhí)行，發(fā)展和實(shí)施過程管理系統(tǒng)集成解決方案，不論程序是否自動執(zhí)行，確保實(shí)現(xiàn)當(dāng)前僅一個(gè)程序管理系統(tǒng)在運(yùn)行
異常事件的檢測過程
當(dāng)前的觀測值 正常過程行為描述 比較
統(tǒng)計(jì)模型、如：統(tǒng)計(jì)模型、工程關(guān) 系、啟發(fā)式知識等
差異性解釋
警告： 如果與正常預(yù)期變化不符 警告： 顯示：解釋差異在哪里 顯示： 目標(biāo): 為操作員提供 早期預(yù)警 優(yōu)點(diǎn): 減少低負(fù)荷和停車工況
模糊布爾邏輯
異常事件的檢測特征
AED 將在報(bào)警系 統(tǒng)前做出響應(yīng) DCS 報(bào)警系統(tǒng)
報(bào)警區(qū)域
AED 將讓操作人員有 更多時(shí)間進(jìn)行操作 操作員動作 對報(bào)警進(jìn)行響應(yīng) 采取預(yù)防措施
非正常工況檢測區(qū)域
過程監(jiān)控 正常操作
過程監(jiān)控系統(tǒng)舉例
95% 正常操作都在橢圓里 外部離群值警告將會有問 題出現(xiàn) 很容易識別有問題的變量 通過故障樹分析，通過故障樹分析，可以識 別問題起源 已驗(yàn)證此項(xiàng)技術(shù)的可靠性
過程監(jiān)控發(fā)展的建模技術(shù)
預(yù)期的改進(jìn)操作
控制器逐漸把離群值拉回到邊界 控制器逐漸把離群值拉回到邊界25%的范圍內(nèi) 的范圍內(nèi)
過程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要特征
基于多變量控制技術(shù)，基于多變量控制技術(shù)，并確保控制器性能 采用基于線性規(guī)劃的多變量控制技術(shù) 有DMC控制器的所有特性 控制器的所有特性 非正常工況的檢測和處理確保多變量控制器性能 控制器會逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最大化 監(jiān)控系統(tǒng)確保安全性 當(dāng)過程將出現(xiàn)問題時(shí)，當(dāng)過程將出現(xiàn)問題時(shí)，會提醒操作人員 當(dāng)有突發(fā)的嚴(yán)重的擾動時(shí)，當(dāng)有突發(fā)的嚴(yán)重的擾動時(shí)，會切換到安全模式 控制器性能實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控
自適應(yīng)先進(jìn)控制策略
控制系統(tǒng)的重要性
控制系統(tǒng)是裝置運(yùn)行的基礎(chǔ): 控制系統(tǒng)是裝置運(yùn)行的基礎(chǔ)
財(cái)務(wù) 收入減少，收入減少，支出增加 質(zhì)量，產(chǎn)量，質(zhì)量，產(chǎn)量，原料 及公用工程消耗 產(chǎn)量、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量、轉(zhuǎn)化率、分離效果等 設(shè)備性能變差
裝置
過程單元 生產(chǎn)設(shè)備
反應(yīng)器,壓縮機(jī), 反應(yīng)器,壓縮機(jī),熱交換器等
過程控制系統(tǒng)
傳感器,常規(guī)控制,先進(jìn)控制,分析儀表，閥,傳感器,常規(guī)控制,先進(jìn)控制,分析儀表，軟測量
控制器性能差
控制器性能差
生產(chǎn)裝置的操作性能變差 生產(chǎn)裝置的操作性能變差
財(cái)務(wù)狀況下降
自適應(yīng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ) － 實(shí)現(xiàn)控制器性能監(jiān)測
控制器性能優(yōu)劣直接影響裝置生產(chǎn)操作，因此，控制器性能優(yōu)劣直接影響裝置生產(chǎn)操作，因此，開發(fā)控制器性 能監(jiān)控技術(shù)有利于： 能監(jiān)控技術(shù)有利于： 標(biāo)準(zhǔn)控制特性與裝置效益的關(guān)聯(lián)； 標(biāo)準(zhǔn)控制特性與裝置效益的關(guān)聯(lián)； 改進(jìn)控制器性能； 改進(jìn)控制器性能； 減少70%MPC的開發(fā)周期； 的開發(fā)周期； 減少 的開發(fā)周期 建立基于條件變化（建立基于條件變化（Condition-Based）的連續(xù)改進(jìn)模型）
結(jié)果: 結(jié)果
更好的控制性能使工廠可以增加 的利潤 更好的控制性能使工廠可以增加5%的利潤 ? 基于條件的控制可以減少 基于條件的控制可以減少30%的維護(hù)費(fèi)用 的維護(hù)費(fèi)用
何為先進(jìn)控制與優(yōu)化系統(tǒng)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)？ 何為先進(jìn)控制與優(yōu)化系統(tǒng)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)？
在線優(yōu)化/調(diào)度 在線優(yōu)化 調(diào)度
在線優(yōu)化/計(jì)劃的實(shí)施基礎(chǔ)： 在線優(yōu)化 計(jì)劃的實(shí)施基礎(chǔ)： 計(jì)劃的實(shí)施基礎(chǔ)
先進(jìn)控制? 先進(jìn)控制 DMC 準(zhǔn)確的模型 有效調(diào)節(jié)、有效調(diào)節(jié)、控制 較寬的操作范圍 APC的實(shí)施基礎(chǔ)： 的實(shí)施基礎(chǔ)： 的實(shí)施基礎(chǔ)
基礎(chǔ)控制系統(tǒng)/儀表 分析儀 基礎(chǔ)控制系統(tǒng) 儀表/分析儀 儀表
提供可靠的關(guān)鍵儀表與分析儀器 基礎(chǔ)控制回路性能良好
目前問題 — 如何實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制
存在問題（存在問題（MPC）:）
模型測試與辨識成本高； 模型測試與辨識成本高； 模型辨識、預(yù)測控制技術(shù)缺乏整體性； 模型辨識、預(yù)測控制技術(shù)缺乏整體性； 控制算法適用對象面窄； 控制算法適用對象面窄； 持續(xù)投運(yùn)率低 不易維護(hù) 實(shí)施周期長成本高
先進(jìn)控制? 先進(jìn)控制 DMC 先進(jìn)控制層 先進(jìn)控制器性能監(jiān)測 控制器模型的自動更新 約束條件的自動分析 基礎(chǔ)控制回路層
基礎(chǔ)控制系統(tǒng)/儀表 分析儀 基礎(chǔ)控制系統(tǒng) 儀表/分析儀 儀表
基礎(chǔ)控制回路的性能監(jiān)測 確認(rèn)問題后的工作流程
自適應(yīng)控制的目標(biāo)
建立、發(fā)展一套工程應(yīng)用工具與實(shí)施流程，建立、發(fā)展一套工程應(yīng)用工具與實(shí)施流程，使得在低成本條 件下實(shí)現(xiàn)/維護(hù)先進(jìn)控制系統(tǒng)運(yùn)行在峰值性能范圍中。件下實(shí)現(xiàn) 維護(hù)先進(jìn)控制系統(tǒng)運(yùn)行在峰值性能范圍中。維護(hù)先進(jìn)控制系統(tǒng)運(yùn)行在峰值性能范圍中
實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的自動、實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的自動、自適應(yīng)維護(hù)是關(guān)鍵
利用、發(fā)展有效工具和方法，如： DMC Solution Analysis Tool 利用、發(fā)展有效工具和方法，采用和改進(jìn)經(jīng)濟(jì)性度量標(biāo)準(zhǔn)，采用和改進(jìn)經(jīng)濟(jì)性度量標(biāo)準(zhǔn)，保持控制器性能
先進(jìn)控制器性能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（除投運(yùn)率外）先進(jìn)控制器性能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（除投運(yùn)率外）
關(guān)聯(lián)控制器性能評價(jià)與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系
明確基礎(chǔ)控制回路與控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的關(guān)系
確定機(jī)會損失
控制器性能
引起控制器性能衰減的因素 原 因
基于計(jì)劃調(diào)度或RTO的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的改變 的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的改變 基于計(jì)劃調(diào)度或 操作條件或者過程變化 基礎(chǔ)控制回路與儀表出現(xiàn)問題
影 響
控制器將操作條件推向錯(cuò)誤的目標(biāo)值 模型失配、控制器失效 模型失配、控制器失效, 調(diào)節(jié)范圍受限 無法克服擾動并維持控制目標(biāo)
投運(yùn)率本身也無法充分度量控制器性能和機(jī)會損失 2 3 效 益 機(jī)會損失
良好維護(hù) 在線監(jiān)控
維護(hù)較差 無監(jiān)控
控制器性能改善的要求
先進(jìn)控制器性能的改善
適用范圍、準(zhǔn)確性等）高質(zhì)量的控制器模型（適用范圍、準(zhǔn)確性等）
控制器模型隨過程與操作條件而變化
基礎(chǔ)回路控制器性能改善
更為頻繁地監(jiān)控基礎(chǔ)控制回路層的性能 及時(shí)解決基礎(chǔ)回路、及時(shí)解決基礎(chǔ)回路、儀表和分析儀器的問題
其它有效方法－利用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要的、附加功能 其它有效方法－利用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要的、過程監(jiān)控 事件檢測與分析 事件的報(bào)告與解決方法
先控模型的自動更新
分為四個(gè)步驟： 分為四個(gè)步驟：
目前現(xiàn)狀： 目前現(xiàn)狀：
僅在出現(xiàn)問題時(shí)檢查控制器 主要采用投運(yùn)率ON / OFF作為監(jiān) 主要采用投運(yùn)率 作為監(jiān) 測手段 XOM MV metric being rolled out – no baseline 提交工程師進(jìn)行問題診斷
目前現(xiàn)狀： 目前現(xiàn)狀：
已經(jīng)具有多種自動測試軟件(Taiji, Smartstep)各自獨(dú)立，各自獨(dú)立，與辨識或控制過程不連接 要求專業(yè)人員使用 辨識過程沒有自動實(shí)現(xiàn)，辨識過程沒有自動實(shí)現(xiàn)，依靠手動專家經(jīng)驗(yàn)
自動測試
目標(biāo)： 目標(biāo)： 自動辨識
自動測試軟件與自動辨識軟件相連 辨識結(jié)果修正、辨識結(jié)果修正、或者加強(qiáng)測試 對于非專業(yè)人員也能夠簡單操作，對于非專業(yè)人員也能夠簡單操作，仍需要過程知識
控制器性能監(jiān)控
目標(biāo)： 目標(biāo)：
實(shí)現(xiàn)控制器性能的連續(xù)監(jiān)控 在線性能監(jiān)測指標(biāo) 實(shí)時(shí)溯源問題診斷 確認(rèn)先控系統(tǒng)調(diào)整帶來性能改進(jìn)(與模型 與模型 質(zhì)量問題相區(qū)分）質(zhì)量問題相區(qū)分）
目前現(xiàn)狀： 目前現(xiàn)狀： 矩陣訓(xùn)練工具（病態(tài)矩陣良化）病態(tài)矩陣良化）目標(biāo)： 目標(biāo)：
面向非專業(yè)人員使用－ 面向非專業(yè)人員使用－但仍需要過程知識 快速、快速、有效實(shí)現(xiàn) 一旦結(jié)構(gòu)形式確認(rèn)，一旦結(jié)構(gòu)形式確認(rèn)，可反復(fù)用于模型更新 非常復(fù)雜的過程，非常復(fù)雜的過程，需要專業(yè)人員 計(jì)算過程耗時(shí)長 每個(gè)控制器更新過程都需要
基礎(chǔ)控制系統(tǒng)
對底層基礎(chǔ)控制回路的性能進(jìn)行監(jiān)測 檢測異 常信息 Detect 診斷/修復(fù) 診斷 修復(fù) Diagnose / Quantify 基礎(chǔ)控制系 統(tǒng)監(jiān)測 Base Monitoring 檢測基礎(chǔ)回路控制層問題，檢測基礎(chǔ)回路控制層問題，確認(rèn)執(zhí)行器故 障對生產(chǎn)單元性能的影響 儀表與分析儀出現(xiàn)故障 控制閥滯澀 PID回路的參數(shù)整定問題 回路的參數(shù)整定問題 計(jì)算由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障造成效益的機(jī)會損 失成本 導(dǎo)致先進(jìn)控制系統(tǒng)回路中的變量無效 限制先進(jìn)控制器操作范圍 無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最大化 放棄其它附加的產(chǎn)品質(zhì)量控制 為生產(chǎn)運(yùn)營商（企業(yè)）為生產(chǎn)運(yùn)營商（企業(yè)）處理異常信息提供 工作方案 為企業(yè)提供處理過程的優(yōu)先級信息 對上述事件的處理進(jìn)行跟蹤
報(bào)告 Report 確定處理過程方案
企業(yè)運(yùn)營部門
修復(fù)
集成的工作過程與工具
異常信息檢測
自動測試
診斷/修復(fù) 診斷 修復(fù)
基礎(chǔ)回 路控制
報(bào)告
控制器性 能監(jiān)測 MPC/NLC 先進(jìn)控制
自動辨識
形成工作流程
矩陣訓(xùn)練工具
企業(yè)運(yùn)營部門
自適應(yīng)控制 – 關(guān)鍵技術(shù)與軟件
基礎(chǔ)控制回路性能監(jiān)測 代表軟件： 代表軟件：Matrikon ProcessDoctor PID 先進(jìn)控制器性能監(jiān)測 代表軟件： 代表軟件：AspenWatch 測試/辨識 建立、強(qiáng)化模型功能）測試 辨識（建立、強(qiáng)化模型功能）代表軟件： 代表軟件：Tai-Ji ID & SmartStep & Subspace ID 增強(qiáng)模型魯棒性)矩陣條件數(shù)改進(jìn)(增強(qiáng)模型魯棒性 增強(qiáng)模型魯棒性
代表軟件： 代表軟件： SmartAudit(AspenTech)收益分析
提高生產(chǎn)過程的操作性能： 提高生產(chǎn)過程的操作性能：
減少 減少30%的產(chǎn)品質(zhì)量波動 的產(chǎn)品質(zhì)量波動 ? 減少 ～10%的能耗 減少5～ 的能耗 ? 增加產(chǎn)量 ～5% 增加產(chǎn)量2～ ? 通過控制器監(jiān)控的統(tǒng)一解決方案，減少總費(fèi)用 通過控制器監(jiān)控的統(tǒng)一解決方案，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用
基于條件的維護(hù)策略可以節(jié)約最多 基于條件的維護(hù)策略可以節(jié)約最多30%的維護(hù)費(fèi)用 的維護(hù)費(fèi)用 ? 可以節(jié)約 可以節(jié)約70%的MPC開發(fā)和重復(fù)測試的費(fèi)用 的 開發(fā)和重復(fù)測試的費(fèi)用
四、過程控制與優(yōu)化的案例分析
典型案例
1、芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化、2、PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化、加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
3、聚酯裝置反應(yīng)過程的優(yōu)化、4、乙烯裝置中裂解爐的節(jié)能控制與優(yōu)化、芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
研究對象： 研究對象： 芳烴裝置對二甲苯分餾單元兩條生產(chǎn)線： 芳烴裝置對二甲苯分餾單元兩條生產(chǎn)線： 800#（老裝置）、（老裝置）、8500#（新建裝置））、（新建裝置）
存在問題： 存在問題：
確保新老二甲苯 分餾裝置所處理 的C8A資源負(fù)荷 資源負(fù)荷 分配在相對優(yōu)化 的運(yùn)行狀態(tài)
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
二甲苯精餾裝置機(jī)理建模
B1，B2分別為裝置的輸入分配比，分別為裝置的輸入分配比 DA801、DA804、DA8501分別為二甲苯的三個(gè)分離裝置、、分別為二甲苯的三個(gè)分離裝置
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
二甲苯精餾裝置機(jī)理模型的校正: 二甲苯精餾裝置機(jī)理模型的校正
ASPEN流程模擬軟件對精餾與分離過程均采用平衡全 流程模擬軟件對精餾與分離過程均采用平衡全 混池假設(shè)，混池假設(shè)，計(jì)算數(shù)據(jù)與工業(yè)實(shí)際值之間必然存在一些 偏差。偏差。
1、根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)、各塔組分分析化驗(yàn)、根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)及能耗數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)調(diào)和技術(shù) 數(shù)據(jù)調(diào)和技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效 數(shù)據(jù)及能耗數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)調(diào)和技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效 性一致性分析，供建模分析。性一致性分析，供建模分析。模型參數(shù)調(diào)試、2、選擇典型工況數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型參數(shù)調(diào)試、校正，使三、選擇典型工況數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型參數(shù)調(diào)試 校正，塔塔板溫度分布、組分大小與分配比例與實(shí)際相符。塔塔板溫度分布、組分大小與分配比例與實(shí)際相符。
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
靈敏度分析： 靈敏度分析： 1）改變輸入分配比對裝置能耗的影響）
可以看出，隨著輸入分配比 由小增大, 可以看出，隨著輸入分配比B1,B2由小增大 三塔的 由小增大 冷負(fù)荷也隨之增大，基本呈線性。冷負(fù)荷也隨之增大，基本呈線性。
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
2）改變輸入分配比對裝置）改變輸入分配比對裝置OX產(chǎn)出的影響 產(chǎn)出的影響
為了能保證OX盡量多產(chǎn)出的情況下，降低裝置的能耗，盡量多產(chǎn)出的情況下，降低裝置的能耗，為了能保證 盡量多產(chǎn)出的情況下 需要研究輸入分配比與裝置OX產(chǎn)出的影響。產(chǎn)出的影響。需要研究輸入分配比與裝置 產(chǎn)出的影響 OX 產(chǎn) 出 KG /HR OX 產(chǎn) 出 KG /HR 可以看出，隨著、的變化 的變化，產(chǎn)出接近二次曲線 產(chǎn)出接近二次曲線，可以看出，隨著B1、B2的變化，OX產(chǎn)出接近二次曲線，B1=0.44，B2=0.65處各有一峰值。處各有一峰值。處各有一峰值
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
3）改變回流比對塔釜OX產(chǎn)出與冷負(fù)荷的影響）改變回流比對塔釜 產(chǎn)出與冷負(fù)荷的影響
回流比對操作工況的影響很大，塔為例，回流比對操作工況的影響很大，以DA804塔為例，改變回流 塔為例 對二甲苯裝置的塔釜OX產(chǎn)出與冷負(fù)荷的影響，如圖： 產(chǎn)出與冷負(fù)荷的影響，比，對二甲苯裝置的塔釜 產(chǎn)出與冷負(fù)荷的影響 如圖：
冷 負(fù) 荷 M M K C A L/ H R OX 產(chǎn) 出 KG /HR 從上圖可看出，回流比增大，從上圖可看出，回流比增大，塔釜采出與冷負(fù)荷也隨之 增大，須折中考慮。增大，須折中考慮。
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
4）改變進(jìn)料塔板位置對冷負(fù)荷影響）
可調(diào)整的進(jìn)料口位置： 可調(diào)整的進(jìn)料口位置： DA801：FC8001－25塊塔板、35塊塔板，F(xiàn)C3034－50塊塔板、60塊塔板； ： 塊塔板、塊塔板 塊塔板，塊塔板、塊塔板 塊塔板； － 塊塔板 － 塊塔板 DA8501：FC7518－28塊塔板、48塊塔板，F(xiàn)C8504－96塊塔板、144塊塔板 ： 塊塔板、塊塔板 塊塔板，塊塔板、塊塔板 － 塊塔板 － 塊塔板
冷 負(fù) 荷 M M KC AL /H R 冷 負(fù) 荷 M M KC AL /H R 進(jìn)料位置改變前
進(jìn)料位置改變后
根據(jù)上述調(diào)整進(jìn)料塔板位置，在同樣的輸入配比和回流比下，根據(jù)上述調(diào)整進(jìn)料塔板位置，在同樣的輸入配比和回流比下，冷 負(fù)荷略有上升。負(fù)荷略有上升。
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
5）改變進(jìn)料塔板位置對OX產(chǎn)出影響）改變進(jìn)料塔板位置對 產(chǎn)出影響
改變進(jìn)料位置對OX產(chǎn)出的影響 產(chǎn)出的影響 改變進(jìn)料位置對 O X 產(chǎn) 出 K G / H R O X 產(chǎn) 出 K G / H R 進(jìn)料位置改變前
進(jìn)料位置改變后
按以上調(diào)整進(jìn)料塔板位置，在同樣的輸入配比和回流比下，按以上調(diào)整進(jìn)料塔板位置，在同樣的輸入配比和回流比下，OX產(chǎn)出下降。產(chǎn)出下降。產(chǎn)出下降
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化工藝操作條件優(yōu)化： 工藝操作條件優(yōu)化：
優(yōu)化目標(biāo)：三個(gè)塔塔釜OX產(chǎn)出最大化 & 三個(gè)塔總能耗最小 優(yōu)化目標(biāo)：三個(gè)塔塔釜 產(chǎn)出最大化 優(yōu)化手段：三塔回流比、優(yōu)化手段：三塔回流比、三塔的進(jìn)料流量 約束條件：主要是三塔冷、熱負(fù)荷，約束條件：主要是三塔冷、熱負(fù)荷，同時(shí)確保： 同時(shí)確保：（1）各單元操作條件滿足工藝許可的設(shè)定范圍內(nèi)；）各單元操作條件滿足工藝許可的設(shè)定范圍內(nèi)；（2）各單元被控參數(shù)在工藝要求變化范圍內(nèi)；）各單元被控參數(shù)在工藝要求變化范圍內(nèi)；
芳烴裝置二甲苯分餾過程的優(yōu)化
將運(yùn)用所建立的模型，將運(yùn)用所建立的模型，根據(jù)上述的數(shù)據(jù)采集與處理方 采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，法，從DCS采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，以處理后的現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為 采集現(xiàn)場數(shù)據(jù) 模型的輸入，通過先進(jìn)的優(yōu)化算法，模型的輸入，通過先進(jìn)的優(yōu)化算法，進(jìn)行操作條件優(yōu) 化的實(shí)時(shí)計(jì)算?；膶?shí)時(shí)計(jì)算。
對不同組成的進(jìn)料進(jìn)行流向分配，對不同組成的進(jìn)料進(jìn)行流向分配，通過輸入各股進(jìn)料 組成和流量，自動計(jì)算出最優(yōu)的進(jìn)料分配比例，組成和流量，自動計(jì)算出最優(yōu)的進(jìn)料分配比例，用于 指導(dǎo)操作人員的實(shí)際操作，指導(dǎo)操作人員的實(shí)際操作，進(jìn)而在保證產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì) 量下，達(dá)到降低能耗的目的。量下，達(dá)到降低能耗的目的。PTA加氫反應(yīng)過程優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化 PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
經(jīng)換熱網(wǎng)絡(luò)預(yù)熱至 281.5℃左右 形成 ℃左右,形成 26.5%wt左右的水溶液 左右的水溶液
固定床式反應(yīng)器,內(nèi)含 固定床式反應(yīng)器 內(nèi)含Pd/C催 內(nèi)含 催 化劑床層,反應(yīng)溫度 反應(yīng)溫度281.5℃左 化劑床層 反應(yīng)溫度 ℃ 右,壓力 壓力7.2MPa左右 左右 壓力
飽和蒸汽 TA進(jìn)料 TA進(jìn)料 H2 在高溫高壓下完全溶解于水，在反應(yīng)器中流過Pd/C催化劑 將CTA在高溫高壓下完全溶解于水，與H2在反應(yīng)器中流過 在高溫高壓下完全溶解于水 在反應(yīng)器中流過 催化劑 床層,進(jìn)行動態(tài)連續(xù)催化加氫還原 進(jìn)行動態(tài)連續(xù)催化加氫還原,將 還原成為易溶于水的PT酸 床層 進(jìn)行動態(tài)連續(xù)催化加氫還原 將4-CBA還原成為易溶于水的 酸, 還原成為易溶于水的 而有色雜質(zhì)也同時(shí)分解,經(jīng)過結(jié)晶過濾和干燥 得到纖維級PTA產(chǎn)品 其 經(jīng)過結(jié)晶過濾和干燥,得到纖維級 產(chǎn)品,其 而有色雜質(zhì)也同時(shí)分解 經(jīng)過結(jié)晶過濾和干燥 得到纖維級 產(chǎn)品 含量可以≤15ppmw 中4-CBA含量可以 含量可以
PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
PTA加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之一：節(jié)能 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之一： 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之一
主要節(jié)能對象為界外飽和蒸汽（加氫換熱網(wǎng)絡(luò)用）主要節(jié)能對象為界外飽和蒸汽（加氫換熱網(wǎng)絡(luò)用）
PTA加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之二：節(jié)水 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之二： 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之二
減少溶解CTA用打漿水 用打漿水 減少溶解
PTA加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之三：減排 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之三： 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之三
節(jié)約打漿水的同時(shí)，節(jié)約打漿水的同時(shí)，會減少污水排放
PTA加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之四：增產(chǎn) 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之四： 加氫反應(yīng)過程優(yōu)化目標(biāo)之四
提高反應(yīng)器產(chǎn)能
PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
解決方法： 解決方法：基于機(jī)理
節(jié) 能
節(jié) 水
建模的操作條件優(yōu)化
最有效、最易可行 最有效、的手段 — 提濃 操作條件優(yōu)化： 操作條件優(yōu)化： 溫度、溫度、H2流量等 減 排 增 產(chǎn)
PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
PTA加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù)： 加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù)： 加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù) 一 反應(yīng)過程動力學(xué)模型
實(shí)驗(yàn)室研究并驗(yàn)證反應(yīng)動力學(xué)網(wǎng)絡(luò)并得到實(shí)驗(yàn)室動力學(xué)模型： 實(shí)驗(yàn)室研究并驗(yàn)證反應(yīng)動力學(xué)網(wǎng)絡(luò)并得到實(shí)驗(yàn)室動力學(xué)模型： 串級加氫主反應(yīng)和脫羰副反應(yīng)并存 CHO COOH Rh/C + CO COOH 二 反應(yīng)器模型
根據(jù)工業(yè)反應(yīng)器特性，通過合理假設(shè)選定合適的反應(yīng)器模型： 根據(jù)工業(yè)反應(yīng)器特性，通過合理假設(shè)選定合適的反應(yīng)器模型：平推流模型 PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 PTA加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù)： PTA加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù)： 加氫反應(yīng)過程流程模擬的關(guān)鍵技術(shù) 三 流程模擬的建立
利用流程模擬軟件，根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)模型和反應(yīng)器模型，利用流程模擬軟件，根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)模型和反應(yīng)器模型，選擇 合適的物性方程等，建立PTA PTA加氫反應(yīng)過程的流程模擬 合適的物性方程等，建立PTA加氫反應(yīng)過程的流程模擬 四 工業(yè)加氫反應(yīng)過程模型的校正
根據(jù)實(shí)際工業(yè)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)校正技術(shù)，對模型進(jìn)行修正，根據(jù)實(shí)際工業(yè)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)校正技術(shù)，對模型進(jìn)行修正，主 要校正實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)動力學(xué)模型的參數(shù) PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
約束條件
接口程序
實(shí)際工況
優(yōu)化算法
粒子群優(yōu)化算法 等進(jìn)化算法
流程模擬
反應(yīng)機(jī)理
優(yōu)化目標(biāo)
優(yōu)化結(jié)果
現(xiàn)場實(shí)施
評 價(jià)
PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
揚(yáng)子PTA裝置加氫反應(yīng)過程優(yōu)化： 裝置加氫反應(yīng)過程優(yōu)化： 揚(yáng)子 裝置加氫反應(yīng)過程優(yōu)化
第一階段： 第一階段： 配料濃度穩(wěn)定在27%wt左右，生產(chǎn)控制上以在線濃度顯示 左右，配料濃度穩(wěn)定在 左右 值為主,調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在 左右(在線儀和 值為主 調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在24.3%左右 在線儀和 調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在 左右 人工分析值之間有2.7的偏差。人工分析值之間有 的偏差)。的偏差 第二階段： 第二階段： 配料濃度穩(wěn)定在27.5%wt左右，生產(chǎn)控制上以在線濃度顯 左右，配料濃度穩(wěn)定在 左右 示值為主調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在24.8%左右。左右。示值為主調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在 左右 第三階段： 第三階段： 配料濃度穩(wěn)定在28%wt左右，生產(chǎn)控制上以在線濃度顯示 左右，配料濃度穩(wěn)定在 左右 值為主調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在25.3%左右。左右。值為主調(diào)整下料轉(zhuǎn)速使顯示值控制在 左右
PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
在線濃度分析 儀顯示值
一階段
14 12 10 8 6 4 2 0 1 3 4-CBA含 ppmw 量 PTA中4-CBA含量 4-CBA人工分 人工分
三階段
二階段
析值≤14ppmw 析值
系列1 5 7 天 9 11 13 PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
實(shí)施效果： 實(shí)施效果：
一、節(jié)水 在調(diào)優(yōu)第一階段，打漿水平均為 在調(diào)優(yōu)第一階段，打漿水平均為118.05t/h，調(diào)優(yōu)第二階段，打漿，調(diào)優(yōu)第二階段，水平均為117.19t/h，調(diào)優(yōu)第三階段，打漿水平均為 水平均為，調(diào)優(yōu)第三階段，打漿水平均為116.05t/h。進(jìn)。料濃度從27%提高到 提高到28%時(shí)，單線每小時(shí)平均可以節(jié)約打漿水 節(jié)約打漿水2 料濃度從 提高到 時(shí) 單線每小時(shí)平均可以節(jié)約打漿水 噸左右。噸左右。每噸打漿水價(jià)格為6元 則節(jié)水經(jīng)濟(jì)效益為： 萬元 每噸打漿水價(jià)格為 元，則節(jié)水經(jīng)濟(jì)效益為：9.6萬元
二、減排
節(jié)約打漿水的同時(shí)，就會減少污水的排放。根據(jù)物料衡算，節(jié)約打漿水的同時(shí)，就會減少污水的排放。根據(jù)物料衡算，每節(jié) 噸打漿水，噸污水的排放。約1噸打漿水，大約可以減少 噸打漿水 大約可以減少0.73噸污水的排放。進(jìn)料濃度從 噸污水的排放 進(jìn)料濃度從27% 提高到28%時(shí)，單線每小時(shí)可以減少污水排放 減少污水排放1.46噸左右。噸左右。提高到 時(shí) 單線每小時(shí)可以減少污水排放 噸左右 每噸污水處理費(fèi)用為22.5元，則減排經(jīng)濟(jì)效益為 26.28萬元 元 每噸污水處理費(fèi)用為 萬元 PTA加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化 加氫反應(yīng)過程的優(yōu)化
實(shí)施效果： 實(shí)施效果：
三、節(jié)能
PTA精制單元的節(jié)能，主要針對供給換熱網(wǎng)絡(luò)的9.0MPa蒸汽。由 精制單元的節(jié)能，主要針對供給換熱網(wǎng)絡(luò)的 蒸汽。精制單元的節(jié)能 蒸汽 于在調(diào)優(yōu)過程中，進(jìn)料負(fù)荷基本維持不變，因此9.0MPa蒸汽日均 于在調(diào)優(yōu)過程中，進(jìn)料負(fù)荷基本維持不變，因此 蒸汽日均 消耗維持。當(dāng)進(jìn)料濃度從27%提高到 提高到28%時(shí)，每噸 消耗維持。當(dāng)進(jìn)料濃度從 提高到 時(shí) 每噸PTA可節(jié)約 可節(jié)約 0.023噸左右的 噸左右的9.0MPa蒸汽。蒸汽。噸左右的 蒸汽 每噸9.0MPa蒸汽折合成 每噸 蒸汽折合成92kg標(biāo)油，每kg標(biāo)油為 元，則節(jié)能經(jīng)濟(jì)效 標(biāo)油，標(biāo)油為3元 蒸汽折合成 標(biāo)油 標(biāo)油為 益為：235.2 萬元 益為：
四、增產(chǎn)
PTA精制單元提濃最大的益處就是增產(chǎn)。當(dāng)進(jìn)料濃度從27%提高 精制單元提濃最大的益處就是增產(chǎn)。當(dāng)進(jìn)料濃度從 精制單元提濃最大的益處就是增產(chǎn) 提高 萬噸。到28%時(shí)，可以增產(chǎn)大約 時(shí) 可以增產(chǎn)大約3.7%的PTA，增產(chǎn) 的，增產(chǎn)1.332萬噸。萬噸 每噸PTA純利潤為 元，則增產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益為 1198.8 萬元 純利潤為900元 每噸 純利潤為
聚酯裝置反應(yīng)過程優(yōu)化
聚酯過程生產(chǎn)工藝
聚酯過程生產(chǎn)工藝主要分為三個(gè)階段進(jìn)行： 聚酯過程生產(chǎn)工藝主要分為三個(gè)階段進(jìn)行：
酯化：原料 按一定的摩爾配比加入打漿罐，酯化：原料PTA與EG按一定的摩爾配比加入打漿罐，在攪 與 按一定的摩爾配比加入打漿罐 拌下進(jìn)行打漿均勻混合。拌下進(jìn)行打漿均勻混合。漿料以齒輪泵定量連續(xù)送入酯化 釜，進(jìn)行酯化反應(yīng)。酯化過程生成的水隨EG蒸出。蒸出。進(jìn)行酯化反應(yīng)。酯化過程生成的水隨 蒸出 預(yù)縮聚：酯化產(chǎn)物用泵經(jīng)過濾器送至預(yù)縮聚釜進(jìn)行縮聚。預(yù)縮聚：酯化產(chǎn)物用泵經(jīng)過濾器送至預(yù)縮聚釜進(jìn)行縮聚。終縮聚：預(yù)縮聚產(chǎn)物以齒輪泵送至縮聚釜，在高溫、終縮聚：預(yù)縮聚產(chǎn)物以齒輪泵送至縮聚釜，在高溫、高真 空和攪拌下進(jìn)行終縮聚，以達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)?？蘸蛿嚢柘逻M(jìn)行終縮聚，以達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)。
聚酯新老裝置能耗對比
新老裝置能耗對比 140 135 能耗，kg 標(biāo)油 / T 聚酯 能耗，kg標(biāo)油 標(biāo)油/ 120 100 80 60 40 20 0 老聚酯 新裝置 89.48 引進(jìn)的聚酯生產(chǎn)老裝置能耗是國產(chǎn)新裝置的 1.5倍 原有裝置存在較大節(jié)能空間。1.5倍，原有裝置存在較大節(jié)能空間。1
第二篇：最新最準(zhǔn)石油化工過程安全控制未來發(fā)展趨勢
石油化工過程安全控制未來發(fā)展趨勢
3月22日，亞洲最大的石油展——第十屆中國國際石油石化技術(shù)裝備展覽會在中國國際展覽中心（新館）開幕，同期由《電氣時(shí)代》雜志社主辦，而由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會、中國石油化工自動化應(yīng)用協(xié)會、中國儀器儀表學(xué)會擔(dān)任指導(dǎo)的《石油化工領(lǐng)域過程安全控制論壇》也在中國國際展覽中心
本次論壇在經(jīng)過整整一天的精彩、熱烈。論壇上共有8個(gè)大會發(fā)言，來自國內(nèi)外的幾位專家就“石油化工領(lǐng)域過程安全控制”的問題發(fā)表了自己的看法，并介紹了體現(xiàn)各自過程安全控制技術(shù)發(fā)展的新思維、新趨勢！
電氣時(shí)代雜志社副社長陳大立先生，在嘉賓致辭中，對于本次論壇的主題、內(nèi)容、與目的進(jìn)行了介紹。使與會人員對本次論壇有了全面的了解。中國石油和化工自動化應(yīng)用協(xié)會秘書長陳明海先生也講了話，他特別強(qiáng)調(diào)了企業(yè)安全的問題，希望自動化、儀器儀表行業(yè)，應(yīng)當(dāng)具有更高層次的安全理念，最后他還表示了對于論壇的祝賀。
北京化工大學(xué)博導(dǎo)，中國石油化工股份有限公司(青島)安全工程研究所化學(xué)品安全控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室首席專家吳重光教授則以“石油化工系統(tǒng)安全控制進(jìn)展”為題圖文并茂地向大家介紹了石油化工系統(tǒng)安全控制系統(tǒng)與技術(shù)的新進(jìn)展與系統(tǒng)安全管理的新概念。并進(jìn)一步介紹了HAZOP國際標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用、采用TRIZ理論的應(yīng)用等內(nèi)容。使大家對于石油化工系統(tǒng)安全控制領(lǐng)域的發(fā)展有了一個(gè)比較全面的了解。
ABB（中國）有限公司客戶事業(yè)部副總裁的陳夕先生，就“石油化工電氣自動化系統(tǒng)集成”問題介紹了ABB公司的節(jié)能增效的先進(jìn)理念與成功案例（如、；系統(tǒng)集成驅(qū)動力-隱性技術(shù)等）。還介紹了ABB在中國可持續(xù)發(fā)展的歷程。ABB公司是獲得了TUV認(rèn)證的企業(yè)。足以證明ABB功能安全管理系統(tǒng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，其產(chǎn)品、工程、項(xiàng)目組及安裝皆采用最佳實(shí)踐方法。
羅克韋爾自動化ICS Triplex中國區(qū)銷售經(jīng)理劉軍先生，就“從安全控制到關(guān)鍵控制”問題報(bào)告了企業(yè)的理念與工作（如：北海石油項(xiàng)目應(yīng)用的Trusted系統(tǒng)）。就過程安全與機(jī)器安全的問題介紹了對于“安全可靠性”的理解-對于過程控制如何提高其安全水平。介紹了“關(guān)鍵控制”的要點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)“關(guān)鍵控制系統(tǒng)”是擴(kuò)大了的“安全控制”，其涵蓋了“過程安全”與“基礎(chǔ)安全”。
中國石化工程建設(shè)公司副總工程師黃步余則就“過程安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的問題介紹了石化工程建設(shè)中的過程安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。特別介紹了石油化工企業(yè)的生命周期（IEC61508/IEC61511）問題，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用生命周期的觀念來設(shè)計(jì)石油化工系統(tǒng)。貫穿于安全
儀器儀表和控制系統(tǒng)的全過程?！敖】?、安全、環(huán)?！笔俏覀儚氖掳踩ぷ鞯睦砟睿耙紤]可靠性、可用性、可維護(hù)性”，不僅僅是儀器儀表，還有網(wǎng)絡(luò)安全的問題。要“以人為本”，人是第一位的！同時(shí)，安全問題還要強(qiáng)調(diào)“團(tuán)隊(duì)精神”！
霍尼韋爾過程控制部經(jīng)理李宇霖先生介紹了“過程安全控制”的問題。提出應(yīng)當(dāng)注意“過程安全控制”有一個(gè)成本問題。霍尼韋爾給用戶提供了一個(gè)廣泛的安全系統(tǒng)。安全保護(hù)的層次、火氣安全系統(tǒng)的應(yīng)用等。中國的石油化工企業(yè)應(yīng)當(dāng)把火氣安全系統(tǒng)納入安全系統(tǒng)的范疇。
西門子過程自動化控制部經(jīng)理姜榮懷先生，則就“過程自動化中的安全集成”的問題進(jìn)行了介紹，其中，特別就西門子過程自動化控制部專家關(guān)于“安全集成”的理念與“安全集成”的產(chǎn)品的特點(diǎn)，談到過程自動化中的安全集成問題。從工藝出發(fā)，采用安全儀表系統(tǒng)，按照嚴(yán)格的等級區(qū)分。
通過上述演講嘉賓的介紹，中國自動化學(xué)會專家咨詢工作委員會主任委員孫柏林在總結(jié)時(shí)表示，未來，石油化工過程安全控制的發(fā)展趨勢是：
一是以保障安全為目的，在石油化工生產(chǎn)過程自動化控制方面加入和強(qiáng)化安全方面的模塊，對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的安全監(jiān)控、預(yù)警和分析，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題。即在現(xiàn)有的DCS上做二次開發(fā)，使標(biāo)準(zhǔn)化的DCS更加符合目前的生產(chǎn)實(shí)際。
二是信息管理方面，強(qiáng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分類采集，把生產(chǎn)控制信息與管理信息進(jìn)行有效的整合，建立信息化一體架構(gòu)，解決企業(yè)的“信息化孤島”問題。其中包括包括ERP、MES、OA、硬件、網(wǎng)絡(luò)、安全等等。還應(yīng)該建立安全專項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，利用網(wǎng)絡(luò)平臺把監(jiān)控?cái)z像頭安裝到需要監(jiān)控的各個(gè)地方，對攝像畫面進(jìn)行智能化圖像處理，發(fā)現(xiàn)不安全的跡象及時(shí)報(bào)警和處理。并在此基礎(chǔ)上建立石化企業(yè)集中的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA。
三是完善石油化工企業(yè)安全管理。如果放松安全管理，導(dǎo)致事故發(fā)生，往往會造成人員的重大傷亡或環(huán)境的嚴(yán)重污染。完善石油化工企業(yè)安全管理對于企業(yè)具有十分重要的意義。上述專家學(xué)者們的發(fā)言，“各具特色，精彩紛呈”！已達(dá)到了設(shè)立本次論壇的目的。論壇上專家的報(bào)告圍繞著“石油化工領(lǐng)域過程安全控制”的主題，提出一些新概念、新思想，第十屆中國國際石油石化技術(shù)裝備展覽會與論壇同期舉行。展覽品則呈現(xiàn)出一些新特點(diǎn)、新功能，通過本屆主辦單位舉辦的豐富多彩的各種活動，大家老朋友之間增進(jìn)了新友誼、并又結(jié)識了許多新朋友、學(xué)習(xí)到許多新的知識。
作為企業(yè)，為了使以人為本的構(gòu)建和構(gòu)建和諧社會的目標(biāo)落到實(shí)處，應(yīng)該自覺遵守國家相關(guān)法律和規(guī)定，承擔(dān)起保護(hù)職工安全的責(zé)任，實(shí)踐證明，企業(yè)履行社會責(zé)任不是負(fù)擔(dān)，而
是為發(fā)展增添生產(chǎn)力，對外樹立企業(yè)良好品牌形象，提升軟競爭力，對內(nèi)可以營造積極健康的企業(yè)文化，職工們愛廠如家，增強(qiáng)了企業(yè)的凝聚力，安全生產(chǎn)是企業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)組成部分，是企業(yè)承擔(dān)社會責(zé)任的核心部分，一個(gè)切實(shí)履行安全生產(chǎn)方面的社會責(zé)任的企業(yè)，同時(shí)對自己持續(xù)健康發(fā)展負(fù)責(zé)任的企業(yè)。
總而言之，從“石油化工領(lǐng)域過程安全控制”的視角來看，潛在需求較多，面臨的機(jī)遇多！如何圍繞“低碳、綠色、節(jié)能、降耗、環(huán)保、安全”，緊緊結(jié)合行業(yè)或用戶的需求來開發(fā)新觀點(diǎn)、采用新技術(shù)、拓展新領(lǐng)域、占領(lǐng)高端市場！為我國石油化工過程生產(chǎn)的安全可靠貢獻(xiàn)力量！
第三篇：目標(biāo)管理與過程控制
目標(biāo)管理與過程控制
錢皮曾經(jīng)說過，管理學(xué)早已經(jīng)走入末路，沒有什么創(chuàng)新的了。萬變不離其宗，古老的管理學(xué)思想一直都在發(fā)揮著重要的作用。大企業(yè)家和職業(yè)經(jīng)理人的案頭或書架上總是少不了《易經(jīng)》、《孫子兵法》、《三國演義》等這些古籍，常讀常新。常讀的沒有變化，常新的只是皮毛。
近期，一些管理學(xué)界的人士又開始向企業(yè)界推介他們的“最新”管理思想，那就是所謂的“強(qiáng)調(diào)結(jié)果”。最近在書店里看到幾本關(guān)于管理的書，如《請給我結(jié)果》、《不要任何借口》等等。粗粗翻看一下，都是強(qiáng)調(diào)結(jié)果的重要性的，但又不是目標(biāo)管理的套路，實(shí)際上可以說是沒有“路數(shù)”，因?yàn)樗灰Y(jié)果，不管過程（而過程中存在的影響達(dá)成結(jié)果的問題往往被視為“借口”）。從中也可以再次看出管理學(xué)似已真的到了江郎才盡的地步，再也變不出什么新的名堂了?？醋髡哳^銜和業(yè)績介紹來頭不小，銷售員說書賣得不錯(cuò)。書中表達(dá)的管理思想和要傳達(dá)的理念來看，不僅偏離了管理學(xué)的一些基本共識，還擾亂混淆了許多基本概念。
“目標(biāo)管理”并不是一種新的東西。按照一種定義，“目標(biāo)管理”是指企業(yè)針對目標(biāo)展開的一系列管理行為。它強(qiáng)調(diào)目標(biāo)的重要性，提醒管理人員不要把過程和結(jié)果分離。
類似的管理思想還有價(jià)值工程（VE），也是為了提醒設(shè)計(jì)人員不要偏離了目標(biāo)，不要為技術(shù)而改進(jìn)技術(shù)，不要搞過剩質(zhì)量。
一個(gè)正常的人，又稱為“理性人”，之所以謂之理性，就是在其行為與動機(jī)之間具有邏輯一致性，也就是說，理性人所有的行為都是有目標(biāo)動機(jī)的，也就是說其行為都是沖著目標(biāo)而去的。
管理，是一種理性人的行為，即有目標(biāo)動機(jī)的行為，換句話說，原本所有的管理行為都可以冠之以“目標(biāo)管理”，即理性人的行為屬于“結(jié)果（目標(biāo)）導(dǎo)向”的。
但是，因?yàn)橛行┤隋e(cuò)誤地將過程與結(jié)果相分離，變成了為管理而管理，所以才會有“目標(biāo)管理”這種看起來很多余很滑稽的“管理思想”應(yīng)運(yùn)而生。
然而，矯枉過正，有人將目標(biāo)管理、VE這些管理思路錯(cuò)誤地解讀成為只要求結(jié)果，不必拘泥于手段和過程。這樣一來，只強(qiáng)調(diào)結(jié)果，就變成了聽天由命坐視結(jié)果的發(fā)生，放棄了對形成目標(biāo)結(jié)果的過程的控制與操作，是一種不作為的、非理性的表現(xiàn)。
實(shí)際上，片面地強(qiáng)調(diào)結(jié)果，往往強(qiáng)調(diào)的是一個(gè)不完整的結(jié)果。例如，“成者為王敗者為寇”只強(qiáng)調(diào)成功的結(jié)果，而完全無視尸橫遍野的絕大戰(zhàn)爭成本。例如，質(zhì)管人員可能會只顧產(chǎn)品質(zhì)量，而忽略了產(chǎn)品質(zhì)量所服務(wù)的目標(biāo)——利潤。例如，經(jīng)營者只注意眼前的利潤，可能放棄企業(yè)的長遠(yuǎn)目標(biāo)。
管理本就是一個(gè)過程，是通過過程的積累達(dá)到目標(biāo)的，如果目標(biāo)龐大，就不是一個(gè)人在短時(shí)間內(nèi)所能完成的，這就需要對目標(biāo)進(jìn)行分解，分到不同的時(shí)段或分配給不同的人去完成。因此，目標(biāo)管理的基礎(chǔ)是細(xì)致有效的目標(biāo)分解。如果分解得不恰當(dāng)不完善，承擔(dān)子目標(biāo)的人出于自身利益的考慮就很有可能會做出背離管理者原來所設(shè)想的總目標(biāo)的事情來。
例如，為了完成一個(gè)目標(biāo)，首先要求有人來做事，要有人出勤，連人都沒有一個(gè)當(dāng)然工作無法開展了。但出勤并不是完整的目標(biāo)，偏偏就有人將這個(gè)子目標(biāo)變成了“出勤不出力”，當(dāng)一天和尚撞一天鐘。
例如，城市里人口密集需要一個(gè)良好的公共環(huán)境，因此設(shè)立了清潔工，專門掃馬路。但是，把馬路掃干凈并不是原本的完整目標(biāo)。偏偏有些清潔工就只管掃馬路，把塵土掃得漫天飛揚(yáng)，全然不顧路上路邊的行人和臨街飯館的食客，把清潔工作變成了另一種污染，還有些清潔工干脆把飛揚(yáng)不起來的垃圾直接掃進(jìn)路邊的窨井里，還有把掃到的樹葉等可燃物在路邊直接焚燒了事。
這種事情同樣發(fā)生在企業(yè)里。清理清掃本來是為了獲得一個(gè)良好的工作環(huán)境，但是很多
目標(biāo)管理與過程控制
時(shí)候這個(gè)目標(biāo)被異化了，變成了應(yīng)付檢查的行為，檢查過后一切照舊。
例如，公交車的原本目標(biāo)是將旅客安全運(yùn)送到目的地。但是，經(jīng)常有公交車“甩客”的現(xiàn)象，因?yàn)楣还究己怂緳C(jī)的準(zhǔn)點(diǎn)和耗油量，而載不載客難以考核，所以，一些缺乏職業(yè)道德的司機(jī)就只管開車不管載客了。
例如“濫竽充數(shù)”，由于聽者把吹者有沒有鼓腮搖頭等當(dāng)做判定是否好樂師的標(biāo)準(zhǔn)，才給濫竽充數(shù)者留下了充數(shù)的可乘之機(jī)。
例如，求量不求質(zhì)。生產(chǎn)者只管數(shù)量，不管質(zhì)量。植樹節(jié)原本是為了推動綠化活動而設(shè)立的，但不少地方植樹節(jié)年年搞，只管每年種下了幾棵樹，卻不管成活率高低。
例如，環(huán)保設(shè)施是為了保護(hù)環(huán)境治理污染而設(shè)立的，但一些企業(yè)的環(huán)保設(shè)施形同虛設(shè)，是設(shè)給上級看的，有檢查的時(shí)候就開動起來，檢查人員走了就關(guān)掉。有些管理部門也只抓“同時(shí)設(shè)計(jì)同時(shí)上馬”，卻對“同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)”網(wǎng)開一面。
例如我之前帖子講到的那個(gè)庸醫(yī)治駝背的故事。駝背者的家屬將目標(biāo)簡單化為“只要把駝背弄直就行”，庸醫(yī)就不顧死活地弄出個(gè)直挺挺的尸體來。
……
因?yàn)橛腥绱诉@般種種的“走過場”行為，“目標(biāo)管理”就“被推出”了，目標(biāo)管理概念的提出其實(shí)也可以看做是管理學(xué)界用近乎多余的手段來對付“走過場”現(xiàn)象的無奈之舉。
管理本身就是一個(gè)過程，一個(gè)路徑，管理工作的對象，尤其是對于生產(chǎn)性企業(yè)而言，都是針對過程進(jìn)行管理。當(dāng)然，毫無疑問，這個(gè)過程和路徑是針對目標(biāo)的，不存在手段和結(jié)果的背離。手段一定是為目標(biāo)服務(wù)的，因此，不需要撇開過程控制而片面強(qiáng)調(diào)結(jié)果。以往有這種偏差，即把手段和過程當(dāng)作目標(biāo)，為管理而管理，為改革而改革，這是需要糾正的，但不能矯枉過正，轉(zhuǎn)而忽略過程。
如果大家還承認(rèn)管理者面對的是趨利避害的理性人的話，那么我們就應(yīng)該知道，理性的廠商其實(shí)從來都沒有偏離過自己的目標(biāo)，那就是利潤最大化。因此，管理學(xué)家在廠商面前談?wù)撃繕?biāo)管理，其實(shí)是多此一舉，實(shí)屬班門弄斧，關(guān)公面前耍大刀之舉。
過程與結(jié)果，這對基本哲學(xué)范疇的關(guān)系本來是十分清楚的。就人的行為來說（管理、生產(chǎn)），過程就是行為，是手段；而目標(biāo)就是結(jié)果，是動機(jī)所在，因此，過程與結(jié)果之于人的行為來說就是手段與目的的關(guān)系問題，是動機(jī)與行為的關(guān)系問題。
管理，本身是一種人的行為，而且是理性人的操作行為，即有目的的主動行為。理性人之所以謂之理性，就是因?yàn)槠湫袨榈哪康男?，是行為與動機(jī)之間具有邏輯一致性，即過程與結(jié)果的統(tǒng)一。
如果現(xiàn)實(shí)當(dāng)中出現(xiàn)了過程與目標(biāo)背離的現(xiàn)象，一定是目標(biāo)不明確或表達(dá)不完整。有時(shí)，來自上級的目標(biāo)要求由于表達(dá)不清而導(dǎo)致對下級執(zhí)行行為產(chǎn)生錯(cuò)誤的指引。有時(shí)上級將一個(gè)目標(biāo)默認(rèn)為“眾所周知”“理所當(dāng)然”，但下級很可能并不“周知”，或者下級所默認(rèn)的理解實(shí)際與上級心目中的要求并不一樣。
“結(jié)果”，這是“過程”的終點(diǎn)所站立的那個(gè)檢驗(yàn)員所要的東西，是最高管理者所要的東西，是客戶寫在采購合同條款里的內(nèi)容。而最高管理者之下的管理人是處在“過程”之中，而不是集聚在“過程”的終點(diǎn)上，他們所面對的是過程而不是最終的結(jié)果，他們的職責(zé)恰恰就是過程控制，而非結(jié)果訴求。
如果把“結(jié)果”分解到“過程”中的各個(gè)環(huán)節(jié)之上，那就是目標(biāo)管理當(dāng)中所說的目標(biāo)的“分解”了。而片面地強(qiáng)調(diào)結(jié)果的做法，早已經(jīng)是過時(shí)的、初期的管理思路了。而如今，質(zhì)量管理體系的思想已經(jīng)是“一切以預(yù)防為主”、“質(zhì)量是制造出來的不是檢查出來的”、“工作質(zhì)量決定了產(chǎn)品質(zhì)量“等等，因此，質(zhì)量管理工作早已經(jīng)從過去的結(jié)果控制變成了過程控制，而
目標(biāo)管理與過程控制
且質(zhì)量管理體系已經(jīng)演化成為一個(gè)非常成熟完善的針對全程控制的體系，即大家所熟知的ISO質(zhì)量管理體系。
ISO質(zhì)量管理體系認(rèn)證，不是到企業(yè)里去抽樣檢測產(chǎn)品的質(zhì)量，而是對從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)到銷售及售后服務(wù)全過程進(jìn)行考察，評估這個(gè)過程的程序是否可以保證達(dá)到所設(shè)計(jì)的質(zhì)量目標(biāo)。影響產(chǎn)品質(zhì)量的五大因素（人、機(jī)、料、法、環(huán)），無一不是過程當(dāng)中的問題。
現(xiàn)在的采購經(jīng)理，也早已不是坐在家中寫采購計(jì)劃給供應(yīng)商下采購單這么簡單了，而是要派采購員或者親自出馬到供應(yīng)商的生產(chǎn)現(xiàn)場去，去落實(shí)供應(yīng)商的質(zhì)保體系是否可靠，去干預(yù)供應(yīng)商的制造過程，甚至要求生產(chǎn)者提供生產(chǎn)過程中的工藝文件、檢測方法標(biāo)準(zhǔn)等等。即便是能有效控制市場的大型廠商的采購都已經(jīng)是這種模式了。對于過程當(dāng)中有明顯問題的供應(yīng)商，要么按照要求進(jìn)行整改，要么另尋供應(yīng)商。而作為供應(yīng)商的廠商，也逐步適應(yīng)了這種市場形勢，并將這種狀態(tài)總結(jié)成為一個(gè)信條，叫做“隨客戶一起成長”?！拔抑灰磿r(shí)交貨就行了”這種回答已經(jīng)無法應(yīng)對采購經(jīng)理們看似過分的要求了。
“世界上怕就怕認(rèn)真二字”，“成敗在于細(xì)節(jié)”，“凡是預(yù)則立不預(yù)則廢”，這里的“認(rèn)真”、“細(xì)節(jié)”、“預(yù)”，這都是針對過程而言的。如果企業(yè)管理者對這些名言古訓(xùn)還有所認(rèn)同，就不要再對被管理者喊叫“給我一個(gè)結(jié)果”了——被管理者需要的是明確的管理指令。
第四篇：面向節(jié)能減排的典型冶金過程先進(jìn)控制與優(yōu)化-東南大學(xué)
項(xiàng)目名稱：面向節(jié)能減排的典型冶金過程先進(jìn)控制與優(yōu)化
完 成 人：李奇，李世華，楊念亮，錢王平，王志生，陳夕松，薛來文，方仕雄, 楊俊,倪健,馬翼
完成單位：東南大學(xué),南京梅山礦業(yè)有限公司,江蘇沙鋼集團(tuán)有限公司
成果簡介：冶金、石化、電力等行業(yè)耗能占我國規(guī)模以上工業(yè)能耗的80%以上，這其中，大型工業(yè)裝置能耗占絕大部分，以冶金磨礦分級過程為例，其能耗占整個(gè)選礦能耗近60%。大型工業(yè)裝置廣泛存在控制參數(shù)多、擾動強(qiáng)、非線性等問題，是當(dāng)今過程控制及優(yōu)化中最復(fù)雜、最前沿和最具挑戰(zhàn)性的難題之一。隨著流程工業(yè)中生產(chǎn)裝置向大型化、復(fù)雜化方向發(fā)展，以及國內(nèi)外對節(jié)能環(huán)保要求越來越高，急需研發(fā)關(guān)鍵生產(chǎn)過程的新的先進(jìn)控制和優(yōu)化技術(shù)，以實(shí)施節(jié)能減排技術(shù)的提升和創(chuàng)新。
本項(xiàng)目在多項(xiàng)國家“863”、省科技支撐和自然科學(xué)基金及企業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目的支持下，研發(fā)出以磨礦分級過程、鋼鐵熱軋生產(chǎn)流程為代表的典型冶金過程節(jié)能減排先進(jìn)控制和優(yōu)化技術(shù)，已成功應(yīng)用于大型化磨礦分級過程、鋼鐵熱軋生產(chǎn)流程等大型工業(yè)裝置的先進(jìn)控制和過程優(yōu)化，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)保效益。整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。其先進(jìn)性在于：
（1）針對高能耗、高污染大型工業(yè)裝置控制中，廣泛存在的強(qiáng)擾動且難以測量的實(shí)際困難，首次提出了一套基于模型和數(shù)據(jù)混合的擾動軟測量理論和技術(shù)體系，并成功應(yīng)用于冶金磨礦分級過程，解決了工業(yè)過程的擾動實(shí)時(shí)估計(jì)問題，大幅降低擾動測量成本，申請國家發(fā)明專利3項(xiàng)，發(fā)表SCI論文6篇。（2）首次提出了一套基于擾動軟測量的多變量解耦控制體系及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)，解決了一類多變量、多約束條件下的復(fù)雜擾動工業(yè)過程的先進(jìn)抗干擾控制問題，出版專著（英文）1部，申請發(fā)明專利3項(xiàng)，授權(quán)2項(xiàng)，發(fā)表SCI論文10篇。（3）提出了基于偽譜分析的快速實(shí)時(shí)優(yōu)化方法，以及基于專家智能的排產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化方法，解決了大規(guī)模、非線性過程優(yōu)化的實(shí)時(shí)性問題，實(shí)現(xiàn)上下游工序的緊密協(xié)同，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能降耗目標(biāo)，發(fā)表SCI論文7篇。（4）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)攻克生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)流程中很多參數(shù)、狀態(tài)無法感知的諸多難題，構(gòu)建了一種冶金生產(chǎn)過程信息采集、傳輸與集成的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺，申請發(fā)明專利2項(xiàng)，授權(quán)1項(xiàng)，獲授權(quán)實(shí)用新型專利1項(xiàng)。
該項(xiàng)目技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，已獲授權(quán)專利4項(xiàng)（其中發(fā)明專利3項(xiàng)）；在國內(nèi)外刊物發(fā)表學(xué)術(shù)論文35篇，SCI收錄23篇，EI收錄35篇次；軟件著作權(quán)9項(xiàng)；出版專著1部。
該項(xiàng)技術(shù)已產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益2.1億元。已應(yīng)用于南京梅山礦業(yè)有限公司、江蘇沙鋼集團(tuán)有限公司、武鋼程潮選礦、武鋼金山店選礦、南鋼草樓選礦等企業(yè)的大功率磨礦分級過程、破碎生產(chǎn)過程、熱軋生產(chǎn)流程等大型工業(yè)裝置的先進(jìn)控制和優(yōu)化。磨礦分級方面，通過控制溢流粒度（精度優(yōu)于±1.5%）使噸礦耗電量降低5%以上，并利于脫硫降磷，拋尾量降低4%以上。鋼鐵熱軋生產(chǎn)方面，通過優(yōu)化控制使產(chǎn)能平均提高1.05%；300度以上板坯熱裝比平均提高13.6%。在產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，產(chǎn)生了顯著的社會效益和環(huán)保效益。
第五篇：先進(jìn)控制技術(shù)在石油化工工業(yè)中的應(yīng)用
先進(jìn)控制技術(shù)在石油化工工業(yè)中的應(yīng)用
石油化工是個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，又是資金密集，能源密集和技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)，它伴隨著共和國的誕生而成長。但是，與國際先進(jìn)石油化工企業(yè)比較還是有很大的差距，總體技術(shù)水品較低，能耗物耗高。要改變這種局面，根本的出路就是走科技進(jìn)步的道路，采用先進(jìn)控制技術(shù)改造傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)就是一種手段。
高級多變量魯棒預(yù)測控制軟件APC-Adcon是浙江中控軟件技術(shù)有限公司開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基于預(yù)測控制原理的一種多變量模型預(yù)測控制工程化軟件。
其原理是預(yù)測控制。預(yù)測控制是一種基于預(yù)測過程模型的控制算法，根據(jù)過程的歷史信息判斷將來的輸入和輸出。它強(qiáng)調(diào)模型的函數(shù)而非模型的結(jié)構(gòu)，因此，狀態(tài)方程、傳遞函數(shù)甚至階躍響應(yīng)或脈沖響應(yīng)都可作為預(yù)測模型。預(yù)測模型能體現(xiàn)系統(tǒng)將來的行為，因此，設(shè)計(jì)者可以實(shí)驗(yàn)不同的控制律用計(jì)算機(jī)仿真觀察系統(tǒng)輸出結(jié)果。預(yù)測控制是一種最優(yōu)控制的算法，根據(jù)補(bǔ)償函數(shù)或性能函數(shù)計(jì)算出將來的控制動作。預(yù)測控制的優(yōu)化過程不是一次離線完成的，是在有限的移動時(shí)間間隔內(nèi)反復(fù)在線進(jìn)行的。移動的時(shí)間間隔稱為有限時(shí)域，這是與傳統(tǒng)的最優(yōu)控制最大的區(qū)別，傳統(tǒng)的最優(yōu)控制是用一個(gè)性能函數(shù)來判斷全局最優(yōu)化。對于動態(tài)特性變化和存在不確定因素的復(fù)雜系統(tǒng)無需在全局范圍內(nèi)判斷最優(yōu)化性能，因此這種滾動優(yōu)化方法很適用于這樣的復(fù)雜系統(tǒng)。預(yù)測控制也是一種反饋控制的算法。如果模型和過程匹配錯(cuò)誤，或者是由于系統(tǒng)的不確定因素引起的控制性能問題，預(yù)測控制可以補(bǔ)償誤差或根據(jù)在線辨識校正模型參數(shù)。
APC-Adcon軟件應(yīng)用范圍廣，控制結(jié)構(gòu)靈活，功能強(qiáng)大，技術(shù)成熟。多應(yīng)用于煉油石化等大型工業(yè)過程控制，特別適合于需要采用多種控制策略和控制結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多變量過程。通過使用APC-Adcon軟件控制多變量過程可最大程度地提高操作穩(wěn)定性，增加裝置產(chǎn)量，對過程實(shí)現(xiàn)卡邊控制，降低操作成本，大大減少質(zhì)量指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的魯棒性，為企業(yè)帶來最佳的經(jīng)濟(jì)效益。
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