導語：現(xiàn)代復雜的工業(yè)生產(chǎn)過程，通過實施先進控制，可以大大提高工業(yè)生產(chǎn)過程操作和控制的穩(wěn)定性，改善工業(yè)生產(chǎn)過程的動態(tài)性能，減少關(guān)鍵變量的運行波動幅度，使其更接近于優(yōu)化目標值，從而將工業(yè)生產(chǎn)過程推向更接近裝置約束邊界條件下運行，最終達到增強工業(yè)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全性，保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性，提高目標產(chǎn)品的收率，提高生產(chǎn)裝置的處理能力，降低生產(chǎn)過程運行成本以及減少環(huán)境污染等目的。
所謂先進控制技術(shù)(Advanced Process Control，APC)，是對那些不同于常規(guī)單回路控制，并比常規(guī)PID控制有更好控制效果的控制策略的統(tǒng)稱,主要包括過程建模方法和軟測量技術(shù)；基于模型控制的三種方法，即內(nèi)?？刂?、模型預測控制和預測函數(shù)控制，以及智能控制方法，包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和專家控制；計算機集成控制。其設(shè)計思想是以多變量預估為核心, 采用過程模型預測未來時刻的輸出, 用對象的實際輸出與模型預測輸出的差值修正過程模型, 從而把若干個要控制的變量控制在一個希望的工控點上, 把裝置整體推向最佳狀態(tài)。
近年來，世界上許多著名科研機構(gòu)和公司致力于APC的研究開發(fā)和應用。許多基于多變量模型預估控制技術(shù)的APC已經(jīng)工程化并得到廣泛應用。催化裂化裝置實施APC的效益是最高的，其次還有加氫裂化裝置、常減壓裝置和油品調(diào)和。其中催化裂化裝置采用APC的套數(shù)最多，效益最好。
目前先進控制技術(shù)不但在理論上不斷推出新的成果, 而且在實際生產(chǎn)應用中也取得了令人矚目的成績?，F(xiàn)在國內(nèi)外已有很多優(yōu)秀的先控產(chǎn)品供我們選擇：如Honeywell 高技術(shù)執(zhí)行部的PC ( Profit Cont roller) ；ABB 代理的STAR ；橫河代理的SMOC; FOXBORO 的Connoisseur ;ASPEN 的DMC、浙江中控的APC－Adcon；洛陽石化工程公司開發(fā)的反應熱先控技術(shù)以及石油大學的機理建模技術(shù)都各具特色，歸結(jié)起來建模原理都大同小異，基本上分為機理建模和采用系統(tǒng)辨識理論測試建模兩種, 并且在實踐應用中都取得了良好的經(jīng)濟效果。
大慶石化先進控制技術(shù)實現(xiàn)二氧化硫減排創(chuàng)效
項目：目前全國近百套硫黃回收裝置，用于回收石化工業(yè)污水中的硫和氨等有害物質(zhì)。但此前因污水中硫含量波動量大面寬，且為人工操控，裝置氣風比難以穩(wěn)定，二氧化硫超標排放現(xiàn)象比較普遍。由大慶開發(fā)區(qū)華創(chuàng)電子有限公司與大慶石化公司煉油廠共同研發(fā)的先進控制系統(tǒng)，采用復雜控制策略的壓力控制器和氣風比控制器，對酸性氣分液罐壓力和氣風比實施復雜控制。它利用DCS系統(tǒng)中的OPC，實現(xiàn)復雜控制器和DCS之間的數(shù)據(jù)交換。復雜控制器從DCS中接收過程參數(shù)，經(jīng)過運算得到控制數(shù)據(jù)，輸送給DCS，再由DCS實現(xiàn)對工程的控制。壓力控制器以適當?shù)乃俣雀櫡忠汗捱M料量，調(diào)節(jié)進制硫燃燒爐的酸性氣流量。氣風比控制器控制進入制硫燃燒爐的風量，使三級冷凝冷卻器出口過程氣中的H2S與SO2的比值達到2∶1，并進行自動調(diào)整控制。
點評：這套先進控制技術(shù)于一年前首次應用于大慶煉油廠1800噸/年硫黃回收裝置，一年來的運行結(jié)果表明，可將二氧化硫濃度由過去的1000毫克/立方米降至目前的600毫克/立方米左右，排空煙氣二氧化硫含量指標只相當于項目實施前的13.5%，每年可減少二氧化硫排放量336噸，節(jié)約環(huán)保排放費用21萬元；同時，還可增產(chǎn)硫黃168噸/年，年節(jié)約處理部分循環(huán)酸性氣的0.8兆帕、蒸氣約9000噸，提高經(jīng)濟效益上百萬元。
錦州石化先進控制技術(shù)實現(xiàn)裝置優(yōu)化操作
項目：在焦化裝置看到，原來對分餾塔平穩(wěn)生產(chǎn)影響較大的暖塔、小吹汽和大吹汽等過程事件，現(xiàn)在只需要通過計算機先進控制程序?qū)固克诇囟茸兓M行實時判斷，就可以自動完成操作切換。該套先進控制系統(tǒng)采用浙大中控公司先控技術(shù)，主要應用于脫丙烷塔T-201、異丁烯塔T-202和丙烯精制塔T-302等5個生產(chǎn)單元。
點評：應用先進控制系統(tǒng)后，不僅提高了裝置分離能力，還實現(xiàn)了對高附加值產(chǎn)品卡邊優(yōu)化。丙烯精制單元通過實現(xiàn)對丙烯和丙烷之間切割，在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，提高了丙烯收率，按裝置年處理20萬噸原料計算，每年可增加效益240余萬元。
先進控制技術(shù)在大型甲醇裝置中的應用
項目：以天然氣為原料的10萬噸/年甲醇裝置，采用蒸汽轉(zhuǎn)化、低壓合成、三塔精餾生產(chǎn)工藝流程。原料天然氣經(jīng)過脫硫、蒸汽轉(zhuǎn)化和甲醇低壓合成等工藝單元制備成粗甲醇后進入甲醇精餾工藝單元。因合成得到的粗甲醇除含水外，還含有不同數(shù)量的多種雜質(zhì)，必須將這些雜質(zhì)除去，才能獲得符合產(chǎn)品標準要求的甲醇產(chǎn)品。甲醇裝置精餾單元先進控制器采用一個大APC-Adcon控制器，其中包括脫醚塔子控制器、加壓塔子控制器、常壓塔子控制器，子控制器的內(nèi)部模型由各精餾塔實驗測試、數(shù)據(jù)采集、模型辨識和驗證等環(huán)節(jié)獲得，控制器設(shè)計則根據(jù)各精餾塔的特點及工藝要求，考慮各種約束條件來選擇被控變量、操縱變量和擾動變量的相關(guān)控制結(jié)構(gòu)與參數(shù)，并通過大量閉環(huán)仿真的檢驗。
點評：先進控制系統(tǒng)大大提高了生產(chǎn)過程主要工藝參數(shù)的平穩(wěn)性，標準差平均降低50%以上，統(tǒng)一了操作方法，降低了操作人員的勞動強度，大大減少了人工調(diào)節(jié)時的不及時和不一致。
中控先進控制技術(shù)在有機硅行業(yè)取得成功
項目：新安化工6萬噸/年有機硅裝置精餾單元先進控制系統(tǒng)項目。中控先進控制系統(tǒng)順利完成了先進控制系統(tǒng)設(shè)計、投運、試運行和連續(xù)考核運行等各項任務(wù)，并達到了項目各項技術(shù)指標。
點評：該系統(tǒng)自2009年1月正式投運以來，經(jīng)過初步測定，顯著提高一甲、二甲產(chǎn)品的優(yōu)級品率，降低了精餾單元的蒸汽消耗，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的操作優(yōu)化，取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。該項目的順利驗收，也標志著中控在有機硅行業(yè)先進控制應用方面取得了重要突破。
高魯棒性先進控制技術(shù)首用加氫裂化裝置
項目：大慶石化公司煉油廠120萬噸/年加氫裂化裝置。由北京信廣華科技有限公司針對國內(nèi)加氫裂化裝置分餾加熱爐出口溫度高而“量身定做”的高魯棒性先進控制技術(shù)，主要包括采用高魯棒性先進控制技術(shù)的液位及流量變化率控制器和爐溫控制器。這套先進控制系統(tǒng)有三個特點，一是改善了分餾加熱爐出口溫度的控制條件，二是減小了分餾加熱爐四路出口溫度的偏差，三是對分餾加熱爐的出口溫度實施高魯棒性先進控制。
點評：加氫裂化裝置分餾系統(tǒng)應用高魯棒性先進控制技術(shù)后，可將分餾進料加熱爐出口溫度控制在±2℃之內(nèi)，同時根據(jù)分餾爐熱量分布自動調(diào)節(jié)四路進料量，減小四路出料溫度偏差以及脫氣塔液面的波動幅度，穩(wěn)定加熱爐的出口溫度，保證分餾塔的穩(wěn)定運行，同時提高分餾塔的分離精度，使裝置經(jīng)濟效益實現(xiàn)最大化。自2007年應用以來，這套在國內(nèi)首家應用高魯棒性先進控制技術(shù)的加氫裂化裝置，每年可為企業(yè)增加經(jīng)濟效益200余萬元，分餾加熱爐四路出口溫度的偏差減小到 1℃以內(nèi)，輕油收率提高了0.73%，日節(jié)省瓦斯2817立方米。
目前的多變量預估優(yōu)化控制都具備良好的抗干擾即魯棒控制功能, 能夠更有效地穩(wěn)定工藝裝置的操作情況。浙江中控的APC－Adcon在國內(nèi)已成功應用了幾十套，積累的豐富的經(jīng)驗。隨著現(xiàn)代控制理論的迅速發(fā)展，各種先進控制策略、方法和技術(shù)已開始在流程工業(yè)中廣泛應用。用先進控制改造傳統(tǒng)的流程工業(yè)已成為現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)提高經(jīng)濟效益的重要技術(shù)措施。特別是在經(jīng)濟危機的今天，大力推廣和發(fā)展先進控制技術(shù)具有重大的意義。
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