CPM技术在常减压装置DCS控制优化的应用查看源代码讨论查看历史

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CPM技术在常减压装置DCS控制优化的应用典型的炼化厂一般有超过2000个PID控制回路。通过人工手段实现日常的监控、评估和优化既不实际，也无法满足系统化和精细化的管理的要求。通过CPM技术实现对基础PID控制层面的监控和优化来提高装置的自控率和控制平稳率可以带来可观的直接经济效益。本文章阐述了CPM技术在湛江石化常减压装置的应用，使装置的自控率平稳在94%以上，塔顶油中C3和C4以上组分含量降低13.1%，塔底油中小于350℃馏分含量降低4.94%，装置轻油收率提高0.15%，装置液化气的收率提高0.033%，年直接经济效益368万元。

关键词：常减压装置；PID控制优化； CPM技术；经济效益

案例背景介绍

1 前言

东兴石化Ⅱ套常减压装置是以原油为原料通过蒸馏将原油分割成液化气、石脑油、柴油及常压渣油。装置于2005年建成并投产，工艺部分包括电脱盐系统、常压系统、减压系统、轻烃系统、精制辅助系统等五个部分， 设计加工能力为 500万吨/年。常压塔设有三个侧线汽提塔，并采用了常顶循环和两个中段循环的设计。设计加工油种为利比亚原油和尼日利亚原油混合油，实际加工油种则根据集团公司油品调配频繁调整。

整套常减压装置共有170个PID控制回路。尽管PID控制器调节参数在开车调试期间根据工艺设计、设备参数以及经验进行过整定，但由于该装置的主体单元设备属于利旧设备，在长期的运行中，由于生产工况、原油来源的不断调整、执行器和被控对象的动态特性由于磨损、内漏、主要设备阻尼增加等原因发生变化、生产设备的改造等，使用早先设定的参数进行回路调节，调节性能已经开始下降，各控制参数的波动会逐渐增大，系统整体的自控率和控制平稳性下降，导致产品产量、收率、能耗等关键指标的波动，给整个装置的效益指标带来负面影响。

为进一步提升装置的自控率，通过PID控制平稳率的提升来自动降低原油更换时对整套装置控制平稳性和经济指标的影响，并建设一套系统化的PID控制性能监控和管理平台，2016年对常减压装置上线了PlantTriageTM CPM（Control PerformanceM a n ag e m e n t ） 控制性能管理和优化系统。PlantTriageTM控制性能实时监控、故障诊断和优化管理系统是目前国际上最为先进和完善的CPM系统，已连续18年荣获国际知名机构ARC的最佳用户产品奖及国际控制工程杂志的工程师最佳选择产品奖。产品几乎被世界绝大多数的大型企业所采用，涉及到石化、电力、化工、造纸、医药、冶金、食品等所有流程工业。而CPM技术结合了自动化、模式识别、数据整合分析、生产管理等多学科技术和理念 、对生产过程的DCS控制状况进行系统化的分析、实时评估、故障诊断和优化，成为先进企业智能化工厂建设的一个必不可少的组成部分，为生产过程控制的精细化管理提供了一套系统化的持续改进平台。

案例实施与应用情况

2 常减压装置DCS控制优化

PlantTriageTM CPM系统安装和组态完成后通过标准的OPC通讯自动采集与PID控制相关的数据，基于实时数据自动实现PID控制回路性能的评估、故障诊断、监控和优化（如图2所示）。

2.1 自控率和平稳率评估

装置的自控率是指正常工况下处于非手动状态下PID控制器占全部在线PID控制回路的比例。常减压装置DCS系统控制回路优化前，当原油更换时或常压炉瓦斯气管网压力波动较大时，自动控制状态下装置的稳定性变差，操作员习惯于先将部分PID控制回路切换到手动。

控制回路的平稳率是基于平均绝对误差、振荡强度、阀门行程和方差4个主要控制性能的KPI指标由PlantTriageTM系统自动计算而成，并通过控制性能树映射图Treemap（如图3所示）展现出来。各控制回路以不同颜色方块代表控制回路性能。绿色为控制良好，橙色为控制一般，红色为控制不平稳，灰色为离线回路。方块的大小代表控制回路的重要性。