1.安全生產

通過系(xi)統的配套設備(bei)自動(dong)控制、遠程(cheng)監控、工藝聯鎖、故(gu)障預報及

報警等(deng)方式保障安(an)(an)全(quan)生產，減少職工在粗苯區域運行(xing)設(she)施(shi)上和(he)高處頻(pin)繁(fan) 作業(ye)的安(an)(an)全(quan)風險和(he)降低(di)勞動強度，實(shi)現粗苯回收過(guo)程(cheng)的本質(zhi)化安(an)(an)全(quan)控制(zhi)。

2.提高產量

通過提(ti)升粗(cu)苯系統的自動化(hua)控制水(shui)平，優化(hua)富油預熱溫度、終(zhong)冷后

煤氣溫(wen)度和(he)上塔貧油溫(wen)度，脫苯塔頂溫(wen)度、壓(ya)力，在現(xian)有基礎上粗苯日 增產(chan)量約 0.5～1.0t。

3.節(jie)能降耗(hao)

通過(guo)提升(sheng)粗苯系統的自動化控制(zhi)水平，優化富油預熱溫度、終(zhong)冷后

煤氣溫度和上塔貧油溫度，脫(tuo)苯塔頂溫度、壓力，在現(xian)有基礎上降低并(bing) 穩定洗(xi)苯塔后煤氣含苯在1.0g/m3以下(xia)。

粗苯回收智能(neng)優化(hua)系統工程設施(shi)，以及其配(pei)套(tao)輔助(zhu)設施(shi)改

造(zao)。

1）提升(sheng)粗(cu)苯系統的自(zi)動化控制水平；

2）優化再生(sheng)器頂部(bu)溫(wen)度、脫苯(ben)塔頂溫(wen)度及壓力，穩定粗苯(ben)質(zhi)量；

3）根據(ju)焦爐荒煤氣量(liang)(liang)協(xie)調工(gong)段間(jian)循環水、冷卻水量(liang)(liang)、洗(xi)油量(liang)(liang)，實現(xian)

精確調控(kong)；

4）根據入管式(shi)爐(lu)再生(sheng)油流量和溫度、入管式(shi)爐(lu)煤(mei)氣流量和壓力(li)、管

式(shi)爐熱效率綜合(he)優化出口再生油(you)溫度；

5）終冷(leng)器(qi)冷(leng)卻水流(liu)量調節(jie)；

6）二段(duan)冷卻(que)器冷卻(que)水流量調(diao)節；

7）脫苯塔粗苯回流量調(diao)節；

8）可視化(hua)實時監控(kong)。

4. 整體系(xi)統結構

系統按照不同生產管(guan)理需求可分(fen)為協調優化層（根據當前操作環境(jing)等是否進行全(quan)流程優化）、過程優化控(kong)制(zhi)(zhi)層（單元優化）、現場控(kong)制(zhi)(zhi)層（自動控(kong)制(zhi)(zhi)）。協調(diao)優化層根據(ju)當前生產操(cao)作條件、設備狀態、市場經濟情況等對粗(cu)苯產品收(shou)率與(yu)能(neng)(neng)耗的(de)平衡關系進行分(fen)析(xi)，建(jian)立(li)系統優化(hua)(hua)模(mo)型，找(zhao)出最佳工(gong)藝參(can)(can)數操作(zuo)目(mu)標，存入規(gui)則(ze)庫；同時通過(guo)對(dui)終(zhong)冷(leng)洗苯與(yu)粗(cu)苯蒸餾過(guo)程(cheng)的(de)歷(li)史(shi)數據利(li)用數據挖掘技術進行分(fen)析(xi)，為優化(hua)(hua)控制(zhi)(zhi)提供規(gui)則(ze)支持。當生(sheng)產操作(zuo)條件、設(she)備狀態等發(fa)生(sheng)變化(hua)(hua)時，利(li)用規(gui)則(ze)庫規(gui)則(ze)實現各被控過(guo)程(cheng)被控參(can)(can)數設(she)定(ding)值優化(hua)(hua)計(ji)算、工(gong)況實時評價。 過(guo)程(cheng)優化(hua)(hua)控制(zhi)(zhi)層(ceng)根據粗(cu)苯回收(shou)過(guo)程(cheng)能(neng)(neng)量守恒(heng)、質量守恒(heng)等理(li)論分(fen)析(xi)， 建(jian)立(li)回收(shou)過(guo)程(cheng)的(de)機(ji)理(li)模(mo)型、軟測量模(mo)型、溫度智能(neng)(neng)控制(zhi)(zhi)模(mo)型，同時根據 協(xie)調優化(hua)(hua)層(ceng)下(xia)發(fa)的(de)被控參(can)(can)數目(mu)標優化(hua)(hua)值，完成操作(zuo)參(can)(can)數設(she)定(ding)值計(ji)算、數 據分(fen)析(xi)與(yu)存儲，并將各控制(zhi)(zhi)參(can)(can)數設(she)定(ding)值并下(xia)發(fa)至現場(chang)控制(zhi)(zhi)層(ceng)。

圖 1 系統(tong)整體結(jie)構圖(tu)

現場控制層主要(yao)由 PLC 系統、原 DCS 系(xi)統、執(zhi)(zhi)行機(ji)構、檢測儀表等 組成(cheng)，是現場數據(ju)采集和(he)系(xi)統控制功(gong)能的實施部分。當獲(huo)得過程協調控制層(ceng)下發的控制指令(ling)時，該層(ceng)將控制指令(ling)轉(zhuan)換成(cheng)執(zhi)(zhi)行機(ji)構相應(ying)的執(zhi)(zhi)行動(dong)作對現場設(she)備進行控制。

4.1 系統硬件結構

化產粗苯(ben)回收智能優化系(xi)統通過系(xi)統通信(xin)獲(huo)取相(xiang)關過程數據，新增終冷器循(xun)環水、低溫水流量調節(jie)閥，洗苯(ben)塔進/出(chu)口(kou)貧富油流量調節閥，脫苯塔進/出(chu)口(kou)貧富油(you)流(liu)量調節閥，洗(xi)油(you)再生/排渣(zha)調節閥(fa)、粗苯(ben)產品流(liu)量調節閥(fa)、分離器排水閥(fa)、 脫(tuo)苯(ben)塔(ta)真空(kong)泵(beng)調節閥(fa)信號通過 PLC 采集。粗苯回(hui)流槽(cao)、真空泵、再(zai)生泵、換熱器(qi)等視頻監控信(xin)號(hao)經(jing)攝像頭(tou)采集得到(dao)的圖像信(xin)號(hao)經(jing)過控制柜傳輸到(dao)圖像處(chu)理機器(qi)中。

化產粗苯(ben)回(hui)(hui)(hui)收綜合(he)分析(xi)數(shu)據后，智(zhi)能調節終冷洗苯(ben)冷卻(que)水流量(liang)設定(ding)值、煤氣(qi)(qi)流量(liang)設定(ding)值、粗苯(ben)回(hui)(hui)(hui)流量(liang)設定(ding)值等(deng)，從(cong)而保證回(hui)(hui)(hui)收過程的溫度(du)(du)和液位穩定(ding)。同時智(zhi)能優化系統與現有系統通(tong)信，實(shi)(shi)現數(shu)據共享。結合(he)粗苯(ben)回(hui)(hui)(hui)收過程機理(li)模型等(deng)實(shi)(shi)現對煤氣(qi)(qi)終冷溫度(du)(du)、富油加熱溫度(du)(du)、脫(tuo)苯(ben)塔頂溫度(du)(du)等(deng)參數(shu)自適應控制，滿足回(hui)(hui)(hui)收過程智(zhi)能化。

4.2 系統控(kong)制(zhi)模塊

粗(cu)苯(ben)回收優(you)化系統所包含的控制模(mo)塊有：

l 洗脫苯過程分析模(mo)塊

l 終冷后(hou)煤氣溫度控制模塊

l 洗(xi)苯貧油(you)溫度控制模塊

l 脫苯(ben)管式爐貧富油溫度控制(zhi)模塊

l 再生管(guan)式爐(lu)出口溫度控(kong)制模(mo)塊

l 脫苯塔(ta)頂(ding)溫度控制模(mo)塊

l 協(xie)調優化(hua)模塊

l 軟測量(liang)模塊

l 故障診斷模塊

優化(hua)系統的(de)功能(neng)模塊圖

整個粗苯回(hui)收(shou)優(you)化系統包含數據采集模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、軟(ruan)測量(liang)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、過程單(dan)元優(you)化模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)（包含溫度控制(zhi)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)和機(ji)理過程分析模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)）、設備故障診斷模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、 協(xie)調優(you)化模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)，涉及(ji)基(ji)礎回(hui)路控制(zhi)層的自動控制(zhi)，設備單(dan)元層（終冷塔、洗苯塔、脫苯塔、管式(shi)爐(lu)等）的過程優(you)化控制(zhi)，以及(ji)生(sheng)產區域（經濟效益）的協(xie)調優(you)化控制(zhi)，各功能模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)作用(yong)如下：

數據采集模塊(kuai)：主要包(bao)含原系統數(shu)(shu)據(ju)、化驗室數(shu)(shu)據(ju)、煉焦(jiao)/集氣(qi)過(guo)程(cheng)系統數(shu)據(ju)、新增傳感器監測數(shu)據(ju)及設(she)備結構/物性數(shu)據(ju)，并(bing)對所采集的數(shu)據(ju)進行有效性判斷及濾波處理。

軟測量模塊：建立粗(cu)苯質量(liang)(liang)、洗(xi)苯塔(ta)后(hou)煤氣含苯量(liang)(liang)軟測量(liang)(liang)模(mo)型(xing)，并根(gen)據化驗(yan)結果修(xiu)正(zheng)模(mo)型(xing)輸(shu)出，縮減由于(yu)化驗(yan)導(dao)(dao)致(zhi)調節滯(zhi)后(hou)的(de)時(shi)間，及(ji)時(shi)指(zhi)導(dao)(dao)生產調節。通(tong)過分(fen)析影響粗(cu)苯質量(liang)(liang)的(de)主要(yao)因素如：脫苯塔(ta)塔(ta)頂壓力、塔(ta)頂溫度(du)、脫苯塔(ta)底(di)溫度(du)、過熱(re)蒸汽溫度(du)、富油入塔(ta)溫度(du)影響，建立粗(cu)苯質量(liang)(liang)軟測量(liang)(liang)模(mo)型(xing)。

過(guo)程單元優化模塊：分析各過(guo)程單(dan)元特性，建立過(guo)程單(dan)元模(mo)(mo)型(xing)（前 饋(kui)反饋(kui)控制(zhi)模(mo)(mo)型(xing)），根據(ju)生產(chan)負荷、原料變化(hua)、環境變化(hua)對(dui)相關低溫水(shui)流(liu) 量(liang)、煤(mei)氣(qi)流(liu)量(liang)、粗苯回(hui)流(liu)量(liang)設定(ding)值等進行優化(hua)；主(zhu)要包含(han)以下模(mo)(mo)塊：

（1）洗脫苯(ben)過(guo)程分(fen)析模(mo)塊

綜合(he)分析(xi)煉焦(jiao)過程揮發份、結焦(jiao)時(shi)間、洗油密度、洗苯塔入(ru)口溫度、 壓力(li)等(deng)業務有關(guan)的數據，對煤(mei)氣量、煤(mei)氣含苯等(deng)關(guan)鍵參數進行智能建模(mo)， 自(zi)動調節洗油循環(huan)量、低溫水(shui)流量、煤(mei)氣流量、粗(cu)苯回(hui)流量等(deng)。

（2）終冷后(hou)煤氣溫度(du)控(kong)制模塊

終冷后煤氣溫(wen)(wen)度主(zhu)要(yao)受入口煤氣溫(wen)(wen)度\流量、循環水溫度\流(liu)量(liang)、冷卻水流(liu)量(liang)\溫度(du)、換熱(re)設(she)備效(xiao)率、環境(jing)溫度(du)影響，通過調(diao)節冷(leng)卻(que)水(shui)流量(liang)控制(zhi)終冷(leng)煤(mei)氣(qi)溫度(du)。采用(yong)前饋—反饋控制(zhi)方式計算冷(leng)卻(que)水(shui)流量(liang)設(she)定值，作為 PID 控(kong)(kong)制(zhi)回路(lu)的給定。冷卻水量(liang)(liang)前(qian)饋控(kong)(kong)制(zhi)模(mo)型(xing)包(bao)含煤(mei)氣(qi)終冷模(mo)型(xing)、環(huan)境(jing)變量(liang)(liang)自(zi)適應(ying)修正(zheng)(zheng)模(mo)型(xing)。煤(mei)氣(qi)終冷模(mo)型(xing)能有效抑制(zhi)終冷塔入(ru)口煤(mei)氣(qi)量(liang)(liang)、煤(mei)氣(qi)溫度(du)(du)、冷卻水流量(liang)(liang)的波動(dong)影響，減小擾動(dong)對(dui)系統的影響。通過環(huan)境(jing)變量(liang)(liang)自(zi)適應(ying)修正(zheng)(zheng)模(mo)型(xing)補償設備(bei)狀態及外(wai)界環(huan)境(jing)溫度(du)(du)對(dui)終冷煤(mei)氣(qi)溫度(du)(du)的影響。冷卻水量(liang)(liang)的反(fan)饋修正(zheng)(zheng)實現對(dui)終冷后(hou)煤(mei)氣(qi)溫度(du)(du)的穩定跟蹤(zong)控(kong)(kong)制(zhi)；控(kong)(kong)制(zhi)框圖如下(xia)：

l 煤氣終(zhong)冷模(mo)型(xing)

根據能(neng)(neng)量守恒(heng)，煤氣從終(zhong)冷塔獲得(de)的(de)能(neng)(neng)量等于冷卻水(shui)和循環水(shui)提供的(de)能(neng)(neng)量，得(de)到冷卻水(shui)流量：

l 環境溫度變(bian)化對終冷塔散(san)熱(re)影響

季節、晝(zhou)夜交替環境溫度變(bian)化較大，影響終冷塔換熱(re)效果，通過分

析環境溫度變化(hua)趨勢，調節冷(leng)卻(que)器冷(leng)卻(que)水流量。

l 設備狀態跟蹤

根據(ju)換熱(re)器熱(re)負荷進行分析(xi)，當(dang)冷卻器冷凝液入(ru)口溫度、冷凝液入(ru)

口(kou)流量(liang)(liang)、冷(leng)卻水溫度、冷(leng)卻水流量(liang)(liang)穩(wen)定，但冷(leng)卻器進出(chu)口(kou)冷(leng)凝液溫差(cha)超過(guo)正常閾值，則提(ti)示終冷(leng)塔卻器換熱(re)效率下降，需(xu)維護，同時(shi)增加冷(leng)卻水流量(liang)(liang)。

l 冷卻(que)水流(liu)量反饋調節

根據(ju)終(zhong)冷后煤氣溫度實(shi)際值與設(she)定值的偏差，偏差變化(hua)率，結合工藝調節規則采用(yong)模糊控制算法計算冷卻(que)(que)器冷卻(que)(que)水流量調節量。

（3）洗苯貧油溫度控制(zhi)模塊

洗苯貧油(you)溫度主要受貧油(you)在貧富油(you)換熱(re)(re)、貧油(you)冷卻過程的(de)換熱(re)(re)效(xiao)果、貧油(you)溫度\流量、循環水溫度\流量(liang)、冷(leng)卻(que)水流量(liang)\溫度(du)(du)、煤氣終冷(leng)(leng)(leng)溫度(du)(du)、環(huan)境(jing)(jing)溫度(du)(du)影(ying)響(xiang)，通過調節二段貧(pin)(pin)(pin)油(you)(you)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)水流量(liang)控制洗苯貧(pin)(pin)(pin)油(you)(you)溫度(du)(du)。 采用前(qian)饋(kui)—反(fan)饋(kui)控制方式(shi)，冷(leng)(leng)(leng)卻(que)水量(liang)前(qian)饋(kui)控制模(mo)(mo)型(xing)(xing)包含貧(pin)(pin)(pin)油(you)(you)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)模(mo)(mo)型(xing)(xing)、環(huan)境(jing)(jing)變量(liang)自(zi)適應修正模(mo)(mo)型(xing)(xing)。貧(pin)(pin)(pin)油(you)(you)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)模(mo)(mo)型(xing)(xing)能有效(xiao)抑(yi)制二段貧(pin)(pin)(pin)油(you)(you)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)入口貧(pin)(pin)(pin)油(you)(you)量(liang)、貧(pin)(pin)(pin)油(you)(you)溫度(du)(du)、冷(leng)(leng)(leng)卻(que)水流量(liang)的(de)(de)波動影(ying)響(xiang)，減(jian)小擾動對(dui)系(xi)統的(de)(de)影(ying)響(xiang)。通過環(huan)境(jing)(jing)變量(liang)自(zi)適應修正模(mo)(mo)型(xing)(xing)補償設備狀態及外界(jie)環(huan)境(jing)(jing)溫度(du)(du)對(dui)貧(pin)(pin)(pin)油(you)(you)洗苯 溫度(du)(du)的(de)(de)影(ying)響(xiang)。冷(leng)(leng)(leng)卻(que)水量(liang)的(de)(de)反(fan)饋(kui)修正實(shi)現對(dui)洗苯貧(pin)(pin)(pin)油(you)(you)溫度(du)(du)的(de)(de)穩定跟蹤控制；

控制框圖如下：

貧(pin)油冷(leng)卻(que)模型根據(ju)能量守恒，貧油從換熱(re)器獲得(de)的能量等于冷(leng)卻(que)水提(ti)供的能量，得(de)到(dao)冷(leng)卻(que)水流(liu)量。

l 環境溫度(du)變(bian)化對(dui)終冷塔(ta)散熱影(ying)響

季節(jie)、晝夜交替環境溫度變(bian)化(hua)較大，影響終(zhong)冷塔換熱(re)效果，通過分析環境溫度變(bian)化(hua)趨(qu)勢，調節(jie)冷卻(que)器冷卻(que)水流量(liang)。

l 冷卻(que)器設備狀態跟蹤

根據換熱(re)器(qi)熱(re)負荷進(jin)行分析，當冷(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)冷(leng)(leng)(leng)凝液(ye)入口溫度、冷(leng)(leng)(leng)凝液(ye)入口流(liu)量、冷(leng)(leng)(leng)卻(que)水(shui)溫度、冷(leng)(leng)(leng)卻(que)水(shui)流(liu)量穩(wen)定(ding)，但冷(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)進(jin)出口冷(leng)(leng)(leng)凝液(ye)溫差超(chao)過正常(chang)閾值，則提示終冷(leng)(leng)(leng)塔卻(que)器(qi)換熱(re)效率下降，需維護，同時增加冷(leng)(leng)(leng)卻(que)水(shui)流(liu)量。

l 冷卻水流量設定(ding)值反饋調節

洗苯貧油溫(wen)度(du)反(fan)饋當終(zhong)冷后煤氣(qi)溫度(du)低于上限(xian)，根(gen)據洗苯貧(pin)油溫度(du)

實際值與設定值的偏差，偏差變化率，計算冷卻器冷卻水流量調節量。終冷后煤氣煤氣溫度與洗苯貧油溫度溫差反饋洗苯貧油溫度要高于終冷后煤氣溫度 1~4℃，當終冷后煤氣(qi)溫度超上限，且溫差低于 1 時(shi)，調節洗苯貧油(you)溫度目標值。

（4）脫苯(ben)管式爐出口貧油溫度控制模(mo)塊

l 影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)出(chu)口貧(pin)油溫(wen)(wen)度(du)(du)主要受入(ru)口貧(pin)油溫(wen)(wen)度(du)(du)、入(ru)口貧(pin)油流量、煤(mei)氣(qi)流量、煤(mei)氣(qi)壓力、煤(mei)氣(qi)熱值影(ying)響(xiang)，通過調節煤(mei)氣(qi)入(ru)爐量控制爐出(chu)口貧(pin)油溫(wen)(wen)度(du)(du)。模塊輸入(ru)輸出(chu)如下(xia)：

l 控制策略(lve)

由于(yu)入(ru)管(guan)式(shi)爐(lu)(lu)煤(mei)(mei)氣(qi)壓力波動(dong)較(jiao)頻繁，影(ying)響管(guan)式(shi)爐(lu)(lu)出(chu)(chu)口(kou)(kou)貧油溫(wen)度，進(jin)一步(bu)影(ying)響脫(tuo)苯(ben)操作，根(gen)據入(ru)爐(lu)(lu)煤(mei)(mei)氣(qi)壓力、爐(lu)(lu)膛溫(wen)度進(jin)行(xing)(xing)前饋(kui)調(diao)(diao)節；根(gen)據煤(mei)(mei)氣(qi)流量和爐(lu)(lu)出(chu)(chu)口(kou)(kou)貧油溫(wen)度進(jin)行(xing)(xing)串級調(diao)(diao)節，保持管(guan)式(shi)爐(lu)(lu)出(chu)(chu)口(kou)(kou)貧油溫(wen)度在(zai)正常(chang)范圍內。

（5）再生管式爐出口溫度控制(zhi)模(mo)塊

l 影響因素(su)

再生(sheng)管式爐出口溫度(du)主要受入(ru)口貧(pin)油溫度(du)、入(ru)口貧(pin)油流量(liang)、煤氣流量、煤氣(qi)(qi)壓力、煤氣(qi)(qi)熱值影響，通過(guo)調節煤氣(qi)(qi)入爐量控制爐出口再生油溫度。模塊(kuai)輸(shu)(shu)入輸(shu)(shu)出如下：

l 控(kong)制策(ce)略(lve)

由(you)于入(ru)管(guan)式爐(lu)煤(mei)氣壓力波動較頻繁，影(ying)響管(guan)式爐(lu)出口(kou)再生(sheng)油溫(wen)度，

進一步影響脫苯操(cao)作，根據(ju)(ju)入(ru)爐(lu)煤氣壓力(li)、爐(lu)膛溫度進行前饋調節(jie)；根據(ju)(ju)煤氣流(liu)量和爐(lu)出口再生(sheng)(sheng)油(you)溫度進行串級調節(jie)，保持管(guan)式(shi)爐(lu)出口再生(sheng)(sheng)油(you)溫度在正常(chang)范圍(wei)內。

（6）脫苯塔(ta)頂溫度控制模塊(kuai)

l 影響因素(su)

塔頂溫度主要(yao)受管式爐進出口富油(you)溫度、富油(you)流量，過熱蒸(zheng)汽溫度、流量，粗(cu)苯(ben)回流量、溫度，脫苯(ben)塔壓力影響；模塊輸入輸出如下：

l 控制策略

采用前(qian)饋—反饋控制方式，粗苯回(hui)流(liu)量前(qian)饋計算模型能有(you)效抑制富

油量(liang)及溫度(du)、過(guo)熱蒸(zheng)汽壓力的波動影響，粗苯回流量(liang)的反饋修(xiu)正實(shi)現對脫苯塔頂(ding)溫度(du)的穩定跟蹤控(kong)制；

設備(bei)故障(zhang)診斷(duan)模(mo)塊：根據檢測、化驗的數據進行綜合分(fen)析，建立設備(bei)運行狀態表，對(dui)設備(bei)進行故障診(zhen)斷。

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