2010年3月,赵克勤

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1、2010年3月,赵克勤石化生产装置先进控制技术应用概述先进控制（APC-AdvancedProcessControl）是采用多变量预测及优化技术、基于过程动态数学模型、与常规控制相结合的新型工业控制系统；实施先进控制，装置被控变量偏差降低、抗干扰能力增强、操作更加平稳，发挥装置最大潜能，提高产品收率和质量，能耗及物耗降低；ExxonMobil、Shell、BPAmoco等国外著名石油石化公司早在8090年代就在生产装置上普及了先进控制技术的应用；概述中国石化从1996年进行先进控制项目试点和推广工作，第一批包括常减压、催化裂化、聚丙烯共12套装置。而后在总部统

2、一组织和领导下，较大规模地推广先进控制技术的应用，在常减压、催化裂化、焦化、重整、加氢裂化、气分、芳烃、乙烯、PTA、聚丙烯、聚乙烯等100多套装置上实施了APC;建好、用好APC是一项涉及装置工艺、设备、基础仪表、控制技术、岗位与考核、操作人员、维护机制等诸多方面的系统工程。概括五大关键要素：实施条件、控制技术、实施方法、岗位与考核、长期维护机制。实施条件先进控制技术实施方法岗位与考核长期维护机制概述建好、用好APC的五个要素目录实施条件先进控制技术实施方法岗位及考核长期维护机制生产装置工艺技术成熟，设备稳定且故障率较低；PID常规控制回路设计和PID参数整定

3、合理，特别是与APC紧密关联的PID控制回路，其自控（Auto）投用率较高；各检测仪表完好率、准确率较高，调节阀调节灵敏并工作在有效工作范围内；DCS系统CPU、内存及外部存储设备有充裕容量，可以安全部署APC控制器及其操作界面，满足其运行速度。当APC部署在DCS上位机上，其接口通讯软件与硬件成熟，并且可以长期、安全可靠运行。实施条件目录实施条件先进控制技术实施方法岗位及考核长期维护机制OPT/APC/PID控制总体架构装置优化控制（OPT）通常是建立全过程严格模型，优化各操作条件，控制频率通常为小时级；先进控制与常规控制串级，实现多个被控变量的稳定与优化控制

4、，控制频率通常为分钟级；PID常规控制实现单回路的给定点控制，控制频率较快，通常为秒级。先进控制架构多变量预测模型建立多个被控变量（CV：ControlledVariable）与多个操作变量（MV：ManipulatedVariable）的动态矩阵过程模型；模型可以是状态方程、传递函数，或者是阶跃响应、脉冲响应等非参数模型；模型建立采取系统辨识技术，需要在装置上做扰动试验。试验幅度影响模型精度、生产安全，因此，需要APC实施专家认真设计试验，在装置负责人确认下稳步进行；避免扰动试验，建立动态数学模型，或者采取更先进辨识技术，充分利用日常操作提降量机会和信息，识别

5、CVs与MVs之间的关系。软仪表技术一些被控变量很难测量，如：反应深度、熔融指数、浆液浓度等，或可通过在线分析仪测量，但维护工作艰巨，较难保证长期良好运行，即便运行很好，测量与分析时间也在30-40分钟，很难满足APC的控制要求。因此，这些被控变量通常采用软仪表技术，通过建立关联模型，进行计算而快速得到；两大技术路线：第一种是通过反应动力学、热平衡、物料平衡，建立机理模型或简化严格模型，可以是静态模型加动态补偿，或直接建立基于状态方程的动态观测模型；第二种是黑箱建模方法，通过大量历史数据和统计分析，构建相关模型。需要强调的是这两种方法都需要不断地用真实数据进行校

6、正。软仪表技术软仪表在线校正技巧PI调节器Value_BiasSP=0软仪表计算值化验分析值校正值（Value_Bias）=(1-W)*上一次的校正值（Value_Bias’）+W*调节器输出（OP）；00.5校正后软仪表值（Calculated_Value_Biased）=G*软仪表值+校正值（Value_Bias）；一般地，0.7

7、PLS）模糊数学（Fuzzy）人工神经元网络（ANN，ArtificialNeuralNetwork）遗传算法（GA，GeneticAlgorithms）多变量控制技术多变量控制技术APC控制策略需要针对工艺过程运行现状、特点和问题，设计出真正解决装置实际问题的控制器。需要深入了解工艺、实际装置运行和操作情况，科学设计被控变量（CVs）、操作变量（MVs）和可测干扰变量（DV）。通常原则：一个CV至少要有一个MV与之相关；CV之间可平行，但应尽量少；MV之间一定不能平行和相关；APC控制器比PID调节器要复杂，有很多参数需要调整，操作员与APC工程师应深刻理解其

8、含义，并根据实际工况及时