石油化工生產(chǎn)過(guò)程的先進(jìn)控制和閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化及展望
| 石油化工生產(chǎn)的巨大經(jīng)濟(jì)效益，常使其成為一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)支柱之一。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，改善其操作控制以提高經(jīng)濟(jì)效益成為一個(gè)突出的問(wèn)題。八十年代以來(lái)，以模型預(yù)估控制為代表的先進(jìn)過(guò)程控制（Advanced Process Control）技術(shù)在石油化工過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用，取得了可觀的效益。近年來(lái)，操作條件的閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化，這一可使石油化工生產(chǎn)過(guò)程取得更大效益的技術(shù)，也出現(xiàn)了一些見(jiàn)到實(shí)效的應(yīng)用實(shí)例<2-8>。文獻(xiàn)<9>給出了化工生產(chǎn)裝置平均性能和高性能的差距，認(rèn)為采用先進(jìn)控制給全球帶來(lái)的直接效益將是每年800億美元。減少起動(dòng)、停車(chē)和切換占用的生產(chǎn)能力，給全球帶來(lái)的效益將是每年1000億美元?？傊糜?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制和閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化，改進(jìn)和提高生產(chǎn)過(guò)程的操作控制水平，是石油化工生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)發(fā)展和取得經(jīng)濟(jì)效益的重要方面，成為人們關(guān)注的問(wèn)題之一。 盡管石油化工生產(chǎn)過(guò)程的先進(jìn)控制和閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化在近二十年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，仍有很多不盡人意的地方。一個(gè)重要方面是先進(jìn)過(guò)程控制和閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化還不能納入石油化工生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)，造成工藝設(shè)計(jì)與操作控制的脫節(jié)，使本應(yīng)早日取得的效益遲遲不能實(shí)現(xiàn)。文獻(xiàn)認(rèn)為：實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制和設(shè)計(jì)的一體化，給全球帶來(lái)的效益將是每年400億美元。在即將進(jìn)入二十一世紀(jì)，我國(guó)石油化工行業(yè)面臨著適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，必須進(jìn)行重大改革的今天，展望未來(lái)石油化工生產(chǎn)過(guò)程的操作控制，制訂發(fā)展戰(zhàn)略，是非常必要的。本文將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探討：未來(lái)一二十年內(nèi)石油化工生產(chǎn)裝置操作控制的展望；先進(jìn)控制和閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化的現(xiàn)狀與問(wèn)題；關(guān)鍵技術(shù)：生產(chǎn)過(guò)程機(jī)理動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用；石油化工生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)的革命：生產(chǎn)過(guò)程控制與設(shè)計(jì)的一體化；關(guān)鍵因素：人才，體制與觀念。希望通過(guò)本文引起討論和共識(shí)，促進(jìn)石油化工生產(chǎn)過(guò)程先進(jìn)控制和閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化，乃至各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。 展望：“無(wú)人操作”是夢(mèng)想還是現(xiàn)實(shí)使命？ 三十年前，當(dāng)數(shù)字計(jì)算機(jī)開(kāi)始在石油化工生產(chǎn)裝置中得到應(yīng)用時(shí)，就有人提出了“無(wú)人操作”的問(wèn)題。在當(dāng)時(shí)，這是很不現(xiàn)實(shí)的，可以說(shuō)是一個(gè)夢(mèng)想；在今天，隨著先進(jìn)過(guò)程控制，閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這一夢(mèng)想將會(huì)在未來(lái)一二十年內(nèi)基本現(xiàn)實(shí)，這是歐美石油化工界不少人士的估計(jì)<9-11>，筆者認(rèn)為這一估計(jì)是切實(shí)的。 這里說(shuō)基本實(shí)現(xiàn)，是指操作將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人工對(duì)操作的干與將降到最低限度。這種自動(dòng)化，并不是簡(jiǎn)單的代替人工操作，而是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，自動(dòng)適應(yīng)市場(chǎng)的變化，在保證安全和環(huán)境要求的條件下，自動(dòng)調(diào)整操作，隨時(shí)使生產(chǎn)裝置處于最高效益狀態(tài)下運(yùn)行；不但要適應(yīng)原料和產(chǎn)品規(guī)格要求的變化，還要適應(yīng)過(guò)程結(jié)構(gòu)和操作條件的變化，全面實(shí)現(xiàn) “安，穩(wěn)，長(zhǎng)，滿(mǎn)，優(yōu)”。 這種安裝于操作室的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)必然具有過(guò)程控制和生產(chǎn)調(diào)度的接口，以便隨時(shí)根據(jù)生產(chǎn)調(diào)度的要求調(diào)整生產(chǎn)；也必然具有友好的多媒體的人機(jī)界面。與現(xiàn)在過(guò)程控制計(jì)算機(jī)在功能上的一個(gè)重大區(qū)別是它將具備強(qiáng)大的系統(tǒng)分析功能。由于操作的自動(dòng)化，操作員將趨于消亡，但復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程需要人的智慧，仍是離不開(kāi)人的；將會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)分析員取代現(xiàn)在的操作員。他們的責(zé)任是監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程（系統(tǒng)）的運(yùn)行，分析存在的問(wèn)題，作出恰當(dāng)?shù)臎Q策，進(jìn)行必要的調(diào)整。對(duì)過(guò)程系統(tǒng)的分析要在計(jì)算機(jī)上根據(jù)模型和數(shù)據(jù)隨時(shí)進(jìn)行，這就要求一個(gè)具備強(qiáng)分析功能，便于編程和實(shí)時(shí)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，也可說(shuō)是一個(gè)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的桌面過(guò)程系統(tǒng)，必要時(shí)，也可作為在線(xiàn)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。 實(shí)現(xiàn)這種適應(yīng)變化的生產(chǎn)過(guò)程控制模式，必將充分發(fā)揮生產(chǎn)過(guò)程的潛力，帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的，成為強(qiáng)大的推動(dòng)力。在近二十年來(lái)先進(jìn)控制，實(shí)時(shí)優(yōu)化和相關(guān)技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)這種控制模式已不再是一個(gè)夢(mèng)想，而是擺在我們眼前的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，是時(shí)代賦于我們的使命。它的實(shí)現(xiàn)，也必將促使石油化工生產(chǎn)過(guò)程各項(xiàng)技術(shù)和生產(chǎn)管理得到全面發(fā)展和提高。 |
