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在线汽油调合配方 PID 控制 在线汽油调合配方 PID 控制算法及验证 王 锋 , 青红英 , 郭锦标 , 张 蕾 (石油化工科学研究院 ,北京 100083) 摘要 在分析现有在线调合控制系统优缺点的基础上 ,根据传统 P ID 控制思想 ,提出了具有 配方生成和配方执行串级结构的在线汽油调合配方 P ID 控制算法 。实例验证结果表明 ,该算法能 够调整组分配方使产品性质快速跟踪给定值的变化 ,满足在线调合产品的质量控制要求 。 关键词 :在线 调合汽油 配方 优化 控制 1 前 言 我国多数大中型炼油厂的汽油调合采用罐调 合 。采用罐调合 ,存在储罐需求量大 、不安全因素 多以及调合成本较高等缺点 ,而且不能准确掌握产 品 的 辛 烷 值 , 产 品 质 量 过 剩 或 不 合 格 的 机 率 非 常大 。 20 世纪 80 年代 , Shell 公司首先开发成 功了 在线调合技术并投入使用 ,世界各大炼油厂从 90 年 代初开始大规模实施 ,取得了非常好的经济效益 。 目前 ,在线汽油调合自动控制的研究热点主要集中 于调合优化 ,但存在以下问题 : ①具有优化功能的 调合系统应用复杂 ,投资大 ; ②受到调合规则计算 准确性以及组分性质测量精度等外在条件制约 ,优 化在具体应用中并不能很好发挥其优势 。因此 ,有 必要研究一种对调合规则 、组分性质测量依赖小及 操作简便的在线汽油调合质量控制算法 。 P ID 控制器已有近 70 年的历史 ,它以结构简 单 、稳定性好 、工作可靠 、调整方便而成为工业控制 的主要技术之一 。汽油调合的首要任务是实现产 品质量控制 ,而产品质量又与组分配方密切相关 , 因此本研究将 P ID 控制思想与汽油调合特点相结 合 ,提出了一种简单易行的在线汽油调合配方 P ID 控制算法 ,以解决在线汽油调合最基本的产品质量 控制问题 。 2 在线汽油调合自动控制的发展 在线汽油调合自动控制过程包括调合配方的 获得和配方实现两方面 。汽油调合自动控制系统 的建立受到调合规律认识和检测水平等多方面的 制约 ,同时 ,调合规律知识的更新 、新检测手段的出 现以及更高的控制要求也推动着汽油调合自动控 制系统的发展 。在线汽油调合自动控制的发展主 要分为比例调合 、在线闭环调合和在线优化调合三 个阶段 。 最初的汽油调合自动控制系统为比例调合系 统 ,该系统强调的是配方实现 ,根据配方要求 ,确定 调合组分流量 ,并采用比例控制方式确保流量值的 实现和稳定 。比例调合系统仅仅是一种罐调合向 在线调合过渡的控制系统 ,还不是真正意义上的在 线调合控制系统 。 在线工业分析仪特别是汽油辛烷值分析仪的 出现 ,为汽油在线调合闭环控制提供了有力保障 。 通过在线分析仪可以获得调合产品的实时性质 ,将 实测值与目标值的偏差作为调整组分流量的依据 , 实现调合产品质量控制 。相对于比例调合系统 ,质 量目标闭环调合系统已经将产品性质引入到控制 系统中 ,这在一定程度上解决了组分性质变化所引 起的产品性质波动问题 。但质量目标闭环调合系 统是通过修改副组分流量实现的产品质量控制 ,只 适用于两组分之间的调合 。对于调合生产中大量 存在的两个组分以上的调合以及要求控制产品流 量的调合过程 ,质量目标闭环控制系统在实际的生 产应用中受到极大制约 。 调合规则的研究将在线调合自动控制的发展 又推向了一个新的水平 。在线优化调合系统不仅 能够实现比例控制 ,而且将配方实时优化功能也纳 入其中 ,极大地提高了在线调合的控制性能 ,在线 优化调合系统控制原理示意见图 1 。从图 1 可以 看出 ,在线优化调合系统包括两层控制结构 ,一层 收稿日期 :2007211219 ;修改稿收到日期 :2008201214 。 作者简介 :王锋 ( 1974 - ) , 在读博士研究生 , 主要从事油品调 合 、先进过程控制方面的研究工作 。 第 6 期王 锋等 . 在线汽油调合配方 P ID 控制算法及验证31 第 6 期 王 锋等 . 在线汽油调合配方 P ID 控制算法及验证 31 是在线配方优化层 ,另一层是比例控制层 。其中优 化层的功能是 :根据在线分析仪得到调合组分性质 和产品性质 ,按调合规则建立配方与产品性质间的 关系 ,以最大调合利润为目标函数 ,由优化算法求 得最佳调合配方 。比例控制层的功能是按照配方 的要求控制组分流量 。在线优化调合系统可以用 于多组分 、多产品性质控制 ,不仅可以降低调合成 本 ,实现调合过程经济效益最大化 ,而且能够实现 质量卡边控制 ,减少调合汽油质量过剩 ,节省高辛 烷值调合组分 。但在线优化调合系统对调合规则和