Apc先进控制介绍.ppt

1、先进过程控制和优化,2004年2月,先进过程控制和优化目标,采用先进过程控制和闭环实时优化 来实现高效低耗,先进控制与优化技术,先进过程控制 DMCplus 集 SMCA 和 DMC之优势的新一代模型预测控制器 产品质量推断 Aspen IQ 开发和实施推断成品质量的新技术 闭环实时优化 RT-OPT 控制器性能监控 新颖 Aspen Watch 技术及服务程序，用于控制器性能监控和诊断,先进过程控制,稳定操作过程 卡边操作 动态实测模型 APC运行周期-分钟 新一代APC技术DMCplus 产生显著经济效益(3%-5%) 智能化工厂技术的基础,帮助客户在最优点操作,先进过程控制,先进过程控制

2、,AspenTech公司已安装了2000 个APC系统，商品化应 用占世界市场份额的70% AspenTech公司具有世界上第一流的先进控制专家 AspenTech公司的工程方法是项目成功的关键 DMCplus及Aspen Watch， Aspen IQ 领导模型预测控 制新潮流,基 本 规 则,先进控制的基本规则是： 如果你能够更深入地了解生产过程，你能使生产过程控制的更好。,先进过程控制与优化系统正是利用 模型 来更深入地描述生产过程。 在线模型将在计算机上实时地运行。,模 型有助于我们深入了解生产装置,多 变 量 动 态 模 型,概 况,多 变 量 动 态 模 型,使用以前和目前过程测量

3、数据以及过程目前状态，在线模型可预测控制变量未来的变化轨迹。,模型,模 型 预 测 控 制,控制器将计算出操作变量的控制作用以使未来控制变量在整个时间区间内误差最小，并确保控制质量。,控制,模 型 预 测 控 制 (2),就高性能的控制品质而言，常规PID控制器不能达到应有的控制质量，因为它无法预测未来。PID控制器根据当前的误差反馈信息来调整控制阀，然而当误差出现时，为时已晚。 模型预测控制系统能通过可以实现的高性能的控制品质来减少控制变量的波动。,模 型 预 测 控 制 (3),即使已采用了统计过程控制方法，模型预测控制仍能进一步提高效益。 除了能够提高控制品质，控制器还可进一步安全地操作

4、在最优卡边控制下来实现经济效益。这表明仍可增效降耗。,模 型 预 测 控 制 (4),典型操作领域,冷却,安全极限,压力,速率,预热,模 型 预 测 控 制 (5),先进控制减少波,减少波动将使得操作更接近最优卡边控制,无模型预测控制,安全范围,= 经济效益,模 型 预 测 控 制 的 经 济 效 益,DMCplus 控 制 结 构,先 进 控 制 和 优 化产 生 的 效 益,取决于装置的生产情况， 一般可增加35%的经济效益。,先 进 控 制 和 优 化 产 生 的 效 益,DCS 控 制,流量 回路 1,流量 回路 2,流量 回路 3,温度 回路 1,流量 回路 5,压力 回路 2,温度

5、 回路 3,温度 回路 2,流量 回路 4,流量 回路 6,温度 回路 4,压力 回路 1,SP1,SP2,SP3,SP4,SP5,SP6,SP7,SP8,SP9,SP10,SP11,SP12,D,C,S,先 进 控 制 与 DCS 控 制,正如我们所看到的，先进过程控制能使工厂操作在最优卡边条件下，并产生经济效益。 一些管理人员把装置卡边约束条件显示在他们的办公室以便及时了解问题之所在。 约束条件可通过装置更新来得以改善。,最 优 卡 边 操 作：新 方 法,AspenTech 拥有非常完善的工程方法，在项目实施过程需经过： 初步设计 预测试 (包括常规控制系统的参数校整) 阶跃测试 设计

6、投用 通过初步设计，预测试和阶跃测试可更深刻地刻画生产过程,工 程 方 法,使用非线性模型来精确地求解最优解 模型将反映装置目前的变化（闭环） RT-OPT 是第一流的闭环实时优化器 RT-OPT 表明在建模上的投资是经济实惠的，它既可用于在线优化，也可用于离线仿真。,闭 环 实 时 优 化,RT-OPT 是整个生命周期建模的关键所在。 在线模型也可用与离线仿真，原料选择，计划及维护等决策。 同一模型 - 一体化策略,RT-OPT,控制与优化的经济效益,DCS系统,传统的先进过程控制,实时优化,先进过程控制,0,20,40,60,80,100,0,20,40,60,80,100,效益 %,投资

7、 %,例如: 30,500 b/d 催化裂化装置 项目延期一个月 = 损失$90,000 项目延期一年 = 损失$1,100,000,项目的拖延 = 经济效益的损失,世界上最大的5个催化裂化装置不约而同地选择了 DMCplus 先进过程控制器 Tosco Bayway Amoco Texas City Lyondell Citgo Refining Hess Virgin Islands Marathon Garyville 因为DMCplus为他们带来巨大的经济效益,大规模先进过程控制系统显著的经济效益,APC重要应用领域,过程具有： 相关、竞争的控制目标 不寻常动态特性 多重约束 装置、操

8、作、产品质量 过程必须： 在最优约束条件下操作 紧密跟踪优化系统的最优设定值 平稳地运行在新的目标值上,炼油厂自动化系统的结构,过程计算机,计划和调度,RT-OPT在线优化,常规控制系统,过 程,APC,DMCplus,Aspen IQ 成分推断,多个装置优化,Aspen Watch,DMCplus / RT-OPT集成,先进过程控制与实时优化 of RT-OPT,计划、调度、优化一体化,DMCplus 和 RT-OPT 的经济效益,增加产量 增加反应深度 提高产品质量和产量 降低能耗及操作费用 改善过程可操作性及安全可靠性,DMCplus和RT-OPT 效益,炼油装置,效 益,装置处理量,典

9、型经济效益,(美分/桶),($百万/年),常减压,5 - 10,135,Kbspd,2.5 - 5.0,催化裂化,20 - 40,38,Kbspd,2.8 - 5.6,重整,5 - 25,25,Kbspd,0.5 - 2.3,加氢裂化,10 - 30,26,Kbspd,1.0 - 2.9,烷基化,5 - 35,10,Kbspd,0.2 - 1.3,延迟催化,10 - 40,31,Kbspd,1.1 - 4.5,轻组分,10 - 20,40,Kbspd,1.5 - 2.9,异构化,5 - 15,30,Kbspd,0.5 - 1.6,润滑减压,10 - 40,10,Kbspd,0.4 - 1.5,

10、芳烃,15 - 20,15,Kbspd,0.8 - 1.1,MTBE 炼油,28 - 40,4,Kbspd,0.4 - 0.6,MTBE,世界规模级装置,50 - 80,15,Kbspd,2.7 - 4.4,AspenTech 经验,DMCplus 常减压分馏 催化裂化 加氢裂化 催化重整 延迟焦化 烷基化 异构化(Penex) 天然气装置(NGL) 烯烃 芳烃 氧化反应 分馏,RT-OPT 常减压分馏 催化裂化 催化重整 烷基化 加氢裂化 异构化(Penex) 烯烃,50 50 30 40 30 20 6 1 26 5 5 300,Apps,10 8 4 2 2 4 16,领导先控与优化新潮

11、流,采用AspenTech技术的公司有：,Exxon Chevron Products Amoco BP Mobil Sun Company Suncor Westlake Citgo YPF Repsol,KNPC Phillips Star Enterprise Texaco LCR, LPC ARCO Products Natref MOL Valero PdVSA,谢谢！,乙烯DMCPlus控制器设计,Demethanizer,Ethane Recycle,Precut,Deethanizer,Ethylene Product,RxR,C2 Splitter,Depropanizer,

12、C3 Splitter,CGC,C2 Refrig,C3 Refrig,Furnaces,Fractionator,Quench,H2/CH4,Fuel Oil,Gasoline,Propylene,Propane,C4+,DP,Speed,DMCplus,DMCplus,DMCplus,DMCplus,DMCplus,Composite LP,APC/OPT 结构,闭环实时优化流程图,Measurements Economic Values Controller Limits Control and Opt. Status Info.,Aspen IQ 是 AspenTech公司产品质量推断

13、（软测量仪表）、建模及实施的高效软件包。 Aspen IQ 使得线性/非线性在线推断产品质量（软测量仪表）变得可能。 Aspen IQ具有分析仪及实验室数据在线修正模块，并能自动地更新推断产品质量，以确保软测量仪表精度。 环保监控能力,Aspen IQ产品,Aspen IQ 概述,模型开发 - IQ模型 离线视窗NT/95 软件 模型实施 - Aspen IQ 在线 在线、实时、计算机软件 支持多种模型型式 (PLS, FIR, NN ) 现场应用可行成分推断软测量技术 新颖卓越的软件结构 与DMCplus和其他AspenTech产品可有机相连，可在不同平台，包括DCS和IS界面,线性 PLS

14、 - 适用于线性操作区域，用于处理具有线性关系的数据。 模糊 PLS - 正在审理的专利技术。在模型开发前，使用模糊逻辑来处理数据，特别适用于具有稀疏数据的非线性区域。 混合型神经网络 - 正在审理的专利技术。集PLS和神经网络技术之优势，构成混合型神经网络模型。此模型可延伸传统的神经网络处理能力。,Aspen IQ 建模技术,基础软件包 - 实施在线的软测量的Aspen IQ模块的基本功能。 稳态检测 数据核算 在线计算和变换 化验室数据软件包 - 基础软件包，加上数据采集、化验室数据核实及软测量仪表校正。 混合神经网络软件包 - 除了基本软件包及分析室数据外，在线应用AspenTech的独

15、特的混合型神经网络模型。,Aspen IQ在线技术,不需要编程及画面界面。 用户界面友好，由流程图生成建模界面。 模型评估、数据品质分析工具以及图形分析工具 变量选择、时滞测定及动态分析等因素分析界面自动生成工程师 实施及支撑视窗图形界面（ GUI） 模型具有分析仪和成分分析室数据修正功能。,Aspen IQ 特色,Aspen IQ (virtual analyzer),Inferred MI and Density are predicted as a function of: MI = f %H2, %C2, %CX, (T) Uses Analyzer or Lab Feedback E

16、liminates LAB / Analyzer Transport Delay Reduces Controller Susceptibility to Analyzer Failure / LAB Frequency,PLS regressionor neural network,DMCplus,Model Predictive Multivariable Constraint Control Respects constraints on inputs & outputs Calculates present and future moves to plan a smooth contr

17、ol strategy Performs economic optimization Capable of handling nonlinear processes Flexible design features covers wide range of process requirements Project methodology assures successful projects Robust operation,Linear or Non-linear Model,Aspen IQ (virtual analyzer),Inferred MI and Density are pr

18、edicted as a function of: MI = f %H2, %C2, %CX, (T) Reduced MI variability,PLS regressionor neural network,51,Aspen 性能增强型软件,保持及不断提高应用先进控制和实时优化的效益 Aspen WatchTM 在客户有限的资源下，达到更有效地应用ASPEN 技术之目的。,原因?,在世界范围内，目前已有成千个应用模型预测控制系统的实例，并获得惊人的经济效益。然而，随着工况的变化和时间的推移，控制器的性能会降低，他们的经济效益可能会减少，因而，认识到控制器品质的下降，并尽快、有效地作出调整是十分重要的。 性能增强软件正是通过改善控制器在线应用率及控制器性能（即，过程经济性能指标）来达到的。,ASPEN性能增强型软件-主要组成,工程服务 (遥控及在线) 技术 (Aspen Watch 及高宽度通讯) 性能管理,Aspen Watch,智能化工厂 集信息系统技术和先进控制为一体化的解决策略 DMCplus相关产品 用于控制器性能监测、诊断和增强 基