1. 服務(wù)對象
　　儀征化纖股份有限公司PTA裝置溶劑脫水塔
　　2. 工藝簡介
　　APC-Adcon
　　PTA裝置是將原料對二甲苯(PX)、溶劑醋酸(HAc)、催化劑醋酸鈷和醋酸錳(Co-Mn)、助催化劑或稱促進(jìn)劑溴化氫(HBr)以及空氣連續(xù)送入氧化反應(yīng)器，反應(yīng)在一定壓力和溫度的條件下，經(jīng)過一步氧化生成粗對苯二甲酸(CTA)，然后經(jīng)過結(jié)晶、催化加氫除去4-CBA等雜質(zhì)，得到純度99.9%以上的精制對苯二甲酸(PTA)。因此PTA裝置分氧化和精制兩個單元。其中，溶劑脫水塔是氧化單元的一個重要組成部分。圖1是PTA裝置溶劑脫水塔流程示意圖。
　　3. 原操作情況及存在問題
　　PTA裝置產(chǎn)量由25萬噸/年擴(kuò)容到32.5萬噸/年，改造后的溶劑脫水塔T-403的負(fù)荷增加到原來的130%，塔內(nèi)壓力和溫度有所下降。在2000年下半年，該塔脫水后溶劑中水含量控制在6%到8%之間，塔頂含醋酸量的平均值在3.0%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計指標(biāo)。當(dāng)時常規(guī)控制存在的主要問題是：塔的操作彈性較小;在高負(fù)荷情況下塔的分離效果達(dá)不到原設(shè)計指標(biāo)，即塔頂醋酸含量在0.8%以下。在常規(guī)控制調(diào)節(jié)下，回流量超過42噸，就很容易產(chǎn)生液泛情況。2001年上半年，塔的填料和篩板構(gòu)造經(jīng)過了改造，儀表也重新進(jìn)行了調(diào)校。塔釜壓力進(jìn)一步降低，整個塔段的壓差由原先的20kpa左右下降到10kpa左右，此時即使回流量的顯示值穩(wěn)定在38500kg/hr時，塔的操作運行就處在液泛的邊緣。
　　由于精餾過程具有滯后大、動態(tài)響應(yīng)慢、非線性嚴(yán)重、控制回路關(guān)聯(lián)性強等特點，操作難度很大。常規(guī)控制靠人工調(diào)整塔釜溫度或回流量的設(shè)定值，甚至直接調(diào)節(jié)閥位的開度，這些都是間斷性的而且執(zhí)行起來具有隨機(jī)性?？刂葡到y(tǒng)的運行好壞因操作人員的技術(shù)水平、習(xí)慣和錯覺而異，裝置的性能也因盡量不干預(yù)而處于漂移之中。雖然可能在較短時間內(nèi)可以較平穩(wěn)的運行，但是未能達(dá)到較優(yōu)化的操作區(qū)域，這對于減少醋酸損耗穩(wěn)定塔釜水濃度等都是不利的。
　　4. 控制目標(biāo)
　　溶劑脫水塔先進(jìn)控制系統(tǒng)采用多變量預(yù)測控制實現(xiàn)以下目標(biāo)：在2000年上半年，在塔還有一定的操作裕度時，將常規(guī)PID無法實現(xiàn)控制的大滯后大慣性的塔頂電導(dǎo)率進(jìn)行直接控制;通過設(shè)定塔頂電導(dǎo)率的設(shè)定值，就可以平穩(wěn)搜索到當(dāng)前負(fù)荷工況下，塔頂酸含量最小化的極限，及這時所需要的回流量;使塔底溫度克服各種干擾因素的影響，控制得更加平穩(wěn)，使先控可以在較高的回流量上平穩(wěn)運行，這樣長期運行可以在總體上降低塔頂酸含量。在2001年，在塔經(jīng)常運行在液泛的邊緣時，實現(xiàn)常規(guī)PID無法實現(xiàn)的自動控制，盡量保證塔不進(jìn)入液泛的工況，從而在總體上降低塔頂酸含量，并同時降低操作人員的勞動強度。
　　5. 先進(jìn)控制方案
　　溶劑脫水塔過程先進(jìn)控制系統(tǒng)項目的第一步是通過合理有效的實驗設(shè)計和實驗測試，得到真實有效的實測數(shù)據(jù)，再利用APC-Adcon預(yù)測控制軟件包中的辨識軟件包HIDENT進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并辨識得到對象的脈沖響應(yīng)矩陣形式的數(shù)學(xué)模型。
　　在實驗測試的基礎(chǔ)上，可以辨識得到溶劑脫水塔系統(tǒng)先進(jìn)控制APC-Adcon多變量預(yù)測控制器的各I/O變量之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，為后面的控制器進(jìn)一步設(shè)計提供可靠的基礎(chǔ)。
　　根據(jù)辨識出的數(shù)學(xué)模型建立APC-Adcon預(yù)測控制軟件包所需的內(nèi)部模型，并根據(jù)實際工藝特點和要求選取合理的參考軌跡、調(diào)節(jié)變量約束、被控變量約束、控制結(jié)構(gòu)以得到APC-Adcon預(yù)測控制器。首先應(yīng)用此控制器控制與內(nèi)部模型相同的仿真對象進(jìn)行仿真分析和研究;然后應(yīng)用此控制器控制與內(nèi)部模型存在一定差異的仿真對象(模型不匹配情形)進(jìn)行仿真分析和研究，以檢驗控制系統(tǒng)的抗不確定和干擾能力，接著把所設(shè)計的控制系統(tǒng)引入Honeywell TDC3000集散控制系統(tǒng)進(jìn)行實時仿真研究和分析。
　　6. 先進(jìn)控制系統(tǒng)軟硬件連接

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　　為了使先進(jìn)控制系統(tǒng)應(yīng)用于TDC3000系統(tǒng)，必須提供現(xiàn)有TDC3000 LCN網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通道。原TDC3000系統(tǒng)已配置PCNM數(shù)據(jù)服務(wù)器，從系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、數(shù)據(jù)通信效率等方面綜合考慮，采用PCNM 通信方式可完全滿足先進(jìn)控制系統(tǒng)的要求。Honeywell PCNM是基于bbbbbbs NT的文件與數(shù)據(jù)服務(wù)器，能以設(shè)定的周期與LCN網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。先進(jìn)控制操作站與PCNM數(shù)據(jù)服務(wù)器之間的通信通過以太網(wǎng)實現(xiàn)。APC-Adcon先進(jìn)控制軟件具有DDE接口，可與DDE服務(wù)器直接交換數(shù)據(jù)。
　　7. 先進(jìn)控制系統(tǒng)實施步驟
　　現(xiàn)場調(diào)查研究、系統(tǒng)方案設(shè)計;
　　現(xiàn)場第一次實驗測試、過程模型建立;
　　現(xiàn)場第二次實驗測試、過程模型檢驗和控制器設(shè)計;
　　先進(jìn)控制系統(tǒng)培訓(xùn);
　　現(xiàn)場第一次調(diào)試投運;
　　現(xiàn)場第二次調(diào)試投運;
　　系統(tǒng)正式運行;
　　系統(tǒng)重新投運;
　　塔的再沸器蒸汽流量問題的研究;
　　系統(tǒng)重新調(diào)整運行;
　　系統(tǒng)維護(hù);
　　系統(tǒng)運行。
　　8. 先進(jìn)控制效果
　　溶劑脫水塔(簡稱T-403塔)的先進(jìn)控制系統(tǒng)的工作主要分2000年的系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試、運行和2001年的系統(tǒng)維護(hù)、調(diào)整及運行。
　　T-403塔的先進(jìn)控制系統(tǒng)自2000年8月調(diào)試完畢后，9月該廠實施人員對控制參數(shù)和工藝參數(shù)進(jìn)一步調(diào)優(yōu)，并對每個操作班組進(jìn)行了培訓(xùn),使操作人員學(xué)會了操作和參數(shù)調(diào)整。10月操作人員開始自覺投運該系統(tǒng),，從2000年10月至2000年12月三個月系統(tǒng)基本連續(xù)運行。但是由于氧化干燥機(jī)每周需要定期作業(yè)，所以該系統(tǒng)每周也切停一次。 針對此種情況，我們于2000年11月20日在DCS中編制了一個監(jiān)督程序來統(tǒng)計累計運行時間和監(jiān)督程序運行情況，這樣使程序更加完善。