CN102591369A - 一种原油调合自动控制方法 - Google Patents

Abstract

一种原油调合自动控制方法，在当前控制周期中能自动补偿上一控制周期的累积流量偏差，实现流量偏差滚动修正。当任一调合掺炼线压力大于安全值时，系统能自动增加掺炼线回流阀开度，且弹出报警提示；当回流阀开度大于一定值而压力依然大于安全值时，系统自动弹出停泵提示，确保系统安全运行。当某掺炼线调节阀开度大于一定值而流量依然达不到设定值时，系统能自动降低其它掺炼线的设定流量，以保证流量之间比例不变，实现流量同步控制。本发明通过对各原油掺炼线流量的精确控制，为常减压装置提供满足性质要求的原油，避免了原油性质波动给加工装置带来的损害，且提高了生产效率。

Description

一种原油调合自动控制方法

技术领域

本发明涉及炼油企业的原油加工领域，尤其是原油调合自动控制方法。

背景技术

目前，在石油、石化行业中，成品油(如汽油、柴油)自动调合技术目前已广泛采用，但未见在原油加工中使用自动调合技术。在炼化企业，常减压装置(CDU)是原油加工的第一道环节，CDU在生产中对原油的性质(如硫含量)有严格的要求，炼油企业目前广泛采用人工调合，将不同品种的原油经配比后提供给CDU加工，但存在配比量不精确、安全性差、操作强度大等问题。

发明内容

本发明的目的是针对炼油企业目前广泛采用人工调合，将不同品种的原油经配比后提供给CDU加工，存在的配比量不精确、安全性差、操作强度大的问题，提出一种原油调合自动控制方法，采用原油流量偏差滚动修正、原油管路防过压报警以及原油流量同步控制等技术，实现原油流量自动配比，为CDU提供满足性质要求的原油，避免原油性质波动给CDU及后续加工装置带来的损害，并提高生产效率。

本发明的技术方案是：

一种原油调合自动控制方法，该方法用于实现原油流量自动配比，它包括原油流量偏差滚动修正步骤、原油管路防过压报警步骤以及原油流量同步控制步骤；在初始阶段，对应于待调合原油的各调合成分按比例分别设定各条掺炼线的初始设定流量F_sp0，设定各条掺炼线的初始回流阀开度V_sp0、回流阀开度最大阈值V_isetMax和压力安全值P_safe；

采用流量计计算当前周期的实际流量∑F_ipv(k)，在下一周期，如果上一周期的实际流量∑F_ipv(k-1)与初始设定流量F_sp0不符，则采用原油流量偏差滚动修正方法进行修正；如果相符，则继续原油调合；

当采用原油流量偏差滚动修正方法进行修正时，在各条掺炼线上采用压力计测量当前周期的管路压力，任一调合掺炼线的实际压力大于安全值时，系统增加该掺炼线回流阀开度，且弹出报警提示；当该调合掺炼线的回流阀开度大于回流阀开度最大阈值V_isetMax而压力依然大于安全值时，系统弹出停泵提示；

当任一掺炼线i的调节阀开度V_ipv大于回流阀开度最大阈值V_isetMax(一般为90％)，而流量F_ipv依然达不到要求时，系统降低其它掺炼线的设定流量，使得各掺检线之间的流量比例不变，实现流量同步控制。

本发明的原油流量偏差滚动修正步骤是指在当前控制周期内，自动补偿上一控制周期的累积流量偏差，具体包括以下步骤：

(a)、首先根据当前调合方案设置的待调合原油的各成分调合比例和主需求流量(主需要流量指各掺炼线混合后总管线流量)，计算各条掺炼线的预期流量；

F_isp0＝K_i*F    (1)

式(1)中，F_isp0为第i条掺炼线的初始设定流量即预期流量(m³/h)；K_i为第i条掺炼线调合比例；F为主需求流量；

(b)、各掺炼线按照计算的初始设定流量F_isp0输出相应的原料，进行调合；一个控制周期后，计算上一控制周期的累积流量偏差量Δ∑F_i(k-1)；

Δ∑F_i(k-1)＝∑F_ipv(k-1)-∑F_isp(k-1)    (2)

式(2)中，Δ∑F_i(k-1)为第i条掺炼线上一控制周期的累积流量(m³)偏差；∑F_ipv(k-1)为第i掺炼线上一控制周期的实际流量(m³)；∑F_isp(k-1)为第i掺炼线上一控制周期的预期总流量(m³)；

(c)、各掺炼线根据上一控制周期的累积流量偏差量Δ∑F_i(k-1)，修正当前周期的流量F_isp(k)；

$F_{\mathrm{isp}}\left(k\right)=F_{\mathrm{iSP}0}\left(k\right)+\frac{\mathrm{\Δ\Σ}{F}_i(k-1)}{T}---\left(3\right)$

式(3)中，F_isp(k)为第i条掺炼线当前控制周期在累积流量偏差修正后的流量(m³/h)设定值；F_isp0(k)为第i掺炼线当前控制周期的初始设定流量(m³/h)；T为控制周期，控制周期为5-15分钟。

本发明的原油管路防过压报警步骤具体包括以下步骤：

调合进行时，当任一调合掺炼线i的压力实际值P_ipv大于设定的安全值P_isafe时，系统增加该条掺炼线的回流阀开度，且弹出报警提示。

V_ispk＝V_ispk-1+ΔV    (4)

式(4)中，V_ispk为第i掺炼线在压力报警发生后回流阀开度的设定值；V_ispk-1为第i掺炼线在压力报警发生前的回流阀开度设定值；ΔV为回流阀开度增加值，增加量为-10％-+10％。

此外，当第i掺炼线回流阀开度的设定值V_isp大于回流阀开度最大阈值即90％开度，且压力依然大于安全值时，系统则弹出停泵提示，确保系统安全运行。

本发明的原油流量同步控制方法具体包括以下步骤：

当任一掺炼线i的调节阀开度V_ipv大于回流阀开度最大阈值V_isetMax(一般为90％)，而流量F_ipv依然达不到要求时，对应于待调合原油的各调合成分的配比，降低其它各条掺炼线的设定流量，

F_jsp(k)＝F_jsp0(k-1)-ΔF    (5)

式(5)中，F_jsp(k)为第j(j≠i)条掺炼线流量调整后的设定值；F_jsp0(k-1)为第j条掺炼线流量调整前的设定值；ΔF_j为各条掺炼线的流量降低值，一般为F_jsp0*10％；

基于上述方法，得到第i条掺炼线的最终流量设定值F_isp＝F_isp0-ΔF_i，采用比例积分(PI)算法调节阀门开度大小，实现流量同步控制；

$u\left(t\right)=K_c[e\left(t\right)+\frac{1}{{\mathrm{\τ}}_i}{\∫}_0^{t}e\left(t\right)\mathrm{dt}]+u_0---\left(6\right)$

式(6)中，u(t)是t时刻控制作用的输出；K_c是比例放大系数；e(t)是t时刻控制器的输入，e(t)＝r(t)-y(t)，r(t)和y(t)是t时刻控制器的设定值和当前值；τ_i是积分时间常数；u₀是控制作用的初始稳态值。

本发明的有益效果：

本发明能够实现原油流量的自动配比，为CDU提供满足性质要求的原油，避免原油性质波动给CDU及后续加工装置带来的损害，保证了生产的安全性，并提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明的原油调合自动控制方法的流程图。

图2是本发明的原油调合工艺流程示意图

图3是本发明的原油调合自动控制系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

下面以本发明在某炼化企业实际实施情况为例，给出详细的实施方式和具体的操作过程。该企业有3条掺炼线，6个原油组分罐，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图2所示，本系统包括调合组分罐1，调合泵2，压力计3，流量计前切断阀4，流量计后切断阀5，流量计6，调节阀7，静态混合器8，调合缓冲罐9，回流阀10，可编程控制器11和监控计算机12。

如图1所示，原油调合自动控制主要包括以下步骤：

步骤一：调合开始的准备工作主要包括手动打开流量计的前后切断阀，以及参与调合组分罐的罐根阀，组分罐的付出线阀等。上述基本工作完成后，开始设置本次调合参数。包括主需求流量，各条掺炼线压力安全值，各条掺炼线调节阀有效调节范围最大值，各条掺炼线调合比例，同步控制的上限和下限，流量PI控制中的比例系数和积分时间常数等。

步骤二：通过流量计、压力计，采集各条掺炼线的实时流量、管道压力。

步骤三：根据步骤一设置的比例和主需求流量，按式(1)计算各条掺炼线的初始设定流量。

步骤四：对步骤三计算得到的流量和步骤二采集的实时流量，利用式(2)和式(3)，计算累积流量偏差，并得到本控制周期的流量设定值。

步骤五：根据修正后的流量，计算阀门开度大小，利用式(6)，采用PI方法调节阀门开度，控制掺炼线流量，使实时流量跟踪设定流量。

步骤六：系统运行过程中，当任一调合掺炼线压力大于安全值时，利用式(4)，系统能自动增加该掺炼线回流阀开度，且弹出报警提示；当回流阀开度大于一定值而压力依然大于安全值时，系统自动弹出停泵提示，确保系统安全运行。

步骤七：系统运行过程中，当某掺炼线调节阀开度大于一定值而流量依然达不到设定值时，利用式(5)，系统能自动降低其它掺炼线的设定流量，以保证流量之间比例不变，实现流量同步控制。

步骤八：判断调合是否完成，若已完成则本次调合结束；否则返回步骤二。

本发明未涉及方法均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种原油调合自动控制方法，其特征在于该方法用于实现原油流量自动配比，它包括原油流量偏差滚动修正步骤、原油管路防过压报警步骤以及原油流量同步控制步骤；在初始阶段，对应于待调合原油的各调合成分按比例分别设定各条掺炼线的初始设定流量F_sp0，设定各条掺炼线的初始回流阀开度V_sp0、回流阀开度最大阈值V_isetMax和压力安全值P_safe；

采用流量计计算当前周期的实际流量∑F_ipv(k)，在下一周期，如果上一周期的实际流量∑F_ipv(k-1)与初始设定流量F_sp0不符，则采用原油流量偏差滚动修正方法进行修正；如果相符，则继续原油调合；

当采用原油流量偏差滚动修正方法进行修正时，在各条掺炼线上采用压力计测量当前周期的管路压力，任一调合掺炼线的实际压力大于安全值时，系统增加该掺炼线回流阀开度，且弹出报警提示；当该调合掺炼线的回流阀开度大于回流阀开度最大阈值V_isetMax而压力依然大于安全值时，系统弹出停泵提示；

当任一掺炼线i的调节阀开度V_ipv大于回流阀开度最大阈值V_isetMax，而流量F_ipv依然达不到要求时，系统降低其它掺炼线的设定流量，使得各掺检线之间的流量比例不变，实现流量同步控制。

2.根据权利要求1所述的原油调合自动控制方法，其特征是所述的原油流量偏差滚动修正步骤是指在当前控制周期内，自动补偿上一控制周期的累积流量偏差，具体包括以下步骤：

(a)、首先根据当前调合方案设置的待调合原油的各成分调合比例和主需求流量，计算各条掺炼线的预期流量；

F_isp0＝K_i*F    (1)

式(1)中，F_isp0为第i条掺炼线的初始设定流量即预期流量(m³/h)；K_i为第i条掺炼线调合比例；F为主需求流量；

(b)、各掺炼线按照计算的初始设定流量F_isp0输出相应的原料，进行调合；一个控制周期后，计算上一控制周期的累积流量偏差量Δ∑F_i(k-1)；

Δ∑F_i(k-1)＝∑F_ipv(k-1)-∑F_isp(k-1)    (2)

式(2)中，Δ∑F_i(k-1)为第i条掺炼线上一控制周期的累积流量(m³)偏差；∑F_ipv(k-1)为第i掺炼线上一控制周期的实际流量(m³)；∑F_isp(k-1)为第i掺炼线上一控制周期的预期总流量(m³)；

(c)、各掺炼线根据上一控制周期的累积流量偏差量Δ∑F_i(k-1)，修正当前周期的流量F_isp(k)；

$F_{\mathrm{isp}}\left(k\right)=F_{\mathrm{iSP}0}\left(k\right)+\frac{\mathrm{\Δ\Σ}{F}_i(k-1)}{T}---\left(3\right)$

式(3)中，F_isp(k)为第i条掺炼线当前控制周期在累积流量偏差修正后的流量(m³/h)设定值；F_isp0(k)为第i掺炼线当前控制周期的初始设定流量(m³/h)；T为控制周期，控制周期为5-15分钟。

3.根据权利1所述的原油调合自动控制方法，其特征在于所述的原油管路防过压报警步骤具体包括以下步骤：

调合进行时，当任一调合掺炼线i的压力实际值P_ipv大于设定的安全值P_isafe时，系统增加该条掺炼线的回流阀开度，且弹出报警提示。

V_ispk＝V_ispk-1+ΔV    (4)

式(4)中，V_ispk为第i掺炼线在压力报警发生后回流阀开度的设定值；V_ispk-1为第i掺炼线在压力报警发生前的回流阀开度设定值；ΔV为回流阀开度增加值，增加量为-10％-+10％。

此外，当第i掺炼线回流阀开度的设定值V_isp大于回流阀开度最大阈值，且压力依然大于安全值时，系统则弹出停泵提示，确保系统安全运行。

4.根据权利1所述的原油调合自动控制方法，其特征在于所述的原油流量同步控制方法具体包括以下步骤：

当任一掺炼线i的调节阀开度V_ipv大于回流阀开度最大阈值V_isetMax，而流量F_ipv依然达不到要求时，对应于待调合原油的各调合成分的配比，降低其它各条掺炼线的设定流量，

F_jsp(k)＝F_jsp0(k-1)-ΔF    (5)

式(5)中，F_jsp(k)为第j(j≠i)条掺炼线流量调整后的设定值；F_jsp0(k-1)为第j条掺炼线流量调整前的设定值；ΔF_j为各条掺炼线的流量降低值，一般为F_jsp0*10％；

基于上述方法，得到第i条掺炼线的最终流量设定值F_isp＝F_isp0-ΔF_i，采用比例积分PI算法调节阀门开度大小，实现流量同步控制；

$u\left(t\right)=K_c[e\left(t\right)+\frac{1}{{\mathrm{\τ}}_i}{\∫}_0^{t}e\left(t\right)\mathrm{dt}]+u_0---\left(6\right)$

式(6)中，u(t)是t时刻控制作用的输出；K_c是比例放大系数；e(t)是t时刻控制器的输入，e(t)＝r(t)-y(t)，r(t)和y(t)是t时刻控制器的设定值和当前值；τ_i是积分时间常数；u₀是控制作用的初始稳态值。

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