CN104058359A - 液位柔性控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液位柔性控制方法，该方法包含：测算容器内液位每单位时间内变化量；若变化量超过根据工艺要求设定的阈值，则对容器的出口流量进行控制，从而补偿容器内的液位变化。本发明通过根据容器内液位变化量控制容器出口流量，实现减少系统波动，提高轻烃回收系统的操作稳定性，从而提高所带来的干气、液态烃、石脑油产品的质量和收率。

Description

液位柔性控制方法

技术领域

本发明涉及一种原料流量控制技术，具体涉及一种用于原料流量波动的液位柔性控制方法。

背景技术

国外轻烃回收工艺技术较先进，一些国家在提高加工深度、增加轻烃收率、合理利用油气资源上都取得了显著的成就。自20世纪70年代以来，国外轻烃回收技术以节能降耗、提高轻烃收率为目的，以低温分离法为主，向投资少、深分离、高效率、低能耗、撬装化、自动化等方向发展。在此基础上对轻烃回收装置出现了许多新工艺。这些新工艺主要是在膨胀制冷法流程和冷剂制冷法流程的基础上对流程加以改进而发展起来的。自动控制方面研发及使用较早，90年代已经比较广泛的使用，随着自动控制技术飞速的发展以及回收工艺的不断改进，国外的轻烃回收工艺自动控制技术也在进行不断的更新和调整。

近年来我国进口原油量持续增长,其中轻质原油占了很大的比例。这些轻质原油的轻质油收率高,并往往含有相当数量的饱和烷烃。因此采用通常的常减压蒸馏工艺流程在加工轻质原油时会产生种种不利的结果。因此在常减压蒸馏装置设置轻烃回收系统是完全必要的。轻烃回收系统的自动控制也就十分重要，在最初自动控制系统设计时，吸收塔液位没有进入自动控制，由于原料不断波动，液位难以进入自动控制，这必然影响到整个轻烃回收系统的安全稳定生产。随着自动控制技术的不断发展和进步，我们需要将原始的控制方案加以改进，可以解决这个问题。

国内轻烃回收装置很多吸收塔液位都不能自动控制，本项目根据高化具体情况进行整改，利用DCS编程，创新设计了吸收塔液位的自动控制，填补了这个控制系统的空白，完善了整个轻烃回收装置的自动控制技术，省去了人工操作的烦琐和风险。

高桥石化1#蒸馏装置是2010年新建的，已经运用了处于国内领先水平的先进自动控制技术。轻烃回收装置自动控制系统自投运以来,在保证装置安全生产方面起了非常重要的作用。随着使用年限的增加,目前的控制系统不能实现某些重要参数的自动控制,人工操作存在很大的安全隐患和误差问题，无法满足装置的安全生产需要,影响装置的安全运行，因此对自动控制系统进行升级改造势在必行。针对自动控制系统运行过程中出现的各种问题，最主要的问题就是轻烃回收部分原料波动引起的吸收塔液位不能投自动。在国内其他石化企业的轻烃回收装置运行过程中，同样也发现不少类似的自动控制的问题，因此，自动控制系统的优化是势在必行的，能够提高产品质量，节能降耗，保障装置安全稳定的长周期运行。

目前广泛使用的吸收塔底液位流量串级控制, 通过塔底液位的变化来调节出口流量，这种控制方案在原料流量波动较大时,塔底液位也会产生较大的波动。

吸收塔的原料流量来自于初顶油与常顶油调合后的总量，但由于工艺设备的老化，调合不均匀等种种因素的影响，导致原料流量成脉冲式的波动，液位也跟着一起波动，当液位成阶跃形上升或下降时，如果主副回路在自动状态下，会对出口流量造成扰动，影响后面的脱吸塔液位。

该问题通过PID参数整定也无法克服扰动，导致塔底液位无法投自动，造成后续设备系统的不稳定，从而影响产品质量。在国内很多石化企业的轻烃回收装置运行过程中，同样也发现不少类似的自动控制的问题，因此，自动控制系统的优化是势在必行的，能够提高产品质量，节能降耗，保障装置安全稳定的长周期运行。

发明内容

本发明提供一种液位柔性控制方法，减少系统波动，提高轻烃回收系统的操作稳定性，以及所带来的干气、液态烃、石脑油产品的质量和收率。

为实现上述目的，本发明提供一种液位柔性控制方法，其特点是，该方法包含：

测算容器内液位每单位时间内变化量；

若变化量超过根据工艺要求设定的阈值，则对容器的出口流量进行控制，从而补偿容器内的液位变化。

上述对容器的出口流量进行控制补偿容器内液位变化包含：

根据式（1）计算平均容积流量：

（容器的底面积×液位变化的高度）/单位时间=平均容积流量 （1）

该平均容积流量即为补偿量；

根据补偿量对容器出口流量进行控制。

上述根据补偿量对容器出口流量进行控制包含：

判断容器内液位为增长量或降低量超过液位变化量的阈值，若增长量超过阈值，则控制增加容器出口的流量，若降低量超过阈值，则控制减少容器出口的流量。

若变化量没有超出阈值，则正常运行，不进行补偿。

本发明液位柔性控制方法和现有技术的液位控制方法相比，其优点在于，本发明通过根据容器内液位变化量控制容器出口流量，实现减少系统波动，提高轻烃回收系统的操作稳定性，从而提高所带来的干气、液态烃、石脑油产品的质量和收率。

附图说明

图1为本发明液位柔性控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明本发明的具体实施例。

本发明公开一种用于解决原料流量大波动的液位柔性控制方法的实施例，该控制方法可基于横河CS3000建立。该控制方法可用于各种具有液体容器的设备，该类设备包含有用于存放液体的容器，容器中设有液位仪表，本发明中在容器的出口设置用于补偿流量的控制装置，例如阀门，可用于控制容器出水口的流量。

如图1所示，该液位柔性控制方法具体包含以下步骤：

步骤1、通过现场液位仪表的测量，将设备容器内液位信号传输进控制系统，在设备的控制系统中测算出容器，例如吸收塔，底部液位每单位时间内的变化量。

在控制系统的控制方法进行前，先对控制方法中涉及的变量进行定义，将所需进行计算的所有变量进行申明，其中包含：单位时间、液位的变化量、判断液位波动的设定值、计算后得出的补偿量等一系列计算需要用到的量。

单位时间为一个可自由设定时间变量，一般以经验值进行设定，不同的工艺工况，不同的设备设定的时间变量不同，需要通过一定的测试后得出。

变化量为现场仪表测量后得出的单位时间内的液位差。

设定值为可自由设定的变量，一般以工艺要求进行设定。

补偿量为通过折算出的平均容积流量减去单位时间内的实际流量后得出的需补偿至出口流量上的补偿量。

步骤2、控制系统判断液位串级控制回路的状态，单位时间内的变化量是否大于允许范围的设定值；若是，跳转到步骤3，若否，则跳转到步骤4。

步骤3、若液位在单位时间内的变化量大于设定值，则判断该时间段内液位波动较大。

根据式（1）计算平均容积流量：

（容器的底面积×液位变化的高度）/单位时间=平均容积流量 （1）

通过存放液体的容器的底面积乘以液位变化的高度，得出液位变化的体积，然后除以单位时间，即可得出平均容积流量。

将测算出平均容积流量通过转换为补偿量，根据补偿量补偿至容器的出口流量上，以达到整个系统的液位的平衡。

判断容器内液位为增长量或降低量超过液位变化量的阈值；若液位降低量过大，超过液位变化量的阈值（设定值），则控制减少容器的出口流量，若液位增长量过大，超过液位变化量的阈值（设定值），则控制增加容器的出口流量。

步骤4、若液面在单位时间内的变化量小于设定值，则判断该时间段内液位无较大波动，无需进行出口流量的补偿，仍以液位流量串级控制的方法进行控制。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种液位柔性控制方法，其特征在于，该方法包含：

测算容器内液位每单位时间内变化量；

若变化量超过根据工艺要求设定的阈值，则对容器的出口流量进行控制，从而补偿容器内的液位变化。

2.如权利要求1所述的液位柔性控制方法，其特征在于，所述对容器的出口流量进行控制补偿容器内液位变化包含：

根据式（1）计算平均容积流量：

（容器的底面积×液位变化的高度）/单位时间=平均容积流量 （1）

该平均容积流量即为补偿量；

根据补偿量对容器出口流量进行控制。

3.如权利要求2所述的液位柔性控制方法，其特征在于，所述根据补偿量对容器出口流量进行控制包含：

判断容器内液位为增长量或降低量超过液位变化量的阈值，若增长量超过阈值，则控制增加容器出口的流量，若降低量超过阈值，则控制减少容器出口的流量。

4.如权利要求1所述的液位柔性控制方法，其特征在于，若变化量没有超出阈值，则正常运行，不进行补偿。