CN108916012B - 一种基于专家系统的压缩机系统智能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于专家系统的压缩机系统智能控制方法，该方法根据压缩机系统的运行特点及存在的问题，结合现场技术员及操作工的专家知识经验，模仿操作工的操作来调节压缩机出口压力。通过专家系统实时调整一级出口分液罐压力PIC2的设定值，实现一级返回阀PV2与二级返回阀PV3的同步调节。综合对基于专家系统的新氢压缩机系统智能控制方法的分析，与现有传统的“分程加自动选择”相比，本方法具有一定的智能性和自适应性功能。针对高分罐压力的变化，模仿现场操作人员实时同步调节二级返回阀和一级返回阀，可实现高分罐C的压力及压缩机出口压力PI的快速稳定，同时保证一级压缩比和二级压缩比满足工艺要求。

Description

一种基于专家系统的压缩机系统智能控制方法
技术领域
本发明涉及一种加氢装置新氢压缩机系统智能控制方法，属于流程自动化控制技术领域。
背景技术
新氢压缩机是加氢装置中非常重要的动设备，通常采用二级或三级压缩。新氢通过新氢压缩机提高压力后与循环氢混合共同进入反应系统进行反应，以补充反应系统的氢气消耗，稳定系统的压力。装置中新氢压力影响因素很多，其压力的波动将影响装置的平稳操作。因此，新氢压缩机出口压力的控制至关重要。
传统压力控制通常采用“分程加自动选择”控制方案，各级压力分程控制逐级返回的压力。以二级压缩为例，反应系统压力通过控制新氢压缩机二级返回量、一级返回量来控制。当压缩机入口压力低时，由每一级入口压力调节器的输出控制出口返回线上的阀，从而达到入口压力上升而增加出口压力的目的，逐级压力上升，使其压缩机出口压力上升，满足工艺要求。而出口压力上升到一定范围时，则由每级出口压力调节器的输出控制出口返回线上的阀，逐级返回，压缩机入口压力上升，则由入口压力调节器的输出控制放入燃料气管网阀开度，达到稳定系统压力的目的。
“分程加自动选择”控制方案，逻辑复杂，无法完全实现自动控制，当氢气管网系统压力低于设定值后，压缩机自动控制将装置系统内氢气返量，以补充新氢压缩机入口压力，此种状态下，装置系统压力迅速下降，无法维持正常生产。
发明内容
为了解决新氢压缩机系统控制问题，本发明提出一种基于专家系统的压缩机系统智能控制方法。该方法根据压缩机系统的运行特点及存在的问题，结合现场技术员及操作工的专家知识经验，模仿操作工的操作来调节压缩机出口压力。
本发明调节目标为通过同步自动调节二返二阀PV3和一返一阀PV2实现出口压力快速稳定，从而稳定高分罐C的压力PIC3，减少对反应系统的波动影响。
为实现上述的目的，本发明采用的技术方案为一种基于专家系统的压缩机系统智能控制方法。实现该方法的新氢压缩机智能控制系统如图1所示：
从制氢系统过来的新氢经流量计后进入新氢分液罐A，新氢分液罐A顶出来的新氢进到新氢一级压缩机，将新氢升压，一级压缩机出来的新氢经一级出口分液罐B分液后分两路：一路经一级返回阀PV2返回到一级压缩机的入口，调节压缩比；一路去二级压缩机继续压缩，二级压缩出来的新氢分两路：一路经二级返回阀PV3返回到一级压缩机的出口，调节压缩比，一路与循环氢混合后去反应系统。
高分罐压力PIC3、PIC3A、PIC3B为三个基于同一测量点的不同控制器。
新氢分液罐A压力PIC1、高分罐C压力PIC3A均采用单回路控制，当新氢罐A和高分罐C压力达到放空压力时快速安全放空。
高分罐C压力PIC3采用单回路控制器调节二返二阀PV3，实现通过调节新氢压缩机二级返回量调节高分罐C压力PIC3的目的。
通过专家系统实时调整一级出口分液罐压力PIC2的设定值，实现一级返回阀PV2与二级返回阀PV3的同步调节。
专家系统具体调节措施如下：
当高分罐C压力PIC3高于设定值时，PIC3的调节将二返二阀PV3实际开度开大，增加二级压缩的返回量。专家系统输出使得一级出口分液罐压力PIC2的设定值降低，一级返回阀PV2实际开度增加；当高分罐C压力PIC3低于设定值时，PIC3的调节将二返二阀PV3实际开度开小，减小二级压缩的返回量。专家系统输出使得一级出口分液罐压力PIC2的设定值增加，一级返回阀PV2实际开度减小。实现了二级返回阀PV3和一级返回阀PV2的同步调节，达到快速稳定高分罐C的压力和压缩机压缩比的目的。
专家系统输出作用动态调整一级出口分液罐压力PIC2设定值时，需要保证一级压缩比和二级压缩比趋于相等，正常情况下，工艺要求一级压缩比和二级压缩比相差不超过0.1。根据高分罐C压力PIC3B控制器输出，专家系统在两级间压缩比的偏差约束下，智能计算出一级出口分液罐压力PIC2的设定值。
专家系统由知识库、推理机、数据中心和数据分析四部分组成，其中知识库与推理机相连接，推理机通过PID控制器与过程对象进行连接，过程对象将控制数据传输至数据中心及数据分析中，数据分析与推理机相交互，知识库与数据分析连接。
专家的知识经验存储在知识库中，当前的压力测量值、压力偏差压缩比录入数据中心，经过数据分析确定一级出口分液罐压力PIC2设定值的调节系数，最后通过推理机，按照设置的规则来调节压力控制器PIC2的设定值。
表1知识库
ΔC<sub>max</sub> 压缩比偏差约束高限
P<sub>DV</sub> 压力控制器偏差高限
V<sub>SV</sub> 压力设定值调节速率高限
表2数据中心
PIC2<sub>DV</sub> 本控制周期的压力偏差
C1 一级压缩比
C2 二级压缩比
ΔC 压缩比偏差C2-C1
PIC2<sub>SV</sub>(t) 本控制周期的压力设定值
表3数据分析
表4推理机
综合对基于专家系统的新氢压缩机系统智能控制方法的分析，与现有传统的“分程加自动选择”相比，本发明所提出的方法具有如下优点：
该方法具有一定的智能性和自适应性功能。针对高分罐压力的变化，模仿现场操作人员实时同步调节二级返回阀和一级返回阀，可实现高分罐C的压力及压缩机出口压力PI的快速稳定，同时保证一级压缩比和二级压缩比满足工艺要求。
附图说明
图1是本发明的新氢压缩机智能控制系统示意图。
图2是专家系统示意图。
图3是实施前高分罐压力PIC304控制效果。
图4是实施后高分罐压力PIC304控制效果。
具体实施方式
针对本发明所提出的方法，下面结合一个实例予以说明。
新氢压缩机智能控制系统结构如图1所示：
高分罐压力PIC3、PIC3A、PIC3B为三个基于同一测量点的不同控制器。
新氢分液罐压力PIC1、高分罐压力PIC3A均采用单回路控制，当新氢罐A和高分罐C压力超高时快速安全放空。
高分罐压力PIC3采用单回路控制器调节二返二阀PV3，实现通过调节新氢压缩机二级返回量调节高分罐C压力PIC3的目的；
通过专家系统实时调整一级出口分液罐压力PIC2的设定值，实现一级返回阀PV2与二级返回阀PV3的同步调节。
专家系统具体调节措施如下：
当高分罐C压力高于设定值时，调节器PIC3的调节将二返二阀PV3实际开度开大，增加二级压缩的返回量。专家系统输出使得控制器PIC2的设定值降低，一级返回阀PV2实际开度增加，实现了二级返回阀PV3和一级返回阀PV2的同步调节，达到快速稳定高分罐C的压力和压缩机压缩比的目的。同理，当高分罐C的压力低于设定值时，通过专家系统，实现一级返回阀PV2和二级返回阀PV3的实际开度减小。
专家系统输出作用动态调整PIC2设定值时，需要保证一级压缩比和二级压缩比趋于相等，正常情况下，工艺要求一级压缩比和二级压缩比相差不超过0.1。根据高分罐压力PIC3B控制器输出，专家系统在两级间压缩比的偏差约束下，智能计算出PIC2的设定值。
如图2所示：专家系统由知识库、推理机、数据中心和数据分析四部分组成，其中知识库与推理机相连接，推理机通过PID控制器与过程对象进行连接，过程对象将控制数据传输至数据中心及数据分析中，数据分析与推理机相交互，知识库与数据分析连接。
专家的知识经验存储在知识库中，当前的压力测量值、压力偏差压缩比录入数据中心，经过数据分析确定压力控制器PIC2设定值的调节系数，最后通过推理机，按照设置的规则来调节压力控制器PIC2的设定值。
某炼化厂一个加氢装置，对新氢压缩机系统实施本发明设计的基于专家系统的压缩机系统智能控制方法。按照技术员提供的技术参数，设置压缩比偏差约束高限为0.04，设置一级出口分液罐压力控制器的偏差高限为0.5，设置一级出口分液罐压力控制器设定值调节速率高限为0.5。
本装置新氢压缩机系统实现智能控制，压缩机出口压力和高分罐压力波动情况得到明显改善，波动较大程度减缓。实施前后高分罐压力PIC304控制效果对比如图3、4所示。

Claims (4)

1.一种基于专家系统的压缩机系统智能控制方法，实现该方法的新氢压缩机智能控制系统中，从制氢系统过来的新氢经流量计后进入新氢分液罐A，新氢分液罐A顶出来的新氢进到新氢一级压缩机，将新氢升压，一级压缩机出来的新氢经一级出口分液罐B分液后分两路：一路经一级返回阀PV2返回到一级压缩机的入口，调节压缩比；一路去二级压缩机继续压缩，二级压缩出来的新氢分两路：一路经二级返回阀PV3返回到一级压缩机的出口，调节压缩比，一路与循环氢混合后去反应系统；
其特征在于：高分罐压力PIC3、PIC3A、PIC3B为三个基于同一测量点的不同控制器；
新氢分液罐A压力PIC1、高分罐C压力PIC3A均采用单回路控制，当新氢罐A和高分罐C压力达到放空压力时快速安全放空；
高分罐C压力PIC3采用单回路控制器调节二返二阀PV3，实现通过调节新氢压缩机二级返回量调节高分罐C压力PIC3的目的；
通过专家系统实时调整一级出口分液罐压力PIC2的设定值，实现一级返回阀PV2与二级返回阀PV3的同步调节；
专家系统具体调节措施如下，
当高分罐C压力PIC3高于设定值时，PIC3的调节将二返二阀PV3实际开度开大，增加二级压缩的返回量；专家系统输出使得一级出口分液罐压力PIC2的设定值降低，一级返回阀PV2实际开度增加；当高分罐C压力PIC3低于设定值时，PIC3的调节将二返二阀PV3实际开度开小，减小二级压缩的返回量；专家系统输出使得一级出口分液罐压力PIC2的设定值增加，一级返回阀PV2实际开度减小；实现了二级返回阀PV3和一级返回阀PV2的同步调节，达到快速稳定高分罐C的压力和压缩机压缩比的目的。
2.根据权利要求1所述的一种基于专家系统的压缩机系统智能控制方法，其特征在于：专家系统输出作用动态调整一级出口分液罐压力PIC2设定值时，需要保证一级压缩比和二级压缩比趋于相等，正常情况下，工艺要求一级压缩比和二级压缩比相差不超过0.1；根据高分罐C压力PIC3B控制器输出，专家系统在两级间压缩比的偏差约束下，智能计算出一级出口分液罐压力PIC2的设定值。
3.根据权利要求1所述的一种基于专家系统的压缩机系统智能控制方法，其特征在于：专家系统由知识库、推理机、数据中心和数据分析四部分组成，其中知识库与推理机相连接，推理机通过PID控制器与过程对象进行连接，过程对象将控制数据传输至数据中心及数据分析中，数据分析与推理机相交互，知识库与数据分析连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于专家系统的压缩机系统智能控制方法，其特征在于：专家的知识经验存储在知识库中，当前的压力测量值、压力偏差压缩比录入数据中心，经过数据分析确定一级出口分液罐压力PIC2设定值的调节系数，最后通过推理机，按照设置的规则来调节压力控制器PIC2的设定值；
表1 知识库
ΔC<sub>max</sub> 压缩比偏差约束高限 P<sub>DV</sub> 压力控制器偏差高限 V<sub>SV</sub> 压力设定值调节速率高限
表2 数据中心
PIC2<sub>DV</sub> 本控制周期的压力偏差 C1 一级压缩比 C2 二级压缩比 ΔC 压缩比偏差C2-C1 PIC2<sub>SV</sub>(t) 本控制周期的压力设定值
表3 数据分析
表4 推理机
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