CN212016778U - 甲醇精馏先进过程控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及甲醇精馏装置过程控制技术领域，尤其涉及一种甲醇精馏先进过程控制***。该甲醇精馏先进过程控制***包括DCS控制装置和先进控制装置；先进控制装置包括相互通信连接的实时数据存储器、模型存储器、模型预测运算器和优化控制组件；模型存储器内存储有预塔模型数据、回收塔模型数据和加压塔及常压塔模型数据；模型预测运算器预测控制变量的变化趋势；优化控制组件根据变化趋势和预定期望值计算得出最优调节量，DCS控制器组件根据最优调节量对调节组件进行调节，以使控制变量工作在预定期望值。该甲醇精馏先进过程控制***能够降低劳动强度、控制变量的波动幅度和甲醇精馏装置的能耗，并提高自动化水平、***平稳性。

Description

甲醇精馏先进过程控制***

技术领域

本实用新型涉及甲醇精馏装置过程控制技术领域，尤其涉及一种甲醇精馏先进过程控制***。

背景技术

相关技术中，甲醇精馏装置一般都配备DCS控制***(集散控制***)，通过将温度、压力、流量、液位和组分等检测仪表接入DCS控制***，实现对甲醇精馏装置工作的全过程监控。然后DCS控制***根据操作员设定的控制目标，按照DCS控制***内部的常规PID(比例、积分和微分)和串级等控制方案计算出控制指令，最后DCS控制***将控制指令送给调节阀、切断阀和变频器等去执行，以达到对于甲醇精馏装置的自动控制。

但是，由于甲醇精馏装置不仅包括相对复杂的进出料关系，而且各塔之间存在热量集成的情况，因此，甲醇精馏装置是典型的多变量、有约束和强耦合的复杂工业过程。所以，DCS控制***的常规单入单出的PID控制方案已经难以解决这种过程的整体控制及优化的问题。操作人员面对复杂的控制对象，难以准确预判未来趋势、综合协调各底层PID回路，因而造成了甲醇精馏装置自动化水平低、关键工艺参数波动大、***运行不平稳、装置能耗高等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种甲醇精馏先进过程控制***，以在一定程度上解决现有技术中甲醇精馏装置自动化水平低、关键工艺参数波动大、***运行不平稳、装置能耗高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案；

基于上述目的，本实用新型提供的甲醇精馏先进过程控制***，所述甲醇精馏装置包括预塔、加压塔、常压塔、回收塔和调节组件，所述调节组件设置于所述预塔、所述加压塔、所述加压塔和所述回收塔；

所述甲醇精馏先进过程控制***包括DCS控制装置和先进控制装置，所述DCS控制装置包括通信连接的监测器组件和DCS控制器组件；所述先进控制装置包括相互通信连接的实时数据存储器、模型存储器、模型预测运算器和优化控制组件；所述实时数据存储器和所述优化控制组件均与所述DCS控制器组件通信连接；

所述实时数据存储器内存储有历史数据；所述模型存储器内存储有预塔模型数据、回收塔模型数据和加压塔及常压塔模型数据；

所述监测器组件分别获取所述预塔、所述加压塔、所述常压塔和所述回收塔的控制变量的实时数据，并将所述实时数据传输至并存储于所述实时数据存储器；

所述模型预测运算器能够根据所述预塔模型数据、所述回收塔模型数据、所述加压塔及常压塔模型数据、所述实时数据及所述历史数据，预测所述控制变量在预定时长内的变化趋势；

所述优化控制组件能够根据所述变化趋势和预定期望值计算得出对于所述调节组件的最优调节量，并将所述最优调节量传输至所述DCS控制器组件；

所述DCS控制器组件根据所述最优调节量对所述调节组件进行调节，以使所述控制变量工作在所述预定期望值。

在上述任一技术方案中，可选地，所述先进控制装置还包括反馈校正器；

所述反馈校正器分别与所述实时数据存储器、所述模型存储器、所述模型预测运算器和所述优化控制组件通信连接；

所述反馈校正器根据所述实时数据和所述变化趋势对所述预塔模型数据、所述回收塔模型数据和所述加压塔及常压塔模型数据进行修正。

在上述任一技术方案中，可选地，所述监测器组件包括第一监测器组件、第二监测器组件和第三监测器组件；

所述第一监测器组件能够获取所述预塔的第一控制变量的第一实时数据，并将所述第一实时数据传输至并存储于所述实时数据存储器；

所述第二监测器组件能够获取所述加压塔和所述常压塔的控制变量的第二实时数据，并将所述第二实时数据传输至并存储于所述实时数据存储器；

所述第三监测器组件能够获取所述回收塔的控制变量的第三实时数据，并将所述第三实时数据传输至并存储于所述实时数据存储器。

在上述任一技术方案中，可选地，所述优化控制组件包括预塔控制器、加压塔及常压塔控制器和回收塔控制器；

所述调节组件包括设置于所述预塔的第一调节组件、设置于所述加压塔及所述常压塔的第二调节组件以及设置于所述回收塔的第三调节组件；

所述模型预测运算器能够根据所述第一实时数据、所述预塔模型及所述历史数据预测所述第一控制变量在所述预定时长内的第一变化趋势；所述预塔控制器能够根据所述第一变化趋势和所述预定期望值计算出对于所述第一调节组件的第一最优调节量；

所述模型预测运算器还能够根据所述第二实时数据、所述加压塔及常压塔模型数据及所述历史数据预测所述第二控制变量在所述预定时长内的第二变化趋势；所述加压塔及常压塔控制器能够根据所述第二变化趋势和所述预定期望值计算出对于所述第二调节组件的第二最优调节量；

所述模型预测运算器还能够根据所述第三实时数据、所述回收塔模型数据及所述历史数据预测所述第三控制变量在所述预定时长内的第三变化趋势；所述回收塔控制器能够根据所述第三变化趋势和所述预定期望值计算出对于所述第三调节组件的第三最优调节量。

在上述任一技术方案中，可选地，所述第一调节组件包括预塔再沸器蒸汽流量调节阀和预塔粗甲醇进料口调节阀；

所述第一监测器组件包括预塔顶部温度传感器、预塔底部温度传感器、预塔顶部压力传感器和预塔回流比传感器；

所述预塔模型数据为所述第一调节组件的设定量对于所述第一监测器组件的监测量的控制模型数据。

在上述任一技术方案中，可选地，所述第二调节组件包括加压塔再沸器蒸汽流量调节阀、加压塔塔顶回流量调节阀、加压塔进料口调节阀、加压塔塔底液位调节阀、常压塔塔顶回流量调节阀、加压塔塔底蒸汽流量调节阀和加压塔塔底液位调节阀；

所述第二监测器组件包括加压塔塔底温度传感器、加压塔塔顶压力传感器、加压塔塔底液位监测件、加压塔塔顶回流比监测件、常压塔塔顶温度传感器和常压塔塔底温度传感器；

所述加压塔及常压塔模型数据为所述第二调节组件的设定值对于所述第二监测器组件的监测值的控制模型数据。

在上述任一技术方案中，可选地，所述第三调节组件包括回收塔塔底蒸汽流量调节阀、回收塔塔顶蒸汽流量调节阀、回收塔塔顶回流量调节阀和回收塔进料口调节阀；

所述第三监测器组件包括回收塔塔顶温度传感器、回收塔塔底温度传感器和回收塔塔顶压力传感器；

所述回收塔模型数据为所述第三调节组件的设定值对于所述第三监测器组件的监测值的控制模型数据。

在上述任一技术方案中，可选地，所述DCS控制器组件还包括DCS控制器、输入设备和输出设备；

所述输入设备和所述输出设备均与所述DCS控制器相连接；所述输入设备用于操作人员输入所述调节量的阈值及所述控制变量的阈值；所述输出设备用于供操作人员进行数据监控。

在上述任一技术方案中，可选地，所述甲醇精馏先进过程控制***还包括第一网关、第二网关和OPC服务器；

所述DCS控制装置器组件通过所述第一网关与所述OPC服务器通信，所述优化控制组件通过所述第二网关与所述OPC服务器通信。

采用上述技术方案，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的甲醇精馏先进过程控制***，包括DCS控制装置和先进控制装置。通过建立预塔模型数据、回收塔模型数据和加压塔及常压塔模型数据，为模型预测运算器预测变化趋势提供了更加精准的模拟环境，从而得到的变化趋势也更加贴合实际的变化趋势，提高预判的准确性。进一步地，将该变化趋势与预定期望值进行比较的得到的最优调节量，相较于直接通过DCS控制器组件得到控制指令的方案，更加能够适应甲醇精馏装置的多变量、有约束和强耦合的复杂性，通过自动过程控制即可使甲醇精馏装置的工作状态趋近于理想状态，能够有效减少操作人员的人工干预，不仅能够降低操作人员的劳动强度还能够提高自动化水平，从而降低控制变量的波动幅度和甲醇精馏装置的能耗，进而极大地提高甲醇精馏装置的平稳性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的甲醇精馏先进过程控制***的甲醇精馏装置的工艺流程示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的甲醇精馏先进过程控制***的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的甲醇精馏先进过程控制***的优化控制组件的结构示意图。

图标：1-DCS控制装置；2-先进控制装置；20-实时数据存储器；21-模型存储器；22-模型预测运算器；23-优化控制组件；230-预塔控制器；231-加压塔及常压塔控制器；232-回收塔控制器；24-反馈校正器；30-预塔；31-加压塔；32-常压塔；33-回收塔；4-OPC服务器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

本实施例提供的甲醇精馏先进过程控制***用于甲醇精馏装置。

参见图1至图3所示，本实施例提供的甲醇精馏先进过程控制***，甲醇精馏装置包括预塔30、加压塔31、常压塔32、回收塔33和调节组件，调节组件设置于预塔30、加压塔31、常压塔32和回收塔33。

具体地，参见图1所示，粗甲醇a进入预塔30充分脱除低沸点组分后进入加压塔31。在加压塔31内，通过加压精馏提高甲醇的气相分压与沸点，以减少甲醇的气相挥发。

自加压塔31顶部采出部分合格的精甲醇b的同时，加压塔31塔底流出较低浓度的甲醇和水等的混合物经减压后会进入常压精馏塔。

低浓度的甲醇溶液在常压塔32内完成甲醇、水及高级醇的分离，在常压塔32顶部采出合格的精甲醇b，并将剩余的杂醇d融入回收塔33进行浓缩处理。其中，常压塔32塔釜和回收塔33塔釜的含醇废水c经冷却后作为污水进行处理。

参见图2所示，甲醇精馏先进过程控制***包括DCS控制装置1和先进控制装置2，DCS控制装置1包括通信连接的监测器组件和DCS控制器组件；先进控制装置2包括相互通信连接的实时数据存储器20、模型存储器21、模型预测运算器22和优化控制组件23；实时数据存储器20和优化控制组件23均与DCS控制器组件通信连接。

其中，值得解释的是，通信连接是指通过有线的方式或通过无线的方式将二者进行连接，以使二者之间能够传输电信号。

实时数据存储器20内存储有历史数据；模型存储器21内存储有预塔模型数据、回收塔模型数据和加压塔及常压塔模型数据。其中预塔模型数据是以预塔30为建模对象得到的多输入多输出模式的模型数据，能够更加精确地模拟预塔30内部的工作机理，同理，回收塔模型数据是以回收塔33为建模对象得到的多输入多输出模式的模型数据，加压塔及常压塔模型数据是以加压塔31及常压塔32为建模对象得到的多输入多输出模式的模型数据，从而更加精准地模拟回收塔33、加压塔31及常压塔32内部的工作机理，进而更加精准地模拟该三塔工艺的工作机理。

监测器组件分别获取预塔30、加压塔31、常压塔32和回收塔33的控制变量的实时数据，并将实时数据传输至并存储于实时数据存储器20。可以理解的是，对于下一时刻来说，在上一时刻获取、传输并存储于实时数据存储器20的实时数据就成为了历史数据。其中，预塔30、加压塔31、常压塔32和回收塔33的及控制变量是指温度、压力、流量、液位等控制目标对应的值。

模型预测运算器22能够根据预塔模型数据、回收塔模型数据、加压塔及常压塔模型数据、实时数据及历史数据，预测控制变量在预定时长内的变化趋势；优化控制组件23能够根据变化趋势和预定期望值计算得出对于调节组件的最优调节量，并将最优调节量传输至DCS控制器组件；DCS控制器组件根据最优调节量对调节组件进行调节，以使控制变量工作在预定期望值。

具体地，优化控制组件23还能够根据控制变量和调节量的高低限值，结合工艺和设备约束，进行运算，以获得最大的经济效益。DCS控制器组件是甲醇精馏装置自带的，通过DCS控制器组件和调节组件去执行地层调节动作。

也就是说，通过建立预塔模型数据、回收塔模型数据和加压塔及常压塔模型数据，为模型预测运算器22预测变化趋势提供了更加精准的模拟环境，从而得到的变化趋势也更加贴合实际的变化趋势，提高预判的准确性。进一步地，将该变化趋势与预定期望值进行比较的得到的最优调节量，相较于直接通过DCS控制器组件得到控制指令的方案，更加能够适应甲醇精馏装置的多变量、有约束和强耦合的复杂性，通过自动过程控制即可使甲醇精馏装置的工作状态趋近于理想状态，能够有效减少操作人员的人工干预，不仅能够降低操作人员的劳动强度还能够提高自动化水平，从而降低控制变量的波动幅度和甲醇精馏装置的能耗，进而极大地提高甲醇精馏装置的平稳性和安全性。

具体地，该甲醇精馏先进过程控制***能够将关键工艺参数的波动幅度降低66.13％，将蒸汽消耗降低约3％，将甲醇收率提高0.5％，从而实现对甲醇精馏装置的卡边控制，极大地提高了直接经济效益。

可选地，先进控制装置2运行在独立的专用服务器上，具体地，该专用服务器为机架式APC服务器或塔式APC服务器。

本实施例的可选方案中，先进控制装置2还包括反馈校正器24；反馈校正器24分别与实时数据存储器20、模型存储器21、模型预测运算器22和优化控制组件23通信连接。反馈校正器24根据实时数据和变化趋势对预塔模型数据、回收塔模型数据和加压塔及常压塔模型数据进行修正。

通过对预塔模型数据、加压塔及常压塔模型数据及回收塔模型数据不断进行修正，可以防止上述各模型数据失配或者由于环境干扰引起甲醇精馏装置的工作状态过分偏离于理想状态。

可选地，实时数据存储器20用来存储先进控制装置2运行过程中从DCS控制装置1的实时数据及模型预测运算器22、反馈校正器24和优化控制组件23的过程数据、运行记录、修改记录、故障与错误诊断等全部相关信息，以便于进行***调试或问题分析。

本实施例的可选方案中，监测器组件包括第一监测器组件、第二监测器组件和第三监测器组件。

第一监测器组件能够获取预塔30的第一控制变量的第一实时数据，并将第一实时数据传输至并存储于实时数据存储器20。第二监测器组件能够获取加压塔31和常压塔32的第二控制变量的第二实时数据，并将第二实时数据传输至并存储于实时数据存储器20。第三监测器组件能够获取回收塔33的第三控制变量的第三实时数据，并将第三实时数据传输至并存储于实时数据存储器20。

也就是说，分别通过第一监测器组件、第二监测器组件和第三监测器组件对预塔30、加压塔31及常压塔32和回收塔33进行监测。

本实施例的可选方案中，参见图3所示，优化控制组件23包括预塔控制器230、加压塔及常压塔控制器231和回收塔控制器232。

调节组件包括设置于预塔30的第一调节组件、设置于加压塔31及常压塔32的第二调节组件以及设置于回收塔33的第三调节组件。也就是说，分别通过第一调节组件、第二调节组件和第三调节组件预塔30、加压塔31及常压塔32和回收塔33进行调节。

模型预测运算器22能够根据第一实时数据、预塔模型及历史数据预测第一控制变量在预定时长内的第一变化趋势；预塔控制器230能够根据第一变化趋势和预定期望值计算出对于第一调节组件的第一最优调节量。从而保证预塔30的第一控制变量工作在预定期望值，即预塔30的工作状态达到理想状态。

模型预测运算器22还能够根据第二实时数据、加压塔及常压塔模型数据及历史数据预测第二控制变量在预定时长内的第二变化趋势；加压塔及常压塔控制器231能够根据第二变化趋势和预定期望值计算出对于第二调节组件的第二最优调节量。从而保证加压塔31及常压塔32的第二控制变量工作在预定期望值，即加压塔31及常压塔32的工作状态达到理想状态。

模型预测运算器22还能够根据第三实时数据、回收塔模型数据及历史数据预测第三控制变量在预定时长内的第三变化趋势；回收塔控制器232能够根据第三变化趋势和预定期望值计算出对于第三调节组件的第三最优调节量。从而保证回收塔33的第三控制变量工作在预定期望值，即回收塔33的工作状态达到理想状态。

因而，通过预塔控制器230、加压塔及常压塔控制器231、回收塔控制器232、第一调节组件、第二调节组件、第三调节组件、第一监测器组件、第二监测器组件和第三监测器组件的配合使用，能够进一步提高优化控制组件23的优化控制能力。

可选地，优化控制组件23是滚动优化控制组件，也就是说，在每一个控制周期，滚动优化控制组件均计算出最优调节量，以使控制变量在预定时长内与预定期望值的误差最小。此外，滚动优化控制组件还能够顾及由于模型失配、时变或干扰等引起的不确定性并能够及时作出补救，从而使自动控制效果保持在最优状态。

可选地，滚动优化控制组件的控制周期为30秒。滚动优化控制组件为现有的具有滚动优化功能的控制器。

本实施例的可选方案中，第一调节组件包括预塔再沸器蒸汽流量调节阀和预塔粗甲醇进料口调节阀；第一监测器组件包括预塔顶部温度传感器、预塔底部温度传感器、预塔顶部压力传感器和预塔回流比传感器；预塔模型数据为第一调节组件的设定量对于第一监测器组件的监测量的控制模型数据。

也就是说，控制变量具体包括预塔顶部温度、预塔底部温度、预塔顶部压力、预塔回流比。根据预塔控制器230计算出的第一最优调节量对应调节预塔再沸器蒸汽流量调节阀和预塔粗甲醇进料口调节阀，以设定预塔再沸器蒸汽流量和预塔粗甲醇进料量。

具体地，预塔模型数据包括：预塔再沸器蒸汽流量的设定值对于预塔顶部温度的控制模型、预塔再沸器蒸汽流量的设定值对于预塔底部温度的控制模型、预塔再沸器蒸汽流量的设定值对于预塔顶部压力的控制模型、预塔再沸器蒸汽流量的设定值对于预塔回流比的控制模型。也就是说，该预塔模型数据是多输入多输出的控制模型，能够更加贴切地模拟预塔30的实际工作机理。

可选地，预塔模型数据还包括预塔粗甲醇进料量对预塔底部问题的干扰模型。

本实施例的可选方案中，第二调节组件包括加压塔再沸器蒸汽流量调节阀、加压塔塔顶回流量调节阀、加压塔进料口调节阀、加压塔塔底液位调节阀、常压塔塔顶回流量调节阀、加压塔塔底蒸汽流量调节阀和加压塔塔底液位调节阀。第二监测器组件包括加压塔塔底温度传感器、加压塔塔顶压力传感器、加压塔塔底液位监测件、加压塔塔顶回流比监测件、常压塔塔顶温度传感器和常压塔塔底温度传感器。加压塔及常压塔模型数据为第二调节组件的设定值对于第二监测器组件的监测值的控制模型数据。

也就是说，控制变量还包括加压塔塔底温度、加压塔塔顶压力、加压塔塔底液位、加压塔塔顶回流比、常压塔塔顶温度和常压塔塔底温度。根据加压塔及常压塔控制器231计算出的第二最优调节量对应调节加压塔再沸器蒸汽流量调节阀、加压塔塔顶回流量调节阀、加压塔进料口调节阀、加压塔塔底液位调节阀、常压塔塔顶回流量调节阀、加压塔塔底蒸汽流量调节阀和加压塔塔底液位调节阀，以设定加压塔再沸器蒸汽流量、加压塔塔顶回流量、加压塔进料量、压塔塔底液位、常压塔塔顶回流量、加压塔塔底蒸汽流量和加压塔塔底液位。

具体地，加压塔及常压塔模型数据包括:加压塔再沸器蒸汽流量的设定值对于加压塔塔顶温度的控制模型、加压塔再沸器蒸汽流量的设定值对于加压塔塔底温度的控制模型、加压塔再沸器蒸汽流量的设定值对于加压塔塔顶压力的控制模型、加压塔再沸器蒸汽流量的设定值对于加压塔塔底液位的控制模型、加压塔塔顶回流量的设定值对于加压塔塔顶回流比的控制模型、加压塔塔底液位调节阀的开度对于加压塔塔底液位的控制模型、常压塔塔顶回流量的设定值对于常压塔塔顶温度的控制模型及常压塔塔顶回流量的设定值对于常压塔塔底温度的控制模型。也就是说，该加压塔及常压塔模型数据是多输入多输出的控制模型，能够更加贴切地模拟加压塔31及常压塔32的实际工作机理。

可选地，加压塔及常压塔模型数据包括：加压塔进料阀的开度对于加压塔塔顶温度的干扰模型、加压塔进料阀的开度对于加压塔塔底温度的干扰模型、加压塔进料阀的开度对于加压塔塔顶压力的干扰模型、加压塔进料阀的开度对于加压塔塔底液位的干扰模型、加压塔塔顶回流量的设定值对于加压塔塔底液位的干扰模型、加压塔塔底蒸汽流量的设定值对于常压塔塔顶温度的干扰模型、加压塔塔底液位调节阀的开度对于常压塔塔顶温度的干扰模型。

通过构建上述多输入多输出的干扰模型，能够模拟加压塔31及常压塔32受到的生产负荷、进料条件、塔釜重沸器加热蒸汽量和温度变化等扰动的影响，从而进一步提高加压塔及常压塔模型数据的模拟精度，有利于降低控制变量的波动，使加压塔31及常压塔32运行在优化区间，降低蒸汽消耗提高甲醇收率和精甲醇b的质量。

本实施例的可选方案中，第三调节组件包括回收塔塔底蒸汽流量调节阀、回收塔塔顶蒸汽流量调节阀、回收塔塔顶回流量调节阀和回收塔进料口调节阀。第三监测器组件包括回收塔塔顶温度传感器、回收塔塔底温度传感器和回收塔塔顶压力传感器。回收塔模型数据为第三调节组件的设定值对于第三监测器组件的监测值的控制模型数据。

也就是说，控制变量还包括回收塔塔顶温度、回收塔塔底温度和回收塔塔顶压力。根据回收塔控制器232计算出的第三最优调节量对应调节回收塔塔底蒸汽流量调节阀、回收塔塔顶蒸汽流量调节阀、回收塔塔顶回流量调节阀和回收塔进料口调节阀，以设定回收塔塔底蒸汽流量、回收塔塔顶蒸汽流量、回收塔塔顶回流量和回收塔进料量。

具体地，回收塔模型数据包括：回收塔塔底蒸汽流量的设定值对于回收塔塔顶温度的控制模型、回收塔塔底蒸汽流量的设定值对于回收塔塔底温度的控制模型、回收塔塔顶蒸汽流量的设定值对于回收塔塔顶压力的控制模型、回收塔塔顶回流量的设定值对于回收塔塔顶温度的控制模型。

可选地，回收塔模型数据还包括：回收塔进料阀的开度对于回收塔塔顶温度的干扰模型、回收塔进料阀的开度对于回收塔塔底温度的干扰模型。

通过构建上述多输入多输出的干扰模型，能够模拟回收塔33受到的生产负荷、进料条件、塔釜重沸器加热蒸汽量和温度变化等扰动的影响，从而进一步提高回收塔模型数据的模拟精度，有利于降低控制变量的波动，使回收塔33运行在优化区间，降低蒸汽消耗提高甲醇收率和精甲醇b的质量。

也就是说，预塔模型数据、加压塔及常压塔模型数据和回收塔模型数据均能够通过对甲醇精馏装置进行阶跃测试得到的数据进行模型辨识得到。

本实施例的可选方案中，DCS控制器组件还包括DCS控制器、输入设备和输出设备；输入设备和输出设备均与DCS控制器相连接；输入设备用于操作人员输入调节量的阈值及控制变量的阈值；输出设备用于供操作人员进行数据监控。

可选地，DCS控制器组件还包括逻辑控制电路，逻辑控制电路连接在DCS控制器与优化控制器之间，以使DCS控制器根据通信握手逻辑、控制器投切逻辑、回路投切逻辑、越限逻辑或卡限报警逻辑与优化控制组件23进行通信。

本实施例的可选方案中，甲醇精馏先进过程控制***还包括第一网关、第二网关和OPC服务器4。

DCS控制装置1器组件通过第一网关与OPC服务器4通信，优化控制组件23通过第二网关与OPC服务器4通信。也即，该甲醇精馏先进过程控制***具有OPC客户端功能，通过OPC服务器4与DCS控制器通信，采集DCS控制装置1的数据，并将采集到的数据传输至先进控制装置2计算最优调节量。

操作员能够在DCS控制装置1的专用操作界面设置控制变量和调节组件的高低限值和预定期望值，并对优化控制组件23发出投用或切除指令。先进控制***接到投用命令后，首先更新各控制变量的实施数据，然后再进行进一步的计算及控制工作。

可选地，第一网关和第二网关均为有线通信网卡，从而使OPC服务器4能够通过以太网分别与DCS控制装置1和优化控制组件23通信。

在本实施例的可选方案中，甲醇精馏先进过程控制***还包括***组态，***组态包括优化控制组件23运行需要的各种文件路径、OPC服务器4地址、输入输出点的配置、优化控制组件23运行信息、控制参数配置和优化参数配置等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种甲醇精馏先进过程控制***，用于甲醇精馏装置，其特征在于，所述甲醇精馏装置包括预塔、加压塔、常压塔、回收塔和调节组件，所述调节组件设置于所述预塔、所述加压塔、所述常压塔和所述回收塔；

所述甲醇精馏先进过程控制***包括DCS控制装置和先进控制装置，所述DCS控制装置包括通信连接的监测器组件和DCS控制器组件；所述先进控制装置包括相互通信连接的实时数据存储器、模型存储器、模型预测运算器和优化控制组件；所述实时数据存储器和所述优化控制组件均与所述DCS控制器组件通信连接；

所述实时数据存储器内存储有历史数据；所述模型存储器内存储有预塔模型数据、回收塔模型数据和加压塔及常压塔模型数据；

所述监测器组件分别获取所述预塔、所述加压塔、所述常压塔和所述回收塔的控制变量的实时数据，并将所述实时数据传输至并存储于所述实时数据存储器；

所述模型预测运算器能够根据所述预塔模型数据、所述回收塔模型数据、所述加压塔及常压塔模型数据、所述实时数据及所述历史数据，预测所述控制变量在预定时长内的变化趋势；

所述优化控制组件能够根据所述变化趋势和预定期望值计算得出对于所述调节组件的最优调节量，并将所述最优调节量传输至所述DCS控制器组件；

所述DCS控制器组件根据所述最优调节量对所述调节组件进行调节，以使所述控制变量工作在所述预定期望值。

2.根据权利要求1所述的甲醇精馏先进过程控制***，其特征在于，所述先进控制装置还包括反馈校正器；

所述反馈校正器分别与所述实时数据存储器、所述模型存储器、所述模型预测运算器和所述优化控制组件通信连接；

所述反馈校正器根据所述实时数据和所述变化趋势对所述预塔模型数据、所述回收塔模型数据和所述加压塔及常压塔模型数据进行修正。

3.根据权利要求1所述的甲醇精馏先进过程控制***，其特征在于，

所述监测器组件包括第一监测器组件、第二监测器组件和第三监测器组件；

所述第一监测器组件能够获取所述预塔的第一控制变量的第一实时数据，并将所述第一实时数据传输至并存储于所述实时数据存储器；

所述第二监测器组件能够获取所述加压塔和所述常压塔的第二控制变量的第二实时数据，并将所述第二实时数据传输至并存储于所述实时数据存储器；

所述第三监测器组件能够获取所述回收塔的第三控制变量的第三实时数据，并将所述第三实时数据传输至并存储于所述实时数据存储器。

4.根据权利要求3所述的甲醇精馏先进过程控制***，其特征在于，

所述优化控制组件包括预塔控制器、加压塔及常压塔控制器和回收塔控制器；

所述调节组件包括设置于所述预塔的第一调节组件、设置于所述加压塔及所述常压塔的第二调节组件以及设置于回收塔的第三调节组件；

所述模型预测运算器能够根据所述第一实时数据、所述预塔模型及所述历史数据预测所述第一控制变量在所述预定时长内的第一变化趋势；所述预塔控制器能够根据所述第一变化趋势和所述预定期望值计算出对于所述第一调节组件的第一最优调节量；

所述模型预测运算器还能够根据所述第二实时数据、所述加压塔及常压塔模型数据及所述历史数据预测所述第二控制变量在所述预定时长内的第二变化趋势；所述加压塔及常压塔控制器能够根据所述第二变化趋势和所述预定期望值计算出对于所述第二调节组件的第二最优调节量；

所述模型预测运算器还能够根据所述第三实时数据、所述回收塔模型数据及所述历史数据预测所述第三控制变量在所述预定时长内的第三变化趋势；所述回收塔控制器能够根据所述第三变化趋势和所述预定期望值计算出对于所述第三调节组件的第三最优调节量。

5.根据权利要求4所述的甲醇精馏先进过程控制***，其特征在于，

所述第一调节组件包括预塔再沸器蒸汽流量调节阀和预塔粗甲醇进料口调节阀；

所述第一监测器组件包括预塔顶部温度传感器、预塔底部温度传感器、预塔顶部压力传感器和预塔回流比传感器；

所述预塔模型数据为所述第一调节组件的设定量对于所述第一监测器组件的监测量的控制模型数据。

6.根据权利要求4所述的甲醇精馏先进过程控制***，其特征在于，

所述第二调节组件包括加压塔再沸器蒸汽流量调节阀、加压塔塔顶回流量调节阀、加压塔进料口调节阀、加压塔塔底液位调节阀、常压塔塔顶回流量调节阀、加压塔塔底蒸汽流量调节阀和加压塔塔底液位调节阀；

所述第二监测器组件包括加压塔塔底温度传感器、加压塔塔顶压力传感器、加压塔塔底液位监测件、加压塔塔顶回流比监测件、常压塔塔顶温度传感器和常压塔塔底温度传感器；

所述加压塔及常压塔模型数据为所述第二调节组件的设定值对于所述第二监测器组件的监测值的控制模型数据。

7.根据权利要求4所述的甲醇精馏先进过程控制***，其特征在于，

所述第三调节组件包括回收塔塔底蒸汽流量调节阀、回收塔塔顶蒸汽流量调节阀、回收塔塔顶回流量调节阀和回收塔进料口调节阀；

所述第三监测器组件包括回收塔塔顶温度传感器、回收塔塔底温度传感器和回收塔塔顶压力传感器；

所述回收塔模型数据为所述第三调节组件的设定值对于所述第三监测器组件的监测值的控制模型数据。

8.根据权利要求1所述的甲醇精馏先进过程控制***，其特征在于，所述DCS控制器组件还包括DCS控制器、输入设备和输出设备；

所述输入设备和所述输出设备均与所述DCS控制器相连接；所述输入设备用于操作人员输入所述调节量的阈值及所述控制变量的阈值；所述输出设备用于供操作人员进行数据监控。

9.根据权利要求1所述的甲醇精馏先进过程控制***，其特征在于，还包括第一网关、第二网关和OPC服务器：

所述DCS控制装置器组件通过所述第一网关与所述OPC服务器通信，所述优化控制组件通过所述第二网关与所述OPC服务器通信。

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