李英俊(中國(guó)石油天然氣股份有限公司遼陽(yáng)石化分公司烯烴廠，遼寧 遼陽(yáng) 111003)

乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值的自適應(yīng)控制技術(shù)

李英俊(中國(guó)石油天然氣股份有限公司遼陽(yáng)石化分公司烯烴廠，遼寧 遼陽(yáng) 111003)

乙烯是一種應(yīng)用十分廣泛的石油化工原料，隨著我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)乙烯的需求量也在不斷增加，在這樣的背景下，加強(qiáng)對(duì)乙烯裝置相關(guān)問(wèn)題的研究，具有十分重要的意義。乙烯裝置運(yùn)行過(guò)程中，急冷系統(tǒng)pH值在很大程度上影響著乙烯裝置的運(yùn)行狀態(tài)，甚至?xí)斐筛鞣N安全事故的出現(xiàn)，基于此，必須加強(qiáng)對(duì)乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值自適應(yīng)控制技術(shù)的分析與研究。

乙烯裝置；急冷系統(tǒng)；pH值；自適應(yīng)控制技術(shù)

乙烯裝置急冷系統(tǒng)的pH值，在很大程度上影響著乙烯裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，具體表現(xiàn)在：若是pH值過(guò)低，有可能對(duì)急冷水流經(jīng)的設(shè)備造成腐蝕，從而降低乙烯裝置的運(yùn)行壽命，甚至?xí)?duì)乙烯裝置的關(guān)鍵設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，從而導(dǎo)致停車事故的出現(xiàn)；若是pH值過(guò)高，則有可能導(dǎo)致急冷水塔中的液體發(fā)生乳化反應(yīng)，從而出現(xiàn)水夾帶油或者是油夾帶水的現(xiàn)象，水夾帶油往往會(huì)造成裂解爐爐管出現(xiàn)結(jié)焦的問(wèn)題，油夾帶水一般會(huì)嚴(yán)重破壞汽油分餾塔的平衡，這些均會(huì)給乙烯生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定、安全運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響。

1 乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值控制系統(tǒng)的缺陷

由于特殊的工作環(huán)境，乙烯裝置急冷系統(tǒng)中的稀釋蒸汽凝液、工藝水以及急冷水，通常情況下會(huì)含有一些有機(jī)酸雜質(zhì)，從而給急冷系統(tǒng)的pH值產(chǎn)生一定的影響，為了對(duì)急冷系統(tǒng)的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，通常情況下會(huì)采用現(xiàn)場(chǎng)人工注入液堿、注入液氨的方法[1]。這種方法具有一定的效果，但是，若是調(diào)整不及時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)乙烯裝置pH值的劇烈波動(dòng)。就現(xiàn)階段來(lái)看，乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值控制系統(tǒng)的缺陷主要包括：第一，干擾大。由于其通常會(huì)受到稀釋蒸汽凝液、工藝水、急冷水的pH值以及堿液濃度、氨液濃度、含硫量、裂解氣流量等因素的影響，導(dǎo)致對(duì)乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值控制系統(tǒng)的干擾多、影響大；第二，滯后性。由于加藥后到pH值前端到后端測(cè)量之間距離的時(shí)間周期相對(duì)較長(zhǎng)，因此極易導(dǎo)致調(diào)節(jié)不及時(shí)問(wèn)題的出現(xiàn)；第三，耦合性強(qiáng)。乙烯裝置急冷水塔中的一部分急冷水在經(jīng)過(guò)處理之后通常會(huì)被當(dāng)作工藝汽提塔的原料使用，因此，其pH值也在一定程度上對(duì)工藝水pH值產(chǎn)生著影響，同時(shí)，在汽提塔內(nèi)，工藝水經(jīng)汽提后塔頂氣體通常情況下會(huì)返回急冷水塔，因此，其pH值也在一定程度上對(duì)急冷水pH值產(chǎn)生著影響；第四，非線性。在乙烯裝置的運(yùn)行過(guò)程中，pH值從一定程度上存在著不規(guī)律性，這就導(dǎo)致了加藥量的難控制性。

2 乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值的自適應(yīng)控制技術(shù)

針對(duì)現(xiàn)階段乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值控制系統(tǒng)的缺陷，擬結(jié)合參數(shù)自適應(yīng)算法、自適應(yīng)PID 算法，從而研發(fā)一種乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，具體如下：

控制算法是水質(zhì)pH值調(diào)節(jié)加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵所在，就現(xiàn)階段的情況來(lái)看，我國(guó)所采用的一般是常規(guī)PID調(diào)節(jié)器加藥控制系統(tǒng)，其存在滯后性、非線性以及負(fù)荷波動(dòng)較大的情況不適用的問(wèn)題。pH值、流量處于非線性變化狀態(tài)下，模型結(jié)構(gòu)、過(guò)程參數(shù)均會(huì)出現(xiàn)一定的變化，為了能夠滿足實(shí)時(shí)控制，就需要PID參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在線調(diào)整，同時(shí)，參數(shù)整定也要擺脫對(duì)對(duì)象數(shù)學(xué)模型的完全依賴。

參數(shù)自適應(yīng)算法、自適應(yīng)PID 算法的結(jié)合應(yīng)用，是解決上述問(wèn)題的一個(gè)有效方法。自適應(yīng)PID控制，有機(jī)結(jié)合了常規(guī)PID控制、自適應(yīng)控制兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有常規(guī)PID控制器可靠性高、魯棒性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，還具有可以良好適應(yīng)被控過(guò)程參數(shù)變化、自動(dòng)整定控制器參數(shù)、自動(dòng)辨識(shí)被控過(guò)程參數(shù)的特點(diǎn)。

通過(guò)參數(shù)自適應(yīng)算法的應(yīng)用，對(duì)以氨罐內(nèi)濃度值、樣水溫度值以及樣水pH值為主的被控變量和以加藥流量值為主的操作變量進(jìn)行在線連續(xù)測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)建立在被控變量基礎(chǔ)上的過(guò)程參數(shù)辨識(shí)，之后構(gòu)建控制過(guò)程模型。將得到的所有數(shù)據(jù)保存下來(lái)之后，按時(shí)間段比較分析，堆疊所有數(shù)據(jù)，形成變化量、變化指針，最終利用推理、變化量識(shí)別的方式，對(duì)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行整定、校正。對(duì)加藥過(guò)程中急冷系統(tǒng)的pH值變化情況進(jìn)行分析，并以此為根據(jù)，對(duì)加藥系統(tǒng)的加藥量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，最終便可以得到加藥量、pH值變化的滯后時(shí)間[2]。除此之外，乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值的自適應(yīng)控制系統(tǒng)與擴(kuò)充響應(yīng)曲線方法進(jìn)行結(jié)合，在閉環(huán)條件下改進(jìn)、優(yōu)化遞推算法，保持滯后時(shí)間不變、也就是PID控制器零極點(diǎn)不變的前提下，便可以實(shí)現(xiàn)PID增益的自適應(yīng)[3]?；谶@樣的原因，改進(jìn)后擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定的PID控制器的零極點(diǎn)不受其他因素的影響，僅取決于時(shí)滯時(shí)間，對(duì)時(shí)滯一致的被控對(duì)象PID控制器，其參數(shù)控制僅存在增益不同的情況。由于其具有這樣的特點(diǎn)，因此，確保PID零極點(diǎn)相同的前提下，就可以開展增益自適應(yīng)規(guī)律的研究。除此之外，因?yàn)檫@種算法的魯棒性較強(qiáng)，因此僅需要利用上述算法，便可以精準(zhǔn)控制乙烯裝置急冷系統(tǒng)的pH值。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文中，筆者主要對(duì)乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值控制系統(tǒng)的缺陷進(jìn)行了分析，并針對(duì)這些缺陷與不足，結(jié)合參數(shù)自適應(yīng)算法、自適應(yīng)PID 算法開發(fā)了一種乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值的自適應(yīng)控制系統(tǒng)。

[1]呂妍.乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值的自適應(yīng)控制技術(shù)[J].化工自動(dòng)化及儀表,2015，(07)：735-738.

[2]蔡云.乙烯裝置急冷水系統(tǒng)pH值的自動(dòng)控制技術(shù)[J].煉油與化工,2016，(06)：54-56.

[3]于曉東,李書臣.乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值先進(jìn)控制應(yīng)用[J].化工自動(dòng)化及儀表,2010，(10)：106-108+126.

李英俊(1983- )，男 ，遼陽(yáng)人，助理工程師，本科，主要從事化工工作。