汽油加氢反应器进料的不合理超驰控制
2025年02月02日 18:20:01
来源：云南昌晖仪表制造有限公司 >> 进入该公司展台
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对汽油加氢装置的操作数据进行分析时，发现反应器进料操作工需要频繁调整。这说明原来的控制方案不符合实际的操作习惯。
原设计的控制方案如下图所示。FIC是反应器进料，一般要尽量保持稳定。缓冲罐的进料受到装置负荷，进料组成的影响具有不确定。为了实现这个工艺要求，同时防止缓冲罐低液位导致泵汽蚀，在流量控制的基础上增加了低液位的LIC控制(设定值15%)，然后LIC的输出和FIC的输出经取小去调节反应器进料调节阀。
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实际上缓冲罐的容积有限，上游不可控，在进料变化后，只能使用反应器进料维持缓冲罐液位。当设置为超驰控制时，如果液位低于LIC的设定值，FIC控制会失效。如果液位太高，只能增加反应器进料以降低液位，如果反应器进料达到了反应器允许的高限，液位还是继续上涨，则需要降低装置负荷，别无他法。
低液位保护的反应器进料超驰控制方案，根本没有考虑物料平衡问题。这种不充分的控制策略，让操作工只能手动调整反应器进料FIC的设定值以平衡液位。超驰控制是安全约束不是控制！这个控制方案违反了一条控制方案设计的原则：操纵变量要从一而终。到底是物料平衡控制还是反应器进料稳定呢？本质上在现有范围内只能首先首先实现物料平衡。可能的解决方案有哪些呢？本来讨论的时候只想到了控制，其实还有从简单到复杂的其他方法，包括：
1、不改变现有控制方案，但是修改控制思路。将FIC设置为反应器进料的高流量保护，让LIC进行正常的液位控制，并合理设置LIC的PID参数。如果缓冲罐液位没有报警也需要增加报警，特别是高液位报警。
2、串级控制代替超驰控制。用LIC串级控制FIC，并合理设置LIC和FIC的PID参数，再设置合理的反应器进料的高低限。如果缓冲罐液位没有报警也需要增加报警，需要高液位和低液位报警。
3、控制。将缓冲罐液位作为被控变量，将反应器进料FIC作为操纵变量。缓冲罐液位使用范围控制，发挥缓冲罐的缓冲作用，减少反应器进料的波动。同时规定反应器进料的高低限进一步保证反应器的安全。
种方法不需要修改任何组态，可以直接投用。如果PID参数合适应该也是可行的方法。但是只有进料流量的高限保护。第二种方法需要进行DCS组态下装，略有难度，可以实现进料流量的高低限保护。第三种方法需要控制软件，费用略高，但是不需要改变现有的控制策略，而且能发挥缓冲罐的缓冲作用。
不管是哪种方法，通过各种方法减少负荷调整的干扰，稳定进料组成，克服前面精馏系统的波动都是非常必要的。
上图所示的控制方案到了实际场景中还是发现有新的认识，所以同样一个方案要反复琢磨。最开始认为这是个设备安全的超驰控制，后来认识到超驰控制不能保证物料平衡的局限性，现在则知道了有三种解决方法。
第三种解决方法也能用更复杂的控制方案实现。如果认为死区PID能实现液位的区间控制就想简单了。
如果现场有条件可以做个试验，只会让液位振荡。死区PID和控制略有不同，简单说进入范围不控制会因为物料不平衡持续振荡，控制的范围控制有模型预测能提前动作。实践出真知。纯比例液位控制有余差也是一个实践出真知的例子。如果反应器进料工艺上只能固定不变不允许调整，进料缓冲罐的物料平衡又应该如何实现呢？
作者：冯少辉博士
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