一 空分行业自动控制解决方案 

　　空分装置是冶金、石化、化肥等工业必不可少的环节， 近年来由于冶金、化肥和石化工业的迅速发展，空分设备的容量和需求量不断增加。空分设备正朝着大型化、气体产品压力等级高、液体产品多、产品纯度高、运行成本低、设备操作稳定可靠、占地面积少等方向发展。人们习惯将空分分为冶金型和化工型。冶金行业对氧气压力的要求通常2.0～3.0MPa，石化行业对用氧的压力要求一般为4.0～9.0MPa；其所需的空分设备规模也很大，等级一般都在“30000”立方以上。

1. 生产工艺简介

　　空分装置的工作原理是根据空气中各组分的沸点不同，经加压、预冷、纯化并利用大部分由透平膨胀机提供的冷量使之液化再进行精馏从而获得所需的氧、氮、氩等产品。
　　空分过程是一个纯物理的过程，目前空分设备以第六代技术为主，即常温分子筛净化填料型上塔全精馏制氩流程，其简要的生产工艺如图所示。 
　　空气从空气吸入塔进入工艺系统，经过过滤、空气压缩机加压，进入空气预冷塔，用冷却水进行预冷，经冷却后的空气送入纯化系统(MS系统)，空气经过纯化系统吸附净化后，去除空气中的水分、CO2和碳氢化合物等杂质。经净化的空气分成两大部分，一部分经膨胀机系统、主换热器后进入空分塔，一部分在与产品氧氮换热后，进入分馏塔下塔。在分馏塔系统中，经前面工段加压、净化、预冷的空气将实现分离，最终得到氧气和氮气。氧气和氮气经与进入分馏塔空气换热、压缩机系统压缩后，供其他工段使用。另外，氩气也是空分装置生产的一种重要产品。

2. 空分装置的控制要点

　　(1)上塔压力稳定的控制
　　该参数是整个分馏塔工作正常的基础，它直接影响整个空分装置的工况。其特点如下：所有调节回路的反馈控制仪表与顺控元件进行了有机结合，具有控制方式和回路状态自动变更功能，防止调节回路出现超调；所有调节回路都具备无扰动切换功能，针对机旁盘手操器，我们也设计了无扰动切换跟踪功能，可任意改变手操器的工作方式，选择本地控制还是远程控制，不必担心切换扰动因素而破坏工况，大大减轻了操作人员的工作强度和工作压力；对于一些特殊场合的重要回路调节，采用不同类型的反馈控制仪表的组合方式进行监控，拓展了单回路调节器控制思路，赋予新的含义，实现更高级的反馈控制。这在分子筛系统的有关调节回路中得到了很好体现，由于工况周期性变化，为防止过程数据急剧变化而引起不必要的工况扰动，采用预置MV值，以及不同输出变化率限幅器手段，避免了输出的急剧变化，增强了系统抗干扰能力，保证了工况的稳定；对于目标函数尚无法完全清楚了解的被控对象，尤其在新流程、新工艺的控制方案中，采用了以语言变量为基础的控制方案，只有在实践的过程中对于工艺参数变量重新认识、机理分析、数值回归，才能得到良好效果，如在粗氩塔系统中。 为寻找粗氩塔相关参数变化趋势，进行了大量工作，从中发现内在变化规律，改变了原有的调节对象，实现了粗氩流量的稳定控制，为稳定氩系统工况起到了积极作用。
　　(2)分子筛切换程序的设计
　　分子筛系统是整个空分装置的重要部分，它将直接影响整个装置的运行。该切换程序的设计通过反馈控制、顺序控制、动态流程图三者的有机结合，大大增加了操作的灵活性，其特点如下：程序具有暂停、继续、跳步、停止、单点点动等功能；分子筛MS1、MS2二大组具有任意启动功能；具有动态显示整个切换周期的步进号；任意调整切换周期的功能(改变卸压、加热、冷却、充压等各时间段的时间)；各切换阀的故障自诊断功能，能自动显示阀位I位号故障的文字信息以及故障消失信号，同时，报警器能及时提醒操作人员系统异常；具有暂停时间记录功能以及切换周期内4个时间段的倒计时功能；分子筛流程图的切换阀能够动态反应切换周期中的各个阀门开关动作状况变化。
　　(3)压缩机控制
　　对于空分过程的各压缩机的控制，各压缩机制造厂家都有自己成熟的控制方式，基本都能满足空分设备的运行要求，主要工作是在DCS系统中加以复制并实现。当然，不同空分用户有一些不同的控制要求，需要在不断的沟通中加以协商解决。 
　　我国大中型空分工艺流程目前正处在向大型内压缩空分流程的变革进程中。国内空分设备主要提供商有杭州制氧机集团有限公司、开封空分集团有限公司、四川空分设备(集团)有限责任公司，浙大中控都与其有友好合作的经验，随着空分技术的不断发展，控制策略会随之变化，我们将继续积累并实践，适应变化。

二 常减压行业自动控制解决方案 

　　常减压蒸馏传统的控制方式是PID单回路控制，由操作人员根据产品的质量分析数据，对装置的运行进行人工干预调整。若采用DCS控制，可以将过程控制分为三级：基本控制级、单元优化与高级控制级、装置优化与高级控制级，利用DCS快速强大的控制运算功能，可突破传统的常规控制(基本控制级)，对操作单元直至整个常减压装置系统实现优化控制，从而实现整个生产系统稳定高效的运行。

1. 生产工艺简介

　　常减压装置的主要任务是：利用原油各馏分之间沸点不同这一特性，通过精馏分离组分。精馏过程是应用极为广泛的传质过程，其目的是将混合液中的各组分进行分离，使之达到规定的纯度。炼油行业采用常压和减压蒸馏的方法，将原油分离成合格的产品或中间产品。常减压装置分原油电脱盐系统、初馏系统、常压系统和减压系统四部分。
　　(1)原油电脱盐系统
　　常用的脱盐脱水过程是在原油中注入一定量含氯低的新鲜水或常压塔顶冷凝水形成乳化液，达到原油脱盐脱水目的。脱盐后原油由中间罐经原油泵抽入后续装置，并分两路与热油换热。
　　(2)初馏系统
　　经换热后的原油进入初馏塔进行初级分馏，将原油在换热升温过程中已经气化的轻质油及时分离。塔顶产出的轻汽油馏分作为催化重整原料，经冷凝冷却器冷却后进入油水分离罐除水，油经泵输送，一路为塔顶回流油打入初馏塔，一路出装置；瓦斯气体进入低压瓦斯系统至常压炉做原料。
　　(3)常压系统
　　通过精馏，在不同的塔板采出不同的产品，常压塔的馏出产品有汽油、溶剂油、煤油、轻柴油、重柴油等。
　　(4)减压系统
　　常压塔底重油用泵抽出分四路进入减压炉对流室和辐射室，加热至410℃后出来分两路进入减压塔。减压一、二、三、四线油由减压塔抽出，经泵输送至各部分，其中一些作为塔顶热回流或循环回流，另一些出装置或作为农用柴油、腊油或直接作为催化裂化热装置原料。

2. 控制对象和目标

　　控制对象包括：
　　(1)初馏塔与常压部分：初顶油与常顶油90％馏出点温度；常一线出口温度、闪点、冰点；常二线闪点、倾点；常三线出口温度；常压塔三个中段循环的流量比率。
　　(2)减压部分：减二、三、四线闪点、黏度和馏程及四线比色；减渣闪点；两个中段循环流量及减五线抽出量比率；阀位及减压炉燃料气流量作为约束。
　　(3)初馏塔、常压塔、减压塔塔底液位。
　　(4)常压、减压炉支路温度及总进料量。

3. 控制方案

　　主要或关键控制回路包括：初馏塔塔底液位与原油进料组成串级均匀调节、常压塔塔顶温度与塔顶回流流量组成串级调节、减压塔塔顶温度控制、常压塔多变量智能控制、常压塔塔釜液位与减压炉进料组成串级均匀调节、减压塔塔底液位控制以及常、减压塔中段回流控制回路等。常、减压炉炉出口温度与燃料油流量组成中级均匀调节回路或采用加热炉支路出口温度均衡控制。

4. 控制效果

　　预期达到的控制指标：
　　(1)所有指标方差控制在原来的50％之内或在化验室误差之内；
　　(2)汽油干点控制在上限3℃以内；
　　(3)航煤闪点控制在下限3℃以内：
　　(4)航煤冰点控制在上限3℃以内；
　　(5)柴油凝固点控制在上限3℃以内；
　　(6)柴油闪点控制在下限3℃以外；
　　(7)润滑油和减渣闪点控制在下限3℃以内；
　　(8)润滑油比色控制在期望值。
　　能够实现汽油方案、柴油方案及两种润滑油方案等各种优化目标