一種原油調合的雙閉環(huán)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種原油調合的雙閉環(huán)控制方法，包括以下步驟：步驟一，罐性質調節(jié)器根據輸入的原油罐調合總量、原油罐調合目標性質、初始原油罐存油量、初始罐存原油調合實測性質的值得出調合頭調合原油目標性質；步驟二，副回路控制周期內運算、調節(jié)與執(zhí)行；步驟三，主回路控制周期內運算、調節(jié)與執(zhí)行。本發(fā)明解決了原油調合配比控制不精確、控制調節(jié)不及時、安全性差、操作強度大、很難滿足生產需求的問題。
【專利說明】
一種原油調合的雙閉環(huán)控制方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種原油罐調合雙閉環(huán)控制方法，尤其是用于動態(tài)計算多種組分原油質量配比，使目標原油性質達到設定性質的控制運算方法。
【背景技術】
[0002]原油調合是指按一定配比，調合兩種或多種原油獲得具有期望物理化學性質的混合原油的過程。在原油品種越來越多，品質參差不齊的情況下，如何通過原油調合，將各種不同原油混合成性質變化平穩(wěn)、符合相關煉油裝置彈性加工范圍約束的原油，逐漸成為煉化企業(yè)從計劃、調度、操作執(zhí)行到事后評價各層面工作的重中之重。
[0003]原油調合主體設備有調合組分罐、摻煉栗、調節(jié)閥、摻煉線、調合頭等。設備投資大，耗能多，使用和維護成本高。準確、及時計算多種組分原油質量配比，實施配比動態(tài)控制調節(jié)、從而提高原油調合的一次性成功率，直接影響著整個生產成本和經濟環(huán)節(jié)。
[0004]人工原油調合存在調合配比控制不精確、控制調節(jié)不及時、安全性差、操作強度大等缺點，很難滿足生產需求。采用單閉環(huán)控制，當一旦發(fā)現調合目標不能滿足要求后，對調合過程無能為力;或發(fā)生組分原油性質劇烈變化、執(zhí)行儀表誤差并能及時得到及時克服、處理。本發(fā)明提出一種用于原油罐調合雙閉環(huán)控制方法，尤其是用于動態(tài)計算多種組分原油質量配比，使目標原油性質精確達到設定性質。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種原油罐調合雙閉環(huán)控制方法，該原油罐調合雙閉環(huán)控制方法解決了原油調合配比控制不精確、控制調節(jié)不及時、安全性差、操作強度大、很難滿足生產需求的問題。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的一種原油罐調合雙閉環(huán)控制方法，該方法包括以下步驟:
[0007]步驟一、在計算機內輸入原油罐調合總量、原油罐調合目標性質、初始原油罐存油量、測量的初始罐存原油調合實測性質，罐性質調節(jié)器根據上述數據計算出調合頭調合原油目標性質；
[0008]步驟二、副回路控制周期內運算、調節(jié)與執(zhí)行:組分配方調節(jié)器根據調合頭調合原油目標性質和實際測量的η種組分原油性質計算得出η種組分原油質量配比K，根據獲得的質量配比K進行組分流量分配執(zhí)行，質量配比K進行組分流量分配執(zhí)行后獲得一個調合量，此時時間持續(xù)為一個副回路控制周期，質量配比K進行組分流量分配執(zhí)行后獲得的調合量為一個副回路控制周期內的調合量，然后進入下一個副回路控制器周期，在下一個副回路控制器周期開始時刻，在調合頭處測量出調合頭調合原油實測性質，測量出的調合頭調合原油實測性質反饋到組分配方調節(jié)器，組分配方調節(jié)器將調合頭調合原油實測性質與調合頭調合原油目標性質進行比較，若調合頭調合原油實測性質與調合頭調合原油目標性質之間的誤差大于性質誤差限值，重新計算得出新的K值;若調合頭調合原油實測性質與調合頭調合原油目標性質之間的誤差小于性質誤差限值，則K值不變;然后按照K值執(zhí)行分配各組分流量，累加每個副回路控制周期內的調合量；
[0009]步驟三、主回路控制周期內運算、調節(jié)與執(zhí)行:步驟二時間持續(xù)為一個主回路控制周期，步驟二中累加的每個副回路控制周期內的調合量為一個主回路控制周期調合量，在調合罐處測量獲得新的罐存原油調合實測性質，將初始原油罐存油量與一個主回路控制周期調合量累加即可獲得新的原油罐存油量，將新的原油罐存油量、新的罐存原油調合實測性質反饋到罐性質調節(jié)器，罐性質調節(jié)器根據新的原油罐存油量、新的罐存原油調合實測性質及一個主回路控制周期調合量計算得出新的調合頭調合原油目標性質，重復步驟二，累加每個主回路控制周期內調合量得出主回路控制周期的已調合總量，若主回路控制周期的調合總量小于三分之二的原油罐調合的總量，則重復步驟三執(zhí)行下一個主回路控制周期;若主回路控制周期的調合總量大于等于三分之二的原油罐調合的總量且小于原油罐調合的總量，則修改主回路控制周期，重復步驟三進入下一個主回路控制周期;若主回路控制周期的調合總量總大于等于原油罐調合的總量，則整個調節(jié)過程結束。
[0010]所述具體運算控制步驟如下:
[0011 ] (I)計算調合頭調合原油目標性質Phs的初始值Phs0:
[0012]Mr(O) P+MtPhsO = (Mr (O) +Mt) Ps
[0013](2)組分配方調節(jié)器，根據Phs、及Pj獲得η種組分原油質量配比K;
[0014](3)在一個主回路控制周期Tci(P) (P取I，2，...；取Tc1(I)=Tc1OMtlJR:
[0015]I)一個副回路控制周期Ti(p，q)內(q取I，2，…，Το(ρ)/?\)，取Ti(PJ) = T1,按質量配比K控制各組分流量，對應調合量Mp, q ；
[0016]2) —個副回路控制周期時間到后，比較Phs及Ph;
[0017]若誤差IPhs-PhI〈Pe，下一個副回路控制周期配比K不變，并執(zhí)行新的配比；
[0018]若誤差?^^\爪，貝>1按?^(9+1)=?^(9)-1(1^(^奴2)進行新的配比計算并執(zhí)行；
[0019]若誤差?11-?^爪，貝11按?^(9+1)=?^(9)+1(1^(^奴2)進行新的配比計算并執(zhí)行；
[0020]3)累計一個主回路控制周期的調合量Mc1(P) = EMpiq;
[0021]4)q自加I后，返回I)進入一個副回路控制周期繼續(xù)執(zhí)行下，直至qzTo/Ti+l轉下一步(4)執(zhí)行；
[0022](4)罐性質調節(jié)器實現下一個主回路控制周期調合頭調合原油目標性質Phs(p+1)的計算:
[0023]Mr(p)P+(Mt-Mo(p))Phs(p+l) = (Mr(p)+Mt-M0(p) )PS
[0024](5)計算累計主回路控制周期的調合總量ΣΜο(ρ)，則Mr(p) =Μι.(0) + ΣΜο(ρ)，口自加1，然后q復位為1::
[0025]若ΣΜο(ρ)〈2Μ*/3，直接轉(3)進入下一個主回路控制周期Το(ρ+1)，循環(huán)執(zhí)行；
[0026]若21^/3*彡乙1。(？)僅*，修改主回路控制周期1'。= 1'。()/2，然后轉(3)進入下一個主回路控制周期Το(ρ+1)，循環(huán)執(zhí)行；
[0027]若ΣΜο(ρ)多Mt，則整個原油調合結束；
[0028]其中:Mt:原油罐調合的總量，Ps:原油罐調合目標性質，TJp):第P個主回路控制周期，Tm初始主回路控制周期,T1(Pd):第P個主回路控制周期內第q個副回路控制周期，T10:初始副回路控制周期，Mr(P):第P個主回路周期的原油罐存油量，Mr(O):初始原油罐存油量，P:罐存原油調合實測性質，Pe:性質誤差限值，KP:性質調整系數，Μ。: 一個主回路控制周期的調合量，Mc1(P):第P個主回路控制周期的調合量，Phs:調合頭調合原油目標性質，PhsQ:初始調合頭調合原油目標性質，Pj:組分原油j實測性質，Ph:調合頭調合原油實測性質，MP,q:第P個主回路控制周期內第q個副回路控制周期的調合量，EMP,q:第P個主回路控制周期內的q個副回路控制周期累加的調合量。
[0029]所述η種組分原油性質、調合頭原油實測性質、罐存原油調合實測性質通過性質分析儀表獲取。
[0030]所述每個副回路控制周期的調合量、主回路控制周期的調合量均通過流量計監(jiān)測。
[0031 ]所述主回路控制周期初始值為lmin。
[0032]所述一個副回路控制周期為TlQ= 5s。
[0033]本發(fā)明采用上述結構及方法后，具有以下優(yōu)點:
[0034]基于原油罐調合的總量、原油罐調合目標性質、主回路控制周期的調合量、原油罐存油量、罐存原油調合實測性質，進行當前主回路控制周期中調合頭調合原油目標性質初始值預測運算，并將此預測值作為副回路控制周期中組分配方調節(jié)器的輸入設定值;副回路控制周期中組分配方調節(jié)器基于主回路控制周期預測運算輸入的調合頭原油目標性質初值、各調合組分原油性質及調合頭調合原油實測性質，運算并控制各組分流量質量配比。主回路控制可以基于已調合罐內原油的量及性質對下一個主回路控制周期的目標作出調整，使得最終調合目標達標;副回路控制則可以及時有效抑制由于組分原油性質變化、執(zhí)行儀表誤差引起的對調合過程的影響。
【附圖說明】
[0035]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0036I圖1是本發(fā)明的框架原理示意圖。
【具體實施方式】
[0037]圖1所示，一種原油罐調合雙閉環(huán)控制方法，該方法包括以下步驟:
[0038]步驟一、在計算機內輸入原油罐調合總量、原油罐調合目標性質、初始原油罐存油量、測量的初始罐存原油調合實測性質，罐性質調節(jié)器根據上述數據計算出調合頭調合原油目標性質；
[0039]步驟二、副回路控制周期內運算、調節(jié)與執(zhí)行:組分配方調節(jié)器根據調合頭調合原油目標性質和實際測量的η種組分原油性質計算得出η種組分原油質量配比K，根據獲得的質量配比K進行組分流量分配執(zhí)行，質量配比K進行組分流量分配執(zhí)行后獲得一個調合量，此時時間持續(xù)為一個副回路控制周期，質量配比K進行組分流量分配執(zhí)行后獲得的調合量為一個副回路控制周期內的調合量，然后進入下一個副回路控制器周期，在下一個副回路控制器周期開始時刻，在調合頭處測量出調合頭調合原油實測性質，測量出的調合頭調合原油實測性質反饋到組分配方調節(jié)器，組分配方調節(jié)器將調合頭調合原油實測性質與調合頭調合原油目標性質進行比較，若調合頭調合原油實測性質與調合頭調合原油目標性質之間的誤差大于性質誤差限值，重新計算得出新的K值;若調合頭調合原油實測性質與調合頭調合原油目標性質之間的誤差小于性質誤差限值，則K值不變;然后按照K值執(zhí)行分配各組分流量，累加每個副回路控制周期內的調合量；
[0040]步驟三、主回路控制周期內運算、調節(jié)與執(zhí)行:步驟二時間持續(xù)為一個主回路控制周期，步驟二中累加的每個副回路控制周期內的調合量為一個主回路控制周期調合量，在調合罐處測量獲得新的罐存原油調合實測性質，將初始原油罐存油量與一個主回路控制周期調合量累加即可獲得新的原油罐存油量，將新的原油罐存油量、新的罐存原油調合實測性質反饋到罐性質調節(jié)器，罐性質調節(jié)器根據新的原油罐存油量、新的罐存原油調合實測性質及一個主回路控制周期調合量計算得出新的調合頭調合原油目標性質，重復步驟二，累加每個主回路控制周期內調合量得出主回路控制周期的已調合總量，若主回路控制周期的調合總量小于三分之二的原油罐調合的總量，則重復步驟三執(zhí)行下一個主回路控制周期;若主回路控制周期的調合總量大于等于三分之二的原油罐調合的總量且小于原油罐調合的總量，則修改主回路控制周期，重復步驟三進入下一個主回路控制周期;若主回路控制周期的調合總量總大于等于原油罐調合的總量，則整個調節(jié)過程結束。
[0041]所述具體運算控制步驟如下:
[0042](I)計算調合頭調合原油目標性質Ph^初始值Phs0:
[0043]Mr(0)P+MtPhsO= (Mr(0)+Mt)Ps
[0044](2)組分配方調節(jié)器，基于授權專利“一種多原油多性質調合優(yōu)化方法(ZL201210052695.9)”根據Phs、及Pj獲得η種組分原油質量配比K;
[0045](3)在一個主回路控制周期Tci(P) (P取I，2，...；取Tc1(I)=Tc1OMtlJR:
[0046]I)—個副回路控制周期Ti(p，q)內(q取1，2，…，Το(ρ)/?\)，取Ti(p，q) = Ti()，按質量配比K控制各組分流量，對應調合量Mp, q ；
[0047]2) —個副回路控制周期時間到后，比較Phs及Ph;
[0048]若誤差|Phs-Ph|<Pe，下一個副回路控制周期配比K不變，并執(zhí)行新的配比；
[0049]若誤差Phs-Ph>Pe，貝Ij按Phs(q+l)=Phs(q)-KPPe按⑵進行新的配比計算并執(zhí)行；
[0050]若誤差Ph-Phs>Pe，則按Phs(q+l)=Phs(q)+KPPe按⑵進行新的配比計算并執(zhí)行；
[0051]3)累計一個主回路控制周期的調合量Mq(P) = ΣΜρ,α;
[0052]4)q自加I后，返回I)進入一個副回路控制周期繼續(xù)執(zhí)行下，直至qzTo/Ti+l轉下一步(4)執(zhí)行；
[0053](4)罐性質調節(jié)器實現下一個主回路控制周期調合頭調合原油目標性質Phs(p+1)的計算:
[0054]Mr(p)P+(Mt-Mo(p))Phs(p+l) = (Mr(p)+Mt-M0(p) )PS
[0055](5)計算累計主回路控制周期的調合總量ΣΜο(ρ)，則Mr(p) =Μι.(0) + ΣΜο(ρ)，口自加1，然后q復位為1::
[0056]若ΣΜο(ρ)〈2Μ*/3，直接轉(3)進入下一個主回路控制周期Το(ρ+1)，循環(huán)執(zhí)行；
[0057]若21^/3*彡乙1。(？)僅*，修改主回路控制周期1'。= 1'。()/2，然后轉(3)進入下一個主回路控制周期Το(ρ+1)，循環(huán)執(zhí)行；
[0058]若ΣΜο(ρ)多Mt，則整個原油調合結束；
[0059]其中:Mt:原油罐調合的總量，Ps:原油罐調合目標性質，TJp):第P個主回路控制周期，Tm初始主回路控制周期,T1(Pd):第P個主回路控制周期內第q個副回路控制周期，T10:初始副回路控制周期，Mr(P):第P個主回路周期的原油罐存油量，Mr(O):初始原油罐存油量，P:罐存原油調合實測性質，Pe:性質誤差限值，Kp:性質調整系數，M。: 一個主回路控制周期的調合量，Mci(P):第P個主回路控制周期的調合量，Phs:調合頭調合原油目標性質，PhsQ:初始調合頭調合原油目標性質，Pj:組分原油j實測性質，Ph:調合頭調合原油實測性質，MP,q:第P個主回路控制周期內第q個副回路控制周期的調合量，EMP,q:第P個主回路控制周期內的q個副回路控制周期累加的調合量。
[0060]所述η種組分原油性質、調合頭原油實測性質、罐存原油調合實測性質通過性質分析儀表獲取。
[0061]所述每個副回路控制周期的調合量、主回路控制周期的調合量均通過流量計監(jiān)測。
[0062]所述主回路控制周期初始值為lmin。
[0063]所述一個副回路控制周期為TiQ = 5S。
[0064]基于原油罐調合的總量、原油罐調合目標性質、主回路控制周期的調合量、原油罐存油量、罐存原油調合實測性質，進行當前主回路控制周期中調合頭調合原油目標性質初始值預測運算，并將此預測值作為副回路控制周期中組分配方調節(jié)器的輸入設定值;副回路控制周期中組分配方調節(jié)器基于主回路控制周期預測運算輸入的調合頭原油目標性質初值、各調合組分原油性質及調合頭調合原油實測性質，運算并控制各組分流量質量配比。主回路控制可以基于已調合罐內原油的量及性質對下一個主回路控制周期的目標作出調整，使得最終調合目標達標;副回路控制則可以及時有效抑制由于組分原油性質變化、執(zhí)行儀表誤差引起的對調合過程的影響。
[0065]本申請中沒有詳細說明的技術特征為現有技術。上述實施例僅例示性說明本申請的原理及其功效，而非用于限制本申請。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本申請的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本申請所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本申請的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種原油調合的雙閉環(huán)控制方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 步驟一、在計算機內輸入原油罐調合總量、原油罐調合目標性質、初始原油罐存油量、測量的初始罐存原油調合實測性質，罐性質調節(jié)器根據上述數據計算出調合頭調合原油目標性質； 步驟二、副回路控制周期內運算、調節(jié)與執(zhí)行:組分配方調節(jié)器根據調合頭調合原油目標性質和實際測量的η種組分原油性質計算得出η種組分原油質量配比K，根據獲得的質量配比K進行組分流量分配執(zhí)行，質量配比K進行組分流量分配執(zhí)行后獲得一個調合量，此時時間持續(xù)為一個副回路控制周期，質量配比K進行組分流量分配執(zhí)行后獲得的調合量為一個副回路控制周期內的調合量，然后進入下一個副回路控制器周期，在下一個副回路控制器周期開始時刻，在調合頭處測量出調合頭調合原油實測性質，測量出的調合頭調合原油實測性質反饋到組分配方調節(jié)器，組分配方調節(jié)器將調合頭調合原油實測性質與調合頭調合原油目標性質進行比較，若調合頭調合原油實測性質與調合頭調合原油目標性質之間的誤差大于性質誤差限值，重新計算得出新的K值;若調合頭調合原油實測性質與調合頭調合原油目標性質之間的誤差小于性質誤差限值，則K值不變;然后按照K值執(zhí)行分配各組分流量，累加每個副回路控制周期內的調合量； 步驟三、主回路控制周期內運算、調節(jié)與執(zhí)行:步驟二時間持續(xù)為一個主回路控制周期，步驟二中累加的每個副回路控制周期內的調合量為一個主回路控制周期調合量，在調合罐處測量獲得新的罐存原油調合實測性質，將初始原油罐存油量與一個主回路控制周期調合量累加即可獲得新的原油罐存油量，將新的原油罐存油量、新的罐存原油調合實測性質反饋到罐性質調節(jié)器，罐性質調節(jié)器根據新的原油罐存油量、新的罐存原油調合實測性質及一個主回路控制周期調合量計算得出新的調合頭調合原油目標性質，重復步驟二，累加每個主回路控制周期內調合量得出主回路控制周期的已調合總量，若主回路控制周期的調合總量小于三分之二的原油罐調合的總量，則重復步驟三執(zhí)行下一個主回路控制周期；若主回路控制周期的調合總量大于等于三分之二的原油罐調合的總量且小于原油罐調合的總量，則修改主回路控制周期，重復步驟三進入下一個主回路控制周期;若主回路控制周期的調合總量總大于等于原油罐調合的總量，則整個調節(jié)過程結束。2.按照權利要求1所述的原油調合的雙閉環(huán)控制方法，其特征在于:具體運算控制步驟如下: (1)計算調合頭調合原油目標性質Phs的初始值PhsO: Mr(0)P+MtPhsO=(Mr(0)+Mt)Ps (2)組分配方調節(jié)器，根據Phs、及Pj獲得η種組分原油質量配比K; (3)在一個主回路控制周期Tci(P)(P取I，2，…；取Tci(I) = Tci(J)時間內: 1)一個副回路控制周期Ti(p，q)內(q取^’…工⑷八丄取以口^卜^^按質量配比K控制各組分流量，對應調合量MP, q; 2)一個副回路控制周期時間到后，比較Phs及Ph; 若誤差IPhs-PhI〈Pe，下一個副回路控制周期配比K不變，并執(zhí)行新的配比； 若誤差Phs-Ph>Pe，則按Phs (q+1) = Phs (q) -KpPe按(2)進行新的配比計算并執(zhí)行； 若誤差Ph-Phs>Pe，則按Phs (q+1) = Phs (q) +KpPe按(2)進行新的配比計算并執(zhí)行； 3)累計一個主回路控制周期的調合量M。(P)= EMp,q； 4)q自加I后，返回I)進入一個副回路控制周期繼續(xù)執(zhí)行下，直至q = To/Ti+l轉下一步(4)執(zhí)行； (4)罐性質調節(jié)器實現下一個主回路控制周期調合頭調合原油目標性質Phs(p+1)的計算:Mr(p)P+(Mt-Mo(p))Phs(p+l) = (Mr(PHMt-Mc1(P))Ps (5)計算累計主回路控制周期的調合總量ΣΜο(ρ)，則Μι.(ρ)=Μι.(0)+ ΣΜο(ρ)，ρ自加1，然后q復位為1:: 若ΣΜο(ρ)〈2Μ*/3，直接轉(3)進入下一個主回路控制周期Το(ρ+1)，循環(huán)執(zhí)行； 若2Mt/3t彡Σ M。(P)〈Mt，修改主回路控制周期T。= T0o/2，然后轉(3)進入下一個主回路控制周期Το(ρ+1)，循環(huán)執(zhí)行； 若ΣΜο(ρ)彡Mt，則整個原油調合結束； 其中:Mt:原油罐調合的總量，Ps:原油罐調合目標性質，Tci(P):第P個主回路控制周期，Tci0:初始主回路控制周期,T1(PA):第P個主回路控制周期內第q個副回路控制周期，TlQ:初始副回路控制周期，Mr(P):第P個主回路周期的原油罐存油量，Mr(O):初始原油罐存油量，P:罐存原油調合實測性質，Pe:性質誤差限值，Kp:性質調整系數，M。: 一個主回路控制周期的調合量，Mci(P):第P個主回路控制周期的調合量，Phs:調合頭調合原油目標性質，PhsQ:初始調合頭調合原油目標性質，Pj:組分原油j實測性質，Ph:調合頭調合原油實測性質，MP,q:第P個主回路控制周期內第q個副回路控制周期的調合量，EMP,q:第P個主回路控制周期內的q個副回路控制周期累加的調合量。3.按照權利要求1所述的原油調合的雙閉環(huán)控制方法，其特征在于:所述η種組分原油性質、調合頭原油實測性質、罐存原油調合實測性質通過性質分析儀表獲取。4.按照權利要求1所述的原油調合的雙閉環(huán)控制方法，其特征在于:所述每個副回路控制周期的調合量、主回路控制周期的調合量均通過流量計監(jiān)測。5.按照權利要求1所述的原油調合的雙閉環(huán)控制方法，其特征在于:所述主回路控制周期初始值為Imin。6.按照權利要求1所述的原油調合的雙閉環(huán)控制方法，其特征在于:所述一個副回路控制周期為T1 = 5s。
【文檔編號】G05D11/02GK106054950SQ201610398609
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】葉彥斐
【申請人】河海大學