乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值的自適應控制技術

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

乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值的自適應控制技術

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

乙烯是一種應用十分廣泛的石油化工原料，隨著我國石油化工產業(yè)的迅速發(fā)展，對乙烯的需求量也在不斷增加，在這樣的背景下，加強對乙烯裝置相關問題的研究，具有十分重要的意義。乙烯裝置運行過程中，急冷系統(tǒng)pH值在很大程度上影響著乙烯裝置的運行狀態(tài)，甚至會造成各種安全事故的出現(xiàn)，基于此，必須加強對乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值自適應控制技術的分析與研究。

乙烯裝置；急冷系統(tǒng)；pH值；自適應控制技術

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)定運行，具體表現(xiàn)在：若是pH值過低，有可能對急冷水流經的設備造成腐蝕，從而降低乙烯裝置的運行壽命，甚至會對乙烯裝置的關鍵設備造成嚴重的損壞，從而導致停車事故的出現(xiàn)；若是pH值過高，則有可能導致急冷水塔中的液體發(fā)生乳化反應，從而出現(xiàn)水夾帶油或者是油夾帶水的現(xiàn)象，水夾帶油往往會造成裂解爐爐管出現(xiàn)結焦的問題，油夾帶水一般會嚴重破壞汽油分餾塔的平衡，這些均會給乙烯生產裝置的穩(wěn)定、安全運行造成嚴重的影響。

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，通常情況下會含有一些有機酸雜質，從而給急冷系統(tǒng)的pH值產生一定的影響，為了對急冷系統(tǒng)的pH值進行調節(jié)，通常情況下會采用現(xiàn)場人工注入液堿、注入液氨的方法[1]。這種方法具有一定的效果，但是，若是調整不及時，則會導致整個乙烯裝置pH值的劇烈波動。就現(xiàn)階段來看，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，導致對乙烯裝置急冷系統(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值前端到后端測量之間距離的時間周期相對較長，因此極易導致調節(jié)不及時問題的出現(xiàn)；第三，耦合性強。乙烯裝置急冷水塔中的一部分急冷水在經過處理之后通常會被當作工藝汽提塔的原料使用，因此，其pH值也在一定程度上對工藝水pH值產生著影響，同時，在汽提塔內，工藝水經汽提后塔頂氣體通常情況下會返回急冷水塔，因此，其pH值也在一定程度上對急冷水pH值產生著影響；第四，非線性。在乙烯裝置的運行過程中，pH值從一定程度上存在著不規(guī)律性，這就導致了加藥量的難控制性。

2 乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值的自適應控制技術

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

控制算法是水質pH值調節(jié)加藥自動控制系統(tǒng)設計過程中的關鍵所在，就現(xiàn)階段的情況來看，我國所采用的一般是常規(guī)PID調節(jié)器加藥控制系統(tǒng)，其存在滯后性、非線性以及負荷波動較大的情況不適用的問題。pH值、流量處于非線性變化狀態(tài)下，模型結構、過程參數(shù)均會出現(xiàn)一定的變化，為了能夠滿足實時控制，就需要PID參數(shù)能夠實現(xiàn)在線調整，同時，參數(shù)整定也要擺脫對對象數(shù)學模型的完全依賴。

參數(shù)自適應算法、自適應PID 算法的結合應用，是解決上述問題的一個有效方法。自適應PID控制，有機結合了常規(guī)PID控制、自適應控制兩者的優(yōu)點，具有常規(guī)PID控制器可靠性高、魯棒性好、結構簡單的優(yōu)勢，同時，還具有可以良好適應被控過程參數(shù)變化、自動整定控制器參數(shù)、自動辨識被控過程參數(shù)的特點。

通過參數(shù)自適應算法的應用，對以氨罐內濃度值、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行在線連續(xù)測量，從而實現(xiàn)建立在被控變量基礎上的過程參數(shù)辨識，之后構建控制過程模型。將得到的所有數(shù)據(jù)保存下來之后，按時間段比較分析，堆疊所有數(shù)據(jù)，形成變化量、變化指針，最終利用推理、變化量識別的方式，對過程參數(shù)進行整定、校正。對加藥過程中急冷系統(tǒng)的pH值變化情況進行分析，并以此為根據(jù)，對加藥系統(tǒng)的加藥量進行優(yōu)化調整，最終便可以得到加藥量、pH值變化的滯后時間[2]。除此之外，乙烯裝置急冷系統(tǒng)pH值的自適應控制系統(tǒng)與擴充響應曲線方法進行結合，在閉環(huán)條件下改進、優(yōu)化遞推算法，保持滯后時間不變、也就是PID控制器零極點不變的前提下，便可以實現(xiàn)PID增益的自適應[3]。基于這樣的原因，改進后擴充響應曲線法整定的PID控制器的零極點不受其他因素的影響，僅取決于時滯時間，對時滯一致的被控對象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，因此，確保PID零極點相同的前提下，就可以開展增益自適應規(guī)律的研究。除此之外，因為這種算法的魯棒性較強，因此僅需要利用上述算法，便可以精準控制乙烯裝置急冷系統(tǒng)的pH值。

3 結語

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

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

[2]蔡云.乙烯裝置急冷水系統(tǒng)pH值的自動控制技術[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值先進控制應用[J].化工自動化及儀表,2010，(10)：106-108+126.

李英俊(1983- )，男 ，遼陽人，助理工程師，本科，主要從事化工工作。