大块头的高“智商”——广东石化打造全流程智能控制系统纪实

北京世纪隆博科技有限责任公司技术专家在广东石化指导开车

　　今年2月，中国石油天然气股份有限公司广东石化分公司(简称“广东石化”)火出了圈——两天时间9次“刷屏”央视，众多媒体也相继对广东石化炼化一体化项目投产的消息进行报道。一个石化项目为何如此惹人注目?

　　“个头大”是其中一个原因。广东石化炼化一体化项目占地920公顷，年加工原油能力2000万吨，乙烯产能120万吨/年，对二甲苯产能260万吨/年，大大小小的装置共计41套，是名副其实的世界级“炼化巨无霸”。

　　“筋骨强”是另一个吸睛点。广东石化是目前国内外唯一可全部加工劣质重油的石化基地，能生产20多种油品、200多种化工产品，实现了“减油增化”“减油增特”。

　　如果说前两项是显而易见的硬实力，那么“高智商”则属于含而不露的内功。通过采用智能仪表、智能视频监控、智能终端、云计算、工业互联网、工业大数据、智能控制等技术，广东石化生产装置配备了一个世界一流的“超级大脑”，而其中全流程智能控制(IPC)系统在提高控制系统“智商”方面发挥了举足轻重的作用。

　　夯实底座提高“智商”

　　据广东石化科技发展部主任张元礼介绍，项目在做顶层设计时，就绘制了符合国际数字化、智能化发展趋势的技术路线图。在建设过程中，广东石化充分采用新技术，应用新架构、新平台，研发新软件、新模型、新算法，不断夯实智能化操控的底座，提升整个项目的“智商”。

　　2020年，广东石化通过多方考察、调研和论证，决定在120万吨/年乙烯装置、260万吨/年芳烃联合装置、360万吨/年蜡油催化裂化装置、300万吨/年连续重整装置4套最核心的装置上采用由北京世纪隆博科技有限责任公司(简称“世纪隆博”)自主开发的IPC系统。

　　今年年初，这4套龙头装置相继开车投产，IPC系统实现了与装置同步开车、同步投运，开车伊始就实现了100%智能控制。

　　“石化生产最理想的状态是‘安稳长满优’。‘稳’是其他4项要素的基础和依托，只有装置运行平稳了，安全生产、节能减排、质量提升和效益增加才有实实在在的抓手。IPC系统最大的优势就是通过智能化控制系统让复杂的生产系统实现最大程度的平稳运行。”广东石化化工生产一部经理曾飞鹏表示。

　　IPC助力智能化开车

　　新装置开车是石化企业生产中安全风险最多的一环，存在许多未知和不可控因素。广东石化新装置的开车过程更是如此，特别是很多技术都是首次运用，开车现场所有人小心谨慎、不敢懈怠。

　　广东石化260万吨/年芳烃联合装置是全球单套规模最大的芳烃联合装置，工艺流程长、复杂控制多，许多技术都是首次应用。而公司里的操作工70%是新毕业的学生，没有任何操作经验。加上流量表极易出现测不准的情况，开车过程存在许多未知的挑战和风险。该装置项目负责人、广东石化炼油生产四部经理助理李长江在装置投运前满心忐忑。

　　但让他没想到的是，装置投运过程非常顺利，IPC系统的多功能控制器自动实现了流量控制与阀门控制无扰切换，在副回路流量表测量不准的情况下，照样可以实现主回路控制参数的平稳控制，还可以做到油联运工况和正常工况一键式无扰切换。随着各单元在“智慧大脑”的指挥下平稳有序开工，各反应炉及重沸炉实现了全自动化控制，炉出口温度控制非常平稳，波动只有±1℃，炉热效率高达94.5%。

　　“现场没有手忙脚乱的现象出现，一切都平稳有序。在IPC系统的赋能下，即使是新入职的年轻员工也可以自如操作。通过大数据运算，几分钟之内计算机便可自动给出最优操控方案，并且自主完成仪表系统调控，操作工的工作难度和强度大幅降低，开工过程中的安全系数也大大提升。这是我之前没有想到的。”李长江不无感慨。

　　与李长江有同样感受的还有催化裂化领域开车专家、大庆石化炼油厂副总工张国静，他是专程来广东揭阳指导开车工作的。在蜡油催化裂化装置开车现场，看着技术专家在电脑屏幕前点点鼠标、敲敲键盘，简单输入几个参数，各仪表控制系统就自动地调节到最佳状态运行，他先是有些疑惑，然后赞叹道：“IPC确实不简单!”

　　张国静指导过多套蜡油催化裂化装置的开车过程，他说：“IPC好比傻瓜相机，不管摄影技术如何，只要你会按快门，就能拍出好照片。操作工不需具备高超的技能，轻轻松松就能干出漂亮活儿。”

　　高智商源自大智慧

　　那么，所有这些由繁化简、由难到易的智能化操作是如何实现的?技术提供方世纪隆博的负责人王文新给出了答案。

　　王文新介绍说：“IPC系统是一套专为石化行业定制的生产全流程智能控制系统，其目标是确保石化生产环节平稳高效运行。它针对大型石化装置多层次、高维度、强非线性、强耦合性等控制难题，采用工业大数据、人工智能等先进技术，结合多年来积累的丰富的行业经验，统筹设计，实现了全局化、一体化管控，相当于给复杂的石化装置安装一个超强‘智慧大脑’。”

　　据了解，IPC系统是一个完整的网络矩阵，集合了几十项智能控制技术，包括数据挖掘、智能建模、智能PID控制、多变量智能控制、智能优化、烽燧控制、连弩控制、专家系统等，涉及的专利技术多达上百项。

　　以260万吨/年芳烃联合装置为例，张元礼向记者进行了说明：“260万吨/年芳烃联合装置加热炉一共有3组进料路线，每组有20个支路，加起来就是60个，分别由60个调节阀进行控制。在以前，每个阀都是单独控制，调节起来不仅耗时长，而且不易调准。IPC系统通过后台的计算机程序将60个支路关联到一起，一键操作就能让所有的支路整齐划一地运行，只需短短几分钟就能让装置稳定运行。”

　　“乙烯装置的控制回路多达13000多个，其中控制回路800多个，各个回路环环相扣，单纯依靠手动调节实现平稳运行需要摸索很长时间。”曾飞鹏介绍说，“IPC系统投用后，从头到尾所有的控制由电脑程序自动完成，不仅简单易行、速度快，控制的精准度也大幅提高，裂解炉炉膛出口温度波动由原来的±5°降到±1°。”

　　装置平稳率的提升，意味着产品收率提升和能耗下降。对于一个2000万吨/年的大炼油项目来说，产品收率提高零点几个百分点，一年下来就能增加几千万元的收入。

　　广东石化总工程师花小兵表示，IPC系统的成功应用，带给广东石化的不仅仅是平稳高效开车，未来也将在企业高质量发展、核心竞争力提升及实现“双碳”目标方面发挥重要作用。