IPC给千万吨炼油装上智慧大脑

图为云南石化生产区全景图

　　“经过升级改造，我们的千万吨炼油常减压装置控制回路的自控率达到100%，控制平稳率达99%以上，智能化水平大幅提高，综合能耗降低16.7%，产品损失减少0.05%。以年加工1000万吨原油计算，全年可增加经济效益6500万元以上。”5月13~14日在北京举行的2021中国石油石化企业信息技术交流大会暨油气产业数字化转型高峰论坛上，中石油云南石化有限公司常减压联合装置主任工程师王耀全分享了该公司最新投用的IPC(全流程智能控制)系统的实际使用效果。这样的一组数据，让参会者为之一振。

　　提升平稳率是关键

　　云南石化1300万吨/年炼油项目是中石油“十三五”期间惟一建成投产的千万吨炼厂，也是国内目前已投产的单套炼油能力最大和最先进的常减压装置。

　　“‘安稳长满优’是石化企业永恒的追求，只有做到‘五好’，企业经济效益才能实现最大化，竞争力才能提升。而这五个要素中，‘稳’是最关键、最核心的，也是其他‘四好’的基础和前提。”王耀全说，自2017年投产以来，云南石化一直持续不断围绕“稳”这个核心要素，对装置进行优化升级，希望提升装置运行的平稳率。公司先是购买了PID整定及性能评价软件，由于装置复杂，软件无法使用，PID控制回路不得不采用人工经验整定，控制效果不理想;之后又投用了APC(先进控制系统)，虽然装置自控率达98%以上，但由于生产工艺过程多变、各因素相互干扰，生产中仍存在控制参数波动大、报警频繁等问题。几年下来，投入不少，但装置始终无法真正平稳运行。

　　“事实上，云南石化遇到的问题并非个案，大型石化装置的精准智能控制本身就是一个长期困扰企业的世界性难题，这主要是由于石化生产工艺复杂、流程长，工况多变，运行状态需要频繁调整。一个大型石化装置的控制回路少则几百个多则数千个，而且各回路之间相互关联、互相影响，存在多层次、高维度、强非线性、强耦合性等难题，牵一发动全身。如果仅靠人工调节或少数局部控制系统的自动化，想要实现‘安稳长满优’几乎是不可能的。”北京世纪隆博科技有限公司负责人王文新解释说。

中石油云南石化有限公司常减压联合装置主任工程师王耀全分享IPC系统的使用效果。

　　全面系统破解难题

　　2020年，利用大修机会，云南石化希望再努力一次，把装置的平稳率提上来。

　　在前期调研中，他们了解到，东营联合石化、烟台万华等企业应用的IPC系统功能强大，或可解决公司目前面临的难题。在专程赴东营联合石化现场调研后，云南石化决定先在常减压装置上进行尝试。

　　据王耀全介绍，这次IPC系统开发和实施的具体内容包括：将200个传统PID控制升级为智能PID控制;将25个液位-流量串级升级为智能变参数非线性区域控制;开发6个智能函数控制器;开发常压炉和减压炉多变量智能控制;开发3个专家系统;优化7个控制方案;开发故障诊断与防御控制、智能报警管理系统。

　　经过2个月的改造，2021年1月22日，常减压装置重新开车。当控制室电脑屏上大幅波动曲线瞬间变成一条平滑的直线时，现场所有人都惊喜不已。“工作这么多年，我从来没有见过哪个装置可以运行得如此稳定!”回忆起开车时的情景，王耀全难掩兴奋之情，“这正是我们多年来梦寐以求的，现在终于实现了。”

　　升级改造后，云南石化常减压装置自控率达到100%，平稳率达99%，均方差减少95%，操作工调节次数减少95%，装置报警次数降低91.45%。

　　“IPC与其他系统最大的区别在于，全面系统地解决了基础控制回路所有的问题，相当于给DCS安装了智慧大脑，通过运用大数据分析、人工智能、机器学习等先进技术，装置实现了智能化运行，无需人工干预就可自动调节，保持自平衡的最佳状态。”王文新介绍说，为了攻克常减压装置智能控制这一世界性难题，IPC系统研发方世纪隆博组织研发团队，历时3年，开发出智能建模、智能PID控制、多变量智能控制、故障诊断与防护等多项智能控制技术，解决了石化生产装置从基础层控制到多变量控制的精准控制难题。

　　智慧大脑带来可观收益

　　IPC系统带给云南石化的不仅仅是装置平稳率的大幅提升。

　　截至4月底，装置已开工3个月。云南石化将3个月里的装置运行状况与改造前3年的数据进行了同期比较，结果显示，综合能耗平均下降了1.43千克标油/吨，降幅为16.7%。

　　“炼化行业经过了上百年的发展以及持续不断的技术进步，节能降耗的空间已经非常有限，即使采用目前最先进的节能技术，能耗下降百分之一已实属不易，而IPC通过对全流程的精准控制，尤其对换热终温实施均衡智能控制，常压炉入口温度大幅提升，将能耗降低了16.7%，这完全颠覆了我们已有的认知。”王耀全说。

　　云南石化还做了详细的测算，按照年加工1000万吨原油计算，仅节能一项，公司就能增加5000万元收入，加上产品损失减少带来的效益，公司每年增收可达6500万元。

　　据了解，在IPC在常减压装置试点成功的基础上，云南石化将加大IPC推广力度和应用范围，计划在其余16套装置、20个生产单元的控制系统上，将全部的APC升级为IPC，全面建设智能炼厂。