本發(fā)明涉及一種石油分餾塔運行狀況觀測器，屬于生產(chǎn)過程動態(tài)學(xué)應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：本發(fā)明所述石油分餾塔是指具有塔頂和塔底產(chǎn)品外，還具有側(cè)線產(chǎn)品的石油分餾塔主體和相應(yīng)的外圍設(shè)備。進(jìn)入分餾塔的物料為高溫下成為汽相的原料油，在分餾塔中經(jīng)幾十層塔板間的傳質(zhì)傳熱，分離成為合乎規(guī)格要求的石油氣、汽油或石腦油、煤油、柴油、蠟油、潤滑油原料等各種產(chǎn)品。正常運行的石油分餾塔是一個多變量互相影響的動態(tài)系統(tǒng)，反映運行狀況的變量經(jīng)常是隨時間變化的。但不少變量變量沒有實時測量儀表，塔內(nèi)幾十層塔板上的汽、液相石油餾分的溫度只有少量的測點，塔內(nèi)汽液相負(fù)荷、原料性質(zhì)均無實時測量數(shù)據(jù)，運行狀況、故障和異常工況難于得到及時分析，難于適應(yīng)原料性質(zhì)變化，產(chǎn)品質(zhì)量靠化驗分析，從采樣到取得數(shù)據(jù)通常要一個小時以上，難于對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行及時控制，難于實現(xiàn)安全平穩(wěn)優(yōu)化運行。為提供石油分餾塔運行時重要但不可實測變量的實時信息，已出現(xiàn)了以下兩類方法：一類是基于石油分餾塔運行機(jī)理的變量間穩(wěn)態(tài)關(guān)系進(jìn)行計算，如用克勞修斯-克拉伯隆(Clausius-Clapeyron)給出的壓力補償溫度關(guān)系，近似計算石油產(chǎn)品的質(zhì)量；或用穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型對塔內(nèi)氣液相負(fù)荷進(jìn)行計算等，這類方法符合分餾塔穩(wěn)定不變時的狀態(tài)，但不適應(yīng)分餾塔運行時的動態(tài)變化。另一類方法是用實測數(shù)據(jù)回歸計算，如最小二乘法、或用某種人為關(guān)系，如神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，估算無實測值的變量；由于未按石油分餾塔的運行機(jī)理，又常常不考慮分餾塔運行時的動態(tài)變化，或采用人為假設(shè)動態(tài)變化規(guī)律，計算結(jié)果只能適應(yīng)實測變量時所相應(yīng)的一個較小的變化范圍，不能適應(yīng)操作狀況和原料性質(zhì)的變化，不能確定給出的計算結(jié)果是否符合分餾塔運行機(jī)理，甚至?xí)霈F(xiàn)計算結(jié)果與工藝機(jī)理確定的方向相反，導(dǎo)致錯誤的操作與控制。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是：給出一種適應(yīng)石油分餾塔運行時動態(tài)變化狀況的觀測器，包括流入流出分餾塔流量、塔內(nèi)汽液相負(fù)荷、產(chǎn)品質(zhì)量、原料性質(zhì)等不可實測變量的實時值，以提高石油分餾塔操作水平、實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量卡邊控制和節(jié)能降耗、適應(yīng)原料性質(zhì)變化、實現(xiàn)安全、平穩(wěn)和優(yōu)化控制。1、本發(fā)明的基本特征：1-1石油分餾塔觀測器：由以下順序完成的各部分組成：見圖11.石油分餾塔實測變量采集處理器：含故障檢測，是本發(fā)明給出無實測變量實時值的依據(jù)。2.出入流量觀測器：給出流入流出分餾塔無實測值流量的實時值，為運行狀狀況分析和以下各觀測提供計算依據(jù)。3.塔內(nèi)負(fù)荷觀測器：給出進(jìn)出塔內(nèi)各塔段的內(nèi)回流流量和汽相油品流量的實時值，為塔內(nèi)運行狀況、產(chǎn)品質(zhì)量實時計算和原料性質(zhì)變化判斷提供實時數(shù)據(jù)，為防沖塔、防漏液、防液泛、防干板或抽空、異常工況等提供預(yù)警信息。4.產(chǎn)品質(zhì)量觀測器：依據(jù)油汽分壓補償溫度、油品實時蒸餾特性和塔內(nèi)負(fù)荷，給出塔頂和各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量的實時值，為實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的實時監(jiān)視和控制提供依據(jù)。5.原料性質(zhì)觀測器：提供流入各塔段汽相原料性質(zhì)變化實時信息；若原料來自化學(xué)反應(yīng)器，給出反應(yīng)物產(chǎn)品組成的實時信息，作為反應(yīng)器控制和憂化的依據(jù)。6.計算結(jié)果顯示、存儲與輸出處理器；石油分餾塔觀測器是由以上各部分組成的整體，可在已有的分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)DCS上實現(xiàn)；其中1和6可利用已有技術(shù)實現(xiàn)。所有觀測計算的結(jié)果可在小于等于20秒鐘的周期內(nèi)給出實時刷新值。1-2.依據(jù)動態(tài)變化規(guī)律和實測變量確定無實測值變量的實時值石油分餾塔運行時經(jīng)常出于動態(tài)變化中，反映其運行狀況的變量，無論是否有實測值，都是隨時間變化的。溫度變化時，積蓄的熱量隨之變化，塔內(nèi)或容器中液位變化時，容器中積蓄的物料量隨之變化。動態(tài)變化的規(guī)律是動態(tài)平衡，即物料積蓄變化量等于流入與流出物料量之差，熱量積蓄變化量等于流入流出熱量之差；其中流入流出熱量取決于溫度和熱載體流量之乘積。流入和流出的物料量或熱量中，有些有實測值，有些無實測值，在線實時計算給出無實測值變量的實時值，必須計算動態(tài)積蓄變化量，稱為觀測器。動態(tài)積蓄變化量的一般表達(dá)式為：分餾塔中常見的積蓄變化量如下：對熱量積蓄變化量:x＝T＝溫度，C＝溫度變化一個單位所需的熱量，稱為熱容量對容器中液相物料積蓄變化量：x＝HL＝液位高度C＝液位變化一個單位所需液相物料量，稱為物料容量容器中汽相物料積蓄變化量:x＝P＝容器壓力C＝壓力變化一個單位所需的汽相物料量，稱為物料容量當(dāng)狀態(tài)變量有實測值時，積蓄量變化量可用下式計算：Cdx(t)dt=Cx(t)-x(t-TS)TS---(1-2)]]>t＝當(dāng)前時刻TS＝計算周期，建議TS≤20秒；x(t)，x(t-TS)＝當(dāng)前和前一周期時刻的實測狀態(tài)變量值。本發(fā)明對狀態(tài)變量實測值進(jìn)行濾波后再用(1-2)式計算?？蛇x用已有濾波方法進(jìn)行濾波，如：一階濾波、滑動加權(quán)平均濾波、限速濾波、自適應(yīng)限速濾波等，可選其中一種，或以上濾波方法的組合，如自適應(yīng)限速濾波與一階濾波串聯(lián)。當(dāng)狀態(tài)變量無實測值時，需先對無實測值狀態(tài)變量進(jìn)行觀測計算，再按(1-2)式計算動態(tài)積蓄變化量，詳見塔內(nèi)負(fù)荷觀測器說明。1-3.可觀性與可觀性的實時檢驗利用動態(tài)變化規(guī)律和所具有的實測變量，是否可計算給出無實測值變量的實時值，就是可觀性問題。對于石油分餾塔，每層塔板上汽相與液相油品溫度變化時均有明顯的熱量積蓄量的變化，即每層板上的液相溫度和氣相溫度均為狀態(tài)變量，但許多層塔板上的汽液相溫度無實測值，流入流出各層塔板的汽液相流量也無實測值，因此，不可能由實測變量計算給出每層塔板上各有關(guān)變量的實時值，即不具備可觀性。對每層板上的汽液相油品溫度都設(shè)置測量儀表是不現(xiàn)實的，也不必要。本發(fā)明按塔段進(jìn)行塔內(nèi)汽液相負(fù)荷的觀測計算，只要進(jìn)出塔段的汽液相油品溫度具有實測值，入出分餾塔各流量具有實時值，形成可觀性，并用觀測器方法給出塔段內(nèi)各層板上汽液相油品積蓄熱變化量，從而給出流入流出各塔段的汽液相油品流量，即塔內(nèi)負(fù)荷的實時值，滿足運行狀況實時觀測的要求，是本發(fā)明的特征。當(dāng)觀測計算中所用實測變量中任何一個變量出現(xiàn)故障時，就失去了可觀性。若出入流量觀測器失去可觀性，后序各觀測器也失去可觀性。因此，本發(fā)明對可觀性進(jìn)行實時檢驗，給出不可觀信息，防止出現(xiàn)問題。1-4.按分餾塔運行狀況下油品特性進(jìn)行計算石油為復(fù)雜物系，無法用其組成的各純組分對其進(jìn)行分析和計算，在石油分餾塔實際運行與操作時，常常用油品的輕重進(jìn)行分析，或用原料的產(chǎn)品組成進(jìn)行分析，因此，在觀測計算中提供與此相關(guān)的實時信息。在石油分餾塔的設(shè)計和運行中，常用實沸點蒸餾特性，恩氏蒸餾和平衡汽化數(shù)據(jù)，這些蒸餾特性都是在特定的條件下取得的，不能用于實際運行狀況下的實時計算。本發(fā)明將常用的蒸餾數(shù)據(jù)按分餾塔實際運行狀況進(jìn)行修正，形成實時蒸餾特性，作為計算的依據(jù)，詳見產(chǎn)品質(zhì)量觀測器。本發(fā)明所述的一種石油分餾塔運行狀況觀測器，依據(jù)石油分餾塔運行時動態(tài)變化規(guī)律和實測變量，給出確定石油分餾塔無實測值變量實時值的方法和實施結(jié)構(gòu)，對可觀性進(jìn)行實時檢驗，給出不可觀信息，防止出現(xiàn)問題。實施本發(fā)明后，將為生產(chǎn)管理和操作人員提供石油分餾塔運行狀況的全面實時信息，提供防沖塔、防漏液、防液泛、防干板或抽空、異常工況等實時預(yù)警信息，是分餾塔安全運行的重要措施；產(chǎn)品質(zhì)量的實時計算是改進(jìn)操作、實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量實時控制，提高高價值產(chǎn)品產(chǎn)率的基礎(chǔ)；原料性質(zhì)變化的實時判斷是適應(yīng)原料變化、平穩(wěn)操作的重要信息；若分餾塔原料來自化學(xué)反應(yīng)器，原料中產(chǎn)品分布是反應(yīng)器實時優(yōu)化的依據(jù)。這些作用，已為實際應(yīng)用所證實。附圖說明圖1石油分餾塔運行狀況觀測器示意圖。圖2常壓分餾塔底示意圖，其中：T*表示溫度測量儀表，L*表示液位測量儀表F*表示流量測量儀表，P*表示壓力測量儀表圖3催化裂化裝置主分餾塔底示意圖，其中：T*表示溫度測量儀表，L*表示液位測量儀表F*表示流量測量儀表，P*表示壓力測量儀表圖4延遲焦化裝置主分餾塔底示意圖，其中：T*表示溫度測量儀表，L*表示液位測量儀表F*表示流量測量儀表，P*表示壓力測量儀表圖5塔段示意圖，其中：T*:表示溫度測量儀表，L*:表示塔內(nèi)液相油品流量，即內(nèi)回流流量F*:表示實測流量儀表，V*:表示塔內(nèi)汽相油品流量，G:表示產(chǎn)品流量下標(biāo)i：自下至上的塔段序號上標(biāo):V-汽相油品,L-液相油品,W-水蒸汽,A-附加油品,R-循環(huán)回流。具體實施方式2、出入石油分餾塔無實測值流量觀測器(圖1中的2.)流入流出分餾塔無實測值流量含分餾塔各產(chǎn)品流量和進(jìn)入分餾塔塔板的汽相油品流量，在線實時計算這些流量實時值的特點是：考慮與分餾塔相關(guān)設(shè)備中的動態(tài)積蓄變化量，具體方法如下。實施例12-1.：塔頂餾出產(chǎn)品流量的觀測計算塔頂餾出產(chǎn)品有石腦油或汽油和石油汽，在塔頂餾出處均為汽相，經(jīng)冷卻后汽油或石腦油為液相，進(jìn)入分離罐后將二者分離，自分離罐流出的石油汽和液相產(chǎn)品流量均有測量儀表，觀測計算塔頂餾出各產(chǎn)品流量的特點是考慮油汽分離罐中動態(tài)積蓄變化量。塔頂餾出汽相產(chǎn)品流量實時觀測計算如下：GoV(t)=FtopV(t)+CtopVdPtop(t)dt≈FtopV(t)+CtopVPtop(t)-Ptop(t-TS)TS---(2-1)]]>t＝當(dāng)前時刻Ptop＝實測塔頂分離罐壓力Ts＝計算周期塔頂餾出汽油或石腦油產(chǎn)品流量的實時值計算如下:GoP(t)=FtopP(t)+ρo[d(A0HLtopgo)dt-AwdHLtopowdt]---(2-2)]]>dA0HLtopgo(t)dt=(A0HLtopgo)(t)-(A0HLtopgo)(t-TS)TS---(2-3a)]]>Ao＝塔頂分離罐油面高度和相應(yīng)的截面積塔頂分離罐為臥罐時，Ao是液位高度的函數(shù)Aw＝塔頂分離罐油水界面高度和相應(yīng)的截面積ρo＝液相產(chǎn)品重度TS＝計算周期≤20秒塔頂餾出處于汽相的石油產(chǎn)品的總流量為：Vtop=GoV+Gop(t)+FtopR(t)---(2-4)]]>實施例22-2：側(cè)線餾出產(chǎn)品流量的實時計算觀測計算的特點是考慮側(cè)線產(chǎn)品汽提塔中產(chǎn)品動態(tài)積蓄變化量Gjp(t)=Fjp(t)+ρjAjHLjp(t)-HLjp(t-Ts)TS---(2-5)]]>其中：j＝側(cè)線產(chǎn)品序號，通常自上向下排序ρj,Aj＝產(chǎn)品重度與汽提塔截面積實施例32-3：進(jìn)入常壓塔最下層塔板氣相原料流量對圖2所示常壓塔塔底流程，依據(jù)塔底物料平衡計算進(jìn)入精餾塔段最下層板的氣相流量的實時值：V0(t)=F0(t)+F1(t)-Fb(t)-ρbAbLb(t)-Lb(t-TS)TS---(2-6)]]>其中：F0(t)＝實測當(dāng)前時刻入塔原料油流量濾波后值；Fb(t)＝實測當(dāng)前時刻塔底抽出流量濾波后值；F1(t)＝實測當(dāng)前時刻最下層塔板流入塔底流量濾波后值；Lb(t)＝實測當(dāng)前時刻塔底液位濾波后值；Lb(t-TS)＝實測前一時刻塔底液位經(jīng)濾波后值；ρb＝塔底油的重度；Ab＝塔底液位截面積。實施例42-4：進(jìn)入催化裂化裝置主分餾塔最下層板汽相流量和反應(yīng)產(chǎn)物流量的觀測。其流程見圖3。汽相反應(yīng)產(chǎn)物自塔底進(jìn)入分餾塔，向上經(jīng)人字檔板，由返塔底的回?zé)捰秃蜕戏邓h(huán)油漿取熱后，形成進(jìn)入第一層精餾塔板的汽相原料流量V0，但V0和反應(yīng)產(chǎn)物流量F0均無測點，按塔底物料和熱量動態(tài)平衡計算：人字板物料平衡：V0＝F0+F2-Fb(2-7a)塔底物料平衡：F2＝回?zé)捰头邓琢髁縁3＝塔底抽出油漿流量Lb＝塔底液位高度Ab,ρb＝塔底截面積和油品重度人字板部分熱平衡:QeD(t)=F0H(T0)+F2h(T8)-Fbh(T7)-V0H(T1)-QR(t)---(2-8)]]>QeD(t)=CV0dT1(t)dt+CexdT6(t)dt]]>T1＝人字板上汽相油品及塔壁熱容量和溫度Cex,T6＝人字板及塔壁熱容量和溫度QR(t)＝F4[h(T7)-h(T4)]＝上返塔循環(huán)油漿取熱量H(T),h(T)＝溫度為T時油品的汽相焓與液相焓聯(lián)立求解(2-7b)和(2-8)式，即可得到V0和F0的實時值。實施例52-5：進(jìn)入延遲焦化裝置主分餾塔反應(yīng)油氣流量和最下層塔板的汽相流量的觀測計算延遲焦化裝置主分餾塔底流程見圖5。按塔底物料和熱量動態(tài)平衡進(jìn)行計算：物料平衡：V0＝F2+F0-Fb(2-9)Fb=F5-F4-F3+ρbAbdLb(t)dt---(2-10)]]>ρb,Ab分別為塔底液相油品的重度與塔底截面積Lb＝塔底液位高度實測值F2,F3:見圖4F5＝進(jìn)焦化爐原料流量實測值F4＝回?zé)捰土髁繉崪y值熱平衡：由熱平衡計算F0＝進(jìn)入分餾塔的焦化反應(yīng)產(chǎn)物流量：QexD=F0H(T0)-V0H(T2)+F2h(T1)-Fbh(T6)+Qw---(2-11)]]>Qw＝F6[Hw(T0)-Hw(T2)]＝水蒸汽帶入熱量由(2-9)(2-11)式：其中：Q1＝F2[H(T2)-h(T1)]Q2＝Fb[H(T2)-h(T6)]H(T),h(T)＝油品在溫度為T時的汽相焓,液相焓實施例63、石油分餾塔內(nèi)汽液相負(fù)荷實時觀測器3-1塔段劃分與可觀性依據(jù)1-4節(jié)可觀性說明，按塔段物料和熱量動態(tài)平衡進(jìn)行觀測計算。本發(fā)明按以下原則劃分塔段：具有循環(huán)回流取熱的相鄰塔板為一塔段，如塔頂循環(huán)回流塔段和各中段回流取熱塔段。側(cè)線產(chǎn)品抽出層及其以上若干層塔板組成一個塔段。每個塔段內(nèi)塔板結(jié)構(gòu)尺寸相同。塔段內(nèi)包含的塔板層數(shù)不宜過多。圖5為塔段示意圖。本說明以汽相原料進(jìn)入的塔板,即最下層精餾塔板所在的塔段序號為1，依次上推，塔頂段序號最大。其中實線框內(nèi)的變量，包括流入流出各塔段的液相和汽相油品的溫度、循環(huán)回流取熱和附加油品流量和溫度、水蒸汽流量等具有實測值，流入流出分餾塔流量有觀測值，是塔段具有可觀性所須的測點布置。點劃線框內(nèi)的變量沒有實測值，即流入流出塔段的汽相流量Vi-1,Vi和液相流量Li+1,Li，即塔內(nèi)汽液相負(fù)荷，需由觀測器提供其實時值。以下說明均采用圖5中給出的變量符號和上下標(biāo)：T＝溫度(℃)V＝汽相油品流量L＝液相油品流量F＝實測流體流量G＝產(chǎn)品流量下標(biāo)：i＝塔段序號(由下向上遞增)上標(biāo)：V＝汽相油品L＝液相油品W＝水蒸汽A＝附加液相油品R＝循環(huán)回流變量的缺省單位為：溫度T(℃)，流量F,G,V,L(噸/時)。3-2塔段汽液相負(fù)荷計算的動態(tài)平衡式塔段物料平衡(忽略物料積蓄量變化)：i＝塔段序號Li0=Vi-1+FiA+Li+1-Vi---(3-1)]]>Li=Li0-GiP---(3-2)]]>塔段熱平衡：QiD=Vi-1H(Ti-1V)-ViH(TiV)+Li+1h(Ti+1L)-Li0h(TiL)-QiR+QiW+FiAh(TiA)---(3-3)]]>(見3-5節(jié)說明)H(T),h(T)＝分別為油品在溫度為T時的汽相焓,液相焓由(3-1)(3-2)(3-3)推導(dǎo)給出以下兩種遞推計算方法。3-3由塔底第1精餾塔段向上逐段遞推計算由進(jìn)入第一塔段的汽相原料油溫度和流量V0、第一塔段流出的內(nèi)回流流量L1的實時值，進(jìn)行遞推計算；由i＝1,已知Vi-1＝V0,L1，開始遞推計算：第一步：計算內(nèi)回流流量Li+1，將(3-1)式，代入(3-3)式,得：Li+1(t)=Qi+V(t)+Qi+L(t)-Qi+A-QiR(t)-QiD(t)+QiW(t)Si+Li+1(TiV-Ti+1L)+HV(TiV)---(3-4a)]]>其中：為相應(yīng)平均溫度下液相油品定壓比熱；HV(T)＝油品在溫度為T時的汽化潛熱；見(3-3)式說明；下標(biāo)“+”表示按塔段序號遞推計算。第二步：依據(jù)(3-1)(3-2)式，計算流出塔段汽相油品流量Vi：Vi=Vi-1+FiA+Li+1-Li0---(3-4b)]]>再按以上兩步計算i＝2的V2和L3，如此逐段向上遞推，直到塔頂段。注：也可第一步計算汽相油品流量Vi，第二步計算內(nèi)回流流量Li+1。計算結(jié)果與(3-4a)(3-4b)給出的結(jié)果相同，此處略去其計算式。3-4由塔頂逐段向下遞推計算由已知塔頂冷回流流量和溫度、塔頂餾出產(chǎn)品溫度與流量的實時值，由塔頂段i＝ns開始逐段向下遞推計算，直到i＝1即最下層塔段:第一步：計算內(nèi)回流量Li0=Qi-L+Qi-A-Qi-V+QiR+QiD-QiWSi-Li0[(Ti-1V-TiL)+HV(Ti-1V)]---(3-5a)]]>Qi-L=Li+1[Si-Li+1(Ti-1V-Ti+1L)+HV(Ti-1V)]]]>Qi-V=ViSi-V(Ti-1V-TiV)Qi-A=FiA[Si-FA(Ti-1V-TiA)+HV(Ti-1V)]]]>見(3-3)式說明；HV(T)＝油品在溫度為T時的汽化潛熱；定義同前，下標(biāo)“-”表示自塔頂段向下遞推計算第二步：計算Vi-1同上，也可先計算Vi-1，再由(3-1)(3-2)式計算得到和Li。3-5塔段積蓄熱變化量的實時計算：塔段積蓄熱是段內(nèi)各層板汽相和液相油品積蓄熱之和。但塔段只有最上層流出汽相油品溫度和最下層板上液相油品溫度具有實測值，本發(fā)明按以下方法給出塔段全部積蓄熱變化量的實時觀測值：3-5-1塔段最上層流出汽相油品與塔殼積蓄熱變化量：塔段最上層餾出汽相油品溫度具有實測值，故：Qi,niVD(t)=Ci,niVdTi,niVdt≈Ci,niVTi,niV(t)-Ti,niV(t-TS)TS---(3-6)]]>TS＝觀測計算周期下標(biāo)：i＝塔段序號ni＝第i塔段最上層塔板序號3-5-2塔段最上層板上液相油品與塔板積蓄熱變化量：Qi,niLD(t)=Ci,niLTi,niL(t)-Ti,niL(t-TS)TS---(3-7)]]>塔段最上層板上液相溫度通常無測點，但有如下關(guān)系：Ci,niVdTi,niVdt=Qi,niVD(t)=[SiVVi(t)+SiwFiw(t)][Ti,niL(t)-Ti,niV(t)]---(3-8)]]>Vi,(3-8)式中只有頂層板上液相溫度未知，故有：Ti,niL(t)=Ti,niV(t)+Qi,niVD(t)SiVVi(t)+SiwFiw(t)---(3-9a)]]>Ti,niL(t-Ts)=Ti,niV(t-Ts)+Qi,niVD(t-Ts)SiVVi(t-Ts)+SiwFiw(t-Ts)---(3-9b)]]>將(3-9)式代入(3-7)式，即得最上層板液相及塔板積蓄熱變化量。3-5-3最下層板上液相油品積蓄熱變化量最下層板上液相溫度有實測值，積蓄熱變化量為：Qi,1LD(t)=Ci,1LdTi,1Ldt≈Ci,1LTi,1L(t)-Ti,1L(t-TS)TS---(3-10)]]>若最下層板液相經(jīng)集郵箱后流出，且溫度測點在集郵相出口，則需由集油箱動態(tài)模型實時計算給出的觀測值：Ti,1L(t)=Tib(t)+CibdTib(t)dt≈Tib(t)+CibTib(t)-Tib(t-TS)TS---(3-11)]]>3-5-4塔段最下層板上汽相積蓄熱變化量：Qi,1VD=Ci,1VdTi,1Vdt=(Si,1VVi,1+SiwFiw)(Ti,1L-Ti,1V)---(3-12)]]>和均有實測值，可假設(shè)的初值，用實測變量和(3-12)式進(jìn)行遞推計算，經(jīng)相當(dāng)計算周期后使逼近其真值。再按下式計算動態(tài)積蓄熱變化量。Qi,1VD(t)=Ci,1VTi,1V(t)-Ti,1V(t-TS)TS---(3-13)]]>3-5-5塔段總積蓄熱變化量QiD(t)=0.5ni[Qi,niVD(t)+Qi,1VD(t)+Qi,niLD(t)+Qi,1LD(t)]---(3-14)]]>ni＝塔段內(nèi)塔板數(shù)量3-6塔內(nèi)運行工況超限或異常工況報警3-6-1第i塔段流出氣相油品線速實時計算：SiV(m/sec)=13600Ai(Viγiv+Fiwγiw)·P0(Ti+273)293Pi---(3-15)]]>Vi,Fiw＝分別為第i塔段出口氣相油品流量和水蒸汽流量(kg/h)Ai＝第i塔段截面積(m2)P0＝標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下壓力(絕對壓力)大氣壓下第i段氣相油品,水蒸汽的重度(kg/m3)Ti，Pi＝第i塔段出口實測溫度(℃)和壓力(絕對壓力)3-6-2運行工況超限判斷與預(yù)警當(dāng)給出氣相線速超上限報警信號，防沖塔；當(dāng)給出氣相線速超下限報警信號，防漏液；當(dāng)給出超限報警信號，防液泛；當(dāng)給出超限報警信號，防干板或抽空；3-6-3塔段異常工況判斷：出現(xiàn)以下情況時，給出異常預(yù)警信號：汽液相溫差超上下限；進(jìn)出塔段汽相流量差(Vi-1-Vi)超上下限；進(jìn)出塔段內(nèi)回流流量差(Li-Li+1)超上下限；塔段某一變量有明顯變化，而其它變量無明顯變化。實施例74、石油分餾塔產(chǎn)品質(zhì)量觀測器石油分餾塔產(chǎn)品質(zhì)量主要是汽油的干點，航煤和柴油的95％點或90％點，以及與此有關(guān)的凝固點或傾點、閃點、冰點等。這些質(zhì)量制標(biāo)通常需在現(xiàn)場采樣、經(jīng)化驗分析取得，從采樣到取得結(jié)果通常在一個小時以上，已有的在線質(zhì)量儀表，滯后時間一般在5分鐘以上，且采樣點不在分餾塔產(chǎn)品餾出口，不能給出產(chǎn)品質(zhì)量的實時值，實際運行時，常以控制溫度為手段，但溫度不能準(zhǔn)確的反映產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明基于油品性質(zhì)，考慮油汽分壓補償溫度、油品性質(zhì)和塔內(nèi)負(fù)荷對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，給出產(chǎn)品餾出口處產(chǎn)品質(zhì)量的實時值。4-1產(chǎn)品質(zhì)量影響因素之一：油氣分壓的實時計算從原理上，克勞修斯-克拉伯隆(Clausius-Clapeyron)給出了壓力補償溫度關(guān)系，但對於石油分餾塔來說，產(chǎn)品餾出口不僅有該餾出口的產(chǎn)品，還有水蒸汽和其他產(chǎn)品，需用產(chǎn)品餾出口處產(chǎn)品的分壓補償溫度，其關(guān)系式如下：Tjcomp=TjV-ajP(TjV+273)[Ln(Pjg)-Ln(Pa)]1+ajP(TjV+273)[Ln(Pjg)-Ln(Pa)]---(4-1)]]>j＝0為塔頂液相產(chǎn)品，j＝1,2,3,4為一,二,三,四,側(cè)線產(chǎn)品對側(cè)線產(chǎn)品,為產(chǎn)品抽出層下汽相油品溫度與產(chǎn)品分壓，產(chǎn)品分壓單位為絕對壓力；Pa＝大氣壓產(chǎn)品油氣分壓按下式計算：Pjg=GjP+LjGjP+Lj+MjP(FwMw+G0VMg+Σk=0j-1GkPMkP)(Pj+Pa)---(4-3)]]>Pj＝實測或計算所得第j產(chǎn)品抽出層下壓力(表壓)；Lj＝第j產(chǎn)品抽出層的內(nèi)回流流量；Fwi,Mw＝第j產(chǎn)品抽出層下水蒸汽流量及水蒸汽分子量；分別為出入流量觀測器給出各產(chǎn)品流量及各產(chǎn)品分子量。4-2產(chǎn)品質(zhì)量影響因素之二：實時蒸餾特性與油品性質(zhì)4-2-1實時蒸餾特性是分餾塔實際運行狀況下，溫度與液相油品汽化量關(guān)系，以溫度為橫坐標(biāo)，汽化量為縱坐標(biāo)，表示油品特性。汽化量采用重量單位，不僅適應(yīng)生產(chǎn)過程運行時提供的流量值常為重量單位，也改變了蒸餾特性的斜率，溫度越高，汽化油品的重度隨之增高，蒸餾特性斜率增大，便于衡量油品性質(zhì)變化。若在沸點10-90％范圍內(nèi)，以體積流量計量汽化量的蒸餾特性系數(shù)為1，以重量流量計量汽化量時，若汽化油品的重度與汽化溫度成正比，實時蒸餾特性系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系為：Ki+1LV=1-αiL+αiLTiL-TLi+1ipRi+1L≤1---(4-4)]]>對汽油：柴油：由實時蒸餾特性計算內(nèi)回流流量Li+1在第i塔段內(nèi)的汽化流量：NiLV=KiLVLi+1TiL-T‾Li+1ipR‾i+1L+KiALVFiATiL-T‾iAipR‾iA---(4-5)]]>aR,bR＝可調(diào)參數(shù)分別是進(jìn)入第i塔段附加油品的實時餾程特性系數(shù),沸點范圍和初餾點實際運行時，溫度、流量、熱量都是隨時變化的，實時蒸餾特性系數(shù)也是隨時間變化的。4-2-2進(jìn)入塔段汽相油品蒸餾特性系數(shù)的在線實時計算KiVL1=NiVL(Ti-1V-TiV)(Vi-1-Vi0)---(4-9)]]>NiVL=Li0-Li+1+FiA+NiLV=Vi-1-Vi+NiLV---(4-10)]]>Vi0＝進(jìn)入第i塔段汽相油品中的不凝汽流量稱為進(jìn)入塔段汽相油品實時蒸餾特性系數(shù)，其數(shù)值增大，表明汽相油品變重，是應(yīng)向產(chǎn)品終餾點的一個因素。4-3產(chǎn)品終餾點的在線實時計算：4-3-1分餾塔產(chǎn)品餾餾口處產(chǎn)品終餾點實時計算：除壓力補償溫度和汽相油品餾程特性系數(shù)外，塔內(nèi)負(fù)荷也是影響產(chǎn)品質(zhì)量的另一因素，產(chǎn)品終餾點按下式在線實時計算：Tjep=ajRTjcomp+ajKKjVL1+ajSSjV+Ej0---(4-11)]]>為可調(diào)參數(shù)；4-3-2終餾點的簡化計算石油分餾塔運行時各變量沒有大的變化，可用以下簡化算式：Tjep=ajTep·TjV-ajPep·Pjg+ajTPep(TjV+273)·Pjg+ajVLepKjVL1+ajSS‾jV+ej0---(4-12)]]>是由額定值計算得到的可調(diào)參數(shù)；為零點調(diào)整參數(shù)。4-4其它產(chǎn)品質(zhì)量的在線實時計算4-4-1航煤或柴油傾點Tpp或凝固點的計算Tpp＝CppTiep+Tpp0(4-13)Tiep＝航空煤油或柴油的終餾點(90％點或95％點)Cpp為可調(diào)參數(shù)；Tpp0為零點調(diào)整值?？烧{(diào)參數(shù)值因產(chǎn)品(煤油或柴油)和質(zhì)量指標(biāo)(凝固點或傾點)而異。4-4-2航煤冰點Tfz的實時計算：Tfz=CfzdTiep+CfznTnep-Tfz0---(4-14)]]>Tiep＝航煤終餾點或凝固點；可調(diào)參數(shù)；Tfz0＝零點調(diào)整。4-4-3航煤或柴油閃點TfsTfs=CfsnepTnep+CfssrFdGjP-Tfs0---(4-15)]]>其中：為可調(diào)參數(shù)；Tfs0為零點調(diào)整；Fd＝汽提塔汽提蒸汽流量；或汽提塔提供的熱流量。4-5化驗分析采樣點產(chǎn)品質(zhì)量實時值計算：分餾塔經(jīng)處於動態(tài)變化中，化驗分析采樣點的產(chǎn)品質(zhì)量不同於產(chǎn)品分餾塔餾出點的產(chǎn)品質(zhì)量，實時控制和原料性質(zhì)變化都需要采用分餾塔產(chǎn)品餾出點的產(chǎn)品質(zhì)量，為對比觀測計算給出的餾出點和采樣點產(chǎn)品質(zhì)量，給出采樣點產(chǎn)品質(zhì)量的實時計算值如下：dTjsdt=-ajTTjs+ajTTj*(t-τjT)---(4-16)]]>采樣點產(chǎn)品質(zhì)量計算值與同一時間采樣化驗分析值對比，二者偏差較大時，是調(diào)整各產(chǎn)品質(zhì)量計算式中的參數(shù)依據(jù)。實施例85、石油分餾塔原料性質(zhì)觀測器:5-1原料中各產(chǎn)品組成的的實時觀測當(dāng)石油分餾塔的原料為反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物時，石油分餾塔原料的組成就是反應(yīng)產(chǎn)物的組成，其實時值對反應(yīng)器控制和實時優(yōu)化是非常必要的。權(quán)利要求五給出的產(chǎn)品流量實時值和權(quán)利要求八給出的產(chǎn)品質(zhì)量實時值，為實時計算原料中產(chǎn)品組成提供了實時數(shù)據(jù)，本發(fā)明在實時計算原料中產(chǎn)品組成時，進(jìn)一步以下實際問題:5-1-1標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品質(zhì)量下的產(chǎn)品流量：石油分餾塔運行時，為保證產(chǎn)品質(zhì)量合格，產(chǎn)品質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品質(zhì)量總是存在偏差的，在計算原料中產(chǎn)品組成時，要按標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品質(zhì)量計算，為此，需將實際產(chǎn)品流量換算為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量指標(biāo)下的流量，本發(fā)明給出以下算法：其中：分別為第j產(chǎn)品終餾點和初餾點的標(biāo)準(zhǔn)值；分別為第j產(chǎn)品終餾點和初餾點的觀測值；ξj＝初餾點修正系數(shù)。5-1-2原料中產(chǎn)品組成百分?jǐn)?shù)的實時計算石油分餾塔各產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量下的流量對原料變化具有時間滯后和動態(tài)響應(yīng)，對第j產(chǎn)品，其關(guān)系用下述動態(tài)關(guān)系計算：G0jP(t-τ0j)=dWj(t)dt+G‾jp(t)---(5-2)]]>其中：τ0j＝原料油流量測點到第j產(chǎn)品抽出點的流動時間；Wj＝塔內(nèi)第j產(chǎn)品的積蓄量。以產(chǎn)品在原料中的百分?jǐn)?shù)表示原料的產(chǎn)品組成：Yj(t-τ0j)=G0jP(t-τ0j)F0(t-τ0j)×100%---(5-3)]]>各產(chǎn)品組成的實時計算值具有不同的滯后時間和動態(tài)響應(yīng)。顯然，塔頂產(chǎn)品對原料的變化具有最長時間滯后，約2分鐘左右。時間滯后值可由分餾塔實時記錄數(shù)據(jù)得到。5-2塔段汽相進(jìn)料性質(zhì)的實時衡量為盡快得到原料性質(zhì)的變化，可利用(4-9)式給出油品實時蒸餾特性系數(shù)用以下計算結(jié)果衡量：的額定值見(4-5)，(4-6)式增大，表明進(jìn)入塔段的汽相油品變重。當(dāng)前第1頁1 2 3