基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统及方法，该系统包括系统登陆模块、参数设定模块、数据采集模块、数据处理模块、模拟计算模块、样本采集模块、模型建立模块、优化计算模块和结果校验模块；该系统基于流程模拟软件Aspen Plus，通过建立严格的装置操作模型，使其能够准确地反映操作参数与操作结果的规律，在此基础上建立简约操作模型，利用多目标优化算法进行优化计算，在保证产品质量的条件下，实现卡边操作，同时当原料组成与性质发生变化或加工方案改变时，能够快速地计算出优化结果，对操作参数进行调整，使装置获得最大的效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油炼化领域，尤其涉及一种基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统及方法。
技术介绍
常减压蒸馏装置是石化企业最重要的装置之一，它的操作是否优化，直接关系到产品的质量、产品收率和能耗，对石化企业的营运效益和竞争力有重要的影响。如今，石化生产装置的经济效益在很大程度上受到市场价格的影响，装置的操作需要根据各类产品需求量的变化、原料组成及性质的变化进行加工方案的调整和操作参数的优化。众所周知，常减压装置的各个侧线产品在保证产品质量的条件下，如能实现卡边操作，将使装置取得最大的效益。但卡边操作点，不是由一两个操作变量值所决定的，它是由多个操作变量共同作用的结果,只有应用优化技术才能找到卡边操作点。要实现常减压装置的操作优化，需要解决好两个技术问题。一是需要建立严格的装置操作模型，使其能够准确地反映操作参数与操作结果的规律。二是优化计算的时效性，即当原料组成与性质发生变化或加工方案改变时，能够快速地计算出优化结果，对操作参数进行调整，使装置获得最大的效益。对于第一个技术问题，一般情况下,直接采用流程模拟软件(如AspenPlus、ProⅡ)作常减压装置的严格操作模型在精确度上是不能满足要求。而利用常减压装置的操作数据建立模型，在精确度上也是达不到要求的，一是因为操作数据变化范围窄，二是操作数据存在检测误差。对于第二个技术问题，如直接用严格模型来进行优化搜索，时效性很难满足要求。因为常减压装置的操作变量多，构成的操作空间巨大而复杂，在这样的操作空间中搜索最优解或近似最优解需要对严格模型进行上万次甚至几十万次的计算，时间成本是非常高的，少则几十分钟，多则几个小时，因此，很难满足装置实时优化操作的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中难以满足装置实时优化操作的要求的缺陷，提供一种克服了现有技术的不足，同时解决了优化的难题,保证产品质量的条件下，能实现卡边操作，同时当原料组成与性质发生变化或加工方案改变时，能够快速地计算出优化结果，对操作参数进行调整，使装置获得最大的效益的基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统及方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统，该系统基于流程模拟软件AspenPlus，包括：系统登入模块，用于输入用户的登陆信息及修改密码；参数设定模块，用于设置系统的各种参数；数据采集模块，用于在线采集常减压数据，并将其发送给数据处理模块；数据处理模块，用于对采集到的常减压数据进行预处理，剔除其中的测量误差，保留数据完整的一套常减压数据，送入模拟计算模块；模拟计算模块，用于初始化AspenPlus接口程序后加载模型文件，将处理后的常减压数据代入AspenPlus流程模拟软件所建立的严格模型中，进行迭代修正，使模拟的结果与现场常减压装置的操作结果一致，建立起准确的严格模型；样本采集模块，用于建立的严格模型，在操作空间范围内，根据设定的样本数目生成均匀分布的样本数据，重新初始化AspenPlus接口程序后加载模型文件，将生成的样本数据代入AspenPlus流程模拟软件所建立的严格模型中，模拟运行，保存可用的样本数据，并将样本数据发送给模型建立模块；模型建立模块，用于根据样本数据，建立多变量输入和多变量输出的常减压装置的简约操作模型；优化计算模块，用于完成对简约操作模型的优化计算，根据不用的优化目标进行优化求解，优化计算后，将显示优化结果，得到不同的常减压装置生产调节方案；结果校验模块，用于将得到的优化方案重新带回AspenPlus流程模拟软件所建立的严格模型中，模拟计算，校验优化方案的可行性。进一步地，本专利技术的参数设定模块中完成设置的各种参数包括：样本数目、初顶石脑油价格、常顶石脑油价格、航煤价格、轻柴油价格、重柴油价格。进一步地，本专利技术的数据采集模块在线采集到的常减压数据包括：实时生产数据、基准参数、物料平衡数据、原料和产品的化验分析数据；其中：实时生产数据包括原料的流量和温度、采出量、循环量、蒸汽量；基准参数包括产品质量控制指标、工艺用汽基准量、装置操作参数；原料和产品的化验分析数据包括原料比重、D86数据。进一步地，本专利技术的数据采集模块获取的数据包括：在线数据、历史数据和远程读取与存储的数据；数据采集模块通过ODBC数据访问接口标准对炼化装置数据库系统进行数据交换，得到在线优化过程中的在线数据、历史数据和远程读取与存储的数据。进一步地，本专利技术的样本采集模块中加载的模型文件通过进料油气性质反推修正计算方法得到；进料油气性质反推修正计算方法是使用工厂LIMS分析系统数据库中所记录的产品质量分析数据，依据物料平衡的原理，将炼化分离过程的所有产品混合，在流程模拟器中通过产品质量分析数据来反推计算油气原料性质。进一步地，本专利技术的模型建立模块中的简化操作模型通过人工神经网络的方法得到；模型建立模块能够查看模型误差，并输出模拟拟合图。进一步地，本专利技术的优化计算模块中的优化目标包括：单目标优化和多目标优化；其中：单目标优化包括：常一线航煤最大化、常三线柴油最大化、总产值最大化、总轻油收率最大化和能耗最小化；多目标优化包括：常一线航煤最大化和能耗最小化、常三线柴油最大化和能耗最小化、总产值最大化和能耗最小化。进一步地，本专利技术的优化计算模块包括多个优化变量，这些优化变量能够全部选择，也能够部分选择；优化变量包括：初顶采出量、常顶采出量、常一线采出量、常二线采出量、常三线采出量、常顶循环量、常一中循环量、常二中循环量、常底蒸汽量、常压塔进料温度。本专利技术提供一种基于流程模拟软件的常减压装置优化操作方法，包括以下步骤：S1、登陆系统，对常减压装置优化操作系统中的各种参数进行设置，数据采集模块在线采集常减压数据，并将其发送到数据处理模块；S2、对数据进行预处理，剔除其中的测量误差，保留数据完整的一套常减压数据，模拟计算模块初始化AspenPlus接口程序后加载模型文件，将处理后的常减压数据代入AspenPlus流程模拟软件所建立的严格模型中，进行迭代修正，使模拟的结果与现场常减压装置的操作结果一致，建立起准确的严格模型；S3、样本采集模块根据严格模型，根据设置的样本数目生成均匀分布的样本数据，模型建立模块根据可用的样本数据，建立简约操作模型；S4、优化计算模块根据不同的优化目标进行优化求解，得到不同的常减压装置生产调节方案；并将其送入结果校验模块进行模拟计算，完成对得到的常减压装置生产调节方案的可行性校验。进一步地，本专利技术的步骤S3中的简约操作模型的形式化方程为：[Y，Z]＝Φ(X,C)其中，Φ为模型的形式化方程；X为操作变量向量；C为模型参数向量；Y为优化目标向量；Z为状态变量；对该简约操作模型求解的方法为：目标函数：Min(max)Y子约束条件：[Y，Z]＝Φ(X,C)Z≤Z允许X下界≤X≤X上界其中，Y子为优化目标向量Y中的子集，Z允许为各侧线产品干点的控制值向量，X下界、X上界分别为优化变量向量的下界与上界向量；通过具有群体搜索和并行计算特性的列队竞争算法解该模型，得到优化解。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统，解决了优化的难题,保证产品质量的条件下，能实现卡边操作，同时当原料组成与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统，该系统基于流程模拟软件Aspen Plus，其特征在于，包括：系统登入模块，用于输入用户的登陆信息及修改密码；参数设定模块，用于设置系统的各种参数；数据采集模块，用于在线采集常减压数据，并将其发送给数据处理模块；数据处理模块，用于对采集到的常减压数据进行预处理，剔除其中的测量误差，保留数据完整的一套常减压数据，送入模拟计算模块；模拟计算模块，用于初始化Aspen Plus接口程序后加载模型文件，将处理后的常减压数据代入Aspen Plus流程模拟软件所建立的严格模型中，进行迭代修正，使模拟的结果与现场常减压装置的操作结果一致，建立起准确的严格模型；样本采集模块，用于建立的严格模型，在操作空间范围内，根据设定的样本数目生成均匀分布的样本数据，重新初始化Aspen Plus接口程序后加载模型文件，将生成的样本数据代入Aspen Plus流程模拟软件所建立的严格模型中，模拟运行，保存可用的样本数据，并将样本数据发送给模型建立模块；模型建立模块，用于根据样本数据，建立多变量输入和多变量输出的常减压装置的简约操作模型；优化计算模块，用于完成对简约操作模型的优化计算，根据不用的优化目标进行优化求解，优化计算后，将显示优化结果，得到不同的常减压装置生产调节方案；结果校验模块，用于将得到的优化方案重新带回Aspen Plus流程模拟软件所建立的严格模型中，模拟计算，校验优化方案的可行性。...

【技术特征摘要】
1.一种基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统，该系统基于流程模拟软件AspenPlus，其特征在于，包括：系统登入模块，用于输入用户的登陆信息及修改密码；参数设定模块，用于设置系统的各种参数；数据采集模块，用于在线采集常减压数据，并将其发送给数据处理模块；数据处理模块，用于对采集到的常减压数据进行预处理，剔除其中的测量误差，保留数据完整的一套常减压数据，送入模拟计算模块；模拟计算模块，用于初始化AspenPlus接口程序后加载模型文件，将处理后的常减压数据代入AspenPlus流程模拟软件所建立的严格模型中，进行迭代修正，使模拟的结果与现场常减压装置的操作结果一致，建立起准确的严格模型；样本采集模块，用于建立的严格模型，在操作空间范围内，根据设定的样本数目生成均匀分布的样本数据，重新初始化AspenPlus接口程序后加载模型文件，将生成的样本数据代入AspenPlus流程模拟软件所建立的严格模型中，模拟运行，保存可用的样本数据，并将样本数据发送给模型建立模块；模型建立模块，用于根据样本数据，建立多变量输入和多变量输出的常减压装置的简约操作模型；优化计算模块，用于完成对简约操作模型的优化计算，根据不用的优化目标进行优化求解，优化计算后，将显示优化结果，得到不同的常减压装置生产调节方案；结果校验模块，用于将得到的优化方案重新带回AspenPlus流程模拟软件所建立的严格模型中，模拟计算，校验优化方案的可行性。2.根据权利要求1所述的基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统，其特征在于，参数设定模块中完成设置的各种参数包括：样本数目、初顶石脑油价格、常顶石脑油价格、航煤价格、轻柴油价格、重柴油价格。3.根据权利要求1所述的基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统，其特征在于，数据采集模块在线采集到的常减压数据包括：实时生产数据、基准参数、物料平衡数据、原料和产品的化验分析数据；其中：实时生产数据包括原料的流量和温度、采出量、循环量、蒸汽量；基准参数包括产品质量控制指标、工艺用汽基准量、装置操作参数；原料和产品的化验分析数据包括原料比重、D86数据。4.根据权利要求1所述的基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统，其特征在于，数据采集模块获取的数据包括：在线数据、历史数据和远程读取与存储的数据；数据采集模块通过ODBC数据访问接口标准对炼化装置数据库系统进行数据交换，得到在线优化过程中的在线数据、历史数据和远程读取与存储的数据。5.根据权利要求1所述的基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统，其特征在于，样本采集模块中加载的模型文件通过进料油气性质反推修正计算方法得到；进料油气性质反推修正计算方法是使用工厂LIMS分析系统数据库中所记录的产品质量分...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢烈祥，刘百强，史彬，刘旭东，孙珊珊，肖翔，黄辉，熊佐松，郭聪，王伟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11