先进过程控制系统和煤制甲醇变换及合成系统技术方案

本实用新型专利技术涉及煤制甲醇变换及合成过程控制技术领域，尤其涉及一种先进过程控制系统和煤制甲醇变换及合成系统。该先进过程控制系统包括集散控制装置和先进控制装置；先进控制装置包括相互通信连接的动态数据存储器、模型存储器、变化趋势运算器和优化控制组件；模型存储器内存储有变换机构模型数据和合成机构模型数据；变化趋势运算器预测被控变量的变化趋势；优化控制组件根据变化趋势和预定期望值计算得出最优调节量，集散控制器组件根据最优调节量对调节组件进行调节。该煤制甲醇变换及合成系统包括该先进过程控制系统。该先进过程控制系统和煤制甲醇变换及合成系统能够降低被控变量的波动幅度，并提高自动化水平、系统平稳性及粗甲醇产率。

【技术实现步骤摘要】
先进过程控制系统和煤制甲醇变换及合成系统
本技术涉及煤制甲醇变换及合成过程控制
，尤其涉及一种先进过程控制系统和煤制甲醇变换及合成系统。
技术介绍
相关技术中，煤制甲醇变换及合成装置通过DCS控制系统(集散控制系统)来实现对于煤制甲醇变换及合成的自动控制，并通过温度、压力、流量、液位和组分等检测仪表实现对煤制甲醇变换及合成全过程的监控。煤制甲醇变换及合成装置却生产流程较长，且流程内存在较强的热量集成的情况，同时涉及较多的换热和反应过程，因此，煤制甲醇变换及合成是典型的多变量、有约束和强耦合的复杂工业过程。由于DCS控制系统的控制方案通常为常规PID(比例、积分和微分)和串级，即常规单入单出的控制方案，所以DCS控制系统已经难以解决这种过程的整体控制及优化的问题，因而造成了煤制甲醇变换及合成装置的变换反应器温度、合成反应器温度、合成反应器压力、循环气流量等重要工艺参数波动大，装置一直处于手动调整之中、自动化水平低且运行不平稳，造成粗甲醇产率低、杂醇多、驰放气量多等问题。
技术实现思路
本技术的第一目的在于提供一种先进过程控制系统，以在一定程度上解决现有技术中煤制甲醇变换及合成装置筛的重要工艺参数波动大，装置一直处于手动调整之中、自动化水平低且运行不平稳，造成粗甲醇产率低、杂醇多、驰放气量多等问题。本技术的第二目的在于提供一种煤制甲醇变换及合成系统，以在一定程度上解决现有技术中煤制甲醇变换及合成系统的重要工艺参数波动大，装置一直处于手动调整之中、自动化水平低且运行不平稳，造成粗甲醇产率低、杂醇多、驰放气量多等问题。为了实现上述目的，本技术提供了以下技术方案；基于上述目的，本技术提供的先进过程控制系统，用于煤制甲醇变换及合成装置，所述煤制甲醇变换及合成装置包括变换机构、合成机构和调节组件，所述调节组件设置于所述变换机构和所述合成机构；所述先进过程控制系统包括集散控制装置和先进控制装置，所述集散控制装置包括通信连接的检测器组件和集散控制器组件；所述先进控制装置包括相互通信连接的动态数据存储器、模型存储器、变化趋势运算器和优化控制组件；所述模型存储器内存储有变换机构模型数据和合成机构模型数据；所述动态数据存储器和所述优化控制组件均与所述集散控制器组件通信连接；所述检测器组件分别获取所述变换机构和所述合成机构的被控变量的动态数据，并将所述动态数据传输至并存储于所述动态数据存储器；所述动态数据存储器内存储有历史数据；所述变化趋势运算器能够根据所述变换机构模型数据、所述合成机构模型数据、所述动态数据及所述历史数据，预测所述被控变量在预定时长内的变化趋势；所述优化控制组件能够根据所述变化趋势和预定期望值计算得出对于所述调节组件的最优调节量，并将所述最优调节量传输至所述集散控制器组件；所述集散控制器组件根据所述最优调节量对所述调节组件进行调节，以使所述被控变量工作在所述预定期望值。在上述任一技术方案中，可选地，所述先进控制装置还包括反馈校正器；所述反馈校正器分别与所述动态数据存储器、所述模型存储器、所述变化趋势运算器和所述优化控制组件通信连接；所述反馈校正器根据所述动态数据和所述变化趋势对所述变换机构模型数据和所述合成机构模型数据进行修正。在上述任一技术方案中，可选地，所述检测器组件包括第一检测器组件和第二检测器组件；所述第一检测器组件能够获取所述变换机构的第一被控变量的第一动态数据，并将所述第一动态数据传输至并存储于所述动态数据存储器；所述第二检测器组件能够获取所述合成机构的第二被控变量的第二动态数据，并将所述第二动态数据传输至并存储于所述动态数据存储器。在上述任一技术方案中，可选地，所述优化控制组件包括变换控制器和合成控制器；所述调节组件包括设置于所述变换机构的第一调节组件及设置于所述合成机构的第二调节组件；所述变化趋势运算器能够根据所述第一动态数据、所述变换机构模型及所述历史数据预测所述第一被控变量在所述预定时长内的第一变化趋势；所述变换控制器能够根据所述第一变化趋势和所述预定期望值计算出对于所述第一调节组件的第一最优调节量；所述变化趋势运算器还能够根据所述第二动态数据、所述合成机构模型数据及所述历史数据预测所述第二被控变量在所述预定时长内的第二变化趋势；所述合成控制器能够根据所述第二变化趋势和所述预定期望值计算出对于所述第二调节组件的第二最优调节量。在上述任一技术方案中，可选地，所述第一调节组件包括第一水分离器出口调温件、变换反应器入口调温件、变换反应器第二床层温度调节阀、第一水分离器出口调温件、变换反应器第二床层温度调节阀、变换出口CO含量调节阀、净化新鲜气流量调节阀、合成压缩机入口流量调节阀和合成压缩机转速调节器；所述第一检测器组件包括变换反应器上部温度传感器、变换反应器热点温度传感器、新鲜气氢碳比检测件、低温甲醇洗吸收塔压力传感器、合成反应器压降传感器和合成循环气量检测件；所述变换机构模型数据为所述第一调节组件的设定量对于所述第一检测器组件的检测量的控制模型数据。在上述任一技术方案中，可选地，所述第二调节组件包括非渗透气排放阀、合成汽包压力调节阀、非渗透气排放阀、氢压机一级进气压力调节阀、合成压缩机转速调节器和合成汽包中亚蒸汽流量调节阀；所述第二检测器组件包括合成反应器入口惰性气体含量检测件、合成反应器热点温度传感器、合成反应器入口压力传感器、膜回收入口流量计、膜回收渗透气压差检测件、膜回收渗透气压差传感器、透平导叶开度检测件、合成气压缩机入口压力传感器和过热炉燃料气阀位检测件；所述合成机构模型数据为所述第二调节组件的设定值对于所述第二检测器组件的检测值的控制模型数据。在上述任一技术方案中，可选地，所述集散控制器组件还包括集散控制器、指令输入组件和结果显示组件；所述指令输入组件和所述结果显示组件均与所述集散控制器相连接；所述指令输入组件用于操作人员输入所述调节量的阈值及所述被控变量的阈值；所述结果显示组件用于供操作人员进行数据监控。在上述任一技术方案中，可选地，所述先进过程控制系统还包括第一网关、第二网关和OPC服务器：所述集散控制装置器组件通过所述第一网关与所述OPC服务器通信，所述优化控制组件通过所述第二网关与所述OPC服务器通信。基于上述第二目的，本技术提供的煤制甲醇变换及合成系统包括煤制甲醇变换及合成装置以及上述任一技术方案提供的先进过程控制系统。采用上述技术方案，本技术的有益效果：本技术提供的先进过程控制系统，包括集散控制装置和先进控制装置。通过建立变换机构模型数据和合成机构模型数据，为变化趋势运算器预测变化趋势提供了更加精准的模拟环境，从而得到的变化趋势也更加贴合实际的变化规律，提高预判的准确性。进一步地，将该变化趋势与预定期望值进行比较的得到的最优调节量，相较于直接通过集散控制器组件得到控制指令的方案，更加能够适本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种先进过程控制系统，用于煤制甲醇变换及合成装置，其特征在于，所述煤制甲醇变换及合成装置包括变换机构、合成机构和调节组件，所述调节组件设置于所述变换机构和所述合成机构；/n所述先进过程控制系统包括集散控制装置和先进控制装置，所述集散控制装置包括通信连接的检测器组件和集散控制器组件；所述先进控制装置包括相互通信连接的动态数据存储器、模型存储器、变化趋势运算器和优化控制组件；所述模型存储器内存储有变换机构模型数据和合成机构模型数据；/n所述动态数据存储器和所述优化控制组件均与所述集散控制器组件通信连接；所述检测器组件分别获取所述变换机构和所述合成机构的被控变量的动态数据，并将所述动态数据传输至并存储于所述动态数据存储器；所述动态数据存储器内存储有历史数据；/n所述变化趋势运算器能够根据所述变换机构模型数据、所述合成机构模型数据、所述动态数据及所述历史数据，预测所述被控变量在预定时长内的变化趋势；/n所述优化控制组件能够根据所述变化趋势和预定期望值计算得出对于所述调节组件的最优调节量，并将所述最优调节量传输至所述集散控制器组件；/n所述集散控制器组件根据所述最优调节量对所述调节组件进行调节，以使所述被控变量工作在所述预定期望值。/n...

【技术特征摘要】
1.一种先进过程控制系统，用于煤制甲醇变换及合成装置，其特征在于，所述煤制甲醇变换及合成装置包括变换机构、合成机构和调节组件，所述调节组件设置于所述变换机构和所述合成机构；
所述先进过程控制系统包括集散控制装置和先进控制装置，所述集散控制装置包括通信连接的检测器组件和集散控制器组件；所述先进控制装置包括相互通信连接的动态数据存储器、模型存储器、变化趋势运算器和优化控制组件；所述模型存储器内存储有变换机构模型数据和合成机构模型数据；
所述动态数据存储器和所述优化控制组件均与所述集散控制器组件通信连接；所述检测器组件分别获取所述变换机构和所述合成机构的被控变量的动态数据，并将所述动态数据传输至并存储于所述动态数据存储器；所述动态数据存储器内存储有历史数据；
所述变化趋势运算器能够根据所述变换机构模型数据、所述合成机构模型数据、所述动态数据及所述历史数据，预测所述被控变量在预定时长内的变化趋势；
所述优化控制组件能够根据所述变化趋势和预定期望值计算得出对于所述调节组件的最优调节量，并将所述最优调节量传输至所述集散控制器组件；
所述集散控制器组件根据所述最优调节量对所述调节组件进行调节，以使所述被控变量工作在所述预定期望值。


2.根据权利要求1所述的先进过程控制系统，其特征在于，所述先进控制装置还包括反馈校正器；
所述反馈校正器分别与所述动态数据存储器、所述模型存储器、所述变化趋势运算器和所述优化控制组件通信连接；
所述反馈校正器根据所述动态数据和所述变化趋势对所述变换机构模型数据和所述合成机构模型数据进行修正。


3.根据权利要求1所述的先进过程控制系统，其特征在于，
所述检测器组件包括第一检测器组件和第二检测器组件；
所述第一检测器组件能够获取所述变换机构的第一被控变量的第一动态数据，并将所述第一动态数据传输至并存储于所述动态数据存储器；
所述第二检测器组件能够获取所述合成机构的第二被控变量的第二动态数据，并将所述第二动态数据传输至并存储于所述动态数据存储器。


4.根据权利要求3所述的先进过程控制系统，其特征在于，
所述优化控制组件包括变换控制器和合成控制器；
所述调节组件包括设置于所述变换机构的第一调节组件及设置于所述合成机构的第二调节组件；
所述变化趋势运算器能够根据所述第一动态数据、所述变换机构模型数据及所述历史数据预测所述第一被控变量在所述预定时长内的第一变化趋势；所述变换控制器能够根据所述第一变化趋势和所述预...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德瑞，王向东，孙乐文，
申请(专利权)人：新能廊坊能源化工技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13