基于PLC的石油化工装置过程控制方法及系统与流程

本申请涉及过程控制，具体涉及基于plc的石油化工装置过程控制方法及系统。

背景技术：

1、石油化工装置的物料输送过程通常采用离心式工艺泵完成液态介质在储罐、反应设备、分离设备及后续工艺单元之间的输送，对于负荷变化范围较大的工艺段，通常配置多台工艺泵并联运行，以适应不同生产负荷下的流量和压力需求。现有石油化工装置普遍采用可编程逻辑控制器对并联工艺泵进行过程控制，通过采集工艺泵出口流量、运行转速、阀门开度、下游流量及总管压力，对运行工艺泵的转速、运行数量和阀门状态进行调节。在并联工艺泵运行过程中，为保证离心泵在低流量工况下的运行安全，通常设置由工艺泵出口侧返回入口侧的最小流量回流支路，并通过回流阀调节流经工艺泵的循环流量；当装置生产负荷变化时，可编程逻辑控制器根据下游用液需求、总管运行状态及各工艺泵运行状态，对并联工艺泵进行转速调节、回流调节及启停控制，从而形成由工艺泵、回流支路、输送总管以及下游工艺单元组成的并联供液控制体系。

2、例如公开号为cn121008528a的发明专利公开了一种基于plc的污油数字化操作控制循环系统，包括数据采集模块、扰动量化模块、控制输出模块和执行决策模块；所述数据采集模块用于实时获取进料污油的实时密度与实时介电常数，以及系统的设定温度与实际测量温度；所述扰动量化模块用于计算瞬时偏离度，并结合瞬时偏离度的变化率确定扰动烈度指数；所述控制输出模块用于计算预测性前馈分量及反馈分量，并生成总控制输出；所述执行决策模块用于在总控制输出超过执行器最大输出功率且扰动烈度指数超过临界阈值时触发约束重构逻辑，在其他工况下直接输出总控制输出，实现对污油处理过程的温度控制，提高温度控制的响应速度和控制稳定性，并抑制温度超调与欠调。

3、例如公开号为cn117170291a的发明专利公开了一种沼气提纯的控制优化方法，包括构建由管路依次连接的脱硫设备、除水设备、气体压缩机和膜分离设备组成的沼气提纯系统，并在系统内设置流量计、气体成分在线分析仪和压力传感器；将采集的监测数据传送至上位计算机，通过建立函数关系获得沼气提纯系统的最优运行参数组合，再由plc或dcs进行调节，使沼气提纯系统按照所述最优运行参数组合运行，实现对沼气提纯工艺过程的监测、分析和优化控制，从而提高沼气提纯效率并降低工艺能耗。

4、但是，现有技术对石油化工装置过程的控制仍主要侧重于依据流量、压力、温度及设备运行状态进行参数调节，对于多台工艺泵并联运行且回流支路参与调节的低负荷工况，难以进一步区分工艺泵出口流量中的内部回流分量与实际下游供液贡献，使最小流量保护动作与正常供液调节之间容易形成相互影响，进而导致并联工艺泵的供液分配与启停控制缺乏明确的实际下游供液依据。

5、因此，针对以上问题，亟待需要基于plc的石油化工装置过程控制方法及系统。

技术实现思路

1、提供基于plc的石油化工装置过程控制方法及系统，旨在解决相关技术中的现有并联工艺泵控制难以区分泵出口流量中的内部回流分量与实际下游供液贡献，导致低负荷运行时最小流量保护与泵组供液调节相互耦合的问题。

2、第一方面，本申请提供基于plc的石油化工装置过程控制方法，包括：s1，采集plc扫描时间戳和并联泵组运行监测数据并进行预处理；s2，提取单一回流阀动作时段，结合单一回流阀动作时段内的全部运行工艺泵出口流量合计值与下游净供液流量未传递至下游的流量差额，辨识候选内部循环流量的变化量；s3，从各运行工艺泵回流阀实际开度中的全闭位置起，按照回流阀开启方向和关闭方向累计候选内部循环流量的变化量形成候选回流量，并进行流量守恒校验确定回流量和实际下游供液贡献；s4，根据回流量和实际下游供液贡献筛选待卸载泵，并确定回流阀开度增量和工艺泵转速增量；基于回流阀开度增量和工艺泵转速增量重复执行供液份额迁移，直至待卸载泵实际下游供液贡献小于或等于流量守恒残差限值时进入双向转速扰动验证；s5，对待卸载泵执行双向转速扰动验证，根据待卸载泵出口流量与下游净供液流量的变化确定是否发出待卸载泵停止指令。

3、第二方面，本申请还提供基于plc的石油化工装置过程控制系统，包括：数据采集与预处理模块，用于采集plc扫描时间戳和并联泵组运行监测数据并进行预处理；内部循环流量隔离辨识模块，用于提取单一回流阀动作时段，结合单一回流阀动作时段内的全部运行工艺泵出口流量合计值与下游净供液流量未传递至下游的流量差额，辨识候选内部循环流量的变化量；实际下游供液贡献守恒重构模块，用于从各运行工艺泵回流阀实际开度中的全闭位置起，按照回流阀开启方向和关闭方向累计候选内部循环流量的变化量形成候选回流量，并进行流量守恒校验确定回流量和实际下游供液贡献；下游供液份额迁移模块，用于根据回流量和实际下游供液贡献筛选待卸载泵，并确定回流阀开度增量和工艺泵转速增量；基于回流阀开度增量和工艺泵转速增量重复执行供液份额迁移，直至待卸载泵实际下游供液贡献小于或等于流量守恒残差限值时进入双向转速扰动验证；待卸载泵供液贡献扰动验证模块，用于对待卸载泵执行双向转速扰动验证，根据待卸载泵出口流量与下游净供液流量的变化确定是否发出待卸载泵停止指令。

4、本申请所实现的有益效果至少包括：

5、（1）本发明，通过plc对并联泵组运行监测数据进行统一采集和处理，并将回流状态辨识、供液贡献校验、供液份额迁移及停泵验证形成连续的过程控制链路，使并联工艺泵的运行调节能够按照实际物料输送状态进行程序化控制，进而实现了并联工艺泵过程控制与实际供液状态协同调节的效果，有效解决了现有技术中低负荷运行时最小流量保护与泵组供液调节相互耦合的问题。

6、（2）本发明，通过提取单一回流阀动作时段，并利用泵侧总流量与下游净供液流量之间的变化关系辨识内部循环流量，使回流至泵入口侧的流量能够从工艺泵出口流量中分离，进而实现了内部回流分量独立辨识的效果，有效解决了现有技术中难以区分内部回流分量与实际下游输送流量的问题。

7、（3）本发明，通过建立全闭基准并对内部循环流量变化进行方向累计，再利用流量守恒关系校验回流量和实际下游供液贡献，使各运行工艺泵的实际供液能力具有可验证的物料输送依据，进而实现了单泵实际下游供液贡献准确重构的效果，有效解决了现有技术中仅依据工艺泵出口流量难以反映实际下游供液贡献的问题。

8、（4）本发明，通过筛选待卸载泵并逐段调整回流阀实际开度和运行工艺泵实际转速，使待卸载泵承担的下游供液份额逐步转移至剩余运行工艺泵，进而实现了并联工艺泵供液份额渐进迁移的效果，有效解决了现有技术中减泵过程中供液能力变化与下游供液需求难以协调的问题。

1.基于plc的石油化工装置过程控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于plc的石油化工装置过程控制方法，其特征在于，所述采集plc扫描时间戳和并联泵组运行监测数据的具体过程为：

3.根据权利要求1所述的基于plc的石油化工装置过程控制方法，其特征在于，所述进行预处理的具体过程为：

4.根据权利要求3所述的基于plc的石油化工装置过程控制方法，其特征在于，所述提取单一回流阀动作时段，结合单一回流阀动作时段内的全部运行工艺泵出口流量合计值与下游净供液流量未传递至下游的流量差额，辨识候选内部循环流量的变化量的具体过程为：

5.根据权利要求4所述的基于plc的石油化工装置过程控制方法，其特征在于，所述从各运行工艺泵回流阀实际开度中的全闭位置起，按照回流阀开启方向和关闭方向累计候选内部循环流量的变化量形成候选回流量的具体过程为：

6.根据权利要求5所述的基于plc的石油化工装置过程控制方法，其特征在于，所述进行流量守恒校验确定回流量和实际下游供液贡献的具体过程为：

7.根据权利要求6所述的基于plc的石油化工装置过程控制方法，其特征在于，所述根据回流量和实际下游供液贡献筛选待卸载泵，并确定回流阀开度增量和工艺泵转速增量的具体过程为：

8.根据权利要求7所述的基于plc的石油化工装置过程控制方法，其特征在于，所述基于回流阀开度增量和工艺泵转速增量重复执行供液份额迁移，直至待卸载泵实际下游供液贡献小于或等于流量守恒残差限值时进入双向转速扰动验证的具体过程为：

9.根据权利要求8所述的基于plc的石油化工装置过程控制方法，其特征在于，所述对待卸载泵执行双向转速扰动验证，根据待卸载泵出口流量与下游净供液流量的变化确定是否发出待卸载泵停止指令的具体过程为：

10.基于plc的石油化工装置过程控制系统，其特征在于，包括：