一种汽油加氢装置智能自适应控制方法及系统与流程

本发明属于石油化工自动化，涉及一种汽油加氢装置智能自适应控制方法及系统。

背景技术：

1、汽油加氢装置是炼油工业中实现油品质量升级的关键工艺单元，其运行稳定性直接影响产品质量与装置能耗。加氢反应过程具有非线性、时变性和多变量耦合特性，原料性质波动、催化剂活性变化以及操作条件调整等因素均会对反应温度与系统压力产生交互影响。

2、现有控制方案通常基于pid策略，将反应温度和系统压力视为相互独立的被控变量，分别设计各自的单回路或串级控制系统。然而，在实际运行中，为调节反应温度而改变某一操作变量时，系统压力往往随之波动；反之，为稳定系统压力而调整压缩机工作状态时，又可能改变循环氢流量和冷氢供给量，进而干扰各反应床层的温度分布。各控制回路之间的这种耦合关系使得调节行为相互影响，控制系统投用率偏低，操作人员需频繁进行手动干预。

3、催化剂活性随运行时间逐渐衰退，是影响反应热释放强度和温度分布的重要因素。现有控制方式通常将操作条件设定为固定值，未根据活性变化动态调整控制目标。当催化剂活性下降时，操作人员需要通过人工逐步修正反应温度或其他工艺参数来补偿活性损失，这种调整方式响应滞后，且难以保证补偿量与活性变化程度精确匹配，容易导致产品质量波动或能耗增加。

4、反应温度通常通过调节冷氢注入量或燃料供给量来控制，系统压力则通过改变压缩机运行状态来维持。这两类调节手段在实际过程中相互牵制：冷氢量的变化会影响系统总压和循环氢组分，而压缩机工况的改变又会改变冷氢的输送能力，从而对温度产生扰动。现有控制架构中缺乏对这种耦合效应的协调补偿机制，一个回路的调节行为往往在另一个回路中诱发新的偏差。

技术实现思路

1、鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种汽油加氢装置智能自适应控制方法及系统。

2、本发明的第一方面提出一种汽油加氢装置智能自适应控制方法，包括：采集催化剂床层温度、反应器入口压力及氢气浓度差，依据氢气浓度差与床层温升计算催化剂活性指数。

3、以催化剂活性指数同步修正燃料阀、冷氢阀及压缩机转速的控制基准。

4、以催化剂床层温度为被控量，以冷氢阀及燃料阀为执行机构，在催化剂床层温度偏离床层温度控制基准时调节冷氢阀开度或燃料阀开度，在冷氢阀开度变化时修正压缩机转速，在燃料阀开度变化时前馈调节下游冷氢阀开度。

5、以反应器入口压力为被控量，以压缩机转速为执行机构，在反应器入口压力偏离入口压力控制基准时调节压缩机转速，在压缩机转速发生变化时反向修正各床层冷氢阀开度。

6、采集燃料阀实际阀位开度、冷氢阀实际阀位开度、压缩机实际转速、催化剂床层温度实际测量值以及反应器入口压力实际测量值，比对控制基准与实际阀位开度、实际转速及实际测量值，更新催化剂活性指数。

7、本发明的第二方面提出一种汽油加氢装置智能自适应控制系统，包括：数据采集与活性计算模块，用于采集催化剂床层温度、反应器入口压力及氢气浓度差，并依据氢气浓度差与床层温升计算催化剂活性指数。

8、基准修正模块，用于以催化剂活性指数同步修正燃料阀、冷氢阀及压缩机转速的控制基准。

9、温度控制模块，用于以催化剂床层温度为被控量，以冷氢阀及燃料阀为执行机构，在催化剂床层温度偏离床层温度控制基准时调节冷氢阀开度或燃料阀开度，在冷氢阀开度变化时修正压缩机转速，在燃料阀开度变化时前馈调节下游冷氢阀开度。

10、压力控制模块，用于以反应器入口压力为被控量，以压缩机转速为执行机构，在反应器入口压力偏离入口压力控制基准时调节压缩机转速，在压缩机转速发生变化时反向修正各床层冷氢阀开度。

11、活性更新模块，用于采集燃料阀实际阀位开度、冷氢阀实际阀位开度、压缩机实际转速、催化剂床层温度实际测量值以及反应器入口压力实际测量值，比对控制基准与实际阀位开度、实际转速及实际测量值，更新催化剂活性指数。

12、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：（1）本发明通过采集氢气浓度差与床层温升计算获取催化剂活性指数，并以该催化剂活性指数同步修正燃料阀、冷氢阀及压缩机转速的控制基准，解决了现有控制方式将操作条件设定为固定值且未根据催化剂活性衰退动态调整控制目标导致补偿响应滞后及补偿量难以匹配的问题，使控制目标随活性变化自适应调整，减小了产品质量波动与能耗增加。

13、（2）本发明通过在催化剂床层温度偏离床层温度控制基准时调节冷氢阀或燃料阀开度，并在反应器入口压力偏离入口压力控制基准调节压缩机转速时反向修正各床层冷氢阀开度，解决了现有策略将反应温度和系统压力视为独立被控变量导致回路间相互影响及需频繁手动干预的问题，实现温度与压力控制回路之间的解耦调节，降低人工手动干预频率。

14、（3）本发明通过在冷氢阀开度发生变化时修正压缩机转速，并在燃料阀开度发生变化时前馈调节下游冷氢阀开度，解决了反应温度与系统压力调节手段相互牵制且现有控制架构缺乏对这种耦合效应的协调补偿机制导致一个回路调节行为在另一回路中诱发新偏差的问题，建立起执行机构间的协调补偿机制，避免了多控制回路调节过程中的相互扰动。

1.一种汽油加氢装置智能自适应控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种汽油加氢装置智能自适应控制方法，其特征在于，所述催化剂活性指数的获取方法包括：

3.如权利要求1所述的一种汽油加氢装置智能自适应控制方法，其特征在于，以所述催化剂活性指数同步修正燃料阀、冷氢阀及压缩机转速的控制基准，具体包括：

4.如权利要求1所述的一种汽油加氢装置智能自适应控制方法，其特征在于，所述催化剂床层温度偏离床层温度控制基准时调节冷氢阀开度或燃料阀开度，具体包括：

5.如权利要求4所述的一种汽油加氢装置智能自适应控制方法，其特征在于，所述冷氢阀开度变化时修正压缩机转速，具体包括：

6.如权利要求4所述的一种汽油加氢装置智能自适应控制方法，其特征在于，所述燃料阀开度变化时前馈调节下游冷氢阀开度，具体包括：

7.如权利要求1所述的一种汽油加氢装置智能自适应控制方法，其特征在于，所述反应器入口压力偏离入口压力控制基准时调节压缩机转速，具体包括：

8.如权利要求7所述的一种汽油加氢装置智能自适应控制方法，其特征在于，所述压缩机转速发生变化时反向修正各床层冷氢阀开度，具体包括：

9.如权利要求1所述的一种汽油加氢装置智能自适应控制方法，其特征在于，比对所述控制基准与实际阀位开度、实际转速及实际测量值，更新催化剂活性指数，具体包括：

10.一种汽油加氢装置智能自适应控制系统，其特征在于，包括：