在某先進(jìn)過程控制(APC)項(xiàng)目中，兩套精餾系統(tǒng)的控制策略優(yōu)化頗具啟示意義。這兩個(gè)塔的塔釜采出未直接外送，而是通過循環(huán)管線返回上游脫重塔。此設(shè)計(jì)的核心邏輯在于：精餾塔為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，塔釜液中仍含有大量可回收產(chǎn)品組分，通過上游塔脫重既可提升產(chǎn)品純度，又能降低有效組分損失。從系統(tǒng)架構(gòu)視角分析，上游塔實(shí)質(zhì)上承擔(dān)雙塔精餾體系中的"下塔"功能，而精餾塔則扮演"上塔"角色，通過雙塔精餾顯著提升系統(tǒng)效率。
案例一：循環(huán)物料波動(dòng)治理
某裝置原控制方案中，精餾塔采用再沸器蒸汽流量控制塔釜溫度(TC)、塔釜采出流量控制液位(LC)。當(dāng)精餾塔波動(dòng)時(shí)，液位控制回路的采出調(diào)節(jié)會(huì)引發(fā)上游塔的連鎖波動(dòng)，因而引起整個(gè)精餾系統(tǒng)的波動(dòng)。操作團(tuán)隊(duì)曾將此類波動(dòng)歸因?yàn)榄h(huán)境溫度變化，但APC實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)：盡管采用先進(jìn)控制替代傳統(tǒng)PID對(duì)塔釜溫度進(jìn)行優(yōu)化，但液位控制引起的系統(tǒng)波動(dòng)問題始終存在。操作人員雖掌握手動(dòng)穩(wěn)定采出的經(jīng)驗(yàn)，但缺乏自動(dòng)控制支撐的液位波動(dòng)，已成為制約系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵瓶頸，最終導(dǎo)致APC系統(tǒng)投用率低下。
針對(duì)此痛點(diǎn)，我們重構(gòu)控制架構(gòu)：將塔釜采出改為流量控制(FC)，液位則通過再沸器蒸汽流量調(diào)節(jié)。該方案基于以下機(jī)理設(shè)計(jì)：
1、塔釜采出過量時(shí)，重組分已充分脫除，無需嚴(yán)格約束塔釜溫度；
2、當(dāng)采出不足影響產(chǎn)品質(zhì)量時(shí)，僅需提升采出流量即可響應(yīng)。
雖未設(shè)置溫度被控變量，但該方案完美契合操作邏輯：
1、采出流量穩(wěn)定后，上游塔循環(huán)物料波動(dòng)降低42%；
2、四塔串聯(lián)精餾系統(tǒng)的擾動(dòng)傳播路徑被有效阻斷；
3、在不修改底層控制邏輯的前提下，通過策略級(jí)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定。
案例二：固定采出工況下的液位控制
另一裝置因工藝約束需保持塔釜采出流量恒定，原APC方案與操作需求存在結(jié)構(gòu)性沖突，導(dǎo)致先進(jìn)控制長(zhǎng)期處于"離線"狀態(tài)。我們采用案例一的類似設(shè)計(jì)思路：
1、保持采出流量固定控制；
2、液位通過再沸器蒸汽流量進(jìn)行控制。
該方案使操作干預(yù)頻次降低到0，且因控制邏輯與操作人員經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ透叨绕鹾希到y(tǒng)投用率持續(xù)保持在100%。
APC實(shí)施的核心啟示
1、人因工程設(shè)計(jì)優(yōu)先：控制策略必須與操作人員的認(rèn)知模型兼容，單純追求算法復(fù)雜度而忽視用戶體驗(yàn)，必然導(dǎo)致系統(tǒng)棄用；
2、價(jià)值創(chuàng)造導(dǎo)向：先進(jìn)控制應(yīng)聚焦"自動(dòng)化水平提升-操作干預(yù)降低"的價(jià)值閉環(huán)，若實(shí)施后仍需額外PID整定或方案重構(gòu)，則證明設(shè)計(jì)存在根本缺陷；
3、系統(tǒng)擾動(dòng)溯源：在多塔串聯(lián)體系中，循環(huán)物料波動(dòng)常成為隱性擾動(dòng)源，需通過控制架構(gòu)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)隔離。
當(dāng)前行業(yè)內(nèi)普遍存在的APC有效性困境，本質(zhì)上源于"技術(shù)本位"與"操作本位"的認(rèn)知錯(cuò)配。只有將控制工程師的算法優(yōu)勢(shì)與操作工程師的領(lǐng)域知識(shí)深度融合，才能打造真正具有生命力的先進(jìn)控制系統(tǒng)。
精餾塔是典型的多變量系統(tǒng)，變量配對(duì)千變?nèi)f化。所以精餾塔控制方案不合理和缺少，是常見現(xiàn)象，但是新方案的設(shè)計(jì)需要突破認(rèn)知。精餾塔不一定需要溫度控制，液位也可以用能量控制。約束條件決定了方案，不能生搬硬套、刻舟求劍。
作者：馮少輝
