第4期中氮肥No.42010年7月M -Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJul. 2010在線數(shù)據(jù)校正在甲醇工廠的應(yīng)用潘兆鴻',趙霞', 朱建寧’,孫和芳’,劉寶衛(wèi)'(1.上海交大工業(yè)自動(dòng)化工程研究中心，上海200233; 2.上海交通大學(xué)，上海200233;3.上海焦化有限公司，上海200241)[摘要] 包括甲醇在內(nèi)的任何化工裝置，無論總流率還是組分流率的測斌數(shù)據(jù)都是不平衡的。過程測量數(shù)據(jù)的不平衡性嚴(yán)重影響了核算、監(jiān)控和優(yōu)化的效果?；贛ES的數(shù)據(jù)校正系統(tǒng)開發(fā)成功并已在甲醇工廠投入在線運(yùn)行。由于大多數(shù)組分?jǐn)?shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)室提供，因此設(shè)計(jì)了1套同步在線校E流率數(shù)據(jù)和組分?jǐn)?shù)據(jù)的架構(gòu)。[關(guān)鍵詞]生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng);數(shù)據(jù)校正;甲醇廠;過失誤差甄別;數(shù)據(jù)同步[中團(tuán)分類號(hào)] TP274 [ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1004 -9932(2010)04 -0004 -04Online Application of Data Reconciliationin a Methanol PlantPAN Zhaohong' ，ZHAO Xia2，ZHU Jianning'，SUN Hefang' ，LIU Baowei?( 1. Shanghai Jiao Da Indusrial Automation Engineering Research Center, Shanghai 200233, China;2. Shanghai Jaolong University, Shanghai 200233, China;3. Shanghai Coking Co., Ltd, Shanghai 200241 , China)Abstract: In any chemical plant, including methanol plant， neither the overall flow balance nor thecomponent flow balances are generally satisfied by the measurements. The unbalanced process data measuredsignificantly affect the performance and profit gained from accounting, monitoring and control, processoptimization. A set of data reconeiliation system based on MES is been developed and put into onlineapplication in a methanol plant. Since most of the composition data are obtained from laboratory，we designeda structure to correct online data flow and composition，synchronistically.Key Words: manufacturing execution system ( MES); data reconciliation; methanol plant; gross errordetection; data synchronization出發(fā)，由某種算法得到的校正值則完全滿足了平1數(shù)據(jù)校正技術(shù)的由 來衡的要求。無論單個(gè)測量數(shù)據(jù)如何精確，由于有測量誤差的存在和系統(tǒng)波動(dòng)的原因，過程測量數(shù)據(jù)都是1 (srD-2 IN一4(Mx不平衡的。以如圖1簡單過程為例，各流股的流率數(shù)據(jù)見表1，其中6個(gè)流股(數(shù)字表示該流股的流率數(shù)據(jù))的測量值應(yīng)當(dāng)滿足如下4個(gè)關(guān)系圖1簡單過程式: 1=2+3, 2=4, 3=5, 4+5=6。然而，表表1過程數(shù)據(jù).中測量值并不滿足其中任- -關(guān)系式，而從測量值流股號(hào)真安值測景值校正值二100101.91100.2226464. 4564. 50[收稿日期] 209-11293634.6535. 72[基金項(xiàng)目]科技部863計(jì)劃資助項(xiàng)目, 2006A04Z171.64. 20[作者簡介]潘兆鴻(1945-) ,男,上海市人,教授級(jí)高級(jí)工36. 44程師。1098.88第4期潘兆鴻等:在線數(shù)據(jù)校正在甲醇工廠的應(yīng)用●5.對(duì)于化工過程，除了滿足物理過程的流率平對(duì)線性約束問題，常用的過失誤差檢測與甄衡外，還要考慮基于元素守恒的組分平衡。測量別方法有整體檢驗(yàn)法(GT)、測量數(shù)據(jù)檢驗(yàn)法值不能精確地符合化工過程的一些內(nèi)在的物理化(MT)、主元分析法(PCA) 和廣義似然比法學(xué)規(guī)律，如物料平衡和熱量平衡關(guān)系，化學(xué)反應(yīng)(GLR)等。迄今為止，還沒有-種方法能夠確計(jì)量關(guān)系等，這種現(xiàn)象稱之為過程測量數(shù)據(jù)的不保甄別出所有的過失誤差。為了能甄別出所有的平衡性或不協(xié)調(diào)性( ireconcilabiliy)。產(chǎn)生不協(xié)過失誤差，我們采用MT-GLR聯(lián)合檢驗(yàn)法。該法調(diào)的原因是測量誤差，測量誤差分為隨機(jī)誤差和通過MT法和GLR法聯(lián)合確定所有過失誤差的過失誤差兩類，任何測量都有隨機(jī)誤差，過失誤集合，每次用GLR檢驗(yàn)識(shí)別出1個(gè)過失誤差后,差通常是由測量儀表失靈、操作不穩(wěn)定和系統(tǒng)泄用其估計(jì)值對(duì)約束殘差或測量值進(jìn)行補(bǔ)償，然后漏引起的。不協(xié)調(diào)的過程數(shù)據(jù)給化工生產(chǎn)的核采用補(bǔ)償后的約束殘差或測量值來識(shí)別其他的過算、監(jiān)控、優(yōu)化和其他經(jīng)營活動(dòng)帶來困難。20失誤差，直到?jīng)]有新的過失誤差被識(shí)別出來世紀(jì)90年代以來，隨著DCS和MES技術(shù)的發(fā)為止。展，過程數(shù)據(jù)校正已成為過程工業(yè)(石化、化2.3 兩步法的數(shù)據(jù)校正過程工、冶金等)探索的一一個(gè)重要領(lǐng)域。對(duì)于-一個(gè)流程結(jié)構(gòu)，建立(1)、(2)數(shù)據(jù)校正模型后,將變量分為測量變量(x)和待估2數(shù)據(jù)校正模型簡介變量(U)，用投影矩陣法消去待估量的系數(shù)矩2.1只含有隨機(jī)誤 差的數(shù)據(jù)校正模型陣B,將模型(1)、(2)轉(zhuǎn)換成如下形式:假定工藝過程的測量點(diǎn)是冗余的，過程處于min(i-x)"Q~'(i-x)(3)穩(wěn)態(tài)，所有測量數(shù)據(jù)只含隨機(jī)誤差且服從正態(tài)分stAx+C =0.(4)布，則線性約束的數(shù)據(jù)校正的數(shù)學(xué)模型為這是一個(gè)只含測量變量的約束最小問題。第(x-x)"Q~'(x-x)(1)一步對(duì)(3)、(4)進(jìn)行過失誤差甄別和數(shù)據(jù)校Ax+BU+C=0(2)正，得到校正后的測量數(shù)據(jù);第二步對(duì)待估量進(jìn)其中x、。、U分別是測量值、校正值和待估值行估算，完成整個(gè)數(shù)據(jù)校正過程。向量，Q是測量值的方差-協(xié)方差矩陣，它的對(duì)3甲醇工廠數(shù)據(jù)校正的實(shí)例角線元素是σ, σ;是該測量值的均方差，A、B、C是系數(shù)矩陣。這是一個(gè)約束最小二乘優(yōu)化圖2為上海焦化有限公司部分甲醇-CO裝問題，用通俗的語言來詮釋數(shù)學(xué)模型，就是要找置的數(shù)據(jù)校正節(jié)點(diǎn)流股圖。節(jié)點(diǎn)指單元工序或設(shè)出對(duì)應(yīng)于跟一個(gè)流程結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的所有測量值的校備，流股為進(jìn)出節(jié)點(diǎn)的物料。圖中有2套并列且正值和未測量值的估計(jì)值(一般有幾十至上百關(guān)聯(lián)的煤制甲醇-C0聯(lián)產(chǎn)裝置。加壓德士古水個(gè))，滿足該流程所定義的全部約束關(guān)系(物料煤漿氣化制得的德士古氣一部分進(jìn)變換爐(反平衡，反應(yīng)計(jì)量關(guān)系，一般也有幾十至上百應(yīng)器1和反應(yīng)器2)進(jìn)行變換反應(yīng)CO + H20=個(gè))，并使校正值盡量靠近測量值，達(dá)到以1/o}H2 +CO2,出變換的變換氣去低溫甲醇冼(凈化為權(quán)重的(x-x)的平方和最小。換言之，當(dāng)裝置1和凈化裝置2)，脫除硫和大部分CO2的為了滿足所有約束平衡關(guān)系而變動(dòng)測量值得到校凈化氣去甲醇合成(1. 2)制得粗甲醇。另一正值時(shí)，測量精度較高的(σ小變動(dòng)較少;部分德士古氣不經(jīng)變換，經(jīng)熱利用后分別去凈化測量精度較低的(σ;大)變動(dòng)較多。裝置(3、4)，脫除硫和全部CO2后，經(jīng)冷箱2.2 過失誤差的甄別(1、2)冷卻冷凝并精餾分離得到純CO產(chǎn)品化工過程由于某個(gè)或某幾個(gè)測量儀表失靈，(流股13、18)供醋酸工廠。副產(chǎn)的富氫氣一股系統(tǒng)不穩(wěn)定或設(shè)備、管線泄漏等,有的測量值會(huì)(24)返回甲醇合成2;另一股(23) 去變壓吸存在過失誤差，若不處理過失誤差就采用上述模附，制得純H2產(chǎn)品(19)。 解吸氣(7)去甲醇型，會(huì)將過失誤差分?jǐn)偟狡渌Ｕ瞪先?，使結(jié)合成2。甲醇合成反應(yīng)有2個(gè): CO +2H2 =果不可信，因此需要對(duì)過失誤差進(jìn)行甄別和CH,0H和CO2 +3H2 =CH,OH +H20。V、V2、處理。.V,、V4 為凈化釋放氣, T. T2. T,為凈化回收中氮肥第4期氣。圖2中的“分流器”和“混合器”是為數(shù)股考察CO、 H2、 C023個(gè)組分，甲醇1. 2流股據(jù)校正需要而增添的節(jié)點(diǎn)，不過是管線的分合而考察CH,OH、H202個(gè)組分)、4個(gè)反應(yīng)器且有已。這是1個(gè)有19個(gè)節(jié)點(diǎn)、33個(gè)流股(氣體流多個(gè)交叉循環(huán)回路的工藝過程。[額分離]區(qū)應(yīng)鑫門-10-凈化裝置]中綜合成一 →甲醉1丫- 中化發(fā)置1門- -18混倉司-17→德士古勾一1-分寬器]一2-分惠器←22一分流圖凈化裝育習(xí)-12-冷箱214反應(yīng)蘇習(xí)-1s凈化裝置習(xí)混合3 -27匣醉合域習(xí)一 +甲游2圖2部分甲醇-CO 裝置數(shù)據(jù)校正節(jié)點(diǎn)流股圖根據(jù)2的理論和方法對(duì)甲醇廠數(shù)據(jù)校正任務(wù)續(xù)表2建立模型并部署到MES服務(wù)器和數(shù)據(jù)校正客戶流股號(hào)測量值校正值端上，可以對(duì)任一時(shí)段的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行在線校20451 626427 429.3正。表2為某輪班流率的測量值和校正值，表3211 56110 862.4618 166. 11為該輪班組分的測量值和校正值( 體積分?jǐn)?shù)),51 564. 83注“”數(shù)據(jù)表示檢測到有過失誤差。兩者的校2450 032. 28正值達(dá)成了流程中變換、凈化、冷箱、合成等所46 04144 261. 17有節(jié)點(diǎn)的組分流率的全局平衡。40 44339 169. 83表2流率測量值和校正值m354 226. 1測址值287 3457 319. 6111 111 185293 828262 783.96 0446 694.05424 518. 8"336 188. 5)4199 661. 78510 615512 212.5甲醇1202 745202 333. 4138 769132 577171 065170 681.8112 020107 262. 623 788"19 742. 17表3組分測值和校正值%58 86762 427.2948 08044 261.17Co CO2 H2 coCO2 H210659 893623 982.31,2,3,4.5,11 46.46 17.36 35.87 47.07 17.47 35. 08.11131 307130 206. 956.55 0.1 43.11 56.52 0.01 43.0112100 674105 306. s33. 39* 066.02 22.89 0 76. 7053 65955 274. 238,9,22 ,2510.110 88.96 10.21089.S546 84020.80 31.15 47.65 20.73 32.25 46.71411 680399 037. 955.86 0.1 43.78 56.51 0.02 43.0216286 889284 402. s99. 120.19 99.08) 0.18110 97211097214.21,24,26 8.75 0 90. 359. 490 90.3455 274ss 697.7722.69 30.25 46.56 23.91 30.47 45. 30.24 51930.23 2. 20" 67. 1832.72 3.77 63. 07第4期潘兆鴻等:在線數(shù)據(jù)校正在甲醇工廠的應(yīng)用續(xù)表3序，按一定的時(shí)間間隔(本案取1 h)將指定的側(cè)敏值.校正值組分?jǐn)?shù)據(jù)提取、打包、傳輸?shù)組ES實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫流股號(hào)COCO2H2CoCO2H2中去。.1899. 220.07 99.26) 0.074.2.2組分?jǐn)?shù)據(jù)的缺損處理19099.90當(dāng)由于某種原因需要的組分?jǐn)?shù)據(jù)未按約定時(shí)2029.84 3.37 67.76 29.45 2.45 67.64間錄人或?qū)岁P(guān)系數(shù)據(jù)庫時(shí)，常駐程序?qū)⒃陂g隔2:16.90 0 82. 80期末自動(dòng)繼承前-時(shí)段該組分的數(shù)值，當(dāng)作缺損2223.53' 2.00 72.83 28.67 3.10 67.72282.60 1.86 91.25 2.68 2.31 91. 77值的替代值。2570 1.95 91.38 1.732.39 91. 654.3 在線數(shù)據(jù)校正的運(yùn)行305.35 3.41" 74:25 4. 83068.044.3.1數(shù)據(jù)校 正軟件系統(tǒng)3192 1.09 76.14. 801.06 74.01軟件常駐于服務(wù)器上。該服務(wù)器的關(guān)系數(shù)據(jù)注:甲醇1的甲醇質(zhì)敏分?jǐn)?shù)測敏值/校正值為95.69%/庫存有模型程序、特性參數(shù)和各種常數(shù)，工業(yè)裝95. 88%，水為4.11%/4. 12%;甲醇2的甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)測量值/置發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化后，可由專業(yè)人員作相應(yīng)的校正值為93.69%/93. 90%,水為6.09%/6. 10%。修改。4在線數(shù)據(jù)校正的實(shí)現(xiàn)4.3.2數(shù)據(jù)的加載在統(tǒng)計(jì)期末(可以是小時(shí)、輪班、天或月，4.1數(shù)據(jù)的 獲取為實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)校正任務(wù)，需要從運(yùn)行裝置我們?nèi)≥啺?，操作者在客戶端啟動(dòng)軟件后,中實(shí)時(shí)地獲取2類數(shù)據(jù)。圖3為甲醇工廠數(shù)據(jù)校MES實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫內(nèi)該時(shí)段的流率數(shù)據(jù)和組分?jǐn)?shù)據(jù)將被加載到軟件系統(tǒng)中去，操作者一般應(yīng)對(duì)加正的數(shù)據(jù)流圖。載數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)覽，以發(fā)現(xiàn)某些意外事件，例如某敬據(jù)校正系酸服務(wù)的. Ms主屬務(wù)股室 分析數(shù)據(jù)服務(wù)D臺(tái)現(xiàn)場儀表停修，無數(shù)據(jù)，某套DCS的OPC接口故障等，進(jìn)行相應(yīng)的處理。數(shù)據(jù)校正|軟件系統(tǒng)MES自動(dòng)讀數(shù)程序4.3.3系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫啟動(dòng)軟件的計(jì)算引擎后，軟件開始迭代尋數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)片優(yōu)，當(dāng)二次迭代的目標(biāo)函數(shù)差值小于指定的允許偏差后，計(jì)算終止，輸出數(shù)據(jù)校正結(jié)果。輸出報(bào)| 人L.修改表將復(fù)制1份至MES主服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,.4產(chǎn)現(xiàn)場各DC組分分析實(shí)驗(yàn)室供統(tǒng)計(jì)報(bào)表、動(dòng)態(tài)成本和計(jì)劃優(yōu)化等后續(xù)用戶圖3甲醇工廠校正數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流調(diào)用。4.1.1流率數(shù)據(jù)無論是質(zhì)量流率還是體積流率，經(jīng)各DCS5結(jié)語和集成DCS的MES自動(dòng)地存人MES主服務(wù)器上七分技術(shù)，十分管理，十二分?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，取數(shù)周期-般為幾秒至幾十秒。重要性對(duì)于流程工業(yè)是不言而喻的。數(shù)據(jù)讓人充4.1.2組分?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)，數(shù)據(jù)也會(huì)使人困感。我們重視單個(gè)測量數(shù)據(jù)在線分析儀(如色譜儀)的數(shù)據(jù)跟流率數(shù)的準(zhǔn)確性，提高儀表精度，加強(qiáng)維護(hù)和校驗(yàn),改據(jù)采用同樣的傳輸方式。現(xiàn)場采樣、實(shí)驗(yàn)室分析進(jìn)分析方法，加大采樣頻度，而往往忽略化工過的組分?jǐn)?shù)據(jù)- .般由人工錄人(有的數(shù)字式自動(dòng)程數(shù)據(jù)的相關(guān)性，沒有從平衡的角度進(jìn)行校正。分析儀也可以自動(dòng)導(dǎo)人)關(guān)系數(shù)據(jù)庫。兩者不能相互替代，而是相輔相成，相得益4.2數(shù)據(jù)的同步彰的。4.2.1組分 數(shù)據(jù)的傳輸數(shù)據(jù)校正是一項(xiàng)發(fā)展中的新技術(shù)，無論理實(shí)驗(yàn)室人工錄人或?qū)说慕M分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)間上不論、方法、算法和工業(yè)應(yīng)用上都還有不少課題需完全確定，為了保持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫時(shí)要解決。既然數(shù)據(jù)是-座富礦,那么我們花力氣間上的同步，依靠常駐于分析數(shù)據(jù)服務(wù)器上的程改進(jìn)挖掘礦藏的工具應(yīng)當(dāng)是值得的。第4期中氮肥No. 42010年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJul. 2010生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)煤基甲醇裝置CO變換超溫原因及對(duì)策楊瑞丹，孫秀芳,代彩玲(河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司，河南濮陽457000)[摘要]河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司甲醇裝置co變換采用三段變換工藝, 2008年投入運(yùn)行后，第一變換爐超溫嚴(yán)重，影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，增加了消耗。通過分析造成超溫的原因，分步整改,最終使問題得到了有效解決，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。[關(guān)鍵詞] Co 變換;催化劑;超溫[中圖分類號(hào)] TQ223. 12*.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 1004 -9932(2010)04 -0008 -03Reason of Excessive Temperature in CO Converter of Coal BasedMethanol Plant and SolutionsYANG Ruidan, SUN Xiufang, DAI Cailing( Zhongyuan Dahua Co, Ld, Henan Coal and Chemical Group , Puyang 457000, China)Abstract: The CO shift in methanol plant of Zhongyuan Dahua Co., Ld, Henan Coal and Chemical Groupadopts three-step process. The plant was put into operation in 2008, but the Co shift system had not beennormally running due to excessive temperature of No. 1 CO converter, that affected the operation of the plantand increased the consumption. By probing into the reason and taking comprehensive measures step by step,the problem is effectively solved，obtaining the good economic benefits.Key Words: CO shift; catalyst; excessive temperature河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司的年產(chǎn)500年5月底建成投產(chǎn)。整套裝置自動(dòng)化程度高、能kt甲醇裝置的空分、氣化、合成氣凈化、甲醇耗低，試生產(chǎn)階段已經(jīng)達(dá)到裝置最大負(fù)荷，即達(dá)合成分別采用杭氧、Shell 煤粉氣化、魯奇低到日產(chǎn)甲醇1 000t。由于氣化裝置產(chǎn)氣量大，溫甲醇洗、丹麥托普索氣壓合成技術(shù)，于2008煤氣CO和H2S含量高，凈化系統(tǒng)選用了三段CO耐硫變換工藝流程。[收稿日期] 2010-01-251變換流程簡述[作者簡介]揚(yáng)瑞丹( 1980- -) ,女,河南濮陽人,2004年7月畢業(yè)于鄭州大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè),助理工程師。如圖1,從Shell煤氣化裝置來的原料煤氣[3] Narasinhan s, Jordache C. Data reconciliation & grose eror[參考文獻(xiàn)]detection [M]. Houston; Gulf Publishing Company, 2000:178-190, 241-244[1] Narasimhan s, Mah R s H. 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