苯回收作業(yè)診斷控制專家系統(tǒng)
日本鋼管公司京濱鋼鐵廠于1992年5月在其化工廠投用苯回收作業(yè)診斷控制AI(人工智能)系統(tǒng)。其效益顯著,發(fā)生異常后,按本系統(tǒng)操作指導(dǎo)進(jìn)行操作,在20min內(nèi)恢復(fù)正常,本系統(tǒng)使用后,蒸汽消耗降低3.7%,回收所需的吸收油消耗降低3%。
苯回收的主要設(shè)備有吸收塔、槽、加熱爐和蒸餾塔。其流程為:焦?fàn)t煤氣進(jìn)入吸收塔,與從上灑下的不含甲苯、二甲苯和苯(簡(jiǎn)稱BTX)的油(簡(jiǎn)稱DBO)接觸,焦?fàn)t煤氣中的BTX被DBO吸收而成帶BTX的油(簡(jiǎn)稱BO)并從塔底排至BO槽,該BO經(jīng)熱交換器、閃鼓、加熱爐而進(jìn)入蒸餾塔,蒸汽自塔下部通入,這樣BO中低沸點(diǎn)的BTX蒸發(fā),并從蒸餾塔上部排出,而高沸點(diǎn)的DBO則從塔底排出,至DBO槽,重新進(jìn)入吸收塔而被循環(huán)使用。自塔頂排出的BTX冷凝后,由于油水密度不同,而把水分離,分離后的BTX即粗輕油作為成品輸出。
本系統(tǒng)包括兩部分:(1)最優(yōu)控制系統(tǒng);(2)異常診斷系統(tǒng)。
最優(yōu)控制系統(tǒng)是考慮使蒸餾塔和吸收塔的生產(chǎn)率,能耗和質(zhì)量管理最優(yōu)化而進(jìn)行操作指導(dǎo),即提示所需的操作量。蒸餾塔最優(yōu)控制是基于蒸汽蒸餾數(shù)學(xué)模型和托盤數(shù)學(xué)模型進(jìn)行控制的,兩個(gè)數(shù)學(xué)模型都是按熱平衡和質(zhì)平衡原理來構(gòu)成的,并按此兩模型組成兩端控制模型,以塔頂BTX和塔底DBO作為目標(biāo)量而計(jì)算出作為操作量的環(huán)流比和蒸汽量。吸收塔最優(yōu)控制是根據(jù)焦?fàn)t作業(yè)中焦?fàn)t煤氣量及其BTX成分含量變化而計(jì)算所需的最優(yōu)的DBO量,由于吸收塔有填充式和噴霧式兩種,故其數(shù)學(xué)模型也有兩種。
異常診斷系統(tǒng)包括作業(yè)診斷系統(tǒng)和機(jī)器故障診斷系統(tǒng)。前者目的是保持最優(yōu)作業(yè)狀態(tài)并預(yù)報(bào)脫離最優(yōu)狀態(tài)及異常狀態(tài),推斷異常原因和提出對(duì)策。機(jī)器故障診斷系統(tǒng)主要是監(jiān)視儀表、傳感器、調(diào)節(jié)閥系統(tǒng),槽和泵等故障并預(yù)報(bào)故障先兆,它主要分成四部分診斷:(1)吸收塔異常;(2)蒸餾塔異常;(3)加熱爐區(qū)異常;(4)槽區(qū)異常。通過人機(jī)接口,在CRT上顯示作業(yè)預(yù)報(bào)及診斷故障,推究出地點(diǎn)和原因并建議采取哪種措施。本診斷系統(tǒng)是由專家系統(tǒng)構(gòu)成,其知識(shí)庫(kù)主要是由操作員操作訣竅組成,即操作員如何按各槽溫度、液位和流量高低、蒸餾塔和吸收塔的溫度、流量和壓力等參數(shù)判斷故障的方法,寫成規(guī)則,存入知識(shí)庫(kù)并由專家系統(tǒng)推理以得出結(jié)果。
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