引言

在润滑油生产流程中，润滑油配料过程是将括各种烃类、芳香烃、脂肪酸及其酯类、酚类、胺类等原料输送到反应釜中进行混合、搅拌后形成润滑油。润滑油各项工艺指标的好坏直接影响着下游配料工序的运行状况和质量，因此影响着最终石化产品的质量中。由于润滑油配料过程本身具有大惯性、多变量耦合、非线性、边界条件波动以及工艺指标等关键参数难以在线测量等复杂特性，因此目前的润滑油配料过程自动化程度低，基本停留在人工操作的水平上，导致生产效率低，能源消耗大、润滑油的各项工艺指标合格率低，成为制约润滑油石化生产的瓶颈。石化工业技术发展指南中指出：“降低生产成本、提高产品质量、减少环境污染和资源消耗只能通过全流程自动控制系统的优化设计来实现。综合自动化是解决上述问题的关键。文提出了由过程控制、过程优化、生产调度、企业管理和经济决策五层结构组成的综合自动化系统。

文提出了由过程稳定化、过程优化、过程管理三层结构组成的生产过程自动化系统。文提出了由企业资源计划(ERP)/制造执行系统(MES)/过程控制系统(PCS)三层结构组成的企业综合自动化系统，并成功应用于中国石化，取得了显著成效。

本文结合润滑油配料过程的技术要求和工艺特点，利用推理等智能技术，提出了由过程管理、智能优化设定控制、过程控制三层结构组成的润滑油配料过程综合自动化系统，并将该系统成功应用于某大型石化厂的润滑油配料过程中，实现了综合生产指标的优化控制，取得了显著的应用效果。

1润滑油配料过程简介

润滑油配料过程的工艺流程，首先将括各种烃类、芳香烃、脂肪酸及其酯类、酚类、胺类等送入反应釜混合后形成润滑油。将所需配方的基础油、添加剂和充填剂按比例混合搅拌均匀；将混合后的原材料放入反应釜进行加热或加压，使其反应并产生沉淀；对反应后产生的沉淀进行机械过滤，去除其中杂质；将过滤后的润滑油进行离心、脱水等处理，使其质量更加纯净。从反应釜出来的润滑油进入B槽中储存并进行指标化验。指标合格的润滑油进入K槽储存，然后输送到下游灌装工序。

基础油、添加剂主要由送入指标量决定，因此配料过程的关键是根据润滑油的工艺指标要求，确定出每种送人原料量。传统的人工配料由操作员根据工艺指标的目标值范围凭经验对变化的信息进行判断和决策后，给出基础油、添加剂原料的流量控制回路的设定值，但由于配料过程的强耦合性，非线性，以及各种原料的化学成分复杂且经常波动，关键工艺参数检测滞后等综合复杂特性，操作员很难根据工艺指标的要求确定出合理的送入原料的数量，导致配料过程能源消耗大、生产效率低、润滑油各项工艺指标合格率低。

2润滑油配料过程综合计量配料系统

本文以提高润滑油各项工艺指标合格率，提高生产效率，降低能耗为目的，结合配料过程中的技术要求和工艺特点，提出了由过程管理、智能优化设定控制、过程控制三层结构组成的润滑油配料过程综合自动化系统。

2.1系统结构与功能

本文以提高润滑油各项工艺指标合格率，提高生产效率，降低能耗为目的，结合配料过程中的技术要求和工艺特点，提出了由过程管理、智能优化设定控制、过程控制三层结构组成的润滑油配料过程综合自动化系统，

2.1系统结构与功能

润滑油投料系统主要由过程管理、智能优化设定控制、过程控制三层结构组成，其主要功能描述如下：

1)过程管理系统包括运行管理和系统管理两部分。运行管理具有系统监测、故障诊断、设备管理、生产安全管理、系统通讯和操作指导等功能。系统监测功能包括对数据进行采集、处理以及生产过程的监控：故障诊断功能对故障进行实时预测、以便及时发现生产中的故障，例如输送管道断料，反应釜“堵塞”等故障现象的预测与判断。设备管理功能对设备故障进行报警，对设备的维护进行管理，帮助制定维修计划，保证设备的安全运行。生产安全管理功能包括重要设备间的联锁保护，例如为了避免反应釜“堵塞”现象的发生，当反应釜的振动低于某一数值时，联锁保护功能会自动停止下料。生产安全管理功能还包括执行关键操作前进行确认等功能，例如在启动变频器、泵等重要设备之前需要操作员进行确认，以避免生产事故的发生。系统通讯功能实现各个控制子系统和各级计算机网络之间的通讯，例如为了更好的对整个配料生产过程进行监控和管理，在机操作室、槽操作室和值班室配置了三台监视电脑，三台电脑可以与整个DCS系统进行通讯，完成相应的功能。操作指导功能是系统根据采集的数据和人工输入的信息判断当前的生产状况和操作条件，并给出相应的操作指导。

配料系统管理具有系统安全管理、用户管理和系统导航等功能。系统安全管理保证系统不被恶意破坏和对所发生过的事件和操作进行记录，系统的进入需要核对用户名和密码，同时对系统运行中的报警等信息进行记录。用户管理用来增加和删除用户，对用户的权限进行设置和对用户的密码进行修改。系统导航实现系统内部导航功能，实现监控画面之间的切换和各个子系统间的切换。

2)润滑油配料过程以提高润滑油各项工艺指标的合格率、节约成本、降低能耗为综合生产指标。智能优化设定控制系统以综合生产指标为控制目标，通过对专家知识、操作员的配料经验以及大量现场结果的分析和总结，归纳出推理规则，采用推理技术，自动得出各种原料流量控制回路的设定值，实现关键工艺参数的优化设定。

3)配料控制系统采用EIC三电一体化的集成设计技术，包括回路控制模块、逻辑控制模块和关键工艺参数的监控模块等。其中回路控制模块实现各种原料流量的稳定、精确控制，包括控制回路，逻辑控制模块实现对反应釜、泵、变频器、输送管道等关键设备的单机启停操作和全线联启、联停的操作，以保证设备正常、稳定、安全的运行。

4)计算机支撑系统由监控软件、实时数据库和计算机网络系统组成。通过计算机支撑系统实现智能优化设定系统、过程控制系统和过程管理系统的信息集成与共享，从而实现配料过程的综合自动化。通过监控软件提供的强大组态功能、先进的OPC接口功能以及DDE数据交换功能和计算机网络与实时数据库的支持，编制了过程控制及智能优化设定控制软件，将润滑油配料过程的控制、优化和管理集成，实现了生产过程管理和过程控制的一体化，从而保证配料生产过程的优化控制、优化运行和优化管理。

2.2智能优化设定控制策略

由于配料过程具有多变量、强耦合，非线性等综合复杂特性，因此难以采用常规的控制方法进行优化控制。智能优化设定控制技术，优化设定控制包括预设定模式和智能修正模式两部分。

各种烃类、芳香烃、脂肪酸及其酯类、酚类、胺类原料化学成分设定值、实际值；流量的初始设定值，流量设定值的修正值。修正后的流量设定值。

2.2.1预设定模式

预设定模式是在工祝稳定，即各种原料化学成分的含量稳定且己知的情况下，利用配料单计算公式得出满足工艺指标要求的多种原料流量的设定值。

2.2.2智能修正模式

预设定模式是在配料工况稳定的情况下，根据原料的化学成分含量和润滑油的工艺指标要求，得出各种原料流量的设定值。但在润滑油配料过程中，工况变化复杂，各种原料的化学成分含量经常发生变化，并且这种变化不能及时检测到，在这种情况下，预设定模式得出的流量设定值无法满足指标要求，需要利用智能修正模式根据指标的设定值和化验值的偏差，对流量的设定值进行修正。智能修正模式采用控制原理，通过对优秀操作员配料经验的分析和总结以及大量的现场实验，深入的理解配料过程的动态特性，根据这些经验知识设计出控制规则，采用设定值方法得出各种原料流量设定值的修正量。

3工业应用

某石化厂润滑油配料车间共有5台机，20个B槽，4个K槽，年处理量约140万吨。配料过程基本依据人工经验进行操作，有关的电气设备都是在现场操作箱进行启停控制，各种工艺参数缺乏有效的检测手段，生产效率低，配料成本高。结合该石化厂润滑油配料过程的实际情况，采用本文提出的方法，设计并实施了该厂润滑油配料过程的综合自动化系统。

分布式计算机称重控制系统(DCS)采用美国FOXBORO公司的UA系统，AWS1F为UA系统的应用操作站处理机，完成执行与显示、生产控制、用户应用程序、诊断和组态等相关的应用功能。WP51F为操作站处理机，作为系统和操作员的接口，接受图形和文本信息并在监视器上显示。CP60F为控制处理机，可以按组态好的控制方案对润滑油配料过程进行控制，并完成数据采集、传送信息等功能。AWS1F，WP51F，CP60F之间通过节点总线进行通讯。重要的工作岗位如槽上操作室、值班室、磨房操作室安装PC机作为监控电脑，监控电脑通过以太网与AW51F相联，监控电脑可以对整个配料过程进行监视并完成被授权的相关功能。

采用IA系统自带的CIO组态器、报表组态器、Foxview等软件开发了监控软件，过程控制软件，运行管理软件等。通过该画面可以全面的掌握整个配料过程中各个设备的运行情况及系统报警信息等，并可以切换到其他画面上完成相应的功能。采用IA系统自带的℃语言编译器开发了智能优化设定软件。为原料成分已知情况下利用预设定模式计算过程控制回路设定值的画面，在该画面输入原料成分含量、指标设定等数据后，点击“确定”按钮，系统自动计算出回路的初始设定值。为原料成分波动时利用智能修正模式修正设定值的画面。在该画面输入当前指标的实际值与指标预测值(即设定值)等数据后，点击“专家修正”按钮，则系统自动给出新的回路设定值。

4结论

针对配料过程中存在的大惯性、参数时变、非线性、多变量耦合及关键工艺参数难以在线测量等综合复杂特性，本文提出了由过程管理、智能优化设定控制、过程控制三层结构组成的配料过程综合自动化系统。该系统成功应用于某大型石化厂润滑油配料过程中，稳定了生产流程，提高了指标合格率，降低了生产成本，取得了显著的应用效果。