油品調(diào)合需求分析的設(shè)計(jì)專(zhuān)題方案

1、汽油辛烷值智能調(diào)合系統(tǒng)需求分析及可行性報(bào)告概述油品調(diào)合是煉廠生產(chǎn)日勺最后工序，通過(guò)調(diào)合操作使半成品油變成成品油。由 于生產(chǎn)裝置和加工工藝日勺限制，初期日勺汽油調(diào)合操作對(duì)象是直餾汽油，MTBE, 催化裂化汽油和重整汽油等，它們分別寄存在不同罐內(nèi)，通過(guò)調(diào)合把它們按比例 合在一起形成合格產(chǎn)品。隨著加工工藝和生產(chǎn)裝置控制水平勺提高，催化、重整 生產(chǎn)勺汽油基本上達(dá)到質(zhì)量勺規(guī)定。但由于操作條件和生產(chǎn)加工過(guò)程勺復(fù)雜性， 仍有相稱(chēng)多勺油品需要調(diào)合。具體可以分為兩種狀況：欠指標(biāo)(辛烷值不夠)過(guò)指標(biāo)(辛烷值過(guò)高)這兩種狀況都必須認(rèn)真看待：狀況(1)不合格；狀況(2)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上勺揮霍。 為理解決這些問(wèn)題，仍須調(diào)合工

2、作：對(duì)狀況(1)需增長(zhǎng)MTBE或高辛烷值勺油品; 對(duì)狀況(2)增長(zhǎng)直餾汽油，減少辛烷值，減少成本，避免經(jīng)濟(jì)上勺揮霍。本項(xiàng)目作為中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所、錦西煉化總廠、沈陽(yáng)化工學(xué)院共同申 請(qǐng)勺“863 ”課題“流程公司智能排產(chǎn)與優(yōu)化調(diào)度技術(shù)研究”勺一部分，將以汽 油辛烷值調(diào)合為主，為籌劃和生產(chǎn)指揮部門(mén)建立一種計(jì)算機(jī)輔助智能決策支持系 統(tǒng)，使汽油調(diào)合方案科學(xué)合理、既滿足產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)又獲得良好勺經(jīng)濟(jì)效益。研究?jī)?nèi)容可概括為如下三個(gè)方面：(1)油品調(diào)合勺數(shù)學(xué)模型重要是根據(jù)調(diào)合機(jī)理研究油品特性、調(diào)合配比及油品調(diào)合質(zhì)量指標(biāo)勺數(shù)學(xué)關(guān)系，目勺是在滿足調(diào)合質(zhì)量勺條件下為獲取最大勺經(jīng)濟(jì)效益提供一種基本參照模型。在調(diào)合

3、質(zhì)量指標(biāo)數(shù)學(xué)計(jì)算日勺基本上，以獲取最佳經(jīng)濟(jì)效益為目日勺進(jìn)行 調(diào)合生產(chǎn)調(diào)度方案日勺計(jì)算。開(kāi)發(fā)建立一套以便、實(shí)用、具有可視化界面勺智能油品調(diào)合系統(tǒng)。該 系統(tǒng)將可以完畢：辛烷值計(jì)算；根據(jù)組分油勺質(zhì)量特性、成品汽油勺質(zhì)量原則等計(jì)算、輸出油品調(diào)合當(dāng)方案變動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)單個(gè)組份油引起勺辛烷值和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)勺變化，變 化量勺多少可以即時(shí)顯示?？捎X(jué)得籌劃處、生產(chǎn)調(diào)度提供最佳勺調(diào)合生產(chǎn)籌劃和調(diào)合方案。3 .智能油品調(diào)合系統(tǒng)解決方案3.1方案設(shè)計(jì)思想放棄基于建立一種精確模型勺思想，承認(rèn)目前機(jī)理不清勺研究狀況，采用一 種在線學(xué)習(xí)不斷提高、建立一系列模型勺思想，這不是一種悲觀、被動(dòng)勺思想。 一方面根據(jù)目前所知勺效果相對(duì)較好勺

4、模型，建立起參數(shù)化勺油品調(diào)合模型，然 后根據(jù)模型勺實(shí)際應(yīng)用狀況進(jìn)行合適勺修改，動(dòng)態(tài)變化勺模型參數(shù)，形成一種系 列模型。在此基本上再加入有關(guān)勺經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及其他客觀制約勺因素，來(lái)形成最后 勺油品調(diào)合生產(chǎn)調(diào)度方案，供生產(chǎn)指揮調(diào)度人員參照。當(dāng)調(diào)度人員要修改方案時(shí)， 根據(jù)已有模型提供相應(yīng)勺變化數(shù)據(jù)及工藝指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)勺變化趨勢(shì)。使系統(tǒng)成 為一種科學(xué)、和諧勺輔助決策支持系統(tǒng)。這里所說(shuō)勺能動(dòng)態(tài)變化勺模型參數(shù)系統(tǒng)，是指系統(tǒng)具有機(jī)器自主學(xué)習(xí)勺能 力，可以根據(jù)外部條件勺變化來(lái)自主勺對(duì)內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)勺調(diào)節(jié)，達(dá)到具有適 應(yīng)環(huán)境變化勺能力；并且采用了相應(yīng)勺數(shù)據(jù)挖掘算法，隨著系統(tǒng)數(shù)據(jù)勺不斷累積會(huì)變得越來(lái)越精確可靠。2汽油

5、辛烷值調(diào)合的基本模型把調(diào)合用日勺多種汽油組分簡(jiǎn)化為虛擬日勺純組分，把組分之間日勺互相作用關(guān)系 歸結(jié)為可變?nèi)丈鬃饔脜?shù)，于是有下面日勺辛烷值計(jì)算公式：Ex R Q r = Ex j=i m i X Q j ij其中：Rm :調(diào)合汽油辛烷值j=1X:組分j日勺質(zhì)量分?jǐn)?shù)；圖1：辛烷值計(jì)算公式R” ：組分i j勺辛烷值;Q” ：組分i J勺作用參數(shù)。圖2：組分汽油調(diào)合關(guān)系Qj.作為調(diào)合組分之間勺作用參數(shù)，受組分油性質(zhì)、調(diào)合比例、調(diào)合關(guān)系 （如加和性）、及其他因素影響。開(kāi)始時(shí)取經(jīng)驗(yàn)值作為先驗(yàn)知識(shí)，隨后運(yùn)用實(shí)測(cè) 勺調(diào)合汽油辛烷值修正和改善作用參數(shù)，作為在線學(xué)習(xí)勺后驗(yàn)知識(shí)。學(xué)習(xí)公式為：一8RQ. = Q.

6、+ B * A Q.。A Q.=-ij其中，B為學(xué)習(xí)步長(zhǎng)。汕j為Q.日勺學(xué)習(xí)增量，是辛烷值誤差R對(duì)Q.日勺 偏微分。3效益優(yōu)化計(jì)算根據(jù)油品調(diào)合模型、組分油勺成本、數(shù)量、庫(kù)存量、生產(chǎn)籌劃、成油品勺辛 烷值、市場(chǎng)價(jià)格等，以最大經(jīng)濟(jì)效益為目勺建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算組分油勺數(shù)量， 形成最后勺調(diào)度參照方案。輸入數(shù)據(jù)：各組分油勺成本/噸乃，庫(kù)存量鳥(niǎo).，成品油價(jià)格C。目勺函數(shù)：Max Z=cY*p. X.約束條件：(1)汽油辛烷值調(diào)合模型。物料平衡：Y = EX.庫(kù)存限制:X. W s.這是一種非線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，可轉(zhuǎn)化為無(wú)約束優(yōu)化問(wèn)題，用最優(yōu)化數(shù)值解 法計(jì)算。3. 4調(diào)度方案調(diào)節(jié)智能油品調(diào)合系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)輔

7、助決策支持系統(tǒng)，并不是一種直接勺生 產(chǎn)指揮調(diào)度系統(tǒng)，其生成勺調(diào)度數(shù)據(jù)是一種優(yōu)化勺參照方案，調(diào)度人員可以根據(jù) 生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行必要勺調(diào)節(jié)。為以便調(diào)度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將提供一種可視化勺輔助 計(jì)算功能。設(shè)AX,為組分i勺調(diào)節(jié)數(shù)量，根據(jù)調(diào)合模型：項(xiàng)Ex.R = Ex 和目勺函數(shù)Z=cY-p.X.m xq1 1j jj=1計(jì)算Rm日勺變化量#和效益損失狀況乙 以輔助調(diào)度決策。智能油品調(diào)合系統(tǒng)勺系統(tǒng)構(gòu)造根據(jù)以上勺構(gòu)思所形成勺智能油品調(diào)合系統(tǒng)重要由調(diào)合汽油編號(hào)選擇模塊、 辛烷值預(yù)測(cè)模塊、經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)化模塊、方案可視化輸出模塊、參數(shù)學(xué)習(xí)模塊等重 要模塊構(gòu)成。與這些模塊相相應(yīng)勺數(shù)據(jù)庫(kù)有：組分油特性數(shù)據(jù)庫(kù)、成品油特性數(shù)

8、據(jù)庫(kù)、模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、理論調(diào)合方案數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)際調(diào)合測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)這五個(gè)重要勺 數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成。它們之間勺互相關(guān)系如下圖所示：圖3：智能調(diào)合系統(tǒng)重要功能模塊構(gòu)造圖其中數(shù)據(jù)庫(kù)涉及：組分油特性數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)組分油（含添加劑）勺產(chǎn)地、種類(lèi)（直餾、裂化還是重整）、重 要勺質(zhì)量指標(biāo)（辛烷值）、成本、庫(kù)存數(shù)量、存儲(chǔ)地點(diǎn)、存儲(chǔ)日期等。成品油特性數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)成品油日勺標(biāo)號(hào)、質(zhì)量指標(biāo)、成本價(jià)格、市場(chǎng)價(jià)格、籌劃數(shù)量、 存儲(chǔ)能力、存儲(chǔ)地點(diǎn)、存儲(chǔ)日期等。實(shí)際調(diào)合數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際調(diào)合勺各組分油勺種類(lèi)及比例、實(shí)測(cè)成品油勺辛烷值、生產(chǎn)日 期等。理論調(diào)合方案數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)每一套方案中參與調(diào)合勺各組分油勺種類(lèi)及比例，各組分油勺 成本，及調(diào)合后成本、存儲(chǔ)日

9、期等。模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)按調(diào)合汽油勺編號(hào)，參與調(diào)合勺組分油產(chǎn)地、種類(lèi)、基本油、調(diào)合 油等分別寄存調(diào)合模型中勺互相作用參數(shù)。調(diào)合汽油編號(hào)選擇接受來(lái)自顧客勺信息：組分油勺指標(biāo)、成品油勺指標(biāo)以及 對(duì)多種調(diào)合方案勺評(píng)價(jià)和選擇，并將信息存入相應(yīng)勺數(shù)據(jù)庫(kù)。辛烷值計(jì)算根據(jù)組分油勺辛烷值及模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中勺有關(guān)信息給出調(diào)合 比例并對(duì)推算出調(diào)合成果勺質(zhì)量指標(biāo)，之后將數(shù)據(jù)存入預(yù)測(cè)勺辛烷值數(shù)據(jù)庫(kù)，以 次作為下一步進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)勺基本數(shù)學(xué)模型。經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)化計(jì)算根據(jù)組分油、成品油勺各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、辛烷值計(jì)算模型、 廠內(nèi)資源約束條件及市場(chǎng)需求量，以最大經(jīng)濟(jì)效益為目勺給出參與調(diào)合勺各組分 油勺數(shù)量，并將有關(guān)數(shù)據(jù)存入調(diào)合方案數(shù)據(jù)庫(kù)。方案可視化輸出把調(diào)合方案用圖表、工藝流程圖、裝置管道布置圖等可視化 體現(xiàn)方式輸出到計(jì)算機(jī)屏幕上，供調(diào)度人員參照。在