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天然氣RTO實(shí)時(shí)在線優(yōu)化系統(tǒng)
方案綜述
架構(gòu)圖
實(shí)時(shí)在線優(yōu)化系統(tǒng)(RTO)通過多源數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)平臺(tái)、算法支撐平臺(tái)和展示平臺(tái),建立融合裝置機(jī)理模型和優(yōu)化算法,采用數(shù)據(jù)模型+機(jī)理模型雙驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)流程行業(yè)核心生產(chǎn)單元在線優(yōu)化、裝置開工指導(dǎo)和開工方案對(duì)比分析,以提質(zhì)增效為目標(biāo),快速消除工藝擾動(dòng),降低能耗、降低碳排放、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和收率,提升企業(yè)盈利能力和核心競爭力。基于數(shù)字孿生平臺(tái)實(shí)時(shí)在線優(yōu)化系統(tǒng)(RTO)是實(shí)時(shí)控制優(yōu)化的重要組成部分。
1、 數(shù)據(jù)采集。
構(gòu)建企業(yè)云邊端協(xié)同數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，通過物聯(lián)網(wǎng)關(guān)和協(xié)議轉(zhuǎn)換采集DCS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)等生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)，同時(shí)集成基礎(chǔ)原料和產(chǎn)品的質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)備靜態(tài)數(shù)據(jù)以及其與生產(chǎn)裝置有關(guān)的其它數(shù)據(jù)，為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)服務(wù)和支撐作用。
2、 數(shù)據(jù)中心建設(shè)。
實(shí)時(shí)在線優(yōu)化系統(tǒng)(RTO)需要集成多種數(shù)據(jù)源，包括設(shè)備靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、工藝流程數(shù)據(jù)以及質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)等，因此數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)是項(xiàng)目成功與否的關(guān)鍵，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)構(gòu)建企業(yè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)與企業(yè)其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。
3、 優(yōu)化模型開發(fā)。
采用基于深度高斯數(shù)學(xué)模型和多目標(biāo)帶約束的貝葉斯優(yōu)化方法，用于復(fù)雜工業(yè)過程的在線操作優(yōu)化問題。 ? 針對(duì)復(fù)雜工業(yè)過程非平穩(wěn)性問題，采用深度高斯過程進(jìn)行建模。 ? 針對(duì)貝葉斯優(yōu)化如何結(jié)合多目標(biāo)和約束的問題，以多目標(biāo)問題的期望超體積改進(jìn)（EHVI）指標(biāo)作為研究出發(fā)點(diǎn)。 ? 將多目標(biāo)問題與深度高斯過程模型相結(jié)合，將單輸出深度高斯過程轉(zhuǎn)化為構(gòu)建多輸出深度高斯過程。 ? 使用可行性指示函數(shù)對(duì)超體積改進(jìn)（HVI）進(jìn)行加權(quán)，將多目標(biāo)和約束融合到深度高斯代理模型的更新中。
4、 算法平臺(tái)建設(shè)。
在線優(yōu)化系統(tǒng)算法平臺(tái)編輯器主要用來編寫模塊運(yùn)行預(yù)處理時(shí)所用的C、C++、Python語言算法源代碼、設(shè)置對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)、需要通訊變量的端口位置，平臺(tái)集算法庫和算法編輯、編譯、動(dòng)態(tài)庫生成、調(diào)試等操作于一體的集成算法開發(fā)環(huán)境。同時(shí)系統(tǒng)提供內(nèi)置函數(shù)庫功能、提高常用功能代碼的利用效率。
5、 綜合展示。

建立流程行業(yè)生產(chǎn)裝置全流程在線優(yōu)化綜合展示系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控全流程上下游裝置投入/產(chǎn)出/收率、能耗、物耗等生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；關(guān)鍵KPI指標(biāo)計(jì)算、儀表盤和領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙等多種展示方式；在線曲線及圖表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)追溯分析；豐富的信息分析和展示方式。 * 展示吸收率和能耗相關(guān)優(yōu)化數(shù)據(jù)及設(shè)備模型信息。系統(tǒng)提供手動(dòng)優(yōu)化模型模塊，操作人員可打開可調(diào)變量界面輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬計(jì)算并返回結(jié)果展示，系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)方便靈活。 * 對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行建模，用戶可在系統(tǒng)界面上查看重點(diǎn)設(shè)備模型數(shù)據(jù)和模擬運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如：吸收塔泛點(diǎn)，吸收塔氣相溫度和液相溫度變化曲線。

 

用戶效益

* 提升經(jīng)濟(jì)效益：先進(jìn)過程控制與工藝實(shí)時(shí)優(yōu)化相結(jié)合，基于機(jī)理模型對(duì)關(guān)鍵過程變量進(jìn)行嚴(yán)格控制，在不修改工藝流程、不增加或減少生產(chǎn)設(shè)備的前提下，始終處于較好運(yùn)行狀態(tài)，僅通過調(diào)整操作參數(shù)，使生產(chǎn)過程帶來更具經(jīng)濟(jì)效益的運(yùn)行點(diǎn)。

 

* 提高生產(chǎn)效率：通過RTO系統(tǒng)分析、評(píng)估和優(yōu)化工藝參數(shù)，對(duì)比進(jìn)料溫度，溶劑循環(huán)量，吸收塔操作壓力，再生塔底溫度，硫磺反應(yīng)器溫度等參數(shù)變化對(duì)脫硫率，硫磺回收率，裝置能耗等工藝指標(biāo)的影響，確定較優(yōu)的工藝操作條件，大大降低能耗，減少碳排放。

 

* 節(jié)能降耗：通過人工智能和大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)算法，大量收集分析歷史數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)搭建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，構(gòu)建工藝參數(shù)的變化趨勢，實(shí)時(shí)制定更新控制策略，賦能生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化、系統(tǒng)化控制。

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