1月22日，中石油云南石化有限公司1300万吨/年炼油装置经检修后开工复产。除了常规的设备维护检修，这一次云南石化做了一个大胆尝试：将常减压装置控制系统由先进控制系统(APC)升级为全流程智能控制系统(IPC)。一个小小的变动，让这套装置一下子由传统控制模式升级为智能控制模式，在行业内开创了先河。
云南石化在公司微信公众号上这样评价IPC：具有强大的智能化功能，是智能化工厂建设的重要标志和发展趋势。
云南石化还据此做出了一个大胆而果敢的决定：将公司其余16套装置、20个生产单元全部升级为IPC。
让人眼前一亮
云南石化大炼油项目2017年投产，是目前国内单套能力最大的炼油装置，技术水平称得上国际先进、国内领先。但作为龙头的常减压装置仍有许多控制难题亟需解决。
为此，云南石化四处寻访，希望找到新的解决方案。一次偶然的机会他们了解到，2020年7月山东东营联合石化有限公司500万吨/年常减压装置投用了一套IPC，听说效果不错，于是决定去实地考察。
考察的结果让他们眼前一亮：联合石化的常减压装置自控率居然达到100%!装置运行异乎寻常地平稳。
“联合石化的常减压装置共有103个控制回路，在我们调研期间自控回路全部投用。在我们现场考察的1个半小时内，操作工没有进行一次操作，各操作参数的数值变化很小，装置运行十分平稳。”带队考察的云南石化技术发展处副处长、信息中心主任谢皆群这样描述现场见闻。
谢皆群是有多年从业经验的老石化人，但这样的现场操作情景还是第一次看到。在他的经验里，还没有哪家企业的炼油装置可以如此平稳运行。他们决定在自家装置上试试。这一试，IPC毫无争议地成为首选。
云南石化生产一部常减压装置主任工程师涂国敏介绍说：“我们在常减压装置上采用IPC，将206个单回路反馈控制系统的基础控制回路全部升级为智能控制。装置几乎不再需要手动操作。”
“IPC相当于给集散控制系统安装了智慧大脑，有效提升了常减压装置的智能化运行水平，降低了操作人员的劳动强度，大幅缩短了开工周期，损耗也明显减少，产品质量更加稳定。”谈到刚投用的这套新系统，涂国敏赞不绝口。
对改造感触最深的还是一线操作工。
常减压装置内操、工人技师沈愉欣喜地表示：“现在的整套装置全流程都是智能化控制，操作非常简单、便捷、高效，我们的操作强度降低了一半以上。”
常减压装置内操工关中武表示，IPC解决了原系统的不足，特别是在装置运行产生波动时能快速反应、准确调整。目前装置报警次数明显减少，运行也更加稳定。
抓住了牛鼻子
IPC为什么会带来如此巨大的变化?
该系统的开发者——北京世纪隆博科技有限公司王文新博士告诉记者：“这得益于它系统全面地解决了基础控制回路所有的问题。”讲这段话，他特别强调了“基础”和“全面”两个关键词。
众所周知，“安稳长满优”是石化企业的五好指标，也是企业永恒的追求。而这个五好指标中最基础、最关键的就是稳，它是其他四好的基础和前提。
记者了解到，为了提高石化装置的平稳率和自动化水平，上世纪七八十年代，石化企业普遍采用了集散控制系统(DCS)。但实际上，这套系统仅代替了常规仪表，其自动控制的优势并未发挥，约95%以上的回路仍需要采用单回路反馈控制。而单回路反馈控制参数高度依赖人工经验。也就是说，尽管有了集散控制系统，石化生产并没有真正实现自动化。
上世纪80年代后，石化企业又开始广泛采用实时优化系统(RTO)和先进控制系统。时至今日，它们依然是石化企业控制系统的主流产品。但它们只能对少数控制回路进行优化，局限性非常大，而且需要持续不断地维护才能正常运行。
对此，王文新博士说：“石化行业生产工艺复杂、流程长，而且工况多变、运行状态需要频繁调整，实现装置的平稳运行是一件非常困难的事。一个大型石化装置的控制回路少则几十个多则数百个，而且各回路之间相互关联、互相影响，存在多层次、高维度、强非线性、强耦合性等难题，牵一发动全身。如果仅靠人工调节或只解决少数局部控制系统，难以实现平稳运行。”
业内有个公开的秘密，就是在统计装置的自控率时，企业一般只选投用的部分做基数而非全部控制回路。这样算下来，即便自控率达到95%以上，但由于实际投用的控制回路数量只占全部回路很少的一部分，大多数控制回路仍然需要手动调节。
看到了问题的本质，也就抓住了牛鼻子。世纪隆博公司从最基础的工艺路线和控制回路入手，经过近20年的潜心研究和埋头苦干，终于搞明白了影响石化生产装置稳定运行的所有因素及其关联因子，建立了完整的IPC基础理论体系。
在此基础上，他们从工艺机理和基础控制出发，从优化工艺包入手，凭借着对工艺技术的深刻理解，找出工艺设计不合理的地方，对控制回路进行修改、增减、优化，使控制回路设计更加科学合理。
与此同时，他们通过大数据挖掘、过程建模、精准建模等方法，对控制回路进行全面优化控制、协同调控等，将传统的单回路反馈控制改造为智能控制，将自学习模型嵌入控制回路，解决了困扰石化行业几十年的老大难问题，装置精准控制率达98%以上。
“IPC是个跨领域、多学科交叉的创新技术，深度融合了化工生产工艺原理、过程控制原理以及工厂的实际经验。只有在这3方面具有深厚积淀的团队，才能开发出这样的产品，从本质上解决企业的生产实际问题。”王文新博士表示。
耀眼的成绩单
世纪隆博公司成立于2002年。王文新博士的初心就是用自己学到的知识和先进的技术，帮助企业解决生产中的痛点和难点。在技术开发过程中，他始终坚守一个原则：不搞花架子，所有的产品和技术研发接地气，要为企业解决实际困难。
十几年下来，世纪隆博公司研发团队一直死死咬住石化工业智能控制这块硬骨头，心无旁骛潜心钻研。据悉，仅开发一个乙烯裂解炉的多变量智能控制方案，研发团队就花了3年时间。
为了在技术上取得突破，公司聘请了石油和化工自动化领域泰斗级人物——北京化工大学教授、博士生导师潘立登作为首席科学家。在潘立登的带领和指导下，团队综合多学科交叉的理论方法和技术，通过对数以百亿计生产数据的挖掘整理，创造性地提出智能建模、智能内部模型集PID控制、多变量智能协调控制、智能变参数非线性区域控制和烽燧控制方法，攻克了精准建模、精准控制、方案设计、多变量控制、故障诊断等大型石化装置全流程智能控制五大难题，形成了几十项具有自主知识产权的智能控制技术及软件产品，核心技术多达10项。截至目前，团队共完成学术专著7部，取得发明专利36件、软件著作权36件。扎实的理论功底，有力地支撑了实用技术的开发。
“我们将这些核心的控制软件通过接口与集散控制系统连接，相当于给集散控制系统安装了一个智慧大脑，无需人工干预就能自我调节，使得装置能按计算机设定好的最优化方案平稳运行。”王文新博士表示。
对这一点，云南石化常减压装置副主任工程师王耀全深有体会：“IPC能有效学习和模仿人的操作，无需人工操作就可自动适应工况变化，自动调整操作参数，实现自主平衡。”
其实，早在2010年，世纪隆博公司就陆续开始在石化企业推广这套智能控制系统。王文新清楚地记得，当第一套系统在中国石油辽阳石化公司20万吨/年乙烯装置11号裂解炉成功投运，系统切换的一瞬间，计算机屏幕上大幅波动曲线一下子变成一条平滑的直线。
此后，世纪隆博公司在行业内声名鹊起。中国石油大庆石化公司、中国石油抚顺石化公司、中国石油辽阳石化公司、烟台万华化学集团股份有限公司、中国石油华北石化公司及云南石化等企业的50多套大型石化装置陆续上线IPC。
2018年10月3日，中央电视台大型直播新闻节目《江山如此多娇》专门介绍了刚刚投产的辽阳石化俄罗斯原油加工优化增效改造项目。解说员这样描述：“新建的11套装置全部都实现了智能控制。在占地有21个足球场大的生产区，每个班次只有25名操作员，通过敲击键盘、挪动鼠标，就能对全流程进行操控。”而这套智能控制系统中就有IPC的功劳。
一分耕耘一分收获。IPC的先进性不仅得到了企业的广泛认可，也得到国家权威部门的首肯。2019年，世纪隆博公司的大型石化装置智能控制关键技术与应用项目获得中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖;2020年，由世纪隆博公司参与优化的高纯/超高纯化学品精馏关键技术与工业应用项目荣获国家科技进步二等奖。
在中国石化联合会组织的成果鉴定会上，由中科院院士孙优贤、陈丙珍领衔的鉴定专家委员会一致认为，世纪隆博公司自主研发的大型石化装置智能控制关键技术整体技术处于国际先进水平，填补了多项国内外智能控制领域的空白。
判断一项技术先进与否，不仅仅是单纯的技术水平提升，还有一个最关键的指标，那就是能为企业带来怎样的经济效益。在这方面，IPC拿出了耀眼的成绩单：
60万吨/年乙烯装置实施IPC，双烯收率提高，其中乙烷炉提高1.99%，石脑油炉提高0.52%，能耗降低6.47%，近4年经济效益为8.64亿元;
80万吨/年乙烯新建装置开工期间实施IPC，仅用9小时40分钟就实现了平稳运行，累计减少物料排放2.15万吨，3年为企业增加经济效益6.68亿元;
200万吨/年加氢精制装置上线IPC，产品收率提高1%，能耗下降20.7千克标油/吨，近4年为企业带来经济效益6814万元;
……
这样的案例在世纪隆博公司的客户中，家家都能拿出来。
王文新博士表示，世纪隆博公司将坚定不移地用世界领先的智能控制技术帮助石化企业向智能化迈进。
(关键字：石化 大装置 IPC)
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