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好消息!MPC控制在氧化铝厂成功应用

已有 804 次阅读 2025-9-27 10:57 |系统分类:科研笔记

我们,一伙即不懂艺术,也不懂工艺的控制工程师,与行业专家合作,在氧化铝行业取得突破,成功实施3套装置的模型预测控制(MPC)系统,为厂家带来可观的经济效益。

今年以来,我团队与有色行业某设计院的行业专家协同合作,共同实施了两套焙烧装置和一套蒸发装置的MPC控制系统。几个月来,3套装置的MPC系统稳定运行,经济效益明显。其中一套焙烧装置节省天然气3%,一套蒸发装置节省蒸汽4%,经济效益各为每年几百万元。基于这些成果,我们双方计划在氧化铝厂推广在其他工段的应用,包括溶出、沉降、分解和自备电厂等装置。

几年前,该设计院的一位专家,是有色行业控制领域教授级高工,打电话联系我。当时我在荷兰,等我回杭州后马上就来见我。他在名校研究生毕业后一直从事有色金属行业的自动化工作,发现常规PID控制和一些学术界时髦的控制方法很难在有色行业落地,比如氧化铝厂,导致生产装置主要靠人工手动控制。当他读了我的科学网博客,并研究了我们发表的学术论文后,就主动联系我,提出在有色行业自动化领域进行合作。我问他为什么找到我,回答是他被我的一个观点打动,即“模型是王道”,决定先进控制成败的是模型精度。

找到知音了,我们一拍即合,决定在有色行业推广先进控制和实时优化。

这里要提一下我的科学网博客对我在国内事业的帮助。我大约是2013年开始写博客。过去十年,我团队在国内得到的所有工业先进控制项目,几乎都和我科学网博客有关。我写博客是为了练习中文写作(我高考语文不及格,又出国几十年),没想到还顺便成就了事业。无心插柳。

在一个新行业推广MPC及RTO技术,靠这三条:1)虚心向行业专家和现场运行人员学习工艺和运行;2)模型、模型、模型;3)讲技术,不讲艺术; 4)写博客。

下面讲点技术。对于焙烧装置,我们的技术方案大体是,先对主炉温度、烟气氧量、灼减(软测量)等参数实现MPC自动控制,以大大降低其波动性;然后对氧量进行寻优优化(燃烧优化);最后对灼减进行卡边优化。

上图吧。图中显示MPC控制大大降低各参数的波动性,就像我常说的,比人工控制好三倍。一位朋友说得好,控制就是,把方便面拉成阳春面。

下图是焙烧炉人工控制下的主炉温度(红线)和烟气氧量(绿线)。

 (未投控制)5月11日温度及氧含量(纵坐标:温度).png

下图是焙烧炉MPC控制下的主炉温度(红线)和烟气氧量(绿线),MPC控制器在约1/3的时间投上。

(投入控制)5月13日温度及氧含量(纵坐标:温度).png

下图是蒸发装置人工控制和PID控制下的11个液位,其中两个液位PID控制。由于多个液位之间存在强耦合,使用PID控制困难而无法投运。

液位手动和PID.png

下图是蒸发装置MPC控制下的11个液位。

液位MPC控制.png



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