本文作者：肖佳紅 

數字化時(shí)代，強調的是質(zhì)量與成本的雙向控制，精益與安全比任何時(shí)候都顯得更加重要。艾默生作為全球自動(dòng)化與數字化領(lǐng)域的領(lǐng)導廠(chǎng)商，攜手亨斯邁打造流程工業(yè)數字化安全樣板車(chē)間，推進(jìn)行業(yè)數字化加速轉型。

亨斯邁丨Huntsman

亨斯邁作為一家覆蓋30多個(gè)國家，成功經(jīng)營(yíng)超過(guò)75個(gè)生產(chǎn)基地及研發(fā)機構的全球化學(xué)品上市公司。

亨斯邁在上海設立的聚氨酯生產(chǎn)基地，目前現有的3條生產(chǎn)線(xiàn)共計年產(chǎn)40萬(wàn)噸MDI及20萬(wàn)噸預聚體。如此龐大的工廠(chǎng)內，在每條生產(chǎn)線(xiàn)上僅配置1名DCS操作員，該操作員不僅需要保質(zhì)保量的完成班組生產(chǎn)任務(wù)，還需要隨時(shí)應對突發(fā)報警信息，操作員長(cháng)期處于高負荷的工作狀態(tài)，為安全生產(chǎn)埋藏了諸多不利隱患。在這樣隱患下，任何一個(gè)關(guān)鍵參數的失控或操作員的誤操作，都有可能造成裝置的非計劃性停車(chē)，甚至導致安全或環(huán)保事件。如何在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，提升操作員效率成為了解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

針對存在的問(wèn)題及隱患，艾默生與亨斯邁，成功制定并實(shí)施了控制性能提升項目，在幫助工廠(chǎng)提高產(chǎn)品質(zhì)量和自動(dòng)化程度的同時(shí)，降低操作員的負荷及能源的消耗，從而使生產(chǎn)變得更加安全、穩定和高效。

獎狀

影響產(chǎn)品質(zhì)量及操作員負荷的原因分析：

1、自動(dòng)控制投用率低導致操作員需頻繁手動(dòng)干預

工廠(chǎng)在經(jīng)歷了10多年的運營(yíng)后，雖然整個(gè)工廠(chǎng)的控制回路在項目建設之初就設計為自動(dòng)操作，但由于種種原因，在實(shí)際運行期間，很多控制回路都在手動(dòng)操作。

2、控制不穩定導致過(guò)程值報警，需操作員頻繁響應

工藝參數控制不穩定導致的過(guò)程變量超限報警頻繁。

3、關(guān)鍵工藝參數的控制精度不夠，影響產(chǎn)品質(zhì)量

關(guān)鍵參數如物料粘度及反應器溫度的控制偏差大，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，且過(guò)度加熱會(huì )導致蒸汽的浪費，甚至帶來(lái)工藝安全問(wèn)題。

項目執行遇到的挑戰：

1、在線(xiàn)優(yōu)化需確保生產(chǎn)的穩定

裝置可操作空間狹窄，工藝可接受調整幅度較小，給優(yōu)化帶來(lái)困難。

2、調試周期緊張

預聚體產(chǎn)品多樣化，需每天根據客戶(hù)需求切換產(chǎn)品，項目需要根據主要產(chǎn)品進(jìn)行調試，可供進(jìn)行回路整定及調試的周期不確定且時(shí)間緊張。

解決方案丨實(shí)施

各生產(chǎn)裝置整體評估

熟悉工藝；

診斷存在的控制問(wèn)題；

與生產(chǎn)及自控人員共同制定執行方案；

制定詳細的執行計劃；

控制回路整定及優(yōu)化

與裝置人員共同整定控制回路參數；

評估整定結果；

針對復雜回路設計或優(yōu)化控制策略；

針對關(guān)鍵參數（如粘度）設計APC先進(jìn)控制策略

控制器設計；

階躍測試及建模；

操作界面設計；

調試及投用；

詳細撰寫(xiě)優(yōu)化報告

方便工廠(chǎng)工程師后續對每個(gè)控制回路的維護，以確?？刂苹芈房梢蚤L(cháng)期保持性能良好；

人員培訓

幫助工廠(chǎng)工藝及自動(dòng)化人員掌握回路整定知識，從而可以長(cháng)期維護控制性能良好；

項目丨成果

01、控制性能優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量提升：

原自動(dòng)控制回路中的過(guò)程變量波動(dòng)有明顯的改善；

成功實(shí)施Batch反應器溫度控制優(yōu)化；

針對復雜回路設計并投用了APC控制，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量；

02、節約了大量的蒸汽

避免材料重復加熱，減少蒸汽消耗；

03、操作員負荷大大降低

在滿(mǎn)足工藝控制需求的前提下，消除手動(dòng)控制回路，提高自動(dòng)化率；

Spliter2裝置實(shí)現全流程自動(dòng)化控制；

04、工廠(chǎng)工程師經(jīng)過(guò)培訓可以獨立完成回路PID參數的整定

優(yōu)化結果數據統計及分析比較：

1、操作員負荷改善數據統計分析比較：

利用Emerson Entech軟件包，高效整定優(yōu)化超過(guò)30個(gè)控制回路；

圖表1：原手動(dòng)控制回路自動(dòng)控制投用對比

圖表2：過(guò)程參數控制穩定性提高對比

裝置達成100%自動(dòng)化率；

圖表3：自動(dòng)化投用率提高對比

降低操作員30%操作負荷；

圖表4：操作員負荷降低對比

報警率降低32%；

圖表 5：裝置報警率降低對比

2、質(zhì)量?jì)?yōu)化數據統計分析比較：

影響產(chǎn)品質(zhì)量典型問(wèn)題1：蒸汽流量與精餾裝置液位的串級回路在進(jìn)料階段擾動(dòng)嚴重。

通過(guò)參數整定，及增加相關(guān)前饋變量達到消除擾動(dòng)穩定過(guò)程變量的目的。

優(yōu)化成果：液位控制精度由最大的±25% 提升至±5%，節約了大量的蒸汽，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

圖表 6：復雜控制穩定性提升對比

影響產(chǎn)品質(zhì)量典型問(wèn)題2：預聚體反應器溫度控制精度不足。

優(yōu)化成果：降低了5個(gè)Batch反應器的溫度波動(dòng)，由±5℃降低為±1℃，提升了產(chǎn)品質(zhì)量；

圖表 7：預制體反應器溫度控制精度提升對比

影響產(chǎn)品質(zhì)量典型問(wèn)題3：產(chǎn)品粘度控制在手動(dòng)控制下精度低，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

優(yōu)化成果：設計實(shí)施了針對產(chǎn)品粘度的APC控制，利用 Emerson的MPC (Model Predictive Control-模型預測控制)模塊提升了粘度的控制精度，進(jìn)而提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

圖表 8：產(chǎn)品粘度控制優(yōu)化對比

本次控制性能優(yōu)化項目的成功是艾默生與亨斯邁雙方保持長(cháng)期合作伙伴關(guān)系的又一次成功實(shí)踐。艾默生致力于提供全球領(lǐng)先的自動(dòng)化產(chǎn)品及服務(wù)，來(lái)幫助客戶(hù)建立、運營(yíng)和維護一個(gè)更安全、更穩定、更自動(dòng)化的工廠(chǎng)。