王海宁，吴国权，金晓明,2

(1.浙江中控软件技术有限公司，浙江 杭州 310053；2.浙江大学智能系统与控制研究所，浙江 杭州 310027)

0 引言

空分装置是钢铁生产企业的重要组成部分，用于为下游用户生产提供所需的氧气、氮气等。由于下游用户对氧气用量的需求呈现间歇性的特点，因此要求空分装置进行频繁的变负荷操作，以满足下游用户需求并减少氧气放散[1]。整个装置涉及压缩机、膨胀机、精馏塔等单元设备，前后物料关联紧密且变量间存在耦合，产品纯度控制存在较大滞后。然而，装置基础自动化水平较低，主要依靠人工调节，大范围工况调整存在较强的非线性，手动变负荷则难以兼顾各工艺变量，容易出现工况波动大、产品纯度不稳定等问题。

近年来，以模型预测控制为核心的先进控制技术在炼油[1-3]、化工[4-7]等流程工业取得了较为广泛的应用，同时也有空分装置自动变负荷的相关研究应用见诸报道。文献[8]以基于动态矩阵控制算法的模型预测控制技术为基础，实现了2×10 000 Nm3/h空分装置自动变负荷。文献[9]设计的空压机、主分馏塔、氩系统先进控制器实现了平稳控制，通过变负荷控制器实现了2×35 000 Nm3/h空分装置自动变负荷；文献[10]的思路与其也较为相似。上述工作均体现了模型预测控制技术在空分装置自动变负荷中应用的可行性。但在变负荷过程中，如何保证物料、能量的平衡，体现得还不够充分。本文以40 000 Nm3/h空分装置为应用背景，详细叙述先进控制技术在自动变负荷系统中的实现途径和具体策略。……