專利名稱：用于異常情況預(yù)防的流體催化裂化器中催化劑損耗的探測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利總的來說涉及在加工廠中施行診斷和維護(hù)，更具體地說，涉及以 降低或預(yù)防加工廠內(nèi)的異常情況的方式在加工廠內(nèi)提供診斷能力。
背景技術(shù)：
流體催化裂化是現(xiàn)代煉油廠將高分子量的油(碳?xì)浠衔?裂化成包括 液態(tài)石油氣、汽油、航空燃料和柴油的較輕組分常用的過程。通常，流體催 化裂化過程使用催化劑首先分解高分子量的碳?xì)浠衔?，然后使用至少一個 旋風(fēng)器將得到的混合物分離成可采集的副產(chǎn)品。所使用的催化物質(zhì)然后可以 被回收以注入另 一反應(yīng)循環(huán)。流體催化裂化過程中可能會發(fā)生的一個問題是 反應(yīng)器部件或再生器部件的催化劑損耗可能過高。如果不進(jìn)行糾正，這種催 化劑損耗可能會導(dǎo)致流體催化裂化器下游的后續(xù)處理單元中出現(xiàn)問題。

發(fā)明內(nèi)容
所要求的方法和系統(tǒng)探測和/或預(yù)測流體催化裂化單元中的異常催化劑 損耗率?？梢员O(jiān)控流體催化裂化器的部件，例如反應(yīng)器旋風(fēng)器或再生器旋風(fēng) 器的壓差。流體催化裂化單元的部件在正常操作期間的正常差壓顯著變化可 以指示催化劑損耗增加，并且還可以指示流體催化裂化器中發(fā)生故障或需要 維護(hù)。所要求的方法和系統(tǒng)使用計算設(shè)備實現(xiàn)算法，以基于所監(jiān)控的流體催 化裂化旋風(fēng)器的差壓探測或預(yù)測異常狀況。在探測到異常情況時，可以生成 警告以通知合適的實體。


圖1圖示出流體催化裂化單元；
圖2圖示出可以用于實現(xiàn)統(tǒng)計過程監(jiān)控(SPM)算法的計算設(shè)備；
圖3圖示出可以在計算設(shè)備上實現(xiàn)的SPM模塊；
圖4圖示出使用回歸模型的異常操作探測(AOD)模塊的實施例；
圖5圖示出使用回歸探測催化劑損耗的過程流程圖6圖示出可以實現(xiàn)異常情況預(yù)防系統(tǒng)的示例加工廠；以及
圖7圖示出加工廠中示出與各種設(shè)備通信的異常情況預(yù)防系統(tǒng)的一部分。
具體實施例方式
總的來說，圖1圖示出用于對高分子量油實現(xiàn)流體催化裂化過程的流體 催化裂化裝置10。包括高分子量油的進(jìn)料12可以在反應(yīng)器14的底部流入， 反應(yīng)器14為豎直或向上傾斜的管，有時稱為"提升管"。高活性催化劑16 可以-故導(dǎo)入提升管14/人而4妻觸進(jìn)津牛12。進(jìn)料12可以;故預(yù)加熱，并通過進(jìn) 料噴嘴(未示出)被噴灑于提升管14的底部，其中進(jìn)料12在進(jìn)料噴嘴處接 觸極熱的已流化的催化劑。分散蒸汽18可以用于噴灑通過進(jìn)料噴嘴的進(jìn)料 12。當(dāng)熱催化劑接觸進(jìn)料12時，催化劑使進(jìn)料12蒸發(fā)，并對將高分子量油 分解成諸如液化石油氣(LPG)、汽油和柴油之類的較輕組分的裂化反應(yīng)進(jìn) 行催化。催化劑-碳?xì)浠衔锘旌衔锶缓罂梢韵蛏狭鹘?jīng)提升管14,并最終流 入離析容器19。催化劑-碳?xì)浠衔锘旌衔锟梢栽诜磻?yīng)器旋風(fēng)器20中被采 集，并且混合物中的碳?xì)浠衔锊糠挚梢酝ㄟ^該旋風(fēng)器20與催化劑分離。 大部分催化劑可以從旋風(fēng)器20中輸出并沉積到離析容器19中。主要包括不 含催化劑的碳?xì)浠衔锏男L(fēng)器反應(yīng)器流出物22可以被輸送至主分餾器 (未示出)，以進(jìn)一步分離成燃?xì)狻PG、汽油、柴油和噴氣燃料中使用的 輕循環(huán)油、重燃?xì)獾取?br> 當(dāng)裂化催化劑在提升管14中向上移動時，在催化劑上沉積焦炭從而降低催化劑的活性和選擇性的反應(yīng)使得裂化催化劑被"消耗"。已使用的催化 劑從離析容器19中的裂化碳?xì)浠衔锶萜髦斜浑x析出來，并發(fā)送到汽提塔
24,在汽提塔24中，汽提蒸汽可以接觸已使用的催化劑從而去除催化劑中 剩余的殘留碳?xì)浠衔?。所消耗的催化劑隨后可以被引入流化床再生器28, 在流化床再生器28中用熱空氣30 (或在某些情況下，空氣加氧)燒掉焦炭 沉積物，以將催化劑恢復(fù)到活性狀態(tài)，并為下一反應(yīng)循環(huán)提供必需的熱量。 燃燒焦炭沉積物產(chǎn)生包括二氧化碳和一氧化碳的煙道氣?？梢杂迷偕餍L(fēng) 器31從再生器28的固態(tài)催化劑和固態(tài)焦炭混合物中分離出或過濾出煙道 氣。"再生的，，催化劑可以返回提升管14的底部，以重復(fù)循環(huán)。
流體催化裂化裝置的操作中可能發(fā)生的問題是沿循環(huán)催化劑通道可能 發(fā)生催化劑損耗。盡管流體催化裂化過程中可能會預(yù)料到某標(biāo)稱催化劑損 耗，但是較大的催化劑損耗可能表明裝置故障(例如泄露)或需要維護(hù)和維 修。在一個實施例中，可以通過測量如圖1所示的反應(yīng)器旋風(fēng)器20和再生 器旋風(fēng)器31中的一者或兩者的差壓(AP)來探測催化劑損耗。例如，可以 在反應(yīng)器旋風(fēng)器20的旋風(fēng)輸入端32和流出物輸出端34之間或在再生器旋 風(fēng)器31的旋風(fēng)輸入端36和煙道氣輸出端38之間獲得差壓。在該實施例中， 對于正常操作，差壓可以保持接近于穩(wěn)定值。如果差壓從初始(正常)狀態(tài) 顯著減小，則可能發(fā)生催化劑損耗的異常增加。這可以指示多于正常量的催 化劑正在與反應(yīng)器旋風(fēng)器的反應(yīng)器流出物或與再生器旋風(fēng)器的煙道氣一起 漏出。
探測異常催化劑損耗 可以實施這里所述的異常操作探測系統(tǒng)，以預(yù)測或4笨測催化劑損耗，從 而可以采用預(yù)防性測量降低流體催化裂化單元中的催化劑損耗。異常操作探 測系統(tǒng)可以在現(xiàn)有的過程控制系統(tǒng)中實現(xiàn)，或者被安裝成獨立運轉(zhuǎn)的計算單 元。通常，異常操作探測系統(tǒng)可以用硬件或在計算設(shè)備上運行的軟件實現(xiàn)。 下面描述可以由異常操作探測系統(tǒng)實現(xiàn)以探測或預(yù)測流體催化裂化器中的統(tǒng)計過程監(jiān)控
可以用于確定流體催化裂化單元中的催化劑損耗的 一 種算法是統(tǒng)計過
程監(jiān)控(SPM)算法。SPM可以用于監(jiān)控與過程相關(guān)聯(lián)的諸如品質(zhì)變量之 類的變量，并且在該品質(zhì)變量被探測到已偏離其"統(tǒng)計"標(biāo)準(zhǔn)時通知操作員。 SPM算法通?？梢杂嬎阒T如壓差之類的過程變量在非交疊采樣窗口內(nèi)的均 值和標(biāo)準(zhǔn)差。
圖2圖示出在一個實施例中，可以用于實現(xiàn)SPM算法或SPM功能塊的 計算設(shè)備。計算設(shè)備50的部件可以包括但不限于處理單元52、系統(tǒng)存儲器 54和將各種系統(tǒng)部件連接至處理單元52的系統(tǒng)總線56。存儲器54可以是 可由處理單元52訪問的任意可用介質(zhì)，包括易失性和非易失性介質(zhì)、可移 動和不可移動的介質(zhì)。用戶可以通過諸如鍵盤和定點設(shè)備之類的用戶輸入設(shè) 備66向計算設(shè)備50輸入命令和信息。這些以及其它輸入設(shè)備可以通過可連 接至系統(tǒng)總線56的用戶輸入接口 60連接到處理單元52。監(jiān)控器或其它類 型的顯示設(shè)備也可以經(jīng)由用戶接口 60連接到處理器52。也可以使用其它接 口或總線結(jié)構(gòu)。具體而言，可以在計算設(shè)備50處通過輸入/輸出(1/0)接口 58接收其它設(shè)備(例如傳感器)的輸入62,并且可以由輸入/輸出U/0)接 口 58向其他設(shè)備提供計算設(shè)備120的輸出64。接口 58和60將各種設(shè)備通 過系統(tǒng)總線56連接到處理器52。
圖3圖示出可以在圖2的計算設(shè)備50上實現(xiàn)的統(tǒng)計過程監(jiān)控(SPM) 模塊70。邏輯塊72可以接收過程信號集合74，并且可以計算該過程信號集 合74的統(tǒng)計特征或統(tǒng)計參數(shù)。這些統(tǒng)計參數(shù)可以基于第一過程變量數(shù)據(jù)的 滑動窗口或基于第 一過程變量數(shù)據(jù)的非交疊窗口來計算。計算出的統(tǒng)計參數(shù) 或統(tǒng)計特征可以包括例如過程信號的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、方差(S2)、均方根 (RMS)、變化率(ROC)和范圍(AR)。這些統(tǒng)計參數(shù)可以通過以下公 式給出<formula>formula see original document page 10</formula>
在以上公式中，N是采樣階段的數(shù)據(jù)點的總數(shù)，Xi和xw是過程信號的 兩個連續(xù)值，T是兩個值之間的時間間隔。進(jìn)一步，Xmax和XmN分別是過 程信號在采樣或訓(xùn)練時段的最大值和最小值。可以單獨計算或以任意組合的 方式計算這些統(tǒng)計參數(shù)。另外，應(yīng)當(dāng)理解，除了明確列出的統(tǒng)計參數(shù)之外， 本發(fā)明還包括可以被實現(xiàn)以分析過程信號的任意統(tǒng)計參數(shù)。計算出的統(tǒng)計參 數(shù)可以由計算塊76接收，計算塊76按照規(guī)則塊78中包含的規(guī)則操作。規(guī) 則塊78可以例如在計算設(shè)備50的存儲器54(圖2)的一部分中實現(xiàn)，并且 可以定義用于探測或計算異常情況的算法，如以下進(jìn)一步論述的。
在另 一實施例中，可以由例如計算設(shè)備50計算并周期性地更新訓(xùn)練值。 例如，在一個實施例中，可以由統(tǒng)計參數(shù)邏輯塊72生成訓(xùn)練值，統(tǒng)計參數(shù) 邏輯塊72生成或?qū)W習(xí)在第一操作階段的標(biāo)稱或正常統(tǒng)計參數(shù)，第一操作階 段通常是過程正常操作的階段。這些標(biāo)稱統(tǒng)計參數(shù)然后可以作為訓(xùn)練值存儲 在訓(xùn)練值塊80中，以供未來使用(如以下進(jìn)一步描述的)。該操作允許針 對特定的環(huán)路和操作狀況動態(tài)調(diào)節(jié)訓(xùn)練值80。在這種情況下，可以基于過 程動態(tài)響應(yīng)時間在用戶可選擇的時段內(nèi)對統(tǒng)計參數(shù)(可用于訓(xùn)練值)進(jìn)行監(jiān) 控。在一個實施例中，諸如計算設(shè)備50之類的計算設(shè)備可以生成或接收訓(xùn) 練值或用于向另 一過程設(shè)備發(fā)送訓(xùn)練值。
在一個實施例中，可以用圖3中圖示出的SPM塊70實現(xiàn)通過接收諸如 流體催化裂化器的反應(yīng)器或再生器旋風(fēng)器的壓差之類的輸入來探測流體催 化裂化器中的催化劑損耗的算法，并用于確定異常狀況。在該實施例中，SPM塊70可以充當(dāng)異常操作探測(AOD)模塊。在該配置中，規(guī)則塊78可以包 括用于基于所輸入的旋風(fēng)器的壓差計算異常狀況的規(guī)則。計算塊76可以被 編程以在探測到異常狀況時輸出警告82。這里，觀測到的壓差可以以常規(guī) 間隔被采樣，并作為過程信號74被輸入至圖3的SPM塊70。在學(xué)習(xí)階段， 邏輯塊72可以確定壓差(ap)的基準(zhǔn)(baseline)均值(m )和基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 差(cj )?？梢哉J(rèn)為這些參數(shù)是過程處于"正常"狀況的表示。然后基準(zhǔn)均 值和基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)差可以作為訓(xùn)練值(即使用塊80)存儲在存儲器54中。在監(jiān) 控階段，實現(xiàn)該算法的SPM塊70可以獲得壓差的當(dāng)前值并計算在與學(xué)習(xí)階 段所使用的采樣窗口具有相同長度的非交疊采樣窗口內(nèi)的過程均值(S)和 標(biāo)準(zhǔn)差")。
通過SPM塊70使用SPM算法，如果實際均值或當(dāng)前均值與基準(zhǔn)均值 的差大于某閾值，則在計算塊76可以探測到催化劑損耗，并且可以輸出指 示或警報82。例如，如果當(dāng)前均值比基準(zhǔn)均值低達(dá)大于特定百分比
、
其中oc是某用戶定義的百分比(例如5%)。該7>式可以#1表示為身見則塊78 中的一個以上規(guī)則。在一個實施例中，SPM塊70可以包括探測閾值的輸入 (例如由用戶確定的探測閾值)。在該實施例中，探測閾值可以被存儲為訓(xùn) 練值。
上述方法的一個缺點可能在于具有該過程的知識的用戶可能必須為oc 確定合適的值。如果存在需要設(shè)置閾值的很多不同過程變量，則該要求可能 是乏味且耗時的。
在另一個實施例中，可以基于在學(xué)習(xí)階段觀測的變量設(shè)置閾值。例如，
如果^<^-3(7,則可以:探測到催化劑損耗。在這種情況下，可以通過訓(xùn)練值
塊80將所觀測到的變量存儲在存儲器54中。因此，在該實施例中，可以自
動確定探測閾值，從而可以減小手動配置的量。應(yīng)當(dāng)注意的是，除了三之外，
還可以根據(jù)所觀觀'j到或所探測到的變量針對標(biāo)準(zhǔn)差使用任意其它倍數(shù)。另外，盡管可以由SPM模塊自動計算出方差變量(variance variable )，但是 該變量可以是作為訓(xùn)練變量(例如通過用戶1/0 66)輸入的用戶可配置的參數(shù)。
如果壓差A(yù)P僅在發(fā)生高催化劑損耗時改變，則SPM算法可以適于探 測催化劑損耗。然而，如果壓差A(yù)P由于其它因素而改變(例如，當(dāng)壓差A(yù) P由于負(fù)荷改變或其它預(yù)期過程狀況而改變時)，則SPM算法可能會觸發(fā) 錯誤的警報。在一個實施例中，根據(jù)流體催化裂化單元的操作狀況或操作狀 態(tài)，可能會生成多于一個源自SPM的特性集合(例如均值、標(biāo)準(zhǔn)差等)。 例如，如果裂化單元以兩個不同的負(fù)荷操作，則計算塊76可以#1編程以實 現(xiàn)針對第 一 負(fù)荷條件的 一個規(guī)則集合和實現(xiàn)針對第二負(fù)荷條件的第二規(guī)則 集合。在該實施例中，可以使用兩個SPM塊。可以基于探測到的負(fù)荷條件 或其它預(yù)期的過程條件激活一個或另一個SPM塊。
盡管對于單個條件改變(例如，當(dāng)只可能存在兩個負(fù)荷時)可以使用多 個SPM塊，但當(dāng)存在多個預(yù)期的操作條件時，多個SPM塊可能是效率低的。 在這種情況下，可以使用某種形式的回歸(例如，建立回歸模型，然后監(jiān)控 殘差)來探測催化劑損耗。
通常，在學(xué)習(xí)階段，從旋風(fēng)器壓差A(yù)P(y)和對旋風(fēng)器壓差A(yù)P (x!，X2,…,xm) 具有某種影響的過程變量中采集數(shù)據(jù)。可以建立模型以預(yù)測作為x的函數(shù)的 y值
該模型可以是從簡單多元線性回歸模型到諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之類的更 復(fù)雜的模型的任何模型，所述簡單多元線性回歸模型例如為
系數(shù)是根據(jù)任意已知方法，例如普通最小平方(OLS)、主成分回歸(PCR)、 偏最小平方(PLS)、變量子集選擇(VSS)、支持向量機(jī)(SVM)等)計
回歸和殘差監(jiān)控算出的。如下面進(jìn)一步論述的， 一旦模型在監(jiān)控階段建立，該模型即可用于 計算殘差(實際值和預(yù)測值之間的差)。如果殘差超出某個閾值，則可以探 測到異常情況。
圖4圖示出可以用于實現(xiàn)回歸和殘差監(jiān)控算法的異常操作探測(AOD) 模塊90的實施例。AOD模塊90可以包括連接至模型實現(xiàn)塊96的第一 SPM 塊92和第二SPM塊94。第一SPM塊92可以以類似于圖3示出的SPM才莫 塊70的方式操作。同樣，第一 SPM塊92接收第一過程變量并根據(jù)第一過 程變量生成第一統(tǒng)計數(shù)據(jù)。如以上所論述的，該操作可以包括生成根據(jù)第一 過程變量計算出的統(tǒng)計特征數(shù)據(jù)，例如均值數(shù)據(jù)、中值數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù)、 變化率數(shù)據(jù)、范圍數(shù)據(jù)等。這種數(shù)據(jù)可以基于第一過程變量數(shù)據(jù)的滑動窗口 或基于第一過程變量數(shù)據(jù)的非交疊窗口來計算。作為一個示例，第一 SPM 塊92可以使用最近的第 一過程變量樣本和前49個第 一過程變量樣本生成均 值數(shù)據(jù)。在該示例中，可以針對由第一SPM塊92接收的每個新的第一過程 變量樣本生成變量均值。作為另一示例，第一 SPM塊92可以-使用非交疊時 段生成均值數(shù)據(jù)。在該示例中，可以使用五分鐘的窗口 (或某個其它合適的 時段)，從而每五分鐘就會生成一個變量均值。以類似的方式，第二 SPM 塊94接收第二過程變量，并以類似于SPM塊92的方式根據(jù)該第二過程變 量生成第二統(tǒng)計數(shù)據(jù)。在一個實施例中，可以只使用SPM塊92或94中的 一個(例如，僅使用塊92)。在另一個實施例中，可以不使用SPM塊92 或94。
模型實現(xiàn)塊96可以在第一階段接收表示旋風(fēng)器的差壓AP的因變量Y 和表示可能對AP具有某種影響的過程變量的自變量X的集合。如下面將更 詳細(xì)地描述的，模型實現(xiàn)塊96可以使用多個數(shù)據(jù)集(X,Y)為作為X(例如 影響AP的一個以上自變量)的函數(shù)的模型Y(例如壓差A(yù)P)生成回歸模型。
模型實現(xiàn)塊96可以包括一個以上回歸模型，每個回歸模型可以使用函 數(shù)針對X的任意范圍、X的指定范圍和/或X的多個范圍，將因變量Y建模為自變量X的函數(shù)。例如，可以使用單個X變量預(yù)測所有正常操作狀況下
的Y變量。在這種情況下，可以使用任何已知的一元回歸方法。在另一個
實施例中，可以針對不同的范圍建立不同的;f莫型。例如，在可擴(kuò)展的回歸方
法中，可以針對自變量X的多個范圍建立回歸模型。'該普通方法在美國申 請No.l 1/492,467中進(jìn)行了進(jìn)一步描述，該申請通過引用合并于此。
在一個實施例中，回歸模型可以包括或使用線性回歸模型。通常，線性 回歸模型使用函數(shù)f(X)、 g(X)、 h(X)等某種線性組合對工業(yè)過程進(jìn)行建模， 通常，適當(dāng)?shù)木€性回歸才莫型可以包括X的一階函lt (例如Y=m*X+b)或X 的二階函數(shù)(例如Y=a*X2+b*X+c)。當(dāng)然，也可以使用其它類型的函數(shù)， 例如更高階的多項式、正弦函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)等。
在模型已被訓(xùn)練后，可以用模型實現(xiàn)塊96基于給定自變量X輸入在第 二操作階段生成因變量Y的預(yù)測值(Yp)。在流體催化裂化單元的情況下， Yp可以表示預(yù)測的差壓AP,而Y可以表示差壓AP的實際測量值或當(dāng)前測 量值。模型實現(xiàn)塊96的預(yù)測AP (或Yp)可以被提供給偏離探測器98。偏 離探測器98可以接收塊96的回歸模型的預(yù)測的AP (或Yp)以及因變量輸 入Y (表示AP的實際測量值或當(dāng)前測量值)。通常來說，偏離探測器98 可以將實際壓差A(yù)P與預(yù)測的壓差A(yù)P進(jìn)行比較，以確定實際壓差A(yù)P是否 顯著偏離于預(yù)測的壓差△ P。如果實際壓差△ P顯著偏離于預(yù)測的壓差△ P， 則可以指示異常情況催化劑損耗已經(jīng)發(fā)生、正在發(fā)生或可能在不遠(yuǎn)的將來發(fā) 生。因此，偏離探測器98可以生成偏離指示符。在某些實施方式中，指示 符可以是指示異常催化劑損耗的警告或警報。
實際壓差△ P與預(yù)測的壓差△ P之間的差可以稱為殘差。偏離探測器9 8 可以被配置為僅在達(dá)到或超過特定殘差閾值之后生成警報。可以使用各種已 知方法中的任意方法建立閾值以探測異常催化劑損耗狀況。與上述的SPM 模型類似，閾值可以是例如預(yù)測的Y值的特定百分比，也可以基于使用訓(xùn) 練數(shù)據(jù)計算的殘差的方差(variance)。在生成工廠人員看到的警報之前， 可以使用任意形式的警報邏輯(例如，超出閾值的兩個或兩個以上連續(xù)觀測值)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，可以以各種方式修改AOD模塊90。例如過 程變量數(shù)據(jù)在被SPM塊92和94接收之前，可以^皮濾波、削減等。在另一 實施例中，可以不使用SPM塊92和94。另外，盡管塊96中使用的模型被 圖示為具有單個自變量輸入X、單個因變量輸入Y和單個預(yù)測的值Yp，但 塊96中的模型可以包括將多個變量Y(例如兩個或兩個以上旋風(fēng)器的差壓) 建模為多個變量X的函數(shù)的回歸模型。塊9 6中的模型可以包括多元線性回 歸(MLR)模型、主成分回歸(PCR)模型、偏最小平方(PLS)模型、脊 形回歸(RR)模型、變量子集選擇(VSS)模型、支持向量機(jī)(SVM)模 型等。在一個實施例中，可以對兩個差壓進(jìn)行建模，例如反應(yīng)器旋風(fēng)器20 的差壓AP!和再生器旋風(fēng)器31的差壓AP2。以這種方式，自變量集X合可 以表示同時影響反應(yīng)器旋風(fēng)器20的差壓APt和再生器旋風(fēng)器31的差壓AP2 的過程特性。
圖5圖示出探測或預(yù)測流體催化裂化單元中的異常催化劑損耗的示例 方法的過程流程圖。方法IOO可以使用圖4的示例AOD模塊90來實現(xiàn)。在 塊101處，可以訓(xùn)練模型實現(xiàn)塊，例如模型塊96。例如，可以使用自變量X 和因變量Y數(shù)據(jù)集訓(xùn)練模型以配置該模型，從而預(yù)測作為X的函數(shù)的Y。 該模型可以包括例如多個回歸模型，每個回歸模型針對X的不同范圍將Y 建模為X的函數(shù)。
然后，在塊102處，所訓(xùn)練的模型使用其接收的自變量X的值生成因 變量Y的預(yù)測值(Yp)。接下來，在塊103處，將Y的實際值與對應(yīng)的預(yù) 測值Yp進(jìn)行比較，以確定Y是否顯著偏離于Yp。例如，偏離探測器98可 以接收模型塊96的輸出Yp,并將該輸出Yp與因變量Y進(jìn)行比較。如果確 定Y已顯著偏離于Yp,則可以在塊104處生成偏離指示符。例如，在AOD 模塊90中，偏離探測器98可以生成指示符。該指示符可以是指示已探測到 顯著偏離的例如警告或警報，或任意其它類型的信號、標(biāo)志、消息等。
如以下將更詳細(xì)論述的，在模型已被初始訓(xùn)練且已生成因變量Y的預(yù)測值Yp之后，可以重復(fù)塊101。例如，如果過程中的設(shè)定點已經(jīng)改變，或
者在過程操作的其它時刻，可以重新訓(xùn)練模型。
與AOD模塊一起使用的過程控制系統(tǒng) 流體催化裂化單元可以在加工廠中作為很多組互連裝置中的一部分或
一個裝置操作，從而形成過程線。通常，可以使用諸如圖6和7所示的過程 控制系統(tǒng)控制和管理該裝置。
具體參見圖6,其中可以實現(xiàn)異常情況預(yù)防系統(tǒng)的示例加工廠210包括 通過一個以上通信網(wǎng)絡(luò)互連在一起的若干個控制和維護(hù)系統(tǒng)。具體而言，圖 6的加工廠210包括一個以上過程控制系統(tǒng)212和214。過程控制系統(tǒng)212 可以是傳統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)，例如PROVOX或RS3系統(tǒng)，或任意其它控制 系統(tǒng)，包括連接至控制器212B和輸入/輸出(I/O)卡212C的操作員接口 212A，輸入/輸出(I/O)卡212C又連接至諸如模擬和高速可尋址遠(yuǎn)程變送 器(HART)現(xiàn)場設(shè)備215之類的各種現(xiàn)場設(shè)備。過程控制系統(tǒng)214可以是 分布式過程控制系統(tǒng)，包括通過諸如以太網(wǎng)總線之類的總線連接至 一 個以上 分布式控制器214B的一個以上操作員接口 214A?？刂破?14B可以是例如 由得克薩斯州奧斯汀市的愛默生過程管理公司銷售的DeltaV 控制器或任 意其它期望類型的控制器?？刂破?14B通過I/O設(shè)備連接到一個以上現(xiàn)場 設(shè)備216,例如HART或FOUNDATION Fieldbus現(xiàn)場設(shè)備，或任意其它包 括例如使用PROFIBUS 、 WORLDFIP 、 Device-Net 、 AS-Interface以及CAN 協(xié)議中的任意智能或非智能現(xiàn)場設(shè)備。通常，過程控制器可以與工廠網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)通信以提供關(guān)于在過程控制器的管理下操作(例如現(xiàn)場設(shè)備操作)的信息， 并從調(diào)節(jié)過程控制器的操作時使用的工廠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收設(shè)定點信號。已知的 是，現(xiàn)場設(shè)備216控制物理過程參數(shù)(例如作為致動器)或者可以測量物理 過程參數(shù)(例如作為傳感器)?，F(xiàn)場設(shè)備可以與控制器214B通信，以接收 過程控制信號或提供關(guān)于物理過程參數(shù)的數(shù)據(jù)。該通信可以通過模擬或數(shù)字 信號進(jìn)行。I/O設(shè)備可以從現(xiàn)場設(shè)備接收用以與過程控制器通信的消息，或 者可以從過程控制器為現(xiàn)場設(shè)備接收消息。操作員接口 214A可以存儲和執(zhí)行過程控制操作員可用的工具217、 219，以控制過程的操作，所述工具217、 219包括例如控制優(yōu)化器、診斷專家、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、調(diào)諧器等。
更進(jìn)一 步，維護(hù)系統(tǒng)可以連4妻至過程控制系統(tǒng)212和214或連沖妾至其中 的單個設(shè)備以施行維護(hù)和監(jiān)控活動。例如，維護(hù)計算機(jī)218可以通過任意期 望的通信線路或網(wǎng)絡(luò)(包括無線或手持設(shè)備網(wǎng)絡(luò))連接至控制器212B和/ 或連接至設(shè)備215,以與設(shè)備215通信，并在某些情況下重新配置設(shè)備215 或?qū)υO(shè)備215施行維護(hù)活動。類似地，維護(hù)應(yīng)用程序可以安裝在與分布式過 程控制系統(tǒng)214相關(guān)聯(lián)的一個以上用戶接口 214A上，并由所述用戶接口 214A執(zhí)行，以施行包括與設(shè)備216的操作狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)采集的維護(hù)和監(jiān) 控功能。
如圖6所示，計算機(jī)系統(tǒng)274可以實現(xiàn)異常情況預(yù)防系統(tǒng)235的至少一 部分，具體而言，計算機(jī)系統(tǒng)274可以存儲并實現(xiàn)配置應(yīng)用程序238和異常 操作探測系統(tǒng)242。另外，計算機(jī)系統(tǒng)274可以實現(xiàn)警告/警報應(yīng)用程序243。
圖7示出圖6的示例加工廠210的一部分250,以描述異常情況預(yù)防系 統(tǒng)235和/或警告/警報應(yīng)用程序243可以與示例加工廠210的部分250中的 各種設(shè)備通信的 一種方式。
一4殳而言，異常情況預(yù)防系統(tǒng)235可以與可選地位于加工廠210內(nèi)的現(xiàn) 場設(shè)備215、 216，控制器212B、 214B(在圖7中示出)以及任意其它期望 設(shè)備或裝置中的異常操作探測系統(tǒng)(未在圖6中示出)和/或計算機(jī)系統(tǒng)274 中的異常操作探測系統(tǒng)242通信，以配置這些異常操作探測系統(tǒng)中的每一 個，并在這些異常操作探測系統(tǒng)監(jiān)控時接收關(guān)于這些設(shè)備或子系統(tǒng)的操作的 信息。異常情況預(yù)防系統(tǒng)235可以以可通信的方式通過硬線總線245連接到 工廠210內(nèi)的至少某些計算機(jī)或設(shè)備中的每一個，或者可替代地，可以通過 包括例如無線連接、使用OPC的專用連接、諸如依靠手持設(shè)備采集數(shù)據(jù)等 的間歇性連接的任何其它期望通信連接，連接到工廠210內(nèi)的至少某些計算 機(jī)或設(shè)備中的每一個。同樣，異常情況預(yù)防系統(tǒng)235可以通過LAN或諸如 因特網(wǎng)、電話連接等的公共連接(在圖6中示出為因特網(wǎng)連接246)獲得與加工廠210內(nèi)的現(xiàn)場設(shè)備和裝置有關(guān)的數(shù)據(jù)以及由例如第三方服務(wù)提供商 采集的數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，異常情況預(yù)防系統(tǒng)235可以以可通信方式通過包括例 如以太網(wǎng)、Modbus、 HTML、 XML、專有技術(shù)/協(xié)議等的各種技術(shù)和/或協(xié)議 連接至工廠210中的計算機(jī)/設(shè)備。
圖7中示出的加工廠210的部分250包括具有一個以上過程控制器260 的分布式過程控制系統(tǒng)254，過程控制器260通過可以是符合任意期望通信 或控制器協(xié)議的任意期望類型的輸入/輸出I/O設(shè)備的I/O卡或設(shè)備268和 270連接到一個以上現(xiàn)場設(shè)備264和266。現(xiàn)場設(shè)備264被示出為HART現(xiàn) 場設(shè)備，現(xiàn)場設(shè)備266被示出為FOUNDATION Fieldbus現(xiàn)場設(shè)備，但是 這些現(xiàn)場設(shè)備可以使用其它任意期望的通信協(xié)議操作。另外，現(xiàn)場設(shè)備264 和266中的每一個可以是任意類型的設(shè)備，例如傳感器、閥、變送器、定位 器等，并且可以符合任意期望的開放、專有或其它通信或編程協(xié)議，應(yīng)當(dāng)理 解I/O設(shè)備268和270應(yīng)當(dāng)與現(xiàn)場設(shè)備264和266所使用的期望協(xié)議相兼容。
在任意情況下，可由諸如配置工程師、過程控制操作員、維護(hù)人員、工 廠管理員、監(jiān)管員等的工廠人員訪問的一個以上用戶接口或計算機(jī)272和 274 (可以是任意類型的個人計算機(jī)、工作站等)通過通信線路或總線276 被連接至過程控制器260，其中通信線路或總線276可以使用任意期望的硬 線或無線通信結(jié)構(gòu)和使用諸如以太網(wǎng)協(xié)議之類的任意期望的或合適的通信 協(xié)議來實現(xiàn)。另外，數(shù)據(jù)庫278可以連接至通信總線276，以作為采集或存 儲配置信息以及在線過程變量數(shù)據(jù)、參數(shù)數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)以及與加工廠210 中的過程控制器260和現(xiàn)場設(shè)備264和266相關(guān)聯(lián)的其它數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)庫 操作。因此，數(shù)據(jù)庫278可以操作為配置數(shù)據(jù)庫，以存儲包括過程配置模塊 的當(dāng)前配置，并且在過程控制系統(tǒng)254的控制配置信息下載并存儲到過程控 制器260以及其它現(xiàn)場設(shè)備264和266時存儲過程控制系統(tǒng)254的控制配置 信息。同樣地，數(shù)據(jù)庫278可以存儲歷史異常情況預(yù)防數(shù)據(jù)，包括由加工廠 210內(nèi)的現(xiàn)場設(shè)備264和266采集的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(例如訓(xùn)練數(shù)據(jù))、根據(jù)由現(xiàn) 場設(shè)備264和266采集的過程變量確定的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、以及其它類型的數(shù)據(jù)。過程控制器260、 I/O設(shè)備268和270以及現(xiàn)場設(shè)備264和266通常位 于且遍布于有時嚴(yán)峻的工廠環(huán)境中，而工作站272、 274和數(shù)據(jù)庫278經(jīng)常 位于可由操作員、維護(hù)人員等輕松訪問的控制室、維護(hù)室或其它不太嚴(yán)峻的 環(huán)境中。
一般而言，過程控制器260可以存儲并執(zhí)行使用多個不同的、獨立執(zhí)行 的控制模塊或塊實現(xiàn)控制策略的 一個以上控制器應(yīng)用程序?？刂颇K中的每 一個可以由通常所說的功能塊組成，其中每個功能塊是總控制例程中的一部 分或子例程，并且與其它的功能塊結(jié)合起來操作(通過稱為鏈路的通信)， 以實現(xiàn)加工廠210中的過程控制環(huán)路。/>知的是，可以作為面向?qū)ο蟮木幊?協(xié)議中的對象的功能塊通常施行輸入功能、控制功能或輸出功能之一。例如， 輸入功能可以與變送器、傳感器或其它過程參數(shù)測量設(shè)備相關(guān)聯(lián)?？刂乒δ?可以與施行PID、模糊邏輯等控制的控制例程相關(guān)聯(lián)。輸出功能可以控制諸 如閥之類的一些設(shè)備的操作，以施行加工廠250中的某些物理功能。當(dāng)然， 還存在諸如模型預(yù)測控制器(MPC)、優(yōu)化器等的混合和其它類型的復(fù)雜功 能塊。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管Fieldbus協(xié)議和DeltaV 系統(tǒng)協(xié)議使用以面向 對象的編程協(xié)議設(shè)計和實現(xiàn)的控制模塊和功能塊，但是控制模塊也可以使用 包括例如順序功能塊、梯形邏輯等的任意期望的控制編程方案來設(shè)計，并且 不限于使用功能塊或任意其它特定的編程技術(shù)來設(shè)計。
如圖7所示，維護(hù)工作站274包括處理器274A、存儲器274B和顯示設(shè) 備274C。存儲器274B以下面的方式存儲針對圖1所討論的異常情況預(yù)防應(yīng) 用程序235和警告/警報應(yīng)用程序243,即可以在處理器274A上實現(xiàn)這些應(yīng) 用程序以通過顯示器274C (或諸如打印機(jī)之類的任意其它顯示設(shè)備)向用 戶提供信息。
一個以上現(xiàn)場設(shè)備264和266中的每一個現(xiàn)場設(shè)備都可以包括存儲器 (未示出)，以存儲諸如用于實現(xiàn)與檢測設(shè)備所檢測的一個以上過程變量有 關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)采集的例程和/或以下將描述的用于異常操作探測的例程之類 的例程。 一個以上現(xiàn)場設(shè)備264和266中的每一個還可以包括處理器(未示出)，該處理器用于執(zhí)行諸如實現(xiàn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)采集的例程和/或用于異常操作 探須'J的例程之類的例程。統(tǒng)計數(shù)據(jù)采集和/或異常操作探測不需要由軟件來
實現(xiàn)。相反，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會認(rèn)識到，這種系統(tǒng)可以由一個以上現(xiàn)場 設(shè)備和/或其它設(shè)備中的軟件、固件和/或硬件的任意組合來實現(xiàn)。
如圖7所示，現(xiàn)場設(shè)備264和266中的某些(并且有可能是所有)可以 包括異常操作探測塊280和282。盡管圖7的塊280和282被示為位于設(shè)備 264之一和設(shè)備266之一中，但是這些模塊或類似的模塊可以位于任意數(shù)目 的現(xiàn)場設(shè)備264和266中，或者位于其它諸如控制器260、 I/O設(shè)備268、 270 之類的或圖6中所示的任意設(shè)備之類的設(shè)備中。另外，模塊或塊280和282 可以在現(xiàn)場設(shè)備264和266的任意子集中。
一J&而言，塊280和282或這些塊的子元素從它們所處的設(shè)備和/或從 其它設(shè)備采集諸如過程變量數(shù)據(jù)之類的數(shù)據(jù)。另外，塊280和282或這些塊 的子元素可以出于若干原因?qū)ψ兞繑?shù)據(jù)進(jìn)行處理并對該數(shù)據(jù)施行分析。換句 話說，塊280和282可以表示上述的AOD沖莫塊70或90。因此，塊280或 282可以包括一組以上統(tǒng)計過程監(jiān)控(SPM )塊或單元，例如塊SPM1 - SPM4。
應(yīng)該理解，盡管在圖7中塊280和282被示為包括SPM塊，但是相反， SPM塊可以是與塊280和282分離的獨立塊，并且可以位于與對應(yīng)的塊280 或282相同的設(shè)備中，也可以位于不同的設(shè)備中。這里所討論的SPM塊可 以包括已知的Foundation Fieldbus SPM塊、或者與已知的Foundation Fieldbus SPM塊相比具有不同的或附加能力的SPM塊。這里使用的術(shù)語"統(tǒng)計過程 監(jiān)控(SPM)塊"是指采集諸如過程變量數(shù)據(jù)之類的數(shù)據(jù)并對該數(shù)據(jù)施行某 些統(tǒng)計處理以確定諸如均值、標(biāo)準(zhǔn)差等的統(tǒng)計測量值的任意類型的塊或元 件。因此，該術(shù)語意在覆蓋可以施行該功能的軟件、固件、硬件和/或其它 元件，而不管這些元件是否采用功能塊、或其它類型的塊、程序、例程或元 件的形式，也不管這些元件是否符合Foundation Fieldbus協(xié)議或諸如 Profibus、 HART、 CAN等協(xié)議之類的某些其它協(xié)議。如果需要，塊250的 基礎(chǔ)操作可以至少部分如美國專利No. 6，017，143中所描述的那樣來施行或?qū)崿F(xiàn)，該專利通過引用合并于此。
進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解，盡管在圖7中塊280和282被示為包括SPM塊，但 是SPM塊能力不是塊280和282所必需的。例如，塊280和282的異常操 作探測例程可以使用未被SPM塊處理的過程變量數(shù)據(jù)來操作。作為另一示 例，塊280和282可以各自接收由位于其它i殳備中的一個以上SPM塊提供 的數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。作為再一示例，過程變量數(shù)據(jù)可以通過并不 是由很多典型的SPM塊提供的方式來處理。僅作為一個示例，過程變量數(shù) 據(jù)可以由諸如帶通濾波器或某種其它類型的濾波器之類的有限脈沖響應(yīng) (FIR)或無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器濾波。作為另一示例，可以對過程變 量數(shù)據(jù)進(jìn)行削減，從而使其保持在特定的范圍內(nèi)。當(dāng)然，可以對已知的SPM 塊進(jìn)行修改，以提供這種不同的或附加的處理能力。
示出為與變送器相關(guān)聯(lián)的圖7的塊282，可以具有接通線路探測單元， 該接通線路探測單元分析由變送器釆集的過程變量數(shù)據(jù)以確定工廠內(nèi)的線 路是否接通。另外，塊282可以包括一個以上SPM塊或單元，例如可以采 集變送器內(nèi)的過程變量或其它數(shù)據(jù)并對所釆集的數(shù)據(jù)施行一種以上統(tǒng)計計 算以確定所采集的數(shù)據(jù)的例如均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)差等的塊SPM1-SPM4。 盡管塊280和282被示出為各自包括四個SPM塊，但是塊280和282中可 以具有其它任意數(shù)目的SPM塊以采集和確定統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
實現(xiàn)AOD模塊
圖3和4的AOD模塊70和卯分別可以在圖6和7所示的過程控制系 統(tǒng)中實現(xiàn)。例如，AOD模塊70和卯可以全部或部分在現(xiàn)場設(shè)備中實現(xiàn)， 并且現(xiàn)場設(shè)備然后可以連接至反應(yīng)器旋風(fēng)器20和再生器旋風(fēng)器31中的任一 者或兩者。例如，如果使用AOD模塊90，則AOD模塊90的SPM塊92和 94可以在現(xiàn)場設(shè)備266中實現(xiàn)，而模型實現(xiàn)塊96和/或偏離探測器98可以 在過程控制器260、或工作站274 (例如通過探測應(yīng)用程序242)或某其它 設(shè)備中實現(xiàn)。類似地，AOD模塊70的過程塊全部在現(xiàn)場設(shè)備(例如264或 266)中實現(xiàn)，或者分布在現(xiàn)場設(shè)備和過程控制器之間。在一個特定實施方式中，AOD系統(tǒng)70或90可以實現(xiàn)為功能塊，例如上述的且在實現(xiàn) FOUNDATION Fieldbus協(xié)議的過程控制系統(tǒng)中使用的功能塊。這種功能塊 可以包括也可以不包括SPM塊92和94。在另一種實施方式中，AOD70和 90的塊中的至少一個可以實現(xiàn)為功能塊。
由于可以使用旋風(fēng)器20和31的差壓探測催化劑損耗，圖6和7中描述 的具有差壓傳感器的任意現(xiàn)場設(shè)備可以用于獲取差壓的測量值。然而，使用 具有內(nèi)置信號處理的現(xiàn)場設(shè)備(例如，具有異常情況預(yù)防的Rosemount 3051S)可能是有利的。具體而言，由于過程控制現(xiàn)場設(shè)備具有對以遠(yuǎn)快于 主機(jī)系統(tǒng)(例如通過過程控制器從現(xiàn)場設(shè)備采集測量值的工作站)的速率采 樣的數(shù)據(jù)的訪問權(quán)，因此現(xiàn)場設(shè)備中計算的統(tǒng)計特征可能更加準(zhǔn)確。結(jié)果， 現(xiàn)場設(shè)備中實現(xiàn)的AOD和SPM模塊通常能夠針對所采集的過程變量數(shù)據(jù)比 位于其中過程變量數(shù)據(jù)被采集的設(shè)備外部的塊確定更好的統(tǒng)計計算。
應(yīng)當(dāng)注意到，Rosemount 3051 FOUNDATION Fieldbus變送器具有具備 SPM能力的高級診斷塊(ADB)。該SPM塊可以具有以下能力學(xué)習(xí)過程 變量的基線均值和標(biāo)準(zhǔn)差，將學(xué)習(xí)的過程變量與當(dāng)前均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行比 較，并且如果這些中的任一項改變得多于用戶指定的閾值，則觸發(fā)PlantWeb 警告。假設(shè)差壓AP不會由于過程進(jìn)入其它正常操作區(qū)域而改變，則現(xiàn)場設(shè) 備中的SPM功能可以被配置為基于這里的描述作為AOD模塊(例如AOD 模塊70)操作以探測催化劑損耗是可能的。
警告/警報應(yīng)用程序243可以用于管理和/或路由由可以包括AOD模塊 70和/或90的AOD模塊280和282創(chuàng)建的警告。在這種情況下，當(dāng)探測到 催化劑損耗時，可以向負(fù)責(zé)監(jiān)控和維護(hù)操作的人或組(例如，操作員、工程 師、維護(hù)人員等)提供有意義的警告?？梢蕴峁┲笇?dǎo)性的幫助以(例如在連 接到過程控制系統(tǒng)的工作站272或274上)通過用戶接口幫助人解決情況。 可以響應(yīng)于警告而向用戶呈現(xiàn)的才交正活動可以包括以下指導(dǎo)a)增加再生 器中的壓力；b)修理旋風(fēng)器；和/或c)使用更重的催化劑。
AOD模塊70和/或90可以通過警告應(yīng)用程序243和/或加工廠中的其它系統(tǒng)向異常情況預(yù)防系統(tǒng)235提供信息。例如，由偏離探測器98或計算塊 76生成的偏離指示符可以被提供給異常情況預(yù)防系統(tǒng)235和/或警告/警報應(yīng) 用程序243,以向操作員通知異常狀況。作為另一示例，在AOD模塊90的 模型實現(xiàn)塊96的模型已經(jīng)被訓(xùn)練之后，模型的參數(shù)可以被提供給異常情況 預(yù)防系統(tǒng)235和/或加工廠中的其它系統(tǒng)，從而使操作員可以岸企查沖莫型和/或 使模型參數(shù)可以存儲在數(shù)據(jù)庫中。作為再一示例，AOD模塊70或90可以 向異常情況預(yù)防系統(tǒng)235提供X、 Y和/或Yp值，從而使操作員可以(例如 在已經(jīng)探測到偏離時)查看這些值。
在過程控制系統(tǒng)中，AOD模塊70或90(通過現(xiàn)場設(shè)備或過程控制器實 現(xiàn))可以與配置應(yīng)用程序238通信，以允許用戶配置AOD模塊70或90。 例如，4莫塊70或90的一個以上塊可以具有用戶可配置參數(shù)，這些參數(shù)可以 通過配置應(yīng)用程序238 一t修改。
盡管正文列出對眾多不同實施例的詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，該描述的 法律范圍由在本專利列出的權(quán)利要求中的文字來限定。該詳細(xì)描述應(yīng)當(dāng)被解 釋為僅僅是示例性的，并沒有描述每個可能的實施例，因為描述每個可能的 實施例非不可能即不實際?？梢允褂萌月淙脒@些權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的當(dāng)前 技術(shù)或者在本專利的申請日之后開發(fā)的技術(shù)實現(xiàn)眾多可替換的實施例。
權(quán)利要求
1、一種探測流體催化裂化器中的催化劑損耗的方法，包括測量流體催化裂化器中的旋風(fēng)器的差壓；在流體催化裂化器的第一操作階段，確定旋風(fēng)器的初始平均差壓；在流體催化裂化器的第二操作階段，監(jiān)控旋風(fēng)器的當(dāng)前平均差壓；以及如果所述旋風(fēng)器的當(dāng)前平均差壓比所述旋風(fēng)器的初始平均差壓低多于閾值，則確定異常催化劑損耗事件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括使用統(tǒng)計過程監(jiān)控算法來確定所述旋 風(fēng)器的初始平均差壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，包括在現(xiàn)場設(shè)備或過程控制器中的至少一 個中實現(xiàn)所述統(tǒng)計過程監(jiān)控算法的一部分。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，包括將所述閾值設(shè)置為所述初始平均差壓 的百分比。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括使用統(tǒng)計過程監(jiān)控算法來確定所述旋 風(fēng)器的初始平均差壓的標(biāo)準(zhǔn)差，并且將所述閾值設(shè)置為初始平均差壓的標(biāo)準(zhǔn)差 的倍數(shù)。
6、 一種探測流體催化裂化單元中的催化劑損耗的方法，包括 監(jiān)控流體催化裂化器中旋風(fēng)器的差壓； 監(jiān)控影響所述旋風(fēng)器的差壓的過程參數(shù)集合；基于所監(jiān)控的差壓以及所采集的影響所述旋風(fēng)器的差壓的監(jiān)控的過程參數(shù) 集合，在學(xué)習(xí)階段生成回歸模型；使用所述回歸模型計算預(yù)測的差壓；如果旋風(fēng)器的當(dāng)前差壓與旋風(fēng)器的預(yù)測的差壓之間的差大于閾值，則確定 異常催化劑損耗事件。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，包括使用一元回歸生成所述回歸模型。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，包括使用可擴(kuò)展的回歸生成所述回歸模型，所述可擴(kuò)展的回歸針對過程參數(shù)集合的多個范圍提供多個回歸模型。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中過程參數(shù)集合的至少一子集是在現(xiàn)場設(shè)備中計算出的統(tǒng)計特征數(shù)據(jù)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，包括測量流體催化裂化器的反應(yīng)器旋風(fēng) 器或再生器旋風(fēng)器中至少一個的差壓。
11、 一種探測流體催化裂化單元中的異常催化劑損耗的設(shè)備，包括 傳感器集合，用于周期性地測量流體催化裂化單元中旋風(fēng)器的壓差； 邏輯模塊，確定在一時段內(nèi)周期性地測得的壓差的統(tǒng)計參數(shù)集合； 規(guī)則模塊，存儲指令集合；訓(xùn)練模塊，存儲過程參數(shù)集合；計算模塊，基于所述規(guī)則模塊中的指令集合和所述訓(xùn)練模塊中的過程參數(shù) 集合來確定異常催化劑損耗事件，其中所述計算模塊在發(fā)生異常催化劑損耗事 件時生成指示。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述邏輯模塊計算壓差在一時段內(nèi) 的均1"直和標(biāo)準(zhǔn)差。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述訓(xùn)練模塊包含與周期性地測得 的統(tǒng)計參數(shù)集合相對應(yīng)的第 一基準(zhǔn)統(tǒng)計參數(shù)集合，其中所述第一基準(zhǔn)統(tǒng)計參數(shù) 集合是在設(shè)備的初始學(xué)習(xí)階段確定的。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中計算塊在測得的壓差大于在初始學(xué) 習(xí)階段確定的平均壓差時，確定異常催化劑事件。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，包括根據(jù)第一過程參數(shù)集合和第二過 程參數(shù)集合操作所述流體催化裂化單元，并且其中在所述流體催化裂化單元根據(jù)第一過程參數(shù)集合操作時，所述第一基準(zhǔn)統(tǒng)計參數(shù)集合在學(xué)習(xí)階段被確定， 并且在所述流體催化裂化單元根據(jù)第二過程參數(shù)集合操作時，第二基準(zhǔn)統(tǒng)計參 數(shù)集合在學(xué)習(xí)階段被確定。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所迷計算塊在所述流體催化裂化單 元根據(jù)第一過程參數(shù)集合操作時，基于所述第一基準(zhǔn)統(tǒng)計參數(shù)集合確定異常催化劑事件，并且在所述流體催化裂化單元根據(jù)第二過程參數(shù)集合操作時，基于 第二基準(zhǔn)統(tǒng)計參數(shù)集合確定異常催化劑事件。
17、 一種探測流體催化裂化單元中的異常催化劑損耗的設(shè)備，包括 第一輸入，用于接收關(guān)于流體催化裂化單元中旋風(fēng)器的壓差的數(shù)據(jù)； 第二輸入，用于接收關(guān)于影響所述壓差的過程參數(shù)集合的數(shù)據(jù)； 模型實現(xiàn)單元，用于基于所述過程參數(shù)集合計算預(yù)測的壓差值； 偏離探測器，將預(yù)測的壓差值與實際壓差值進(jìn)行比較，并且在預(yù)測的壓差值與實際壓差值之間的差超出閾值時生成信號。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述模型使用一元回歸。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述過程參數(shù)集合的至少一子集是 在現(xiàn)場設(shè)備中計算出的統(tǒng)計特征數(shù)據(jù)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述流體催化裂化器的反應(yīng)器旋風(fēng) 器或再生器旋風(fēng)器中的至少一個的差壓被測量。
21、 一種探測流體催化裂化單元中的異常催化劑損耗的系統(tǒng)，包括 過程控制系統(tǒng)，包括工作站、過程控制器和多個現(xiàn)場設(shè)備，其中所述工作站、過程控制器和所述多個現(xiàn)場設(shè)備以可通信的方式彼此連接；流體催化裂化單元，具有反應(yīng)器旋風(fēng)器和再生器旋風(fēng)器，其中至少一個現(xiàn)場設(shè)備適于測量所述反應(yīng)器旋風(fēng)器或所述再生器旋風(fēng)器的壓差；異常操作探測設(shè)備，適于接收關(guān)于所測量的壓差的數(shù)據(jù)，訪問針對壓差的正常操作值集合，以及在所測量的壓差與正常操作值集合之間的差超出閾值時生成警告。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括警報管理設(shè)備，其適于從所 述異常操作設(shè)備接收所述警告，并顯示催化劑損耗的指示。
23、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在所述工作站上運行的配置 應(yīng)用程序，其適于與所述異常操作探測通信，并提供所述正常操作值集合。
24、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述異常操作探測設(shè)備在所述多個 現(xiàn)場設(shè)備或所述過程控制器中的一個中實現(xiàn)。
25、根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述異常操作探測設(shè)備使用統(tǒng)計過 程監(jiān)控算法或回歸算法中的一種算法，在初始訓(xùn)練階段計算壓差的正常操作值 鏖合
全文摘要
一種探測和/或預(yù)測流體催化裂化單元中的異常催化劑損耗水平的方法和系統(tǒng)。該方法和系統(tǒng)測量流體催化裂化器的部件，例如反應(yīng)器旋風(fēng)器或再生器旋風(fēng)器的差壓，并且在差壓從基準(zhǔn)差壓顯著改變時，確定異常催化劑損耗。所要求的方法和系統(tǒng)使用計算機(jī)設(shè)備實現(xiàn)算法，以基于流體催化裂化單元中的監(jiān)控的差壓中的改變，探測或預(yù)測異常狀況。
文檔編號C10G11/00GK101547994SQ200780042881
公開日2009年9月30日 申請日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者拉維·坎特, 約翰·菲利普·米勒 申請人:費舍-柔斯芒特系統(tǒng)股份有限公司