许多化工过程存在慢时变特性,在化工装置的一个运行周期内慢时变参数的缓慢变化造成化工装置的性能逐渐下降,操作点渐渐偏离稳态优化设计点,最终超出过程约束的限制。同时,化工过程中也会受到各种不可测干扰的影响。慢时变特性和不可测干扰属于两个不同时间尺度,组成慢时变化工过程的主要不确定变量。因此,为了抑制慢时变特性和不可测干扰的影响,需要在设计变量的标称值上增加一定的量,即为裕量。在过程设计时需要对设计变量留出足够的裕量,使操作点与过程约束之间存在足够的距离,保证不确定变量“变坏”后化工装置仍可正常工作。但过程设计时一般是按照不确定变量可能的“最坏”影响来确定设计裕量,而慢时变参数从初始状态到“最坏”是缓慢逐渐变化的过程,因此工艺裕量消耗是一个长周期的变化过程。同时,不可测干扰的存在也能够造成一定的控制裕量消耗。本文在两个不同时间尺度下考虑慢时变参数和不可测干扰,提出在化工装置的一个运行周期内设计裕量消耗(包括工艺裕量和控制裕量)的在线估计方法。操作优化是一种挖掘已知装置潜在经济效益行之有效的方法。操作优化所获得的最大潜在经济效益是由当前的操作点与过程的约束边界之间的距离所决定的。稳态操作优化的最大潜在经济效益来源于设计裕量减去慢时变参数所消耗的工艺裕量后的裕量。由于动态过程中存在各种干扰,需要留有一定的距离来防止操作超限,则最优的操作点不能选择在约束的边界。因此,稳态操作优化的最大潜在经济效益并不能完全实现,只有考虑干扰影响的动态操作优化经济效益是可以实现的,此时的可实现经济效益与剩余裕量有关,而剩余裕量等于设计裕量减去慢时变参数所消耗工艺裕量和不可测干扰所消耗的控制裕量。因此,本文基于设计裕量消耗的情况,提出了操作优化经济效益(包括最大潜在经济效益和可实现经济效益)的在线估计方法。本文以串联CSTR反应器和乙炔加氢反应器为例,基于慢时变参数的动态变化规律和不可测干扰的影响,对一个运行周期内设计裕量消耗情况进行在线估计,基于剩余的设计裕量对操作优化的经济效益进行在线估计,从而给出化工装置的长周期操作优化方案。