Усовершенствованное автоматическое управление установкой первичной переработки нефти

Для повышения качества регулирования основных технологических
параметров требуется применение новых, более совершенных и перспективных
подходов и методов по разработке и настройке систем автоматического
регулирования (САР). Эти новые подходы должны отвечать требованиям
универсальности, а также быть достаточно простыми по принципам организации
и функционирования для эффективного внедрения в различные сферы
промышленности [1].
На сегодняшний день ни одна из создаваемых или модернизируемых
автоматических систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) не
представляется без использования современных компьютерных технологий и
программного обеспечения. Использование новых разработок позволяет
увеличивать производительность, повышать качество конечной продукции,
снизить временные затраты и свести к минимуму возможные поломки
оборудования в ходе пусконаладочных работ при вводе оборудования в
эксплуатацию. Однако произошедший качественный скачок в составе решаемых
задач заставляет уделять больше внимания тщательной разработке,
модификации и сопровождению разработанного программного обеспечения
(ПО) для АСУ ТП [2].
В процессе разработки новой АСУ ТП основной задачей является
правильный выбор САР, последующий расчет и анализ ее характеристик. Уже на
этапе разработки структуры системы автоматического регулирования
разработчики сталкиваются с проблемой выбора управляющих алгоритмов.
Ключом к успешному решению данной проблемы является наличие
исчерпывающей информации об объекте управления (ОУ), необходимой для
создания его математической модели. Наличие математической модели ОУ
позволит разработчику более точно подходить к написанию управляющих
алгоритмов и определению параметров регуляторов, входящих в состав САР.
1.2 Обзор литературных источников
Классическим инструментом для моделирования САР, в частности самих
ОУ, является программный пакет Simulink [3; 4; 5].
Однако зачастую математические модели, созданы в программном пакете
Simulink не способны в полной мере описать динамику протекающих процессов
на технологических сооружениях нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей
промышленности [6].
Для математического моделирования процессов нефтепереработки и
нефтехимии применяется большое количество как зарубежного, так и
отечественного программного обеспечения. К современным программным
средствам моделирования процессов нефтепереработки предъявляются
следующие требования:
– удобный графический интерфейс (PFD – Process Flowsheet Diagram);
– набор термодинамических данных по чистым компонентам (база
данных) и средства, позволяющие выбирать определенные компоненты для
описания качественного состава рабочих смесей с возможностью добавления
пользователем новых компонентов;
– обширная библиотека операций и команд (статические и динамические
модели колонного оборудования, реакторов, теплообменников, циклонов,
фильтров и так далее);
– набор стандартных реакций для моделирования кинетики физико-
химических процессов;
– расчёты динамических систем для создания нестационарных моделей
и для моделирования переходных процессов [7];
– возможность проведения детального проектного и поверочного расчета
основного технологического оборудования;
– возможность проведения расчётов элементов конструкции
массообменного оборудования;
– возможность проведения экономической оценки проекта установки и
так далее [8].
Лидирующие позиции на рынке занимают продукты компаний: Invensys
Process Systems (торговая марка PRO/II), Aspen HYSYS (торговая марка
Aspentech), ChemStations (торговая марка CHEMCAD) и UniSim Design фирмы
Honewell. Имеются также разработки отечественных компаний (GIBBS,
ГазКондНефть и другие). Каждая программная разработка обладает своими
особенностями, которые определяют ее область применения [9; 10].
Основным инструментом для разработки математических моделей
установок и их исследования в данной работе является программный пакет
UniSim Design, поэтому рассмотрим его несколько подробнее.
UniSim Design широко известен в России и представляет собой
программный пакет, предназначенный для моделирования, проектирования и
проведения инженерных расчетов в стационарном и динамическом режимах
химико-технологических производств, контроля производительности
оборудования и оптимизации в области добычи и переработки углеводородов и
нефтехимии. Имеется возможность проведения расчетов основных
конструктивных характеристик сепарационного оборудования, емкостей,
теплообменной аппаратуры, тарельчатых и насадочных ректификационных
колонн, а также проведения оценки стоимости оборудования [11].
К на иболе е ва жным пре имуще ства м да нной програ ммы можно отне сти
сле дующе е :
– быстрый а на лиз ра ссчитыва е мой систе мы для выбора оптима льного