Разработка компьютерных имитаторов технологических процессов и оборудования предприятий нефтегазовой отрасли

• Автор: Черезов, Кирилл Михайлович
• Шифр специальности: 05.02.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Тенденции проектирования компьютерных имитаторов. Классификация имитаторов. Систематизация пользовательских требований

1.1. Имитаторы - как отдельный класс программно-аппаратного обеспечения

1.2. Имитатор как структурный компонент технологических процессов

1.3. Определение и систематизация требований к имитаторам

Глава 2. Определение и обоснование принципиального состава имитаторов и формализованной последовательности разработки их составных элементов

2.1. Построение математической модели

2.2. Программная реализация

2.3. Формирование изображения (синтез изображения)

2.4. Формирование звукового окружения (синтез звука)
2.5. Реализация механизмов взаимодействия между пользователем и имитатором
2.6. Построение систем распределенной имитации
2.7. Реализация возможности использования имитаторов в системах управления обучением
Глава 3. Разработка имитационной модели У1ПСН
3.1. Описание объекта имитации
3.2. Формализованное описание объекта имитации
3.3. Определение требований к универсальности
3.4. Определение состава модели и взаимосвязи её элементов
3.5. Имитационная модель УШСН
3.6. Модель имитации оборудования устья
3.7. Модель имитации колонны штанг
3.8. Модель имитации системы скважины
3.9. Модель имитации работы ШСН

3.10. Модель имитации динамографа
Глава 4. результаты апробации имитатора УШСН
4.1. Описание имитатора
4.2. Изменение длины хода
4.3. Динамометрирование УШСН
Выводы по работе
Библиографический список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Постоянное увеличение доли высокотехнологичного и дорогостоящего оборудования, его сложность и энергоемкость, опасность целого ряда производственных процессов, как в нефтегазовой, так и- других отраслях промышленности, вызвало появление программно-аппаратных средств, имитирующих и отображающих реальные процессы в виртуальной среде. Применение таких средств позволяет проводить мониторинг, исследование и анализ технологических процессов, оценивать эффективность новых технологических и технических решений, совершенствовать основные и вспомогательные производственные процессы. Решение указанных задач на основе компьютерных имитаторов не требует вмешательства в производственные процессы, исключает в процессе имитации возможность возникновения реальных инцидентов и аварий в случае неверных технических и технологических решений и ошибочных действий персонала.
Проведение’ имитации на реальных объектах и оборудовании сопряжено с существенными трудностями технического плана и значительными материальными затратами:
1. Высокой стоимостью оборудования и его эксплуатации.
2. Морально-устаревшим оборудованием, малым- спектром имеющегося оборудования по сравнению с условиями производства.
3. Большой удаленностью от места расположения оборудования.
4. Высокой опасностью выполняемых работ.
5. Высокой' сложностью изменения конфигурации оборудования и параметров среды.
6. Большой длительностью проведения работ.
7. Невозможностью визуального наблюдения внутренней структуры имитируемого оборудования, микро- и макрообъектов и процессов,

изображением и оригиналом, так как зрительные ощущения идентичны, хотя яркость, форма и цвет неодинаковы.
Психологическое подобие предполагает, что по общему восприятию синтезированное изображение и оригинал являются схожими. Вследствие этого синтезированное изображение обеспечивает формирование у наблюдателя вполне определенного суждения о реальном объекте или сюжете, хотя синтезированное изображение и оригинал значительно различаются по физическим характеристикам.
Оптимальный результат может быть получен при совместном использовании психофизического и психологического подобия синтезируемого изображения. Использование психофизического подобия разумно применять к ключевым объектам имитатора, в то время как второстепенные объекты могут иметь психологическое подобие.
В настоящее время для определения уровня подобия синтезируемого изображения применяется экспертный метод (не требует наличия метрического пакета, нет необходимости в проведении замеров, статистической обработки и т.д.), т.к. использование иных методов, например экспериментального, на основе корреляционных зависимостей и т.д. не представляется возможным.
Для использования экспертного метода оценки необходимо назначить качественные, сравнительно-количественные или* количественные показатели на основе их- принятия или соглашения. Наиболее эффективно использование экспертов; имеющих опыт работы на имитируемом объекте. Точность оценки в любом случае является субъективной и напрямую зависит от компетенции экспертов. Ошибки оценки увеличивают риск обнаружения ошибок во время эксплуатации имитатора.
Уровень соответствия синтезируемого звукового окружения оригиналу. Данное требование улучшает эффективность имитатора лишь в некоторых случаях. Работа реального оборудования редко бывает