Алгоритмы автоматизации и управления технологическими процессами газопромысловых объектов с применением компьютерных моделей

• Автор: Клепак, Игорь Ярославович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список принятых сокращений.

Введение

Глава 1.Задачи совершенствования систем управления технологическими

процессами газопромысловых объектов.

1.1 Характеристика объекта управления

1.2 Описание технологической схемы сбора и подготовки газа на УКПГ

1.3 Проблемы управления ГПМ как большой системы.

1.4 Применение БСАЛАсистем для реализации новых возможностей в

процессах управления.

1.5 Необходимость модернизации АСУ ТП газопромысловых объектов .

1.6 Выводы
Глава 2. Компьютерное моделирование технологических процессов в УКПГ.
2.1 Концептуальная модель процесса компьютерного моделирования
сложных технических устройств и систем.
2.2 Метод компонентных цепей
2.3 Интерпретация метода компонентных цепей для ФХС.
2.3.1 Формализованное представление УКПГ для моделирования
2.3.2 Формализованное представление физикохимических систем для
компьютерного моделирования в среде моделирования МАРС
2.3.3 Модели компонентов ФХС
2.4 Адаптация системы компьютерного моделирования для анализа
процессов в УКПГ.
2.5 Примеры компьютерного моделирования подсистем УКПГ
2.5.1 Пример сепараторного отделения от газа различных веществ
2.5.2 Пример абсорбционной осушки газа
2.6 Выводы
Глава 3. Идентификация моделей УКПГ в процессе управления объектом
3.1 Обоснование целесообразности применения методов оптимизации и
искусственного интеллекта в задачах управления газопромысловыми объектами
3.2 Построение оптимизационных моделей
3.3 Формальное описание целевых функций оптимизации для
корректировки моделей.
3.4 Примеры оптимизации модельных конструкций блоков УКПГ
3.4.1 Задача оптимизации параметров сепаратора.
3.4.2 Задача оптимизации расхода метанола при абсорбционной осушке природного газа.
3.4.3 Модель системы слежения за изменением концентрации влаги в выходном потоке.
3.5 Система коррекции параметров прогнозной модели абсорбера
3.6 Выводы.
1 лава 4.Построение БСЛИАсистем с обучаемыми моделями в АСУ ТП газопромысловых объектов.
4.1 Требования к современным АСУ ТП
4.2 Алгоритм управления технологическими процессами ГПМ с использованием корректируемых моделей.
4.2.1 Функциональная схема алгоритма управления
4.2.2 Специальные модули системы управления
4.3 Оптимизация управления параметрами технологического процесса в АСУ ТП ГПМ
4.3.1 Сбор данных и база данных
4.3.2 Следящая система для корректировки параметров объекта и модели.
4.4 Комплексная схема работы современной БСЛИАсистемы с прогнозной моделью
4.5 Алгоритмы интеллектуализации управления процесса сушки газа в УКПГ с использованием продукционных правил
4.5.1 Продукционные правила и модели.
4.5.2 База знаний подсистемы диагностики состояния технологических процессов УКПГ.
4.6 Алгоритм минимизации расхода ингибитора с использованием корректируемой модели.
4.7 Выводы по главе.
Заключение
Список использованных источников


Основные теоретические результаты, а также результаты прикладных исследований и разработок, докладывались и получили одобрение на международных и региональных конференциях, публиковались в сборниках трудов и в центральной печати: 4 статьи (в том числе 2 в центральной печати: журнал “Приборы ^-автоматизация”), тезисов 6-и докладов, выпущено 1 учебное пособие. На предложенные методики, разработанные алгоритмы и программные модули (модели физико-химический систем и алгоритмы оптимизации в среде моделирования МАРС) получено 2 свидетельства об отраслевой регистрации разработок (см. Достоверность полученных результатов обеспечивается исходными теоретическими, методологическими и практическими данными исследований и подтверждается использованием современных методов, источников по теме диссертации, апробацией результатов, эмпирическим исследованием функционирования разработанных методик и алгоритмов. Личный вклад автора. Постановка задач и разработка концептуальных положений диссертации осуществлялась совместно с научным руководителем д. Дмитриевым В. Автором осуществлялась разработка рада положений предложенных методик комплексного моделирования и автоматизации управления ТП ГПМ, проведение обзорных и теоретических исследований, доведение компьютерных моделей до инженерных решений, конкретных алгоритмов, функциональных схем АСУ ТП ГПМ, алгоритма минимизации раехода ингибитора при абсорбционной осушке природного газа и интерпретации полученных результатов. Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений и содержит 9 страниц основного текста, рисунка, 7 таблиц, использованных источников и 7 приложений. Во введении содержится обоснование актуальности темы работы, а также дан обзор методов, имеющих отношение к исследуемым проблемам. Формулируется цель и основные задачи, решаемые в диссертации. Определяется практическая значимость полученных результатов, дается общая характеристика работы. В первой главе «Задачи совершенствования систем управления технологическими процессами газопромысловых объектов» исследуются традиционные и современные подходы к решению проблем управления ГПМ как большой системы. Дается описание технологического комплекса добычи и подготовки газа на примере валанжинских залежей УКПГ-1В и Ямбургского месторождения, расположенных в зоне суровых природно-климатических условий в заполярной части Западно-Сибирской равнины. ИУС). В главе отмечено, что в настоящее время наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами) являются применение БСАОА-систем. Дается обзор БСАОА-систем. В результате анализа в работе выделены типовые функции БСАОА-систем. Резюмируется, что современные разработки в области АСУ ТП таких крупных технических систем как ГПМ должны в первую очередь ориентироваться на внедрение в их структуру БСАЭА-систем. В главе также отмечено, что традиционно применяемые детерминированные математические модели в многофазных системах имеют сильные ограничения при анализе систем большой размерности с существенно нелинейными характеристиками. Предлагается подход, который основывается на уже хорошо себя зарекомендовавшей методологии искусственного интеллекта. Идея интеллектуализации процессов управления в данной работе находит свое развитие в предложенной тандемной структуре принятия решений. Согласно ей, предлагается совершить переход от классических детерминированных моделей на соответствующие системные модели, опирающиеся на современные методы компьютерного моделирования. Дополняя их базой знаний экспертной оболочки, можно восполнить в них тот дефицит, который и приводил к неадекватности использовавшихся ранее моделей, а, следовательно, или к ошибочным решениям, или к низкой их реализуемости. Во второй главе «Компьютерное моделирование технологических процессов в УКПГ» предложены и исследованы подходы, связанные с компьютерным моделированием подсистем ГПМ. Показано, что системные компьютерные модели обладают существенными преимуществами по сравнению с аналитическими. Их применение открывает возможности многоаспектного представления и исследования процессов в подсистемах ГПМ.