Алгоритмизация и оптимизация технологического процесса ректификации нефти

• Автор: Кузнецов, Виктор Георгиевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 216 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Процесс первичного разделения нефти как объект наблюдения и управления.

1.1. Общее описание проблемы. Идентификация состояния процесса

1.2. Технологические цели и критерии их достижения. Постановка

технологической задачи ректификации нефти.

1.3. Идентификация свойств сырья и состояния процесса.

1.4. Основные выводы по литературному обзору и постановка задачи исследования .

1.5. Основные результаты первой главы

Глава2. Математическое моделирование процесса ректификации

2.1. Объекты исследования.

2.2. Разработка программы РОиНЛ для моделирования процес
са ректификации.
2.3. Программа статистического моделирования ИЕвМСЮ
2.4. Методы исследования и применяемые критерии.
2.5. Выводы по главе 2.
Глава 3. Анализ и идентификация моделей статики ректификационных
колонн различного типа
3.1. Общая структура модели статики процесса ректификации
3.2. Влияние тарелки питания на эффективность ректификации
3.3. Температурные профили, контрольные зоны оптимизация рас
положения датчиков..
3.4 Влияние степени извлечения на эффективность ректификации
3.5. Влияние на эффективность орошения
3.6. Структурная и параметрическая идентификация типовой моде
ли статики процесса ректификации и выбор критерия оптимальности
3.7. Выводы по главе 3.
Глава 4. Структурная и параметрическая идентификация моделей фи
зикохимических свойств нефти.
4.1. Источники информационных неопределенностей данных по ка
честву нефти
4.2. Фракционный состав и интегральные показатели качества
4.3. Параметрическая идентификация моделей фракционного соста
ва нефтесмесей.
4.4. Выводы по главе 4.
Глава 5. Алгоритмы и Аппаратнопрограммные комплексы для опти
щ мизации ректификации нефти
5.1. Программноматематический модуль i для оперативной оценки выходов продуктов заданного ассортимента
5.2. Аппаратнопрограммный комплекс и алгоритм оптимального управления ректификацией нефти
5.3. Оптимизация технологического режима колонны ректификации нефти на установке ГК3 ОАО АНХК
5.4. Практическое применение локального критерия для оценки состояния процесса ректификации нефти.
5.5. Выводы по главе 5
Заключение
Список использованных источников


Анисимов рассматривал статические характеристики простой тарельчатой ректификационной колонны как четырехмерные поверхности с обобщенными координатами F (расход сырья), хр (содержание целевого компонента в сырье), V (паровой поток) и D (расход дистиллята). Определены значения функций х,- у; (концентрации компонентов в жидкой и паровой фазах). При исследовании статических характеристик простой ректификационной колонны Анисимов установил, что зависимость составов конечных продуктов колонны от изменения парового потока может являться экстремальной. Исследования Майкова, Анисимова и других исследователей позволили создать теоретическую основу оптимизации процесса ректификации. Однако для оперативного управления необходимо контролировать параметры цели, т. На практике ни фракционный состав сырья, ни фактическая степень извлечения (е), на установках ректификации оперативно, как правило, не наблюдаются. Эта проблема неполной наблюдаемости процесса по мере развития теории ректификации, т. Динамика ректификации. При анализе процесса ректификации в рамках этого подхода состояние процесса может быть представлено в виде элемента х из множества возможных состояний X которое и рассматривается как пространство состояний системы. При описании х и Xразличают измеряемость и наблюдаемость, которые в общем случае могут не совпадать. Под измеряемостыо понимают возможность непосредственно измерить ту или иную физическую величину, а под наблюдаемостью возможность как минимум косвенного определения величин на основе некоторых других величин и определенной априорной информации. Получено (через наблюдения) некоторое множество Д связанное известным оператором с множеством X, принадлежащим пространству состояний системы. Требуется определить X или некоторое его подмножество х. В том случае, если Д является вектором т. Идентификация объекта в 9 рамках этого подхода понималась как максимально точное определение динамических характеристик процесса. Г(х,и,0, (1. I; и - вектор, управляющих воздействий. Подобная система называется детерминированной. Идентификация процесса в системе, описанной таким образом, сводится к поиску решений дифференциальных уравнений (1. Связь динамики и статики процесса. Следует особо указать на связи задач статической оптимизации с задачей динамической оптимизации, которая не входит в данное исследование. Целыо оптимизации динамики процесса является минимизация потерь от переходов с режима на режим и снижения времени переходов, что осуществляется правильным выбором критериев оптимальности динамики процесса ректификации. При этом взаимодействие этих подсистем носит характер схемы каскадной оптимизации (наподобие схем каскадного регулирования), где задача оптимизации % статики играет роль главного «регулятора», а задача оптимизации динамики «ведомого регулятора» в соответствии с рисунком 1. Оптимизация динамики переходных процессов. Получение аналитического описания динамики процесса в общем случае приводит к сложнейшим нелинейным дифференциальным уравнениям в частных производных. Однако, как показано в работах Демиденко Н. Д., Девятова Б. Н. и Ушатинской Н. П. [-], существуют различные возможности существенного упрощения и описания процесса как системы с сосредоточенными параметрами. Параметры, характеризующие конкретное состояние процесса в ректификационной колонне, можно структурировать в соответствии со схемой на рисунке 1. У = {У! Как видно из схемы на рисунке 1. X в выходные У при управляющих воздействиях и происходит по основным каналам с передаточными функциями IV,Упп и по перекрестным с передаточными функциями У/2,. Упп. У=УХ, (1. И'з И6, V:«. Ш. Шп к,. Выходные переменные У находятся под одновременным воздействием всех входных переменных и регуляторов. Поэтому, как показывает практика, применение независимых регуляторов для управления процессом ректификации даже в простой колонне чревато неустойчивостью из-за взаимных влияний. Для того чтобы эффективно управлять выходными переменными У подсистема динамической оптимизации должна осуществлять связанное (многомерное) регулирование при оптимальных настройках (в соответствии с выбранными динамическими критериями оптимизации) такого многомерного регулятора.