Автоматизированная система управления технологической безопасностью непрерывных химико-технологических процессов на основе дискретных моделей : На примере производства слабой азотной кислоты

• Автор: Борисов, Андрей Львович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1. ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЙ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ РАБОТЫ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ и

1.1. Проблемы и подходы к решению задачи безаварийной

РАБОТЫ НЕПРЕРЫВНОГО ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

1.2 Характеристика критических и аварийных состоя шй

ч Основные принципы построения систем управления

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСЮСТЫО ХТС

1.3 Анализ математических моделей, используемых в

ЗАДАЧАХ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.3 1. Логические модели для диагностирования непрерывных динамических систем

2. Причинноследственные модели объекта диагностирования з

1.3 3. Модели в пространстве состояний 1 ЗЛ. Параметрическая диагностика на основе
интервального анализа
1.4. Постановка задачи по управлению технологической
БЕЗОПАСНОСТЬЮ НЕПРЕРЫВНЫХ ХТП
2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОСНОВНЫЕ МОДЕЛИ ХТП ПРОИЗВОДСТВА СЛАБОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ. ПОСТРОЕНИЕ ДИСКРЕТНЫХ АВТОМАТНЫХ МОДЕЛЕЙ КЛЮЧЕВЫХ АППАРАТОВ ПРОИЗВОДСТВА
2.1. Построение дискретных моделей на основе метода
РАЗДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЙ .
2.2. Производство САК под единым давлением 0,6 МПа
КАК ОБЪЕКТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
2.3. Структурная декомпозиция производства слабой
АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ . .
2.4. Математические модели ключевых аппаратов
ПРОИЗВОДСТВА СЛАБОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
2 4.1. Математическое описание реактора окисления аммиака контактный аппарат и смесителя
2 4 2 Математическое описание абсорбционной колонны Реактор каталиттеской очистки хвостовых газов
2.5. Дискретные модели ключевых технологических
ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА СЛАБОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
3. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ И
УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ХИМИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ПРИЗВОДСТВА СЛАБОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ НА ОСНОВЕ ДИСКРЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ.уо
3.1. ОБОС1ЮВАНИЕ ВОЗМОЖ1ЮСТИ ПОСТРОЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ
МОДЕЛЕЙ НЕПРЕРЫВ 1ЫХ ХТП
3.2. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ХТС ПА ОСНОВЕ КОНЕЧНОГО АВТОМАТА .
3.2.1. Классы событий
3.2.2. Организация работы автомата управления
3.2.3. Описание работы автомата управления юз
3.3. Структура и принципы работы системы управления
БЕЗОПАСНОСТЬЮ ПРОИЗВОДСТВА СЛАБОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
3.3.1. Поиск первичной неисправности элементов технологического оборудования . из
3.4. Распознавание неисправных технологических
СТРУКТУР В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ .
4. ИНФОРМАЦИОННОАЛГОРИТМТЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГАСТД ПРОИЗВОДСТВА СЛАБОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ САК.
4.1. Функциональная организация ГАСТД Н
4.2. Комплекс прикладного программного обеспечения т
4.3. Реализация ГАСТД производства САК
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫш
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Техническое обеспечение систем диагностики на основе дискретных автоматных моделей включает персональный компьютер и стандартные средства автоматизации Персональная ЭВМ устанавливается в центральном пункте управления химического производства и используется аппаратчиками, технологами и механиками для обнаружения и прогнозирования технологических, механических и отказов систем управления, установления предаварийных состояний, вычисления управляющих воздействий для вывода процесса из предаварийных состояний и составления гибких графиков ремонтов. Полученные в работе теоретические и практические результаты использованы при разработке систем диагностики ХТП на Новомосковском ПО АЗОТ. Разработанные программные модули вошли в пакеты прикладных программ ППП, которые включены в Государственный фонд алгоритмов и программ ГосФАП, г. Тверь, НПО Центрпрограммсистем. Кировска и в Московском институте РХТУ им. Д.И. Менделеева. Основные положения, выносимые на защиту, перечислены в разделе основных результатов диссертационной работы. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих научных конференциях 8ая Всероссийская научнотехническая конференция Математические методы в химии Тула, , 4ая Всероссийская научная конференция Динамика процессов и аппаратов химической технологии Ярославль, , Международная конференция Математические методы в химии и химической технологии Тверь, , Международная конференция Искусственные интеллектуальные системы Л, Геленджик, . Структура н объем работы Структура диссертации отражает последовательность этапов исследований проблемы и состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 3 страницах машинописного текста с иллюстрациями и таблицами, содержит список литературы из 2 наименований. Диссертационная работа состоит из четырех глав. В первой главе рассмотрены основные проблемы и методологические принципы построения моделей диагностики ХТС, сложившиеся в настоящее время. Рассматриваются проблемы и подходы к обеспечению технологической безопасности ХТП. Приводится подробный литературный обзор методов, применяемых при классификации состояний ХТС, который затрагивает достаточно широкий спектр существующих в настоящее время подходов в моделировании критических и аварийных состояний технологических процессов. Дается формальное определение технологической безопасности. Ставится задача построения ГАСТД. Во второй главе на примере производства САК рассмотрена декомпозиция технологической структуры, математические модели ключевых аппаратов и построение на их основе дискретных моделей. Особое внимание уделено вопросам объединения результатов математического моделирования и экспертных оценок для целей диагностики в условиях неопределенности технологической информации. Третья глава посвящена вопросам структуры и организации СУ ТБ. Проблема диагностики состояний действующего химического производства возникла в связи с необходимостью выбора рациональных управляющих воздействии для обеспечения нормальных условий эксплуатации технологических процессов и обеспечением их безаварийной работы. Стоимость одного отказа оборудования сложных химических производств измеряется десятками, а иногда и сотнями тысяч рублей. Кроме того, неполадки на таких производствах сопряжены с опасностью аварии и тяжелыми последствиями как для самого производства, так и для окружающей среды и людей 8,9 Это определяет актуальность и важность вопросов повышения надежности функционирования таких производств, которым уделяется большое внимание как в нашей стране, так и за рубежом 7,,. Рис. Задачи повышения безопасности химического производства ставятся и решаются уже на этапах проектирования и создания технологических установок рис. В зависимости от причин возникновения можно выделить три класса дефектов элементов химикотехнологических систем проектноконсгрукционные, производственно изготовительные и эксплуатационнотехнологические . Опыт показывает, что наиболее актуальной является задача раннего выявления эксплуатационнотехнологических отказов .