Повышение эффективности системы контроля газофракционирующих установок

• Автор: Савельев, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 144 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Особенности эксплуатации Г ФУ
1.2. Система контроля и регулирования процессом
газофракционирования
1.3. Исследования по повышению эффективности систем контроля и
регулирования Г ФУ: обзор
1.3.1. Структура систем контроля и регулирования
1.3.2. Применение газохроматографических методов и аппаратуры для
оперативного контроля
1.3.3. Моделирование процесса ректификации
1.4. Задачи исследования
Выводы
2. ФОРМИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ БАЗЫ ДАННЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСГИХ ПАРАМЕТРОВ ГФУ
2.1. Организация сбора информации
2.1.1. Дискретизация измеряемых параметров
2.1.2. Разработка системы «хроматограф - ЭВМ»
2.2. Разбиение параметров ГФУ по группам
2.3. Определение области допустимых значений управляющих
сигналов
2.4. Связи между факторами
2.5. Определение задержек между расходом энергоносителя и
факторами
Выводы
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСХОДА ЭНЕРГОНОСИТЕЛЯ
3.1. Построение модели на основе уравнения регрессии
3.2. Проверка модели на адекватность
3.3. Обоснование выбора метода оптимизации
Выводы
4. НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Применение метода слепого и «блуждающего» поиска к решению
задачи оптимального управления
4.2. Расчет температуры ввода сырья в колонну
4.3. Разработка человеко-машинного интерфейса
4.4. Результаты натурных исследований методики контроля
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В 1994 году Правительством РФ одобрена «Концепция энергетической политики России в новых экономических условиях». Концепция предусматривает формирование разумных энергетических потребностей общества, стимулирование энергосбережения, надежное и безопасное энергоснабжение потребителей, эффективное использование природных энергетических ресурсов, повышение научно-технического и ресурсосберегающего потенциала промышленности [57].
Реализация перечисленных задач касается всех, без исключения, звеньев народного хозяйства и в том числе - нефтехимического. Особое внимание уделяется здесь производствам, основанным на тепловых процессах. К числу таких производств относятся и газофракционирующие установки (ГФУ), которые предназначены для разделения газов на углеводородные фракции. Установка содержит в своем составе несколько десятков компрессоров, теплообменных аппаратов, ректификационных колонн. Именно она представляет собой технологический комплекс с непрерывным характером производства и законченным циклом - от подготовки исходного сырья до выпуска товарной продукции внутри нефтеперерабатывающего завода (НПЗ). Управление таким производством основано на постоянном контроле качества выходной продукции, по результатам которого принимаются решения об изменении технологических параметров. Основным возмущающим воздействием на технологический процесс является состав сырья. Изменение состава сырья приводит к нарушению стабильного режима процесса газофракционирования, а значит, к формированию нового задания для каждого контролируемого параметра, чтобы обеспечить требуемое качество товарных продуктов. Оператор на основе нормативных данных, показателей качества продуктов и собственного опыта принимает решение, обеспечивающее поддержание качества продуктов в заданных пределах, но не гарантирующее минимизацию энергозатрат на производство. Одним из обоснованных подходов по снижению энергопотребления ГФУ, не

Модель была реализована и показала хорошую сходимость с действующим процессом.
В большинстве работ [12, 27, 44], посвященных решению задач оптимизации режимов ректификационных аппаратов, объектом управления является «простая» ректификационная колонна. Однако вопросы, связанные с учетом специфики колонн, разделяющих углеводородные газы, освещены значительно в меньшей степени [37, 38]. Единичные публикации посвящены практически внедренным алгоритмам оптимизации.
Таким образом, на сегодняшний день управление отечественными газоперерабатывающими предприятиями ведется посредством локальных систем автоматического регулирования. Несмотря на ряд исследований [23, 40], мало изучено управление цепочками ректификационных аппаратов.
В то же время энергоемкому производству как ГФУ (результаты анализа годового энергопотребления некоторых установок средней мощности приведены в табл. 1.5), помимо получения продукции заданного качества, стали предъявлять повышенные требования по уменьшению расхода энергоносителей.
Таблица
Предприятие За год Энергозатраты на 1 тонну сырья
Пар, Гкал
АО «Салаватнефтеоргсинтез» 1995 0
АО «Киришинефтеоргсинтез» 1997 1Д
АО «Нижнекамскнефтехим» 1997 0
АО «Омский НПЗ» 1997 0
В связи с этим поставлена задача: пересмотреть существующие методы контроля и регулирования технологического процесса с учетом критерия минимизации энергоресурсов в качестве одного из приоритетных.
1.4. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Сложившаяся технология работы ГФУ характеризуется рядом недостатков. Во-первых, ей присущ хронический перерасход энергоносителей (до