Вы не авторизованы...
Вход на сайт
Сегодня 18 ноября 2017 года, суббота , 18:54:46 мск
Общество друзей милосердия
Опечатка?Выделите текст мышью и нажмите Ctrl+Enter
 
Контакты Телефон редакции:
+7(495)640-9617

E-mail: nr@oilru.com
 
Сегодня сервер OilRu.com - это более 1270.43 Мб информации:

  • 536446 новостей
  • 5112 статей в 168 выпусках журнала НЕФТЬ РОССИИ
  • 1143 статей в 53 выпусках журнала OIL of RUSSIA
  • 1346 статей в 45 выпусках журнала СОЦИАЛЬНОЕ ПАРТНЕРСТВО
Ресурсы
 

Лучше, чем раньше

 
Гусев С.Н., Камалиев Т.С. (компания Эмерсон), Кимяев И.Т., Рибергер В.В., Ерхов А.В. (компания СИБУР)
Emerson внедрила систему усовершенствованного управления технологическим процессом на газофракционирующей установке АО «Уралоргсинтез»
20.06.2017

Компанией Эмерсон совместно со специалистами компании СИБУР была внедрена система усовершенствованного управления технологическим процессом центральной газофракционирующей установки АО «Уралоргсинтез». Данное внедрение позволило сократить удельное потребление пара и увеличить выход наиболее ценных продуктов установки.

Определение систем усовершенствованного управления технологическим процессом (СУУТП) является достаточно широким и включает в себя спектр решений по оптимизации технологического процесса и улучшению регулирования, выходящих за рамки стандартных схем управления. На сегодняшний день под понятием СУУТП в большинстве случаев подразумевают системы, построенные на основе многопараметрических регуляторов и виртуальных анализаторов.

Современные автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) имеют огромный потенциал, который не реализуется в полной мере. Системы усовершенствованного управления дают возможность максимально использовать весь потенциал современных АСУТП, позволяя не только поддерживать технологический режим в регламентируемых ограничениях, но и оптимизировать его. Практика показывает, что окупаемость от внедрения данных систем составляет от полугода до года.

Перед СУУТП могут ставиться различные цели оптимизации технологического процесса: увеличение выхода наиболее ценных продуктов, повышение производительности установки, снижение энергозатрат на выпуск продукции, уменьшение расхода вспомогательных материалов (катализаторы, ингибиторы, стабилизаторы и т.д.) и другие.

Положительный опыт внедрения и эксплуатации СУУТП как во всем мире, так и в России, привел к значительному увеличению интереса к ним со стороны предприятий, стремящихся повысить эффективность производства [1]. К числу подобных передовых предприятий относится компания СИБУР.

Компания СИБУР является крупнейшей в России интегрированной газоперерабатывающей и нефтехимической компанией, занимающейся переработкой продуктов добычи нефти и газа в топливно-сырьевые продукты и синтетические материалы. СИБУР владеет и управляет самой широкой в России комплексной инфраструктурой по переработке и транспортировке ПНГ и ШФЛУ, расположенной преимущественно в Западной Сибири – крупнейшем российском нефтегазодобывающем регионе [2].

Повешение эффективности производства является одной из основных целей, которую ставит перед собой СИБУР. Компания реализует спектр всевозможных мероприятий для её достижения. Мероприятия носят различный характер и направлены, в том числе, на внедрение новых технологий. Одной из таких технологий в области автоматизации является усовершенствованное управление технологическими процессами.

Одной из площадок СИБУР, активно участвующих в мероприятиях по повышению эффективности производства, в том числе и по внедрению СУУТП, является АО «Уралоргсинтез». Основными направлениями производственной деятельности АО «Уралоргсинтез» является выделение сжиженных газов из углеводородного сырья, переработка ароматических углеводородов и производство высокооктановой добавки к бензинам [2]. Центральная газофракционирующая установка (ЦГФУ) стала первым объектом на заводе, где была внедрена СУУТП. Разработчиком СУУТП была выбрана компания Эмерсон.

Внедрение СУУТП производилось по унифицированной методике, разработанной и используемой специалистами компании СИБУР.

Первым и одним из самых важных этапов стало проведение работ по предварительному обследованию установки ЦГФУ.

Цель данных работ – определение целесообразности и оценка потенциального экономического эффекта от внедрения СУУТП.

Газофракционирующая установка предназначена для разделения методом ректификации широкой фракции легких углеводородов на фракции индивидуальных углеводородов (см. рис. 1).


Рис. 1. Принципиальная схема газофракционирующей установки

В ректификационной колонне К-1 из широкой фракции легких углеводородов выделяется этан-пропановая фракция, которая верхом выводится в ректификационную колонну К-6. В колонне К-6 этан-пропановая фракция разделяется на пропан и сухой газ, при этом необходимо минимизировать потери пропана в сухой газ. Ключевыми показателями качества при данном разделении являются содержание пропана в сухом газе, содержание этана и изобутана в пропановой фракции.

В ректификационной колонне К-2 из смеси углеводородов куба колонны К-1 выделяется изобутан- бутановая фракция, которая в ректификационной колонне К-3 разделяется на изобутан и бутан. Ключевыми показателями качества изобутановой фракции являются содержания пропана и бутана, а бутановой фракции содержание изобутана.

В колонне К-4 из смеси углеводородов куба колонны К-2 выделяется изопентан. Кубом колонны К-4 выводится бензин газовый стабильный. Ключевыми показателями качества изопентановой фракции являются содержание бутана и пентана. В целях максимизации выхода изопентановой фракции, содержание изопентана в бензине газовом стабильном должно быть минимальным.

Газофракционирующая установка отличается высоким удельным потреблением тепла, поэтому в качестве основной цели, преследуемой в результате внедрения СУУТП, была определена минимизация удельного потребления тепла. В ходе проектирования и опытной эксплуатации СУУТП руководством и специалистами компании СИБУР и завода «Уралоргсинтез» были сформированы дополнительные цели, такие как: увеличение выхода изопентановой фракции, снижение потерь пропана и ужесточение требований к качеству изобутановой фракции. При разработке СУУТП специалистами компании Эмерсон предусматривалась техническая возможность изменения целей оптимизации в режиме «online» в зависимости от текущих требований производства. Все поставленные перед СУУТП новые цели оптимизации были достигнуты путем их распределения по отдельным многопараметрическим регуляторам колонн. Задача минимизации расхода пара была поставлена перед многопараметрическими регуляторами колонн К-1, К-2 и К-3. При этом потенциальная возможность по снижению расхода пара в колонну К-3 была ограничена ужесточением требований к качеству изобутановой фракции. Задачи по увеличению выхода изопентановой фракции и снижению потерь пропана легли на многопараметрические регуляторы колонн К-4 и К-6.

Проект выполнен в соответствии с ГОСТами и стандартами.

СУУТП построена на базе программно-технического комплекса (ПТК) DeltaV компании Эмерсон и представляет собой надстройку над существующей АСУТП Centum CS3000 фирмы Йокогава. СУУТП реализована на основе станции Профессиональная Плюс и станции Приложений (см. рис. 2). Станция Профессиональная Плюс хранит базу данных конфигурации, позволяет осуществлять конфигурирование, реализует функции по идентификации моделей технологического процесса, генерации многопараметрических регуляторов и виртуальных анализаторов. Станция Приложений обеспечивает выполнение алгоритмов СУУТП и функции интеграции между СУУТП DeltaV и АСУТП Centum CS3000.


Рис. 2. Структурная схема интеграции СУУТП с АСУТП

Связь между СУУТП и АСУТП реализована на основе выделенной сети Ethernet. На программном уровне взаимодействие двух систем реализовано средствами открытого протокола передачи данных OPC. С этой целью на станции Приложений установлено программное обеспечение DeltaV OPC Server и OPC Mirror, в АСУТП Centum CS3000 для интеграции используется пакет ExaOPC.

Интерфейс оператора СУУТП реализован в существующей АСУТП Centum CS3000. Посредством мнемосхем, оператор отслеживает работу многопараметрических регуляторов и виртуальных анализаторов СУУТП, а также осуществляет управление параметрами работы многопараметрических регуляторов. Мнемосхемы СУУТП, реализованные в АСУТП, содержат сводную информацию о режиме, уставках, ограничениях и прогнозах параметров процесса, входящих в объем системы, позволяют корректировать уставки и ограничения параметров, режим работы СУУТП и ее частей, включать и выключать частично или полностью её из работы.

Для конфигурирования и работы СУУТП применяется следующее специализированное программное обеспечение, входящее в состав ПТК DeltaV [3]:
*DeltaV Explorer – инструмент для управления конфигурацией СУУТП, который позволяет просматривать общую структуру проекта, создавать, назначать и загружать в рабочие станции функциональные модули и алгоритмы, запускать приложения, необходимые для работы СУУТП;
*DeltaV Control Studio – предоставляет полный набор функций для конфигурирования и реализации алгоритмов управления в функциональных модулях СУУТП;
*DeltaV PredictPro – является основным инженерным инструментом для создания моделей на основе исторических данных ТП и генерации многопараметрических регуляторов управления с прогнозирующей моделью MPC-PRO/MPC-PLUS;
*DeltaV MPC OperatePro – располагается на станции Профессиональная Плюс и представляет интерфейс для взаимодействия с СУУТП; обеспечивает возможности определения целей оптимизации в режиме «online», изменение параметров многопараметрических регуляторов, управления процессом и визуализации трендов параметров, находящихся под управлением многопараметрического регулятора с прогнозирующей моделью MPC-PRO/MPC-PLUS.

Основные проектные алгоритмические решения СУУТП, реализованные на установке ЦГФУ, включают:
• алгоритмы многопараметрического регулирования;
• функциональные модули оценки показателей качества (виртуальные анализаторы);
• специальные алгоритмы диагностики и передачи данных;
• модули мониторинга и сбора данных для оценки ключевых показателей эффективности (KPI);
• вспомогательные модули;
• мнемосхемы оператора СУУТП.

Алгоритмы многопараметрического управления построены на основе встроенного в DeltaV функционального блока многопараметрического управления с прогнозирующей моделью MPC-PLUS. Для каждой ректификационной колонны разработан свой многопараметрический регулятор (контроллер):
• контроллер узла выделения и конденсации этан-пропановой фракции;
• контроллер узла выделения изобутан-бутановой фракции;
• контроллер узла разделения изобутан-бутановой фракции;
• контроллер узла выделения изопентановой фракции и БГС;
• контроллер узла разделения этан-пропановой фракции.

Для каждого технологического узла проектом предусмотрен перечень управляемых параметров (CV) и ограничений (LV), манипулируемых величин (МV) и целей оптимизации.

Виртуальные анализаторы показателей качества продуктовых фракций, входящие в состав СУУТП установки ЦГФУ, обеспечивают их расчет (оценку) в реальном масштабе времени с частотой равной 10 секунд, что более чем достаточно для управления инерционным процессом ректификации. Виртуальные анализаторы представляют собой зависимости (математические модели) между ключевыми показателями качества продуктов и параметрами технологического процесса. В ходе проектирования СУУТП были реализованы следующие виртуальные анализаторы (рис. 1):
• содержание пропана в сухом газе;
• содержание изобутана в пропановой фракции;
• содержание этана в пропановой фракции;
• содержание пропана в изобутановой фракции;
• содержание бутана в изобутановой фракции;
• содержание изобутана в бутановой фракции;
• содержание пентана в изопентановой фракции;
• содержание изопентана во фракции БГС.

Качество реализованных виртуальных анализаторов находится на высоком уровне, что подтверждено в ходе эксплуатации минимальным отклонением и высокой степенью корреляции с данными лабораторных анализов. СУУТП получает все необходимые данные из АСУТП и передает в обратном направлении управляющие воздействия и расчетную информацию с частотой равной 10 секунд. Из АСУТП Centum CS3000 в СУУТП DeltaV передаются: задания от оператора (SP), текущие значения параметров технологического процесса (PV), ограничения для параметров СУУТП, параметры диагностики состояния контуров регулирования, режимы работы ПИД-регуляторов (MODE), сигналы включения/отключения многопараметрических регуляторов, сторожевые сигналы (Watchdog), значения лабораторных анализов. В обратном направлении передаются: значения уставок для подчиненных ПИД-регуляторов (SP_OUT), состояние многопараметрических регуляторов, сторожевые сигналы (Watchdog), показания виртуальных анализаторов.

Специальные алгоритмы диагностики передачи данных, реализованные как на стороне СУУТП, так и на стороне АСУТП, служат для оценки состояния контуров регулирования и достоверности передаваемой входной/выходной информации, обеспечивая надёжность работы системы. В случае возникновения нештатной ситуации, при которой функционирование СУУТП не представляется возможным, алгоритмы диагностики автоматически отключат многопараметрические регуляторы, информируя об этом оператора и переводя ПИД-регуляторы АСУТП в заранее предопределенные режимы работы и передавая управление оператору.

Мониторинг и определение качества работы СУУТП основаны на анализе ключевых показателей эффективности (KPI) функционирования как самой системы, так и технологической установки. Информация об эффективности работы СУУТП представляется в виде отчетов в формате MS Excel. Для построения отчетов используется программное обеспечение DeltaV Reporter. Данные отчеты используются в работе по поддержанию и непрерывному улучшению качества работы СУУТП и технологической установки в целом. Отчёты могут быть сформированы как «по запросу» за указанный период, так и автоматически за определенный промежуток времени (смена, день, месяц и т.д.). Информация, содержащаяся в отчётах, предоставляется в удобном табличном и графическом виде и может модифицироваться в соответствии с пожеланиями Заказчика. Стандартный отчёт включает в себя: данные о работе виртуальных анализаторов, данные о работе каждого многопараметрического регулятора, сводные отчеты по ключевым показателям качества и эффективности работы установки.

Анализ эффективности работы СУУТП проводится путем сравнения текущих значений показателей KPI с заранее определенными ограничениями. Существует стандартный набор ключевых параметров эффективности работы СУУТП. В ходе реализации проекта указанный набор дополняется ключевыми параметрами эффективности работы технологической установки.

СУУТП нуждается в непрерывном сервисном обслуживании и сопровождении с целью поддержания и повышения эффективности её эксплуатации. В связи с этим, общими усилиями специалистов компаний СИБУР и Эмерсон разработан стандартный перечень и план-график работ по сопровождению данной системы. Перечень работ по сопровождению СУУТП можно подразделить на работы, находящиеся в зоне ответственности заказчика, и работы, находящиеся в зоне ответственности разработчика. Работы, находящиеся в зоне ответственности заказчика, включают в себя отслеживание состояния СУУТП и поддержание её в работоспособном состоянии в рамках проектных решений. Работы, находящиеся в зоне ответственности разработчика, включают в себя корректировку настроечных параметров СУУТП и внесение изменений в конфигурацию системы, при необходимости, в целях повышения эффективности её работы.

Сопровождение СУУТП не требует постоянной корректировки её конфигурации. Сервис по обслуживанию системы включает консультации и ежемесячный анализ работы СУУТП с выдачей отчетов и рекомендаций по повышению эффективности её эксплуатации, а также ежеквартальный визит на площадку заказчика, в случае необходимости коррекции настроечных параметров СУУТП.

Внедрение СУУТП на установке ЦГФУ АО «Уралоргсинтез» показало высокую эффективность данного решения. Заявленный экономический эффект был полностью подтвержден после внедрения СУУТП. Общий экономический эффект от внедрения СУУТП на установке ЦГФУ составил 33 175 190 руб. в год. Данный эффект получен за счет снижения расхода тепловой энергии (см. рис. 3), идущей на обогрев колонн, при поддержании основных технологических ограничений и спецификаций по качеству получаемых продуктов. Ориентировочный срок окупаемости составил полгода.


Рис. 3. Сравнение удельного потребления тепла
установкой до и после внедрения СУУТП

Успешному внедрению СУУТП способствовали профессионализм и поддержка технологического персонала ЦГФУ, лаборатории завода, специалистов компании СИБУР.

Компания СИБУР ведет планомерные работы по развитию данного направления на своих предприятиях: реализуются новые проекты по созданию СУУТП, проводятся работы по обследованию технологических объектов на предмет целесообразности внедрения подобных систем. Подобные мероприятия вносят весомый вклад в развитие предприятия и повышения эффективности производства.

Список литературы:

1. Куликов В.Н. Решения и подходы компании Эмерсон к усовершенствованному управлению ТП / Автоматизация в промышленности. 2016. №3. С. 7 - 12.

2. Официальный сайт ПАО СИБУР.

3. Цифровая система автоматизации DeltaV™.

4. Blewins T., McMillan G., Wojsnis W., Brown M.. Advanced Control Unleashed, McGraw-Hill, 2003.

5. Latour P.L., Sharpe J.H., Delaney M.C.. Estimating benefits from Advanced Control. ISA Transactions, Vol. 25, No. 4, p. 13-21, 1986.Оптимизация управления технологическими процессами на заводе по производству этанола //Control Engineering Россия. 2014, №3 (51) с. 90-91.



0

 

 
Рейтинг@Mail.ru   


© 1998 — 2017, «Нефтяное обозрение (oilru.com)».
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № 77-6928
Зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовой коммуникаций 23 апреля 2003 г.
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС77-51544
Перерегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 2 ноября 2012 г.
Все вопросы по функционированию сайта вы можете задать вебмастеру
При цитировании или ином использовании любых материалов ссылка на портал «Нефть России» (http://www.oilru.com/) обязательна.
Точка зрения авторов, статьи которых публикуются на портале oilru.com, может не совпадать с мнением редакции.
Время генерации страницы: 0 сек.

Лучше, чем раньше

Гусев С.Н., Камалиев Т.С. (компания Эмерсон), Кимяев И.Т., Рибергер В.В., Ерхов А.В. (компания СИБУР)
Emerson внедрила систему усовершенствованного управления технологическим процессом на газофракционирующей установке АО «Уралоргсинтез»
20.06.2017

Компанией Эмерсон совместно со специалистами компании СИБУР была внедрена система усовершенствованного управления технологическим процессом центральной газофракционирующей установки АО «Уралоргсинтез». Данное внедрение позволило сократить удельное потребление пара и увеличить выход наиболее ценных продуктов установки.

Определение систем усовершенствованного управления технологическим процессом (СУУТП) является достаточно широким и включает в себя спектр решений по оптимизации технологического процесса и улучшению регулирования, выходящих за рамки стандартных схем управления. На сегодняшний день под понятием СУУТП в большинстве случаев подразумевают системы, построенные на основе многопараметрических регуляторов и виртуальных анализаторов.

Современные автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) имеют огромный потенциал, который не реализуется в полной мере. Системы усовершенствованного управления дают возможность максимально использовать весь потенциал современных АСУТП, позволяя не только поддерживать технологический режим в регламентируемых ограничениях, но и оптимизировать его. Практика показывает, что окупаемость от внедрения данных систем составляет от полугода до года.

Перед СУУТП могут ставиться различные цели оптимизации технологического процесса: увеличение выхода наиболее ценных продуктов, повышение производительности установки, снижение энергозатрат на выпуск продукции, уменьшение расхода вспомогательных материалов (катализаторы, ингибиторы, стабилизаторы и т.д.) и другие.

Положительный опыт внедрения и эксплуатации СУУТП как во всем мире, так и в России, привел к значительному увеличению интереса к ним со стороны предприятий, стремящихся повысить эффективность производства [1]. К числу подобных передовых предприятий относится компания СИБУР.

Компания СИБУР является крупнейшей в России интегрированной газоперерабатывающей и нефтехимической компанией, занимающейся переработкой продуктов добычи нефти и газа в топливно-сырьевые продукты и синтетические материалы. СИБУР владеет и управляет самой широкой в России комплексной инфраструктурой по переработке и транспортировке ПНГ и ШФЛУ, расположенной преимущественно в Западной Сибири – крупнейшем российском нефтегазодобывающем регионе [2].

Повешение эффективности производства является одной из основных целей, которую ставит перед собой СИБУР. Компания реализует спектр всевозможных мероприятий для её достижения. Мероприятия носят различный характер и направлены, в том числе, на внедрение новых технологий. Одной из таких технологий в области автоматизации является усовершенствованное управление технологическими процессами.

Одной из площадок СИБУР, активно участвующих в мероприятиях по повышению эффективности производства, в том числе и по внедрению СУУТП, является АО «Уралоргсинтез». Основными направлениями производственной деятельности АО «Уралоргсинтез» является выделение сжиженных газов из углеводородного сырья, переработка ароматических углеводородов и производство высокооктановой добавки к бензинам [2]. Центральная газофракционирующая установка (ЦГФУ) стала первым объектом на заводе, где была внедрена СУУТП. Разработчиком СУУТП была выбрана компания Эмерсон.

Внедрение СУУТП производилось по унифицированной методике, разработанной и используемой специалистами компании СИБУР.

Первым и одним из самых важных этапов стало проведение работ по предварительному обследованию установки ЦГФУ.

Цель данных работ – определение целесообразности и оценка потенциального экономического эффекта от внедрения СУУТП.

Газофракционирующая установка предназначена для разделения методом ректификации широкой фракции легких углеводородов на фракции индивидуальных углеводородов (см. рис. 1).


Рис. 1. Принципиальная схема газофракционирующей установки

В ректификационной колонне К-1 из широкой фракции легких углеводородов выделяется этан-пропановая фракция, которая верхом выводится в ректификационную колонну К-6. В колонне К-6 этан-пропановая фракция разделяется на пропан и сухой газ, при этом необходимо минимизировать потери пропана в сухой газ. Ключевыми показателями качества при данном разделении являются содержание пропана в сухом газе, содержание этана и изобутана в пропановой фракции.

В ректификационной колонне К-2 из смеси углеводородов куба колонны К-1 выделяется изобутан- бутановая фракция, которая в ректификационной колонне К-3 разделяется на изобутан и бутан. Ключевыми показателями качества изобутановой фракции являются содержания пропана и бутана, а бутановой фракции содержание изобутана.

В колонне К-4 из смеси углеводородов куба колонны К-2 выделяется изопентан. Кубом колонны К-4 выводится бензин газовый стабильный. Ключевыми показателями качества изопентановой фракции являются содержание бутана и пентана. В целях максимизации выхода изопентановой фракции, содержание изопентана в бензине газовом стабильном должно быть минимальным.

Газофракционирующая установка отличается высоким удельным потреблением тепла, поэтому в качестве основной цели, преследуемой в результате внедрения СУУТП, была определена минимизация удельного потребления тепла. В ходе проектирования и опытной эксплуатации СУУТП руководством и специалистами компании СИБУР и завода «Уралоргсинтез» были сформированы дополнительные цели, такие как: увеличение выхода изопентановой фракции, снижение потерь пропана и ужесточение требований к качеству изобутановой фракции. При разработке СУУТП специалистами компании Эмерсон предусматривалась техническая возможность изменения целей оптимизации в режиме «online» в зависимости от текущих требований производства. Все поставленные перед СУУТП новые цели оптимизации были достигнуты путем их распределения по отдельным многопараметрическим регуляторам колонн. Задача минимизации расхода пара была поставлена перед многопараметрическими регуляторами колонн К-1, К-2 и К-3. При этом потенциальная возможность по снижению расхода пара в колонну К-3 была ограничена ужесточением требований к качеству изобутановой фракции. Задачи по увеличению выхода изопентановой фракции и снижению потерь пропана легли на многопараметрические регуляторы колонн К-4 и К-6.

Проект выполнен в соответствии с ГОСТами и стандартами.

СУУТП построена на базе программно-технического комплекса (ПТК) DeltaV компании Эмерсон и представляет собой надстройку над существующей АСУТП Centum CS3000 фирмы Йокогава. СУУТП реализована на основе станции Профессиональная Плюс и станции Приложений (см. рис. 2). Станция Профессиональная Плюс хранит базу данных конфигурации, позволяет осуществлять конфигурирование, реализует функции по идентификации моделей технологического процесса, генерации многопараметрических регуляторов и виртуальных анализаторов. Станция Приложений обеспечивает выполнение алгоритмов СУУТП и функции интеграции между СУУТП DeltaV и АСУТП Centum CS3000.


Рис. 2. Структурная схема интеграции СУУТП с АСУТП

Связь между СУУТП и АСУТП реализована на основе выделенной сети Ethernet. На программном уровне взаимодействие двух систем реализовано средствами открытого протокола передачи данных OPC. С этой целью на станции Приложений установлено программное обеспечение DeltaV OPC Server и OPC Mirror, в АСУТП Centum CS3000 для интеграции используется пакет ExaOPC.

Интерфейс оператора СУУТП реализован в существующей АСУТП Centum CS3000. Посредством мнемосхем, оператор отслеживает работу многопараметрических регуляторов и виртуальных анализаторов СУУТП, а также осуществляет управление параметрами работы многопараметрических регуляторов. Мнемосхемы СУУТП, реализованные в АСУТП, содержат сводную информацию о режиме, уставках, ограничениях и прогнозах параметров процесса, входящих в объем системы, позволяют корректировать уставки и ограничения параметров, режим работы СУУТП и ее частей, включать и выключать частично или полностью её из работы.

Для конфигурирования и работы СУУТП применяется следующее специализированное программное обеспечение, входящее в состав ПТК DeltaV [3]:
*DeltaV Explorer – инструмент для управления конфигурацией СУУТП, который позволяет просматривать общую структуру проекта, создавать, назначать и загружать в рабочие станции функциональные модули и алгоритмы, запускать приложения, необходимые для работы СУУТП;
*DeltaV Control Studio – предоставляет полный набор функций для конфигурирования и реализации алгоритмов управления в функциональных модулях СУУТП;
*DeltaV PredictPro – является основным инженерным инструментом для создания моделей на основе исторических данных ТП и генерации многопараметрических регуляторов управления с прогнозирующей моделью MPC-PRO/MPC-PLUS;
*DeltaV MPC OperatePro – располагается на станции Профессиональная Плюс и представляет интерфейс для взаимодействия с СУУТП; обеспечивает возможности определения целей оптимизации в режиме «online», изменение параметров многопараметрических регуляторов, управления процессом и визуализации трендов параметров, находящихся под управлением многопараметрического регулятора с прогнозирующей моделью MPC-PRO/MPC-PLUS.

Основные проектные алгоритмические решения СУУТП, реализованные на установке ЦГФУ, включают:
• алгоритмы многопараметрического регулирования;
• функциональные модули оценки показателей качества (виртуальные анализаторы);
• специальные алгоритмы диагностики и передачи данных;
• модули мониторинга и сбора данных для оценки ключевых показателей эффективности (KPI);
• вспомогательные модули;
• мнемосхемы оператора СУУТП.

Алгоритмы многопараметрического управления построены на основе встроенного в DeltaV функционального блока многопараметрического управления с прогнозирующей моделью MPC-PLUS. Для каждой ректификационной колонны разработан свой многопараметрический регулятор (контроллер):
• контроллер узла выделения и конденсации этан-пропановой фракции;
• контроллер узла выделения изобутан-бутановой фракции;
• контроллер узла разделения изобутан-бутановой фракции;
• контроллер узла выделения изопентановой фракции и БГС;
• контроллер узла разделения этан-пропановой фракции.

Для каждого технологического узла проектом предусмотрен перечень управляемых параметров (CV) и ограничений (LV), манипулируемых величин (МV) и целей оптимизации.

Виртуальные анализаторы показателей качества продуктовых фракций, входящие в состав СУУТП установки ЦГФУ, обеспечивают их расчет (оценку) в реальном масштабе времени с частотой равной 10 секунд, что более чем достаточно для управления инерционным процессом ректификации. Виртуальные анализаторы представляют собой зависимости (математические модели) между ключевыми показателями качества продуктов и параметрами технологического процесса. В ходе проектирования СУУТП были реализованы следующие виртуальные анализаторы (рис. 1):
• содержание пропана в сухом газе;
• содержание изобутана в пропановой фракции;
• содержание этана в пропановой фракции;
• содержание пропана в изобутановой фракции;
• содержание бутана в изобутановой фракции;
• содержание изобутана в бутановой фракции;
• содержание пентана в изопентановой фракции;
• содержание изопентана во фракции БГС.

Качество реализованных виртуальных анализаторов находится на высоком уровне, что подтверждено в ходе эксплуатации минимальным отклонением и высокой степенью корреляции с данными лабораторных анализов. СУУТП получает все необходимые данные из АСУТП и передает в обратном направлении управляющие воздействия и расчетную информацию с частотой равной 10 секунд. Из АСУТП Centum CS3000 в СУУТП DeltaV передаются: задания от оператора (SP), текущие значения параметров технологического процесса (PV), ограничения для параметров СУУТП, параметры диагностики состояния контуров регулирования, режимы работы ПИД-регуляторов (MODE), сигналы включения/отключения многопараметрических регуляторов, сторожевые сигналы (Watchdog), значения лабораторных анализов. В обратном направлении передаются: значения уставок для подчиненных ПИД-регуляторов (SP_OUT), состояние многопараметрических регуляторов, сторожевые сигналы (Watchdog), показания виртуальных анализаторов.

Специальные алгоритмы диагностики передачи данных, реализованные как на стороне СУУТП, так и на стороне АСУТП, служат для оценки состояния контуров регулирования и достоверности передаваемой входной/выходной информации, обеспечивая надёжность работы системы. В случае возникновения нештатной ситуации, при которой функционирование СУУТП не представляется возможным, алгоритмы диагностики автоматически отключат многопараметрические регуляторы, информируя об этом оператора и переводя ПИД-регуляторы АСУТП в заранее предопределенные режимы работы и передавая управление оператору.

Мониторинг и определение качества работы СУУТП основаны на анализе ключевых показателей эффективности (KPI) функционирования как самой системы, так и технологической установки. Информация об эффективности работы СУУТП представляется в виде отчетов в формате MS Excel. Для построения отчетов используется программное обеспечение DeltaV Reporter. Данные отчеты используются в работе по поддержанию и непрерывному улучшению качества работы СУУТП и технологической установки в целом. Отчёты могут быть сформированы как «по запросу» за указанный период, так и автоматически за определенный промежуток времени (смена, день, месяц и т.д.). Информация, содержащаяся в отчётах, предоставляется в удобном табличном и графическом виде и может модифицироваться в соответствии с пожеланиями Заказчика. Стандартный отчёт включает в себя: данные о работе виртуальных анализаторов, данные о работе каждого многопараметрического регулятора, сводные отчеты по ключевым показателям качества и эффективности работы установки.

Анализ эффективности работы СУУТП проводится путем сравнения текущих значений показателей KPI с заранее определенными ограничениями. Существует стандартный набор ключевых параметров эффективности работы СУУТП. В ходе реализации проекта указанный набор дополняется ключевыми параметрами эффективности работы технологической установки.

СУУТП нуждается в непрерывном сервисном обслуживании и сопровождении с целью поддержания и повышения эффективности её эксплуатации. В связи с этим, общими усилиями специалистов компаний СИБУР и Эмерсон разработан стандартный перечень и план-график работ по сопровождению данной системы. Перечень работ по сопровождению СУУТП можно подразделить на работы, находящиеся в зоне ответственности заказчика, и работы, находящиеся в зоне ответственности разработчика. Работы, находящиеся в зоне ответственности заказчика, включают в себя отслеживание состояния СУУТП и поддержание её в работоспособном состоянии в рамках проектных решений. Работы, находящиеся в зоне ответственности разработчика, включают в себя корректировку настроечных параметров СУУТП и внесение изменений в конфигурацию системы, при необходимости, в целях повышения эффективности её работы.

Сопровождение СУУТП не требует постоянной корректировки её конфигурации. Сервис по обслуживанию системы включает консультации и ежемесячный анализ работы СУУТП с выдачей отчетов и рекомендаций по повышению эффективности её эксплуатации, а также ежеквартальный визит на площадку заказчика, в случае необходимости коррекции настроечных параметров СУУТП.

Внедрение СУУТП на установке ЦГФУ АО «Уралоргсинтез» показало высокую эффективность данного решения. Заявленный экономический эффект был полностью подтвержден после внедрения СУУТП. Общий экономический эффект от внедрения СУУТП на установке ЦГФУ составил 33 175 190 руб. в год. Данный эффект получен за счет снижения расхода тепловой энергии (см. рис. 3), идущей на обогрев колонн, при поддержании основных технологических ограничений и спецификаций по качеству получаемых продуктов. Ориентировочный срок окупаемости составил полгода.


Рис. 3. Сравнение удельного потребления тепла
установкой до и после внедрения СУУТП

Успешному внедрению СУУТП способствовали профессионализм и поддержка технологического персонала ЦГФУ, лаборатории завода, специалистов компании СИБУР.

Компания СИБУР ведет планомерные работы по развитию данного направления на своих предприятиях: реализуются новые проекты по созданию СУУТП, проводятся работы по обследованию технологических объектов на предмет целесообразности внедрения подобных систем. Подобные мероприятия вносят весомый вклад в развитие предприятия и повышения эффективности производства.

Список литературы:

1. Куликов В.Н. Решения и подходы компании Эмерсон к усовершенствованному управлению ТП / Автоматизация в промышленности. 2016. №3. С. 7 - 12.

2. Официальный сайт ПАО СИБУР.

3. Цифровая система автоматизации DeltaV™.

4. Blewins T., McMillan G., Wojsnis W., Brown M.. Advanced Control Unleashed, McGraw-Hill, 2003.

5. Latour P.L., Sharpe J.H., Delaney M.C.. Estimating benefits from Advanced Control. ISA Transactions, Vol. 25, No. 4, p. 13-21, 1986.Оптимизация управления технологическими процессами на заводе по производству этанола //Control Engineering Россия. 2014, №3 (51) с. 90-91.



© 1998 — 2017, «Нефтяное обозрение (oilru.com)».
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № 77-6928
Зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовой коммуникаций 23 апреля 2003 г.
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС77-33815
Перерегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 24 октября 2008 г.
При цитировании или ином использовании любых материалов ссылка на портал «Нефть России» (http://www.oilru.com/) обязательна.
Добро пожаловать на информационно-аналитический портал "Нефть России".
 
Для того, чтобы воспользоваться услугами портала, необходимо авторизоваться или пройти несложную процедуру регистрации. Если вы забыли свой пароль - создайте новый.
 
АВТОРИЗАЦИЯ
 
Введите Ваш логин:

 
Введите Ваш пароль: