ПУБЛИКАЦИИ

Современная система автоматизации на предприятии имеет иерархический характер и охватывает все уровни деятельности – от технологического процесса до финансово-экономической и стратегической сфер. На каждом уровне решается иерархия задач управления – от базовых до высокоуровневых (моделирование и оптимизация). И если реализация базовых управляющих функций продиктована жизненной необходимостью, то высокоуровневых – экономической целесообразностью. Именно за счёт моделирования и оптимизации можно получать наиболее значимые эффекты от автоматизации, что и обуславливает их актуальность в текущих сложных экономи-ческих реалиях.
ООО «Инфраструктура ТК» ориентируется на автоматизацию уровней технологического и производственного процессов. При этом надо учитывать, что с теоретической и практической точек зрения наиболее проработанными в плане реализации иерархии управляющих функций являются автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Поэтому остановимся в данной статье на автоматизированных системах управления технологическими процессами и специализированных программно-технических средствах, используемых при реализации в АСУ ТП функций моделирования и оптимизации. В мировой практике такие программно-технические средства получили название систем усовершенствованного управления (СУУТП, или APC – Advanced Process Control).

Основной вектор высокотехнологичных решений по комплексной автоматизации производства – интеллектуализация управления технологическими и производственными процессами на основе широкого использования технологий моделирования и оптимизации. Фундаментом достижения этого «Инфраструктура ТК» считает создание Единых операторных, где на базе единой мультисервисной телекоммуникационной инфраструктуры развёртываются высокотехнологичные решения и выстраиваются оптимальные бизнес-процессы оперативного управления производством.

Одним из наиболее востребованных способов сокращения аварийности на производстве является снижение влияния так называемого человеческого фактора. Среди признанных на мировом уровне методов в данной области – обучение персонала предприятия с применением инструментов, имитирующих реальные объекты (технологические установки, оборудование, системы управления и т. д.). К таким инструментам можно отнести компьютерные тренажёрные комплексы, 3D-технологии для имитации производственных помещений и типовых операций, а также специальные учебные стенды.
ООО «Инфраструктура ТК» активно занимается внедрением высокотехнологичных решений. Среди них – компьютерные тренажёрные комплексы для операторов технологических установок и учебные стенды для оперативно-ремонтного персонала АСУТП и КИПиА.

Рассмотрены результаты разработки и внедрения ряда АРС-систем управления технологическими процессами нефтепереработки в ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез». APC (Advanced Process Control) – усовершенствованное управление процессом. На примере технологических установок гидрокрекинга, регенерации катализатора и гидродеароматизации дизельного топлива рассмотрен подход к созданию АРС-системы, включающей в себя виртуальные многопараметрические контроллеры и виртуальные анализаторы качества продуктов переработки нефти на установках.

Виртуальный анализатор качества представляет собой математическую модель связи показателя качества нефтепродукта со значениями технологических переменных процесса. Виртуальный анализатор позволяет в темпе с технологическим процессом прогнозировать значения показателя качества. Параметры (например, коэффициенты полинома) виртуального анализатора определяются по значениям показателя качества в пробах продукта, отбираемого на технологической установке в известные моменты времени, с которыми синхронизируются измерения технологических переменных, входящих в модель. По мере поступления новой аналитической информации о значениях показателя качества параметры модели корректируются.

Алгоритмы усовершенствованного управления установками гидрокрекинга, регенерации катализатора и гидродеароматизации дизельного топлива предназначены для решения задач оптимизации технологических процессов по критериям выхода целевых продуктов и энергозатрат с целью их улучшения, а также снижения вариабельности процессов, т.е. уменьшения дисперсии значений показателей качества.

Опытно-промышленная эксплуатация систем усовершенствованного управления шести технологических установок ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез», в том числе установок гидрокрекинга, регенерации катализатора и гидродеароматизации дизельного топлива, продемонстрировала их стабильную и адекватную работу в течение отчетного периода. Они дают также возможность снизить количество лабораторных анализов с отбором проб на технологических установках.

Предложена методика оценки экономического эффекта и срока окупаемости частотного привода центробежных насосов жидких сред. Определяются характеристики Q–h насоса, Q–h сети, Q–N насоса по экспериментальным данным или из справочной литературы и рассчитывается экономия в зависимости от схемы измерений.

Рассматривается задача статической оптимизации блока подогрева сырой нефти установки АВТ на нефтеперерабатывающем предприятии и ее решение с актуализацией в компьютерно-тренажерном комплексе (КТК) установки, например, с целью рациональной технологической трубопроводной обвязки и оптимального распределения потоков сырой нефти после вывода некоторых теплообменников на очистку или ремонт, что может существенно интенсифицировать работу блока теплообмена и снизить расход топливного газа.

Потребность современной промышленности, транспорта и сельского хозяйства в различных нефтепродуктах непрерывно растет. Увеличение выходов ценных товарных нефтепродуктов и продуктов нефтехимии стало одним из актуальных направлений совершенствования современной технологии переработки нефти. Для удовлетворения потребности в нефтепродуктах требуется сооружение более мощных установок с улучшенными технико-экономическими показателями, в том числе за счет снижения энергозатрат.

Головным процессом на каждом нефтеперерабатывающем заводе является первичная переработка нефти. Наиболее часто применяемой схемой первичной переработки нефти является атмосферная трубчатая установка (АТ), на которой из сырой нефти извлекают компоненты светлых нефтепродуктов – бензина, керосина, дизельных топлив. Остатком атмосферной перегонки является мазут, подвергаемый далее вакуумной перегонке. При этом получают вакуумные газойли или масляные фракции и тяжелый остаток – гудрон. Получение из мазута вакуумных газойлей или масляных фракций осуществляется на атмосферно-вакуумных установках (АВТ). Получаемые на них газойлевые, масляные фракции и гудрон используют в качестве сырья процессов последующей (вторичной) переработки с получением компонентов топлив, смазочных масел, кокса, битумов и других нефтепродуктов. При про-ведении процессов нефтепереработки на установках АТ и АВТ существенную роль играет система теплообмена, позволяющая рекуперировать тепло, затраченное на достижение необходимых температур, и сократить затраты на топливный газ.

В результате работы в пакете UNISIM Design реализована математическая модель аппаратов блока теплообменников установки АВТ. Модели аппаратов настроены на технологический режим действующего производства. Разработаны алгоритм настройки модели и алгоритм решения задачи оптимизации.

Рассматривается синтез автоматической системы управления накоплением жидкости в отстойнике системы оборотного водоснабжения очистных сооружений, построенной с учетом результатов моделирования отстойника как динамического объекта управления.

Современные установки очистки сточных вод крупных производств нефтепереработки являются, как правило, системами оборотного водоснабжения, в том числе замкнутыми (бессточными) системами.

Мероприятиями промышленных предприятий нефтегазового комплекса предусматривается совершенствование и модернизация системы оборотного водоснабжения. Моделирование и компьютерные эксперименты с математической моделью такой системы являются эффективным средством для создания системы управления, позволяющим оценить альтернативные структуры и законы управления, рассмотреть поведение управляемого объекта во внештатных ситуациях, например при «залповых» сбросах загрязнений. Это требует, в свою очередь, разработки методик моделирования динамических режимов системы оборотного водоснабжения с учетом запаздывания в «каналах» возмущающих и управляющих воздействий.

Широкое применение при очистке сточных вод находит процесс отстаивания. Практически на всех станциях очистки питьевых и сточных вод городов и промышленных предприятий существуют отстойники. Очистка сточных вод от масел и нефтепродуктов осуществляется главным образом в отстойных сооружениях.

Отстаивание воды – процесс выделения из нее под действием гравитационных сил взвешенных веществ. При этом частицы с плотностью, большей плотности воды, движутся вниз, с меньшей – вверх. Сооружения, в которых осуществляется этот процесс, и называют отстойниками.

В работе составлено математическое описание динамики накопления жидкости в отстойнике в виде обыкновенного дифференциального уравнения с отклоняющимся аргументом, получено его аналитическое решение, приведены результаты численного компьютерного решения дифференциального уравнения в сравнении с результатами вычислений по его аналитическому решению. Предложена система автоматического управления накоплением жидкости в отстойнике с алгоритмом контроллера, синтезированным с учетом аналитического решения.

Определение структурной организации гуминовых веществ на молекулярном уровне позволит проводить исследования, связанные с этими соединениями, на новом уровне. Одним из методов анализа, позволяющих непосредственно изучать форму и размер вещества, является сканирующая электронная микроскопия. В работе с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) было исследовано влияние концентрации препарата, ионной силы и pH раствора на форму и размер гуминовых соединений. Показано, что при полном гидролизе вещества образуются сферические частицы с минимальным диаметром 9 нм. Повышение концентрации соединений в растворе ведет к агрегированию частиц и формированию глобул размером 50 нм и более.

Исследовано применение алгоритма автоматической классификации отдельных переменных технологического процесса во всем спектре их фактических значений методом динамических сгущений. Представлены результаты нечеткой классификации измерительной информации о значениях технологических параметров при априори заданном числе классов, с выделением ко ординат центров классов и автоматическим построением функций принадлежности четких значений этих переменных к соответствующим классам на примере технологического процесса каталитического крекинга, свидетельствующие о целесообразности применения рассмотренного метода.

Приведены результаты разработки PDM-системы установки гидроочистки топлив 24-7, фрагмент PDM-системы на базе ЛОЦМАН:PLM документооборота, оценена степень влияния параметров технологического процесса и сырья на качество продукции.

Приведены результаты разработки системы автоматизации технического документооборота технологической установки, оценены параметры, оказывающие влияние на технологический режим, приведены основные фрагменты предлагаемой PDM-системы.

Рассмотрен способ нечеткой классификации параметров технологического процесса на основе статистических данных и его применение к технологическому процессу каталитического крекинга на нефтеперерабатывающем предприятии.

Представлены результаты разработки электронного каталога технических карт технического обслуживания и ремонта контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации на нефтеперерабатывающем предприятии.

В статье рассматриваются комплексные показатели оценки результативности нефтеперерабатывающих производств, в частности показатель эквивалентной дистилляционной производительности, позволяющий учесть технологические (конфигурационные и режимные) особенности реализации процесса и отслеживать качество производимой продукции, а также термоэкономический показатель, отражающий эксергетический баланс и затраты на производство, определяемые конфигурацией химико-технологической системы и качеством управления автоматизированными производствами. Использование отдельно каждого из этих показателей позволяет задачу управления производством формулировать как оптимизационную однокритериальную. Однако учитывая разнонаправленное влияние некоторых технологических и конструктивных параметров назначения каждого из указанных комплексных показателей, следует оптимизационную задачу формулировать как за-дачу векторной, многокритериальной оптимизации с двумя частными целевыми функциями и решение по управлению искать в итоге на множестве допустимых неулучшаемых решений этой оптимизационной задачи.

В статье описывается инновационная система показателей для управления предприятием. Рассмотрены особенности применения метода эксергетического анализа для энерго-ресурсосбережения промышленных предприятий.

В статье рассматривается термоэкономический показатель, отражающий эксергетический баланс и затраты на производство, определяемые конфигурацией химико-технологической системы и качеством управления автоматизированными производствами.

Один из вариантов управления качеством предполагает использование системы ключевых показателей эффективности. Для ее построения проводится декомпозиция процессов протекающих на предприятии на уровни, устанавливаются иерархические и горизонтальные связи между ними. Определяются количественные отношения между показателями качества (эффективности) процессов. На основании установленных отношений между уровнями иерархии и сопряженными процессами строится система управления.

В статье описывается инновационная система показателей для управления предприятием. Этот подход основан на ключевых показателях эффективности. Он предназначен для преодоления недостатков систем, основанных на ведении процессов по показателям оперативного управления.

This paper describes the innovative system of indicators for enterprise management. This approach is based on the Key Performance Indicators. It is designed to overcome the drawbacks of the systems based on the operational management.

Основная цель промышленного предприятия, в том числе, нефтеперерабатывающего, в условиях рыночной экономики – обеспечение получения прибыли, конкурентоспособности и их повышения. Это ставит задачу повышения эффективности функционирования как задачу всеобщего управления качеством на предприятии. Для измерения результативности функционирования и принятия решений по управлению необходима система критериев, показателей и методик их оценки. С течением времени критерии и измерители результатов деятельности предприятия эволюционируют вследствие развития научно-обоснованных методов оценки экономической эффективности, с одной стороны, и их недостаточности для решения задач комплексного оценивания всех процессов, протекающих на предприятии – с другой. Происходит постепенный, непрерывный переход от учета, фиксирующего результаты работы предприятия, к всеобщему управлению по совокупности ключевых показателей, ориентированных на перспективу стратегического развития.

Ключевые показатели эффективности – это индикаторы, используемые для демонстрации прогресса в достижении значений факторов, считающихся оптимальными для успешной деятельности организации. В условиях непрерывного развития ключевые показатели эффективности могут также служить инструментом внесения изменений, помогая управлять процессами и стабильно улучшать их качество и качество продукции.

Научно-обоснованное конструирование ключевых индикаторов эффективности способствует взвешенному целеполаганию и нахождению основных альтернатив решения проблем в долгосрочном и оперативном плане.

Исходя из вышеизложенного, в статье приведены результаты исследования связей между показателями процессов на предприятии и показателями, характеризующими его стратегическое развитие. Обоснована система распределенного иерархического управления предприятием и автоматизированными производствами. Выявлены контуры управления, позволяющие оценивать отклонения фактического состояния предприятия от стратегических и оперативных целей, формулировать проблемы, принимать решения по их устранению и вырабатывать корректирующие мероприятия (управляющие воздействия) для реализации их на входе процессов с целью минимизации отклонения фактического состояния от целей.

Отсутствие алгоритмов и критериев для оценки отдельных процессов предприятия по отношению к показателям работы всего предприятия, что не позволяет выстроить систему постоянного улучшения деятельности предприятия, обуславливает актуальность темы настоящего исследования.

Основная цель промышленного предприятия, в том числе, нефтеперерабатывающего, в условиях рыночной экономики – обеспечение получения прибыли, конкурентоспособности и их повышения. Это ставит задачу повышения эффективности функционирования как задачу всеобщего управления качеством на предприятии. Для измерения результативности функционирования и принятия решений по управлению необходима система критериев, показателей и методик их оценки. С течением времени критерии и измерители результатов деятельности предприятия эволюционируют вследствие развития научно-обоснованных методов оценки экономической эффективности, с одной стороны, и их недостаточности для решения задач комплексного оценивания всех процессов, протекающих на предприятии – с другой. Происходит постепенный, непрерывный переход от учета, фиксирующего результаты работы предприятия, к всеобщему управлению по совокупности ключевых показателей, ориентированных на перспективу стратегического развития.

Рассмотрены методы и средства автоматического контроля состояния окружающей среды, их характеристики и принципы работы, основы построения и примеры применения автоматизированных систем контроля загрязнения воздушной и водной среды, почв.

Учебное пособие предназначено для студентов направления подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств».

Прочитать электронную версию учебного пособия можно здесь.

Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция является одной из старейших и динамично развивающихся регионов промышленной разработки месторождений углеводородов России. Вместе с тем, начиная с 90-х годов прошлого столетия остро встали вопросы восполнения материально-сырьевой базы нефтегазовой промышленности и прогноза новых направлений поисковых геологоразведочных работ.

Система GeoVIP является геофизическим редактором структурных геологических поверхностей. Одной из задач выполняемой системой является  построение представления  3D модели месторождения. Данные которыми оперирует система представляют собой множество геологических профилей, при наложении этих профилей друг на друга появляется множество точек в трехмерном пространстве формирующих неравномерную сетку.

Представлена концепция системы автоматизации управления процессами на очистных сооружениях нефтеперерабатывающего предприятия. Приведены результаты структурного IDEF-анализа автоматизированной системы управления. Для алгоритмизации задач прогнозирования показателей качества очистки предложено использовать в качестве моделей связей «вход - выход» нейронные сети. Приведены количественные результаты моделирования нейронной сетью связи «содержание взвешенных веществ в очищенной воде - показатели неочищенной воды».

Рассмотрены алгоритмы применения метода прецедентов производственных ситуаций в задаче диагностики технического состояния штанговых глубинных насосов (ШГН). Приведено описание автоматизированной системы (АС) диагностики технического состояния ШГН, реализующей метод прецедентов. Представлены результаты тестирования различных показателей сравнения динамограмм ШГН, представленных в базе знаний АС в качестве прецедентов с динамограммами, выступающими при тестировании в качестве диагностируемых.

Предложены иерархический подход к построению многоуровневой математической модели процесса каталитического риформинга бензиновых фракций и алгоритмы взаимодействия между моделями различной сложности, основанные на постановке факторных вычислительных экспериментов на более сложной, реже используемой, из моделей. Разработан ряд алгоритмов выбора прецендентов технологической ситуации из аналитической базы знаний, которые могут быть использованы в составе автоматизированного рабочего места инженера-технолога для идентификации текущего состояния катализатора риформинга и корректировки водно-хлоридного баланса реакторного блока с целью обеспечения оптимального межрегенерационного цикла катализатора.

Предложен, разработан и исследован алгоритм управления технологическим процессом колонны К-1 промышленной установки атмосферно-вакуумной перегонки на основе математической модели прогнозирования качества бензина в статических режимах.
 

Рассмотрен подход к формированию массивов информации для построения виртуальных анализаторов – моделей связи показателей качества бензина с параметрами технологического процесса колонны отбензинивания установки первичной переработки нефти, основанный на проведении имитационного эксперимента на адаптированной к условиям технологического процесса физико-химической математической модели колонны и моделировании процесса проведения анализа по методике ASTM D86 с целью определения связи «состав пробы продукта – показатель качества бензина».

Разработаны статистические математические модели для прогнозирования качественных показателей продуктов атмосферного блока установки атмосферно-вакуумной перегонки, предложен и исследован алгоритм управления качественными показателями на основе нечеткой логики с формированием базы правил на основании экспертных оценок, разработана статическая математическая модель объекта исследования в пакете моделирования ХТП UNISIM Design, предложен подход по интеграции математического пакета Matlab и его компонента Simulink с UNISIM Design, проведен вычислительный эксперимент по оценке работоспособности алгоритма управления качественными показателями на математической модели.

Для скачивания доступен полный текст статьи на русском и английском языках.

Формулируются цели создания и основные функции централизованной системы управления на ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка». Рассматривается организация инфраструктуры здания единой операторной, включая средства коммуникации, комплекс технических и программных средств. Приводятся перспективные планы по развитию системы

Предложен метод управления процессом ректификации бензиновых фракций на установках АВТ в автоматическом режиме с использованием аналитической зависимости «температура - давление - качество дистиллята». Управление осуществляют изменением расхода орошения ректификационной колонны в зависимости от температуры верхней части колонны, рассчитанной по текущему значению давления верхней части колонны в соответствии с представленной в аналитическом виде зависимостью температуры кипения от давления дистиллята с заданной температурой конца кипения и скорректированной в зависимости от отношения текущего значения расхода паров, выводимых с верха колонны, и расхода внутреннего орошения, определяемого в месте ввода внешнего орошения. Метод позволяет повысить точность регулирования качества дистиллята ректификационной колонны.

Среди сервисных предприятий, обслуживающих нефтегазоперерабатывающие и нефтехимические предприятия компании ОАО «ЛУКОЙЛ», ООО «Инфраструктура ТК» – одно из самых молодых. Об итогах года работы и планах – беседа с главным инженером – первым заместителем генерального директора Андреем Каменских

Предложен метод моделирования технологического процесса атмосферного блока установки первичной переработки нефти (АВТ) в динамических режимах с применением программных приложений, построенных на основе объектно-ориентированного подхода. Разработана математическая модель динамики атмосферного блока. Рассмотрены варианты модификации математической модели при создании компьютерного тренажерного комплекса для обучения персонала установки АВТ оперативному управлению технологическим процессом.