Постановка процессной системы управления блока производства типового НПЗ крупной нефтяной компании

На нефтеперерабатывающем производстве, которое представляет собой сложную промышленную систему, система управления процессом играет ключевую роль. Необходимо обеспечить постоянное и безошибочное управление и стабильную работу системы. Даже один день простоя означает для завода потерю огромной прибыли. С одной стороны жесткая конкуренция требует такого управления процессом, при котором будет достигнут максимальный уровень выпуска высококачественной продукции, а с другой стороны затраты на энергию, персонал и обслуживание систем, которые являются тремя важнейшими факторами, влияющими на цену готового продукта, должны по возможности

удерживаться на низком уровне, чтобы продукт был конкурентоспособным на мировом рынке. Система управления процессом влияет на все типы затрат.  

Поэтому именно оптимальное управление процессом может гарантировать

эффективное использование потребляемой энергии и такую операторскую поддержку при управлении системой, при которой затраты на персонал будут минимальными.

Кроме того, сочетание нестабильного по характеристикам сырья и изменяющихся требований к показателям качества получаемых продуктов являются основными факторами, которые делают задачу подбора технологического режима чрезвычайно сложной. Трудности выбора режимных параметров связаны со следующими причинами.

Во-первых, отсутствуют (или крайне ограничены) средства метрологического контроля качества продуктов подготовки и переработки нефти на потоке, в связи с чем, управление производится на основе информации, получаемой путем отбора проб и проведения лабораторных анализов. Стоимость и технические возможности лабораторного контроля на предприятиях позволяют делать не более двух-трех анализов в сутки.

Во-вторых, качество процессов управления с учетом задержек, инерционности производственных процессов, достигающих в процессах подготовки нефти время от нескольких часов до нескольких десятков часов, а в процессах нефтепереработки от нескольких минут до десятков минут, принципиально не может быть сделано высоким, т.к. низкое быстродействие автоматических систем регулирования не позволяет подавлять возмущения относительно более высокой частоты.

В-третьих, объем информации, который предлагается оператору (или автоматическому устройству) для выработки управляющих воздействий достаточно велик. Часто информация имеет нечеткий характер, а оценка качества того или иного решения на управление проводится по многим плохо формализованным критериям. Это приводит к тому, что решения на управление формируются обычно экспертным образом, и качество управления зависит от опыта и других личных качеств обслуживающего персонала.

Сказанное позволяет заключить, что проблема управления процессами переработки нефти является весьма актуальной, а ее разрешение позволяет заметно повысить эффективность производства. Актуальность темы подтверждается огромным числом публикаций, сотнями патентов и авторских свидетельств на изобретения, исследований в форме диссертаций, которые направлены на решение проблемы управления процессами подготовки и переработки нефти.

1. Основные вопросы, рассматриваемые процессной командой
На современном нефтехимическом предприятии работает несколько десятков установок. Для четкого планирования и управления работой этих установок необходимо иметь мощные средства автоматизации управления. Но этого недостаточно. Необходима система оценки текущих состояний технологических установок и критерии принятия управляющих воздействий. На сегодняшний день в отечественной нефтепереработке используется система нормированных показателей. По таким показателям, установленным соответствующей документацией, ведется технологический процесс, т.е. устанавливаются режимные параметры. В свою очередь расчет экономических показателей производится  так же на основании утвержденных методик, которые заключаются в определении порядка отнесения и структуры производственных затрат на стоимость продукции [30].

Возникает законный вопрос в правильности существующей методики определения технико-экономических показателей. Но даже при условии принятия положения о правильности структуры распределения затрат на товарную продукцию, при функционировании такого механизма расчета технико-экономических показателей, нет  достаточной оперативности  в их расчетах.

Экономическая нагрузка на полученные технические результаты добавляется исходя из цены нефти - сырья, поступившего на переработку. Если на переработку поступила нефтяная смесь, по разным ценам, то среднюю цену вычисляют путем нахождения средневзвешенного показателя. Учитываются различные эксплуатационные, общезаводские затраты и рассчитывается себестоимость произведенной продукции.

На основе рассчитанных данных принимаются решения об изменении технологического регламента. Минимальный период расчета технико-экономических показателей на основе данных о технологическом процессе составляет в настоящее время одни сутки. Таким образом цикл оперативного управления по технико-экономическим показателям составляет 2 суток, с учетом получения информации о реакции управляемой системы на управляющее воздействие.

Управление непосредственно технологическим процессом осуществляется без учета технико-экономических показателей. Операторы опираются исключительно на нормы, установленные технологическим регламентом, в котором задаются значения для технических показателей. В связи с этим управление технологическими установками носит экспертный характер в пределах ограничений, накладываемых регламентом.

2. Перечень проблем и пути их решения
Управление современными нефтеперерабатывающими и нефтехимическими заводами представляет собой сложную и трудоемкую задачу. Обычно полагают, что она заключается главным образом в достижении предприятиями установленных планом основных показателей их производственно-хозяйственной деятельности. Если рассматривать задачу управления лишь с этих позиций, то и в этом случае следует отметить ее масштабность.

Сложность управления предприятием в условиях переходной экономики обуславливают:

-        нестабильные экономические законы;

-        хрупкость хозяйственных связей;

-        изменчивость спроса на рынке нефтепродуктов;

-        интенсивное изменение мировых цен на нефть;

-        многообразие поставщиков сырья, и как следствие разнообразие показателей его качества (содержание светлых нефтепродуктов, ароматических соединений, непредельных углеводородов, содержание серы и т.д.).

Производственно-хозяйственная деятельность каждого предприятия оценивается целым рядом показателей, таких, как объемные показатели по производству продукции в стоимостном и натуральном выражениях, показатели по труду, заработной плате, себестоимости продукции, прибыли, рентабельности и т. д. (для нефтеперерабатывающего завода, например, подобный ряд состоит почти из восьмидесяти наименований). Каждый показатель, как  правило,  является  функцией  нескольких  аргументов. Так, показателями по объему производства продукции в натуральном выражении определяются с учетом качественной и количественной характеристик сырья, возможных вариантов его переработки, расходных нормативов, состояния оборудования и других данных.

Для управления заводом очень важно, что показатели деятельности завода постоянно изменяются во времени. Другими словами, помимо числового значения, у каждого показателя имеется и временная характеристика, раскрывающая его динамику.

Следует отметить, что об управлении заводом, так же как и любым другим объектом, можно говорить, только анализируя работу предприятия как динамическую систему.

Статические характеристики нефтеперерабатывающего или нефтехимического завода могут дать нам представление о номенклатуре продукции и мощности производства по основным ее видам, потребляемом сырье, источниках и количестве потребляемых энергетических ресурсов, наборе технологических производств и установок, численности производственного персонала и т.п. Эти характеристики могут вполне удовлетворять технолога, энергетика, экономиста для опредления соответствующих их профилю задач. Постоянное же изменение показателей завода во времени выдвигает требование иного взгляда на завод, выступающий как объект управления.

При таком подходе нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия рассматриваются как сложные (большие) системы, которые состоят из совокупности элементов, находящихся во взаимодействии (рис. 1). Поэтому исследование их должно осуществляться на основе методологических принципов такой научной дисциплины, как общая теория систем. При этом, безусловно, следует исходить из предпосылки, что упомянутая теория не заменяет, а дополняет другие науки, положения которых применится в производстве продуктов переработки нефти и нефтехимии.

1. Абдулаев А.А.. Алиев Р.А., Уланов Г.М., Принципы построения автоматизированных систем управления промышленными предприятиями с непрерывным характером производства. - М. Энергия, 1975. - С. 440.
2. Александров Е.А. Основы теории эвристических решений. Подход к изучению естественного и построению искусственного интеллекта. М.: Сов. Радио. 197.-256 с.
3. Алиев Р.А. и др. Производственные системы с искусственным интеллектом. - М: Радио и связь, 1990. - 264 с.
4. Арсланов Ф.А., Веревкин А.П., Иванов В.И., Муниров Ю.М._Э Гареев Р.Г. Моделирование ректификационных колонн установок АВТ для целей оперативного управления по показателям качества. // Исследования, интенсификация и оптимизация химико-технологических систем переработки нефти. - М.; ЦНИИ ТЭнефтехим, 1992. С.94-98.
5. Ахметов М.М. Современные и перспективные процессы прокаливания нефтяного кокса // ХТТМ. - 1986. - № 7. - С. 6-14.
6. Балакирев В.С, Володин В.М., Цирлин А.М. Оптимальное управление процессами химической технологии ( Экстремальные задачи в АСУ ). - М.: Химия, 1978.-383 с.
7. Березовский В.А., Тарасов В.А. Проектирование и эксплуатация автоматизированных систем управления нефтеперерабатывающими и нефтехимическими предприятиями. М., "Химия", 1977. - 256 с.
8. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. - М. Машиностроение, 1984. - 312 с.
9. Борисов А.Н., Крумберг О.А., Федоров И.П. Принятие решений на основе нечетких моделей. Примеры использования. Рига:/ "Зинатне", 1990.
10. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. М., "Химия", 1975. 575 с.

Всего 53 источника литературы