оптимизация работы промышленных установок каталитического риформинга с использованием компьютерной моделирующей системы
Данг Нян Тхонг
Научный руководитель – д. т. н., профессор
Томский политехнический университет, г. Томск
На основе задачи повышения эффективности нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, компьютерное моделирование играет неотъемлемую роль в этапах их решения. Каталитический риформинг является одним из основных процессов нефтепереработки, его экономическая и техническая эффективность также являются важнейшими факторами, во многом предопределяя эффективность производства товарных бензинов в целом. При этом с помощью компьютерного моделирования удобно проводить мониторинг и контроль процессов, происходящих в аппаратах технологической системы, в конкретном случае эта операция позволяет проводить диагностику состояния работы различных промышленных установок каталитического риформинга.
Целью данной работы является создание программы для вывода причины, приводящей к отклонениям технологического процесса и дать рекомендации по устранению этой причины на основе объектно-ориентированного языка Delphi. Необходимо отметить, что Delphi – это высокопроизводительный компилятор в машинный код, масштабируемые средства для построения баз данных, позволяет нам строить программы из заранее подготовленных объектов весьма быстро и наглядно, а также дает нам возможность создавать для среды Delphi свои собственные объекты [1].
Прежде чем составлять программы в языке Delphi, необходимо создать базы знаний технологического процесса. Наличие баз знаний необходимо для моделирования технологического процесса каталитического риформинга, с помощью которого можно найти оптимальные режимные параметры, выбрать оптимальные варианты технологической схемы переработки определенного сырья и далее для оперативного проведения диагностики состояния работы промышленных установок.
Первым этапом при создании баз знаний химико-технологического процесса является систематизация всей совокупности знаний о предметах и объектах химического производства, информация о которых накапливается в интеллектуальной системе. Систематизация знаний о процессах, происходящих в аппаратах промышленной установки каталитического риформинга бензинов осуществляется на основе технологических и кинетических закономерностей протекания процесса, особенностей его промышленного оформления и целей назначения выявлена многоуровневая иерархическая структура. Вертикальные связи в данной структуре характеризуют основы для анализа типовых процессов нефтепереработки. А верхний уровень связей является базовым описанием для дальнейших операций и определяет целевое назначение процесса.
На основании концепций о влиянии фракционного состава сырья строятся семантические выводы. Исходя из совокупности альтернативных возможных вариантов, предусмотренных базой знаний, выбирается оптимальный вариант обоснованной гипотезы. В процедуре диагностики причин отклонений и получении рекомендаций по устранению данной причины и оптимальному ведению технологического процесса используются знания, получаются из нижних уровней иерархической структуры, в которых включаются сведения о условиях переработки сырья, состоянии аппаратов, катализатора и целевых продуктах. Систематизация знаний о процессе соответствует следующей логической цепочке рассуждений:
Рис.1 Алгоритм процесса диагностики отклонений в работе промышленной установки
А конкретные ситуации задачи и предлагаемый выход из них рассмотрены в виде правил – «продукций», соответствующих логической цепочки рассуждений. В случае, если выход из ситуации не однозначный, то на усмотрение пользователя предлагается альтернативные варианты решения. Процедура вывода решений представляет собой последовательное рассмотрение ситуации, причина отклонения в которой приводит к тому или иному отклонению, из чего выбирается наиболее существенный признак причин отклонения в режиме диалога и, затем, заложенные в базу знаний с помощью правил, из который получаются рекомендации по их устранению. Набор правил формируется на основе опыта эксплуатации промышленных установок эмпирическим путем. Эти правила, называемые эвристиками, должны быть тщательно проверены и подтверждены при работе различных промышленных установок [2]. Для проведения диагностики отклонений в работе промышленных установок каталитического риформинга бензинов выявлен набор правил, например:
Если «Снизилось октановое число катализата» и «признаком причины отклонения является Температура на входе в какой-либо реактор понизилась более чем на 5°С», то «рекомендуется Проверьте давление топливного газа».
Количественные рекомендации изменений технологических параметров могут быть представлены с помощью математической модели процесса каталитического риформинга бензинов. Рассмотренной ситуацией будет определяться фрагмент базы знаний каталитического риформинга бензинов. В данном случае “Снизилось октановое число катализата” будет внесено в слот фрейма “отклонения”, “Температура на входе в какой-либо реактор понизилась более чем на 5°С” в слот фрейма “Признаки причины отклонений”, “Проверьте давление топливного газа” в слот “Рекомендации”.
Процесс разработки программы на языке Delphi включает в следующих этапах:
1. Для начала работы запускается Delphi. После запуска появляется окно будущего приложения. Код, который уже сгенерирован, можно просмотреть в окне. Для перехода к нему нужно нажать F12. При этом автоматически создаётся проект с названием Project1. После этого создаются файлы БД. Для этого, с помощью Блокнот создаются текстовые файлы с названием n.txt, n.m.txt, n.m.p.txt и соответствуют цепочке рассуждений Отклонения, Причины и Рекомендации.
2. Далее нужно вставить картинку в рабочее окно Form1, схематично показывающую промышленных установок каталитического риформинга. Для этого нажимается вкладыши Additional > Image и рисуется рамка в окне Form1. После этого делается указание на свойство Image на Object Inspector и открывается доступ к файлу картины.
3. Аналогично создаются ListBox1, Listbox2 и Memo1 для показания соответственно цепочки рассуждений Отклонения, Причины и Рекомендации. Для удобства запуска и завершения программы создаем объекты Image2: пустое изображение и Button1: кнопка Exit.
4. Далее формулируется название для каждого созданного выше элемента с помощью вклада Additional > Label. Все объекты размешаем на окне Form1 так, чтобы удобно для смотра.
5. Далее назначаются действия для соответствующих объектов. Двойным щелчком левой кнопки мыши делается переход к окну кода и дописывается нужный код для работы программы.
6. Для того, чтобы при перемещении курсора мышки в области отклонения появилось указание «Отклонение», нужно выделить кнопку, и перейти на кладку Events окна Object Inspector двойным щелчком левой кнопки мыши, задать в событие OnMouseMove, действие Image2MouseMove.
7. Для установления соответствия между отклонениями и причинами, а также соответствие между причинами и рекомендациями, введены переменные Pt и Ot, значение которых содержит количество признаков причин, приводящих к отклонению, содержащему в файле 1.1.txt, и рекомендации, содержат в файлах 1.1.n.txt. Номер причины и рекомендации, назначается ручном щелчком левой кнопки мыши.
Пример результата работы данной программы представлен на рис.2.
Рис. 2. Диалоговое окно программы диагностики причин отклонений в работе промышленной установки.
Таким образом, разработана и программно реализована в среде Delphi 7.0 компьютерная моделирующая система, которая позволяет выполнить диагностику причин отклонений в работе промышленных установок каталитического риформинга. Программа определяет отклонения в работе установки, признаки причин, приводящих к отклонениям, и дает рекомендации по устранению причин отклонений с использованием базы знаний типового процесса нефтепереработки. Программа может быть применена для контроля работы промышленных установок типа Л-35-5, Л-35-6, Л-35-11, Л-35-8 и также для оптимизации технологических процессов аналогических установок.
Список литературы:
1. Бесков B. C. Моделирование каталитических процессов и реакторов. – М.: Химия, 1991. – 252 с.
2. , Ивашкина алгоритмизации и программирования на языке Pascal. Методические указания к лабораторной работе для студентов химико-технологического факультета. – Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 38 с.
3. , Ивашкина интеллектуальной системы с использованием компьютерной среды Delphi. – Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 40 с.
4. , , Машкина промышленной установки Л-35-№. 12 .
5. Мешалкин системы в химической технологии. – М.: Химия, 1995. – 368 с.
