ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Постановка задачи оптимального управления технологическим процессом подготовки газа к транспорту и основные этапы ее реализации из "АСУ ТП промыслов газоконденсатного месторождения Крайнего Севера " В процессе эксплуатации УКПГ, используя математическую модель процесса, возникает задача определения таких технологических режимов, которые позволяют осуществить подготовку газа к транспорту в максимально эффективном режиме. Эта задача формулируется как задача оптимального управления технологическим процессом УКПГ. [c.61] Следует отметить, что в зависимости от типа выбранных математических моделей, сформулированной цели управления, принятого критерия оптимизации постановка оптимизационной задачи будет иметь всякий раз соответствующий этим особенностям вид. Поэтому ниже эта задача будет представлена в обобщенном виде. [c.61] Смысл ограничений (2.32) заключается в том, что в процессе управления определенные координаты или их функции могут принимать лишь значения, определяемые физическими возможностями элементов системы управления. Это уже упоминавшиеся позиционные охраничения. [c.62] Функциональные ограничения предопределяют заданные границы технологического режима. [c.62] Поиск оптимального 5шравления состоит в том, чтобы определить такие функции времени Ц1(0, 2(0 при которых критерий оптимальности J имеет экстремальное (минимальное или максимальное) значение. [c.62] Рассмотренная обобщенная постановка задачи оптимального управления используется в практике эксплуатации процессов на УКПГ для выбора оптимальных технологических режимов, позволяющих в идеале улучшить качественные показатели промысловой обработки природного газа, если предварительно обоснована экономическая целесообразность оптимизации процессов газопромысловой технологии [14], например возможности обеспечения автоматизированной системой стабилизации рассчитанных оптимальных режимов с заданной точностью. [c.62] Совокупная погрешность, с которой система оптимизации определяет и реализует оптимальный технологический режим, складывается из ряда составляющих, обусловленных неточностью измерений управляемых параметров и возмущений, неадекватностью математических моделей реальными технологическими ситуациями, корректностью решения оптимизационной задачи и неточностью установки на реальном объекте вычисленных значений управляющих воздействий. [c.62] Рассчитанное оптимальное решение предоставляется лицу, принимающему решения в качестве совета или рекомендации и лишь после его тщательного анализа на предмет соответствия реальной технологической ситуации поступает в качестве уставок на соответствующие средства локальной автоматики. Последнее обстоятельство зачастую играет роковую роль ввиду того, что неадекватность моделей и (или) некорректное решение оптимизационной задачи приводит к определению таких псевдооптимальных режимов, которые заведомо неприемлемы и ничего, кроме недоверия к системе, у технологического персонала не вызывает. [c.63] Переведя общетеоретические рассуждения об оптимизационных задачах в плоскость практической реализации, следует отметить, что их решение представляет собой довольно сложную многоступенчатую процедуру. Причем некоторые описанные выше этапы разработки АСУ ТП УКПГ в данном случае приобретают уже более определенный вид, материализованный на основе конкретных математических моделей исследуемого технологического процесса. И, более того, на этом этапе возникают новые задачи, решения некоторых из них необходимы в качестве предварительного условия для выполнения оптимизационной задачи. Другие же задачи являются итоговыми и возникают как некие следствия задачи оптимизации. [c.63] Остановимся несколько подробней на этих процедурах. [c.64] Постановка задачи оптимизации технологического режима УКПГ предлагает переход от обобщенной задачи к конкретной ее форме на основе предварительно сформулированного критерия оптимизации, наиболее отвечающего интересам реального производства. С этой целью анализируются различные альтернативные его варианты. Уточняются технологические ограничения, фактически очерчивающие область определения целевой функции. [c.64] Разработка алгоритмов сбора и обработки технологической информации довольно часто в литературе именуется алгоритмами первичной обработки информации. Важность этого этапа очевидна, поскольку без достоверной и соответствующим образом подготовленной информации о протекании технологического процесса, реальных технологических ситуациях трудно говорить о построении адекватных математических моделях и принятии оптимальных решений на их основе. В рамках этого этапа исследуются погрешности средств измерения, каналов связи и при необходимости используются как структурные и аппаратные, так и алгоритмические методы коррекции, направленные на их уменьшение. Широко используются методы фильтрации, в том числе и цифровой, алгоритмы измерения истинных и интегральных значений режимных параметров. Особое внимание уделяется вопросам выбора частоты опроса первичных датчиков технологических параметров или интервала дискретности цифровых систем измерения, поскольку уменьшение частоты опроса может привести к утрате информации, а увеличение сопряжено с рядом трудностей, связанных с установкой сложной коммутационной аппаратуры, удорожающей систему и снижающей показатели надежности системы в целом и ее функциональной живучести. [c.64] В результате реализации алгоритмов сбора и обработки технологической информации формируется так называемый печатный режимный лист, который, интегрируя первичную измерительную информацию о процессе, непосредственно используется для построения и отладки математических моделей, а также служит источником исходных сведений для руководящего звена как самой УКПГ, так и при необходимости для руководителей более высокого уровня. [c.64] Считаем необходимым отметить еще один положительный прикладной аспект математического моделирования конкретных технологических процессов УКПГ. Детальное исследование математической модели реального процесса позволяет не только выявить потенциальные его резервы, но и вскрыть те технологические упущения, которые были допущены на этапе проектирования на основе экспериментов, проверяемых в лабораторных условиях и пилотных установках. Соответственно производственникам предоставляется уникальная возможность при минимальных капитальных затратах провести реконструкцию или модернизацию установки с целью повышения ее производительности или других показателей, характеризующих качество ее функционирования. [c.65] Расчет оптимальных ежимных параметров. В зависимости от выбранной формы математической формализации как самого технологического процесса, так и оптимизационной задачи нахождение ее решения, т.е. определение оптимальных значений основных режимных параметров, используется один из указанных выше методов оптимального 5шравления. Причем к настоящему времени уже существуют хорошо отлаженные стандартные пакеты объектно ориентированных прикладных программ практически по всем методам оптимизации, применяемым для управления технологическими процессами, в том числе и нефтегазодобычи. Так что при наличии надежных моделей успешное решение оптимизационных задач является, как принято говорить в подобных случаях, делом техники соответствующих специалистов. [c.65] Рассчитанный оптимальный режим следует подвергнуть, как отмечалось ранее, качественному анализу в смысле проверки соответствия его текущему состоянию технологического процесса и прогнозной оценки последствий его реализации. [c.65] В соответствии с принятой на предприятии системой расчета и анализа эффективности функционирования УКПГ ТЭП включает, как правило, производительность как по сырью, так и по товарному продукту, себестоимость единицы подготавливаемого к транспорту газа, энергозатраты, количество реагентов, использованных на единицу продукции, и т.д. Понятно, что доминирующее влияние на эти и другие показатели оказывает рассчитанный и поддерживаемый в дальнейшем оптимальный технологический режим, поэтому именно ТЭП являются косвенным критерием истинности принимаемых решений. [c.66] Таким образом, как видно, методология постановки и решения задачи оптимизации процессами ГКМ достаточно хорошо отработана и сегодня используется в задачах АСУ ТП. [c.66] Однако пусть у читателя не складывается впечатления, что все так безоблачно в области оптимального управления УКПГ. К сожалению, рассмотренный выше класс математических моделей принципиально исчерпал свои возможности, так и не позволив добиться желаемого уровня их адекватности реальным производствам. Соответственно решение оптимизационных задач, ориентированных на использование подобных моделей, показывает их малую эффективность. [c.66] Возникает необходимость выхода за рамки обычных представлений, отказа от традиционных методов. Но об этом в следующем параграфе. [c.66] Вернуться к основной статье