Виртуальные анализаторы

В настоящее время при оценке состава сырья и качества выходных продуктов процессов нефтепереработки, нефтехимии и химии используются поточные анализаторы и различные инструменты лабораторных анализов. И те и другие имеют существенные ограничения, которые ограничивают их использование в задачах автоматического управления качеством целевых продуктов в режиме реального времени.

Лабораторные анализы

  • высокая точность;
  • низкая частота измерений;
  • высокая стоимость анализа;
  • влияние человеческого фактора.

Поточные анализаторы

  • высокая частота измерений;
  • высокая стоимость внедрения;
  • необходимость периодической калибровки и регулярного обслуживания.
В качестве альтернативного подхода для оценки значений трудноизмеримых параметров технологического процесса предлагается использовать алгоритмы инференциальных измерений, на базе которых реализуются так называемые виртуальные анализаторы (ВА).
Виртуальные анализаторы – математические модели, производящие косвенный расчет показателей качества ТП на основе архивных производственных данных и данных лабораторных анализов.
 
Цели использования ВА
  • мониторинг трудноизмеримых параметров ;
  • повышение оперативности управления ТП;
  • использование в системах оптимизации ТП;
  • контроль достоверности ПА.

Виртуальные анализаторы реализуются с помощью специализированных программных средств, интегрируемых с базовой системой управления. Разработка модели ВА начинается с анализа собранных статистических данных и выбора подходящего метода расчета.
В качестве наиболее распространенных методов, используемых при разработке ВА, можно выделить:
  • метод множественной линейной регрессии;
  • метод группового учета аргументов;
  • гибридные нейронные сети.
В ходе эксплуатации модели ВА требуют периодической корректировки, которая может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режимах по данным лабораторных анализов и сигналам поточных анализаторов.

Виртуальные анализаторы

  • непрерывное измерение;
  • низкая стоимость внедрения и обслуживания;
  • необходимость периодической корректировки при отсутствии автоподстройки.
Место ВА в системе управления ТП
Под воздействием различных возмущений технологический процесс периодически отклоняется от заданных режимных параметров, что требует его корректировки. При этом качество работы установки определяется не только значением основных технологических параметров (температура, давление, расход), но и составом сырья, а также показателями качества производимых продуктов.
Виртуальные анализаторы позволяют получать в реальном времени и использовать в управлении данные о трудноизмеримых технологических параметрах. При этом ВА выполняют функцию обычных измерительных устройств и могут использоваться в системах управления совместно с ними. Таким образом, ВА позволяют оператору непрерывно контролировать ход ведения процесса в случае задержки данных лабораторных анализов, а также выхода из строя или отсутствия поточных анализаторов.

В связи с тем, что показатели качества ТП во многом характеризуют эффективность работы системы автоматизации и технологического объекта в целом, а также могут входить в целевую функцию оптимизации, виртуальные анализаторы являются основой для построения систем оптимизации в реальном времени или, как их еще называют, систем усовершенствованного управления технологическими процессами (СУУТП).