автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Диагностирование состояния элементов автоматизированных технологических комплексов на примере трубчатой печи

На правах рукописи

/■• / . /

, " /УЛ'."'" ' У . 005002*/* Ч'^/-' ,-У

С- ''

МАТВЕЕВ ДМИТРИИ СЕРГЕЕВИЧ

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НА ПРИМЕРЕ ТР.УБЧАТОЙ ПЕЧИ

Специальность 05.26.03. - «Пожарная и промышленная безопасность» (нефтегазовая отрасль)

1 7 НОЯ 2011

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2011

005002474

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» на кафедре «Технологические машины и оборудование»

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Хуснияров Мират Ханифович.

доктор технических наук, профессор Попов Анатолий Иванович;

доктор технических наук, доцент Баширов Мусса Гумерович.

ООО «Центр исследований экстремальных ситуаций», г. Москва.

Защита состоится 18 ноября 2011 года в 14-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Автореферат разослан 17 октября 2011 года.

Ученый секретарь диссертационного совета , -/ Р.Г. Ризванов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

Современные установки предприятий нефтегазовой отрасли (НТО) относятся к опасным производственным объектам, обладающим высокими показателями риска возникновения аварийных ситуаций и представляют собой сложные автоматизированные технологические комплексы (АТК), в состав которых входят не только основное технологическое оборудование, но и оборудование, предназначенное для его регламентированного функционирования (оборудование электроснабжения, средства и системы КИП и А, и т.д.). Таким образом, число элементов АТК, отказ которых способен в той или иной степени повлиять на возникновение и развитие аварийной ситуации, может достигать нескольких сотен. К таким сложным, опасным объектам установок НТО относятся и трубчатые печи.

Анализ аварийных ситуаций на производствах НТО показал, что трубчатая печь является одним из наиболее опасных объектов, обладающим повышенными параметрами риска по сравнению с другими видами оборудования. На долю трубчатых печей приходится 11% общего количества произошедших аварий на предприятиях НТО. Они являются наиболее энергоемким оборудованием, на их долю приходится до 50% общего энергопотребления предприятия, поэтому очень важна их правильная, безопасная и экономичная работа. Трубчатые печи являются источниками не только образования взрывоопасных смесей, но и их зажигания. Также пожары, взрывы на печах могут стать причиной разрушения оборудования, расположенного в непосредственной близости. Большое количество аварий на печах связано с разгерметизацией трубчатого змеевика и выброса технологической среды в объем печи. Своевременное обнаружение прогара змеевика позволяет существенно уменьшить количество вещества, участвующего в пожаре, и соответственно снизить возможный ущерб от аварии, который может достигать десятков миллионов рублей. Кроме того, около 30% аварий на печах происходит вследствие неисправности технических средств автоматизации. По этим причинам в настоящее время особо актуальными являются вопросы диагностирования отказов оборудования.

Проблемам обеспечения промышленной безопасности на объектах НГО посвящены работы A.A. Абросимова, А.Ю. Абызгильдина, П.Г. Белова, М.В. Бесчастнова, A.C. Едигарова, М.И. Каца, В.Я. Кершенбаума,

A.М. Козлитина, В.А. Котляревского, И.Р. Кузеева, Н.В. Лазарева,

B, Маршалла, П.А. Обновленского, B.C. Сафонова, М.Х. Хусниярова и др. Вопросы моделирования технологических процессов НТО для целей диагностирования состояний АТК, создания систем диагностирования рассматриваются в работах А.В. Мозгалевского, А.И. Костогрызова, В.В. Кафарова, В.П. Мешалкина, А.Н. Койды, А.П. Веревкина, Ю.Н. Федорова, В.М. Дозорцева, Д. Химмельблау, В.И. Васильева, Б.Г. Ильясова, М.Р. Тучинского, Ю.М. Жорова, Н.Б. Кобелева, М.Н. Ягудина и др.

В настоящее время широко применяются методы диагностирования, позволяющие обнаруживать постепенные отказы технологического оборудования, определять износ, оценивать остаточный ресурс и проводить мониторинг состояния на неработающем технологическом оборудовании, лишь в моменты останова и ремонтных работ. В то же время системы диагностирования (СД), предлагаемые ведущими компаниями-производителями, позволяют определять только отказы датчиков, исполнительных устройств, контроллеров. Таким образом, на сегодняшний день не существуют СД, которые позволяли бы реализовывать комплексную технологию мониторинга отказов элементов АТК, дающую оперативную, максимально объективную и полную информацию об объекте.

Поэтому своевременное обнаружение отказов элементов АТК трубчатых печей является приоритетным направлением для предприятий НГО и возможно только при наличии систем оперативного диагностирования (СОД) АТК. Кроме того, необходимость создания СОД устанавливается также нормативно-технической документацией в области промышленной безопасности в качестве средства предупреждения аварий и снижения вероятности их возникновения.

В связи с вышесказанным разработка и внедрение систем комплексного диагностирования неработоспособных состояний элементов АТК трубчатых печей, которые бы позволяли обнаруживать прогар змеевика и отказы технических средств автоматизации, является важным элементом обеспечения их безопасной эксплуатации.

Целью диссертационной работы является разработка научно обоснованной системы оперативного диагностирования автоматизированных технологических комплексов трубчатых печей с применением моделей формальных и эвристических процедур мониторинга отказов их элементов.

Для достижения цели решаются следующие задачи:

1) провести анализ возможных причин аварии, связанных с трубчатыми печами, исследование условий снижения вероятности возникновения аварийных ситуаций для обеспечения безопасности эксплуатации объекта, а также снижение условной вероятности поражения человека от пожара в трубчатой печи на основе применения систем оперативной диагностики;

2) разработать научную основу системы диагностирования, направленной на обеспечение пожарной и промышленной безопасности, базирующуюся на процедуре диагностирования прогара змеевика и состояния элементов АТК трубчатой печи, а также методе формирования диагностических показателей с проверкой условий непротиворечивости их значений заданным условиям по точности, и установлением причинно-следственных связей между фактами нарушения ограничений и их возможными причинами;

3) разработать математическую, компьютерную модели АТК печи на основе анализа химизма технологического процесса, причинно-следственных связей между элементами объекта и условий обеспечения безопасности технологического процесса;

4) разработать эвристическую модель и метод управления АТК печи на основе когнитивных карт (КК), произвести идентификацию операторов связей эвристической модели;

5) разработать имитационную модель реального времени объекта и алгоритм адаптации модели в реальном времени с применением разностных уравнений;

6) разработать алгоритм диагностирования прогара трубчатого змеевика и состояния элементов АТК трубчатой печи с использованием системы продукционных правил, составленных на основе эвристических знаний;

7) реализовать алгоритм диагностирования состояния элементов АТК трубчатой печи в виде программного имитатора, как средства обеспечения функционирования системы оперативного диагностирования и обнаружения аварийных ситуаций.

Методы исследования

При решении поставленных в работе задач использовались методы: теории графов, теории систем и системного анализа, построения деревьев отказов, теории надежности, математического моделирования, оптимизации и адаптации моделей.

Научная новизна

1 Создана система оперативного диагностирования элементов АТК трубчатой печи, в основу которой положена процедура диагностирования, определяемая в виде системы продукционных правил, составленных на основе эвристических знаний о причинах нарушения допустимых границ изменения значений диагностических показателей, которая в режиме реального времени позволяет обнаруживать прогар змеевика и отказы технических средств системы управления на ранней стадии развития аварийной ситуации.

2 Получены модели функционирования АТК трубчатой печи с применением когнитивных карт и разностных уравнений, позволяющие выявлять причинно-следственные связи между элементами АТК, производить идентификацию операторов связей, имитировать объект в реальном времени, оценивать в процессе развития аварии последствия, происходящие под влиянием внешних воздействий на эти элементы.

3 Разработан программный имитатор, который в режиме реального времени: реализует алгоритм диагностирования; производит формирование комплекса диагностических показателей, позволяющего оценить достижение критических значений параметров возникновения аварийной ситуации в трубчатой печи (для диагностических показателей в режиме безаварийной работы были определены допустимые границы отклонений ^<2; ^<0,9; £»<0,3; ^5—1 >2; ^6<2Д); дает возможность проводить адаптацию модели к реальному объекту и определять неисправности элементов АТК трубчатой печи.

На защиту выносятся

1 Алгоритм диагностирования прогара трубчатого змеевика и отказов элементов АТК трубчатой печи, метод формирования диагностических показателей.

2 Комплекс моделей, включающий математическую, компьютерную, эвристическую и имитационную модели АТК печи.

3 Программный имитатор реального времени, обеспечивающий функционирование системы оперативного диагностирования.

Практическая ценность

Внедрение предлагаемой системы диагностирования состояния элементов АТК трубчатой печи позволяет повысить уровень безопасности объекта за счет своевременного обнаружения прогара трубчатого змеевика и неисправностей

6

средств системы управления; предотвращения развития аварийных ситуаций, таких как пожары, взрывы, разрушение технологического оборудования, и уменьшения вероятности поражения человека в них. Также снизятся периоды простоя оборудования и экономический ущерб от подобных инцидентов (средний экономический ущерб от простоя аварийной печи, без учета разрушения технологического оборудования, составляет 3,5 млн. руб. в сутки).

Результаты, полученные в работе, а именно комплекс моделей, состоящий из математической, компьютерной, эвристической модели на основе когнитивных карт, имитационной модели реального времени АТК трубчатой печи, и алгоритм диагностирования с применением системы продукционных правил используются при проведении практических и лабораторных работ по дисциплинам:

- «Диагностика и надежность автоматизированных систем» в рамках подготовки инженеров по специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)» и бакалавров по направлению 220200 «Автоматизация и управление»;

- «Системы управления технологических процессов» в рамках подготовки инженеров по специальности 240802 «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика».

Программный имитатор трубчатой печи с функцией адаптации модели в реальном времени использован в ГУЛ «Институт нефтехимпереработки» РБ при разработке проектной документации установки висбрекинга гудрона комплекса нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов ОАО «ТАНЕКО» в рамках создания систем управления и противоаварийной защиты.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах, конкурсах, конгрессах: «Обеспечение промышленной и экологической безопасности на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (И Всероссийский конкурс инновационных проектов студентов, аспирантов и молодых ученых Российской Федерации, Уфа, 2008); 59, 60-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2008, 2009); «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (III Международная научно-практическая конференция, Уфа, 2009); «Актуальные проблемы науки и техники» (I Международная конференция

молодых ученых, Уфа, 2009); «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (VIII Всероссийская научно-техническая конференция, Москва, 2010), «Научный потенциал студенчества в XXI веке» (IV Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, Ставрополь, 2010), «Энергоэффективность и энергобезопасность на предприятиях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства» (Всероссийский семинар, Салават, 2010); «Машиностроение и техносфера XXI века» (XVII Международная научно-техническая конференция, Севастополь, Украина, 2010); «Проблемы управления и автоматизации технологических процессов и производств» (Всероссийская научно-техническая конференция, Уфа, 2010); «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (итоговая весенняя сессия по программе У.М.Н.И.К. в Республике Башкортостан); «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (Международная научно-практическая конференция, Уфа, 2011) и «Нефтегазопереработка - 2011» (Международная научно-практическая конференция, Уфа, 2011), проводимые в рамках Нефтегазового форума и XIX Международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии - 2011».

Публикации

Основные результаты диссертационных исследований опубликованы в 15 печатных работах, в том числе 3 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах из перечня ВАК. Подана заявка на официальную регистрацию программы для ЭВМ.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников (125 наименований) и 1 приложения. Работа содержит 165 страниц, включает 65 рисунков, 13 таблиц, 1 приложение.

Соискатель выражает благодарность доктору технических наук, профессору, заведующему кафедрой «Автоматизация технологических процессов и производств» Веревкину А.П. за оказанную помощь при выполнении диссертационной работы.

S

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы ее цель и задачи, обозначены основные положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая ценность результатов исследований.

В первой главе дана характеристика трубчатой печи с точки зрения промышленной безопасности, как объекта, обладающего повышенными параметрами риска возникновения аварийных ситуаций, в рамках которой приведены основные показатели ее работы и определены условия нормальной эксплуатации.

Анализ произошедших с 2001 года аварий на трубчатых печах позволяет выявить основные их сценарии и причины:

- пожар в печи в результате разгерметизации змеевика и выброса горючих веществ вовнутрь печи;

- взрыв в печи при погасании горелок и продолжении подачи топлива вовнутрь печи;

- взрыв снаружи печи в результате возгорания топливно-воздушной смеси, образованной при разгерметизации оборудования на наружной установке.

Однако пожары, взрывы в топочном пространстве печей возникают чаще всего в результате прогара или разрыва трубчатого змеевика. Наиболее опасными являются прогары змеевика, при которых образуются отверстия, равные диаметру трубы. В этом случае в пожаре внутри печи будет участвовать вся масса нагреваемого вещества, что может привести к катастрофическим последствиям. Поэтому своевременное обнаружение факта прогара является важной задачей.

В настоящее время применительно к трубчатым печам существует ряд методик оценки остаточного ресурса, которые позволяют решать задачи диагностирования прогара змеевика, но на неработающем объекте, лишь в моменты останова или ремонтных работ, и, к сожалению, отсутствуют методы, средства обнаружения возможных прогаров змеевика на ранних стадиях. Прогар возможно обнаружить только при его непосредственном появлении по достижению технологическими параметрами процесса критических значений, например, по повышению температуры в печи, появлению большого количества углеводородов в дымовых газах, падению давления в змеевике печи. Для управления этими параметрами в соответствии с требованиями нормативно-технической документации в области промышленной безопасности, для

9

увеличения надежности и безопасности функционирования технологического процесса, ограничения последствий возникновения отказов оборудования и обеспечения возможности перевода аварийных технологических режимов в состояние безопасности должны применяться системы автоматизации, которые строятся как многоуровневые системы и состоят из двух целевых подсистем: 1) информационно-управляющей; 2) противоаварийной автоматической защиты.

Так, разработанные на основе деревьев отказов сценарии возможных аварий, связанных с трубчатыми печами, позволяют сделать вывод о том, что наличие, нормальная работа средств контроля, регулирования, сигнализации существенно (в 103 раз) снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций. Поэтому необходимо оперативно отслеживать неисправности как технологического оборудования, так и самих средств автоматизации, т.е. проводить диагностирование автоматизированных технологических комплексов (АТК).

В связи с этим разработка и внедрение систем диагностирования отказов элементов АТК трубчатых печей является актуальной задачей и важной составляющей при обеспечении их безопасной эксплуатации.

Вторая глава посвящена исследованию теоретических вопросов разработки системы диагностирования неисправностей элементов АТК печи.

Одним из основных способов обеспечения промышленной безопасности на предприятиях нефтегазовой отрасли является техническое диагностирование (ТД) - это процесс определения технического состояния объекта путем поиска и обнаружения дефектов. ТД является важнейшей составной частью технической эксплуатации взрывопожароопасных объектов, способствующей повышению надежности, эффективности применения и обеспечения безопасности. При ТД решаются задачи определения условий и степени работоспособности объектов.

В результате анализа принципов организации ТД, методов определения работоспособности объектов разработана система оперативного диагностирования (СОД) прогара змеевика, а также неисправности технических средств штатной системы управления (СУ) и системы противоаварийной защиты (СПАЗ). В основе функционирования предлагаемой СОД лежит процедура диагностирования, базирующаяся на использовании диагностических показателей, определяющих состояние объекта. Каждому состоянию соответствует свое значение диагностических показателей. Диагностические показатели формируются при сравнении реакции объекта и эквивалентной модели на один и тот же входной сигнал, т.е. в результате сопоставления значений технологических параметров,

полученных с объекта диагностирования, и значений параметров модели объекта. Для установления состояния объекта необходимо наличие программы и алгоритмов диагностирования. Алгоритм диагностирования представляет собой последовательность выполнения определенных действий в процессе диагностирования. Программа диагностирования состоит из множества алгоритмов, объединяемых единой целью оценки состояния технического объекта.

Определение работоспособности согласно предлагаемой процедуре оперативного диагностирования производится в следующем порядке:

1 Выделяются элементы объекта диагностирования.

2 На основе вектора параметров состояния (¡=1,2,...) объекта диагностирования формируется множество диагностических показателей Е = , .---'¿¡л}. по которым оценивают состояние объекта диагностирования.

В качестве диагностических показателей могут выступать: физические (технологические) параметры; показатели, получаемые из измеренных параметров, характеристик оборудования в статике и динамике, расчетных показателей (материальные и энергетические балансы, показатели эффективности, КПД).

3 Проводится оценка состояния объекта диагностирования путем проверки условий выполнения ограничений вида:

Г^Г. 0)

где и - нижняя и верхняя граница изменения диагностических показателей.

При установлении факта отказа необходимо обеспечить восстановление функций отказавшего элемента, т.е. произвести его замену или ремонт.

Таким образом, поставлены задачи для практической реализации СОД, которая осуществляется в 6 этапов:

1) определение элементов объекта диагностирования;

2) разработка комплекса моделей АТК трубчатой печи;

3) формирование диагностических показателей;

4) разработка системы продукционных правил;

5) разработка алгоритма диагностирования;

6) создание программного имитатора.

Произведя анализ влияния технологических параметров на ход процесса в трубчатой печи и на развитие аварийных ситуаций, определили параметры, выход за допустимые границы которых может привести к наиболее тяжелым

11

последствиям. В результате чего выделяем элементы АТК печи, диагностирование которых необходимо проводить первостепенно: датчик температуры на перевале печи, исполнительное устройство на линии подачи топлива, датчик давления топливного газа, датчик расхода сырья, датчик температуры продукта на выходе печи, змеевик печи (на наличие прогара).

Для формирования диагностических показателей ^ разработана схема, изображенная на рисунке 1, которая позволяет на основе модели объекта определить диагностический показатель для различных технологических параметров. Реализация полученной схемы возможна при наличии комплекса моделей трубчатой печи, включающего: математическую, компьютерную, эвристическую, имитационную модели.

Значения с объекта управления

Уставки технологических параметров

-> Контроллер

Управляющее воздействие I

! Исполнительное устройство

Реакция исполнительного устройства

I,

Компьютерная модель USD

(объект управления

Значения технологических параметров^

Математическая j модель I

Температурный профиль реакционной смеси

Значения с объекта управления

| Диагностические показатели

(модель объекта управления

Структура АТК печи

I I

| Эвристическая модель в виде когнитивной

карты

Весовые коэффициенты

Имитационная модель А.......

Значения с модели

Рисунок 1 - Схема получения диагностических показателей

В третьей главе решается задача разработки комплекса моделей трубчатой печи, включающего математическую, компьютерную модели АТК печи на основе анализа химизма технологического процесса пиролиза, причинно-следственных связей между элементами объекта, а также эвристическую модель управления АТК печи на основе когнитивных карт. Данный комплекс используется для целей оперативного диагностирования на этапе формирования диагностических показателей.

Для создания компьютерной модели трубчатой печи пиролиза (рисунок 2) применяется программный продукт UniSim Design (USD) компании Honeywell.

Рисунок 2 - Общий вид модели печи в UniSim Design

Топка печи смоделирована как последовательное соединение стандартных блоков: реактора конверсии (conversion reactor) и холодильника (cooler). Модель реактора конверсии содержит химические реакции сгорания топлива (метано-водородной фракции), модель холодильника отражает процесс передачи тепла в радиантной камере печи от дымовых газов змеевику печи.

Змеевик моделируется с помощью следующих элементов: теплообменника (heat exchanger) и реактора идеального вытеснения (plug-flow reactor). Теплообменник представляет собой модель конвективного змеевика печи. Сырьё, поступающее в печь, предварительно разбавляется водяным паром. В качестве сырья используется широкая фракция лёгких углеводородов. Реактор идеального вытеснения моделирует радиантный змеевик печи, в котором осуществляются основные химические превращения.

Для описания химизма процесса пиролиза углеводородов использовались кинетические модели, полученные И. И. Васильевой, Г. М. Панченковым и Ю. М. Жоровым.

Таким образом, в USD была реализована компьютерная модель, которая позволяет анализировать работу печи и отслеживать изменения технологических параметров в режиме реального времени.

На основе значений технологических параметров, получаемых с компьютерной модели, теоретического анализа физико-химических процессов, происходящих в печи, уравнений материального и теплового баланса, а также основных конструктивных размеров трубчатой печи (поверхность теплообмена,

диаметр и длина труб реактора и т.п.) была получена модель температурного профиля реакционной смеси по длине змеевика печи пиролиза

T(x) = Ta + (Ts(Fr)~T„-^)(l-e-Kn- (2)

Ki

В данном выражении предложены коэффициенты К/ и К2, в расчетах которых учитываются: коэффициент теплоотдачи от стенки змеевика к реакционной смеси, наружный диаметр змеевика, теплоёмкость реакционной смеси, расход сырья и пара в змеевик. Коэффициент Ki имеет размерность 1/м, коэффициент К2 - град/м. Таким образом, профиль температуры по длине змеевика имеет вид экспоненциальной кривой.

Исходя из математической модели температурного профиля, было получено уравнение, связывающее температуру пирогаза на выходе из змеевика с расходом топлива

Г = Т0 + (FT К, + Тср - Т0 -- е~к"). (3)

к\

Здесь введен коэффициент Kj, имеющий размерность (град-с)/кг, определяемый следующими параметрами: теплопроводностью материала змеевика, термическими сопротивлениями отложений на внутренней и внешней поверхностях змеевика, теплотворной способностью топлива, коэффициентом полезного действия топки печи.

По полученным математическим моделям в электронной таблице MS Excel производился расчет параметров пирогаза на выходе из печи, значения которых использовались для уточнения компьютерной модели в USD. Исходные данные из USD (расход сырья, расход топлива, температура на выходе печи, состав сырья и топлива) передаются в MS Excel, далее на основании математической модели температурного профиля реакционной смеси по длине змеевика рассчитываются параметры пирогаза на выходе печи, передаются обратно в USD.

Для описания эвристических моделей и методов управления АТК печи разработана когнитивная карта (КК) - математическая модель структурного уровня в виде ориентированного графа, отображающего причинно-следственные связи между технологическими параметрами и переменными АТК трубчатой печи. Каждая вершина КК характеризует состояние рассматриваемого участка АТК в данный момент времени. Динамика процесса определяет время прохождения возмущения от одной вершины к другой. Для контроля состояния АТК трубчатой печи применяются контрольно-измерительные приборы (КИП), с которых

непрерывно собирается информация о значениях технологических параметров. Логическая обработка этих данных дает представление о режиме функционирования АТК. Когнитивная карта взаимосвязей параметров трубчатой печи изображена на рисунке 3.

t„i,lx, t3"BbIX - температура сырья на выходе печи текущая и заданная соответственно; tnep- температура перевала печи; Fc, FT - расходы сырья и топлива соответственно; U - выход регулятора; е - ошибка регулирования; wp - передаточная функция регулятора; w„y - передаточная функция исполнительного устройства; wb w2, W3, w4, W5 - весовые коэффициенты дуг

Рисунок 3 - Когнитивная карта взаимосвязей параметров трубчатой печи

На КК отмечены параметры АТК трубчатой печи, выход за допустимые границы которых может привести к наиболее тяжелым аварийным ситуациям. Измерять прочие переменные в этом случае потребуется только при обнаружении отклонения от нормы одного из выходных параметров.

Идентификация операторов связей КК сводится к нахождению весовых коэффициентов дуг в виде передаточных функций, определяемых экспериментально: для разомкнутой системы снимаются кривые разгона tBbIX в зависимости от FT, tBbIX - от Fc, tnep - от FT, tnep - от Fc, tBbIX - от tnep. Контур регулирования реализуется в программе USD.

В результате определения параметров передаточной функции модели объекта по кривой разгона методом площадей Симою М.П. были определены следующие весовые коэффициенты КК:

Wl (s) = 1,57

1 + 230,85

l + 206,7i+4698,9s

ИЦД) = 0,21 1 +

1 + 8495 + 9852

И/3(у) = 1,2;

--Т;

1 + 1516,75 + 391917,75

Ж (5) = 1,54-!-т

1+ 10,635 +33,4252 '

Для рассмотренных выше моделей печи были построены переходные процессы, которые приведены на рисунке 4. Полученные модели в целом дают схожие результаты, согласующиеся с реальным объектом (средняя ошибка по моделям составляет 0,2 %), что позволяет сделать вывод об их адекватности.

зеленая кривая - переходный процесс по компьютерной модели в USD; красная кривая - переходный процесс по математической модели в MS Excel; синяя кривая - переходный процесс, полученный по передаточной функции Рисунок 4 - Переходные процессы по моделям

В четвертой главе с применением разностных уравнений (РУ) разработаны имитационные модели реального времени, которые используются для формирования диагностических показателей и решения задач структурной, параметрической идентификации операторов связей при адаптации моделей.

На основе когнитивной карты трубчатой печи составили модели для расчета переменных состояния:

С, =W5 FC+Wy tnep +WrFT , 5, = teba - Сх t

ВзНЪ-ч-'ч-Ъ-Сс^выхУЪ-ч-ч,

В5=\¥иу\¥2-и-\¥г.Рт,

ртм = IVиу • \¥Р ■ -1вых), В6=Рт- Р»,

и

где Кьа - значение температуры продукта на выходе печи, рассчитанное по

модели; значение температуры на перевале печи, рассчитанное по модели;

Р„ - значение расхода топлива на горелки печи, рассчитанное по модели; 5, -

величина разбаланса (в т.ч. теплового) (1=1.....5); q - теплотворная способность

топлива; Сс - приведенная теплоемкость сырья - количество теплоты, необходимое для нагрева на 1°С и химического превращения единицы массы сырья; ц - КПД печи.

Далее на основе реальных и модельных переменных по схеме, изображенной на рисунке 1, сформировали следующие диагностические показатели:

— ^еых ~ ^еых > §\;

<?2 = 1пер ~ {пер > §2 ;

где - допустимые границы отклонений (¡=1.....6), определяемые экспертом при

проведении эксперимента.

Процедура получения значений диагностических показателей осложняется тем, что составленные модели представляют собой нелинейные выражения, с которыми неудобно проводить дальнейшие вычисления. Поэтому предлагается разработку имитационных моделей реального времени трубчатой печи и идентификацию операторов связей (адаптацию моделей) осуществить с применением разностных уравнений (РУ), т.е. преобразовать полученные модели в виде передаточных функций в РУ. Для подобного перехода сначала осуществляем преобразование передаточных функций в дифференциальные уравнения, а затем с

помощью метода конечных разностей представляем их в виде РУ. Таким образом, получили модели изменения температуры продукта на выходе из печи и температуры перевала в виде разностных уравнений

Для предложенных моделей на основе рекуррентного метода наименьших квадратов разработаны процедура, алгоритм адаптации в реальном времени, задачей которых является обеспечение нахождения значений диагностических показателей в допустимых интервалах отклонений. Выполнение этого требования производится с использованием адаптивной системы с эталонной моделью, в качестве которой применяется компьютерная модель USD. Процедура адаптации выполнена программно.

Далее для принятия решения об отказе того или иного элемента АТК трубчатой печи на основе эвристических знаний экспертов о причинах разбалансов и нарушения допустимых границ изменения значений диагностических показателей, а также анализа режимов работы и причинно-следственных связей между элементами формируем систему продукционных правил (ПП). ПП располагаются в порядке, который позволяет однозначно сделать заключение о причине неисправности, если таковая имеет место:

1) «ЕСЛИ» {испраеныРс, Ft, tea*} л £2, «ТО» {неисправность датчика температуры на перевале печи};

2) «ЕСЛИ» , «ТО» {неисправность исполнительного устройства на линии подачи топлива};

3) «ЕСЛИ» д , «ТО» {неисправность датчика давления топливного

газа};

4) «ЕСЛИ» > «ТО» {неисправность датчика расхода сырья};

5) «ЕСЛИ» л л , «ТО» {неисправность датчика температуры

продукта на выходе печи};

6) «ЕСЛИ» одновременно сработало более чем одно ПП, «ТО» {имеет место прогар змеевика печи}.

CJk) = 1,8603/вьа(£ -1) - 0,9107/вьи(£ - 2) + 0,11 \6FJk) -- 0,1 U2Fm(k -1) + 0,0004Fc(k) - 0,000LFC(к -1) + 0,061 tnep(k) '

(4)

Ср{к) = 1,98/„е/,(* -1) - 0,99 tmp(k - 2) + 0,02 Fm(k) -- 0,02Fm(/t -1) + 0,001FC (к) - 0,00 \FC (к -1)

(5)

С использованием системы ПП разработан алгоритм диагностирования состояния элементов АТК трубчатой печи (таблица 1).

Таблица 1 - Блок-схема программы Diagnosis

Предлагаемый алгоритм диагностирования реализован в программном имитаторе (ПИ), интерфейс которого разработан в среде Visual Basic for Application (Microsoft Office Excel 2007) с применением стандартных управляющих элементов оконных форм.

Задачей диагностирования состояния элементов АТК трубчатой печи является своевременное обнаружение факта и места отказа. При установлении факта отказа необходимо обеспечить восстановление функций отказавшего элемента, т.е. произвести его замену или ремонт.

ПИ осуществляет сбор информации с реального объекта о значениях следующих технологических параметров: температуры продукта на выходе из печи, температуры на перевале печи, расхода топлива на горелки и расхода сырья. По описанным выше моделям переменных состояния производит расчет значений величин разбаланса В) - Вб. Далее формируются диагностические показатели, и выполняется проверка граничных условий. Экспериментально, путем наблюдения за изменениями технологических параметров объекта и значениями по модели в режиме безаварийной работы для диагностических показателей были определены допустимые границы отклонений Çi<2; ^<0,9; Ç3<1,1; ^4<0,3; ^<1,2; £в<2,1. В случае выхода показателей ^ в определенных комбинациях, регламентируемых ПП, за указанные границы и невозвращения их в нормальный режим с задержкой по времени, равной 60 с, выдается диагностическое сообщение о неисправности того или иного элемента. Задержка по времени вводится для предотвращения вывода ложных диагностических сообщений. При появлении какого-либо диагностического сообщения оператор должен отреагировать и провести технический осмотр (ТО), а при необходимости ремонт или замену отказавшего элемента. При обнаружении прогара змеевика необходимо предпринять меры по аварийному останову печи в соответствии с нормативно-технической документацией и технологическим регламентом установки.

Для компенсации влияния внешних возмущающих воздействий на параметры трубчатой печи в ПИ предусмотрена возможность адаптации моделей расчета переменных состояния объекта (по умолчанию адаптация проводится ПИ автоматически с периодом, равным 20 минутам).

Основное назначение предлагаемой СОД - это оперативное обнаружение неисправностей элементов АТК трубчатой печи, в частности прогара змеевика, на ранней стадии развития аварийных ситуаций, наиболее вероятной из которых является пожар внутри печи. Что в свою очередь уменьшает количественные меры

возможности реализации пожарной опасности печи и ее последствий для людей, а именно риск гибели в результате воздействия опасных факторов пожара.

Так применение СОД позволяет обнаружить прогар за время, равное задержке, с которой выдается диагностическое сообщение, а именно 1 минуте. По данным экспертного опроса существующие методы позволяют обнаружить прогар в среднем за 15 минут. Для прогара с диаметром отверстия 25 мм было рассчитано количество нагреваемого вещества, которое истекает из змеевика за 1 минуту и 15 минут, оно равно 6,4 м3 и 96,2 м3 соответственно. Кроме того, согласно ГОСТ Р 12.3.047-98 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» произведен расчет условной вероятности поражения человека от пожара, значение которой для первого случая (с СОД) составило 10"6, а для второго (без СОД) - 0,84.

Таким образом, внедрение СОД в значительной степени сокращает количество сырья, участвующего в пожаре, а также условную вероятность поражения человека от пожара, и в целом повышает уровень безопасности производства.

В приложении приводится листинг программы системы диагностирования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Анализ аварийных ситуаций на предприятиях нефтегазовой отрасли показал, что трубчатая печь является одним из наиболее опасных объектов, обладающим повышенными параметрами риска по сравнению с другими видами оборудования. Одним из эффективных способов снижения вероятности возникновения аварийных ситуаций является применение систем оперативного диагностирования в рамках штатных систем управления и противоаварийной защиты. На сегодняшний день не существуют системы диагностирования, которые позволяли бы реализовывать комплексную технологию мониторинга отказов элементов АТК, дающую оперативную, максимально объективную и полную информацию об объекте.

2 На примере трубчатой печи разработана система оперативного диагностирования автоматизированных технологических комплексов с применением моделей формальных и эвристических процедур мониторинга состояния элементов по диагностическим показателям, полученным на основе анализа технологических параметров процесса, которая позволяет выявлять технологические отказы, в частности прогар змеевика, а также неисправности

технических средств штатной системы управления и системы противоаварийной защиты. Разработан метод формирования диагностических показателей с проверкой условий непротиворечивости их значений заданным условиям по точности и установлением причинно-следственных связей между фактами нарушения ограничений и их возможными причинами.

3 Разработан комплекс моделей в составе: компьютерной модели, выполненной в системе UniSim Design; математической модели температурного профиля реакционной смеси по длине змеевика; эвристической модели на основе когнитивных карт для анализа причинно-следственных связей между элементами АТК печи.

4 На основе когнитивной карты АТК трубчатой печи разработаны имитационные модели реального времени с применением разностных уравнений, которые используются для формирования диагностических показателей и решения задач структурной, параметрической идентификации операторов связей при адаптации моделей.

5 Разработаны алгоритм адаптации имитационной модели в реальном времени, алгоритм диагностирования состояния элементов АТК трубчатой печи с использованием системы продукционных правил, составленных на основе эвристических знаний экспертов о причинах разбалансов и нарушения допустимых границ изменения значений диагностических показателей. Процедуры адаптации и диагностирования выполнены программно.

6 Система диагностирования реализована в программном имитаторе, интерфейс которого разработан в среде Visual Basic for Application (Microsoft Office Excel 2007) с применением стандартных управляющих элементов оконных форм. В дальнейшем программный имитатор может быть интегрирован в автоматизированную систему управления технологическим процессом.

7 Внедрение предлагаемой системы диагностирования позволит своевременно обнаруживать отказы как технологического оборудования, так и средств систем управления; предотвращать развитие аварийных ситуаций, таких как пожары, взрывы, разрушение технологического оборудования; снизить периоды его простоя; а также существенно уменьшить вероятность поражения человека, экономический ущерб от подобных инцидентов и в целом повысить уровень безопасности производства.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих научных трудах:

В ведущих рецензируемых научных журналах из перечня ВАК

1 Веревкин, А.П. Обеспечение безопасности трубчатых печей на основе оперативной диагностики аварийных состояний /А.П. Веревкин, Д.С. Матвеев, М.Х. Хуснияров // Территория Нефтегаз. - 2010. - №4. - С. 20-23.

2 Построение математической модели трубчатой печи пиролиза для целей оптимизации режимов и диагностики прогаров змеевика /А.П. Веревкин, Д.С. Матвеев, М.Х. Хуснияров, A.B. Чикуров // Нефтегазовое дело. - 2010. - Т.8, №1. - С. 70-73.

3 Система оперативного диагностирования автоматизированного технологического комплекса трубчатой печи на основе продукционных правил / Д.С. Матвеев, A.B. Чикуров, М.Х. Хуснияров [и др.] // Нефтегазовое дело [электрон, ресурс]. - Электрон, журн. —2011. — №4. С. 4-13. - Режим доступа к журналу: http://www.ogbus.ru/authors/Matveev/Matveev_l.pdf

В других изданиях

4 Оперативная диагностика аварийных состояний автоматизированных технологических комплексов /А.П. Веревкин, Д.С. Матвеев, М.Х. Хуснияров, A.B. Чикуров // Нефтегазопереработка - 2011: Материалы международ, науч.-практ. конф., Уфа, 25 мая 2011 г. / ГУП ИНХП РБ. - Уфа, 2011. - С. 290 - 291.

5 Исхакова, Л.А. Обеспечение надежности автоматизированных технологических комплексов /Л.А. Исхакова, Д.С. Матвеев // Актуальные проблемы науки и техники: сб. тр. I международ, конф. молодых ученых / УГНТУ. - Уфа, 2009. - С. 49 - 51.

6 Матвеев, Д.С. Диагностика аварийных состояний автоматизированных технологических комплексов /Д.С. Матвеев, А.П. Веревкин, М.Х. Хуснияров // Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России: сб. тез. докл. VIII Всерос. науч.-техн. конф. / РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. - М., 2010. - Ч. II. - С. 1 Об -107.

7 Матвеев, Д.С. Технологическая постановка задачи автоматизации печи пиролиза /Д.С. Матвеев, B.C. Гриб // 59 научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: сб. тез. докл. / УГНТУ / редкол.: Ю.Г. Матвеев и др. - Уфа, 2008. - Кн. 1. -С.253.

8 Матвеев, Д.С. Диагностирование отказов автоматизированного технологического комплекса печи /Д.С.Матвеев, A.A. Прокофьева // Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России: сб. тез. докл. VIII Всерос. науч.-техн. конф. / РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. - М., 2010. - Ч. II. - С. 68 - 69.

9 Матвеев, Д.С. Обеспечение безопасной эксплуатации трубчатой печи пиролиза на основе применения современных средств и систем автоматизации / Д.С. Матвеев, М.Х. Хуснияров // Обеспечение промышленной и экологической безопасности на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах: сб. науч. тр. Второго Всероссийского конкурса инновационных проектов студентов, аспирантов и

молодых ученых вузов Российской Федерации / редхол.: Н.Х. Абдрахманов и др./ УГНТУ. -Уфа, 2008. - С. 62 - 66.

10 Матвеев, Д.С. Моделирование трубчатой печи пиролиза в Unisira Design / Д.С. Матвеев, A.B. Чикуров // Машиностроение и техносфера XXI века: сб. тр. XVII международ, науч.-техн. конф., Севастополь, 13-18 сентября 2010 г. В 4-х томах./ДонНТУ. -Донецк, 2010. - Т. 3. - С. 283 - 286.

11 Матвеев, Д.С. Оптимизация управления процессом производства этилена на основе математической модели трубчатой печи пиролиза / Д.С. Матвеев, A.B. Чикуров // Научный потенциал студенчества в XXI веке: материалы IV Международ, науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых/ СевКавГТУ. - Ставрополь, 2010. - Том первый. Естественные и технические науки. - С. 385 - 389.

12 Матвеев, Д.С. Повышение энергоэффективности печи пиролиза за счет оптимизации управления на основе математической модели объекта / Д.С. Матвеев, A.B. Чикуров // Энергоэффективность и энергобезопасность на предприятиях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства: тр. всерос. семинара, 24-25 марта 2010 г., Салават/отв. ред. К.Б. Сабитов. - Уфа, 2010. - С. 278 - 281.

13 Матвеев, Д.С. Применение разностных уравнений для задач моделирования технологических процессов трубчатой печи /Д.С.Матвеев, A.B. Чикуров, М.Х. Хуснияров // Проблемы управления и автоматизации технологических процессов и производств: сб. тр. всерос. науч.-техн. конф., посвященной 50-летию кафедры «Автоматизация технологических процессов и производств» Уфимского государственного нефтяного технического университета, Уфа, 21-22 октября 2010 г. /УГНТУ.-Уфа, 2010.-С. 149-151.

14 Хайруллин, Р.Ф. Обоснование применения когнитивных карт для проектирования систем поддержки принятия решений /Р.Ф. Хайруллин, Д.С. Матвеев // Актуальные проблемы науки и техники: сб. тр. I международ, конф. молодых ученых / УГНТУ. - Уфа, 2009.-С. 114-115.

15 Хуснияров, М.Х. Обеспечение безопасной эксплуатации трубчатых печей нефтехимии и нефтепереработки на основе применения современных средств и систем автоматизации /М.Х. Хуснияров, Д.С. Матвеев // Промышленная безопасность на взрывопожарооггасных и химически опасных производственных объектах: материалы III международ, науч.-практ. конф. / редкол.: Н.Х. Абдрахманов и др. / УГНТУ. - Уфа, 2009. -С. 69 - 72.

Подана заявка на официальную регистрацию программы для ЭВМ «Программный имитатор трубчатой печи с функцией адаптации модели в реальном времени» /Д.С. Матвеев, М.Х. Хуснияров, А.П, Веревкин, A.B. Чикуров.

Подписано в печать 10.10.2011. Бумага офсетная. Формат 60x84 1/16.

Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1.

Тираж 90 экз. Заказ 146.

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета

Адрес типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Определения, обозначения и сокращения

Введение

1 Анализ аварийных ситуаций элементов автоматизированных технологических комплексов трубчатых печей и методы их диагностирования

1.1 Характеристика трубчатой печи с точки зрения промышленной безопасности

1.2 Анализ аварийных ситуации на трубчатых печах и причин их возникновения

1.3 Анализ влияния наличия систем контроля, регулирования, сигнализации на снижение вероятности возникновения аварийной ситуации на основе логико-графических методов

1.4 Отказы элементов АТК и методы их диагностирования

2 Разработка теоретических основ системы диагностирования элементов автоматизированного технологического комплекса трубчатой печи

2.1 Методология технического диагностирования

2.2 Характеристика методов диагностирования

2.3 Принципы организации технического диагностирования

2.4 Процедура диагностирования элементов АТК трубчатой печи с применением диагностических показателей ^ (/ 3 Разработка комплекса моделей автоматизированного » <у V* технологического комплекса трубчатой печи для целей V',« I * * * * * ¿о * * I диагностирования , ' %t v

3.1 Разработка компьютерной модели трубчатой печи пиролиза в UniSim Design

3.2 Математическая модель температурного профиля реакционной смеси по длине змеевика печи пиролиза

3.3 Разработка эвристической модели и метода управления АТК печи на основе когнитивных карт

3.4 Идентификация операторов связей эвристической модели 82 4 Реализация системы диагностирования состояния автоматизированного технологического комплекса трубчатой печи в виде программного имитатора

4.1 Разработка имитационной модели реального времени с применением разностных уравнений

4.2 Разработка алгоритма адаптации модели в реальном времени с применением разностных уравнений

4.3 Разработка алгоритма диагностирования состояния элементов

АТК трубчатой печи

4.4 Разработка программного имитатора диагностирования состояния элементов АТК трубчатой печи

4.5 Влияние применения системы оперативного диагностирования на вероятность поражения человека в аварийных ситуациях

Актуальность

Современные установки предприятий нефтегазовой отрасли (НТО) относятся к опасным производственным объектам, обладающим высокими показателями риска возникновения аварийных ситуаций и представляют собой сложные автоматизированные технологические комплексы (АТК), в состав которых входят не только основное технологическое оборудование, но и оборудование, предназначенное для его регламентированного функционирования (оборудование электроснабжения, средства и системы КИП и А, и т.д.). Таким образом, число элементов АТК, отказ которых способен в той или иной степени повлиять на возникновение и развитие аварийной ситуации, может достигать нескольких сотен. К таким сложным, опасным объектам установок НТО относятся и трубчатые печи.

Анализ аварийных ситуаций на производствах НТО показал, что трубчатая печь является одним из наиболее опасных объектов, обладающим повышенными параметрами риска по сравнению с другими видами оборудования. На долю трубчатых печей приходится 11% общего количества произошедших аварий на предприятиях НТО. Они являются наиболее энергоемким оборудованием, на их долю приходится до 50% общего энергопотребления предприятия, поэтому очень важна их правильная, безопасная и экономичная работа. Трубчатые печи являются источниками не только образования взрывоопасных смесей, но и их зажигания. -Также пожары, взрывы на печах могут стать причиной разрушения оборудования, л Hvyt %,<{ расположенного в непосредственной близости. Большое количество аварии,к <

ШЛ^ФА*' , на печах связано;- с, разгерметизациеи трубчатого, змеевика: ивыброса5 технологической среды в объем печи. Своевременное обнаружение;прогара;sf>

Шк ч - ' 1 < '.''И'1

Щ змеевика позволяет существенно уменьшить количество вещества, участвующего в пожаре, и соответственно снизить возможный ущерб от аварии, который может достигать десятков миллионов рублей. Кроме того, около 30% аварий на печах происходит вследствие неисправности технических средств автоматизации. По этим причинам в настоящее время особо актуальными являются вопросы диагностирования отказов оборудования.

Проблемам обеспечения промышленной безопасности на объектах НТО посвящены работы A.A. Абросимова, А.Ю. Абызгильдина, П.Г. Белова, М.В. Бесчастнова, A.C. Едигарова, М.И. Каца, В.Я. Кершенбаума, A.M. Козлитина, В.А. Котляревского, И.Р. Кузеева, Н.В. Лазарева, В. Маршалла, П.А. Обновленского, B.C. Сафонова, М.Х. Хусниярова и др. Вопросы моделирования технологических процессов НТО для целей диагностирования состояний АТК, создания систем диагностирования рассматриваются в работах A.B. Мозгалевского, А.И. Костогрызова, В.В. Кафарова, В.П. Мешалкина, А.Н. Койды, I щ л

A.П. Веревкина, Ю.Н. Федорова, В.М. Дозорцева, Д. Химмельблау,

B.И. Васильева, Б.Г. Ильясова, М.Р. Тучинского, Ю.М. Жорова, Н.Б. Кобелева, М.Н. Ягудина и др.

В настоящее время широко применяются методы диагностирования, позволяющие обнаруживать постепенные отказы технологического оборудования, определять износ, оценивать остаточный ресурс и проводить мониторинг состояния на неработающем технологическом оборудовании, лишь в моменты останова и ремонтных работ. В то же время системы диагностирования (СД), предлагаемые ведущими компаниями-производителями, позволяют определять только отказы датчиков, исполнительных устройств, контроллеров. Таким образом, на сегодняшний день не существуют СД, которые позволяли бы реализовывать комплексную технологию мониторинга отказов элементов АТК, дающую оперативную, максимально объективную и полную информацию об объекте.

Поэтому своевременное обнаружение отказов элементов АТК трубчатых печей является приоритетным направлением для предприятий НТО и возможно только при наличии систем оперативного диагностирования (СОД) АТК. Кроме того, необходимость создания СОД устанавливается также нормативно-технической документацией в области промышленной безопасности в качестве средства предупреждения аварий и снижения вероятности их возникновения.

В связи с вышесказанным разработка и внедрение систем комплексного диагностирования неработоспособных состояний элементов

АТК трубчатых печей, которые бы позволяли обнаруживать прогар змеевика <, и отказы технических средств автоматизации, является важным элементом

Ш обеспечения их безопасной эксплуатации. * > |> V * с! ' N ". ^

Целью диссертационной работы * является разработка научно обоснованной системы оперативного диагностирования автоматизированных технологических комплексов трубчатых печей с применением моделей формальных и эвристических процедур мониторинга отказов их элементов.

Для достижения цели решаются следующие задачи:

1) провести анализ возможных причин аварии, связанных с трубчатыми печами, исследование условий снижения вероятности возникновения аварийных ситуаций для обеспечения безопасности эксплуатации объекта, а также снижение условной вероятности поражения человека от пожара в трубчатой печи на основе применения систем оперативной диагностики;

2) разработать научную основу системы диагностирования, направленной на обеспечение пожарной и промышленной безопасности, базирующуюся на процедуре диагностирования прогара змеевика и состояния элементов АТК трубчатой печи, а также методе формирования диагностических показателей с проверкой условий непротиворечивости их значений заданным условиям по точности, и установлением причинно-следственных связей между фактами нарушения ограничений и их возможными причинами;

3) разработать математическую, компьютерную модели АТК печи на основе анализа химизма технологического процесса, причинно-следственных связей между элементами объекта и условий обеспечения безопасности технологического процесса;

4) разработать эвристическую модель и метод управления АТК печи на основе когнитивных карт (КК), произвести идентификацию операторов связей эвристической модели;

5) разработать имитационную модель реального времени объекта и алгоритм адаптации модели в реальном времени с применением разностных уравнений;

6) разработать алгоритм диагностирования прогара трубчатого змеевика и состояния элементов АТК трубчатой печи с использованием системы продукционных правил, составленных на основе эвристических знаний;

7) реализовать алгоритм диагностирования состояния элементов АТК трубчатой печи в виде программного имитатора, как средства обеспечения функционирования системы оперативного диагностирования и обнаружения аварийных ситуаций.

Методы исследования

При решении поставленных в работе задач использовались методы: теории графов," теории систем и системного анализа, построения деревьев отказов, теории надежности, математического моделирования, оптимизации и адаптации моделей.

Научная новизна

1 Создана система оперативного диагностирования элементов АТК трубчатой печи, в основу которой положена процедура диагностирования, определяемая в виде системы продукционных правил, составленных на основе эвристических знаний о причинах нарушения допустимых границ изменения значений диагностических показателей, которая в режиме реального времени позволяет обнаруживать прогар змеевика и отказы технических средств системы управления на ранней стадии развития аварийной ситуации.

2 Получены модели функционирования АТК трубчатой печи с применением когнитивных карт и разностных уравнений, позволяющие выявлять причинно-следственные связи между элементами АТК, производить идентификацию операторов связей, имитировать объект в реальном времени, оценивать в процессе развития аварии последствия, происходящие под влиянием внешних воздействий на эти элементы.

3 Разработан программный имитатор, который в режиме реального времени: реализует алгоритм диагностирования; производит формирование комплекса диагностических показателей, позволяющего оценить достижение критических значений параметров возникновения аварийной ситуации в трубчатой печи (для диагностических показателей в режиме безаварийной работы были определены допустимые границы отклонений £¡<2; ^<0,9; £з<1,1; ^<0,3; ^<1,2; ^<2,1); дает возможность проводить адаптацию модели к реальному объекту и определять неисправности элементов АТК трубчатой печи.

На защиту выносятся

1 Алгоритм диагностирования прогара трубчатого змеевика и отказов элементов АТК трубчатой печи, метод формирования диагностических показателей.

2 Комплекс моделей, включающий математическую, компьютерную, эвристическую и имитационную модели АТК печи.

3 Программный имитатор реального времени, обеспечивающий функционирование системы оперативного диагностирования.

Практическая ценность

I Внедрение предлагаемой системы диагностирования состояния

41 элементов АТК трубчатой печи позволяет повысить уровень безопасности}

Щ* , < *л * объекта за счет своевременного обнаружения прогара трубчатого змеевика иШй, УЬ у Хл--; '•> неисправностей средств .системы- управления;г предотвращения.развития;) 'р: о* < аварийных ситуации,. 'таких / как, пожары, взрывы, разрушение Щг< |' - технологического оборудования, и уменьшения вероятности поражения человека в них. Также снизятся периоды простоя оборудования и экономический ущерб от подобных инцидентов (средний экономический ущерб от простоя аварийной печи, без учета разрушения технологического оборудования, составляет 3,5 млн. руб. в сутки).

Результаты, полученные в работе, а именно комплекс моделей, состоящий из математической, компьютерной, эвристической модели на основе когнитивных карт, имитационной модели реального времени АТК трубчатой печи, и алгоритм диагностирования с применением системы продукционных правил используются при проведении практических и лабораторных работ по дисциплинам:

- «Диагностика и надежность автоматизированных систем» в рамках подготовки инженеров по специальности 220301 «Автоматизация ^ технологических процессов и производств (по отраслям)» и бакалавров по направлению 220200 «Автоматизация и управление»;

- «Системы управления технологических процессов» в рамках подготовки инженеров по специальности 240802 «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика».

Программный имитатор трубчатой печи с функцией адаптации модели в реальном времени использован в ГУЛ «Институт нефтехимпереработки» РБ при разработке проектной документации установки висбрекинга гудрона комплекса нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов ОАО «ТАНЕКО» в рамках создания систем управления и противоаварийной защиты.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах, конкурсах, конгрессах: «Обеспечение промышленной и экологической безопасности на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (II Всероссийский конкурс инновационных проектов студентов, аспирантов и молодых ученых

Российской Федерации, Уфа, 2008); 59, 60-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа,

2008, 2009); «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (III Международная научно-практическая конференция, Уфа, 2009); «Актуальные проблемы науки и техники» (I Международная конференция молодых ученых, Уфа, 2009); «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (VIII Всероссийская научно-техническая конференция, ^

Москва, 2010), «Научный . потенциал студенчества в1' XXI веке» (IV, U, , , » ' - t" - • t í * -i t H6«Í Международная научная ^конференция студентов, аспирантов и - молодых^^ ученых, Ставрополь, 2010), «Энергоэффективность и'энергобезопасносте'на] ^ предприятиях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства» (Всероссийский семинар, Салават, 2010); «Машиностроение и техносфера XXI века» (XVII Международная научно-техническая конференция, Севастополь, Украина, 2010); «Проблемы управления и автоматизации технологических процессов и производств» (Всероссийская научно-техническая конференция, Уфа, 2010); «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (итоговая весенняя сессия по программе У.М.Н.И.К. в Республике Башкортостан); «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (Международная научно-практическая конференция, Уфа, 2011) и «Нефтегазопереработка - 2011» (Международная научно-практическая конференция, Уфа, 2011), проводимые в рамках Нефтегазового форума и XIX Международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии -2011».

Публикации

Основные результаты диссертационных исследований опубликованы в 15 печатных работах, в том числе 3 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах из перечня ВАК. Подана заявка на официальную регистрацию программы для ЭВМ.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников (125 наименований) и 1 приложения. Работа содержит 165 страниц, включает 65 рисунков, 13 таблиц, 1 приложение.

Выводы к 4 главе

1 При реализации диагностических процедур сложных технологических процессов, описываемых нелинейными моделями, большое внимание уделяют задачам идентификации операторов связей и имитации объекта в реальном времени. На основе когнитивной карты трубчатой печи разработаны имитационные модели реального времени с применением разностных уравнений, которые применяются для формирования диагностических показателей и решения задач структурной, параметрической идентификации операторов связей при адаптации моделей.

2 На основе рекуррентного метода наименьших квадратов разработаны процедура, алгоритм адаптации моделей в реальном времени, задачей которых является обеспечение нахождения значений диагностических показателей в допустимых интервалах отклонений. Для выполнения этого требования используется адаптивная система с эталонной моделью, в качестве которой выступает компьютерная модель UniSim Design. Процедура адаптации выполнена программно.

3 Разработан алгоритм и программа диагностирования состояния элементов АТК трубчатой печи с использованием системы продукционных правил, составленных на основе эвристических знаний оператора о причинах разбалансов и нарушения допустимых границ изменения значений диагностических показателей. Продукционные правила располагаются в порядке, который позволяет однозначно сделать заключение о причине неисправности, если таковая имеет место. ' 4 Предлагаемая система диагностирования реализована в

4 ! , программном имитаторе, интерфейс которого разработан в среде Visual ЖШ'У Basic'T for ^^Application *f (Microsoft*7 Office Excel ^<2007) с применением Ш 4 n стандартных управляющих элементов оконных форм!

5 Таким образом, система оперативного диагностирования позволяет проводить постоянный мониторинг состояния элементов АТК трубчатой печи в реальном времени, своевременно обнаруживать как технологический отказ - прогар змеевика, так и неисправности технических средств штатной системы управления и системы противоаварийной защиты — неисправность датчиков температуры на перевале печи, давления топливного газа, расхода сырья, температуры продукта на выходе печи, исполнительных устройств. Это, в свою очередь, позволяет предотвращать развитие аварийных ситуаций, таких как пожары, взрывы, разрушение технологического оборудования; снизить периоды его простоя; а также существенно уменьшить вероятность поражения человека, экономический ущерб от подобных инцидентов и в целом повысить уровень безопасности производства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Анализ аварийных ситуаций на предприятиях нефтегазовой отрасли показал, что трубчатая печь является одним из наиболее опасных объектов, обладающим повышенными параметрами риска по сравнению с другими видами оборудования. Одним из эффективных способов снижения вероятности возникновения аварийных ситуаций является применение систем оперативного диагностирования в рамках штатных систем управления и противоаварийной защиты. На сегодняшний день не существуют системы диагностирования, которые позволяли бы реализовывать комплексную технологию мониторинга отказов элементов АТК, дающую оперативную, максимально объективную и полную информацию об объекте.

2 На примере трубчатой печи разработана система оперативного диагностирования автоматизированных технологических комплексов с применением моделей формальных и эвристических процедур мониторинга состояния элементов по диагностическим показателям, полученным на основе анализа технологических параметров процесса, позволяющей выявлять технологические отказы, в частности прогар змеевика, а также неисправности технических средств штатной системы управления и системы противоаварийной защиты. Разработан метод формирования диагностических показателей с проверкой условий непротиворечивости их значений заданным условиям по точности и установлением причинно-следственных связей между фактами нарушения ограничений и их возможными причинами. ,, , * у „ 4

5щ3 ^¿Разработан<комплексмоделей * в * составе: > компьютерной модели, выполненной в системе UmSim Design; , математической модели температурного профиля реакционной смеси по длине змеевика; эвристической модели на основе когнитивных карт для анализа причинно-следственных связей между элементами АТК печи.

4 На основе когнитивной карты АТК трубчатой печи разработаны имитационные модели реального времени с применением разностных уравнений, которые используются для формирования диагностических показателей и решения задач структурной, параметрической идентификации операторов связей при адаптации моделей.

5 Разработаны алгоритм адаптации имитационной модели в реальном времени, алгоритм диагностирования состояния элементов АТК трубчатой печи с использованием системы продукционных правил, составленных на основе эвристических знаний экспертов о причинах разбалансов и нарушения допустимых границ изменения значений диагностических показателей. Процедуры адаптации и диагностирования выполнены программно.

6 Система диагностирования реализована в программном имитаторе, интерфейс которого разработан в среде Visual Basic for Application (Microsoft Office Excel 2007) с применением стандартных управляющих элементов оконных форм. В дальнейшем программный имитатор может быть интегрирован в автоматизированную систему управления технологическим процессом.

7 Внедрение предлагаемой системы диагностирования позволит своевременно обнаруживать отказы как технологического оборудования, так и средств систем управления; предотвращать развитие аварийных ситуаций, таких как пожары, взрывы, разрушение технологического оборудования; снизить периоды его простоя; а также существенно уменьшить вероятность поражения человека, экономический ущерб от подобных инцидентов и в целом повысить уровень безопасности производства.

1. Абросимов, A.A. Исследование, разработка и внедрение методов для повышения уровня экологической безопасности нефтеперерабатывающего производства: диссертация д-ра техн. наук / A.A. Абросимов. М.: МНПЗ, ГАНГ им. И. М. Губкина, 1998. - 466 с.

2. Абросимов, A.A. Управление промышленной безопасностью /A.A. Абросимов. М.: КМК Лтд, 2000. - 320 с.

3. Автоматическое проектирование информационно-управляющих систем. Проектирование экспертных систем на основе системного моделирования /Г.Г. Куликов, А.Н. Набатов, A.B. Речкалов и др. Уфа: Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т, 1999. - 233 с.

4. Александров, А.Г. Оптимальные и адаптивные системы /

5. A.Г. Александров. -М.: Высшая школа, 1989. 263 с.

6. Александров, Ю.А. Получение этилена пиролизом пропан-бутановой углеводородной смеси без образования кокса /Ю.А. Александров,

7. B.М Шекунова, И.И. Диденкулова, Е.И. Цыганова, И.А. Пищурова// Нефтепереработка и нефтехимия. 2004. - №8. - С. 30-32.

8. Алиев, P.A. Производственные системы с искусственным интеллектом /P.A. Алиев. М.: Радио и связь, 1990. - 264 с.

9. Щ/ЩШi ! • •' с 8, < Аязян, |Т.К. Определение параметров модели " методом площадей Ь tk Г Симою: методическое пособие /Т.К. Аязян. Уфа: УГНТУ; 2005. - 14 с.

10. Аязян, Г.К. Расчет автоматических систем с типовыми законами регулирования: учебное пособие /Т.К. Аязян. Уфа: УГНТУ, 1989. - 136 с.

11. Бабаш, С.Е. Возможные направления развития технологии и конструктивного оформления процесса пиролиза углеводородного сырья /С.Е. Бабаш, Т.Н. Мухина // Химическая промышленность. 1998. - №11.1. C. 3-6.

12. Балакирев, B.C. Оптимальное управление процессами химической технологии (экстремальные задачи в АСУ) /B.C. Балакирев, В.М. Володин, A.M. Цирлин. М.: Химия, 1978. - 384 с.

13. Барзилович, Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем /Е.Ю. Барзилович. М.: Высшая школа, 1982. - 231 с.

14. Баршдорф Д. Нейронные сети и нечеткая логика. Новые концепции для технической диагностики неисправностей /Д. Баршдорф // Приборы и системы управления. 1996. - №2. - С. 48-53.

15. Белодедов, М.В. Методы проектирования цифровых фильтров: учебное пособие /М.В. Белодедов. Волгоград: ВГУ, 2004. — 60 с.1.'.

16. Бесчастнов, M.B. Аварии в химических производствах и меры их предупреждения /М.В. Бесчастнов, В.М. Соколов, М.И. Кац. М.: Химия, 1979.-390 с.

17. Биргер, И. А. Техническая диагностика /И. А. Биргер. -М.: Машиностроение, 1978. 240 е.: ил.

18. Блох, А.Г. Основы теплообмена излучением /А.Г. Блох. — М. -JL: Госэнергоиздат, 1962. 331 с.

19. Бусленко, В.И. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем /В.И. Бусленко. М.: Наука, 1977. - 427 с.

20. Васильев, В.И. Интеллектуальные системы управления. Теория и практика: учебное пособие /В.И. Васильев, Б.Г. Ильясов. -М.: Радиотехника, 2009.-392 с.

21. Васильева, И.А. Теплофизические свойства веществ: учебное пособие /И.А. Васильева, Д.П. Волков, Ю.П. Заричняк. СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. - 80 с.

22. Вёрде, Х.М. Подавление образования кокса /Х.М. Вёрде, С. Барендрегт, Ф. Хамблот // Нефтегазовые технологии. 2002. - №4. -С. 94-96.

23. Веревкин, А.П. Методы обеспечения безопасности технологических производств средствами автоматизации /А.П. Веревкин // Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа. 1999. - №4. -С. 23-25.

24. Веревкин, А.П. Автоматизация технологических процессов и производств в нефтепереработке и нефтехимии /А.П. Веревкин, О.В. Кирюшин. Уфа: УГНТУ, 2005. - 171 с.

25. Веревкин, А.П. Теория систем: учебное пособие /А.П. Веревкин, О.В. Кирюшин. Уфа: УГНТУ, 2003. - 100 с.

26. Веревкин, А.П. Обеспечение безопасности трубчатых печей на основе оперативной диагностики аварийных состояний /А.П. Веревкин, Д.С. Матвеев, М.Х. Хуснияров // Территория Нефтегаз. 2010. - №4. -С. 20-23.

27. Веревкин, А.П. Построение математической модели трубчатой печи пиролиза для целей оптимизации режимов и диагностики прогаров змеевика /А.П. Веревкин, Д.С. Матвеев, М.Х. Хуснияров, А.В. Чикуров // Нефтегазовое дело. 2010. - Т.8, №1. - С. 70-73.

28. Гареев, Р.Г. Анализ работы нагревательных печей АВТМ: Научно-технические достижения и передовой опыт /Р.Г. Гареев // Нефтепереработка и нефтехимия: информ. сб. /М.: ЦНИИТЭнефтехим. -1996. Вып. 7-8. -С. 37.

29. Глазунов, Л.П. Основы теории надежности автоматических систем управления /Л.П. Глазунов, В.П. Грабовецкий, О.В. Щербаков. -Л.: Энергоатомиздат, 1984. 207 с.

30. Голованов, О.В. Системы оперативного управления автоматическими производствами /О.В. Голованов. М.: Химия, 1978. -200 с.

31. Гиг Дж., Ван Прикладная общая теория систем /Дж. Ван Гиг. -М.: Мир, 1981.-733 с.

32. Диллон Б. Инженерные методы обеспечения надежности систем /Б. Диллон, Ч. Синпс. М.: Мир, 1984. - 320 с.

33. Дмитриев, А.К. Основы теории построения и контроля сложных систем/А.К. Дмитриев,'П.Aï'Мальцев.-JL: Энергоатомиздат, 1988.- 192 с.

34. Дмитриев, » В.М. гТермический . пиролиз нефтяных фракций в </ трубчатом реакторе панельного : типа /В.М. Дмитриев //, Экотехнологии иресурсосбережение. 2006. - №5. - С. 75-78.

35. Дозорцев, В.М. Компьютерные тренажеры для обучения операторов технологических процессов теория, методология построения и использования / Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. - М.: ИПУ им. В.А. Трапезникова РАН, 1999.

36. Дозорцев, В.М. Компьютерные тренажеры для обучения операторов технологических процессов /В.М. Дозорцев. М.: СИНТЕГ, 2009.-372 с.

37. Евсеев, О.В. Продукционная управляющая система для гибких производственных систем /О.В. Евсеев // Техническая кибернетика. 1987. -№5.-С. 93-112.

38. Ентус, Н.Р. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей промышленности /Н.Р. Ентус, В.В. Шарикин. М.: Химия, 1987. - 304 с.

39. Ершова, О.В. Построение экспертной системы для управления карбидной печью /О.В. Ершова, Н.Г. Вальдберг, Т.Б. Чистякова //

40. Математические методы в технике и технологиях: сб. трудов 13 междун. науч. конф. ММТТ-2000. Т.6. Секция 12. СПб, 2000. - С. 145-146.

41. Жагфаров, Ф.Г. Новые катализаторы процесса пиролиза углеводородов /Ф.Г. Жагфаров, H.A. Григорьева, А.Л. Лапидус // Химия и технология топлив и масел. 2005. - №2. - С. 41-43.

42. Жоров, Ю.М. Моделирование физико-химических процессов и нефтепереработки и нефтехимии /Ю.М. Жоров. М.: Химия, 1978. - 376 с.

43. Захаров, В.Н. Системы управления. Задание. Проектирование. Реализация: изд. 3-е /В.Н. Захаров, Д.А. Поспелов, В.Е. Хазацкий. -М.: Энергия, 1977. 424 с.

44. Исхакова, Л.А. Обеспечение надежности автоматизированных технологических комплексов /Л.А. Исхакова, Д.С. Матвеев // Актуальные проблемы науки и техники: сборник трудов I международной конференции молодых ученых. Уфа: УГНТУ, 2009. - С. 49-51.

45. Капур К. Надежность и проектирование систем. Пер. с англ / К. Капур, Л. Ламберсон. М.: Мир, 1980. - 604 с.

46. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии /А.Г. Касаткин. М.: Химия, 1971. - 753 с.

47. Кафаров, В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств /В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. -М.: Высшая школа, 1991. 400 с.

48. Кафаров, В.В. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств /В.В. Кафаров, В.П. Мешалкин,

49. Кирюшин, О.В. Управление техническими системами: курс лекций /О.В. Кирюшин. Уфа: УГНТУ, 2004. - 116 с.

50. Кобелев, Н.Б. Введение в общую теорию имитационного моделирования /Н.Б. Кобелев. М.: Принт-Сервис, 2007. - 336 с.

51. Кольцова, Э.М. Численные методы решения уравнений математической физики и химии /Э.М. Кольцова, Л.С. Гордеев, A.C. Скичко / РХТУ имени Д.И. Менделеева. Электронный учебник. - М.: РХТУ, 2005. -Режим доступа к учебнику: http ://ikt.muctr.ru/html2/

52. Кравец, В.А. Системный анализ безопасности в нефтяной и газовой промышленности /В.А. Кравец. М.: Недра, 1984. - 117 с.

53. Кузнецов, A.A. Расчёты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности /A.A. Кузнецов, С.М. Кагерманов, E.H. Судаков. М.: Химия, 1966. - 344 с.

54. Лешонок, А.Н. Углеводородное сырьё газопереработки в нефтехимии /А.Н. Лешонок, М.Э. Мовсумзаде // Башкирский химический журнал. 2003. - №2. - С. 89-92.

55. Ляхнович, И.З. Особенности применения показателя коэффициента ингибирования коксообразования при пиролизе углеводородов различной природы /И.З. Ляхнович, С.М. Ткачёв // Нефтепереработка и нефтехимия. 2002. - №2. - С. 16-18.

56. Макаренко, Д.И. Аналитические основы применения когнитивного подхода при решении слабоструктурированных задач /Д.И. Макаренко, Е.Ю. Хрусталев // Труды ИЛУ РАН. М., 1999, том II. - С. 27-42.

57. Масальский, К.Е. Пиролизные установки (проектирование и эксплуатация) /К.Е. Масальский, В.М. Годик. М.: Химия, 1968. - 142 с.

58. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах: утв. приказом МЧС России от 10.07.2009 № 404 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах».

59. Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов. РД 03-418-01. Утв. ГГТН 01.10.2001 г. 15 с. (Вместо РД 08-120-96). НТЦ «Промышленная безопасность».Утв. ГГТН РФ 17.07.96.-27 с.

60. Методы классической и современной теории автоматического управления. В 3 т. /Под ред. Н.Д. Егупова. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. - Т.1 - 748 е.; Т.2 - 736 е.; Т.З - 748 с.

61. Мешалкин, В.П. Экспертные системы в химической технологии. Основы теории, опыт разработки и применения /В .П. Мешалкин. -М.: Химия, 1995.-368 с.

62. Мироновский, JI.A. Моделирование разностных уравнений: учебное пособие /Л.А. Мироновский. СПб.: ГУАП, 2004. - 82 с.

63. Мозгалевский, A.B. Техническая диагностика /A.B. Мозгалевский, Д.В. Гаскаров. М.: Высшая школа, 1975. - 207 с.

64. Мозгалевский, A.B. Вопросы проектирования систем диагностирования /A.B. Мозгалевский, А.Н. Койда. Л.: Энергоатомиздат, 1985.-112 с.

65. Мухина, Т.Н. Пиролиз углеводородного сырья /Т.Н. Мухина, Н.Л. Барабанов, С.Е. Бабаш. М.: Химия, 1987. - 240 с.

66. Надежность систем управления химическими производствами /Б.В. Палюх, Г.М. Притыка, В.Л. Перов и др. М.: Химия, 1987. - 178 с.

67. Нечипоренко, В.И. Структурный анализ и методы построения надежных систем /В .И. Нечипоренко. М.: Советское радио, 1968. - 256 с.

68. Обеспечение и методы оптимизации надежности химических и нефтеперерабатывающих производств /В.В. Кафаров, В.П. Мешалкин, Г. Грун, В. Нойманн. М.: Химия, 1987. - 272 с.

69. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств: ПБ 09-540-03: утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 05.05.2003г. №29.

70. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии /К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, A.A. Носков. -Л.: Химия, 1987.-576 с.

71. Перегудов, Ф.И. Введение в системный анализ: учебное пособие для вузов /Ф.И. Перегудов, Ф.П. Тарасенко. М.: Высшая школа, 1989. -367 с.

72. Построение экспертных систем. Пер. с англ. /Под ред. Ф. Хейеса-Рота, Д. Уотермана, Д. Лената. М.: Мир, 1987. - 441 е.: ил.

73. Правила безопасной эксплуатации и охраны труда для нефтеперерабатывающих производств. Приказ Минэнерго России № 162 от 27.12.2000.

74. Правила промышленной безопасности для нефтеперерабатывающих производств: ПБ 09-563-03: утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 29.05.2003г. №44.

75. Прангишвили, И.В. Системный подход и общесистемные закономерности /И.В. Прангишвили. М.: СИНЕГ, 2000. - 520 с.

76. Самарский, A.A. Разностные уравнения /A.A. Самарский, Ю.Н. Карамзин. М.: Знание, 1978. - 63 с.

77. Сафарбаков, A.M. Основы технической диагностики: учебное пособие /A.M. Сафарбаков, A.B. Лукьянов, C.B. Пахомов. Иркутск: ИрГУПС, 2006.-216 с.

78. Семенов, А.Д. Идентификация объектов управления: учебное пособие /А.Д. Семенов, Д.В. Артамонов, A.B. Брюхачев. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2003. - 211 с.

79. Сираев, О.М. Проектирование АСУТП как задача принятия решения /О.М. Сираев, А.П. Веревкин // Материалы 48-й научн. техн. конфер. студентов, аспирантов, молодых ученых. - Уфа, 1997. - С.3-4.

80. Скобло, А.И. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: учебник для вузов /А.И. Скобло, Ю.К. Молоканов. М.: Недра, 2000. - 680 с.

81. Смит, Джон М. Математическое и цифровое моделирование для инженеров и исследователей. Пер. с англ /Джон М. Смит. -М.: Машиностроение, 1980.-271 с.

82. Техническая информация по программному обеспечению UniSim Design для моделирования технологических процессов // Система моделирования технологических процессов. М., 2009. - 11 с.

83. Технология, экономика и автоматизация процессов переработки j нефти и газа: учебное пособие /С. А. Ахметов, М.Х. Ишмияров,î ,<( А.П. Веревкин и др.; Под ред. Ахметова CA.- М.: Химия, 2005.-736 с. ijftiîtfev У- 10Гименов/^ /Д.Н. Тменов,

84. С.П. Гориславец:- Киев: Техника/1978.Î93 сУ^'Щг^-^ ■V 102 Трахтенгерц, Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений

85. Э.А. Трахтенгерц. М.: СИНТЕГ, 1998. - 376 с.

86. Трубчатые печи: Каталог. Уфа: БашНИИнефтемаш, 1994. - 32 с.

87. Тучинский, М.Р. Математическое моделирование и оптимизация пиролизных установок /М.Р. Тучинский, Ю.В. Родных. М.: Химия, 1979. -168 с.

88. Урманцев, У.Р. Исследование каталитического разложения пропана /У.Р. Урманцев, Р.Н. Хлёсткин, Н.А.Самойлов // Химическая промышленность. 2000. - №8. - С. 36-39.

89. Федоров, Ю.Н. Основы построения АСУТП взрывоопасных производств. В 2-х томах /Ю.Н. Федоров. М.: СИНТЕГ, 2006. - Т.1 - 720 е., Т.2 - 632 с.

90. Бартос, Фрэнк Дж. Искусственный интеллект: принятие решений в сложных системах управления /Фрэнк Дж. Бартос // Мир компьютерной автоматизации. 1997. - №4. - С. 2-27.

91. Хенли, Э. Дж. Надежность технических систем и оценка риска. Пер. с англ. /Э. Дж. Хенли, X. Кумамото; Под общ. ред. B.C. Сыромятникова. -М.: Машиностроение, 1984. 528 е.: ил.

92. Химмельблау Д. Обнаружение и диагностика неполадок в химических и нефтехимических процессах. Пер. с англ. /Д. Химмельблау. -JL: Химия, 1983. 352 е.: ил.

93. Хрусталев, O.E. Принципы построения и анализа когнитивной карты ситуации /O.E. Хрусталев // Научное издательство ТВП Электронный ресурс. М.: ЦЭМИ РАН, 2009. - Режим доступа к ресурсу: http://vswvv.tvp.ru/conferen/vsppmlO/speso578.pdf

94. Шарковский, А.Н. Разностные уравнения и их приложения / А.Н. Шарковский, Ю.Л. Майстренко, Е.Ю. Романенко. Киев: Наукова Думка.-1986.-278 с.

95. Шенброт, И.М. Распределенные АСУТП /И.М. Шенброт. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 164 с.

96. Шпилевая, О.Я. Адаптивные системы с эталонными моделями: учебное пособие /О.Я. Шпилевая. Новосибирск: НГТУ, 2007. - 103 с.

97. Ягудин, М.Н. Тепловой и аэродинамический расчёт трубчатых печей /М.Н. Ягудин. Уфа: изд-во ГУП ИНХП РБ, 2008. - 210 с.

98. Янчуковская, Е.В. Математическое моделирование химических реакторов: учебное пособие /Е.В. Янчуковская, Н.И. Ушакова. Иркутск: ИрГТУ, 2008. - 52 с.

99. Ястребенский, М.А. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процессами: учебное пособие для вузов / М.А Ястребенский, Г.М. Иванова. М.: Энергоатомиздат, 1980. - 264 е.: ил.

100. Barendregt, S. History and Recent Developments in SPYRO, a Review /S. Barendregt, P.J.M. Valkenburg, E.S. Wagner, M. Dente, E. Ranzi // 14th Ethylene Producers' Conference. 2002. - Vol. 11, P. 202-215.

101. Kumar, P. Modelling of Naphtha Pyrolysis /P. Kumar, D. Kunzru // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1985. - Vol. 24, P. 774-782.

102. Lees, Frank P. Loss prevention in the industries: hazard identification, assessment, and control 2nd ed., 1996.

103. Operations Guide // UniSim Design. Copyright Honeywell, 2009.1554

104. Simulation Basis Reference Guide // UniSim Design. Copyright Honeywell, 2009. - 434 p.