автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Усовершенствованное управление трубчатым реактором производства полиэтилена по индексу расплава

На правах рукописи

КАЛАШ НИК Дмитрий Владимирович

УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТРУБЧАТЫМ РЕАКТОРОМ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА ПО ИНДЕКСУ РАСПЛАВА

Специальность 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в промышленности)

Ь л 2013

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа - 2013

005544186

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» на кафедре автоматизации технологических процессов и производств

Научный руководитель д-р техн. наук, профессор

ВБРЁВКИН Александр Павлович

Официальные оппоненты д-р техн. наук, профессор

КАЯШЕВ Александр Игнатьевич

зав. кафедрой автоматизированных технологических и информационных систем филиала «Уфимского государственного нефтяного технического университета» в г. Стерлитамаке

канд. техн. наук, доцент ШИЯНОВА Наталья Ивановна

зав. кафедрой системы управления филиала «Московского государственного университета технологий и управления» в г. Мелеузе

Ведущая организация ГУП «Институт нефтехимпереработки

Республики Башкортостан», г. Уфа

Защита диссертации состоится «24» декабря 2013 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д-212.288.03 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса,12

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке университета

Автореферат разослан «22» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, профессор

ькЛ

В. В. Миронов

ской научно-технической конференции «Инновационные технологии в области химии и биотехнологии» (г. Уфа, 2012 г.); Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (г. Москва, 2012 г.); Второй отраслевой научно-производственной конференции «Интеграция науки и производства» (г. Салават, 2012 г.); Всероссийской научно-практической интернет-конференции «Проблемы автоматизации технологических процессов добычи, транспорта и переработки нефти и газа» (г. Уфа, 2013 г.).

По итогам участия в Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (г. Москва, 2012 г.) доклад на тему «Прогнозирование параметров реакции полимеризации в трубчатом реакторе» отмечен Серебряным дипломом.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 9 научных публикациях, из них 3 статьи опубликованы в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, включает 63 рисунка, 16 таблиц, библиографический список, содержащий 164 источника, а также 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы основные цели и задачи исследований, определены основные трудности управления процессом полимеризации этилена, раскрыты научная новизна работы, ее теоретическая и практическая значимость, приведены результаты апробации работы и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу структуры существующей системы управления технологическим процессом производства полиэтилена, а также методов, применяемых для определения индекса расплава. Приведено описание как технологического процесса производства полиэтилена, так и выпускаемой продукции. Рассмотрены разработанные ранее системы определения ИР и управления процессом полимеризации этилена и системы обеспечения безопасности, проанализированы работы А. В. Полякова, И. В. Рудаковой, М. А. Кудрявцева. В качестве базы для определения погрешностей моделирования процесса рассмотрен лабораторный метод определения ИР.

Выявлены основные особенности управления процессами с рециклами (наличие «памяти», неопределенность в исходных данных) на примере процесса полимеризации этилена, описаны цели и критерии качества данного процесса. Выполнен анализ задач и методов управления процессом полимеризации этилена.

Рассмотрен метод определения ИР в реальном масштабе времени. Обоснованы цели и задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке модели процесса с возможностью оперативного определения текущих и прогнозных значений ИР полиэтилена и ее использования для построения автоматической системы управления по показателю

качества (ИР), а также разработке моделей для прогнозирования параметров реакции.

Трудности получения модели для определения ИР в реальном времени связаны с проблемой формирования исходных данных, а именно: не все факторы доступны для измерения; теоретические модели процесса обладают низкой точностью, усугубляемой наличием рецикла; отбор готовой продукции на анализ производится один раз в час, в то время как длительность одного реакционного цикла в среднем составляет одну минуту.

Разработана динамическая модель реактора полимеризации для оценки ИР в виде разностного уравнения, которая может быть при определенных условиях трансформирована в прогнозную модель.

Разностная модель для определения текущего (/-го) значения ИР имеет следующий вид:

ИР, = ■ ирк +|>4 Л + + !>„ -Т, + £>, -т2.,,81 + ХЛ -Т,« + £, (1)

1=1-1 *=; *=/ *=< *=< *=/

где ИP¡ - индекс расплава; ак, Ьь с.к, <1к, ек,/к, £ - коэффициенты модели; Рк - давление в реакторе; глубина сброса давления; 7*- период сброса давления; Т25-Ш- разность температур между 25 и 18 коленами реактора; Т2д.ш~ разность температур между 29 и 14 коленами реактора; п - число данных архива; г - индекс текущего момента времени.

Важным обстоятельством, определяющим практическую полезность модели, является возможность ее использования для оперативного управления, то есть модель должна давать возможность оценки текущего значения ИР (а не только в дискретные моменты снятия анализов).

Для решения проблемы адаптации модели, полученной для часовых циклов, к оперативному текущему времени (до 1 минуты) предлагается следующая методика:

1. Разрабатывается модель исходная (МИ) процесса вида (1) с циклом один час на основе временных рядов изменения технологических параметров и ИР, полученных прямыми измерениями, в том числе обосновывается выбор необходимого числа ретроспективных шагов п;

2. Разрабатывается модель фильтрованная (МФ) процесса вида (1) с циклом один час на основе временных рядов изменения технологических параметров и временного ряда ИР, подготовленного с использованием сглаживающей фильтрации значений параметров реакции, в том числе обосновывается выбор необходимого числа ретроспективных шагов п;

3. На основе сопоставления расчетных значений ИР по двум типам моделей, при условии адекватности моделей МИ и МФ, оценивается возможность использования модели МФ для произвольных интервалов времени (от одного часа до одной минуты).

Одними из главных вопросов является вопрос о выборе объема данных архива и числа п ретроспективных моментов дискретизации для расчета коэффициентов модели (1). Теоретически число ретроспективных шагов должно соответст-

вовать числу проходов этилена через реактор, однако определить п таким способом невозможно, поскольку число проходов газа через реактор изменяется, процент прореагировавшего сырья также непостоянен. Для определения и предложено использовать статистические методы анализа.

В ходе разработки модели процесса с циклом один час, расчеты производились для трех моделей (МИ1, МИ2, МИЗ) со значением п равным 5-ти, 7-ми и 10-ти шагам дискретности по неподготовленным данным и для трех моделей (МФ4, МФ5, МФ6) со значением п равным 1, 2 и 5 по предварительно отфильтрованным данным. Фильтрация проводилась для параметров работы реактора путем усреднения значений с помощью функции скользящего среднего по 5 точкам.

Коэффициенты модели рассчитывались с помощью метода наименьших квадратов. Оценка значимости уравнения регрессии для полученных моделей МИ1, МИ2, МИЗ, МФ4, МФ5, МФ6 производилась на основе ^-критерия Фишера. В результате модели МИ1, МИ2, МФ4, МФ5, МФ6 признаны адекватными при уровне значимости 0,01, а МИЗ при уровне значимости 0,05. Причиной этого может быть слишком большое число параметров, входящих в модель вида (1).

Для проверки прогнозной силы моделей МИ1, МИ2, МФ4, МФ5, МФ6 был произведен расчет ИР на тестовой выборке без использования фильтра, содержащей 20 экспериментальных точек. По результатам расчета (рисунок 1) видно, что значения, рассчитанные по моделям МИ1, МИ2, МФ4, близки как между собой, так и со значениями ИР, полученными в лаборатории. Значения, полученные по моделям МФ5 и МФ6, сильно отличаются от лабораторных данных, в связи с чем можно сделать вывод о невозможности применения моделей МФ5 и МФ6 без фильтрации, в то время как модель МФ4 может быть использована для расчета значения ИР как с применением фильтрации данных, так и без ее применения.

Таким образом, модель МФ4 может применяться не только для оценки ИР с периодом в один час, но и для меньших произвольных интервалов времени, в том числе на интервалах времени менее длительности одного цикла реакции.

|-ИРпаб -- МИ1 ->- МИ2 —-МФ4 —М»5 —-МФб] N8 опыта

Рисунок 1 - Сравнение значений ИР, полученных в лаборатории, и значений ИР,

рассчитанных по моделям

Рисунок 2 - Изменение среднеквадратичной ошибки аппроксимации прогнозных значений в зависимости от дальности (горизонта) прогноза

Рисунок 3 - Изменение среднеквадратичной ошибки аппроксимации прогнозных значений ИР в зависимости от дальности прогноза

Видно, что с увеличением числа шагов прогноза погрешность определения ИР быстро увеличивается. Следует отметить, что для задач оперативного управления требуемый горизонт прогноза не превышает нескольких минут. Кроме того, полученные прогнозные модели используются для автоматизированной системы предотвращения аварийных ситуаций.

Третья глава посвящена разработке: структуры системы управления процессом полимеризации по значению ИР; устройства управления процессом полимеризации по значению ИР; структуры системы повышения безопасности процесса в критических ситуациях; устройства управления процессом полимеризации в критических ситуациях, включающего в себя устройство анализа возможных кри-

четкой логики проведен сравнительный анализ работы системы с ПИ-регулятором для регулирования глубины сброса давления с1Р при неизменном расходе кислорода FO.^ Данное сопоставление вполне уместно, так как при ручном управлении процессом значение (1Р изменяется оператором один раз в несколько минут, в то время как расход кислорода не меняется в течение существенно более длительного времени. Таким образом, использование ПИ-регулятора для определения глубины сброса давления - это имитация работы оператора, имеющего информацию о текущем ИР и его прогнозе в реальном времени.

По результатам моделирования можно констатировать следующее:

1. Амплитуда возмущения 10 %: время регулирования для ПИ-регулятора в 2-3 раза больше по сравнению с регулятором на нечеткой логике (РНЛ); установившаяся ошибка для ПИ-регулятора составляет 0,001 г/10 мин, для РНЛ 0,003 г/10 мин; средняя ошибка на интервале для обоих регуляторов составляет 0,003 г/10 мин.

2. Амплитуда возмущения 20 % (рисунок 6): время регулирования для ПИ-регулятора в 3-5 раз больше по сравнению с РНЛ; установившаяся ошибка для ПИ-регулятора составляет 0,001 г/10 мин, для РНЛ 0,003 г/10 мин; средняя ошибка на интервале для ПИ-регулятора составляет 0,005 г/10 мин, для РНЛ 0,004 г/10 мин.

Таким образом, применение регулятора на основе нечеткой логики позволяет в несколько раз сократить время регулирования при примерно одинаковых средней и установившейся ошибках.

В среде программного пакета 81шиНпк были проведены эксперименты моделирования предаварийных режимов для проверки разработанной системы мониторинга, прогнозирования и предотвращения аварийных ситуаций. По результатам моделирования (рисунок 7) можно сделать вывод о том, что предложенная система обеспечивает оценку возможных аварийных состояний системы, при возникновении опасности аварийной ситуации эффективно вмешивается в процесс управления технологическим объектом, не допуская достижения критических параметров. Совместная работа систем управления по показателю качества и повышения безопасности технологического объекта позволяет стабилизировать значение индекса расплава даже при предаварийных ситуациях, допуская отклонения ИР лишь на короткий временной период - несколько минут.

Таким образом, использование УУЗ на основе нечеткой логики позволило:

a) не допустить достижения критических значений для параметров реакции полимеризации этилена и стабилизировать их в рабочем диапазоне;

b) стабилизировать показатели качества за счет переключения на автоматическую систему управления по показателям качества.

Для оценки эффективности предложенных решений были проведены эксперименты по стабилизации ИР при больших возмущениях (до 100 % по длительности цикла реакции), которые характерны для моментов времени перехода от сброса давления по температуре к сбросу давления по длительности цикла. Результаты представлены в таблице 4.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУВПО

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

На правах рукописи

04201455763

КАЛАШНИК Дмитрий Владимирович

УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТРУБЧАТЫМ РЕАКТОРОМ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА

ПО ИНДЕКСУ РАСПЛАВА

Специальность 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в промышленности)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор техн. наук, профессор Веревкин Александр Павлович

Уфа-2013

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ АСУТП - автоматизированные системы управления технологическим производством;

СУ ПК - система управления по показателям качества;

ИР - индекс расплава;

МНК - метод наименьших квадратов;

HJI - нечеткая логика;

НС - нейронная сеть;

ОДН - отделитель низкого давления;

ПАЗ - противоаварийная защита;

ПК - показатели качества;

ПО - программное обеспечение;

ПТР - показатель текучести расплава;

ПЭ - полиэтилен;

СКО - среднеквадратическая ошибка;

СПБ - система повышения безопасности;

ТП - технологический процесс;

УУ - управляющее устройство;

SCADA - Supervisor Control And Data Acvisition.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................ 6

1 Анализ технологического процесса производства полиэтилена, применяемых методов управления и перспектив повышения качества выпускаемой продукции (степень изученности проблемы и тенденции

ее решения)................................................................................. 13

1.1 Описание технологического процесса производства полиэтилена и трудности управления по показателям качества в реальном

времени................................................................................ 13

1.2 Существующие методы определения индекса расплава полиэтилена........................................................................... 23

1.3 Анализ методов и средств, применимых к задаче идентификации индекса расплава полиэтилена и управлению процессом полимеризации этилена в реальном времени.................................. 25

1.3.1 Методы разработки модели определения ИР............................ 28

1.3.2 Методы разработки нечетких регуляторов.............................. 33

1.4 Цель и задачи исследования.................................................. 37

Выводы по главе 1................................................................... 39

2 Оперативное определение индекса расплава полиэтилена................ 40

2.1 Сбор статистической информации............................................ 41

2.2 Формальная процедура корреляционного анализа и ее

результаты............................................................................. 44

2.3 Расчет структуры и параметров модели.................................... 45

2.3.1 Методы предварительной подготовки и фильтрации данных....... 46

2.3.2 Получение динамической модели оценки текущего значения ИР.. 53

2.3.3 Исследование и разработка прогнозной модели для ИР и

параметров реакции полимеризации этилена................................... 62

2.3.3.1 Прогнозирование ИР полиэтилена и оценка погрешности

прогноза................................................................................ 66

Выводы по главе 2................................................................... 68

3 Разработка системы управления по показателям качества продукции

и системы прогнозирования и предотвращения аварийных ситуаций на технологическом объекте....................................................... 69

3.1 Структура системы управления по ПК...................................... 69

3.2 Выбор типа и структуры устройства управления по ПК................ 71

3.2.1 Формализация знаний операторов и составление правил управления УУ2 по ПК............................................................. 72

3.2.2 Формирование функций принадлежности входных и выходных параметров устройства управления по ПК...................................... 75

3.3 Структура системы повышения безопасности производства.......... 77

3.3.1 Определение вектора прогнозных значений каждого из параметров реакции полимеризации и его близости к критическому значению............................................................................... 78

3.3.2 Классификация ситуации.................................................... 81

3.3.3 Формирование управляющих воздействий.............................. 84

3.4 Реализация функции переключения......................................... 87

Выводы по главе 3................................................................... 89

4 Исследование системы управления технологическим процессом полимеризации этилена по качеству продукта и системы прогнозирования и предотвращения аварийных ситуаций на технологическом объекте на имитационной модели......................... 91

4.1 Разработка модели объекта управления на структурном уровне 91

4.2 Разработка модели определения ИР в среде программного пакета втшИпк................................................................................ 96

4.3 Разработка модели управляющего устройства для повышения безопасности в среде программного пакета ЗтшНпк........................ 99

4.4 Общий вид модели и результаты моделирования для различных

условий................................................................................. 100

4.4.1 Результаты моделирования штатных технологических режимов

для оценки СУ ПК................................................................. 100

4.4.2 Результаты моделирования предаварийных режимов для оценки

автоматической системы повышения безопасности технологического

объекта..................................................................................................................................................................106

4.5 Разработка программного обеспечения для определения текущего и прогнозного значений ИР в реальном времени, а также прогнозных параметров реакции полимеризации..........................................................................................110

4.6 Разработка программного обеспечения для СУ ПК и СПБ 112

Выводы по главе 4......................................................................................................................................115

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ..........................................................................116

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................................................118

ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................................................134

ПРИЛОЖЕНИЕ А........................................................................................................................................135

ПРИЛОЖЕНИЕ Б........................................................................................................................................143

ПРИЛОЖЕНИЕ В........................................................................................................................................146

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований

Процесс полимеризации этилена является ключевым процессом в производстве полиэтилена, от которого в основном зависит качество готовой продукции. Технология данного процесса имеет существенные отличия от большинства технологических процессов нефтепереработки и нефтехимии.

Перспективы повышения качества управления технологическими процессами производства полиэтилена связаны с разработкой систем усовершенствованного управления (АРС-систем - Advanced Process Control & Optimisation), в основе которых лежат идеи оперативного автоматизированного управления по показателям качества (ПК) продуктов.

Решению задач разработки моделирования, управления и АРС-систем посвящены работы А. Н. Аверина [1], Г. Г. Куликова [80, 81], Р. А. Алиева [2], М. В. Бобыря [9], В. С. Балакирева [6], А. П. Веревкина [17-20, 23, 25, 27, 29], В. И. Васильева [14-16], В. А. Буренина [13], В. Н. Захарова [47], А. Кофмана [68], В. Р. Сабанина [114], Д. А. Поспелова [108, 110], А. И. Змитровича [49], Б. Н. Петрова [100], У. Рея [112], К. Palmer [154] и других.

В этом направлении работают ведущие фирмы в области автоматизации производственных процессов: SIMSCI - Simulation Sciences, Inc. (США), Shell Global Solution (Великобритания-Голландия) в альянсе с компанией Yokogawa Electric Corporation (Япония), CCS - Continuous Control Solution, Inc. (США), Honeywell (США), Alstom (Франция) и другие.

Учитывая высокую опасность технологического процесса (давление до 1500 атм., большое выделение тепла в процессе реакции, опасность теплового взрыва), неотъемлемой задачей является обеспечение безопасности, которую необходимо решать в комплексе с проблемой управления.

Основной целью управления технологическим процессом полимеризации этилена является достижение заданного качества производимого полиэтилена, которое характеризуется заданным значением индекса расплава (ИР). Индекс

расплава - это лабораторная оценка вязкости полиэтилена, заключающаяся в измерении массы полиэтилена, выдавленного прессом через отверстие определенного сечения при заданных условиях (температура, давление на пресс, длительность эксперимента). Единица измерения ИР - г/10 мин. В настоящее время управление технологическим процессом полимеризации осуществляется оператором, который на основе опыта и косвенных параметров, влияющих на реакцию полимеризации, принимает решения по управлению процессом с целью получения продукта соответствующего качества.

Одной из главных проблем управления процессами с рециклом является большая задержка в получении информации по показателю качества из-за «большой памяти» процесса и длительности его определения в лабораторных условиях. В связи с этим решение комплекса задач управления по ПК и обеспечению безопасности возможно на основе использования прогнозных моделей.

Степень разработанности темы

Методам управления процессами с рециклами уделяется много внимания, но исследованы, как правило, только линейные процессы без промежуточного преобразования сырья, например, работы А. А. Ивушкина [50], Н. И. Гребенниковой [39].

Проблемам оперативного определения ИР, а также вопросам управления и безопасности производства полиэтилена посвящены научные работы М. А. Кудрявцева [73], И. В. Рудаковой [113], С. А. Кижаева [65]. Базовые требования к системе автоматизации технологического процесса производства полиэтилена с точки зрения поддержания качества содержатся в Технологических регламентах, а также сформулированы в работах A.B. Полякова [102].

Решению задач моделирования и управления химическими процессами, в том числе и процессом полимеризации этилена, посвящены работы В. В. Кафарова [59-61], Г. М. Островского, Ю. М. Волина [30], В. П. Мешалкина [86], Г. М. Коновалова [66], А. И. Бояринова [10], В. А. Голубятникова [38], и других ученых [90, 129]. Вопросы построения автоматизированных и

автоматических систем управления по показателям качества (СУ ПК) полиэтилена и аналогичных по технологии производств не достаточно разработаны. В связи с этим дальнейшая исследовательская работа в данном направлении является, несомненно, актуальной.

Цель диссертационной работы состоит в повышении качества (сортности) полиэтилена и уровня промышленной безопасности реакторного блока установки производства полиэтилена высокого давления.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать математические модели для прогнозирования параметров реакции полимеризации и для определения текущих и прогнозных значений показателя качества продукции - индекса расплава.

2. Разработать подход и структуру системы управления трубчатым реактором полимеризации этилена по индексу расплава с использованием моделей процесса.

3. Разработать подсистему мониторинга, прогнозирования и предотвращения аварийных ситуаций с использованием математических моделей.

4. Оценить эффективность предлагаемых теоретических решений и разработанного программного обеспечения по моделированию, управлению и обеспечению безопасности производства.

Научная новизна

Научная новизна работы заключается:

1. В процедуре моделирования процесса полимеризации этилена, отличающейся тем, что для построения модели используются предварительно подготовленные и фильтрованные данные параметров реакции полимеризации. Предложенные модели позволяют оценить текущие и прогнозные значения

показателя качества (индекса расплава) в произвольный момент каждого цикла реакции полимеризации, что отличает их от известных.

2. В подходе к управлению реактором, который отличается тем, что для построения алгоритма управления, формализующего эвристические знания экспертов-технологов в виде нечеткой продукционной системы, используются данные как о текущем значении показателя качества, так и о его прогнозных значениях.

3. В разработанной подсистеме мониторинга состояния технологического процесса и его защиты от аварийных ситуаций, отличающейся использованием прогнозных моделей параметров реакции полимеризации для анализа ситуации на основе нечеткой логики.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая и практическая значимость проводимой научной работы заключается в следующем:

1. Разработаны модели по определению ИР для процесса полимеризации этилена. Модели позволяют оперативно определять и прогнозировать ПК по измеряемым параметрам технологического процесса, что обеспечивает возможность управления качеством выпускаемой продукции.

2. Разработана система управления технологическим процессом полимеризации этилена по ИР продукции, которая позволяет уменьшить колебания ИР и тем самым обеспечивает повышение качества (сортности) продукции. Предложенная автоматизированная система управления может быть реализована на большинстве серийно выпускаемых микроконтроллеров.

3. Разработана структура и алгоритмы работы элементов автоматической подсистемы обеспечения безопасности.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались методы статистического анализа, теории управления, теории имитационного моделирования, теории нейронных сетей, теории нечеткой логики.

Положения, выносимые на защиту

1. Процедуры подготовки данных и алгоритмы моделирования для определения текущих и прогнозных значений ИР процесса полимеризации этилена по измеряемым технологическим и управляющим параметрам.

2. Структура и алгоритмы управления процессом полимеризации этилена, базирующиеся на расчётных значениях показателей качества, позволяющие построить автоматическую СУ ПК и оценить ее эффективность.

3. Структура и алгоритм работы подсистемы повышения уровня безопасности СУ ПК производства полиэтилена.

Достоверность полученных результатов и выводов основана на том, что в теоретических построениях использовались законы и подходы, справедливость которых общепризнанна, а также известный и корректный математический аппарат. Вводимые допущения мотивировались фактами, известными из практики. Достоверность и обоснованность научных положений подтверждена также соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Апробация работы

Основные результаты и положения данной диссертационной работы обсуждались на: Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы автоматизации технологических процессов добычи, транспорта и переработки нефти и газа» (г. Уфа, 2010 г.); VI и VII Всероссийской молодёжной научной конференции «Мавлютовские чтения» (г. Уфа, 2012, 2013 гг.); Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные технологии в области химии и биотехнологии» (г. Уфа, 2012 г.); Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (г. Москва, 2012 г.); Второй отраслевой научно-производственной конференции «Интеграция науки и производства» (г. Салават, 2012 г.); Всероссийской научно-практической интернет-конференции «Проблемы автоматизации технологических процессов добычи, транспорта и переработки нефти и газа» (г. Уфа, 2013 г.).

По итогам участия в Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (г. Москва, 2012 г.) доклад на тему «Прогнозирование параметров реакции полимеризации в трубчатом реакторе» отмечен Серебряным дипломом.

Публикации

Основные результаты диссертационной работы отражены в 9 научных публикациях, из них 3 статьи опубликованы в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, включает 63 рисунка, 16 таблиц, библиографический список, содержащий 164 источника, а также 3 приложения.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы основные цели и задачи исследований, определены основные трудности управления процессом полимеризации этилена, раскрыты научная новизна работы, ее теоретическая и практическая значимость, приведены результаты апробации работы и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу структуры существующей системы управления технологическим процессом производства полиэтилена, а также методов, применяемых для определения индекса расплава. Приведено описание как технологического процесса производства полиэтилена, так и выпускаемой продукции. Рассмотрены разработанные ранее системы определения ИР и управления процессом полимеризации этилена и системы обеспечения безопасности, проанализированы работы А. В. Полякова [113], И. В. Рудаковой [102], М. А. Кудрявцева [73]. В качестве базы для определения

погрешностей моделирования процесса рассмотрен лабораторный метод определения ИР.

Выявлены основные особенности управления процессами с рециклами (наличие «памяти», неопределенность в исходных данных) на примере процесса полимеризации этилена, о