Использование упреждающего управления в целях обеспечения безопасной эксплуатации технологического оборудования
На Международном XI форуме промышленной безопасности директор Индийского института нефти при Совете по научным и промышленным исследованиям Мадхукар Онкарнатх Гарг представил на обсуждение доклад об упреждающем управлении, как универсальном инструменте для обеспечения безопасной эксплуатации технологического оборудования.
На сегодняшний день упреждающее управление широко используется в нефтяной промышленности и нефтехимии. В частности, в Индии на всех функционирующих 22 нефтеперерабатывающих заводах имеются системы упреждающего контроля и управления. Что же это такое, и для чего это нужно?
Система упреждающего управления — это, своего рода, ключ к тому, чтобы повысить эффективность управления технологическим оборудованием, сделать его более надежным и адаптивным. Считается, что для этого необходимо внедрение инновационных систем и процедур, требующих высоких операционных затрат. На самом же деле, оборудование для создания системы упреждающего управления окупается в течение года и, мало того, что обеспечивает надежную эксплуатацию оборудования, но и дает прибыль. В настоящее время существует ряд современных методов, включающих автоматическое управление, интерактивную и групповую оптимизацию, планирование и др., выбор которых зависит от результатов анализа затрат, направленных на управление системой обеспечения технологической безопасности на объекте, и полученных результатов.
Как показывает практика, до применения упреждающего управления на многих предприятиях имеют место быть серьезные отклонения, представляющие собой угрозу для безопасной работы. При его использовании данные отклонения можно в разы сократить, что станет оптимальным решением проблемы безопасности для руководства.
Учитывая главную цель функционирования предприятия, приоритетной задачей является безопасное и экологичное производство, поэтому существует необходимость поддержания переменных параметров в рамках обозначенных пределов и значений. То есть необходимо минимизировать ошибки, используя для этого упреждающие действия.
Конечная цель предприятия – удовлетворение запросов современных потребителей, для чего требуется своевременный выпуск высококачественного продукта. Достигается это посредством все того же управления с обратной связью, причем, с минимальными, заранее прогнозируемыми энергозатратами и максимальным доходом. При планировании нужно опять удерживать переменные в установленных пределах, учитывая допущенные и просчитывая вероятные ошибки.
Таким образом, при наложении принципа действия на цели управления можно получить эффективные методы управления всем производственным процессом. Первоочередная задача – поддержание материального баланса используемой технологической установки, т.е. объемы входящих и выходящих потоков должны быть равны. Для этого следует избегать накопления отложений внутри установки, что является очень важным, как с точки зрения производственной безопасности, так и безопасности окружающей среды. Единственный способ решения данного вопроса – поддержание уровня и давления в нужных пределах. Другая задача – необходимость поддержания теплового баланса техустановки, что достигается за счет регулирования температуры и давления. Третья задача – поддерживать на заданном уровне сам процесс производства с учетом эффективности объема, эффективности переработки и др. критериев, чего можно достичь за счет контроля качества, поддержания уровня потока, температуры и давления. И, наконец, самое важное – эксплуатация оборудования в условиях экономической эффективности, т.е. с максимальным доходом от его использования и минимальным воздействием на оборудование во избежание его преждевременного износа или повреждения. Эффективного регулирования можно достичь за счет переменных параметров, которые можно изменять и управлять ими.
Регулировать параметры при эксплуатации технологического оборудования надо с соблюдением двух основных требований. В первую очередь следует минимизировать эффект от любых внешних воздействий, во-вторую – для более оптимальной эксплуатации оборудования регулярно вносить изменения в заданные значения. В то же время, частоту изменений и переналадок следует свести к минимуму и производить по принципу «столько, сколько нужно и не более», поскольку данные действия могут спровоцировать помехи в работе других систем.
Что же касается традиционных систем управления, или ПИД-регулирования (Пропорционально-интегрально-дифференцирующий, — ред.), которое используется на большинстве технологических установок, то оно решает многие задачи управления. Но только в том случае, если есть результаты изменений, сам процесс осуществляется с небольшим количеством задержек, а связь между переменными невелика. Если же есть большое количество простоев, и задействован каждый переменный параметр – ПИД-регулирование справляется плохо. Возможности упреждающего управления в этом отношении гораздо эффективнее. Для решения проблем регулирования применяются расчетные переменные параметры, многосвязное статистическое управление процессом и управление с прогнозирующими моделями. Надо ли говорить, чтобы повысить уровень упреждающего управления, нужно оптимизировать работу традиционных систем, используя более совершенные инструменты и продукты.
За последние годы появилось большое количество инноваций: интеграция нелинейных моделей – для повышения качества управления и безопасной эксплуатации технологического оборудования, согласованная оптимизация нескольких установок, которые можно вводить в эксплуатацию и использовать одновременно, появление эффективного инструментария текущего контроля рабочих характеристик.
В заключение нужно отметить, что налаженные системы упреждающего управления – технологии, обладающие высокими характеристиками, и именно этим технологиям обеспечено большое будущее. С применением правильно выбранных методов такое управление в разы облегчит эксплуатацию технологического оборудования, сделает ее безопасной и прибыльной.