В силу различных причин завершенная строительством технологическая установка в процессе комплексного опробования может не достигнуть проектных показателей производительности и качества продукции. Так же могут быть выявлены перерасход реагентов, электроэнергии и других энергоресурсов.

Рассматривая ввод установки в эксплуатацию в контексте реализации инвестиционного проекта можно выявить острые противоречия в целеполагании различных участников проекта. На стадии инвестирования заказчика интересуют будущая прибыль и стоимость вложений, на стадии проектирования обеспечивается соответствие требованиям безопасности, на стадии реализации – нормам строительства… и добравшись до ввода в эксплуатацию выясняется, что установка соответствует всем нормам и правилам, но не работает или работает не корректно.

Основными причинами такого положения дел являются системные разграничения смежных дисциплин. Законодательство, нормативы, правила, инструкции, регламенты ограничивают исполнителей так, что они начинают говорить «на разных языках». Технология, энергетика, автоматизация, метрология, и др. - в каждой дисциплине свои методы решения задач, не всегда понятные смежникам. Бывает и так, что «изящное» решение задачи в одной дисциплине создает неразрешимую проблему в другой смежной дисциплине.

Слепое следование техническому заданию или заданию смежника приводит к тому, что результат не соответствует истинному предназначению, а лишь формально не противоречит заданию. Исполнитель не спорит с заказчиком, не проводит экспертизу задания, - «по инструкции спорить с инструкцией не положено», и в итоге – ошибки ТЗ не устраняются, а покорно исполняются, накапливаются и ждут, когда в процессе пуско-наладки выяснится, что техзадание нуждается в правках.

Экспертиза работоспособности комплексных объектов заслуживает отдельного внимания. В отличии от экспертиз промышленной безопасности, экологической безопасности, главгосэкспертизы порядок проведения экспертизы работоспособности не регламентирован законодательством, - ответственность за недостижение проектных показателей возлагается на исполнителя работ и обеспечивается возмещением (компенсацией) из фондов СРО. Страхование ответственности исполнителя это, конечно, хорошее дело, однако, упущенную выгоду инвестора никто не вернет.

Бывают случаи, когда для исправления ошибок в завершенном строительством объекте необходимо выполнить новый проект и отложить ввод в эксплуатацию. Мы, конечно, не решаем всех проблем, но в нескольких подобных случаях нам удалось «спасти» проект и решить проблему без перепроектирования.

Первым объектом, на котором была внедрена наша технология, стал Комплекс низкотемпературной конденсации и ректификации попутного нефтяного газа производительностью 900 млн. м3/год.

На схеме ниже представлена установка адсорбционной осушки газа, входящая в технологическую линию Комплекса. Примечательна она тем, что отработанный газ регенерации цеолитов используется в качестве топливного газа для газовых турбин, приводящих в движение головные компрессоры ПНГ.

Схема намерено упрощена, на ней не показаны пылевые фильтры, рекуперативный теплообменник, и др. элементы. Из того, что на ней изображено важно то, что в одном из адсорберов газ регенерации проходит восходящим потоком и при превышении некоторого предельного расхода способен «взрыхлить» слой адсорбента и вызвать истирание гранул цеолита. Для исключения этого явления проектом предусмотрен контроль расхода отработанного газа регенерации на выходе из сепаратора.

Основной объем газа используется в качестве топлива для газовых турбин, а излишки под контролем контура поддержания давления до себя сбрасываются в топливную сеть низкого давления.

Попытки настроить ПИД-регуляторы расхода и давления топливного газа не увенчались успехом. Более того, использование «классических» методик настройки (Циглера-Никольса, Chein-Hrones-Reswick и др.) обернулось еще большим увеличением продолжительности переходного процесса, и послужило стартовым импульсом для пересмотра всех алгоритмов управления АСУТП.

Конкретно в этой ситуации сработало решение, представленное на схеме ниже.

В результате «переподвязки» сигналов переходный процесс стал протекать более энергично и завершаться значительно быстрее. Изменение алгоритма управления сыграло «на руку» технологическому процессу, и он перестал пересекать «разрешенные» рамки.

Трудозатраты на исправление алгоритма управления описанных регуляторов составили 4 человеко-часа программиста АСУТП Yokogawa. Предотвращенные потери – простой всей технологической линии Комплекса низкотемпературной конденсации и ректификации попутного нефтяного газа, стоимостью в несколько десятков миллиардов рублей.

Конечно, предложенное решение не является «панацеей», поскольку далеко не всегда динамичные перемещения регуляторов идут на пользу технологическому процессу. Тем не менее данный факт свидетельствует о том, что далеко не всегда «привычные», кажущиеся «разумными», алгоритмы управления подходят для достижения цели технологического процесса.

Верхний тренд демонстрирует переходный процесс, который заканчивается за 10-12 тыс. миллисекунд, соответствующий работе регулятора, поддерживающего давление в коллекторе газа на компрессор. При этом клапаны, регулирующие давление в сепараторах предварительно переведены в ручной режим в балансовом положении.

Нижний тренд демонстрирует переходный процесс, когда в автоматическом режиме отрабатывают все три регулирующих клапана. Переходный процесс длится 40 тыс. миллисекунд.

Как и ожидалось, все три регулятора взаимодействуют друг с другом через процесс и «борются» больше друг с другом, чем с процессом, что подтверждается увеличением амплитуд колебаний и продолжительности переходного процесса.

Как уже отмечалось ранее, применимость классических методов настройки для таких регуляторов весьма ограниченна, - изменения коэффициентов в одном контуре регулирования приводят к нарушению режима в другом контуре регулирования.

Обратите внимание на контуры поддержания температуры нефти на выходе из путевого подогревателя и на выходе товарной нефти из рекуперативного теплообменника. Только эти два контура регулирования могут быть успешно настроены классическими методами, подробно изложенными в теории автоматического управления. Для остальных тринадцати контуров управления процедура подбора коэффициентов ПИД-регуляторов напоминает «гадание на кофейной гуще».