ВЫСОКОТОЧНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТП НА РЕАЛЬНЫХ - Российская Технологическая Конференция Honeywell - ПРИМЕРАХ ТРЕНАЖЕРНЫХ ПРОЕКТОВ
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Российская Технологическая Конференция Honeywell
Виктор Дозорцев ВЫСОКОТОЧНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТП НА РЕАЛЬНЫХ
1.11.2017 ПРИМЕРАХ ТРЕНАЖЕРНЫХ ПРОЕКТОВ
О чем эта презентация
• Почему компетентность операторов так важна сегодня?
• Цена ошибок в управлении технологическими процессами
• Компьютерные тренажеры: незаменимое средство подготовки операторов
• Физическое и психологическое подобие тренажеров
• Все ли хорошо в современных тренажерах – об адекватности моделей
технологических процессов
• Примеры точных тренажёрных моделей
• USD – мощное средство моделирования ТП от Honeywell
• Имитационные модели не только для тренинга операторов
• Выводы. Задачи на будущее
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.
2
Операторские компетенции: факторы влияния и тенденции
• Уход на пенсию
• Короткая карьера Изменение роли оператора
опытных операторов
• Усложнение технологии 50%
уйдет через 5 лет
• Быстрое устаревание систем
• Изменение роли оператора
• Глобализация и мобильность представителей
66%
успешных работников поколения Y уйдут
до 2020
• Новое поколение операторов
• Изменение методик тренинга
больше местных
20% работников придут
на работу
месяцев между
12 обновлениями
технологии
Millennial job survey by Deloitte 2016
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.
Технологическая эволюция требует развитых операторских
компетенций
• Усложнение технологии – разные навыки нужны для ремонта разных моделей
• Повышение уровня автоматики – беспилотные автомобили, автопилоты ограничивают
реальный опыт водителей
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.
Во что обходятся ошибки операторов1
• 20 крупнейших аварий в отрасли углеводородов по всему миру в Оборудование
1974-2015 гг. стоили $15.25 млрд. долл. 30% Человеческий
• 37 из 100 крупнейших аварий произошли на НПЗ и обошлись фактор
50%
в $10 млрд. долл. Технология
• Средняя цена аварии из 100 крупнейших - $130 млн. 20%
• Типовой НПЗ (10 млн. тонн сырой нефти в год) теряет от
ошибок операторов > $5.0 в год в современных ценах
(без учета снижения качества)
• 40% аварийных инцидентов от $ 2 млн. и выше –
из-за прямых ошибок операторов
• Значительная часть остальных – из-за недостаточной
подготовки персонала
• Крупнейшая авария в мире: 23.10.1989 г., Пасадена
(Техас). Установка полиэтилена низкого давления.
• Ошибка оператора – $715.5 млн. прямых потерь
Marcel Delmotte (1901 – 1984).
(1.6 млрд. общих потерь) в ценах 1989 г. Аллегория промышленности. «Индустрия Ii», 1940.
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.
Во что обходятся ошибки операторов2
• Взрыв на буровой платформе BР в Мексиканском заливе, • Май 2011 г. – из-за падения напряжения на ТЭЦ
22.04.2010 – 11 погибших, платформа затонула, утечка взорвалась газо-воздушная смесь в печи установки
нефти почти 1 млн. тонн остановлена через 3.5 мес. первичной переработки нефти. Газ продолжал
• Взрыв на химзаводе пров. Хэйбэй в Китае – 28.02.2012, поступать в погасшую печь, так как
25 погибших противоаварийная система оказалась
• Утечка на ГПЗ в Венесуэле, 25.08.2012 – 42 погибших, отключенной. Из строя вышел блок,
150 раненых перерабатывающий 4,5 млн. тонн нефти из
• Взрыв на заводе удобрений в г. Вест (Техас), 18.04.2013 – 19,5 млн. тонн мощности всего завода. Упущенная
15 погибших, 160 раненных, десятки разрушенных домов выгода компании - $18 млн. (2% от чистой
• Крупнейшая техногенная катастрофа на химическом квартальной прибыли)
комбинате AZF в Тулузе, 21.09.2001 – 30 погибших, • Июнь 2014 г. – ночная смена операторов НПЗ не
3,5 тыс. раненных, тысячи поврежденных жилых домов и обнаружила вовремя выход из строя автоматики.
учреждений (79 школ, 11 лицеев, 26 колледжей, два Произошел выброс нескольких сот тонн газа, газ
университета, 184 детских сада), 27 тысяч квартир, 40 дошел до работающей печи. Восемь погибших.
тыс. человек, оставшихся без крова, 134 предприятия, Потери - $800 млн. Полностью завод возобновил
фактически прекратившие деятельность. Общий ущерб работу только через 5 мес.
от аварии составил €3 млрд.
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.
Компьютерные тренажеры (КТ) – незаменимое средство
подготовки операторов
• КТ позволяют:
- Подготовить новых операторов
- Поддержать «боеготовность» опытных операторов
- Проводить обучение и тренинг персонала без угрозы для людей и
оборудования
• Преимущества тренажеров для новых и модернизируемых установок
- Лучшее понимание операторами новой технологии и системы управления
- Проверка новой системы управления
- Проверка систем автоматизации и исправление ошибок, в частности, в логике
ПАЗ. Это до 100 раз дешевле, чем проверять на реальном оборудовании
- Подготовка и сертификация операторов до пуска ТП
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.
КТ – большой глобальный рынок; годовой объем продаж КТ – $500 млн. с ростом 9-10%
Как устроен компьютерный тренажер
Завод Заводская РСУ
Станции операторов
Виртуальный
мир
Инструкторская
станция
Динамические
модели установок
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.
Все ли хорошо в предлагаемых на рынке тренажерах
• Качество КТ определяется его подобием реальной работе оператора
- Физическое подобие – точность модели ТП и среды операторского управления
- Психологическое подобие – схожесть процесса принятия операторских
решений в тренинге и в реальной работе
- Опасность «ложного» навыка при недостаточном уровне подобия
• На российском рынке есть выбор (работы сейчас хватает на всех)
- Стоимость предложений разнится в разы
- При всех нюансах воссоздания операторской среды и методических
приемов основное различие – в точности моделирования ТП
- КТ без точной модели процесса не защищает пользователя, его персонал
и производственные активы
- Проверить точность модели в предлагаемом вам тренажере возможно
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.
Настало время перезагрузки в российском тренажеростроении
Тренажерные модели – сердце КТ
Особенности тренажёрных моделей ТП
• Строятся на базе фундаментальных физико-химических
принципов функционирования ТП
• Полны по управляющим воздействиям (многие десятки)
и измеряемым переменным (многие сотни)
• Функционируют в широком диапазоне изменения
переменных
• Работают в имитационном режиме, допуская
произвольные по времени и по составу вмешательства
участников тренинга в ход ТП
• Поддерживают широкий набор типовых и специальных
тренировочных ситуаций, включая пуск, плановый и
аварийный останов
• Выдерживают работу не только в нормальном и близких
к нормальному состояниях, но и в нештатных и даже Lorenzo Lippi (1606 – 1665) . Аллегория моделирования.
«Женщина, держащая маску и плод граната», 1640
аварийных ситуациях
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.Тренажерные модели – сердце КТ2
Адекватность тренажёрных моделей
• Адекватность моделей (реалистичность поведения в статике и динамике) должна быть
гарантирована в широком диапазоне режимов. Часто «недорогие» тренажеры не
выдерживают процедуры пуска/останова. Это четкий признак недостаточного качества
моделей.
• Точность моделей должна позволять проверку технологии, систем регулирования и
стратегий управления
- Пример 1. Российский НПЗ, секция изомеризация комплексной установки переработки
нефти. При проверке модели на стадии приемки тренажера выявлены недоработки в
технологическом проекте, которые были устранены до пуска. Тренажер помог
сэкономить время на пуске и избежать потерь из-за проектных ошибок.
- Пример 2. На том же объекте с помощью КТ исследованы различные стратегии
управления осушителями сырья, компрессорным оборудованием, регулятором
соотношения. Это даст возможность оператором сразу после пуска уверенно
управлять установкой, опираясь на заранее выработанные и проверенные стратегии.
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.Тренажерные модели – сердце КТ3
Адекватность тренажёрных моделей
- Пример 3. Установка переработки нефти на российской нефтяной платформе.
Тренажер разработан для уже функционирующего объекта. На реальной
установке произошел отказ компрессора. После разбора аварийной ситуации
было высказано предположение об ее нескольких возможных причинах. Все
они были воспроизведены на КТ, что в конечном итоге позволило определить
истинную причину остановка компрессора.
- Пример 4. Российский НПЗ. Установка каталитического крекинга. Система
блокировок и защит (более 200 таких схем). Множество ошибок выявлены в
динамическом режиме на тренажерной модели. Тестирование заняло 2 недели,
также как и на реальном пуске, но без риска для производства и потери
времени.
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.UniSim Design – средство проектирования ТП
Проектирование установки
UniSim Design Трубопроводы
(Статика, Динамика)
Амины (Нефти, Термодинамика)
Нефть и газ
Электролиты
Разделение
Пинч-анализ
Сырая нефть Многофазное Теплообменное
равновесие Реакторы
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved. оборудование
Honeywell располагает мощнейшей системой моделирования ТП в углеводородной отраслиUniSim Design – средство проектирования ТП2
UniSim Design постоянно развивается и улучшается, чтобы соответствовать
актуальным запросам пользователей
Некоторые новшества в версии продукта R450/451:
• Усовершенствование моделей трубопроводов и клапанов
• Новые типы оборудования: многофазный насос, жидкостная турбина
• Интеграция кожухо-трубного теплообменника HTRI
• Добавление утилиты регрессии PVT
• Реализация алгоритма оптимизации NOVA
• Импорт свойств нефтей из Crude Suite и Haverly H/CAMS
• Генерация LP-векторов
• UniSim DMS Tool – интерфейс в Excel для доступа к параметрам модели
• др.
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.UniSim – тренажерное решение для всего жизненного цикла
производства
- Повышение рентабельности - Повышение производи-
- Повышение производительности и
- Глубокие знания и высокая квалификация персонала тельности и снижение
надежности установки
- Сокращение пуска, повышение надежности снижение затрат (на 1-3%)
- Снижение расходов на строитель-
затрат на инжиниринг (> $1 миллиона на каждый - 1-4% экономии на
ство на 0,5% и повышение произ-
процесс) качестве продукции
водительности на 0,2%
Пакет UniSim для проектирования Пакет UniSim для оптимизации
Технологические процессы Пакет UniSim для управления Интеграция моделей UniSim с многоуровневой
Динамические характеристики - Модель процесса оптимизацией
Нефтегазовая промышленность - Среда управления Обновление моделей и оптимизация реального времени
Химия, Нефтехимия - Синхронизация процесса и модели Цифровые двойники
Проектирование оборудования - Управление процессом Составление расписаний
Физические свойства Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved. ПланированиеЗа пределами компьютерного тренинга…
• Инжиниринг производственных процессов
− Анализ работы технологического оборудования
− Прогнозирование скорости коррозии
− Проверка реализуемости оперативных сценариев
− Проверка управляемости ТП
• Поиск и устранение неисправностей
− Мониторинг и диагностика процесса путем «проигрывания» модели и сравнения с реальными
наблюдениями
− Анализ и интерпретация полученных рассогласований
− Проверка процедур компенсации неисправностей
• Балансировка и верификация данных
− Определение материальных и тепловых балансов
− Обнаружение и отсечение несостоятельной информации
− Сглаживание данных для целей мониторинга, долгосрочного планирования и статической
оптимизации Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.
После пуска ТП нуждается в постоянном совершенствовании, чему помогает модельВыводы. Будущие задачи тренажёрного сообщества
• Количество внедренных тренажеров серьезно выросло. Статистика аварий
по вине персонала, по-прежнему, удручает
• КТ без должного уровня физического подобия не только бесполезны, но и
могут навредить («ложный» навык)
• Модель ТП – сердце тренажера; она должна быть исполнена очень
качественно
• Требования к тренажёрной модели должны быть четко сформулированы в
ТЗ. Их выполнение должно гарантироваться процедурой приемки моделей
• Точная тренажерная модель – основа решения многих важных задач
инжиниринга
• У предприятий появились серьезные бюджеты на компьютерный тренинг.
Эти средства нужно использовать рационально
Honeywell Proprietary - © 2017 by Honeywell International Inc. All rights reserved.
На промышленной безопасности нельзя экономить – правила ТБ «пишутся кровью»Спасибо за внимание!
Вы также можете почитать
