7.3. Структура подсистемы оптимизации отделения пиролиза

При оперативном управлении необходимо обеспечивать решение ло­кальных задач по оптимизации планового выпуска этилена (7.4) или пропилена (7.5). Решение задач оптимизации отделения пиролиза состоит в выборе технологических режимов каждой отдельной пиролизной печи (рис. 7.1) по управляющим параметрам: S_р^опт – рас­ход сырья в р-ю печь; V_p^опт – относительный расход пара и Т_р^опт – температура пирогаза на выходе печи. Для эквивалентной пиролизной печи принимаются следующие соотношения:

(7.11)

Кроме этих общих, возникает ряд локальных задач. Одна из задач, способ решения которой определяет в основ­ном структуру построения подсистемы оптимизации отделения пиролиза – задача оптимального распределения нагрузки S_o между параллельно работающими бензиновыми пиролизными печами (р = 1,2,..., m).

коллектор пирогаза

Р₁

Рис. 7.1. Структурная схема пиролизной печи:

р – номер эквивалентной пиролизной печи; М – молекулярная масса сырья; S – расход сырья; W – расход пара; Т – температура; Р – давление на выходе печи; А – отбор пробы на хроматографический анализ

Решение этой задачи, как правило, осуществляется с применением методов декомпозиции и динамиче­ского программирования. Она также может быть решена методом линейного программи­рования.

Ниже рассмотрены особенности построения подсистемы, в которой задача оптимального распределения нагрузки реша­ется с использованием метода линейного программирования для обобщенной математической модели блока бензиновых пиролизных печей, а текущей оптимизации отдельных этановых и бен­зиновых пиролизных печей – на базе адаптивной математиче­ской модели. Такую систему можно отнести к адаптивным ие­рархическим двухуровневым системам с эталонной моделью.

Задача оптимизации отделения пиролиза решается в три этапа.

1. При заданной производительности по блоку этановых пи­ролизных печей рассчитывают оптималь­ный режим каждой печи (например, текущая оптимизация по критерию максимизации выхода этилена), определяют суммар­ный выход целевых компонентов и вычисляют ограничения по этим компонентам для блока бензиновых пиролизных пе­чей.

2. По математической модели блока бензиновых пиролизных печей рассчитывают предварительный оптимальный технологи­ческий режим каждой бензиновой печи и определяют ограниче­ния по выработке этилена и пропилена. Рассчитанный опти­мальный режим используют для предварительной оптимизации бензинового блока.

3. По найденным оптимальным нагрузкам и ограничениям по целевым компонентам производят текущую оптимизацию каждой бензиновой печи по критерию оптимизации максималь­ного выхода этилена при этиленовом режиме или пропилена при пропиленовом режиме.

В этой системе решение задач текущей оптимизации этано­вых и бензиновых печей (этап 1) представляет собой нижний уровень иерархической системы управления. На верхнем уров­не системы решается задача оптимального распределения на­грузки в бензиновом блоке. При этом для реше­ния задачи текущей оптимизации используются градиентные методы. Аналогичные расчеты с использованием метода динамического программирования выполняются в 5 – 10 раз медленнее.

Таким образом, иерархическая структура функциональной подсистемы, несмотря на ее очевидную сложность при про­граммной реализации, весьма экономична в вычислительном аспекте. Некоторая погрешность, вызванная использованием метода линейного программирования, компенсируется при те­кущей оптимизации, где применяется более сложная математи­ческая модель пиролизной печи. Поэтому важной задачей при создании системы управления является выбор математиче­ской модели пиролизной печи.