Reaaliaikaisen laskentaohjelmiston arkkitehtuurikehitys ja yleistys monituotetislauskolonneille

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2014-03-11
Department
Major/Subject
Process Systems Engineering
Mcode
KE3004
Degree programme
KEM - Kemian tekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
100 + 10
Series
Abstract
Prosessiteollisuudessa tärkeä edellytys kilpailukyvylle on valmistettujen tuotteiden tasainen laatu. Sen vuoksi tuotelaatua kuvaavaa tietoa on oltava jatkuvasti saatavilla, jotta prosesseja voidaan ohjata optimaalisesti ylätason säätimien avulla. Tämä diplomityö käsittelee reaaliaikaista laskentaohjelmistoa, joka on tarkoitettu monituotetislauksen säätöön, operointiin ja reaaliaikaiseen optimointiin vaadittavien laskentojen suoritukseen. Työn tavoitteena on laatia laskentaohjelmistolle uudistettu arkkitehtuuri, joka mahdollistaa helpomman ja nopeamman laskentojen konfiguroinnin sekä yleistää reaaliaikaiset laskennat erilaisille, toisistaan huomattavan paljon eroaville öljy- ja petrokemian teollisuuden monituotekolonneille. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin monituotetislauksen ilmiöitä sekä yleisten, reaaliaikaisesti määritettävien laskennallisten suureiden ennustamiseen liittyviä sovelluksia. Sen lisäksi esiteltiin ja arvioitiin kaupallisia, tislauskolonnien laskennallisten suureiden ennustamiseen soveltuvia soft sensor -ohjelmistoja. Kokeellisessa osassa laskentaohjelmistolle suunniteltiin ja toteutettiin uudistettu ohjelmistoarkkitehtuuri sisältäen monituotekolonnia mallintavan kirjaston, graafisen konfigurointityökalun sekä uudistetun sovelluksen reaaliaikaisten laskentojen suorittamiseen. Lisäksi laskennan algoritmeja uudistettiin siten, että laskenta on yleistetty öljynjalostus- ja petrokemian teollisuuden monituotekolonneille kolonnin rakenteesta, instrumentaatiosta ja lähtötiedoista riippumatta. Uudistetun ratkaisun toiminta testattiin kaupallisia prosessisimulaattoreita ja herkkyysanalyysia hyödyntäen. Laskennan konfiguroinnin todettiin olevan helpompaa, nopeampaa ja suoritettavissa lähdekoodia muokkaamatta monimutkaisillekin monituotekolonneille. Ratkaisu todettiin myös edellistä vikasietoisemmaksi, operaattorille informatiivisemmaksi sekä yhteensopivammaksi modernien automaatio- ja informaatioteknisten järjestelmien kanssa.

Uniform quality of products is a fundamental prerequisite for competitiveness in the process industry. Therefore, real-time information concerning product quality must be available for high-level controllers to achieve optimal control of the production process. This thesis examines a software package for performing real-time inferential calculations required in control, operation and real-time optimization of multi-product distillation columns. The aim is to create a new architecture for the software, enabling easier and faster configuration of real-time calculations and generalizing the calculation procedures to be suitable for different, highly versatile multi-product columns in refining and petrochemical industries. The literature part of this thesis studies the phenomena related to multi-product distillation and industrial applications of predicting real-time inferential key variables. In addition, it presents and evaluates commercial software suitable for developing soft sensors in distillation columns. In the experimental part a new architecture was designed and implemented for the real-time calculation software, including a library module for modeling multi-product columns, a graphical configuration tool and a renewed application for performing the actual real-time calculations. Furthermore, algorithms were redesigned and generalized for multi-product columns in refining and petrochemical industries, regardless of their versatility in column structure, instrumentation and information available. The functionality of the redesigned solution was tested utilizing commercial process simulator software and sensitivity analysis. The configuration of calculations turned out to be easier, faster and implementable without editing the source code of the software even for complex multi-product columns. The solution was also proven to be more fault-tolerant, informative for the operator and compatible with modern automation and information systems.
Description
Supervisor
Jämsä-Jounela, Sirkka-Liisa
Thesis advisor
Vanhamäki, Veli
Bergman, Samuli
Keywords
monituotetislaus, reaaliaikainen, ohjelmisto, soft sensor, multi-product distillation, real-time, software, soft sensor
Other note
Citation