Технические науки/12.Автоматизированные системы управления на производстве.
Магистрант, Дуйсекеева Б.М.
Таразский Государственный университет имени М.Х.Дулати
Казахстан, Тараз
Имитационное моделирование вакуумной переработки нефти с помощью сетей Петри
Аннотация. На основе сетей Петри разработаны модели базовых вариантов
технологического процесса вакуумной переработки нефти. Составлено операторская
схема вакуумной переработки нефти. Определены области использования методологии
сетей Петри при моделировании вакуумной переработки нефти.
Ключевые
слова: вакуумное переработка
нефти, сети Петри, имитационное моделирование, технологическая схема
Annotation. The models of basic versions of technological process
of vacuum oil refinery are developed on
the basis of Petri nets. The operator scheme of vacuum oil refining is
compiled. The area of usage of Petri net methodology in modeling vacuum
refining is identified.
Key
words: vacuum oil refinery, Petri net, technological scheme, sumilation.
Республика Казахстан богата природными углеводородными
ресурсами, в том числе нефтью, газами и углем. По их запасам и объему
производства наше государство находится в числе 10-12-ти стран мира, добывающих
их в большом объеме. Переработка нефти
в стране ведется на 3-х нефтепе-рерабатывающих заводов(НПЗ). Динамика
изменения объема добычи и переработки нефти за последние 20 лет в РК показана ниже
на рисунке 1.
Из этих данных следует, что объемы нефтепереработки в
нашей республике за последние годы
заметно снизились и составляют около 10% от количества добываемой нефти в
стране. Нам кажется, общим недостатком в работе всех наших НПЗ является то, что
все они недозагружены по исходному сырью нефти до первоначальной проектной
мощности и работа не автоматизированна.
В Казахстане работает 3 НПЗ: Атырауский НПЗ, ПетроКазахстан Ойл Продактс и
Павлодарский НПЗ, у всех один принцип работы:
1. Подготовка к переработке нефти
2. Первичное атмосферно-вакуумная переработка, она свою очередь делится:
·
Обработка через атмосферную перегонку
·
Вакуумную перегонку.[1]
Процесс обработки нефти является сложным технологическим процессом. На эффективность
переработки влияет большое количество
случайных факторов и сложных зависимостей от них обеспечивается
использованием методологии имитационного моделирования. Одним из перспективных
вариантов формального описания и анализа имитационных моделей является использование методологии сетей
Петри.[2]
Теория сетей Петри является математическим аппаратом,
предназначенным для работы с параллельными и асинхронными системами, к
которым относятся нефтеперерабатывающие
заводы.
В соответствии по определению сетью Петри П является
совокупность объектов
где 
- конечное множество позиций. 
-конечное множество переходов; I-входная функция переходов; О-выходная
функция переходов; 
-вектор маркировки сети Петри.[3]
Рассмотрим один из примером обработка мазута через
вакуумную перегонку.Принцип работы вакуумной перегонки:
Из того можно сделать операторскую схему:
Графичесий сеть Петри создается как двудольный граф, состоящий из вершин двух типов – позиций и переходов,
которые соединены непосредственно. В позициях могут размещаться метки(маркеры),
способные перемещаться по сети.
Моделирование в Сети
Петри осуществляется на событийно уровне. Переходы отображают действия,
происходящие в системе, а позиции- состояния, предшествующие этим действиям, и
состояния, принимаемые системой после выполнения действия. Таким образом,
модель сети Петри служит для отображения и анализа причинно-следственных связей
в системе. Анализ результатов моделирования позволяет определить, в каких
состояниях пребывала система.
На основании алгоритмов,
разработанных в , построены соответствующие модели технологического процесса модель
вакуумной переработки нефти реализованная в сети Петри содержит 17 позиций и 10 переходов.
Элементами
множества переходов Р является следующие события:
поступление мазута в печь, 
поступление на вакуум, тарелки, 
поступление на теплообменники, 
поступление на холодильник, 
поступление газа и воды, нефти в тарелку, 
поступление и смешивание в холодильнике, 
поступление газа, 
поступление нефти, 
поступление на отстойники разные жидкости. Элементами множества позиций Т являются
технологические операции: 
мазут обрабатывается в вакууме, по температуре делиться на
тарелки, 
орошение, 
обработка в теплообменнике, 
охлаждение в холодильнике
и деление на гудрон, широкий газойль, соляр, 
смешивание смеси, 
охлаждение и деление смеси
Входная
и выходная функции переходов I и O
имеют следующий вид:
|
|
|
t1 |
t2 |
t3 |
t4 |
t5 |
t6 |
t7 |
t8 |
t9 |
t10 |
|
|
p1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
p6 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
I= |
p7 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p11 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
p12 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
p13 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p14 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
P15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
P16 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
P17 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
t1 |
t2 |
t3 |
t4 |
t5 |
t6 |
t7 |
t8 |
t9 |
t10 |
|
|
p1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p2 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p3 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p5 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
p6 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
O= |
p7 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p8 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p9 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p10 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p11 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
p12 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
p13 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
p14 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
р15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
р16 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
р17 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
В
заключении можно сказать, что сети Петри
наглядно отображают моделируемый процесс, что существенно облегчает
процесс разработки и отладки модели и помогает оценить время обработки нефти и
его последовательность действии, что приводить нас тому что мы можем оценить
факторы влияния нефти и улучшения процесса обработки нефти.
Литература
1. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем: Пер. с англ. - М.:
Мир, 1984. - 264 с.
2. В. Е. Агабеков, В. К. Косяков Нефть и газ. Технологии и продукты
переработки. Учебное пособие -Феникс, 2014
3. Котов В.Е. Сети Петри. - М.: Главная редакция физико-математической литературы,
1984. - 160 с.
4. Лескин А.А., Мальцев П.А., Спиридонов А.М. Сети Петри в моделировании и
управлении. - Л.: Наука, 1989. - 133 с.