توصيفگر ها :
كنترل كننده پيش بين , كنترل چندمتغيره , فرايند تفكيك در صنايع بالادستي نفت , تفكيك گر گرانشي افقي سه فاز
چكيده فارسي :
يكي از اولين و مهمترين عملياتهاي فرايندي در پالايش نفت، عملـيات تفكيك نفت خـام از گاز و آب همراه آن در تفكـيكگرها ميباشد. به شكل سنتي و از ديرباز براي مديريت و كنترل فرايند تفكيك، از حلقههاي كنترل PID استفاده ميشود. چنين به نظر ميرسد كه تغيير نسل سيستمهاي كنترلي از نيوماتيكي به الكترونيكي تنها توانسته است با حذف كنترل كنندهها از درون سايت، آنها را به صورت برنامهاي در حافظه PLCها قرار دهد و كنترلكننده PID همچنان بر بسياري از حلقههاي كنترلي حكم فرما است. با وجود آن كه مدتها است كنترل كنندههاي PID به دليل سادگي فهم منطق و مقاوم بودن در برابر نويزهاي صنعتي جايگاه اثبات شده و مطمئني در صنعت نفت يافتهاند، اما تنظيم كردن پارامترهاي آنها در عمل نياز به تجربه و صرف زمان نسبتا زيادي دارد. علاوه بر آن، عليرغم وجود روشهاي بسيار جهت تنظبم پارامترهاي PID در كنترل SISO، انجام تنظيمات PID در كنترل MIMO كه بحث روز صنايع فرايندي است، بسيار دشوار بوده و ممكن است ميسر نباشد. اين محدوديت كنترلكننده PID، صنايع فرايندي و چندمتغيرهاي كه ميبايست به دليل برهمكنش ذاتي متغيرهاي كنترلي شان به صورت يكپارچه و متمركز كنترل شوند را به سمت كنترل غيرمتمركز با همان رويكرد كنترلي سوق ميدهد. از جمله اين صنايع فرايندي و چندمتغيره، مراحل پالايش بالادستي در صنعت نفت و به طور مشخص، عمليات تفكيك در تفكيكگرهاي گرانشي افقي سهفاز است. كنترل پيشبين كه اساسا در بدو ظهور از صنايع فرايندي و چندمتغيره نفت پا به عرصهي وجود نهاد، با تكيه بر تواناييهاي خود يكي از بهترين گزينهها است. در اين پژوهش، به منظور بهرهمندي از تواناييهاي اين كنترلكننده و با هدف استفاده بهتر از ظرفيت تفكيكگرها، ميخواهيم فرايند تفكيك رخداده در يك تفكيكگر گرانشي افقي سهفاز را با كنترلكننده پيشبين كنترل كنيم. براي انجام اين كار، پس از محاسبه مدل سيستم و خطيسازي آن حول نقطه كار، به طراحي كنترلكننده خواهيم پرداخت و با شبيهسازيهاي متعدد، قابليتها و تواناييهاي اين كنترلكننده در كنترل فرايند تفكيك را نشان ميدهيم. سپس با هدف تجميع قابليتهاي دو نوع كنترلكننده PID و MPC، آنها را در ساختار آبشاري در كنار يكديگر بهكار بسته و ويژگيهاي كنترلكننده جديد را بررسي ميكنيم.
چكيده انگليسي :
One of the earliest and most crucial procedural operations in oil refining is the separation of crude oil from its associated gas and water in separators. Traditionally, PID control loops have been employed for managing and controlling the separation process. It appears that the transition from pneumatic to electronic control systems has merely facilitated the relocation of controllers from the site to programmatically stored within PLC memories, with PID logic still governing many control loops. Despite PID controllers' longstanding proven status in the oil industry due to their logic's simplicity and resilience against industrial noises, configuring their parameters in practice requires considerable experience and time investment. Furthermore, despite the existence of numerous methods for tuning PID parameters in SISO control systems, adjusting PID in MIMO control systems, which is a current topic in process industries, is significantly challenging and may not always be achievable. This limitation of PID controllers steers multivariable processes and industries towards decentralized PID control logic, despite the fact that, due to inherent interactions between their controlled variables, they should be controlled in a centeralized manner. Among these processes and multivariable industries, the upstream refining stages in the oil industry, particularly the separation operations in three-phase horizontal gravity separators, stand out. Model Predictive Control, which essentially introduced from multivariable processes in oil industries, relying on its capabilities, remains one of the best options. In this study, aiming to exploit the capabilities of this control approach and with the objective of better utilizing the separation capacity of separators, we intend to control the separation process occurring in a three-phase horizontal gravity separator with a Model Predictive Controller. To achieve this goal, after modeling and linearization of the system around the operating point, we will focus on designing the controller and demonstrate its capabilities and effectiveness in process control through simulations. Then, with the aim of combining the capabilities of two types of PID and MPC controllers, we will employ them in a cascade structure alongside each other and investigate the performance of the proposed controller.
