Многоуровневая оперативная оптимизация технологического режима установок подготовки нефти

Развит и реализован иерархический подход решения задачи оперативной оптимизации многоуровневого объекта в приложении к модели цеха подготовки и перекачки нефти (ЦППН), включающего две параллельные установки подготовки нефти (УПН) с секциями предварительного и глубокого обезвоживания нефтяной эмульсии. Сформированы общий для цеха и локальные критерии управления по отдельным секциям в условиях переменной технологической и рыночной ситуаций. Описаны аналитико-экспериментальные модели управления основными аппаратами УПН - подогревателями, сепараторами, отстойниками и установки в целом. Применен метод формирования локальных компромиссных (Парето-эффективных) множеств управления режимами работы основных аппаратов с последующей аппроксимацией этих множеств нейросетевыми моделями. Предложен и продемонстрирован на модели ЦППН алгоритм многоуровневой оптимизации, в котором поиск оптимального режима ведётся в пространстве координат на локальных Парето-множествах, что существенно сокращает размерность задачи, гарантирует сходимость и локальную эффективность режимов каждого аппарата, облегчает адаптацию к изменениям технологических и экономических условий функционирования цеха.

Аффилиация авторов

Фарунцев Сергей Дмитриевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Автоматизация и робототехника»,
ФГАОУ ВО «Омский государственный технический университет».
Шкодырев Вячеслав Петрович – д-р техн. наук, проф., директор Научно-технологического комплекса "Математическое моделирование и интеллектуальные системы управления",
Гебель Елена Сергеевна – канд. техн. наук, доцент Высшей школы управления кибер-физическими системами, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого.
E-mail: sdfar52@gmail.com; shkodyrev@spbstu.ru; gebel_es@spbstu.ru

Список литературы
1. George B. Dantzig, Philip Wolfe. Decomposition Principle for Linear Programs // Operations Research. 8: 101–111. 1960.
2. Вентцель Е.С. Введение в исследование операций : М. Сов. Радио, 1964, 388 с.
3. Lasdon Leon S. Optimization theory for large systems : New York : Macmillan, 1970. 523 р.
4. Фарунцев С. Д. Многокритериальный принцип декомпозиции оптимизационных задач большой размерности в многоуровневых коллекторных системах // Оптимизация структур АСУ в машиностроении : материалы регион. науч.-техн. конф. Омск. 1980. С. 88–89.
5. Arsenyev D., Malykhina G., Shkodyrev V. Industrial Process Control Using DPCA and Hierarchical Pareto Optimization // Processes, 2023. 11(12), 3329.
6. Faruntsev S.D. Optimization of chemical productions with multilevel collector structure based on compromise sets // Journal of Physics: Conf. Series, 1441, 012058, 2020.
7. Fonseca C.M. and Fleming, P.J. Genetic Algorithms for Multiobjective Optimization: Formulation, Discussion and Generalization // Proceedings of the ICGA-93: Fifth International Conference on Genetic Algorithms, 17-22 July 1993, San Mateo, 416-423.
8. Yoshiharu IWATA, Satoshi TERADA, Takumi TOMOMOTO, Hidenori MURATA, Ryohei SATOH. Fundamental Study on the Hierarchical Multi-Objective Optimization Method // Journal of Smart Processing. 2023 Vol.12, Issue 6 Pp/ 336-343.
9. Fonseca RM., Leeuwenburgh, O., Van den Hof, PMJ., & Jansen, JD. (2014). Ensemble-based hierarchical multi-objective production optimization of smart wells // Computational Geosciences: modeling, simulation and data analysis, 18(3-4), 449-461.
10. Venkat A.N. Distributed Model Predictive Control: Theory and Applications. PhD Thesis, Univ. of Wisconsin–Madison, 2006.
11. Maxim A., Pauca O., Caruntu C.-F. Distributed Model Predictive Control and Coalitional Control Strategies—Comparative Performance Analysis Using an Eight-Tank Process Case Study. Actuators, 12(7), 281, 2023.
12. Ellis M., Durand H., Christofides P.D. A Tutorial Review of Economic Model Predictive Control Methods // Journal of Process Control, 24(8), 1156–1178, 2014.
13. Фарунцев С.Д. Опыт применения методов математического моделирования для построения комплексных моделей управления объектами промысловой подготовки нефти // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 12. С. 7–21.
14. Сахабутдинов Р.З., Губайдулин Ф.Р, Исмагилов И.Х., Космачева Т.Ф. Особенности формирования и разрушения водонефтяных эмульсий на поздней стадии разработки нефтяных месторождений. М.: ОАО ВНИИЩЭНГ, 2005. – 324 с.