Корпорация Honeywell реализовала первый в России проект внедрения усовершенствованного управления (APC) на произвестве аммиака в Череповце

ОАО «ФосАгро-Череповец» – крупнейший в Европе производитель фосфорсодержащих удобрений, фосфорной и серной кислот, а также один из ведущих производителей NPK-удобрений, аммиака и аммиачной селитры среди российских предприятий химической промышленности. Предприятие было создано в 2012 году в результате слияния ОАО «Аммофос» и ОАО «Череповецкий «Азот», в результате оно объединило производственные мощности обоих предприятий и является их правопреемником. Cегодня ОАО «ФосАгро-Череповец» – крупнейший в России экспортер фосфорсодержащих удобрений, осуществляющий поставки в страны Западной Европы, Азии, Америки и Африки. В этом тексте компания делится опытом внедрения APC-решений на производстве аммиака в одном из собственных цехов. Важно отметить, что это первый подобный проект на территории России.

Преимущества

Усовершенствованное управление технологическими процессами, или «APC» (от «Advanced Process Control»), – это современная наукоемкая технология, применение которой на производстве позволяет существенно повысить эффективность использования действующих компьютерных («распределенных») систем управления. Научные основы APC были заложены в 1970-х – 80-х годах, а начиная с 90-х первые APC-системы начали появляться на производствах. Сегодня в мире успешно функционируют тысячи подобных систем, которые используются, главным образом, в нефтепереработке, нефтехимии, производстве минеральных удобрений, обогащении полезных ископаемых. В России первые проекты по созданию APC-систем были выполнены в середине 2000-х годов.

APC-система представляет собой программно-аппаратный комплекс, интегрированный в действующую на технологическом объекте распределенную систему управления. Аппаратная часть APC-системы – это всего лишь обыкновенный, хотя и более мощный по сравнению с домашним, персональный компьютер – вся специфика APC заключается в программном обеспечении (ПО). Это ПО реализует сложные алгоритмы управления, основанные на использовании прогнозирующей модели технологического объекта. APC-система работает в режиме реального времени. Заложенная в нее модель позволяет на основе информации о текущем состоянии объекта быстро спрогнозировать, как он поведет себя в ближайшем будущем и, если прогноз покажет назревающие отклонения от технологической нормы, вычислить задания, необходимые для корректировки режима, и через распределенную систему передать их на органы управления. Таким образом, APC-система, благодаря встроенной в нее модели – «электронному мозгу» – может управлять технологическим процессом приблизительно так, как это делает оператор.

Многолетняя практика показала, что в результате использования APC-решений стабилизируются технологический режим и качество продукции, сокращаются потери, повышается надежность производства. Более того, встроенные в ПО APC-систем оптимизационные алгоритмы позволяют не только стабилизировать объект и более эффективно отрабатывать внешние возмущения, но и подбирать оптимальные по технико-экономическому критерию технологические режимы и автоматически их поддерживать. Такие оптимизационные возможности APC существенно повышают отдачу от этих систем, часто становясь, по сути, главным стимулом к их распространению.
Возможности технологии APC в сочетании с ее сравнительной дешевизной привлекли внимание руководства и специалистов ОАО «ФосАгро-Череповец».

Задачи

В качестве объекта реализации пилотного проекта был выбран цех производства аммиака № 1. Основными целями проекта стали стабилизация технологического процесса, увеличение выработки аммиака, снижение удельных энергозатрат. Цех № 1 был выбран как более готовый к внедрению APC в силу лучшего на тот момент состояния системы управления (измерительных приборов, регуляторов, исполнительных механизмов), что весьма важно для успеха APC-проекта.

Решение

Проект был реализован в несколько этапов. На первом специалисты Honeywell провели обследование Цеха № 1, оценили возможности реализации в нем APC-системы, выработали предварительную стратегию управления, определили конфигурацию системы, а также выявили «узкие места» технологического процесса, «расшивка» которых с помощью APC позволила бы получить максимальный эффект. На втором и третьем этапах было проведено соответственно эскизное и технорабочее проектирование системы. Основная цель этих работ – привязка стандартного ПО усовершенствованного управления к реальному технологическому объекту. На этапе эскизного проектирования была зафиксирована структура создаваемой APC-системы, определены ее входные и выходные переменные, уточнена стратегия управления, намечены решения по интеграции APC-системы с существующей на объекте распределенной системой управления. Было обосновано решение реализовать APC-систему в виде нескольких взаимосвязанных блоков, охватывающих первичный и вторичный риформинги, колонну синтеза и аммиачно-холодильную установку Цеха № 1.

На этапе технорабочего проектирования было проведено специальное тестирование объекта, построена прогнозирующая модель, сконфигурирована APC-система и тщательно проверена в офисных условиях. Были также детально проработаны решения по системной интеграции APC и распределенной системы управления и создан операторский интерфейс APC-системы. На этом этапе было также проведено обучение специалистов «ФосАгро-Череповец» основам правильной эксплуатации и сопровождения системы и создан комплект проектной документации, включающей в себя необходимые пользовательские инструкции. Но завершающем этапе проекта разработанные и проверенные в офисе решения были реализованы на объекте. Проведенные системно-интеграционные испытания подтвердили требуемый уровень надежности и безопасности APC-системы. После проведения обучения операторов цеха основам эксплуатации системы было получено разрешение на ввод в действие. Так как агрегат производства аммиака – это крупный и сложный технологический объект, состоящий из нескольких блоков со множеством перекрестных связей и существенно различной динамикой (сочетанием «медленных» и «быстрых» процессов), процесс пуско-наладки системы оказался непростым. Успешное внедрение АРС –системы состоялось благодаря слаженным и профессональным действиям команды компании Honeywell и ОАО «Фосагро-Череповец».

Опытная эксплуатация APC-системы, длившаяся несколько месяцев, продемонстрировала снижение удельного энергопотребления, снижение потерь аммиака в танковых газах и газах продувки, а вследствие этого – увеличение выработки аммиака, а также стабилизацию технологического режима и очевидное удобство ведения процесса для операторов.
Система была успешно принята в промышленную эксплуатацию, и в настоящее время Honeywell осуществляет ее гарантийное сопровождение. Это первое промышленное внедрение АРС-системы на агрегатах аммиака на российских предприятиях.

www.honeywellprocess.com/software