1. 86 №4 апрель • 2010
HYDROCARBON PROCESSING: КОНТРОЛЬ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
ФАКТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПРОЦЕССОМ
A. G. Kern, компания «Tesoro Corporation», Лос-Анджелес, Калифорния
В статье представлено несколько полезных примеров
Показатели системы управления могут быть высо-
коэффективными. Они обеспечивают сохранность и
исправностьвсейсистемы,доступныесредстватехни-
ческой поддержки и способствуют решению проблем
работы систем управления.
Принципсистемыпоказателейможетбытьприменен
ксистемамуправлениялюбогопоколения.Новыесисте-
мыуправленияобычнонеобеспечиваютмаксимальной
производительностиилифункциональностивтечение
несколькихлет.Системапоказателейможетускорить
этот процесс и поддерживать ее на протяжении всего
срока эксплуатации. Для устаревших систем управле-
ния, система показателей может использоваться для
оценки производительности и усовершенствования
управления зонами риска.
Показатели способствуют контролю состояния
основной системы управления, подобно измерению
основных показателей состояния организма у чело-
века. Пока они находятся в пределах нормы, система
надежнофункционирует,нокогдаэтинормынаруша-
ются, необходима дальнейшая их оценка и обработка,
чтобысвестирискикприемлемымуровням.Показатели
системы управления служат для контроля состояния
системы.
Система показателей отвечает следующим пред-
положениям:
•еслирегулирующиесредстваявляютсязвуковыми,
то большинство распределительных клапанов будут
работать в автоматическом режиме;
•еслисистемыбезопасностиисправны,тонекото-
рые функции будут заблокированы;
•если система оповещения эффективна, скорость
подачи сигнала будет находиться в рабочих пределах.
Большойобъемтехническихработ–важнаясостав-
ляющаясистемыпоказателей,однакопроверкаработо-
способностизачастуюнепроводится,чтоспособствует
возникновению нежелательных инцидентов или про-
блемсвыявлениемнедостатков.Системапоказателей
выявляет недостатки заранее, проверяя исправность
основными способами, независимо от технического
подхода(испытанногоилиноваторского).Послевведе-
ниявэксплуатациюсистемапоказателейпредохраняет
отухудшенияпроизводственныхпоказателей,которые
в свою очередь влияют на многие аспекты системы
управления.
Применениепоказателейсистемыуправления,иначе
называемыхключевымипоказателямиэффективности
(key performance indicators – KPI), было достаточно
распространеновпоследниегоды,номногиеначинания
неполучилидальнейшегоразвитияиз-занекоторыхти-
пичныхошибок.Этастатьяпоможетизбежатьошибок
и определить руководящие принципы.
ПРИНЦИПЫ И ОШИБКИ
Показателисистемыуправленияотражаютсостояние
системы,анедеятельностьлюдей.Многиеусилияпропа-
ли даром из-за проблем с показателями, отражающими
индивидуальнуюпроизводительностьтруда.Фактически,
почтивсепоказателиотражаютразработку,функциони-
рованиеиобслуживание.Почтивсенеудовлетворитель-
ные результаты являются проблемой предприятия, а не
конкретногоспециалиста.Выбираяосновныепоказатели
и систематически определяя области риска, необходи-
мо помнить, что это касается системы управления, а не
персонала.
Всеэтифакторыкасаютсятехническогосостояниясис-
темыуправления,анеконтролякачестваработы.Контроль
качестваработы–этотолькоодинизнесколькихпоказа-
телей,приэтомнесамыйважныйсточкизренияаварий-
ности систем, функции безопасности, норм аварийной
сигнализацииит.д.Беспокойствоотносительнокачества
работы, особенно, если первоначально допущена ошиб-
ка и рассмотрены показатели, касающиеся персонала,
свело «на нет» многие попытки ввести в эксплуатацию
интерактивную систему показателей без какого-либо
учетасостояниясистемыуправления.Простаяиэффек-
тивнаяметодикапроведенияработ,направленнаянаэти
показатели, содержится в обсуждении ниже.
Чтокасаетсяэкономиивременииресурсовследуетиз-
бегатьпримененияпоказателей,которыевнедостаточной
степениповышаюткачествоработысистемыуправления.
Этовлечетзасобойусложнениетехническойподдержки,
подготовку отчетности и сбор данных вручную. Вместо
этого применяйте полностью автоматизированные по-
казателивсоответствииссуществующимистандартами
цифровойсвязи.Онинадежнывэксплуатациииэффек-
тивны.Крометого,автоматизированныеипоказателипре-
дыдущихпоколенийсоздаютсвоисобственныеисходные
данныедлясравнительнойоценкииобщегонаправления
развития,обеспечиваютвозможностьпроникновенияв
суть с целью устранения недостатков.
Избегайте попыток спроектировать все показатели
дополученияполнойинформации.Начнитесодногоили
двухпоказателейдлярешениянаиболееважныхпроблем.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

2. 87№4 • апрель 2010
HYDROCARBON PROCESSING: КОНТРОЛЬ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
Основывайтесьнаисправностидополнительныхпоказа-
телей,располагаяихнасвоемместе,чтобыдолговременно
поддерживать состояние системы управления. В целом,
стратегиязаключаетсявустановкеминимальногонабо-
ра показателей, каждый из которых будет представлять
какой-то основной аспект технического состояния или
функциональности системы управления. Ключевые по-
казатели перечислены ниже.
КЛАПАНЫ УПРАВЛЕНИЯ
В АВТОМАТИЗИРОВАННОМ РЕЖИМЕ
Не перепутайте с контролем качества работы, этот
показательопределяетиспользованиеосновногоклапана
управления – находится ли он в режиме автоматичес-
кого контроля или они ручном режиме регулировки.
Измерение более высоких уровней контроля (это оз-
начает, что затруднительный контроль качества рабо-
ты влияет на сокращение доходов, несмотря на то, что
отвечает на 90 % вопросов).
Этотпоказательобычновводятвдействиепопринципу
автоматического регулятора (в этом случае, автомати-
ческие регуляторы непосредственно прикрепляются к
регулирующим клапанам), но лучше основываться на
значении фактической производительности (если это
значениеизменяется,клапаннаходитсявавтоматическом
режиме;еслиэтозначениенеменяется,клапаннаходится
в ручном режиме).
Этот подход является более обобщенным.
ОТСЕЧКА ПО ВЕСОВОЙ КОМПЕНСАЦИИ
Этот показатель в значительной степени упрощает
сверку данных. Он служит для улучшения измерения
параметров потока через аппаратуру и способствует
повышениюдостоверностиприборов,которыеисполь-
зуют данные о потоке, непосредственно (аналогично
упреждающему регулированию) или опосредованно
через архив данных (аналогично LP, моделированию,
эффективному мониторингу и созданию проекта или
деятельности по выявлению неисправностей).
Подходзаключаетсявпримененииуравнениявесовой
компенсацииприменительноккаждомуузлу,заводуили
энергосистеме.Большинствообъектовтребуютпрочного
блокиратора весовой компенсации, представляющего
интерактивное, детализированное, функциональное
устройство с хорошей герметизацией.
Всестандартыцифровойсвязис1980г.имеютвстро-
енные термобарические компенсационные функции
потока. Это может быть использовано для улучшения
начальногоплановогозакрытияот3%дооптимального
диапазона меньше 1 %.
Измерения потока иногда могут вычисляться (на-
пример, через топливно-энергетический баланс тепло-
обменникаилифракционныйанализклапана).Данные
о потоке могут быть вычислены для закрытия весовой
компенсации. В этих случаях, качество должно опре-
деляться как «посредственное» или «неудовлетвори-
тельное», чтобы обратить внимание на недостающую
системумер,котораяможетбытьнеобходимадляболее
тщательной сверки данных в рабочем порядке или для
подсчета убытков.
Обходнойпутьдляобеспечениябезопасности.Этот
показательнегарантирует,чтосистемааварийнойзащи-
ты разработана технически грамотно и в соответствии
с передовым опытом. Этот показатель гарантирует, что
ожидаемаяфункцияобеспечениябезопасностисущес-
твует.Функциибезопасностиимеютобходныепутидля
упрощенного тестирования или ремонта, но также ис-
пользуютсявовремянестандартныхдействий,такихкак
запуск, остановка или отказы. Функция безопасности
используетсявпроцесседлительнойреконструкцииили
привозникновениинеполадоквприборах.Этотпоказа-
тель объясняет проблемы и помогает устранять их.
Полное устранение использования обходных путей
(кроме запланированных для тестирования ремонта)
сталообщепринятойпрактикой.Этодостигаетсявсоче-
тании с более утонченной логической схемой функции
безопасности,запускомнастроенныхзначенийпрограм-
мируемого устройства, что позволяет минимизировать
эффективное время и обеспечивает более жесткий ад-
министративный контроль использование обходных
выключателей.
Отказсистемы.Этотпоказательможетиспользовать-
ся как обходной путь для обеспечения безопасности и
отсечкиповесовойкомпенсации.Индикаторсостояния
системыуправлениядолженбыть«зеленым»,новомно-
гихсистемахуправления,предыдущегопоколенияисов-
ременных,операторыработаютссистемамивсостоянии
постояннойиндикациитревоги.Этотпоказательможет
служитьотправнойточкойдляежедневногообслужива-
ния специалистами аппаратных средств и систем.
Сигнально-управляемая операция (сигнальное
управление). Эти показатели не управляют аварийной
сигнализацией, но они извещают о том, находится ли
сигнализация в рабочем состоянии.
После подтверждения пригодности системы ава-
рийной защиты и автоматического управления к экс-
плуатации, механизм автоматической сигнализации
обеспечивает улучшение операционных показателей.
Если система аварийной сигнализации неисправна, то
производственный процесс находится под угрозой.
Автоматическоеуправлениевнастоящеевремяобес-
печивает несколько направлений, но число устраняе-
мых аварий продолжает увеличиваться. Современные
системы индикации и управления (display and control
system – DCS) могут обеспечить любые измерения,
представляя доступные данные как маркерные знаки
за определенный период времени. Взаимосвязанным
показателем, достойным рассмотрения, является пока-
зательрабочегопроцесса,т.е.числоизмененийрежима
работы в час, заданные значения и выпуски.
Применение постоянно действующего контроля и
управленияпроцессомразработки.Этотпоказательука-
зываетвеличину,покоторойоперативнаяинформация
системы управления была распространена за пределы
аппаратной в форме интеллектуальных клапанов и пе-
редатчиков. Доверять «немым» полевым устройствам
или «немым» интерфейсам связи это все равно, что по-
лагаться на аналоговую или пневматическую систему
управления предыдущего поколения. Недостаточное
качество устройств означает ограниченность системы
управленияпределамиаппаратнойкомнаты,накладывает
соответствующиеограничениянапроизводительность,
безопасность, надежность и возможность прогнозиру-
емого обслуживания.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

3. 88 №4 апрель • 2010
HYDROCARBON PROCESSING: КОНТРОЛЬ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
Действиезамкнутойсистемы.Запоследниедвадесяти-
летия,большинствоспециалистовнаконецпризналомно-
гомерноепрогностическоерегулирование(multivariable
predictivecontrol–MPC).Специалистыполагают,что
состояние системы управления зависит, во-первых,
от MPC-коэффициентов условий эксплуатации и, во-
вторых, от невероятных тенденций блуждающих па-
раметров, которые уводят от сути дела.
Этоговоритотом,чтореализациянавысокомуровне
управления – это объективно существующая задача.
Для тех, кому требуются дополнительные меры (вне
«достоинств автоматизации») следующим шагом яв-
ляется веский показатель процента автоматических
регулятороввкаскадномрежиме.Этовключаетвсебя
использование автоматического регулирования (кас-
кад,коэффициентит.д.),передовогоавтоматического
регулирования (advanced regulatory controls – ARC),
включаяуправлениесблокировкойавтоматики,«спе-
циальные» и «комплексные» петли и, конечно, MPC.
ПреимуществаMPC,этотакжепредметбеспокойства.
На данном этапе, немного практиков в области MPC
ссылаются на высокую надежность «коэффициента
условий эксплуатации».
Перевела В. Залесская
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Kern,A.G.,«Onlinemonitoringofmultivariablecontrolutilization
and benefits», Hydrocarbon Processing, October 2005.
Allan Kern (А. Керн), имеет более чем 30 летний
опытработывобластимеждународногоуправления
производственнымпроцессом,внастоящеевремя
работает в должности главного инженера систе-
мыконтроля,нефтеперерабатывающейкомпании
TesoroCorporation,Лос-Анджелес(шт.Калифорния,
США).А.Кернвысококвалифицированныйдипло-
мированный инженер, старший член ISA. В 1981 г.
окончил Университет шт. Вайоминг (США).
Показатели – их цель и возможные проблемы
Показатель Цель Проблема
Клапаны управления
в автоматизированном режиме
Планово:>75 % Индицирует условие и использование клапанов управления и других
исполнительных устройств.
Оптимально:>90 % Большое число обозначает надежность работы, хорошее использование
актива с точки зрения контроля и процесса и высокая отдача от
инвестиций.
Малое число обозначает ненадежность или непригодность клапанов
управления или ошибки в конструкции автоматического регулирования.
Обходной путь для функций
обеспечения безопасности
Планово: 0 Индицирует надежность и доступность функции по обеспечению
безопасности.
Большое число обозначает снижение эффективности системы
аварийной защиты, обычно из-за проблем с полевыми устройствами
или конфликтов между эксплуатационными требованиями и
конструкцией системы аварийной защиты.
Малое число обозначает результативный ввод в действие системы
аварийной защиты и уверенность в том, что ожидаемая функция
обеспечения безопасности находится в распоряжении.
Отсечка по весовой компенсации Планово: <3 % Обозначает общее техническое состояние указателей расхода и
данные по весовой компенсации (текущей или архивной).
Оптимально: <1 % Малое число обозначает надежность расходомеров и надежность
данных потока для всех пользователей данных.
Большое число обозначает недостаточный мониторинг потока и
представляет ошибку во взаимосвязанных системах.
Отказ системы Планово: 0 Обозначает состояние аппаратного оборудования и интерфейса связи
с точки зрения системы.
Малое число обозначает достаточную надежность системы
управления с низким риском непредвиденных отказов.
Большое число обозначает проблемы в надежности системы
управления с риском в эксплуатационной пригодности.
Устраненные аварии Зависит от местных условий Обозначает количество намерений аварийной сигнализации,
управление аварийной сигнализации и ожидания результативности
от процесса, управляемого аварийной сигнализацией, в обычных и
аномальных условиях эксплуатации.
Число тревог Принять во внимание
промышленные инструкции
Точные числа обозначают надежность аварийной сигнализации и
реалистические ожидания от успешности процессов, управляемых
аварийной сигнализацией.
Пиковое число Отклонившиеся от реальных данных числа отражают слабые места
в конструкции аварийной сигнализации и в управлении, с риском в
процессе, управляемом аварийной сигнализации в обычных и
аномальных условиях эксплуатации.
Действие замкнутой системы Планово:>75% Обозначает вероятность исправного состояния ARC и (если включено)
многомерного или другое упреждающее регулирование.
Оптимально: >90% Большие числа обозначают успешность программ упреждающего
регулирования.
Малые числа обозначают сложность при введении в действие и
поддержании упреждающего регулирования.
Применение постоянно действующего
контроля и управления процессом
разработки
Планово: Базируется
на ежегодных задачах
Обозначает процент передатчиков и клапанов с компьютерным
управлением.
Большое число обозначает получение прибыли от производительности
и надежности, связанной с применением постоянно действующего
контроля и управлением процессом разработки Малое число
обозначает ограниченность системы управления пределами аппаратной
комнаты с потерей возможности улучшений, связанных с
применением постоянно действующего контроля и управления
процессом разработки.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»