Введение к работе
Актуальность. В настоящее время одним из важных направлений
научно-технического прогресса нефтеперерабатывающей и нефтехими
ческой промышленности является создание энергосберегающих
производств, которые могут приспосабливаться к использованию
разнообразного нефтяного сырья и к изменению номенклатуры
выпускаемой продукции.
Для автоматизированного проектирования энергосберегающих установок нефтепереработки необходимо создать специальные экспертные системы (ЭС) синтеза оптимальных химико-технологических систем (ХТС), которые позволяют генерировать оптимальные смысловые решения, представляющие собой описание или чертеж технологической схемы энергосберегающей ХТС.
В современной научно-технической литературе подробно не освещены вопросы разработки и применения экспертных систем для выбора способов энергосбережения в нефтеперерабатывающих производствах, для синтеза оптимальных энергосберегающих ХТС нефтеперерабатывающих производств, для синтеза оптимальных теплообмеиных систем (ТС), которые обеспечивают рекуперацию вторичных энергоресурсов установок нефтепереработки. Мало внимания уделяется разработке научных принципов создания интеллектуального обеспечения гибридных экспертных систем синтеза ресурсосберегающих ХТС нефтепереработки и нефтехимии. Недостаточно проработаны вопросы синтеза оптимальных ТС при интервальном изменении значений температур исходных горячих и холодных потоков, что нередко обусловливает низкую эффективность эксплуатации производства.
В связи с этим задача разработки архитектуры, интеллектуального, алгоритмического и информационного обеспечения гибридной ЭС проектирования энергосберегающих установок нефтепереработки, а также создание эвристическо-вычислителыюй процедуры синтеза оптимальных ТС при интервальных значениях температур входных потоков имеет актуальное научное и хозяйственно-экономическое значение.
Основные разделы диссертационной работы выполнялись в соответствии с заданиями Государственной научно-технической программы Министерства пауки и технической политики РФ "Экологическая безопасность химических производств" и Приоритетною направления "Соїдание энергосберегающих процессов на основе
рациональных химико-технологических систем, оптимизации
теплообменного оборудования и эффективных технологий разделения смесей" Государственной научно-технической программы РФ "Новые принципы и методы получения химических веществ и материалов".
Цель диссертационной работы: разработать модели представления
неформализованных знаний о способах проектирования
энергосберегающих установок первичной нефтепереработки и
эвристическо-вычислительную процедуру синтеза оптимальных
теплообменных систем с учетом интервального изменения значений температур технологических потоков сырой нефти и продуктов нефтепереработки, которые являются важнейшими компонентами интеллектуального обеспечения гибридных ЭС проектирования энергосберегающих установок первичной нефтепереработки; разработать архитектуру, алгоритмическое и информационное обеспечение гибридной ЭС проектирования энергосберегающих установок первичной нефтепереработки; применить разработанную гибридную ЭС для синтеза оптимальной теплообменной системы установки первичной нефтепереработки ЭЛОУ-АВТ-2.
Научная новизна:
впервые проведен концептуальный анализ знаний предметной области "Проектирование энергосберегающих установок первичной нефтепереработки" и построены фреймы - модели представления знаний основных понятий предметной области. ("нефтяное сырье", "нефтепродукт", "теплообменный аппарат", и т.д.), которые необходимы для накопления и переработки знаний при автоматизированном проектировании энергосберегающих ХТС первичной нефтепереработки;
разработано девять наборов продукционных правил, которые необходимы для автоматизированного выбора типов технологических схем первичной нефтепереработки и являются важнейшим компонентом интеллектуального обеспечения ЭС;
разработана продукционно-вычислительная процедура генерации оптимальных технологических схем энергосберегающих установок первичной нефтепереработки для различных видов сырой нефти;
- разработана эвристическо-вычислительная процедура синтеза
оптимальных теплообменных систем с учетом интервальных изменений
значений температур исходных горячих и холодных потоков, которая
необходима для синтеза оптимальной энергосберегающей ХТС первичной
нефтепереработки;
-разработана архитектура гибридной ЭС проектирования
энергосберегающих установок первичной нефтепереработки, которая генерирует оптимальные технологические схемы как на основе накопления и переработки неформализованных знаний предметной области, так и с помощью цифрового моделирования и оптимизации сгенерированных семантических решений.
Практическая значимость. Разработана гибридная ЭС
проектирования энергосберегающих установок нефтепереработки, которая может быть использована для решения различных задач проектирования новых и реконструкции действующих установок первичной нефтепереработки (язык программирования Турбо Паскаль, операционная система MS DOS).
Создана база знаний гибридной ЭС, программно реализующая модели представления знаний предметной области "Проектирование энергосберегабщих установок первичной нефтепереработки".
Проведен анализ эффективности действующей установки ЭЛОУ-АВТ-2 и сформулирована научная постановка задачи ее реконструкции как задачи синтеза оптимальной ТС с учетом интервальных изменений значений температур нефтяного сырья и продуктов нефтепереработки.
С использованием разработанной эврпстическо-вычислительной процедуры синтезирована оптимальная теплообменная система установки ЭЛОУ-АВТ-2, которая обеспечивает высокую степень рекуперации теплоты (0.94) при интервальном изменении значений температур входных технологических потоков.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции
"Математические методы в химии (ММХ-8)" (г.Тула, 1993 г.), Международной конференции "Кибернетика химико-технологических процессов (КХТП-94)" (г.Москва, 1994 г.), Международной конференции "Математические методы в химии и химической технологии (ММХ-9)" (г.Тверь, 1995 г.), Международной конференции "Магматические меч оды в химии и химической технологии (ММХ-10)" (г.Тула, 1996 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано работ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на