Разработка конструкции и реализация системы и алгоритма управления на основе анализатора

Разработка конструкции и реализация системы и алгоритма управления на основе анализатора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка является частичным продолжением заявки на Патент США 12/263,904, которая была подана 3 ноября 2008 г.

Отчет о федеральных финансируемых исследованиях или разработке.

Не применяется.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится в основном к системе и алгоритму управления на основе анализатора, для использования в системе химической обработки. Как было описано, например, в Патентах США 5,503,006, 5,425,267, 5,965,785, US 5,326,482, 4,335,072, опубликованной заявке на Патент США 2010/0108566 и 2012/0053861 A1, в Патенте Великобритании 1,198,734 и в Международных патентных заявках 2008/005058, 2004/044266 и 03/006581, в химических и промышленных объектах используют различное сложное оборудование, которое часто подвергается воздействию жестких химических и физических условий. Различные технологии как таковые были разработаны для мониторинга состояния, эффективности и ожидаемого срока эксплуатации оборудования. Такие технологии включают в себя исторические системы, которые собирают и архивируют данные, полученные из различных источников в пределах химического завода. В Заявке на Патент США 12/899,250 описано множество способов применения исторических и других данных.

Мониторинг оборудования обычно влечет за собой наличие системы, в которой происходит измерение и запись различных технологических переменных. Одна такая система описана в опубликованной заявке на Патент США 2009/0149981 Al. Однако такие системы часто производят огромные количества данных, из которых лишь небольшую часть можно эффективно отслеживать для выявления аномальных состояний, и информация, собираемая из этих систем, имеет ограниченное практическое применение.

В контексте предотвращения коррозии, три наиболее применимых совокупности данных для мониторинга измерений, представляют собой pH, концентрации ионов металла (особенно железа) и концентрации хлорид-ионов. В идеале контролируемые данные должны быть, насколько возможно, близкими к данным, получаемые в режиме реального времени, так что коррекционные технологии, по причинам крайних концентраций, могут быть применены прежде, чем они вызовут эффект коррозии или иного повреждения оборудования. К сожалению, существующие технологии мониторинга дают большой объем ложных данных, так что мониторинг в режиме реального времени обычно бывает затруднен, если не невозможен. Более того, ложные данные могут привести к расходованию дорогостоящих коррекционных химических составов, когда их добавление не является необходимым. В результате создание надежной автоматизированной системы подачи коррекционных химикатов становится невыполнимым, и требуется наличие человека-оператора, для предотвращения добавления коррекционных химикатов перед лицом «ложной тревоги», с повышением, таким образом, эксплуатационных расходов.

Таким образом, возникает ясная необходимость в применении усовершенствованного способа мониторинга условий на химическом заводе. Технология, описанная в этом разделе, не должна создавать допущение, что какой-либо патент, публикация или другая информация, относящаяся к настоящей работе, представляет собой «уровень техники» по отношению к настоящему изобретению, пока она специально не будет обозначена как таковая. В дополнение, данный раздел не следует рассматривать в том смысле, что было проведено исследование или что не существует никакой другой относящейся к делу информации, как задано в разделе 37 C.F.R. § 1.56(a).

КРАТКАЯ СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

По меньшей мере, один вариант воплощения изобретения направлен на создание способа исправления погрешности в измерении технологического параметра, полученного датчиком в системе химического процесса. Система характеризуется свойствами, которые вызывают, по меньшей мере, ошибки некоторых измерений. Способ содержит этапы: 1) идентификации компонента погрешности, вызванной факторами динамического состояния, причем этот компонент погрешности определяют путем, по меньшей мере, однократного получения измерения датчика в системе и выявления того, как измерение отклоняется от объективно корректного измерения технологического параметра на меняющиеся во времени величины, 2) идентификации компонента погрешности, обусловленного фактором стационарного состояния, причем этот компонент погрешности определяют путем, по меньшей мере, однократного получения измерения датчика и выявления того, что измерение отклоняется от объективно корректного измерения технологического параметра на величину, постоянную во времени, 3) идентификации компонента погрешности, вызванной дополнительными факторами, и 4) изменения измерения для устранения погрешностей, вызванных факторами стационарного состояния, факторами динамического состояния и неизвестными факторами.

Датчик может иметь информационную связь с анализатором, а анализатор может иметь информационную связь с контроллером. Датчик может быть сконструирован и выполнен с возможностью получения необработанных измерений технологического параметра. Анализатор может исправлять погрешность в измерении датчика. Контроллер может получать откорректированное измерение. Если откорректированное измерение находится за пределами предварительно заданного диапазона приемлемых значений, он может вводить в действие исправительные меры для замены измеренного значения на значение в пределах приемлемого диапазона. Исправительные меры могут быть введены в действие перед выявлением датчиком значения измерения в стационарном состоянии.

Технологический параметр может представлять собой измерение одного объекта, выбранного из перечня, состоящего из: окислительно-восстановительного потенциала, pH, уровней содержания определенных химических веществ или ионов (например, определяемых эмпирически, автоматически, флуоресцентно, электрохимически, колориметрически, измеренных непосредственно, рассчитанных), температуры, давления, расхода технологического потока, растворенных твердых частиц и взвешенных твердых частиц.

Могут существовать, по меньшей мере, три датчика, и каждый из трех датчиков может передавать необработанные измерения на анализатор. Анализатор может использовать среднее из этих необработанных измерений в качестве ввода в его расчеты, если, по меньшей мере, одно из необработанных измерений попадает в пределы предварительно заданного значения, ожидаемого для конкретных условий, при которых измерение было проведено, анализатор использует исторически ожидаемое значение в качестве ввода в его расчеты, если ни одно из необработанных измерений не попадает в пределы предварительно заданного значения, ожидаемого для конкретных условий, при которых измерение было проведено.

Технологический параметр может представлять собой концентрацию железа. Способ может дополнительно содержать этапы: игнорирования всех считываний датчика, которые указывают на нулевую концентрацию железа, и регулирования измеренных концентраций железа, с использованием регрессионного анализа в течение периода времени в 1 неделю. Исправительные меры могут повлечь за собой добавление химиката, эффект от которого является нелинейным по природе. Анализатор может корректировать нелинейные эффекты от коррективного химиката в своих корректировках. Исправительные меры могут повлечь за собой добавление химиката, подверженного ограничениям по времени задержки, и анализатор корректирует эти эффекты в своих измерениях. Технологическая система может представлять собой один объект, выбранный из перечня, состоящего из: химического завода, очистительного завода, нефтеперерабатывающего завода, оборудования для обработки пищевых продуктов, завода-изготовителя, химического завода, ректификационной колонны, установки для фильтрации воды, фабрики, оборудования для обработки отходов, водоочистного сооружения, и любого их сочетания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Подробное описание изобретения далее будет описано со ссылкой на конкретные чертежи, в которых:

ФИГ. 1 представляет собой график, который иллюстрирует способ корректировки измеренного значения технологического параметра.

ФИГ. 2 представляет собой график, который иллюстрирует способ корректировки измеренного значения технологического параметра.

ФИГ. 3 представляет собой график, который иллюстрирует сложность в расчете скорости коррозии технологической системы.

ФИГ. 4 представляет собой график, который иллюстрирует способ корректировки измеренного значения скорости коррозии.

ФИГ. 5 представляет собой иллюстрацию источников данных, используемых анализатором.

ФИГ. 6 представляет собой иллюстрацию приборного щитка, содержащего выходные данные анализатора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следующие определения обеспечены для определения того, как термины были использованы в настоящей заявке, и, в частности, как следует рассматривать пункты формулы изобретения. Порядок определений приведен лишь для удобства, и он не должен рассматриваться в качестве ограничения какого-либо из определений до какой-либо конкретной категории.

«Система химического процесса» означает один или более процессов для преобразования сырьевых материалов в продукты, которые включают в себя (но не ограничен) промышленные процессы, в которых использована один или более из следующих элементов оборудования: химический завод, очистительный завод, печь, крекинг-установка, ректификационная колонна, десорбер, фильтр, дистиллятор, перегонный куб, реакционный сосуд и теплообменник и т.п.

«Динамическое состояние» означает состояние измеренного технологического параметра, при котором наблюдаемое измерение изменяется, по меньшей мере, по части дискретного периода времени, в течение которого измеряют состояние, тогда как на самом деле фактическая величина технологического параметра не изменяется.

«Стационарное состояние» означает состояние измеренного технологического параметра, при котором наблюдаемое измерение остается неизменном в течение дискретного периода времени, в ходе которого измеряют состояние, когда на деле фактическая величина технологического параметра остается неизменной.

При событии, при котором вышеуказанные определения или описание, представленное где-либо еще в настоящей заявке, не соответствует значению (в явной или в косвенной форме), которое является общеупотребительным, имеющемуся в словаре или указанному в источнике, включенном в настоящую заявку в виде ссылки, термины согласно заявке и формуле изобретения, в частности, следует понимать как истолковываемые согласно определению или описанию в данной заявке, а не согласно общему определению, словарному определению или определению, которое было включено в виде ссылки. В свете вышесказанного, в случае, когда термин можно понимать, только если он растолковывается в словаре, если термину дано определение в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5е издание, (2005 г.), (опубликовано авторами Wiley, John & Sons, Inc.), то это определение управляет тем, как термин задан в формуле изобретения.

Автоматизированная техника играет значительную роль в усовершенствовании и поддержании эффективной эксплуатации процесса. Она влияет на стратегическую и функциональную цели предприятий, на их экономические результаты, разработку и качество продуктов, непрерывность производства и конкурентоспособность на рынке. Эти стратегии должны включать в себя (1) усовершенствования эксплуатации блока и (2) оптимизацию надлежащим образом выбранных химикатов. Ключом к регулированию скорости коррозии является анализ характеристики коррозия и управление решающими сведениями, исходя из рабочих данных и анализатора измерения. Система автоматизации для блока для сырой нефти (Crude Unit Automation, CUA) выполнена с возможностью мониторинга и анализа системы коррозии и управления с обратной связью химикатами, с использованием автоматизированной техники. Внедрение этих стратегий приводило к снижению риска коррозии и продолжило повышение длины пробега верхних теплообменников.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения изобретения система управления, используемая в технологической системе, содержит два элемента: (1) по меньшей мере, один датчик и (2) по меньшей мере, один анализатор. По меньшей мере, в одном варианте воплощения изобретения система управления содержит три элемента: (1) по меньшей мере, один датчик, (2) по меньшей мере, один анализатор, и (3) по меньшей мере, один контроллер. Датчик (датчики) сконструированы и выполнены с возможностью измерения, по меньшей мере, одного технологического параметра в пределах, по меньшей мере, одной части системы. Анализатор принимает измерение, полученное датчиком, и преобразует его в информацию, которая может быть выведена. Контроллер принимает выведенную информацию и может вызвать возникновение некоторых операций, в ответ на выведенную информацию.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения отклик включает в себя добавление химиката. Добавленные химикаты могут включать в себя нейтрализатор, пленочный ингибитор коррозии, каустик и ингибиторы и т.п. и используются для регулирования технологических параметров коррозии. Анализатор обеспечивает измерения технологических параметров в режиме реального времени (особенно pH, [Cl] и [Fe]). Анализатор обеспечивает выходные данные, которые используют для мониторинга, анализа и управления всей системой.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения некоторые части или вся информация отображается на приборном щитке. Приборный щиток также позволяет отображать, как система управляет данными исторической базы данных, отчетами, сигналами тревоги, и делает легко доступной пользователю выбранную стратегию для управления и оптимизации в режиме реального времени системы блока для сырой нефти.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения система представляет собой замкнутый контур, который использует предварительно проведенный анализ исторических и архивированных данных, обновляет данные из анализатора и другую диагностику (такую как личные наблюдения и обсуждения с рабочим персоналом), с последующим генерированием откликов и дополнительного анализа блока для операций с сырой нефтью.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения использование ингибиторов предназначено для предотвращения или снижения общей коррозии, и это играет важную роль в контроле коррозии для этих областей, в которых общая коррозия является проблемой. Целью системы управления является то, как предотвратить/снизить коррозию в блоке для сырой нефти, наверху которого находятся регулирующие ингибиторы. В качестве одного из основных компонентов блока для обработки сырой нефти, контроль коррозии играет жизненно важную роль в поддержании целостности системы. Это изобретение обеспечивает путь для оптимизации компонента контроля коррозии блока для сырой нефти через оптимизацию одного или более параметров системы в технологическом потоке блока для сырой нефти. Эта оптимизация включает в себя измерение свойств, связанных с этими параметрами в технологическом потоке.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения анализатор выполнен с возможностью снижения коррозии обрабатывающего оборудования очистительного завода и последующего засорения, вызванного осаждением коррозионных побочных продуктов. Типичная программа контроля коррозии включает в себя такие компоненты, как нейтрализующий амин, ингибитор пленкообразования, раствор каустика, и т.д. Такой контроль коррозии химикатов традиционно вводят в систему на основе измерений, выведенных из выборочных проб и проанализированных в лаборатории или некоторых индикаций потока на блоке. Это изобретение обеспечивает автоматизированный способ регулирования введения химиката в систему.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения способ изобретения включает в себя контроллер, функционирующий для приема и обработки информации и обеспечения команд для различных компонентов (например, насосов для введения химиката). Термин «контроллер» относится к ручному оператору или электронному устройству, имеющему такие компоненты, как процессор, устройство памяти, цифровое запоминающее устройство, катодно-лучевая трубка, жидкокристаллический дисплей, плазменный дисплей, сенсорный экран, или другой монитор, и/или другие компоненты. Является предпочтительным, чтобы контроллер функционировал для объединения с одной или более специализированными интегральными микросхемами, программами, командами, исполняемыми на компьютере, или алгоритмами, одним или более жестко смонтированными устройствами, беспроводными устройствами и/или одним или более механическими устройствами. Более того, контроллер функционирует для объединения контура обратной связи, прямой связи или предсказывающего контура (контуров) согласно изобретению. Некоторые или все функции системы контроллера могут находиться в центральном местоположении, таком как сетевой сервер, для осуществления коммуникации по локальной сети, глобальной сети, беспроводной сети, сети Интернет, линии микроволновой связи, инфракрасной связи и т.п. В дополнение к другим компонентам, таким как формирователь сигналов или системный монитор, могут быть включены для облегчения передачи сигнала и алгоритмов обработки сигналов.

Контроллер может включать в себя иерархическую логику для расположения в порядке очередности любых измеренных или предсказанных свойств, связанных с параметрами системы. Например, контроллер может быть запрограммирован для выстраивания в порядке очередности системы pH по концентрации хлорид-ионов или наоборот. Следует учитывать, что целью такой иерархической логики является обеспечение повышенного контроля по параметрам системы и устранение необходимости в круговых контурах управления.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения, способ включает в себя автоматизированный контроллер. В другом варианте воплощения контроллер является ручным или полуручным. Например, там, где процесс очистки сырой нефти включает в себя один или более массивов данных, полученных от различных датчиков в системе, контроллер может либо автоматически определять, какие точки/массивы данных дополнительно обрабатывать, или оператор может частично или полностью сделать такое определение. Массив данных может включать в себя технологические параметры или такие параметры системы, как окислительно-восстановительный потенциал, pH, уровни содержания определенных химических веществ или ионов (например, определенных эмпирически, автоматически, флуоресцентно, электрохимически, колориметрически, измеренных непосредственно, рассчитанных), температуру, давление, расход технологического потока, растворенные или взвешенные твердые частицы и т.д. Такие параметры системы или технологические параметр обычно измеряют с любым типом подходящего оборудования для сбора данных, такого как pH-датчики, анализаторы ионов, датчики температуры, термопары, датчики давления, зонды коррозии и/или любое другое подходящее устройство или способ. Является предпочтительным, чтобы оборудование для сбора данных имело сообщение с контроллером, а согласно альтернативным вариантам воплощения могло бы обладать усовершенствованными функциями (включающими в себя любую часть алгоритмов контроля, описанных в настоящей работе), придаваемых контроллером.

Передачу данных об измеренных параметрах или сигналах к химическим насосам, сигналах тревоги, или других компонентах системы выполняют, с использованием любого подходящего устройства, такого как проводная или беспроводная сеть, кабель, цифровая абонентская линия, Интернет, и т.д. Может быть использован любой подходящий стандарт (стандарты) интерфейса, такие как интерфейс локальной сети, беспроводной интерфейс (например, IEEE 802.1la/b/g/x, 802.16, блютус, оптический, инфракрасный, радиочастотный и т.д.), универсальной последовательной шины, телефонной сети и т.п. и сочетания таких интерфейсов/соединений. В целях настоящей работы, термин «сеть» охватывает все из этих способов передачи данных. Любые из описанных устройств (например, система архивирования данных, станция анализа данных, устройство сбора данных, станция обработки и т.д.) могут быть соединены друг с другом, с использованием вышеописанного или другого подходящего интерфейса или соединения.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения, информацию о параметре системы принимают из системы и из архивных данных, в другом варианте воплощения информацию о параметре системе обрабатывают согласно графику времени или расписанию. В дополнительном варианте воплощения информация о параметре системе немедленно обрабатывается в режиме реального времени/почти реального времени. Такой прием данных в режиме реального времени может включать в себя, например, «потоковую передачу данных» по компьютерной сети.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения взяты два или более образцов в различных местоположениях в системе. Например, один может находиться в местоположении точки росы, а другой – в защитной изоляционной трубке аккумулятора. Разница этих измерений на этих двух точках образцов требует наличия соответствующего алгоритм для регулирования введения химиката. Термин «точка росы» относится к точке первоначальной конденсации пара в воду, или к температуре, при которой фаза жидкой воды отделяется от водяного пара и жидких углеводородов и начинает формировать жидкую воду в виде замороженных паров. Хотя можно использовать воду в защитной изоляционной трубке аккумулятора для измерения pH и уровня хлорид-ионов, уровнем точности обычно жертвуют, поскольку реперные данные бывают разбавлены или скрыты из-за наличия полного объема пара и присутствия слабых кислот и оснований, которые сконденсировались ниже по потоку относительно местоположения точки росы воды.

Аналогично, можно измерить концентрацию иона железа (или других металлов, таких как медь, молибден, никель, цинк), исходя из точки росы воды. По меньшей мере, в одном варианте воплощения концентрацию ионов металла измеряют для воды в защитной трубке аккумулятора, поскольку эти ионы указывают на то, что имеет место коррозия, и что металл был удален из внутреннего компонента в системе, выше по потоку относительно точки образца.

Следует учитывать, что для получения образца при точке росы воды может быть использован любой подходящий способ. Например, устройства для получения образца при точке росы воды раскрыты в Патенте США № 4,335,072, озаглавленном как «Overhead Corrosion Simulator», и в Патенте США 5,425,267, озаглавленном как «Corrosion Simulator and Method for Simulating Corrosion Activity of a Process Stream», каждый из который полностью включен в настоящую работу в виде ссылки.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения могут быть измерены и/или проанализированы параметры другой текучей среды или параметры системы, или технологические параметры или другие составляющие, присутствующие в системе, включающие в себя, но не ограниченные pH; концентрацию хлорид-ионов; других сильных и слабых кислот, таких как серная, сернистая, тиосернистая, диоксид углерода, сероводород; органических кислот; аммиака; различных аминов; и жидких или твердых осадков, и т.п. Предполагаются различные способы получения измерений, и изобретение не ограничено одним конкретным способом. Характерные способы включают в себя (но не ограничены этими раскрытыми) Патенты США №№ 5,326,482, 5,324,665 и 5,302,253.

В ответ на измерения, проведенные в различных местоположениях в системе, к системе могут быть добавлены коррективные химикаты, отвечающие снятым показаниям измерений, и такие коррективные химикаты включают в себя, но не ограничены, нейтрализаторы, пленочные ингибиторы (иногда называемые здесь как «пленочные ингибиторы коррозии») и каустики. Эти точки помечены как «нейтрализатор на основе кислоты или pH», «пленочный ингибитор коррозии на основе железа» и «каустик на основе хлорида». Следует учитывать, что такие химикаты могут быть добавлены в любом подходящем местоположении в системе. По меньшей мере, в одном варианте воплощения, введение таких химикатов в систему регулируют непрерывно. В других вариантах воплощения введение химиката регулируют периодически, или в соответствии с расписанием, как определено для каждой отдельной системы.

Нейтрализатор (нейтрализаторы), каустик (каустики), и пленочный ингибитор (пленочные ингибиторы) могут быть введены в систему, с использованием любого подходящего типа насоса для подачи химикатов. Чаще всего используют нагнетательные впрыскивающие насосы, снабжаемые энергией либо электрически, либо пневматически. Впрыскивающие насосы непрерывного течения иногда используют для подачи специальных химикатов, которые надлежащим образом и аккуратно вводят в быстро движущийся технологический поток. Хотя может быть использован любой подходящий насос или система подачи, примерные насосы и способы накачивания включают в себя способы, раскрытые в Патенте США №. 5,066,199, озаглавленном как «Method for Injecting Treatment Chemicals Using a Constant Flow Positive Displacement Pumping Apparatus», и 5,195,879, озаглавленном как «Improved Method for Injecting Treatment Chemicals Using a Constant Flow Positive Displacement Pumping Apparatus», каждый из которых полностью включен в настоящую работу в виде ссылки.

Характерные нейтрализаторы включают в себя, но не ограничены, 3-метоксипропиламин (MOPA) (CAS # 5332-73-0), моноэтаноламин (MEA) (CAS # 141-43-5), Ν,Ν-диэтиламиноэтанол (DMEA) (CAS # 108-01-0) и метоксиизопропиламин (MIOPA) (CAS # 37143-54-7).

В качестве каустика обычно приготавливают разбавленный раствор гидроксида, с концентрацией 5-10% (7,5-14° по Боме), для простоты обращения и для усиления распределения сразу после введения в сырую нефть, или, например, после опреснения промывочной воды. Концентрацию можно отрегулировать в соответствии с окружающими условиями, например, для точки замерзания в холодном климате.

Пленочные ингибиторы или пленочные ингибиторы коррозии, используемые применительно к данному изобретению в программе контроля коррозии блока для сырой нефти, обычно представляют собой маслорастворимые смеси амидов и имидазолинов. Эти соединения обеспечивают хороший контроль коррозии с минимальными влияниями на способность углеводородов в системе к переносу воды.

Следует учитывать, что подходящий pH-контроль или оптимальный диапазон должен быть определен для каждой отдельной системы. Оптимальный диапазон для одной системы может значительно отличаться от диапазона для другой системы. В рамках концепции изобретения он охватывает любой возможный оптимальный pH-диапазон.

В различных вариантах воплощения изменения в насосе для нейтрализатора ограничены по частоте. Является предпочтительным, чтобы пределы регулировки были заданы на максимальном уроне 1 за 15 мин, а последовательные регулировки в одном и том же направлении не превышали бы 8. Например, после 8 общих регулировок или замены на 50% или 100%, насос может быть подвешен на определенное время (например, 2 или 4 часов), и сигнал тревоги может быть приведен в действие. Если встречается такая ситуация, то предпочтительным является приведение в действие сигнала тревоги для предупреждения оператора. Также могут быть воплощены и другие пределы, такие как максимальная мощность насоса. Следует учитывать, что в пределах объема изобретения можно задать любое количество регулировок в любом направлении, без ограничений. Такие пределы применяют, как это определяет оператор.

Следует учитывать, что подходящий или оптимальный диапазон концентрации хлорид-ионов должен быть определен для каждой отдельной системы. Оптимальный диапазон для одной системы может значительно отличаться от диапазона для другой системы. Он находится в пределах концепции изобретения, охватывающей любой возможный оптимальный диапазон концентрации хлорид-ионов.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения используют другую металлургическую технологию, такую как технологию монель-металла, титана, латуни и т.д., которая может быть использована в некоторых системах. В этих случаях скорее, чем концентрация иона металлического железа, может быть выявлен и проанализирован сигнал концентрации подходящего иона металла (например, меди, никеля, цинка и т.д.).

Ионы металла обычно существуют в двух или более степенях окисления. Например, железо существует в степенях окисления Fe²⁺ и Fe³⁺, а также присутствует в растворимых состояниях (в ионном и в виде мелких частиц), в нерастворимых состояниях (т.е. в фильтруемых) и т.д. Анализ и контроль ионов металла включает в себя измерение или предсказание любого сочетания (или всех) таких перестановок, имеющих место в системе.

Хотя зонды для коррозии (например, зонды электросопротивления при коррозии, зонды для линейной поляризации и/или любой другой подходящий способ для определения потерь металла) могут быть помещены в любое подходящее местоположение в системе, предпочтительно, их помещают в исторически надежные местоположения в системе, и в дополнение, если, например, 2 корректировки вручную осуществляются в течение периода 12 ч, обычно начинают проверку надежности, для обеспечения того, чтобы зонды для коррозии функционировали надежным образом. Если таковая ситуация встречается, является выгодным приводить в действие сигнал тревоги для предупреждения оператора. Также могут быть воплощены и другие пределы, такие как максимальная мощность насоса. Следует учитывать, что он находится в пределах объема изобретения, чтобы вызвать любое количество регулировок в любом направлении, без ограничения. Такие пределы применяют, как это определяет оператор.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения, если линия связи между анализатором и контроллером разъединена или ослаблена, контроллер продолжает работу, безотносительно действия, которое было предпринято до потери связи. По меньшей мере, в одном варианте воплощения, если линия связи между анализатором и датчиком разъединена или ослаблена, контроллер продолжает работу, безотносительно действия, которое было предпринято до потери связи, по меньшей мере, в одном варианте воплощения, если вывод анализатора заставляет контроллер вводить в действие отклик, превышающий физические ограничения оборудования, контроллер дает наилучший возможный отклик (такой как включение/выключение одного или более насосов, вентилей, дренажей, подъемников, статоров, конвейеров, печей, теплообменников и т.д.), и контроллер поддерживает это оборудование с некачественным срабатыванием при его максимальной мощности, пока анализатор не выведет команды на ослабление работы, по меньшей мере, в одном варианте воплощения, по меньшей мере, одной части срабатывающего оборудования, которое сконструировано и установлено, для достижения исключительно плавного отклика на выходной сигнал анализатора. По меньшей мере, в одном варианте воплощения, когда оборудование может отвечать лишь плавно, его конструируют и устанавливают таким образом, чтобы оно могло возвращаться к его настройкам перед откликом быстро настолько, насколько это физически возможно. Это предусматривает устранение некорректного отклика перед тем, как отклик вызовет значительный эффект, и примером плавного отклика является насос, который усиливает поток химиката от 0% от максимального расхода потока до 100% от максимального расхода потока в течение вплоть до 10 минут, несмотря на то, что он может достигать 100% в течение нескольких секунд.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения анализатор применяет модельный способ анализа данных для исправления неточностей, которые возникают в измерениях технологических параметров. Поскольку коррозия – это по определению результат отделения от этих деталей оборудования конечного количества массы, степень измеренной коррозии должна легко коррелироваться с физическим ущербом компонентам системы. Однако из-за больших уровней шума, характерного в таком оборудовании, измеренные скорости флуктуируют в широком диапазоне и часто являются неточными. Значительный шум часто приводит к тому, что измеренные скорости коррозии становятся большими, чем реальная масса, которая была удалена с оборудования. В дополнение, различные формы сырой нефти (особенно возможная нефть-сырец) и несогласованности в их составе заставляют оборудование часто функционировать по-разному в ходе различных производственных циклов. Этот приводит к переменчивости и затруднению в предсказании скоростей коррозии. Более того, поскольку коррозия сильно изменяет анализируемую окружающую среду, каждый производственный цикл может сделать будущий анализ еще более неопределенным.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения анализ учитывает известную разницу между измерением при стационарном состоянии и измерением при динамическом состоянии, проведенном датчиком для выправления неточностей, которые возникают при измерении технологических параметров. Как проиллюстрировано на ФИГ. 1, во многих ситуациях нарушения в системе (такие как включение или выключение насоса, добавление или прекращение добавления химиката, изменение pH, [Fe], температуры, давления и т.д.,) вызывает кратковременное измерение динамического состояния в измерение датчика, а также более долговременное изменение стационарного состояния при измерении датчика. Анализатор изучает возможность связывания конкретных изменений динамического состояния, которые возникают в ответ на конкретные помехи, с определенными датчиками, и когда при этих условиях он выявляет сходное динамическое измерение, вместо измерения анализатора, выводит откорректированное значение, которое, как он исследовал, связано со свойствами выявленного динамического состояния.

В результате, по меньшей мере, в одном варианте воплощения выходные данные, по меньшей мере, одного измерения датчика технологического параметра, полученного анализатором, претерпевает преобразование. Эти выходные данные могут быть представлены функцией:

u=f(e, A_e, d)

в которой u - выходные данные измерения анализатора, относящиеся к технологическому параметру, e – погрешность, выявленная при динамическом состоянии, d – значение величины помехи, которая вызвала погрешность, и A_e - изменение погрешности с течением времени. Сама по себе погрешность может быть рассчитана с использованием уравнения:

e=SP-PV

в котором PV - технологический параметр или фактическое значение, которое анализатор измерял для переменной, а SP – заданная величина, или то значение, которое должно было быть, но для помехи, вызванной шумом.

По меньшей мере, в одном варианте воплощения конкретные параметры любой предсказывающей функции, используемой для корректировки измеренного технологического параметра, могут быть рассчитаны посредством системы непосредственного наблюдения.

Применение вышеприведенных уравнений, обычный специалист в данной области техники может узнать, что, исходя из разложения в ряд последовательности Тейлора,

где u⁰ означает выходные данные контроллера при стационарном состоянии; e⁰, Δe⁰ и d⁰ составляют соответственно e, Δe и d. Контроллер состоит из двух частей: стационарной, u⁰=f(e⁰, Δe⁰, d⁰) и динамической f(e), f(Δe), f(d). Стационарное состояние может быть получено из прямого измерения стационарного состояния системы. По меньшей мере, в одном варианте воплощения при стационарном состоянии, по меньшей мере, один из параметров e⁰, Δe⁰ и d⁰ равны, соответственно, e, Δe, а d равно 0.

Динамическая часть аппроксимирована посредством следующей нелинейной динамической модели:

Δ представляет собой сосредоточенные неопределенности и другие, не моделированные члены. По меньшей мере, в одном варианте воплощения, этот параметр может быть ослаблен с помощью техники управления, поскольку он является связанным.

При стационарном состоянии, u⁰ известно из человеческого опыта, или его легко можно узнать из испытания или простого анализа и моделирования. Одно применяемое значение u⁰ есть результат идеальной мощности насоса, когда регулируемая переменная есть его цель. Каждая динамическая часть f представляет собой настраиваемую функцию, полученную исходя из конкретного процесса, причем функция такж