NETWORK MODELLING OF THE FUNCTIONING SYSTEM OF A PETROCHEMICAL WASTEWATER TREATMENT PILOT PLANT

На сегодняшний день работа по очистке сточных вод представляет собой сложную структуру, состоящую из несколько уровней. Именно по этой причине многие связывают этот процесс с разными кибернетическими системами. В частности, применяется системный анализ. Анализирование и моделирование систем является сложнейшей задачей, поэтому следует применять методы компьютерного и математического моделирования.

При решении поставленных задач использовались следующие методы исследования: системный анализ, теория графов, компьютерное моделирование, теория сети Петри.

В современном мире постоянное увеличение добычи нефти, рост производства нефтепродуктов ведет к росту сточных вод, где могут содержаться большое количество нефтепродуктов. Поэтому для защиты окружающей среды необходимо найти пути очистки данных водных объектов. 

Многие большие организации по добыче нефти и нефтепродуктов имеют свои очистные сооружения. Их структура считается очень сложной. Из-за этого появляется интерес к изучению их работы, потому что по составу и по объему потока у воды в данных сооружениях бывают различные показатели

Если смотреть со стороны системного анализа, то Рассматривая деятельность сооружений по очистки сточных вод с точки зрения системного анализа, то она имеет технологическую и химическую систему, которая связана между собой информационными, тепловыми и материальными линиями

Изучая систему по очистке сточных вод, можно выделить информационный подход, в основе которого лежит математическое моделирование

1. Объект рассматривается как растущая система с постоянной переменной. Подход применяется при моделировании технологических или химических систем с постоянным технологическим процессом

2. Объект рассматривается как растущая система с дискретными событиями (ДСДС). Это линии сборки, система по производству, компьютерные технологии.

Также можно отметить дискретно-непрерывные технологические системы с использованием математических методов и приемов (логическое и лингвистическое моделирование, система теории СП и графов)

Системный анализ, его различные методы и приемы помогают при создании системы опытно – промышленной установки для очищения сточных вод в нефтехимических предприятиях (рис. 1). Она построена по математической модели.

Рисунок 1 - Технологическая схема опытно – промышленной установки:

1 - патрубок; 2 - гидроциклон; 3 - цилиндрическая камера; 4 - цилиндрическая камера; 5 - отстойник; 6 - нижний распределитель; 7 - верхний распределитель; 8 - перегородка; 10 - буферная зона; 11 - нефтесборник; 11' - нефтесборник; 12 - патрубок; 12' - патрубок; 13 - патрубок; 14б - отбойник; 15 - патрубок

DOI:10.23670/IRJ.2024.141.34.1

Чтобы получить систему, необходимо использовать N–схемы, основанные на математическом аппарате СП, эффективность которой увеличивается от работы сетевой модели в графической и аналитической форме.

При сравнении и анализе технологических и химических схем необходимо учитывать ограниченность N–схем, так как здесь отдельные критерии модели не учитываются, потому что время (Т) = 0. Учитывая эти условия, мы использовали МСП - сеть Петри следующего вида:

(1)

где T={tj} – конечное непустое множество символов – переходы, на которые влияют количество условных порций продукции при непрерывной подаче в аппарат технологической схемы.

P={pi} – конечное непустое множество символов – позиции, большое количество аппаратов технологической схемы;

I: PxT→{0, 1} – входная функция, которая для каждого перехода ti задает множество его позиций pi I (tj).

О: PxT→ {0, 1} – выходная функция, отображает переход в множество выходных позиций pi O (tj).

Каждый переход показывает множество входных I (tj) и выходных позиций O (tj) как:

I (tj) = {pi P / I (pi, tj) = 1}; O (tj) = {pi P / O (pi, tj) = 1}

M: P → {1, 2, 3…} - функция маркировки (разметки) сети, которая ставит в соответствие каждой позиции положительное целое число, равное числу меток в этой позиции, изменяемое в процессе работы сети».

Срабатывание перехода меняет разметку M (p)=(M (p1), M (p2), M (p3)…M (pn)) на разметку M/ (p) по формуле:

(2)

Уравнение показывает, что переход tj удаляет по одной метке из каждой входной позиции и добавляет по метке в каждую из выходных.

t1: T→N и t2 : P→N функции, которые определяют время задержки в позиции и при срабатывании перехода.

Линия увеличения МСП устанавливается движением меток, которые дают баланс точечных потоков по ограниченности объема аппаратов установки ОСВ.

Данное направление СП помогает сравнить и анализировать работу аппаратов системы в различных неожиданных ситуациях, отключения управления сети и технологических линий производства по обеспечению непрерывной работы системы.

Чтобы вести работу ОСВ, создана математическая модель технологической схемы и программа ее выполнения. Такая модель системы ОСВ построена на основе МСП. Работа по данной модели помогает исследованию систему и законы данной функции полностью. Имеются еще модели, которые ведут технологический процесс на основе ОСВ

С помощью СП-модели можно получить единую систему технологического модуля ОСВ. Она показывает очистку в настоящем времени. Аппаратами SCADA-технологии TRACE MODE можно построить программу деятельности технологическим процессом ОСВ

[12]

. Структура и система анализа технологии помогает проводить постоянный контроль основных направлений, приостановить ОСВ, провести полный или частичный анализ для предотвращения разных внештатных ситуаций

[4]

.

Рисунок 2 - Общая СП - модель опытно – промышленной установки:

1 – гидроциклон; 2, 3 – цилиндрические камеры; 4 – нижний распределитель; 5 – верхний распределитель; 6 – слой нефти; 7 – отстойник; 8 – буферная зона; 9 – емкость очищенной воды; 10 – емкость уловленной нефти

DOI:10.23670/IRJ.2024.141.34.2

После исследования химических и технологических систем определено главное ограничение функций N-схем. Оно заключается в том, что учет N-схемами уменьшается или совсем отсутствует. Из-за этого появляется необходимость применения СП, которая основана на модель и системный анализ дискретно-непрерывных ХТС. Данная математическая модель деятельности системы очищения воды при нефтехимических предприятиях, показанные по модифицированной сети Петри, помогает изучить системные связи и работу установки полностью.