Modele ilościowe i jakościowe w diagnostyce procesów przemysłowych

W instalacjach technologicznych w przemyśle energetycznym, chemicznym, hutniczym, spożywczym i wielu innych pomimo stosowania elementów o dużej niezawodności nieuchronne są jednak uszkodzenia komponentów instalacji technologicznej, urządzeń pomiarowych i wykonawczych, a także błędy ludzkie. Mogą być one przyczyną awarii przynoszących poważne straty ekonomiczne, a w wielu przypadkach stanowią zagrożenie dla ludzi i środowiska. Aby operatorzy mogli podejmować skuteczne działania zabezpieczające, konieczne jest rozpoznanie sytuacji awaryjnej w czasie rzeczywistym, polegające na wskazaniu uszkodzonych elementów procesu.

Rolę systemu diagnostycznego w powszechnie stosowanych zdecentralizowanych systemach sterowania pełni system alarmowy. Realizuje on wyłącznie proste algorytmy detekcji uszkodzeń, polegające na kontroli ograniczeń lub analizie sygnałów. Systemy alarmowe mają wiele wad, takich jak: występowanie w krótkim czasie bardzo dużej liczby alarmów w stanach z uszkodzeniami, opóźnienia detekcji oraz maskowanie uszkodzeń przez obwody regulacji. Dlatego w ostatnim okresie rozwijane są systemy diagnostyczne realizujące zadania detekcji i lokalizacji uszkodzeń. Do realizacji tych zadań wykorzystywane są różnego rodzaju modele. Diagnostyka bazująca na modelach pozwala na wczesne wykrywanie uszkodzeń o małych rozmiarach i precyzyjną ich lokalizację. Elementem prezentacji będzie porównanie diagnostyki procesów prowadzonej bez wykorzystania modeli i z zastosowaniem modeli.

Celem referatu jest przedstawienie modeli ilościowych i jakościowych stosowanych w zaawansowanej diagnostyce złożonych instalacji technologicznych. Podana zostanie klasyfikacja stosowanych modeli. Wyróżnione zostaną dwa podstawowe podejścia i odpowiadające im modele, różniące się stopniem posiadanej wiedzy o obiekcie diagnozowania. Pierwsze polega na diagnozowaniu z zastosowaniem modeli analitycznych uwzględniających wpływ uszkodzeń. W drugim podejściu do detekcji uszkodzeń wykorzystywane są modele ilościowe (analityczne, neuronowe, rozmyte, statystyczne), które wpływu uszkodzeń na wyjścia procesu nie uwzględniają, a do lokalizacji uszkodzeń modele ilościowe lub jakościowe określające związek między uszkodzeniami i wartościami sygnałów diagnostycznych.

Scharakteryzowane zostaną problemy diagnozowania z zastosowaniem modeli. W podsumowaniu omówiony zostanie wpływ bieżącej diagnostyki na niezawodność i bezpieczeństwo procesu, a także na redukcję strat ekonomicznych.