|
| |
|
Главная -> Экология
Применение механизмов киотского. Переработка и вывоз строительного мусораД.А.Шевченко – системный инженер А.А.Тюриков – системный инженер ООО ИндаСофтВведение Основной целью деятельности любого предприятия является получение максимальной прибыли. Специфика современного рынка и условия жесткой конкуренции, характерные для сегодняшнего дня, заставляют непрерывно искать пути повышения рентабельности производства, совершенствования процесса управления и планирования. На добывающих и перерабатывающих предприятиях нефтегазовой отрасли в условиях постоянной динамики цен и усиления государственного контроля эти вопросы приобретают стратегическое значение. Каким образом можно увеличить прибыль? Основные способы увеличения прибыли – это оптимизация и модернизация производства, увеличение достоверности и скорости распределения информации, снижение потерь продукта и энергоносителей по ходу технологического процесса. Одним из наиболее эффективных из перечисленных способов, не требующим больших капитальных затрат, является определение причин и источников потерь и их устранение. Своевременное обнаружение потерь в масштабах предприятия осложнено недостоверностью показаний датчиков КИП, а в нередких случаях и их отсутствием. Традиционно, потери продукта распределялись между установками исходя из опыта эксплуатации или предположений о работе установок без дополнительного анализа причин их возникновения и разработки адекватных мер устранения этих причин. Существующая ситуация вполне разрешима при использовании современных программных средств, предоставляющих возможности согласования измеренных данных, аналитического расчета неизмеряемых параметров, повышения точности измерительной информации и выявления неисправных датчиков. Лидером среди программного обеспечения, реализующего перечисленные функции, является пакет прикладного программного обеспечения SIGMAFINE. SIGMAFINE с 1993г разрабатывался фирмой KBC Advanced Technologies plc, в настоящее время Sigmafine лицензирован фирмой OSI Software inc. и входит в состав информационной системы PI SYSTEM. ПО SIGMAFINE насчитывает более 120 инсталляций по всему миру. По оценкам специалистов фирмы KBC, при использовании данного продукта, снижение затрат на переработку одного барреля нефти может достигать от 0.5 до 1.5 долларов США. Так, например, применение SIGMAFINE нефтяной компанией Imperial Oil, позволило ей экономить дополнительно 5млн. долларов в год. Как уже упоминалось выше, кратчайший путь к повышению рентабельности производства – это минимизация потерь. А где возникают потери? Потери на предприятии можно разделить на две группы: реальные потери и вероятные потери. Причинами реальных потерь являются физические процессы, например, такие как сброс на факел, испарение, различного рода утечки, расход на собственные нужды и т.п. Причинами вероятных потерь являются погрешности измерения параметров технологических процессов, ошибки калибровки датчиков, дефекты датчиков, неправильно регистрируемые измерения, погрешности учета при отгрузке товарных продуктов и разгрузке сырья, ошибки измерений расходов продукта и запасов в резервуарах (ошибки определения средней температуры хранимого продукта, деформация емкостей под воздействием температур). Вероятные потери очень тяжело поддаются учету и определению, контроль над ними возможен только благодаря применению специализированных алгоритмов, согласующих измеренные данные. В SIGMAFINE реализованы такие алгоритмы. Вычислительное ядро данного продукта составляет быстрый устойчивый алгоритм согласования данных основанный на статистическом анализе измерительной информации и методе наименьших квадратов. Рассмотрим основные возможности SIGMAFINE по повышению рентабельности и качества управления производством. Согласование данных За два прошедших десятилетия в перерабатывающих отраслях промышленности произошли коренные изменения. Предприятия осознали необходимость качественного сбора и быстрого доступа к информации о состоянии технологического процесса. В связи с этим предприятиями были произведены большие инвестиции на создание современных систем сбора и обработки данных и управления, как отдельным технологическим оборудованием, так и предприятием в целом. В результате количество информации резко возросло, и доступ к ней значительно улучшился. Однако наличие ошибок и погрешностей в измерениях параметров процессов продолжает оставаться причиной существенных финансовых потерь. Неточные измерения ведут к рассогласованию данных о процессе и делают их неудобными для многих видов анализа, включая анализ производительности, оптимизацию технологических процессов и определение приоритета для текущего ремонта измерительного оборудования. Алгоритм согласования данных SIGMAFINE представляет собой мощную вычислительную систему для расчета материальных, энергетических и качественных балансов, расчета производительности отдельных установок и предприятия в целом, отслеживания состава сырья в процессе его переработки. Согласование или другими словами приспосабливание данных достижимо различными способами. Это может быть нормированием, экспертной системой функционирующей на базе заданных правил или системой базирующейся на основе анализа и обработки статистической информации. В случае двух первых способов необходимо, основываясь на опыте эксплуатации оборудования достаточно точно знать места возникновения ошибок. Такой подход ограничивает способность алгоритмов согласования к распознаванию ошибок, которые могут возникнуть при определенных режимах работы предприятия. В SIGMAFINE используется статистический метод, позволяющий преодолеть подобные ограничения, будучи независимым от конфигурации оборудования или смены технологического режима Согласованные данные являют собой основу для последующих расчетов и анализа параметров производства. Расчет балансов Балансирование измерительной информации – это основное применение согласования данных, это первый необходимый этап для всех остальных применений согласования данных. Балансирование измерительной информации применяется для определения, что наиболее вероятно произошло в технологическом процессе за выбранный интервал времени. Производя расчет сбалансированных данных, Sigmafine использует все доступные измерения, структуру измерительной системы и оценивает точность и достоверность информации от измерительных устройств. Sigmafine рассчитывает корректировочные значения для измеряемых данных таким образом, чтобы корректировочные значения были минимальны, и при этом достигался баланс. Расчет балансов может быть применен для всего предприятия или при необходимости только для выбранных установок. Интервал времени проведения расчетов варьируется от нескольких минут или часов до нескольких недель или месяцев. Для непрерывных процессов расчет балансов может проводиться ежедневно или по рабочим сменам, для периодических процессов – за определенный промежуток времени. В процессе расчета баланса Sigmafine может рассчитывать не измеряемые напрямую технологические параметры, используя данные измерительных приборов. Вычисленные таким образом данные сбалансированы с остальными согласованными данными. На многих предприятиях для расчета параметров настройки технологического процесса используются математические модели. Таким моделям требуются адекватные данные. Эти данные могут быть получены из SIGMAFINE при расчете балансов для каждой отдельно взятой технологической установки. Определение потерь Материальный баланс предприятия – это основа для определения потерь. Все данные, используемые SIGMAFINE для расчета материального баланса, выражены в единицах массы. В сравнении с методами, которые используют объемные величины для расчета материального баланса, такой подход обеспечивает наиболее достоверные оценки измеряемых параметров. Потери предприятия кажутся маленькими, если производить учет потерь за короткий промежуток времени. Существенными потери становятся при сравнении величины потерь и полученной прибыли за месяц. Первоначально, для определения потерь, SIGMAFINE производит расчет материального баланса на основе несогласованных данных с измерительных устройств, определяются потери. Для идентификации источников реальных потерь Sigmafine предоставляет таблицу расчета потерь, в которой указываются количественные оценки реальных потерь. Потери при этом подразделяются на учтенные и неучтенные (учтенные – потери, источники которых заранее известны, неучтенные – потери с неизвестными источниками возникновения). Далее осуществляется согласование данных при выполнении условий сходимости массового и/или материального баланса и минимизации отклонения действительных значений от согласованных. В процессе согласования все неучтенные потери анализируются и распределяются между технологическими установками и переходят таким образом в учтенные. В результате, рассчитанный на основе согласованных данных, материальный баланс не будет содержать неучтенных потерь, а общие учтенные потери приблизятся к действительно существующим. На конечном этапе создается таблица согласованных данных, в которую входят скорректированные учтенные потери. Помимо количественного определения потерь SIGMAFINE производит их анализ и помогает определить источники возникновения. Улучшение точности и увеличение достоверности измерений Каждый раз, когда измерительное устройство используется при согласовании, SIGMAFINE возвращает наилучшую оценку измеренной величины для коррекции, необходимой для того, чтобы показания данного измерителя согласовывались с показаниями остальных измерительных устройств. Если согласования выполняется ежедневно, к концу месяца появится 30 оценок для коррекции данных, что является достаточным для анализа работы каждого конкретного измерительного устройства. SIGMAFINE позволяет определять и устранять систематическую, случайную и грубую ошибки измерений и корректировать влияние условий окружающей среды на измерение технологических параметров, благодаря чему можно существенно улучшить достоверность при расчете неизмеряемых потоков, обнаружить ошибки измерений и неисправные измерительные устройства. Ниже приведен пример графика, используемого при анализе состояния и корректировке показаний измерительного средства. Планирование обслуживания технических средств измерения Технологическое оборудование и средства измерения, как известно не вечны. Обслуживание и текущий ремонт на современных предприятиях происходит чаше всего в двух режимах: плановом, либо по выходу какого-либо агрегата или датчика из строя. Недостатки такого подхода очевидны. Если установка уже вышла из строя - денежные средства, потерянные в процессе ремонта и нарушения нормального хода режима технологического процесса, несоизмеримо выше затрат на реализацию мер по предотвращению подобного рода ситуаций, а при планирование текущего обслуживания на временной основе существует вероятность возникновения поломки датчика или технологического агрегата до положенного срока. С другой стороны возможен вариант, когда ресурс установки позволяет проработать ей еще долгое время без какого-либо обслуживания, а по срокам ее уже ставят на текущий ремонт. Опираясь на анализ полученных данных, SIGMAFINE помогает инженерному составу предприятия в разработке стратегии обслуживания технологических установок и парка КИП. SIGMAFINE определяет неисправные или находящиеся на грани выхода из строя приборы и одновременно выдает информацию о том, как сильно отклонился от номинального режим работы тех или иных технологических агрегатов. Найденный неисправный или предаварийный прибор, вносится в расписание по ремонту и таким образом обслуживается только в положенный срок, что существенно снижает затраты на текущий ремонт и обслуживание. На приведен пример, наглядно иллюстрирующий результаты применения SIGMAFINE в определении неисправных датчиков и планировании их обслуживания. Анализ архитектуры измерительной системы SIGMAFINE проводит анализ существующей архитектуры информационно- измерительной системы, выявляет ошибки и корректирует конфигурацию этой системы с целью максимального увеличения качества измерительной информации при минимуме капитальных затрат на установку дополнительных датчиков КИП. Экология Для контроля выполнения требований к безопасности и защите окружающей среды чаще всего используются не скорректированные данные. Эти данные, по определению, могут содержать ошибки, приводящие к выплате штрафов за несуществующие нарушения ограничений. Используя скорректированные SIGMAFINE данные по количеству вредных выбросов в окружающую среду, можно значительно сократить штрафы за эти выбросы. Основные особенности продукта Как уже упоминалось выше, SIGMAFINE на правах клиентского приложения входит в состав PI System. Пользовательский интерфейс SIGMAFINE использует объектно-ориентированную графику для построения диаграмм хода технологического процесса. Диаграммы создаются посредством выбора готовых элементов, потоков, измерителей и технологических емкостей из инструментальной панели. Проектировщик соединяет выбранные элементы в соответствии с реальным процессом и таким образом получает рабочую экранную форму, на основе которой автоматически генерируются уравнения балансов необходимые для согласования данных. Подобно стандартному приложению PI System – DataLink, SIGMAFINE имеет add-in встраиваемый в Microsoft Excel. Обработанные данные, становятся доступными в Excel без применения SQL/ODBC запросов и дополнительного программирования. Благодаря встроенным возможностям Excel, значительно ускоряется процесс анализа данных и генерации отчетов по преобразованию этих данных. Важно отметить, что SIGMAFINE комплексно подходит к решению поставленных задач. При согласовании данных на крупных предприятиях одновременно решаются тысячи уравнений балансов. Производственный процесс представляется и анализируется в виде единой аналитической модели всего предприятия, в отличие от программных продуктов со схожими функциональными возможностями, но предварительно проводящими декомпозицию поставленной задачи и отыскивающими решения на локальных участках единого производственного процесса. Заключение Подводя итоги, необходимо подчеркнуть самое, пожалуй, важное преимущество в использования SIGMAFINE по сравнению с такими классическими способами повышения рентабельности производства как: замена технологического оборудования на более современное, постоянное обновление и модернизация парка КИП, перестройка технологического процесса в масштабах предприятия и т.п. В отличие от перечисленных способов, требующих колоссальных капиталовложений, концепция SIGMAFINE базируется на извлечении прибыли с использованием существующих мощностей путем повышения качества и достоверности измерительной информации, определения источников реальных потерь продукта, оптимизации затрат на обслуживание и ремонт установок и парка КИП, изменения технологического режима без капиталовложений. Технология моделирования, заложенная в SIGMAFINE, позволяет преодолеть нехватку КИП и отслеживать по каждой технологической установке все стадии переработки сырья и получения готового продукта. Спектр применения SIGMAFINE на промышленных предприятиях довольно широк. Основное применение продукт нашел на нефтеперерабатывающих предприятиях (более половины всех инсталляций), далее следуют предприятия химической промышленности, крупные газораспределительные сети, крупные энергетические предприятия (в том числе атомные электростанции), предприятия металлургии и т.п. Общее число инсталляций в настоящее время достигло ста двадцати. На российском рынке продвижением продукта занимается авторизованный дистрибьютор фирмы OSI Software Inc. и генеральный дистрибьютор фирмы Intellution Inc. в СНГ и странах Балтии фирма Индасофт (www.indusoft.ru). Ниже приводится список некоторых предприятий, использующих ПО SIGMAFINE. Agip Petroli, BP Oil, Conoco, Fina Antwerp Olefins, Fina Oil & Chemical, Imperial Oil, Itri, Japan Energy, Pan Canadian, Petronas, Phillips Petroleum, Saudi Aramco, Singapore Aromatics, Taiyo Oil, Texaco, Thames Water.
Пиани Джангуидо независимый эксперт (Италия) Муниципальный сектор, в особенности системы теплоснабжения, является одним из наиболее важных областей энергопотребления в России: для централизованных систем отопления используется около 150 млрд. куб. м/год природного газа. Для сравнения, за 2003 год, по данным Газпрома, общее внутреннее потребление газа составило 291 млрд. куб. м, в то время как на экспорт ежегодно идет примерно 180 млрд. м3. По оценкам экспертов, в России и странах СНГ удельное энергопотребление для отопления жилья за кв. м или куб. м превышает не менее чем в 1.5 – 2 раза подобные показатели в тех регионах Западной Европы, где климат не отличается от российского, в первую очередь – в Скандинавии. Из этого следует, что, приняв соответствующие меры, только в российском коммунальном секторе можно будет сэкономить до половины потребляемого газа, т.е. около 75 млрд. куб. м в год. Такой объем приблизительно соответствует общему годовому потреблению природного газа во всей Германии. Чтобы достичь такого уровня экономии ресурсов, необходимы инвестиции порядка 70 млрд. евро, с этим согласен целый ряд экспертов. Мероприятия должны затронуть полную технологическую цепочку: генерацию, передачу тепла, изоляцию зданий от термических потерь и многое другое. Отдельные мероприятия сами по себе неспособны принести ощутимого эффекта – взаимодействие всех частей систем теплоснабжения, от генератора до потребителя, является намного более важным. Это означает, что новую котельную, изоляцию труб или установку стеклопакетов нужно рассматривать в комплексе, а не по отдельности. Финансирование проектов по энергоэффективности и энергосбережению в некоторой степени может быть осуществлено в рамках Киотского протокола. «Киотский протокол» – это общепринятое название для описания двух документов международного соглашения: Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК) и самого Киотского протокола. РКИК, подписанная и ратифицированная почти всеми странами мира, содержит основные политические положения и определяет ряд обязательств: например, все страны-участницы должны ежегодно разрабатывать и публиковать национальные «кадастры» по выбросам парниковых газов. Киотский протокол имеет и более строгие положения. Одно из ключевых положений состоит в том, что подписавшие его стороны, т.е. развитые страны и страны с переходной экономикой, к 2012 году обязуются уменьшить свои эмиссии парниковых газов в среднем на 5%. Эта доля неодинакова для различных стран; например, для России было определено, что объем выбросов просто не должен превышать уровень 1990 года. Киотский протокол также определяет порядок финансирования международных проектов по сокращению выбросов. Так, например, «гибкие механизмы» Протокола позволяют одной стране инвестировать в проекты снижения выбросов другой страны и, таким образом, засчитывать себе достигнутое сокращение выбросов. Для осуществления этой цели есть две возможности. «Совместное осуществление» (СО) (англ. Joint Implementation, JI) используют страны, ратифицировавшие Киотский протокол и, в связи с этим, имеющие определенную цель сокращения выбросов парниковых газов. «Механизм чистого развития» (МЧР) (англ. Clean Development Mechanisms, CDM), наоборот, предусмотрен для проектов в тех странах, перед которыми не стоит задача уменьшить объем выбросов. В основном, это страны третьего мира. На практике наиболее значимое различие между СО и МЧР состоит в том, что процедура разрешения проекта СО упрощена, т.к. решение принимают национальные или даже местные власти. МЧР, напротив, должен быть одобрен сначала правительствами тех двух стран, где осуществляется проект, а затем еще и главным управлением РКИК-ООН в Бонне. Это намного усложняет бюрократический процесс и не дает гарантии положительного исхода. Причина бюрократических задержек состоит в том, что финансирование проекта по МЧР подобно процессу печатания денег, в то время как СО и торги квот-прав на выбросы (ЭТ) (англ. Emissions Trading, ET) подобны нормальному обмену денег, которые уже находятся в наличии. Киотский протокол может cыграть интересную роль для инвестиций в российский жилищный и коммунальный сектор, как показывает следующий пример на основе природного газа. Максимально возможная экономия природного газа в количестве 75 млрд. куб. м/год эквивалентна выбросам двуокиси углерода (CO2) в объеме 53 млн. т/год. При средней рыночной цене в 25 евро за тонну CO2, это составит 1.3 млрд. евро. В 2008 году, когда в странах ЕС штраф за несоблюдение ограничений выбросов поднимется до 100 евро за тонну CO2, максимальный потенциальный доход от продажи российского сокращения выбросов составит 5.3 млрд. евро. В действительности из-за ряда неопределенностей и факторов риска инвесторы сегодня предлагают цену между 5 и 10 евро за тонну CO2, что для России означало бы возможный максимальный доход в 530 млн. евро в год. В сравнении с необходимыми инвестициями в 70 млрд. евро, очевидно, что механизмы Киотского протокола могут покрыть лишь небольшую часть финансирования мер по обеспечению энергоэффективности. Однако они могут внести свой вклад в общие схемы финансирования проектов. Как правило, финансирование проектов по механизмам Киотского протокола должно осуществляться вместе с другими финансовыми инструментами. Сегодня применение механизмов Киотского протокола в России не является простым делом, т.к. страна находится в переходном, неопределенном положении. Россия, как и каждая страна, которая подписала и ратифицировала Киотский протокол, имеет право участвовать в схемах по ЭТ и СО. Но пока все необходимые национальные правовые, административные и технические структуры не заработают, российское правительство не сможет самостоятельно принять решение о проектах СО. После получения российским государством и второй страной-участницей разрешения, все заявления о проектах в России необходимо направить в РКИК-ООН, причем процесс получения окончательного разрешения становится все более длительным и сложным. Минэкономразвития и РАО ЕЭС регулярно выражают свое недовольство данной ситуацией и требуют, чтобы страна немедленно создала необходимые структуры для выполнения требований Киотского протокола. Подготовка документов и приложений для заявки на финансирование проекта СО по Киотскому протоколу – это далеко не простая задача. Помимо большого количества справок и свидетельств, заявка должна предоставить информацию о следующих трех ключевых аспектах: базовый уровень выбросов (англ. Baseline), методология проверки/аудита, «дополнительность» – добавочное сокращение выбросов за счет проекта (англ. Additivity. Данное название не очень по-русски, но используется как неофициальная терминология). Вычисление базового уровня и аудит необходимы для подтверждения «чего-то» без материального характера, т.е. выбросов, которые на самом деле не существуют. Базовый уровень – это модель о предсказуемом уровне будущих выбросов парниковых газов предприятия или системы (например, системы районного теплоснабжения), который имел бы место в случае отсутствия деятельности по проекту, в так называемом «обычном» сценарии. Второй аспект – это предоставление реалистичного метода для проверки того, что после осуществления проекта выбросы действительно сократились. Для получения платежей по «несуществующим выбросам» организатор проекта обязан каждый год представлять расчеты базового уровня и проводить расчет выбросов, которые в свою очередь оцениваются на основе расхода топлива. Если выбросы ниже, чем базовый уровень, разница может быть официально засчитана как «сокращение» в соответствии с правилами Киотского протокола. Эти аспекты можно проиллюстрировать на конкретном примере. Система центрального теплоснабжения установленной мощностью 100 МВт (86 Гкал/час.) с использованием газа эксплуатируется эквивалентом 3000 час./год при максимальной загрузке; к.п.д. котельной оценивается в 90%. По данным параметров, расход газа составляет 33.5 млн. куб м/год, а выбросы двуокиси углерода составляют 67320 т/год. Базовый уровень показывает, что без осуществления технического проекта то же потребление и соответствующие выбросы будут повторяться из года в год. Если улучшение энергоэффективности приведет к экономии трети используемого газа, т.е. 11 млн. куб. м/год, сокращение выбросов составит 22440 т двуокиси углерода в год. Подобные выбросы тогда могут быть «сертифицированы» правительством и проданы на международных рынках квот, либо по цене, заранее оговоренной с инвестором, которая, как правило, не очень высокая, либо по рыночной цене на момент продажи. В конце 2005 г. при существующей цене 25 евро за тонну CO2 продажа принесла бы России 561000 евро в год. Это значительная сумма, но она еще недостаточна для финансирования всех мероприятий для сбережения необходимого количества газа. «Дополнительность» также является важным аспектом. РКИК-ООН требует доказательства того, что невозможно финансировать проект, если он не предусматривает выгоды от сокращения выбросов парниковых газов. С другой стороны, любой банкир, прежде чем выделить деньги на проект, потребует совсем иного подтверждения – подтверждения того, что проект может выжить сам по себе, и что доля финансирования по Киотскому протоколу даст только небольшой, хотя и положительный, эффект. Иными словами, «Киотская» доля финансировании не должна стать фактором риска для осуществления проекта. На практике это означает, что инициатор проекта должен предоставить иные аргументы правительству и банкам, для того чтобы проект был ими одобрен. До сих пор данный вопрос все еще остается предметом интенсивного международного обсуждения, т.к. многие аргументы вносят свой вклад в то или иное понимание «дополнительности». В любом случае, только когда Россия создаст свои собственные структуры управления и аудита для выполнения обязательств по Киотскому протоколу, требования дополнительности отпадут, т.к. все решения будут приниматься лишь национальным правительством без необходимости подготовки большого набора документов. И наконец, нельзя забывать, что естественная доля финансирования в любом проекте по энергоэффективности – это экономия топлива сама по себе. При международной цене в 100 евро за 1000 куб. м газа общий потенциал экономии всех российских систем центрального теплоснабжения равен 7.5 млрд. евро в год, что намного больше соответствует объему требуемых инвестиций для модернизации инфраструктуры. Финансирование проекта на основе объемов сберегаемого топлива предполагает, что энергокомпании могут продать часть выделенного им газа или другого топлива. Если бы было возможно продать неиспользованный газ по международной цене, то упомянутое выше энергопредприятие центрального теплоснабжения могло бы получить около 1,1 млн. евро в год. Сегодня законодательство и исполнительная практика в России не позволяют проводить продажу топлива, выделенного городам, регионам и энергопредприятиям в рамках подготовки к зиме. Тем не менее, это является сферой, где следует искать новые подходы и решения, которые принесли бы выгоду всем заинтересованным сторонам: Россия получила бы новую инфраструктуру при минимальных затратах, а Запад, и особенно Европа, получил бы доступ на несколько десятилетий вперед к природному газу и другим видам топлива из России. И наконец, наиболее значительное влияние будет оказано на окружающую среду, т.к. такой же или выше уровень жилищного комфорта может быть достигнут при более низких энергозатратах и, следовательно, с меньшими объемами выбросов парниковых газов.
Встречный ветер - 2. Теплоизоляционные конструкции и решения. Реформа жкх с французским акцентом. Великая топливная революция и мир, и россия озабочены поиском альтернативных источников энергии. Как обеспечить устойчивое развит. Главная -> Экология 
|