½Ç¹«ÀÚ¸¦ À§ÇÑ °Á ³»¿ëÀ» Á¦°øÇÕ´Ï´Ù. CHERICÀº ÀÌ¿ëÀÚ ¿©·¯ºÐÀÇ Åõ°í¸¦ ¹Þ°í ÀÖ½À´Ï´Ù. º»ÀÎÀÇ Á¾»çºÐ¾ß¿¡¼ ´Ù¸¥ ºÐµé°ú ³ª´©°í ½ÍÀº ÁÁÀº ³»¿ëÀÌ ÀÖÀ¸½Ã´Ù¸é ÀúÈñ¿¡°Ô º¸³»ÁֽʽÿÀ. Åõ°í´Â w3master@cheric.org·Î ÇÏ½Ã¸é µË´Ï´Ù.
½Ç¹«°ÁÂÀÇ ³»¿ëÀ̳ª Åõ°í¿¡ ´ëÇÑ ¹®ÀÇ´Â ½Ç¹«°Á °Ô½ÃÆÇ¿¡ ¿Ã·ÁÁֽñ⠹ٶø´Ï´Ù.
Dynamic Simulation for the Qatar Pertroleum Propane and Butane Storage Facilities
 ±è¿µ¹è(STEP Engineering & Consulting ´ëÇ¥, ¾à·Â)
I. °øÁ¤¼³¸í
Up-streamÀ¸·Î »ý»êµÈ Propane ¹× ButaneÀº °¢°¢ 500§©/hr À¯·®À¸·Î Run-down µÇ¾î Tank Terminal·Î À̼۵ȴÙ. Run-down µÈ Propane ¹× ButaneÀº °¢°¢ -45¢ªC ¹× -1¢ªCÀÌ´Ù. °¢ ÀúÀå ÅÊÅ©´Â ¿ÂµµÀÇ º¯È ¹× ±âÈÄÁ¶°Ç¿¡ µû¶ó Boil OffµÇ´Â Bog Propane ¹× Bog ButaneÀ» Centrifugal Compressor·Î ¾ÐÃàÇÏ¿© Condenser·Î º¸³»¼, C4refrigerator ÀÌ¿ëÇÏ¿© CondensingÇÏ¿© ÀúÀå Tank·Î ȸ¼öÇÏ¿© ÀúÀåÇÑ´Ù. Propane Bog Compressor´Â Centrifugal TypeÀ̸ç Maximum Load¶§´Â 2´ë°¡ ¿îÀüµÇ¸ç 1´ë´Â Stand-byÀ̸ç, ModelÀº µ¿ÀÏ ÇÏ´Ù. Butane Bog Compressor´Â Centrifugal TypeÀ̸ç Maximum Load¶§´Â 2´ë°¡ ¿îÀüµÇ¸ç 1´ë´Â Stand-byÀ̸ç ,modelÀº 3´ë°¡ ¼·Î ´Ù¸£´Ù. ´ë±â¿Âµµ´Â 10¢ªC~52¢ªCÀÌ´Ù. ÀúÀåÅÊÅ©´Â Dome Roof TypeÀÌ¸ç ¿îÀü ¾Ð·ÂÀº 0Kg/§²GÀ̸ç, ¿îÀü¿Âµµ´Â Propane Tank´Â -45¢ªCÀ̸ç Bytane TankÀº 0¢ªCÀÌ´Ù. ÀúÀå ÅÊÅ©´Â °¢°¢ 4´ë·Î ¿îÀüµÈ´Ù. ¶ÇÇÑ ÀúÀåµÈ Propane ¹× ButaneÀº ¼öÃ⠺εηΠLoading Pump ÀÇÇØ 4000§©/hr·Î LPG Tanker¿¡ À̼۵ȴÙ.
- ±âÁ¸°øÀåÀÇ ³Ãµ¿±â°¡ °íÀå ½Ã Run-downµÈ Propane CoolingµÇÁö ¾Ê°í 40¢ªC·Î ÀÌ¼Û µÇ¾úÀ» ¶§ ÀúÀå ÅÊÅ©¿¡¼ BOIL OFF ·®.
- ÀúÀåÅÊÅ©¿¡¼ ±âÈĺ¯È¿Í ¿îÀüMODE º¯È¿¡ µû¸¥ °¢ ÅÊÅ©¿¡¼ BOIL -OFF GAS·®¿¡ µû¸¥ CASE STUDY.
- PRopane RefrigeratorÀÇ Settle Out Pressure ¹× Settle Out Pressure¿¡¼ CompressorÀÇ Start-up½Ã °¢ ¿îÀüÀÎÀÚ¿¡ ´ëÇÑ °íÂû.
II. °ÀÇ ¸ñÀû
À§ °øÁ¤À» Dynamic SimulationÀ» ÇÒ °æ¿ì,
- ÇÊ¿ä ÀÚ·á
- Áغñ ÀÚ·á
- DYNAMIC SIMULATIONÀ» À§ÇÑ ÀýÂ÷ ¹× ¹æ¹ý
À» Dynamic SimulatorÀº HYSISÀ» ±âÁØÀ¸·Î ¼³¸íÇϰíÀÚ ÇÑ´Ù.
III. Contents
- °øÁ¤¼³¸í
(PDF, 261 KB, 8 pages)
- Introduction
- Operating Philosophy For Propane System
- °¢ UNIT OPERATION¿¡ ´ëÇÑ °íÂû
(PDF, 713 KB, 14 pages)
- SYSTEM DERSIGN BASIS
(PDF, 169 KB, 3 pages)
- UNIT OPERATION
(PDF, 115 KB, 2 pages)
- Tank
- Pump
- Compressor
- Safety Facilities
- DYNAMIC MODEL DATA
(PDF, 288 KB, 10 pages)
- Unit Operation Summary
- Dynamic Model Details
- DYNAMIC SIMULATION
(PDF, 846 KB, 51 pages)
- Dynaic Simulation Case
- Simulation PFD
- Settle Out Pressure
- Start-up Duty Compressor From Settle Out Pressure
- Load Transfer from Duty to Stand-by Compressor
- Case Studites for Each Load Changes
- Case Study for All Possible Changes
- Load Transfer at Each Cases
- Settle Out Case With Liquid Filled Surge Drum
- SUMMARY AND RESULTS
(PDF, 222 KB, 3 pages)
- Settle Out Pressure Results
- Start-up Results from Settle Out Conditions
- Load Transfer Results
- Case Study Results
¸ðµ¨¿¹ÃøÁ¦¾î Ưº°°ÁÂ
I. Overview of Process Control
¡¡¡¡ (PDF, 939 KB, 80 pages)
¡¡¡¡PDFs(pg): 1-12 | 13-19 | 20-28 | 29-40 | 41-49 | 50-63 | 64-73 | 74-80
1. Basic Low-Level Control / 4
¡¡1.1 Basic Idea of Feedback/Feedforward Control / 4
¡¡1.2 Motivation- Why(negative) Feedback Control? / 9
¡¡1.3 Elements of a Feedback System / 13
¡¡1.4 Pid Formulations / 20
¡¡¡¡1.4.1 Integral(I) Control / 20
¡¡¡¡1.4.2 Proportional(P) Control / 21
¡¡¡¡1.4.3 Proportional Integral(PI) Control / 24
¡¡¡¡1.4.4 Proportional Integral Derivative(PID) Control / 25
¡¡¡¡1.4.5 Digital Implementation / 27
¡¡1.5 Quantitive PID Tuning Methods / 29
¡¡¡¡1.5.1 Continuous Cycling Method / 29
¡¡¡¡1.5.2 Reaction-curve-based Method / 38
¡¡¡¡1.5.3 Fopdt-based Tuning Rules / 41
¡¡¡¡1.5.4 Direct Synthesis Method - IMC Tuning / 46
¡¡1.6 Practical Considerations / 50
2. Multi-loop Control and Further Practical Issues / 55
¡¡2.1 Feedforward-feedback Control / 55
¡¡2.2 Cascade Control / 57
¡¡2.3 Override Control / 61
3. Control of Multi-input Multi-output(MIMO) Processes / 62
¡¡3.1 MIMO Process? / 62
¡¡3.2 Interaction and I/O Pairing / 64
¡¡¡¡3.2.1 Interaction / 64
¡¡¡¡3.2.2. I/O Pairing / 67
¡¡3.3 Decoupling / 70
¡¡3.4 Current Trends / 74
¡¡¡¡3.4.1 Computer Integrated Process Management / 74
¡¡¡¡3.4.2 Model-based Approaches / 75
¡¡¡¡3.4.3 Computing Environment / 77
¡¡¡¡3.4.4 Computer Control System / 78
¡¡¡¡3.4.5 Smart Instrument and Field Bus / 79
II. Overview of Industrial MPC Techniques
¡¡¡¡ (PDF, 1,112 KB, 141 pages)
¡¡¡¡PDFs(pg): 1-8 | 8-24 | 25-34 | 34-49 |
50-56 | 57-67 | 67-84 |
¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡84-97 | 98-106 | 107-119 | 120-126 |
127-131 | 132-141 |
1. Introduction To Model Predictive Control / 5
¡¡1.1 Background for MPC Development / 5
¡¡1.2 What's MPC? / 6
¡¡1.3 Why MPC? / 8
¡¡¡¡1.3.1 Some Examples / 9
¡¡¡¡1.3.2 Summary / 24
¡¡1.4 Industrial Use of MPC: Overview / 25
¡¡¡¡1.4.1 Motivation / 25
¡¡¡¡1.4.2 Survey of MPC Use / 31
¡¡1.5 Historical Perspective / 32
¡¡1.6 Challenges / 34
¡¡¡¡1.6.1 Modeling & Identification / 34
¡¡¡¡1.6.2 Incorporation of Statistical Concepts / 41
¡¡¡¡1.6.3 Nonlinear Control / 48
¡¡¡¡1.6.4 Other Issues / 49
2. Dynamic Matrix Control / 50
¡¡2.1 Finite Impulse and Step Response Model / 50
¡¡¡¡2.1.1 Overview of Computer Control / 50
¡¡¡¡2.1.2 Impulse Response and Impulse Response Model / 52
¡¡¡¡2.1.3 Step Response and Step Response Model / 54
¡¡2.2 Multi-step Prediction / 57
¡¡¡¡2.2.1 Overview / 57
¡¡¡¡2.2.2 Recursive Multi-step Prediction for an Fir System / 58
¡¡¡¡2.2.3 Recursive Multi-step Prediction for an Fir System with Differenced Input / 62
¡¡¡¡2.2.4 Multivariable Generation / 66
¡¡2.3 Dynamic Matrix Control Algorithm / 67
¡¡¡¡2.3.1 Major Constituents / 67
¡¡¡¡2.3.2 Basic Problem Setup / 68
¡¡¡¡2.3.3 Definition and Update of Memory / 69
¡¡¡¡2.3.4 Prediction Equation / 70
¡¡¡¡2.3.5 Quadratic Criterion / 73
¡¡¡¡2.3.6 Constraints / 75
¡¡¡¡2.3.7 Quadratic Programming / 79
¡¡¡¡2.3.8 Summary of Real-time Implementation / 83
¡¡2.4 Additional Issues / 84
¡¡¡¡2.4.1 Feasibility Issue and Constraint Relaxation / 84
¡¡¡¡2.4.2 Guidelines for Choosing the Horizon Size / 85
¡¡¡¡2.4.3 Bi-level Formulation / 86
¡¡¡¡2.4.4 Property Estimation / 89
¡¡¡¡2.4.5 System Decomposition / 91
¡¡¡¡2.4.6 Model Conditioning / 98
¡¡¡¡2.4.7 Blocking / 102
3. System Identification / 107
¡¡3.1 Dynamic Matrix Identification / 107
¡¡¡¡3.1.1 Step Testing / 107
¡¡¡¡3.1.2 Pulse Testing / 111
¡¡¡¡3.1.3 Random Input Testing / 112
¡¡¡¡3.1.4 Data Pretreatment / 118
¡¡3.2 Basic Concepts of Identification / 120
¡¡3.3 Model Description / 124
¡¡¡¡3.3.1 Nonparametric Model / 124
¡¡¡¡3.3.2 Parametric Method / 125
¡¡3.4 Experimental Conditions / 128
¡¡¡¡3.4.1 Sampling Interval / 128
¡¡¡¡3.4.2 Open-loop Vs. Closed-loop Experiments / 129
¡¡¡¡3.4.3 Input Design / 130
¡¡3.5 Identification Methods / 132
¡¡¡¡3.5.1 Prediction Error Method / 132
¡¡¡¡3.5.2 Subspace Identification / 137
¡¡3.6 Identification of a Process with Strong Directionality / 138
III. Background for Advanced Issues
¡¡¡¡ (PDF, 1,112 KB, 165 pages)
¡¡¡¡PDFs(pg): 1-10 | 11-22 | 23-29 | 30-40 | 41-51 | 52-58 | 59-66 |
¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡67-78 | 79-91 | 92-101 | 102-115 | 116-126 |
¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡¡127-133 | 134-143 | 143-158 | 158-165
1. Basics of Linear Algebra / 5
¡¡1.1 Vectors / 5
¡¡1.2 Matrices / 11
¡¡1.3 Singular Value Decomposition / 23
2. Basic of Linear Systems / 30
¡¡2.1 State Space Description / 30
¡¡2.2 Finite Impulse Response Model / 38
¡¡2.3 Truncated Step Response Model / 41
¡¡2.4 Reachability and Observability / 44
¡¡2.5 Static State Feedback Controller and State Estimator / 47
3. Basics of Optimization / 52
¡¡3.1 Introduction / 52
¡¡3.2 Unconstrained Optimization Problems / 55
¡¡3.3 Necessary Condition of Optimality for Constrained Optimization Problems / 59
¡¡3.4 Convex Optimization / 67
¡¡3.5 Algorithm for Constrained Optimization Problems / 71
4. Ramdom Variables / 79
¡¡4.1 Introduction / 79
¡¡4.2 Basic Probability Concepts / 81
¡¡¡¡4.2.1 Probability Distribution, Density:Scalar Case / 81
¡¡¡¡4.2.2 Probability Distribution, Density:Vector Case / 83
¡¡¡¡4.2.3 Expectation of Random Variables and Random Variable functions:Scalar Case / 86
¡¡¡¡4.2.4 Expectation of Random Variables and Random Variable functions:Vector Case / 87
¡¡¡¡4.2.5 Conditional Probability Density:Scalar Case / 92
¡¡¡¡4.2.6 Conditional Probability Density:Vector Case / 97
¡¡4.3 Statistics / 99
¡¡¡¡4.3.1 Prediction / 99
¡¡¡¡4.3.2 Sample Mean and Covariance, Probabilistic Model / 100
5. Stochastic Processes / 102
¡¡5.1 Basic Probability Concepts / 102
¡¡¡¡5.1.1 Distribution Function / 102
¡¡¡¡5.1.2 Mean and Covariance / 103
¡¡¡¡5.1.3 Stationary Stochastic Processes / 103
¡¡¡¡5.1.4 Spectra of Stationary Stochastic Processes / 104
¡¡¡¡5.1.5 Discrete-time White Noise / 106
¡¡¡¡5.1.6 Colored Noise / 106
¡¡¡¡5.1.7 Integrated White Noise and Nonstationary processes / 108
¡¡¡¡5.1.8 Stochastic Differences Equation / 109
¡¡5.2 Stochastic System Models / 111
¡¡¡¡5.2.1 State-space Model / 111
¡¡¡¡5.2.2 Input-output Models / 114
6. State Estimation / 116
¡¡6.1 Linear Observer Structure / 117
¡¡6.2 Pole Placement / 119
¡¡6.3 Kalman Filter / 120
¡¡¡¡6.3.1 Kalman Filter as the Optimal Linear Observer / 121
¡¡¡¡6.3.2 Kalman Filter as the Optimal Estimator for Gaussian Systems / 123
7. System Identification / 127
¡¡7.1 Problem Overview / 127
¡¡7.2 Parametric Identification Methods / 128
¡¡¡¡7.2.1 Model Structures / 129
¡¡¡¡7.2.2 Parameter Estimation via Prediction Error minimization / 134
¡¡¡¡7.2.3 Parameter Estimation via Statistical Methods / 143
¡¡¡¡7.2.4 Other Methods / 150
¡¡7.3 Nonparametric Identification Methods / 151
¡¡¡¡7.3.1 Frequency Response Identification / 152
¡¡¡¡7.3.2 Impulse Response Identification / 156
¡¡¡¡7.3.3 Subspace Identification / 158
IV. Advanced Issues in MPC
¡¡¡¡ (PDF, 559 KB, 36 pages)
¡¡¡¡PDFs(pg): 1-8 | 9-26 | 27-30 | 31-32 | 33-36
1. State-space Model Predictive Control / 3
¡¡1.1 Shortcomings of Current Industrial MPC Practice / 3
¡¡1.2 State Space MPC / 5
¡¡1.3 Disturbance Estimation via State Estimation / 7
¡¡1.4 MPC Formulation Using State-space Model / 12
2. Nonlinear and Adaptive Model Predictive Control / 13
¡¡2.1 Motivation / 13
¡¡2.2 Issues in Nonlinear MPC / 15
¡¡2.3 Linearization Based Nonlinear MPC / 17
¡¡2.4 Example: Paper Machine Headbox Control / 24
¡¡2.5 Additional Issues / 27
¡¡2.6 Recursive Parameters Estimation / 28
¡¡2.7 Adaptive MPC Formulation / 29
¡¡2.8 Example: Binary Distillation Column / 30
¡¡2.9 Potential Improvements in System Identification / 33
V. Statistical Process Monitoring and Quality Control
¡¡¡¡ (PDF, 442 KB, 63 pages)
¡¡¡¡PDFs(pg): 1-8 | 8-15 | 15-25 | 25-38 | 38-49 | 50-60 | 61-63
1. Overview and Fundamentals of SPC / 5
¡¡1.1 Introduction / 6
¡¡¡¡1.1.1 Motivation for SPC / 6
¡¡¡¡1.1.2 Main Points / 7
¡¡1.2 Traditional SPC Techniques / 8
¡¡¡¡1.2.1 Milestones / Key Players of SPC / 8
¡¡¡¡1.2.2 Shewart Chart / 9
¡¡¡¡1.2.3 Cusum Chart / 12
¡¡¡¡1.2.4 Ewma Chart / 14
¡¡1.3 Multivariate Analysis / 15
¡¡¡¡1.3.1 Motivation / 15
¡¡¡¡1.3.2 Basics of Multivariable Statistics and Chi-square monitoring / 17
¡¡¡¡1.3.3 Principal Component Analysis / 21
¡¡¡¡1.3.4 Examples: Multivariate Analysis Vs. Single Variate analysis / 25
¡¡1.4 Time Series Modeling / 25
¡¡¡¡1.4.1 Limitations of Rhe Traditional SPC Methods / 25
¡¡¡¡1.4.2 Motivating Example / 27
¡¡¡¡1.4.3 Time-series Models / 30
¡¡¡¡1.4.4 Computation of Prediction Error / 31
¡¡¡¡1.4.5 Including the Determinstic Inputs Into the Model / 32
¡¡¡¡1.4.6 Modeling Drifting Behavior Using a Nonstationary Sequence / 33
¡¡¡¡1.4.7 Multivariable Time-series Model / 36
¡¡1.5 Regression / 38
¡¡¡¡1.5.1 Problem Definition / 38
¡¡¡¡1.5.2 The Method of Least Squares / 39
¡¡¡¡1.5.3 Limitations of Least Squares / 41
¡¡¡¡1.5.4 Principal Component Regression / 42
¡¡¡¡1.5.5 Partial Least Squares (PLS) / 44
¡¡¡¡1.5.6 Nonlinear Extentions / 46
¡¡¡¡1.5.7 Extensions to the Dynamic Case / 49
2. Application and Case Studies / 50
¡¡2.1 Pca Monitoring of an Sbr Semi-batch Reactor System / 51
¡¡¡¡2.1.1 Introduction / 51
¡¡¡¡2.1.2 Problem Description / 52
¡¡¡¡2.1.3 Results / 53
¡¡2.2 Data-based Inferential Quality Control in Batch Reactors / 61
¡¡¡¡2.2.1 Introduction / 61
¡¡¡¡2.2.2 Case Study in Details / 62
¡¡2.3 Inferential Quality Control of Continuous Pulp Digester / 63
¡¡¡¡2.3.1 Introduction / 63
¡¡¡¡2.3.2 Case Study in Details / 63
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