Rapport fra AIChE Spring Meeting, New Orleans, April 2003
Rapportør: Professor Morten Hovd, Institutt for teknisk
kybernetikk (på friår ved University of California, San
Diego)
AIChE Spring Meeting holdes i New Orleans og Houston annethvert år. I år
ble det holdt i New Orleans søndag 30/3 - torsdag 3/4.
Jeg var til stede tirsdag ettermiddag og onsdag (1-2/4).
Spring Meeting har tradisjonelt et mer praktisk/industrielt preg enn det
mer akademiske (og mye større) Annual Meeting på høsten.
Henry Kister hadde satt sammen et omfattende program rundt destillasjon,
med ni sesjoner fra mandag til torsdag.
Tirsdag ettermiddag tilbrakte jeg på sesjon 6 (som også var den 6. i
rekken av destillasjons-sesjoner).
Jeg ankom til spørsmålene etter en presentasjon av David Short fra
University of Delaware om "Experiences in High Purity
Distillation". Etter diskusjonen å dømme hadde dette vært ganske
interessant, medn jeg fikk altså ikke med meg hoved-delen.
Deretter presenterte John A Reid (Stone & Webber) "Proven
Technology for Increased Capacity and/or Reduced Energy Usage". Jeg
fikk inntrykk av at dette var så godt "proven" at her var lite
nytt (selv om dette ikke egentlig er mitt område).
Weiyu Xu (U. of Illinois, Urmila Diwekars student) presenterte
"Cost Effective, Environmentally Friendly Solvent Selection and
Solvent Recycling". Valg av løsningsmiddel og design av
gjenvinningssystem ble formulert som et stort (multi-objective)
optimaliseringsproblem. Dette var vel klart det mest akademiske og
"industrifjerne" jeg overhørte på møtet. Metodikken virket
likevel gjennomførbar.
Richard Dionne (Fluor) presenterte "How to Succesfully
Specify the Design and Revamp of Fractionation Systems". Interessant
foredrag, med endel gode eksempler på hvor galt det kan gå når
forskjellige disipliner eller leverandører ikke er godt nok koordinerte.
Fra et teoretisk synpunkt mye trivielt, men det er jo ikke alltid at de
største gevinstene er å hente på den akademiske
forskningfronten.
Sesjonen/dagen ble avsluttet av Sten Bay Jørgensen (DTU), som
presenterte "Experimental Validation of Input Multiplicity in Binary
Distillation - Influence of Control Structure Selection". Sten
brukte endel tid på å presentere begreper for en industrielt dominert
forsamling, med litt ufullstendige resultater (et eksperiment må visstnok
gjøres om). For meg var det likevel interessant å se at plasseringen på
trykkmålingen (eller hvorvidt trykket er regulert) har vesentlig
betydning for hvor stort område (i føderate) man får stabil to-punkts
sammensetningsregulering. Det kom også noen interessante utsagn under
spørsmålene etter presentasjonen, blandt annet en som fortalte om hvordan
han driver trouble-shooting av destillasjonsregulering: "Det første
jeg gjør er å kutte ut DMC's endring av trykk-referanse" (referert
og oversatt etter hukommelsen).
Onsdag var den mest interessante dagen for meg som er interessert i
prosessregulering. Denne inneholdt sesjonene 144 om Model Predictive
Control og 145 om Applications of Process and Control System
Monitoring. Dessverre crashet disse med parallelle sesjoner om
prosessregulering i etylenproduksjon, og sesjoner om modellering av LNG
og brenselsceller. Sesjon 84 inneholdt bl.a. to presentasjoner fra
STATOIL/Sintef om "Dynamic Modeling of Spiral Wound LNG Heat
Exchangers". Selv kan jeg dessverre bare rapportere fra sesjonene
144 og 145.
Sesjon 144 (MPC) startet med Wayne Bequette (Rensselaer) som ga en
generell oversikt over MPC i "Model Predictive Control
Tutorial". Klart, greit, og velkjent. Litt morsomt med et eksempel
der fugler fanger insekter formulert som MPC.
Deretter presenterte Tom Badgewell (Aspentech) "A survey of
Industrial Model Predictive Control Technology". Dette er en
oppdatert versjon av hans survey sammen med Joe Qin fra noen år tilbake,
of vil visstnok bli publisert snart (i Control Engineering Practice, hvis
jeg husker rett). I løpet av få år har visstnok antall MPC-installasjoner
blitt mer enn fordoblet, fra 2000 til 4500. Man er likevel litt
"skuffet" over at det ikke har kommet flere anvendelser utenom
raffinerier/petrokjemi, og over relativt få anvendelser av ulineær MPC
(med polyolefiner som et hederlig unntak). Et lite problem her kan være
at surveyet var rettet mot de store leverandørene, som liker å
strømlinjeforme implementasjoner. Det finnes mange mindre firmaer som er
mer villige til å spesialutvikle løsninger.
Nestemann ut var Dan O'Connor (Continental Controls), med
"Troubleshooting Multivariable Controller Problems, with Focus on
the Importance of Understanding Higher Order Relative Gains".
Tydelig en kompetent ingeniør, men ikke helt orientert i litteraturen.
Han har tydeligvis gjenoppfunnet "Singular Value Tresholding",
en 10-15 år gammel metodikk for å "robustifisere"
MPC.
Så kom Brent R. Young (U. of Calgary), med "Model Predictive
Control of a Heat Integrated Plant, A Case Study on the Reaction Section
of the HDA Process. HUFF! Han hadde først fått til god regulering med
Ziegler-Nichols basert tuning av to PID-sløyfer. Deretter hadde han
prestert å få dårligere regulering med IMC og MPC. Det eneste vi kan lære
av dette er at Young forstår hverken IMC eller MPC.
Oppturen kom med David A. Hokanson (ExxonMobil), som presenterte
"Dealing with valve stiction in Model Predictive Control
Applications". Han foreslo å "samle opp pådragsendringene"
til de blir store nok til at man er rimelig sikker på at ventilen vil
flytte på seg. I mellomtiden må man "lure" MPC-anvendelsen med
"foroverkobling fra en målt forstyrrelse" som kansellerer
effekten av de pådragsendringene MPC-anvendelsen tror den har satt ut,
men som ennå ikke har blitt iverksatt. "Oppløsningen" på
ventilåpningen kan forbedres med et lead-lag filter på signalet til
ventilen. Hokanson snakket også om signalbehandling av målesignaler
påvirket av stiksjon. Her var lite teori, men det var interessant,
relevant og intuitivt fornuftig.
Sesjonen ble avsluttet av John Guiver (Aspentech), som presenterte
"On the Commercial Application of Next Generation Nonlinear Model
Based Predictive Control". I følge ham selv snakket han om
modelltyper som vil overta etter Nevrale nettverk og Radial Basis
Function-baserte modeller. Hovedpoenget var visstnok at det var enkelt å
spesifisere øvre/nedre grense for modellvariables deriverte, noe som
visstnok skulle forbedre egenskapene ved ekstrapolasjon betraktelig. For
meg var det litt vanskelig å forstå hva man skulle bli så begeistret
over, men så er jo jeg ganske fordomsfull i forhold til ekstrapolering av
empiriske ulineære modeller ;-)
Onsdag ettermiddag ble tilbrakt på sesjon 145: Applications of Proces
and Control System Monitoring
Sesjonen ble innledet av Joe Qin (U. of Texas at Austin), som
presenterte "Statistical Process Monitoring: A Tutorial". En
veldig grei introduksjon til området.
Organisatorene hadde vel forventet at Chris Seppala (Shell Global
Solutions) skulle presentere noe tilsvarende for Controller Performance
Monitoring. Hans presentasjon "Monitoring Control System Performance
and Benefits" dreide seg i stedet om valg av designfilosofi,
markeds- og konkuranseforhold, etc., da SGS skulle utvikle sitt Control
Performance Monitoring-verktøy samtidig som de gikk fra å være en intern
teknologileverandør i Shell til å måtte konkurrere åpent med
andre.
N.N fra Expertune (en eller annen som måtte hoppe inn for John
Gerry) presenterte "Benefits of Application of a Process
Monitor". Dette dreide seg hovedsaklig om Expertunes Control
Performance Monitoring-verktøy. Fine skjermbilder, og sikkert et nyttig
verktøy. Det som kunne ha vært nytt ville han ikke si noe om, men det
skinte klart igjennom at det ikke lå tung teori bak. Fra flere av de
industrielle "CPM-presentasjonene" fikke jeg inntrykk av at
industrien finner stor nytte i relativt trivielle analyser, og at ikke
mye gjøres utover dette.
Hong Zhao (Aspentech) snakket om "APC System Monitoring to
Gain the Life Cycle Benefits of APC Applications". Her dreide det
seg egentlig ikke om overvåkning av APC, men heller om CPM på den
underliggende basisreguleringen. I følge Zhao kan dette ofte doble
inntjeningen i et APC-prosjekt.
Tom Edgar (U. of Texas at Austin) snakket om "PID Controller
Performance Monitoring". Hans poeng var at minimum varians kan være
et dårlig benchmark når man i hovedsak bruker PID-regulatorer. På den
annen side krever hans 'PID-CPM' en skikkelig prosessmodell (og ikke bare
dødtid). Alt dette har Edgar et al. publisert i diverse artikler og
konferansepublikasjoner i de senere årene.
Dale Seborg (UC Santa Barbara) snakket om "Pattern Matching
in Multivariable Time Series Data". Formålet her var å lete i
databaser for å finne historiske data som på en eller annen måte
"ligner" en gitt dataserie (som typisk ville være fra en
periode som på en eller annen måte er problematisk). Ved effektivt å
kunne lete fram perioder med lignende problemer, forventer man å lettere
kunne identifisere de bakenforliggende årsakene til problemene.
Tilslutt snakket Zdravko Stefanov (Texas Tech) om "Monitoring
and Diagnosing Cockle Formation in Coated Magazine Paper
Production". De hadde tydeligvis bruke noen slags SPC-teknikker (for
meg ukjente) på problemet. Han klarte ikke å presentere overbevisende
resultater, heller ikke argumenter for valg av analysemetoden. Men,
oppdragsgiver var fornøyd, og de er visstnok i gang med å installere et
permanent overvåkningssystem.
Alt i alt vel verd å få med seg for den som bedfinner seg her borte. Litt
synd med kollisjoner mellom interessante sesjoner.
For den som måtte være interessert, så har jeg fått med meg endel
papirer. Disse vil bli sendt til Sigurd (jeg ønsker ikke mer i kofferten
når vi skal tilbake til sommeren), så om noen uker kan han vel sende
kopier til interesserte.
Kopier av lysark:
Fra MPC-sesjonen: presentasjonene til Guiver, Hokanson, Young,
O'Connor.
Fra Monitoring-sesjonen: presentasjonene til Seborg, Edgar, Zhao,
Stefanov
Noen kopier av papers lagt ut på destillasjons-sesjonen:
G. L. Kaes: "Some practical aspects of modeling crude oil
distillation" AIChE Spring Meeting paper 2a.
H. Z. Kister: "Recent trends in distillation tower
malfunctions" AIChE Spring Meeting Paper 1a.
H. Z. Kister: "What causes malfunctions in refinery towers".
Reprint from Hydrocarbon Asia, Jul/Aug 2002.
Morten Hovd Phone: +4773591426
Professor of Process Control Fax: +4773594399
Department of Engineering Cybernetics
Norwegian University of Technology and Science
N-7491 Trondheim, Norway e-mail: morten.hovd@itk.ntnu.no
This archive was generated by hypermail 2.1.3 : Fri Sep 05 2003 - 16:42:09 CEST