An Integrated Approach for Scheduling and Real-time Optimization in a Refrigerated Gas Plant

Loji penyejukan gas (RGP) menghadapi cabaran-cabaran operasi melalui tiga cara iaitu:
1) di aliran masuk, gas mentah berbilang aliran dicampur-aduk hingga menyebabkan
naik-turun dalam kadar aliran dan kandungan gas; 2) di dalam RGP, penutupan tidak
berjadual sering terjadi akibat kepincangan peralatan; 3) di hiliran, kualiti produk yang
ketat dikuatkuasakan oleh pelanggan-pelanggannya. Dari sudut perniagaan, RGP
menandatangani pelbagai perjanjian dengan pengeluar-pengeluar gas mentah. Harga gas
mentah berubah bergantung kepada kualiti gas dan tempoh kontrak. Harga-harga gas asli
cecair yakni etana, propana, butana dan hasil pemeluwapan diapung kepada nilai-nilai
pasaran. Sebaliknya, harga gas asli ditentukan oleh kerajaan.
Cabaran-cabaran ini memaksa RGP untuk meningkatkan kecekapan dan seterusnya
mempertahankan keuntungan. Satu bidang yang dikenalpasti dalam peningkatan
kecekapan ialah semasa perancangan pengendalian. Perancangan sebegini
mengemukakan masalah penjadualanjangka pendek dan selanjar di mana sasaran-sasaran
dilaksanakan secara langsung oleh alat-alat kawalan regulatori. Walaupun amalan ini
diterimapakai sekarang, faedah ekonomi boleh dipertingkatkan dengan kekerapan
penilaian semula sasaran-sasaran loji melalui pengoptimuman masa-nyata (RTO). Oleh
kerana penjadualan diusahakan pada skala masa yang lebih panjang (hari-minggu)
berbanding dengan RTO Gam-hari) dan kawalan (saat-minit), integrasi ketiga-tiga lapisan
automasi ini adalah sukar.
Tesis ini mencadangkan satu rangkakerja yang menyepadukan penjadualan dan RTO
untuk RGP. Pada lapisan atas, satu model dinamik RGP dikemukakan kepada tiga jenis
masalah penjadualan yakni aliran masuk, beban, dan mod. Penjadualan aliran masuk
merujuk kepada pencampuran pecahan-pecahan tertentu gas mentah yang reridah dan
tinggi dengan kandungan hidrokarbon pada kadar loji biasa iaitu 280 tan/jam.
Penjadualan beban merujuk kepada mempelbagaikan kadar aliran gas mentah rendah
kandungan hidrokarbon sebanyak ±30 tan/jam. Penjadualan mod merujuk kepada
mengubah mod pengendalian loji daripada gas asli kepada gas asli cecair, dan seb~liknya.
Sasaran-sasaran daripada lapisan penjadualan dinamik dihulurkan kepada' lapisan
RTO berkeadaan mantap. Ketidakseragaman antara model dan loji dikurangkan dengan
cara menggantikan nilai-nilai pembolehubah utama antara model berdinamik dah modelberkeadaan mantap. Trajektori-trajektori optimum diperolehi menggunakan algoritma
pemprograman kuadratik berjujukan dengan kekangan. Trajektori-trajektori ini
dilaksanakan secara berasingan oleh skim kawalan ramalan bermodel (MPC) dan alat-alat
kawalan berkadar-kamiran (PI) untuk perbandingan. Lapan kajian kes bagi setiap masalah
penjadualan dipersembah untuk menunjukkan kemujaraban teknik yang dicadangkan.