Предсказание закоксованности

Реакторный блок предназначен для проведения процесса дегидрирования изобутана в изобутилен. Дегидрирование осуществляется в кипящем слое порошкообразного катализатора при высокой температуре. В процессе дегидрирования возможно протекание побочных реакций, в результате которых образуются различные углеводороды, а также смола и кокс.

Образовавшийся кокс обволакивает поверхности частиц катализатора, закрывая его активные центры. В результате снижается активность и избирательность катализатора. Для восстановления активности катализатора производится его регенерация кислородом воздуха. Для принятия решения об остановке производства и выжигании кокса необходимо оценить степень закоксованности реактора.

Способов прямого измерения закоксованности реактора во время работы не существует, но косвенно состояние реактора можно оценить по потере чувствительности датчиков к изменениям температуры.


Экран системы мониторинга температуры
Экран системы мониторинга температуры

Внутри реактора расположены друг над другом 12 решеток. Внизу находится распределительная решетка. На решетках 0 (распределительная), 1, 4, 8, 11 и 12 расположены от двух до четырех датчиков температуры. Кокс, образовавшийся в процессе работы, оседает на внутренних поверхностях реактора, в том числе на датчиках температуры.

Закоксованные датчики теряют чувствительность и, в конце концов, перестают реагировать на колебания температуры. В этом случае необходимо останавливать производство и чистить реактор. На рисунке приведены показания датчиков распределительной решетки. Например, датчик 2 начал покрываться коксом в конце августа 2018 года.

В онлайн соревновании необходимо разработать модель машинного обучения для выявления закоксованных датчиков по показаниям температуры.

Данные

Для построения моделей СИБУР предоставил исторические данные о температуре внутри реактора, данные о закоксованности и пробегах реактора. Тестовые данные не содержат временных меток и относятся к временному периоду после тренировочных данных.

  • train_data.csv.zip - тренировочные данные,
  • train_runs.csv - данные о прогонах (т.е. интервалах нормальной работы) реактора в тренировочном периоде,
  • train_coke.csv - данные о закоксованности для каждого датчик в тренировочном периоде,
  • sample_submission.csv - правильный формат решения для загрузки,
  • sibur_utils.py - полезные утилиты (визуализация, разбиение тренировочных данных на фреймы),
  • test_frames.zip - тестовые данные. Каждый файл относится к одному фрейму в тестовый период и содержит данные за непрерывный интервал продолжительность в 24 часа. Для каждого фрейма и каждого датчика необходимо предсказать, будет ли закоксован датчик в следующую неделю после окончания фрейма. Предсказание должно быть бинарным. а точный момент, в который наступает закоксованность датчик не имеет значения, важно только, что он находится в недельном интервале от окончания фрейма,
  • Sibur Challenge Baseline.ipynb - код простого baseline решения,
  • baseline_submission.csv - baseline решение.