Автоматизация процесса транспортировки нефтепродуктов

№50-2,

Технические науки

Автоматизация процесса транспортировки нефтепродуктов. Процесс транспортировки нефти с добывающих станций, представляет собой перекачку продукта из одного резервуара в другой на протяжении всего трубопровода вплоть до подачи потребителю. При работе насосной станции происходит постоянное отслеживание давления жидкости на участках трубопровода.

Похожие материалы

Процесс транспортировки нефти с добывающих станций, представляет собой перекачку продукта из одного резервуара в другой на протяжении всего трубопровода вплоть до подачи потребителю. Жидкость движется со скоростью до 3 м/с за счет перепадов давления, которое создается в нефтеперекачивающих станциях, расположенных через 70 – 150 км, в зависимости от рельефа. В трубопроводах размещают задвижки, позволяющие перекрыть отдельные участки при аварии. Помимо насосов, увеличивающих давление нефти, для контролирования пропускной способности трубопровода, в нем располагаются задвижки, регулирующие напор потока жидкости и предотвращающие аварии. На данном этапе процесс регулирования задвижек на участке трубопровода производится вручную.

При работе насосной станции происходит постоянное отслеживание давления жидкости на участках трубопровода. На входе и выходе установлены датчики, показания с которых получает оператор насосной станции. Движение нефти подчиняется известным физическим законам, по которым можно определить допустимое и оптимальное давление. Оператор по полученным данным рассчитывает допустимое значение давления нефти в трубопроводе, сравнивает текущее давление с допустимыми нормами. В случае несоответствия оператор подает заявку механику на регулирование положения задвижки. Механик вручную изменяет положение задвижки на указанную величину. Все данные о состоянии давления в трубопроводе и изменении положения задвижки вносятся в соответствующие журналы учета оператором. При обнаружении неполадок в работе насосной станции оператор определяет характер неисправности. В случае штатной ситуации, такой, как отказ задвижки, подается заявка механику на ремонт рабочего механизма. Если неисправность входит в компетенцию механика, то он устраняет неполадки, после чего вносятся данные в журнал учета сбоев. При возникновении любой нештатной ситуации управление передается диспетчеру, который координирует действия работников НПС, в случае необходимости объявляет аварийную ситуацию, сообщает в отдел по ГО и ЧС и вызывает соответствующие аварийные службы.

 Мнемосхема существующего процесса регулирования пропускной способности трубопровода
Рисунок 1. – Мнемосхема существующего процесса регулирования пропускной способности трубопровода

Исходя из имеющихся данных, был выявлен ряд недостатков существующего процесса управления движением нефти в нефтепроводе:

  • высокие временные затраты оператора насосной станции при расчетах допустимого и оптимального давления в трубопроводе, что приводит к задержке регулирования давления;
  • высокая степень ошибок оператора при расчетах допустимого и оптимального давления по сложной системе уравнений неустановившегося движения жидкости в трубопроводе;
  • несвоевременной получение механиком заявки на регулирование положения задвижки от оператора, ведущее к запоздалому изменению давления в трубопроводе;
  • высокий риск экологических и техногенных аварий вследствие разгерметизации трубопровода из-за высокого давления нефти и отсутствия своевременных мер по его снижению.

Для устранения существующих проблем предлагается внедрение автоматизированной системы управления транспортом нефти в насосной станции и установка электропривода, изменяющего положение задвижки. Тогда отслеживание состояние давления нефти в трубопроводе возлагается на АСУ, работу которой контролирует оператор насосной станции. Показания с датчиков поступают в автоматизированную систему, которая по заданным уравнениям неустановившегося движения жидкости в трубопроводе рассчитывает допустимую величину давления. Затем АСУ анализирует текущее давление с допустимыми нормами и выдает оператору рекомендации по регулированию пропускной способности трубопровода. Данные о состоянии давления и положении задвижки автоматически вносятся в журнал учета. При обнаружении неполадок АСУ определяет характер поломки и сообщает оператору. Если проблемы с электроприводом, то отправляется заявка на ремонт электрику, который имеет доступ к автоматизированной системе. При нарушениях в работе задвижки отправляется запрос на ремонт механику. Все действия автоматически фиксируются в журнале учета сбоев. Оператор при этом приводит в действие автоматизированную систему, контролирует процесс управления и может корректировать его в зависимости от ситуации. При возникновении нештатной ситуации АСУ передает управление диспетчеру, сделав запись в журнале сбоев. Диспетчер оценивает происшествие и, в случае необходимости, объявляет аварийный режим и вызывает аварийные службы.

Основными преимуществами внедрения автоматизированной системы управления задвижкой магистрального нефтепровода являются:

  • обеспечение специалистов оперативной информацией о состоянии давления в трубопроводе;
  • снижение временных затрат на расчеты допустимого и оптимального давления в трубопроводе, благодаря чему не происходит задержек регулирования давления;
  • ликвидация ошибок в расчетах допустимого и оптимального давления по сложной системе уравнений неустановившегося движения жидкости в трубопроводе, т.е. устранение риска человеческого фактора;
  • своевременное оповещение механика или электрика о возникших неполадках и устранение неисправностей задвижки или электропривода;
  • автоматизированное копирование и хранение базы данных о состоянии работы станции, что обеспечивает сохранность поступившей информации при авариях на объекте;
  • снижение риска экологических и техногенных аварий.
 Мнемосхема предлагаемого процесса автоматизированной системы управления пропускной способностью в нефтеперекачивающей станции магистрального нефтепровода
Рисунок 2. – Мнемосхема предлагаемого процесса автоматизированной системы управления пропускной способностью в нефтеперекачивающей станции магистрального нефтепровода

Для оценки эффективности предлагаемой системы необходимо иметь представление о существующих проектных решениях на рынке программного обеспечения. Одной из существующих продукций является автоматизированная система управления задвижкой магистрального нефтепровода фирмы «Интек». Система предназначена для непрерывного автоматизированного контроля технологического процесса управления задвижкой магистрального нефтепровода, обеспечения специалистов диспетчерского уровня оперативной информацией. При необходимости полученные данные используются для определения состояния нефтепровода. Применение системы решает вопросы по оперативному управлению перекачкой нефти по магистральному нефтепроводу, повышению надежности и минимизации ущерба в аварийных ситуациях.

Система состоит из центрального сервера сбора данных, автоматизированного рабочего места (АРМ) диспетчера и унифицированных контролируемых пунктов. АРМ диспетчера представляет собой программу визуализации технологических процессов и позволяет диспетчеру контролировать состояние и происходящие изменения на всех подключенных к системе объектах, а также управлять ими.

Еще одним известным продуктом является система диспетчерского контроля и управления (СДКУ) компании ЭлеСи. Она предназначена для централизованной диспетчеризации и сбора данных о функционировании магистральных нефтепроводов России. Компания ЭлеСи разработала свой программный комплекс - SCADA Infinity. СДКУ «АК «Транснефть», совместно с системами контроля и управления объектного уровня, представляет собой четырехуровневую иерархическую распределенную систему управления. Объектный уровень включает территориальные, региональные и местные системы управления. Предыдущие системы создавались в разное время и оснащались разными техническими средствами, устанавливались разные операционные системы и программное обеспечение. СДКУ «АК «Транснефть» унифицировало процесс управления транспортировки нефти. Основными функциями СДКУ являются оперативный контроль и управление технологическим процессом, передача команд управления, регистрация и оповещение персонала об авариях, сбор, обработка хранение и визуализация данных.

Зарубежная компания Gevalco специализируется на автоматизации клапана трубопровода. Модуль "Автоматический двунаправленный контроль станции" конфигурируется, чтобы обеспечить защиту независимо от направления потока жидкости. Для достижения этой цели Gevalco создает автономный модуль управления, который отслеживает уровень давления и, когда перепад достигает регулируемой отметки, инициирует управляющее воздействие на клапан.

В таблице приведена сравнительная характеристика известных проектных решений.

Название системы

Достоинства

Недостатки

Автоматизированная система управления задвижкой магистрального нефтепровода компании «Интек»

Оперативное обеспечение диспетчера информацией.

Автоматизированное управление задвижкой.

Дорогостоящая.

Отсутствует сохранение всех параметров системы в базе на длительное время.

СДКУ компании «ЭлеСи»

Оперативный контроль и управление технологическим процессом.

Регистрация и оповещение персонала о событиях и авариях.

Требуется постоянное вмешательство диспетчера в процесс управления.

Автоматизированная системы управления клапаном компании Gevalco

Оперативный контроль за давлением в трубопроводе.

Отслеживание перепадов давления.

Автоматизированное управление клапаном.

Отсутствует русскоязычный интерфейс.

Отсутствует сохранение всех параметров системы в базе на длительное время.

По итогам обзора рынка программного обеспечения, выявлено, что существующие продукты имеют как свои достоинства, так и недостатки, и не могут в полной мере обеспечить безопасность технологического процесса. Помимо этого в каждой из существующих систем для корректного функционирования требуемого модуля необходимо покупать весь программный комплекс, что ведет к существенным дополнительным затратам как на приобретение, так и на обучение персонала.

Таким образом, создание собственного модуля для расчета пропускной способности трубопровода на базе существующего программного комплекса является целесообразным и экономически выгодным.

Список литературы

  1. Анализ безопасности и рисков критически и стратегически важных нефтепроводов.// Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и трубопроводов.-2011.-№2.
  2. Гусейнзаде М.А., Юфин В.А. Неустановившееся движение нефти и газа в магистральных трубопроводах. – М.: Недра, 1981.
  3. Ресурсы журнала «Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и трубопроводов» [Электронный ресурс]-Режим доступа: http://www.pipeline-science.ru/
  4. Ресурсы сайта ОАО АНК «Башнефть»[Электронный ресурс]-Режим доступа: http://www.bashneft.ru/
  5. Советов Б.Я., Цехановский В.В. Теоретические основы автоматизированного управления. – Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2006.
  6. Современная экономика и перспективы развития трубопроводной промышленности.-URL-http://xreferat.ru/96/1763-1-sovremennaya-ekonomika-i-perspektivy-razvitiya-truboprovodnoiy-promyshlennosti.html
  7. Цыбля М.А.Зеленая логистика. Транспортировка нефти и нефтепродуктов.-URL - ttp://www.scienceforum.ru/2014/474/1665