Автоматизированная система управления процессом атмосферной перегонки нефти

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические аспекты построения автоматизированных систем управления в нефтепереработке

1.1. Развитие отечественных систем управления технологическими процессами первичной переработки нефти

1.2. Нормативно-правовое регулирование функционирования АСУ ТП на объектах нефтегазового комплекса России

1.3. Технологические особенности атмосферной перегонки как объекта автоматического регулирования

Глава 2. Анализ существующего уровня автоматизации и инструментального обеспечения процесса

2.1. Оценка метрологического состояния измерительных каналов установки в соответствии с 102-ФЗ

2.2. Технический аудит средств полевого уровня и исполнительных устройств

2.3. Исявление системных рисков и дефицита информативности контуров управления

Глава 3. Проектирование автоматизированной системы управления процессом перегонки

3.1. Разработка функциональной схемы и обоснование выбора технических средств автоматизации

3.2. Синтез алгоритмов управления и конфигурирование программно-технического комплекса

3.3. Расчет показателей эффективности и метрологическое обоснование надежности системы управления

Заключение

Список использованной литературы

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ АТМОСФЕРНОЙ ПЕРЕГОНКИ НЕФТИ

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация процессов первичной переработки нефти является приоритетным направлением развития нефтегазового комплекса Российской Федерации в контексте реализации программы «Цифровая экономика Российской Федерации». Атмосферная перегонка нефти представляет собой сложный многосвязный технологический процесс, характеризующийся высокими требованиями к точности управления температурными режимами, давлением, расходами потоков и составом получаемых продуктов. Внедрение современных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) на установках атмосферной перегонки обеспечивает повышение выхода целевых фракций, снижение энергетических затрат, соблюдение экологических нормативов и промышленной безопасности в соответствии с требованиями ФЗ № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Актуальность темы обусловлена необходимостью модернизации действующих систем автоматизации на отечественных нефтеперерабатывающих заводах с применением импортозамещающих технических средств и программного обеспечения.

Степень разработанности проблемы в отечественной научно-технической литературе достаточно высока — исследования ведутся специалистами МГТУ им. Баумана, МЭИ, ИПУ РАН, а также профильными институтами нефтегазовой отрасли. Вместе с тем, вопросы интеграции современных средств полевого уровня с контроллерными платформами отечественного производства и создания интеллектуальных алгоритмов управления требуют дальнейшей проработки применительно к конкретным технологическим условиям.

Цель курсовой работы — разработка автоматизированной системы управления процессом атмосферной перегонки нефти с обоснованием выбора технических средств и алгоритмов регулирования.

Задачи курсовой работы:

• проанализировать развитие отечественных систем управления процессами первичной переработки нефти;
• изучить нормативно-правовое регулирование функционирования АСУ ТП на объектах нефтегазового комплекса России;
• оценить метрологическое состояние измерительных каналов установки в соответствии с 102-ФЗ;
• выполнить технический аудит средств полевого уровня и исполнительных устройств;
• разработать функциональную схему автоматизации и синтезировать алгоритмы управления процессом перегонки.

Объект исследования — автоматизированная система управления установкой атмосферной перегонки нефти АО «ТАНЕКО» (Республика Татарстан).

Предмет исследования — методы и технические средства автоматизации процесса атмосферной перегонки нефти.

Методологическая база включает теоретические положения теории автоматического управления, методы синтеза регуляторов, расчетно-аналитические методы оценки динамических характеристик систем регулирования, а также нормативную базу в области проектирования АСУ ТП (ГОСТ 34.003-90, ГОСТ 34.601-90, ГОСТ Р МЭК 61511).

Научная новизна заключается в адаптации методов синтеза многомерных регуляторов к специфике объекта управления — ректификационной колонны атмосферной перегонки.

Теоретическая значимость состоит в систематизации подходов к проектированию АСУ ТП для процессов первичной нефтепереработки с учетом современных требований промышленной безопасности и метрологического обеспечения.

Практическая значимость определяется возможностью применения разработанных решений для модернизации действующих установок атмосферной перегонки нефтеперерабатывающих заводов России.

Структура работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассмотрены теоретические аспекты построения АСУ в нефтепереработке. Во второй главе проведен анализ существующего уровня автоматизации. В третьей главе представлено проектирование автоматизированной системы управления процессом перегонки.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ В НЕФТЕПЕРЕРАБОТКЕ

1.1. Развитие отечественных систем управления технологическими процессами первичной переработки нефти

Развитие систем автоматизации процессов первичной переработки нефти в России прошло несколько этапов, начиная от локальных систем регулирования на базе пневматических приборов до современных распределенных систем управления. В 1960-1970-е годы на нефтеперерабатывающих заводах СССР применялись агрегатные средства автоматизации серии ГСП (Государственная система приборов), обеспечивавшие контроль и регулирование основных технологических параметров — температуры, давления, расхода и уровня. С развитием микропроцессорной техники в 1980-е годы началось внедрение управляющих вычислительных комплексов на базе СМ ЭВМ и программно-технических комплексов типа «Сфинкс», которые позволили реализовать централизованное управление технологическими установками [1, c. 45].

Переход к рыночной экономике в 1990-е годы сопровождался массовым внедрением импортных систем управления ведущих мировых производителей — Honeywell, ABB, Yokogawa, Siemens. Эти системы обеспечивали высокую надежность, развитые средства человеко-машинного интерфейса и возможности интеграции с корпоративными информационными системами. Однако зависимость от импортных поставок технических средств и программного обеспечения создавала риски для промышленной безопасности и устойчивого функционирования критически важных объектов топливно-энергетического комплекса [2, c. 78].

В 2010-е годы в рамках политики импортозамещения и цифровизации промышленности началось активное развитие отечественных программно-технических комплексов АСУ ТП. Ведущие российские разработчики — ООО «ИнСАТ», ООО «Контар», НПО «РусАвтоматика», АО «СНПО «Элинс» — создали линейки программируемых логических контроллеров и SCADA-систем, внесенных в реестр российского программного обеспечения Минцифры России. SCADA-системы TRACE MODE (разработка AdAstra Research Group) и MasterSCADA (InSAT) обеспечивают полный цикл разработки АСУ ТП от конфигурирования контроллеров до создания диспетчерских интерфейсов и интегра

…