Автоматизированная система управления технологическими

А.С. АЛЕКСАНДРОВ (ОАО "Сиданко")
В.Г. ЧУЛКОВ (ООО "Инсист Автоматика")
И.Д. ЕЛЬЦОВ (ТПП "Когалымнефтегаз")
Автоматизированная система управления технологическими процессами подогрева
нефти
Предложен подход к созданию АСУТП при реализации проектов автоматизации процесса
подогрева нефти в печах ПТБ-10/64 и "Магдебург" на предприятиях ТПП
"Когалымнефтегаз".
В настоящее время в России на нефтедобывающих предприятиях
сложилась ситуация, когда находящиеся в эксплуатации печи ПТБ-10/64 и
"Магдебург" в существующем виде не соответствуют современным
действующим требованиям Госгортехнадзора по обеспечению безопасности
работ. Устаревшая схема газовой обвязки, отсутствие контроля
загазованности в застойных зонах функциональных блоков печей - эти
факторы могут привести к возникновению аварийной ситуации на объектах
подготовки нефти.
Номенклатура оснащения находящихся в эксплуатации печей
средствами КИПиА также не соответствует действующим требованиям.
Средства КИПиА и аппаратура автоматизации выработали свой ресурс и
нуждаются в замене.
Объем информационных функций, выполняемый системами
автоматизации, установленными на действующих печах ПТБ-10/64 и "Магдебург", не обеспечивает
эффективное ведение процесса подогрева нефти в печах, а также возможность работы в составе
АСУТП установки подготовки нефти. Работа печей идет без автоматического поддержания соотношения
"газ-воздух", что приводит к перерасходу газового топлива и ухудшению экологической обстановки изза сверхнормативных выбросов в атмосферу окислов углерода и азота.
Одним из путей решения этой проблемы является разработка АСУТП, а также внедрение
современного полевого оборудования, позволяющего максимально использовать возможности систем
управления и тем самым добиться качественно нового уровня технологии, уменьшить износ
оборудования, повысить общую культуру производства и улучшить экологическую обстановку на
объектах.
Примером подобного решения являются АСУТП подогрева нефти на УПН-1 и УПН-3 ЦППН Повх
ТПП "Когалымнефтегаз". Система разработана и внедрена совместными усилиями ООО "Инсист
Автоматика" (г. Омск) и группой конструирования промыслового оборудования Саратовского НТЦ ОАО
"Сиданко".
Цели создания системы и решаемые задачи
Среди главных целей создания описываемой системы можно выделить следующие:
 выполнение требований действующих нормативных документов по безопасной эксплуатации
печей;
 сокращение расходов газа и электроэнергии;
 повышение качества ведения технологического режима и увеличение срока службы
технологического оборудования;
 повышение оперативности действий персонала и улучшение условий труда;
 сокращение потерь нефти и вредных выбросов в атмосферу.
Для достижения поставленных целей были приняты следующие решения:
 изменение газовой обвязки печи с применением электроприводных быстродействующих
запорных клапанов и клапана утечки между ними;
 введение системы контроля довзрывоопасной концентрации среды в теплообменной камере, в
коллекторе воздуховода перед розжигом и во время работы печи в помещении подготовки топлива;
 применение регулирующего электроприводного затвора на линии подачи топливного газа к
камерам сгорания;
 введение измерения температуры нефти по каждому из потоков на выходе из печи;
 применение ПЛК;
 применение частотно-регулируемого электропривода (ЧРЭ) дутьевого агрегата.
АСУТП позволяет решать следующие задачи:
 автоматическое ведение технологического режима печей (подготовка, розжиг и вывод в
базовый режим, работа в базовом режиме, аварийный и плановый останов) в соответствии с
регламентом;
 дистанционный контроль и управление работой печей и технологическими задвижками с АРМ
оператора и местных операторских панелей, входящих в состав станций управления печами;
 автоматическое поддержание заданной температуры продукта на выходе из печей при
оптимальном соотношении "газ-воздух";
 диагностика состояния змеевиков печей для предупреждения их прогара при закоксованности;
 защита, сигнализация и блокировка работы печей с расшифровкой причины;
 накопление и архивирование информации о работе печей, оборудования и действий
оперативного персонала в БД и формирование отчетов;
 экономия электроэнергии, улучшение экологической обстановки на объекте.
Программно-технические средства и структура системы
Структура комплекса технических средств АСУТП является многоуровневой и распределенной.
На нижнем уровне располагаются датчики давления и температуры с унифицированным выходным
сигналом 4-20 мА, датчики расходов нефти и газа, сигнализаторы наличия пламени и загазованности,
блоки искрового розжига, электроприводные ИМ.
На среднем уровне системы находятся станции управления (СУ) печью. Конструктивно они
выполнены в виде отдельных шкафов со своими операторскими панелями управления, позволяющими
оператору вести ТП при неисправности верхнего уровня АСУТП. В шкафу СУ размещен контроллер с
модулями ввода/вывода, промежуточные реле, барьеры искробезопасности и набор рядов зажимов для
подключения полевого оборудования. На этом уровне по программе, содержащейся в управляющем
контроллере, реализуется обработка входных аналоговых и дискретных сигналов, выдача
управляющих команд на ИМ, а также выполняются функции автоматического ведения режима,
блокировок и защит. Питание СУ осуществляется через источник бесперебойного питания.
Обмен между контроллерами СУ печами и операторской станцией осуществляется по
промышленной сети (тип интерфейса и протокол определяется используемым контроллером).
Персональный компьютер операторской станции находится в операторском помещении установки и
служит для визуализации и оперативного управления технологическим процессом (рис. 3),
автоматического ведения архивов, формирования отчетов и т.д. Питание операторской станции
осуществляется через источник бесперебойного питания.
Заключение
Внедрение данной системы позволило обеспечить выполнение требований действующих
нормативных документов по безопасной эксплуатации печей.
В ходе реализации проекта была подтверждена правильность основных направлений выбранной
концепции модернизации печей и накоплен практический опыт использования для модернизации
печей как отечественного, так и импортного оборудования.
Алексей Святославович Александров - вед. инж. группы конструирования промыслового
оборудования Саратовского НТЦ ОАО "Сиданко".
Владимир Геннадьевич Чулков - гл. инж. проектов Системного отдела фирмы "Инсист
Автоматика".
Игорь Дмитриевич Ельцов - нач. отдела автоматизации, информационных систем и метрологии
ТПП "Когалымнефтегаз".