Автоматизированная система управления дожимной насосной станции на месторождении нефти. Автоматизированная система управления дожимной насосной станции на месторождении нефти
 Скачать 5.13 Mb.
|
|
Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке: 1. Оценка коммерческого потенциала, перспективности и альтернатив проведения НИ с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения Проведение предпроектного анализа: выявление потенциальных клиентов, SWOT-анализ, определение возможных альтернатив проведения НТИ. 2. Планирование и формирование бюджета научных исследований Определение трудоёмкости работ для НТИ, разработка графика проведения НТИ (диаграмма Ганта), составление бюджета НТИ 3. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования Расчёт интегрального показателя ресурсной и финансовой эффективности для всех видов исполнения НТИ. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей): 1. Оценка конкурентоспособности технических решений 2. Матрица SWOT 3. Альтернативы проведения НИ 4. График проведения и бюджет НИ 5. Оценка ресурсной, финансовой и экономической эффективности НИ Задание выдал консультант: Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент Верховская Марина Витальевна к.э.н. Задание принял к исполнению студент: Группа ФИО Подпись Дата З-8Т62 Воронов Вячеслав Владимирович 11 Реферат Выпускная квалификационная работа выполнена на 94 страницах, содержит 16 рисунков, 31 таблиц, 27 источник литературы, 4 приложений. Объектом исследования является дожимная насосная станция. Целью работы является повышение точностных и экономических характеристик технологических процессов дожимной насосной станции, а также повышение оперативности сбора и передачи обслуживающему персоналу достоверной и своевременной информации. В данной работе были приняты решения по автоматизации системы управления дожимной насосной станцией, выбору контроллерного оборудования, датчиков и исполнительных механизмов. В результате были разработаны алгоритмы автоматического управления, экранные формы технологических процессов, а также функциональная схема автоматизации, схема внешних проводок, схема информационных потоков и структурная схема. Для выполнения работы использовались программные продукты Matlab R2017b, Microsoft Visio 2013, Siemens TIA Portal V13. Выпускная квалификационная работа была выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2007. Ключевые слова: дожимная насосная станция, АСУ ТП, SCADA, Siemens, автоматическое регулирование, программируемый логический контроллер (ПЛК), отстойник, клапан с электроприводом. 12 Определения В данной работе применены следующие термины с соответствующими определениями автоматизированная система: Совокупность аппаратных и программных средств. АС используется при управлении процессами в рамках технологического процесса. архитектура автоматизированной системы: Совокупность организационных решений, а также набор интерфейсов и структурных элементов. интерфейс: Набор правил и средств, обеспечивающих нормальное взаимодействие между устройствами, программными системами и между системой и пользователями. программируемый логический контроллер: Микропроцессорное устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, и предназначенный для работы в режимах реального времени протокол: Набор команд, позволяющих осуществить обмен и соединение между программируемыми устройствами. технологический процесс: Последовательные технологические операции, которые необходимы, чтобы выполнить определённый вид работ. SCADA: Инструментальная программа, предназначенная для проектирования ПО АСУ. ОРС-сервер: Программный комплекс, предназначенный для автоматизированного сбора технологических данных с объектов и предоставления этих данных системам диспетчеризации по протоколам ОРС. SQL: Язык программирования, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционной базе данных, управляемой соответствующей системой управления базами данных. 13 Обозначения и сокращения АС – автоматизированная система; АСУ – автоматизированная система управления; АУУГ – автоматизированный узел учета газа; АРМ – автоматизированное рабочее место; АЦП – аналого-цифровой преобразователь; БИЛ – блок измерительных линий; БД – база данных; ИЛ – измерительная линия; КИПиА – контрольно-измерительные приборы и автоматика; ЛВС – локальная вычислительная сеть; НС – нержавеющая сталь; ПЛК – программируемый логический контроллер; ПО – программное обеспечение; ПУ – поверочная установка; САУ – система автоматического управления; СИ – средства измерения; СОИ – система сбора и обработки информации; ТП – технологический процесс; ФСА – функциональная схема автоматизации. 14 Оглавление Введение ................................................................................................................................................ 16 1 Техническое задание ........................................................................................................................... 17 1.1 Назначение и состав дожимной насосной станции ..................................................................... 17 1.2 Назначение системы .................................................................................................................... 17 1.3 Цели создания системы ................................................................................................................ 18 1.4 Требования к системе................................................................................................................... 18 1.5 Требования к техническому обеспечению .................................................................................. 18 1.6 Требования к метрологическому обеспечению ........................................................................... 19 1.7 Требования к информационному обеспечению .......................................................................... 19 1.8 Требования к программному обеспечению ................................................................................. 20 1.9 Требования к математическому обеспечению ............................................................................ 21 1.10 Требования по стандартизации и унификации .......................................................................... 21 2 Основная часть .................................................................................................................................... 22 2.1 Описание технологического процесса ........................................................................................ 22 2.3 Разработка функциональной схемы автоматизации ................................................................... 23 2.4 Разработка схемы информационных потоков ............................................................................. 25 2.5 Выбор контроллерного оборудования ......................................................................................... 27 2.6 Выбор датчиков ............................................................................................................................ 29 2.6.1 Выбор датчика расхода ......................................................................................................... 29 2.6.2 Выбор датчика давления ....................................................................................................... 31 2.6.3 Выбор датчика температуры ................................................................................................. 33 2.6.4 Выбор уровнемера ................................................................................................................. 34 2.6.5 Выбор исполнительных механизмов .................................................................................... 36 2.7 Разработка схемы внешних проводок ......................................................................................... 38 2.8 Разработка алгоритмов управления ............................................................................................. 40 2.8.1 Алгоритм проверки сигнала с датчиков ............................................................................... 40 2.8.2 Алгоритм сбора данных измерений ...................................................................................... 40 2.8.3 Алгоритм автоматического регулирования технологического параметра .......................... 42 2.9 Экранные формы АСУ ................................................................................................................. 45 2.9.1 Разработка дерева экранных форм ........................................................................................ 45 2.9.2 Разработка экранной формы АСУ ........................................................................................ 46 2.9.4. Защита информации ............................................................................................................. 50 2.9.5 Информирование диспетчера ................................................................................................ 51 3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ........................................ 53 3.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности ........................................................................................................ 53 3.2 Потенциальные потребители результатов исследования ............................................................ 53 3.3 Анализ конкурентных технических решений ............................................................................. 54 3.4 Технология QuaD ......................................................................................................................... 56 15 3.5 SWOT – анализ ............................................................................................................................. 57 3.6 Планирование научно-исследовательских работ ........................................................................ 62 3.6.1 Структура работ в рамках научного исследования .............................................................. 62 3.6.2 Разработка графика проведения научного исследования..................................................... 63 3.7 Бюджет научно-технического исследования ............................................................................... 66 3.7.1 Расчет материальных затрат.................................................................................................. 66 3.7.2 Расчет затрат на специальное оборудование ........................................................................ 68 3.7.3 Основная заработная плата исполнителей темы .................................................................. 68 3.7.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ....................................................... 69 3.7.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) .......................................... 69 3.7.6 Накладные расходы ............................................................................................................... 70 3.7.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта............................... 70 3.8 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования .................................................................................. 71 4 Социальная ответственность .......................................................................................................... 74 4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности .......................................... 75 4.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ............................................. 75 4.2. Производственная безопасность ................................................................................................. 76 4.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект исследования. ........... 76 Таблица 27 – Опасные и вредные факторы при выполнении работ за ПЭВМ ................................ 76 4.2.2 Повышенные показатели микроклимата .................................................................................. 78 4.2.3 Недостаточность освещенности рабочей зоны ........................................................................ 79 4.2.4 Повышенный уровень шума ..................................................................................................... 80 4.2.5 Повышенное Электромагнитное излучение ............................................................................. 81 4.2.6 Психофизические факторы ....................................................................................................... 81 4.2.7 Электробезопасность ................................................................................................................ 82 4.3 Экологическая безопасность ....................................................................................................... 83 4.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду .............................................. 83 4.3.2 Анализ «жизненного цикла» объекта исследования ................................................................ 83 4.3.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ..................................................... 83 4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях.................................................................................... 84 4.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект исследований ..................... 84 4.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка действия в случае возникновения ЧС .......................................................................................................................... 84 Вывод ................................................................................................................................................. 85 Заключение ........................................................................................................................................ 86 Список источников ............................................................................................................................ 88 Приложение А. Трехуровневая структура АС .................................................................................. 91 Приложение Б. Функциональная схема автоматизации ................................................................... 92 Приложение В. Схема информационных потоков ............................................................................ 93 Приложение Г. Схема внешних проводок ........................................................................................ 94 16 Введение Автоматизация – одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико- математических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоёмкость выполняемых операций. Дожимные насосные станции порой имеют огромную площадь территории. От рабочего места оператора до объекта, работу которого необходимо регулировать, можно добираться несколько минут, что может привести к нарушению работы системы или опасному событию. Объектом исследования является дожимная насосная станция. Целью работы является повышение оперативности сбора и передачи обслуживающему персоналу достоверной и своевременной информации, а также повышение точностных и экономических характеристик дожимной насосной станции. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Изучить и описать технологические процессы ДНС. 2. Разработать необходимую документацию. 3. Выбрать средства автоматизации. 4. Разработать алгоритмы управления технологическими процессами. 5. Разработать экранную форму АСУ ТП. 17 1 Техническое задание 1.1 Назначение и состав дожимной насосной станции В случае недостаточной пластовой энергии в залежах, для транспортировки нефтегазовой смеси и воды на центральный пункт подготовки нефти (ЦППН) или установки предварительного сброса воды (УПСВ) используют дожимные насосные станции (ДНС). На ДНС с помощью насосов газу и нефти сообщается дополнительный напор и осуществляется их транспортировка через системы сбора и подготовки на высоконапорные участки [1]. В составе типовой ДНС предусматриваются следующие технологические объекты: нефтяные и газовые сепараторы; буферные и дренажные емкости; резервуары различного назначения; отстойники; печи; узлы учета газа и нефти; насосные станции для перекачки нефти и воды; электрозадвижки и регулирующие клапаны. 1.2 Назначение системы Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) предназначена для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях, а также для своевременной остановки процесса при угрозе наступления аварийной ситуации и локализации аварии, при ее наступлении. АСУ ТП должна решать следующие задачи: автоматический контроль и управление технологическими процессами дожимной насосной станции в режиме реального времени; 18 повышать оперативность сбора, обработки и предоставления обслуживающему персоналу достоверной и своевременной информации. Осуществлять не только сбор, но и хранение информации в базах данных, контролировать доступ к данной информации; обеспечивать безопасность технологического процесса и его автоматическое переведение в безопасное состояние при возникновении или угрозе возникновения аварийных или опасных ситуаций; АСУ ТП внедряется в действующую автоматизированную систему управления и улучшает технологические процессы [4]. |