Разработка автоматизированной системы управления процессом электрообессоливания и обезвоживания сырой нефти на базе существующего нефтеперерабатывающего завода

Аннотация



Основной задачей квалификационной  работы является разработка  автоматизированной системы управления процессом электрообессоливания и обезвоживания сырой нефти на базе существующего нефтеперерабатывающего завода. Квалификационная работа выполнена на базе материалов, собранных во время прохождения производственной и преддипломных практик на нефтеперерабатывающем предприятии ООО «КИНЕФ», а также различных нормативных и проектных материалов, изучения передовых методов автоматизации.

В работе показана автоматизация блока установки, подбор регулятора, представлен расчет основных экономических показателей и безопасность производства.

Работа содержит пояснительную записку объемом 62 страницы, которая включает в себя: 18 рисунков, 10 таблиц, 1 приложение и 7 источников.



Abstract

The main objective of the graduate project is to develop an automated system to control the processes of electric desalting and rock-tar dehydration on the basis of an existing refinery. The project is carried out on the basis of informative data collected in the course of practical training as well as different regulations and other project materials, and studing advanced research methods of automation, at OOO "KINEF" oil refinery. 

The automation of the facility unit and regulator adjustment have been considered and the main economic parameters and manufacturing safety regulations have been presented.
The project contains the explanatory note of 62 pages, including 18 figures, 10 tables, 1 appendices and the list of 7 references.




Оглавление

	Аннотация	1

	Abstract	1

	1. Введение	3

	2. Теоретическая часть	4

	3. Автоматизированная система управления технологическим процессом ЭЛОУ	10

	3.1 Обоснование модернизации системы	17

	3.2 Подбор оборудования	22

	3.2.1 Описание датчиков	22

	3.2.2Выбор контроллера	24

	3.3 Расчет системы автоматического регулирования	28

	3.3.1 Расчет ПИД-регулятора для управления объектом	30

	3.3.2 Написание программы управления объектом	33

	4. Организационно-экономический раздел.	39

	5. Безопасная эксплуатация производства	49

	Заключение и выводы	61

	Список использованной литературы	62

	Приложение 1	63










1. Введение

Для обеспечения стабильной позиции предприятия на рынке сбыта нефтепродуктов необходимо уделять особое внимание качеству продукции на выходе, а также на каждой из ступеней производства. Неотъемлемым помощником в управлении, сбора и хранении информации  являются автоматизированные системы управления технологическим процессом, которые уменьшают риск возникновения ошибки человека, предоставляют удобство использования и эксплуатации и экономию времени и ресурсов. 
Основной целью автоматизации является повышение качества исполняемого процесса. Автоматизация процесса, не зависимо от производства, базируется на трех принципах: независимость, согласованность и интеграция. 
В настоящее время нельзя представить нефтеперерабатывающую промышленность без современных технологий, которые модернизируются ежедневно, упрощая труд людей и постепенно сводя к минимуму участие человека в процессе.
В ходе ВКР будет рассмотрен блок электрообессоливания и обезвоживания сырой нефти на установке первичной переработки, процесс подачи деэмульгатора на установку, регулирование этого процесса, а также принцип работы электродегидраторов, которые являются сердцем блока, процесс слива солевых стоков и управление этим процессом.

Успехи микроэлектроники, высокие темпы развития электронного приборостроения способствуют всё большему проникновению средств вычислительной техники в системы управления производственными объектами и технологическими процессами. Это позволяет повысить качество управления и, как следствие, повысить эффективность управляемых процессов и качество выпускаемой продукции. В свою очередь успехи в управлении стимулируют совершенствование технологических и производственных процессов. Усложняются задачи управления и повышаются требования к средствам и системам управления .

	В наше время современная промышленность и энергетика требуют гибкой, надёжной, высокоэффективной системы автоматизации.






2. Теоретическая часть

	ООО «КИНЕФ» является основным поставщиком нефтепродуктов на северо-западе страны: в Санкт-Петербург и Ленинградскую область, Псков и Новгород, а также является одним из крупнейших нефтеперерабатывающих заводов Российской Федерации по объему переработки, а глубина переработки составляет 65%.
Продукцией завода являются: ароматические углеводороды, бензины, дизельное топливо, керосины, кислород, мазуты, нефтебитумы, растворители, которые в свою очередь используются другими предприятиями: в нефтехимической и лакокрасочной промышленностью, строительной и химической индустрии.

Созданный как нефтеперерабатывающее предприятие топливного профиля, завод, начиная с 1970 г., стал вырабатывать химическую и нефтехимическую продукцию и последовательно наращивать мощности по ее производству. Лидирующие позиции в ассортименте товарной продукции занимает и будет занимать выпуск топлив.

Год от года, наращивая мощности переработки нефти, завод одновременно расширял ассортимент топливной продукции, повышал ее качество. Среднее октановое число автобензинов выросло на 16 пунктов при одновременном росте объемов производства автобензина в 5 раз. Освоив в 1966 г. выпуск автобензинов преимущественно прямогонных марок (А-56 и А-66), в последующие годы предприятие постепенно выводило их из ассортимента. В семидесятые годы ведущее место стали занимать автобензины  марок А-71 и А-76. В 1978 г. предприятие освоило производство бензина АИ-92 и с 1988 г. прекратило массовый выпуск низкооктанового бензина А-72. С 1994 г. предприятие начало поставку на рынок сверхвысокооктановых марок автобензина А-95.

На небольшом расстоянии от предприятия, порядка 150 км, сосредоточен основной рынок сбыта продукции. При этом основной потребитель топочного мазута – ГРЭС-19 расположен в непосредственной близости. Большое количество предприятий и организаций Санкт-Петербурга скупает светлые нефтепродукты, такие как: дизельное топливо, бензин и керосин. Достака в место назначения осуществляется благодаря нефтепродуктопроводам. Для того, чтобы сократить расходы и сохранить безопасность доставки продуктов к потребителю, рассматриваются методы расширения сети таки продуктопроводов. Киришский НПЗ является конкурентоспособным предприятием на западном рынке, именно поэтому в течение многих лет его положение не только стабильно, но еще и улучшается с каждым годом.

		           Но в последнее время любой технологический процесс, в том числе и нефтепереработка, невозможно представить без автоматизированных систем управления. Это является важной составляющей совершенствования управления.

	Автоматизация производства – основной решающий фактор для увеличения производительности предприятия. Именно поэтому можно наблюдать тенденцию роста объема работ в этой сфере..

	Автоматизация производства является причиной улучшения условий труда персонала, повышением качества продукции, повышения экономических показателей, не говоря о заметной экономии топлива, ресурсов и электроэнергии.

	В настоящее время наблюдаются успехи электронном развитии, которые существенно помогают улучшить и облегчить процесс автоматизации производства Это позволяет повысить качество управления и, как следствие, повысить эффективность управляемых процессов и качество выпускаемой продукции. Именно поэтому усложняются задачи управления, ужесточаются требования к качеству и непрерывно изменяются нормы производства.

	

		          

	

	Рис. 1 Структурно-блочная схема ЭЛОУ-АВТ-6

	Блок электрообессоливания и обезвоживания входит в состав установки ЭЛОУ-АВТ-6, производительность которой составляет 6 млн тонн готовой продукции в год – она относится к установкам первичной переработки нефти. Качество товара на выходе напрямую зависит от качества подготовки нефти в блоке ЭЛОУ. Содержащаяся вода обусловливает коррозию внутренней поверхности аппаратов и трубопроводов, значительно может нарушить технологический процесс в дальнейших реакциях и уменьшает стоимость готовой нефти на рынке, что пагубно влияет на деятельность предприятия и ведет к экономическим убыткам, поэтому так важно тщательно организовывать процесс переработки на самых начальных стадиях.

	Рассмотрим секцию электрообессоливания и обезвоживания. Она состоит из:

	Блок ЭЛОУ

	Узел приготовления 1-2%-ного растора щелочи NaOH

	Система подачи ингибитора коррозии и нейтрализатора 

	Система подачи деэмульгатора

	Система аварийного освобождения технологического оборудования

	Система подачи охлаждающей жидкости к насосам

	Система водоснабжения

	Система топливоснабжения

	
В нефти, поступающей на переработку, содержится до 100 мг/л солей и до 0,5% (об.) воды. Вода с растворенными в ней солями, преимущественно хлоридами, вызывает сильную коррозию оборудования в процессе переработки. Попадая в готовую продукцию, вода и соли ухудшают ее качество.

Растворенные в воде и находящиеся в нефти в виде кристаллов соли ведут себя по-разному. В водных растворах хлориды подвергаются гидролизу с образованием ионов хлора, которые активно вступают в химические реакции с металлическими деталями оборудования. Это явление называют хлористоводородной коррозией.

Особенно активно, даже при низкой температуре, гидролизуются хлориды кальция и магния. Хлористый натрий при низкой температуре почти не гидролизуется.

Гидролиз хлоридов протекает согласно уравнению:

MgCl2 +H2O ? Mg(OH)Cl + HCl

Mg(OH)Cl + H2O ? Mg(OH)2 +HCl

Особенно сильно под действием гидролизовавшихся хлоридов корродирует конденсационно-холодильное оборудование. Для удаления солей вся нефть, поступающая на установку, подвергается электрообессоливанию. Для перевода в раствор солей, содержащихся в нефти в виде кристаллов, нефть в смесителях интенсивно смешивается с чистой водой. Образующаяся эмульсия воды в нефти затем расслаивается и разделяется в электродегидраторах. С целью интенсификации процессов перемешивания воды с нефтью и растворения солей в воде нефть перед обессоливанием нагревают, а для лучшего разрушения и разделения эмульсий в нее вводятся поверхностно-активные вещества - деэмульгаторы, под действием которых изменяется структура молекулярного слоя на поверхности капель воды в нефти, что способствует их слиянию. 

Деэмульгаторы улучшают коалесценцию и флокуляцию в процессе обезвоживания и обессоливания сырой нефти, значительно ускоряют этот процесс и повышают качество разделения эмульсии на нефть и воду, содержащую соли и примеси. Вот почему так важно выбрать нужный деэмульгатор и его количество на тонну сырой нефти. Точное выполнение последнего условия исключительно важно в процессе обезвоживания, так как в случае недостаточного количества реагента процесс не приведет к нужному качеству целевого продукта ЭЛОУ, неся убытки предприятию,  а передозировка может привести к забросу мелких частиц примесей в верхнюю часть отстойника, что необратимо скажется на качестве исходного продукта и технологического процесса на последующих стадиях.
На рисунке 2 представлена зависимость эффективности  от количества реагента.



Рис. 2

Вот почему так важно точно соблюсти эту пропорцию, особенно когда счет первого вещества идет в граммах, а сырой нефти в тоннах.

Рассмотрим устройство горизонтального электродегидратора. На рисунке 3 представлено его поперечный разрез.





Рис.3

1 – штуцер ввода сырья

2 – нижний распределитель сырья

3 – нижний электрод

4 – верхний электрод

5 – верхний сборник обессоленной воды

6 – штуцер вывода обессоленной нефти

7 – штуцер проходного изолятора

8 – подвесной изолятор

9 – дренажный коллектор

10 – штуцер вывода соленой воды

Кроме того, в электродегидраторах водонефтяная эмульсия подвергается воздействию интенсивного переменного электромагнитного поля, под действием которого капли воды с растворенными в ней солями приобретают электрический заряд, и поляризуются. Образовавшиеся диполи под действием электромагнитного поля передвигаются, сближаются и притягиваются противоположно заряженными сторонами. При столкновении наэлектризованных капель происходит разрушение диэлектрической оболочки капель, и они сливаются. Более крупные капли воды, обладая большим удельным весом, чем нефть, легче осаждаются и отделяются от эмульсии.

Образующиеся в процессе обессоливания солесодержащие сточные воды являются отходами производства и выводятся на очистные сооружения.






3. Автоматизированная система управления технологическим процессом ЭЛОУ

Система управления процессом первичной переработкой нефти должна обладать высокой скоростью обработки получаемой от датчиков информации о состоянии технологического процесса, а также своевременностью выработки управляющих сигналов на объект управления.

Используемое оборудование должно обеспечивать передачу информации о состоянии процесса на верхний уровень.

	Система должна обеспечить:

	контроль информации по всем подключенным  технологическим параметрам; 

		 звуковую, световую  сигнализацию при достижении параметрами значений, превышающих предельно допустимые,  регистрацию отклонений параметров от установленных границ (согласно регламента);

звуковую и световую сигнализацию изменения состояния оборудования;

сохранение информации при сбоях системы, автоматический перезапуск системы; 

устойчивую бесперебойную связь с персональным компьютером верхнего уровня по интерфейсу RS-485 со скоростью обмена 19200 бит/сек.

	   	Система должна удовлетворить современным требованиям эргономики. Расположение технических средств должно обеспечить удобство работы оперативно-ремонтного  персонала и обслуживания технических средств.

			Параметры электропитания системы:  

		    переменное напряжение 220В с частотой 50Гц (1%);

		    колебания напряжения  электрической сети  от -15% до +12,5% для частоты  50 Гц. 

		  			Электропитание системы управления  должно обеспечиваться двумя вводами, один из которых резервный, а второй – рабочий. При пропадании напряжения на рабочем вводе должно быть обеспечено автоматическое переключение на резервный ввод.

			Предусмотреть поддержки электроснабжения системы управления не менее чем на 8 минут источником бесперебойного питания (UPS).

			Электрическая прочность и сопротивление изоляции элементов системы управления должны соответствовать ГОСТ 22261-82.

			Система должна обеспечивать непрерывное круглосуточное ведение процесса, сохранять работоспособность основных функций при выходе из строя отдельных элементов.

 

В АСУ ТП имеется четре уровня организации и управления производством, перечислим и опишем их.

1) Уровень, где рождается первичная информация, куда поступают управляющие воздействия – это уровень по оборудованию. Здесь установлены датчики, которые отвечают за своевременный сбор данных

2) Уровень контроля и управления технологическим процессом. Часто представляется в литературе как достаточно автономный уровень. Он способен работать как-то время без связи с верхними уровнями АСУ ТП как в обычном режиме, так и автономном. Оборудованием на этом уровне являются ПЛК, которые имеют свое программное обеспечение – средства программирования. Также на этом уровне можно локально представить отображение процесса, перепрограммировать контроллер.

3) Уровень человеко-машинных интерфейсов. Сюда входят SCADA-системы, которые создают сообщение между уровнями, обеспечивают удобное представление информации для оператора и позволяют комфортно наблюдать и управлять за процессом

Программным обеспечением здесь являются специальные продукты, которые позволяют сконструировать, создать SCADA-систему.

4) Итак, на последнем, четвертом уровне собирается воедино вся необходимая информация для управления предприятием. Это ступень, на которой располагается интегрированная информационная система предприятия, корпоративной базы данных и крупных финансовых предложений. По оборудованию этот уровень представлен файл-сервером, сервером базы данных, клиентскими компьютерами пользователей. За ПО этого уровня отвечают СУБД архитектуры «клиент-сервер», сложные экономические приложения для управления финансовыми потоками, корпоративная база данных предприятия. Именно сюда поступает вся информация, собранная с предыдущих уровней АСУ ТП, она заранее обрабатывается в удобный вид. Взаимодействуя, уровни 3 и 4 создают организацию общего информационного пространства, которое помогает увидеть структуру предприятия, связи между подразделениями и ходы информационных потоков  целом, представляет общую картину.

	

	

	Таблица 1

Наименование сырья, материа-лов, реагентов, катализаторов, полуфабрикатов, изготавливаемой продукции

Номер госу-дарственно-го или отрас-левого стандарта, ТУ, стандарта предприятия

Показатели качества, обязательные для проверки

Норма по ГОСТ, ОСТ, СТП, ТУ (заполняется при необхо-димости)

Область применения

Исходное сырье процесса

нефть сырая

ГОСТ Р 51858-2002

1.Плотность, кг/м3, при температуре:

 

сырье ЭЛОУ





- 20?С

не более 895,0







- 15?С

не более 899,3







2.Выход фракций, %, до температуры:                             





























- 200 ?С

не нормируется, определение обязательно







- 300 ?С









3. Массовая доля воды, %

не более 0,5







4. Концентрация хлористых солей, мг/дм3











не более 100

















5.Массовая доля механических примесей, %

не более 0,05

















6.Содержание хлорорганических соединений, ppm

не нормируется, определение обязательно







7.Массовая доля серы, %

не более 1,5



Целевой продукт

Нефть обессоленная

СТО 79566035 – 002-2011

1.Содержание солей, мг/л

не более 4

сырье атмосферной перегонки





2.Содержание воды, % об. 

не более 0,1



	

	

	Характеристика исходного сырья, а также целевого продукта блока ЭЛОУ представлена в таблице 1, которая расположена выше. Содержание примесей, воды и солей нормируется в соответствии с ГОСТ Р 51858-2002 и СТО 79566035 – 002-2011. 

	

	Рис. 4 Функциональная схема регулирования температуры нефти перед электродегидратраторами.

Функциональная схема блока ЭЛОУ представлена  Приложении 1.

Для аварийного освобождения резервуаров с нагнетания сырьевых насосов P1001/А,В,С предусмотрена линия откачки за границу установки.

Давление на нагнетании насосов P1001/А,В,С(24?25 кгс/см2) регистрируется прибором PIRA1004, с сигнализацией минимального предупредительного значения давления (21 кгс/см2), и контролируется по месту манометрами. 

 На вводе на установку предусмотрено место отбора проб сырой нефти . Общий расход сырой нефти на установку регистрируется хозрасчетным прибором.

 С сырьевых насосов нефть поступает  в фильтры F1002А/В. Перепад давления на фильтрах F1002А/В  контролируется прибором с сигнализацией по максимальному предупредительному значению перепада давлений до и после фильтров. 

Контроль и регулирование расхода нефти (806?1519м3/ч)осуществляется соответственно прибором, связанным с регулирующим клапаном FV1003.  Клапан FV1003 установлен на трубопроводе нефти в теплообменник E1004/1,2,3.

Поток нефти поступает в теплообменник, нагревается  за счет  тепла горячих потоков, далее разделяется на два параллельных потока и с температурой не более 120 оС и давлением 12,0?13,7 кгс/см2 поступает на обессоливание в электродегидраторы ED1001, ED1002.

Для разрушения эмульсии нефть-вода на прием сырьевых насосов P1001/А,В,С с давлением не менее 3 кгс/см2 подается нефтерастворимый деэмульгатор «Геркулес 1603».

Деэмульгатор из бочки переносным насосом подается в емкость деэмульгатора из которой  насосами подается на прием  сырьевых насосов P1001/A,B,C на смешение с нефтью. 

Температура в емкости деэмульгатора регистрируется прибором TIR-1145. 

Контроль уровня в емкости (20?80%) осуществляется прибором LIA1028 с сигнализацией по максимальному предельно-допустимому значению уровня (90%), регистрация уровня  осуществляется прибором LIRA1029 с сигнализацией по минимальному (20%) и максимальному (80%) предупредительному  и максимальному предельно-допустимому значению уровня (90%). 

Давление в емкости (0,4?0,6 кгс/см2) контролируется и регулируется контуром, связанным с регулирующим клапаном и регулирующим клапаном.  Регулирующий клапан установлен на трубопроводе подачи инертного газа в емкость V1006. Регулирующий клапан установлен на трубопроводе сброса инертного газа из емкости на факел. 



Электродегидраторы

Электродегидраторы ЕD1001, ЕD1002  представляют собой горизонтальные, цилиндрические аппараты объемом 144 м3, предназначенные для обессоливания нефти путем обработки водно-нефтяной эмульсии в электрическом поле, работающие  при  температуре до 120оС  и  давлении  до 13,7 кг/см2. 

Перед подачей в электродегидраторы нефть смешивается с водой.

В период «пускового комплекса» используется вода из трубопровода грунтовой воды с добавлением кислой воды  расходом 4,4?9,8 м3/ч, а в период «полного развития завода» используется отпаренная вода. Расход отпаренной воды (в период «полного развития завода») на установку регистрируется хозрасчетным прибором (42,7?93,9м3/ч).

Вода для ЭЛОУ подается в емкость V1005 из которой подается на прием насосов подачи воды  Р1012/А,В. Температура воды на входе в емкость V1005  регистрируется прибором TIR1146(35?45оС), в емкости V1005(35?45оС) регистрируется прибором TIR1147.

Регистрация уровня в емкости V1005(20?80%) осуществляется с помощью прибора LIR106,контроль и регулирование уровня  осуществляется контуром LIRC1031, связанным с регулирующим клапаном LV1031, установленным на трубопроводе подачи воды в емкость V1005.

На трубопроводе вывода воды из емкости V1005 к насосам Р1012/А,В предусмотрено место отбора проб AP1032.

Вода  из V1005 насосами P1012/А,В подается в теплообменник Е1027, где нагревается до температуры 100?110оС за счет теплообмена с солевыми стоками, отходящими из электродегидраторов. Температура воды после теплообменника Е1027   регистрируется прибором TIR1148.

Количество нефти, подаваемой на смешение с водой,  регистрируется прибором, установленным на трубопроводе перед узлом смешения в электродегидраторы ED1001, ED1002.

Смешивание нефти и воды контролируется и регулируется контурами, связанным со смесительными клапанами , установленным на трубопроводе перед  ED-1001, ED1002. Предусмотрена сигнализация по максимальному и минимальному предупредительному значению перепада давлений до и после смесительного клапана.

	Эмульсионная нефть поступает в  параллельно работающие электродегидраторы  через  коллектор, расположенный в  нижней части аппарата, по всей его длине. Конструкция коллектора обеспечивает равномерный восходящий поток смеси по всему электродегидратору. Нефть  проходит  поле  высокого напряжения, в результате чего отделяется от содержащейся в ней воды. Затем  через  зону между верхним  электродом  и коллектором, расположенным вверху аппарата по всей его длине, обессоленная нефть выводится из аппарата.

Контроль давления в электродегидраторах ЕD1001, ЕD1002 осуществляется по месту манометрами , контроль температуры в  ЕD1001, ЕD1002 осуществляется по месту приборами TI1211 (TI1212).

Контроль уровня раздела фаз в электродегидраторах ЕD1001, ЕD1002 осуществляется контурами LDICA1002,LDICA1005 (20?80%), связанными с регулирующими клапанами Lv1002,LV1005, установленными на трубопроводах стоков ЭЛОУ из электродегидраторов ЕD1001, ЕD1002.

Стоки ЭЛОУ (водный солевой раствор) с низа электродегидраторов охлаждаются  в теплообменнике  Е1027, водяном холодильнике солевых стоков Е1028 и  направляются в водонефтяной сепаратор V1010, где вода дополнительно отстаивается от унесенной из электродегидраторов нефти и водонефтяной эмульсии, и затем выводится с установки.

Часть стоков ЭЛОУ, отходящих с низа электродегидраторов ЕD1001, ЕD1002, поступает на прием насоса и направляется обратно в электродегидраторы ЕD1001, ЕD1002 в качестве промывки отложений в электродегидраторе.

Периодичность промывки отложений составляет приблизительно 10-20 минут в сутки до момента, когда стоки ЭЛОУ, покидающие электродегидраторы ЕD1001, ЕD1002 не станут прозрачными.

Расход стоков ЭЛОУ в электродегидраторы ЕD1001 и ЕD1002 для отмывки отложений контролируется по месту прибором и регулируется с помощью ручного регулирования клапаном.

Стоки ЭЛОУ охлаждаются в теплообменнике Е1027  за счет теплообмена с водой, подаваемой на ЭЛОУ. 

Таким образом, установка характеризуется следующими общими свойствами:

	Технологические процессы отличаются сложностью и взаимосвязанностью;

	Имеются многочисленные технологические аппараты, а режим каждого из них базируется на четкой системе параметров;

	Существует высокая степень пожаро- и взрывоопасность;

	Объем информации, описывающей технологический процесс велик, который в свою очередь обрабатывается непрерывно, что создает некоторые сложности;

	Большим количеством контуров регулирования, сигнализации и блокировок.



3.1 Обоснование модернизации системы

Проблема модернизации схем сигнализации и блокировок возникла в связи с физическим  и моральным старением оборудования (датчиков, релейных схем, схемы питания), необходимостью пересмотра алгоритмов работы технологических печей.

 Устаревшие пневматические датчики не обеспечивают требуемой точности отображения технологических параметров, что приводит к ложным срабатываниям блокировок и, следовательно,  к  остановке оборудования (остановка насосов, закрытие отсечных клапанов, погашение печей, отключение электродегидраторов). Простои приводят к уменьшению производительности установки, а  современное состояние алгоритмов работы печей может привести к аварии.  

 Модернизация позволит  улучшить эксплуатационные характеристики оборудования, сделать возможным развитие системы с минимальными затратами, повысить  надежность работы.

Вторая причина модернизации -  установки  современной микропроцессорной техникой, которая позволит передавать информацию о состоянии процесса на верхний уровень управления, в информационную систему. Также появится возможность перевода большинства позиций сигнализации с щита в операторной в информационную систему.

Таким образом,  в данном проекте предполагается заменить устаревшие дискретные, требующие ежедневной проверки и настройки датчики современными электронными первичными преобразователями, выдающими в контроллер стандартный аналоговый электрический  сигнал: 4-20 mA / 0-5V. Отсутствие механических частей повышает срок службы приборов, а значит уменьшает затраты на их ремонт и замену. Электронные приборы, естественно, значительно превышаю пневматические датчики по показателю точности, что будет отражено ниже.



Реализация системы на программируемом логическом контроллере: 

обеспечит гибкое изменение уставок контролируемых параметров и алгоритма управления;

даст возможность выводить информацию о технологическом процессе в ПК через стандартный интерфейс;

повысит надёжность и отказоустойчивость системы в целом.

Информационная система на базе ПК обеспечит:

выдачу оперативной информации о состоянии технологического процесса на экран дисплея;

ведение журнала событий;

частичный переход от ручного управления к автоматизированному

оповещение об аварийных ситуациях на объекте.



Нормы технологического режима отображены в таблице 2.





















Таблица 2

Наименование стадий процесса, аппараты, показатели режима

Номер позиции прибора на схеме

Единица измерения

Допус-каемые предалы техноло-гических парамет-ров

Класс требуе-мой точности приборов,

Приме-чание









%



1. Электродегидраторы ED-1001, ED-1002

Расход нефти

 

м?/ч

446?1019

0,2

 

-трубопровод в  ED-1001

FIR 1059









-трубопровод в  ED-1002

 FIR 1060









Расход воды

 

 

 

 

 

(трубопровод в узел смешения с нефтью): 

 

 

 

 



                 ED-1001

FIRС 1011

м?/ч

21?47

0,5



                 ED-1002

FIRС 1013

 

 

 



Давление обессоленной нефти

РIRС 1013

кПа 

1100?

0,075

 

(трубопровод на выходе из ED-1001 и ED-1002)





1240





Температура нефти на входе в ED

TIR 1011

°С

105?127

0,1

 

Температура воды на входе в ED

TIR 1148

°С

75?110

0,1

 

Перепад давления

 

кПА

90?130

0,075

 

-смесительный клапан PV-1232

PDICA 1232 PDICA 1233









-смесительный клапан PV-1233











Уровень раздела фаз

 

% диап.

20?80

0,25

 

-ED-1001

LDICA 1002 LDICA 1005









-ED-1002













Перечень блокировок и сигнализаций отображены  таблице 3.



Таблица 3

Наименование оборудования, номер позиции на схеме

Наименование параметра, номер позиции средства измерения на схеме

Крити-ческое значение парамет-ра

Предварительная сигнализация, уровень параметра

Блокировка, уровень параметра

Операции по отключению, включению, переключению и другому воздействию







ALL

AL

AH

AHH

SLL

SL

SH

SHH



Электродегидраторы

1. Смесительный клапан 

Перепад давления, кг/см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сигнал Н на 0,003 кг/см2 больше, сигнал L на 0,003 кг/см2 меньше оптимального значения перепада давления, определяемого в процесса эксплуатации

- ED-1001  PV-1232

PDICA 1232

 

 

*

*

 

 

 

 

 



- ED-1002  PV-1233

PDICA 1233

 

 





 

 

 

 

 



2. Электродегидраторы

Уровень раздела фаз, %  диап.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Световая, звуковая сигнализация 

- ED-1001  

LDICA1002

 

 

20

80

 

 

 

 

 

См. логическую схему управления электродегидратором

- ED-1002

LDICA1005

 

 





 

 

 

 

 

 

 

Уровень газовой подушки, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Световая, звуковая сигнализация 

- ED-1001, ED-1002

LISA 1001, LISA1004

 

200

 

 

 

200

 

 

 

См. лог. схему управления ЭДГ

	

Рис. 5 Представление блока ЭЛОУ в SCADA-системе



На рисунке 5 изображен скриншот экрана SCADA-системы, которая позволяет оператору полностью контролировать процесс обессоливания и обезвожиания.



3.2 Подбор оборудования

3.2.1 Описание датчиков

FMP40-1LL2YY9B21AA

Уровнемер микроимп. Levofflex M FMP40

Сертификат ATEX II 1/2G EE x ia IIC T6/IECEx зона 0/1

Зонд : коаксиальный, для жидкостей

 длина зонда: 3,800 мм коаксиальный, 316 L

 Материал уплотн. кольца; Температура: Viton; -30…150оС

Присоединение к процессору: MVTFN0361 Flange

EN1092-1 DN100 PN 25/40 E(projection), 316L

B Источник питания; выход: 2-проводн.; 4-20мА Sil HART

2 Управление: 4-строчный дисплей VU331, вывод

огибающей кривой

1 Тип зонда: Компактный, базовое исполнение

A Тип корпуса; Кабельный ввод: F12 алюм.с покрыт. IP68;

сальник под M20

UTS-67-0250-G34-C1-M25-N-1

Ультразвуковй сигнализатор уровня Валком

Степень защиты IP67

Длина сенсора 250мм

Присоединение резьбовое G3/4»

Выходной сигнал: токовый 14мА (сухой)/7 мА (мокрый)

Резьба под кабельный ввод М25

Диапазон температуры контролируемой среды -55 +325С

Искробезопасное исполнение Ex ia

STT25S-0-ENE-TTO-MOO-000-S2-3S

Преобразователь температуры Honeywell

семейства STT 3000 серии STT250

Выходной сигнал 4 .. 20 мА HART 6

Монтаж в полевом корпусе с цифровым индикатором

Электрические присоединения 1/2NPT

Настройка преобразователя

Табличка из нерж. стали с указанием номера позиции

Монтажный набор

SIL2- TUV Certified Trasmitter

ATEX, исполнение искробезопасная цепь Ex ia

Сертификат о первичной проверке в РФ

Кабельный ввод NI/CR DNC1.10-1/2NPT, 2 шт. в комплекте

STT25S-0-ООО-TОO-ООО-ООО-S2-3S

Преобразователь температуры Honeywell

семейства STT 3000 серии STT250

Выходной сигнал 4 .. 20 мА HART 6

ATEX, исполнение искробезопасная цепь Ex ia

Настройка преобразователя

SIL2- TUV Certified Trasmitter

Интегральный монтаж в головке

1хPt100, 4-х проводн. сх. Класс В (ТСПТ 101-023- Pt100-В4-8)

Монтажная длина 320 мм

Защитная гильза цельноточ.из нерж. стали 12Х18Н10Т

(ЮНКЖ 016.20-С10)

Защитная головка из алюминиевого сплава

Присоединение к процессу: резьбовое М20х1,5

Сертификат о первичной проверке в РФ

Табличка с указанием номера позиции

Кабельный ввод NI/CR DNC1.10-1/2NPT, 1 шт. в комплекте



3.2.2Выбор контроллера



1. MicroLogix 1200 (Rockwell Automation, Inc., США)

	Контроллер MicroLogix 1200 имеет большие возможности по вводу/выводу и взаимодействию с сетями. В состав контроллера входят процессор, встроенный ввод/вывод и блок питания. Выпускается 6 моделей MicroLogix 1200 на 24 и 40 встроенных вводов/выводов. 

	

	К контроллеру MicroLogix 1200 можно добавить до 6 модулей ввода/вывода (96 каналов). Таким образом, максимальная возможность контроллера по вводу/выводу – 136 каналов. Модули расширения ввода/вывода размещаются с правой стороны контроллера. 

MicroLogix 1200 имеет неплохие коммуникационные возможности. Встроенный порт RS-232C, который поддерживает полный и полудуплексный протоколы. Этот порт может быть использован для следующих типов взаимодействия:

порт RS-232C поддерживает протокол DF1 (дуплекс и полудуплекс), DH-485         и Modbus slave, а также равноправный обмен (peer-to-peer). Этот порт может быть непосредственно использован для программирования и подключения персонального компьютера (HMI);

интерфейс 1761- NET-DNI позволяет подсоединить контроллер к сети DeviceNet (до 64 устройств). Это обеспечивает подчиненный ввод/вывод, равноправную связь и возможность загрузки/выгрузки программ;

интерфейс 1761- NET-ENI подсоединяет к сети Ethernet. Этот интерфейс поддерживает мониторинг программ и их загрузку/выгрузку, сбор данных и равноправный обмен информацией;

интерфейс 1761- NET-AIC предоставляет возможность подключения к сети DH-485 (до 32 устройств).

Контролеры на 40 I/O (1762-L40AWA, 1762-L40BWA, 1762-L40BWB) имеют съемный терминальный блок для облегчения подсоединения проводов.



2 SMART (PEP Modular Computers, Германия)



Контроллер SMART предназначен для построения несложных систем управления для объектов с небольшим числом каналов ввода/вывода (до 100) и невысокими требованиями к скорости сбора и обработки информации.

Контроллеры имеют модульную конструкцию и компонуются из блоков, которые монтируются на DIN-рейке. В каждом из блоков может располагаться до 3-х функциональных модулей. Максимально возмо.......................