В данной работе рассматривается система автоматизации резервуарного парка для хранения нефтегазового сырья. Уделяется внимание актуальности данной тематике, затрагиваются предъявляемые требования к системе автоматизации и усовершенствовании. По ходу работы даётся краткий обзор измерительной системы МЕТРАН ГСУР-10 с описанием принципа работы системы. Рассматривается оборудование с приведением особенностей приборов для автоматизированной системы управления технологическим процессом.
Ключевые слова: автоматизация, резервуарный парк, нефтепродукты, АСУ ТП, система измерения МЕТРАН ГСУР-10, беспроводная передача данных.
This paper deals with the automation system of a tank farm for storing petroleum. Attention is paid to the relevance of this topic, the requirements for the automation system and improvement are touched upon. In the course of work, a brief overview of the METRAN GSUR-10 measuring gauge is given with a description of the principle of operation of the system. The equipment is considered with the features of devices for the аutomated process control system.
Key words: automation, tank farm, oil products, аutomated process control system, METRAN GSUR-10 measurement system, wireless data transmission.
Автоматизация резервуарных парков обеспечивает автоматизацию и механизацию операций по приему и выдаче нефти, исполнению товар учётных операций, защиту оборудования от аварий, а также способствует достижении более эффективного и экономичного использования резервуарных парков.
Цель данной работы – автоматизация резервуарного парка. Объектом исследования выступил резервуарный парк для хранения углеводородов, предметом – подбор системы автоматизации резервуарного парка.
Система автоматизации должна соответствовать следующим требованиям [1]: безаварийная работа оборудования; наличие системы противоаварийной защиты; надежная защита от несанкционированного доступа, вирусов; защита от неверных действий персонала; простота монтажа, наладки и обслуживания оборудования.
Под эти требования подходит измерительная система МЕТРАН ГСУР-10, разработанная компанией «Emerson» и производимая по лицензии на предприятии в России.
Измерительная система МЕТРАН ГСУР-10 доступна в двух вариациях: проводная и беспроводная. Использование беспроводных линий связи в системе учета целесообразнее, т.к. снижает затраты на подсистему передачи данных, более чем на 40%, упрощает установку, дает возможность подключения резервуаров, которые из-за удаленного, труднодоступного расположения невозможно подключить к проводной системе.
Измерительная система МЕТРАН ГСУР-10, предназначенная для автоматизированного учёта продуктов в резервуарах, представляет собой систему контроля и измерения массы, уровня, объема и плотности нефти и нефтепродуктов, а также агрессивных сред в резервуарах [2].
Параметры передаются по протоколу WirelessHART через беспроводную самоорганизующуюся сеть (Smart Wireless) и с использованием стандартных протоколов обмена. На рисунке 1 показана общая схема построения системы.
Рисунок 1 – Общая схема построения системы измерительной МЕТРАН ГСУР-10
Передача данных в системе МЕТРАН ГСУР-10, показанная на рисунке 2, осуществляется с использованием системы беспроводной передачи данных Smart Wireless, разработанной фирмой Emerson на основе стандарта IEC62591 (WirelessHART) [3].
Рисунок 2 – Беспроводная передача данных Wireless HART
Измерительная система МЕТРАН ГСУР-10 условно можно разделить на три уровня: нижний уровень (полевой уровень); средний уровень (контроллерный уровень); верхний уровень (общесистемный уровень).
Беспроводная измерительная система МЕТРАН ГСУР-10 включает: радарные уровнемеры; измерительные преобразователи температуры; датчики давления; точка сбора данных; контроллер управления.
Радарные уровнемеры – это наиболее высокотехнологичные средства измерения уровня. Уровнемер Rosemount 3308A, показанный на рисунке 3, обладает высокой чувствительностью и подходят для измерения уровня большинства жидкостей, суспензий [4].
Рисунок 3 – Радарный уровнемер Rosemount 3308A
Беспроводной измерительный преобразователь температуры Rosemount 648, представленный на рисунке 4, предназначен для преобразования сигналов от термоэлектрических преобразоватей и термометров сопротивления, а также омических и милливольтовый сигналов, в цифровой сигнал по беспроводному протоколу WirelessHART.
Рисунок 4 – Беспроводной измерительный преобразователь температуры Rosemount 648
В системе учета для измерения давления используется датчик Rosemount 3051S, показанный на рисунке 5, с изменяемым диапазоном измерений. Датчик давления серии 3051S измеряет давление с основной приведенной погрешностью 0,025%.
Использование датчиков давления вместе с измерениями уровня и температуры позволяет в реальном времени вычислять плотность и массу продукта. Один или более датчиков давления с различными диапазонами измерений могут работать на одном резервуаре для измерения давление в газовом пространстве резервуара и гидростатического давления столба жидкости [5].
Рисунок 5 – Датчик давления Rosemount 3051S
Точка сбора данных - беспроводной шлюз Rosemount 1420, показанный на рисунке 6. Шлюз обеспечивает управление сетью беспроводных приборов, сбор данных от полевых приборов и интеграцию этих данных в систему верхнего уровня, используя стандартные протоколы обмена данными.
Рисунок 6 – Точка сбора данных Rosemount 1420
Его особенностями являются:
работа с беспроводными полевыми приборами по беспроводному протоколу WirelessHART;
обеспечение одновременного подключения до 100 беспроводных приборов;
прием и передача данных в диапазоне частот 2,4 ГГц с использованием стандарта IEEE 802.15.4;
многоуровневый подход к обеспечению безопасности работы беспроводной сети - технологии защиты DSSS, Secure HTTP, SSL;
удаленная передача данных и конфигурирование с помощью Web-интерфейса или ПО AMS Работа в диапазоне температур окружающей среды -40…70°С.
Для управления автоматизацией технологического процесса применяется контроллер ControlWave, показанный на рисунке 7.
Обоснование контроллера ControlWave Micro: низкое энергопотребление; расширяемость; модульность устройства.
Благодаря его малым размерам и прочной промышленной конструкции ControlWave Micro предлагает выдающуюся способность к соответствию требованиям окружающей среды большинства технологических установок и удаленных систем.
Рисунок 7 – Контроллер ControlWave
Автоматизация резервуарных парков нефтебаз актуальна на сегодняшний день. Она поможет сократить расходы, повысить прибыль компаний, освободит персонал от трудного и монотонного труда, уменьшить риски возникновения чрезвычайных положений, обеспечить надежную, точную, работу предприятий.
Представленное оборудование удовлетворяет требованиям безопасности, улучшает контроль за технологическими перемещениями и состоянием нефтепродуктов, что приведёт к снижению внешнего воздействия на экологию.
Список литературы
Автоматизация технологических процессов [Электронный ресурс]. URL: https://mirznanii.com/a/192651/avtomatizatsiya-tekhnologicheskikh-protsessov/ (дата обращения 18.11.2020).
Системы информационно-измерительные для автоматизированного учета продуктов в резервуарах МЕТРАН ГСУР-10 [Электронный ресурс]. URL: https://all-pribors.ru/opisanie/65110-16-metran-gsur-10-74389 (дата обращения 20.11.2020).
Серверы и рабочие станции [Электронный ресурс]. URL: https://kipia.info/news/novyie-besprovodnyie-resheniya-emerson-dlya-sistem-neftedobyichi/ (дата обращения 22.11.2020).
Уровнемеры серии Rosemount [Электронный ресурс]. URL: https://at707.ru/level/volnovodnye-radarnye-urovnemery/volnovodnye-urovnemery-rosemount-3308/ (дата обращения 22.11.2020).
Датчики давления Rosemount [Электронный ресурс]. URL:https://www.emerson.com/ru-ru/automation/measurement-instrumentation/pressuremeasurement/pressure-transmitters-and-transducers/about-rosemount-3051s-series-of-instrumentation/ (датаобращения 22.11.2020).