XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Введение

В настоящее время автоматизация представляет собой направление научно-технического процесса, при котором происходит частичное или полное снижение участия человека в процессе передачи, получения, преобразования, а также использования энергии, материалов или информации, используя специальные технические средства с доступом к саморегуляции и математические и экономические методы управления.

АСУ ТП строится применением датчиков, устройств ввода и вывода данных, контроллеров, исполнительных механизмов, устройств обработки, а также хранения и передачи информации.

Ввод автоматизированных систем управления на объектах нефтегазовой промышленности позволяет во много раз увеличить эффективность и производительность, что позволяет сократить влияние человека на процесс работы предприятия и уменьшить вероятность возникновения аварийных ситуаций.

При решении задач автоматизации в качестве руководящих принципов приняты следующие:

- автоматизацией и телемеханизацией охватываются все основные и вспомогательные объекты;

- полная местная автоматизация, исключающая необходимость постоянного присутствия на объекте рабочего персонала;

- минимум информации, поступающей с объекта в пункты управления; автоматический сбор и обработка информации;

- автоматическая аварийная и предупредительная сигнализация с объектов.

Одним из элементов автоматизации являются технологические печи ПТБ10А(Э). Назначение которых является улучшить глубокую переработку нефти. Кроме всего прочего печь – это сложный и ответственный элемент в производственном процессе, что контроль за работой печи требует высокой ответственности и организованности. В прошлом персоналу приходилось тратить большое количество рабочего времени, а также ресурсов для отслеживания печи в ручном режиме.

Создание АСУТП печи призвано значительно облегчить труд оператора, улучшить процесс подготовки нефти, а также обеспечить высокий уровень безопасности.

Целью текущей работы является разработка автоматизированной системы управления блока печей установки предварительного сброса пластовой воды(УПСВ).Исполнение данной работы несет в себе разработку рабочего проекта, выбор средств аппаратно-технического комплекса и моделирование отдельно взятого контура регулирования.

1 Описание ТП совместно со средствами КИПиА.

Автоматизация технологического процесса происходит путем подогрева нефтяной эмульсии в блоке технологических печей. Для подготовки нефтяной эмульсии к дегазации, поступающей с Горбатовского и Бариновского месторождений, с УПСВ Горбатовская и УПСВ Бариновская предусматривается в соответствии с техническими решениями по автоматизации технологических процессов и соответствует требованиям действующих нормативных документов:

ВНТП3-85 «Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта, и подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений»

РД08-200-98 «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности»

РД39-017095-001-86 «Автоматизация и телемеханизация нефтегазо-добывающих производств»

ПУЭ «Правила устройства электроустановок»

НПБ88-2001 «Установка пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования»

НПБ110-99 «перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализации». В качестве объекта автоматизации и телемеханизации рассматривается блок нагрева сырья. Степень автоматизации технологических объектов определяется требованием безопасности для взрывопожароопасных производств характеристиками обращающихся в технологическом процессе газов и жидкостей, непрерывностью технологического процесса, а также требованиями действующих нормативных документов и техническими условиями НГДУ.

В Данном объекте предусматривается:

-работа в условиях нормальной эксплуатации в автоматическом режиме без постоянного присутствия обслуживающего персонала непосредственно на объектах, установках,

У аппаратов и агрегатов:

-дистанционный контроль и управление узлами из соответствующих пунктов управления

-централизованный сбор, обработка и отображение информации в операторной;

-автоматическая противоаварийная защита и блокировка технологического оборудования при возникновении аварийной ситуации, аварийная и технологическая сигнализация.

Пуск технологического оборудования и вывод его на режим, в том числе после ликвидации аварий, осуществляется вручную

Автоматический сброс нефти и конденсата и газосепаратора с помощью отсечных клапанов и закрытие задвижек при аварийно низком уровне в газосепараторе;

Дистанционно закрытие клапана с электроприводом в шестом узле при аварийно высоком давлении в газосепараторе;

Дистанционное закрытие задвижки на топливном газе из газопровода при аварийно высоком уровне жидкости или аварийно низком давлении в газосепараторе;

Дистанционное отключение горелок печи при аварийно высокой температуре нефтяной эмульсии;

Дистанционно открытие задвижек при повышении давления подогреваемой нефти выше допустимого значения и при понижении ее расхода.

2 Разработка системы диспетчеризации и учета блока печей установки предварительного сброса пластовой воды.

Системы диспетчеризации используются в различных отраслях, связанных с автоматизацией. Это могут быть автоматизированные системы управления технологическим процессом в общем виде, так и, например, системы контроля и учета энергопотребления, системы экологического мониторинга, научные эксперименты, автоматизация зданий и т.д. Данные системы находят себе применение практически во всех сферах, где требуется осуществление оперативного контроля в реальном времени.

Данное ПО устанавливается на АРМ оператора. Для взаимодействия с объектом системы используют различные драйверы ввода-вывода или серверы OPC/DDE. Код программы может быть написан на любом языке программирования стандарта МЭК или сгенерирован в среде разработки автоматически.

Инструментарий системы Trace Mode 6 представляет собой универсальное решение для создания и отладки приложений для автоматизированных систем управления технологическими процессами и производством.

Пакет ПО Trace Mode 6 имеет в своём составе интегрированную среду разработки и отладочный монитора в режиме реального времени – профайлер. В интегрированной среде разработки Trace Mode 6 имеется более десяти редакторов, автоматически открывающиеся при вызове определённых элементов проекта.

С помощью интегрированной среды разработки можно поэтапно увеличивать функциональность автоматизированных систем управления. Улучшения могут затрагивать как простой мониторинг и визуализацию технологического процесса на одном АРМ, так и реализацию сложных контуров управления, организацию распределенных вычислений, подключение дополнительных рабочих мест и экономических модулей: учет и техническое обслуживание оборудования, учет и управление персоналом и управление выполнением производства.

Перед началом работы в среде разработки определимся с возможными значениями параметров системы. Также обозначим предупредительные и аварийные значения параметров системы из следующего расчёта:

Nmin … Nmax – нормальный диапазон изменения параметра;

Sl = 0.9*Nmin – нижнее предупредительное значение;

Sh = 1.1*Nmax – верхнее предупредительное значение;

Al = 0.75*Nmin – нижнее аварийное значение;

Ah = 1.25*Nmax – верхнее аварийное значение;

Заключение

В ходе проведенной работы было обосновано и спроектировано решение по созданию автоматизированной системы управления для блока технологических печей ПТБ-10А(Э) на установке предварительного сброса пластовой воды.

Было показано, что внедрение АСУ ТП является необходимым условием для соответствия современным требованиям безопасности, эффективности и надежности в нефтегазовой отрасли. Проект базируется на строгом соблюдении действующих нормативных документов (РД08-200-98, ВНТП3-85, НПБ и др.), что гарантирует его промышленную пригодность и легитимность.

Основные проектные решения включают:

1. Автоматизацию ключевых операций: Обеспечение работы блока печей в автоматическом режиме без постоянного присутствия персонала, с дистанционным контролем и управлением из операторной.

2. Реализацию комплексной ПАЗ: Разработаны алгоритмы для автоматического отключения оборудования и срабатывания защитных блокировок при аварийных отклонениях температуры, давления и уровня, что минимизирует риски возникновения нештатных ситуаций.

3. Проектирование системы диспетчеризации: Выбран и обоснован программный инструментарий Trace Mode 6 для создания человеко-машинного интерфейса (АРМ оператора). В среде разработки определены и структурированы все технологические параметры с четким разделением на нормальные, предупредительные и аварийные диапазоны, что является основой для эффективного мониторинга и управления.

Таким образом, разработанный проект АСУ ТП позволяет перейти от трудоемкого ручного управления к централизованному автоматизированному контролю. Его внедрение позволит достичь поставленных целей: значительно повысить безопасность эксплуатации блока печей за счет автоматической защиты, улучшить технологическую дисциплину за счет стабилизации режимных параметров, снизить нагрузку на оперативный персонал и создать информационную основу для дальнейшей оптимизации процесса подготовки нефти. Реализация данного проекта является логичным и необходимым шагом в модернизации технологического объекта.

Список литературы

1. ВНТП 3-85. Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений. – М.: Миннефтепром, 1986. [Электронный ресурс] (URL: https://ufa.zavod-uzsk.ru/wp-content/uploads/2018/04/vntp-3-85-.pdf?ysclid=mjyjent0hb482263691) (Дата обращения 10.12.2025)

2. РД 08-200-98. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности (с изменениями). – М.: Госгортехнадзор России, 1999. [Электронный ресурс] (URL: https://normativ.kontur.ru/document?moduleId=9&documentId=13482&ysclid=mjyj9t638g934013129) (Дата обращения 15.12.2025)

3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И ДИАГНОСТИКИ [Электронный ресурс](URL:https://siurgtu.ru/sveden/files/MU_230301_Nadeghnosty_texnicheskix_sistem_MU_k_PR.pdf) (Дата обращения: 22.12.2025)

4. НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ [Электронный ресурс] (URL: https://lib.sgugit.ru/irbisfulltext/2017/17.10.17/2016/%D0%90%D1%83%D0%B1%D0%B0%D0%BA%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2/%D0%9E%D0%B1.%20%D0%B4%D0%BE%D0%BA%D1%83%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82.pdf) (Дата обращения: 26.12.2025)

5. Астапов, В.Н. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами: Учебное пособие / В.Н. Астапов, В.М. Мисриханов. – Самара: СамГТУ, 2018.

Код для цитирования: Скопировать