АСУ блоком сепарации установки комплексной подготовки нефти

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ВВЕДЕНИЕ В АВТОМАТИЗИРУЕМЫЙ ПРОЦЕСС 6
1.1 Понятие об автоматизированных системах управления технологическими процессами 6
1.2 Физико-химические основы процесса сепарации нефтепродуктов 27
1.3 Критерии качества реализации процесса сепарации нефти 28
1.4 Краткий обзор технологического оборудования, применяемого для сепарации нефти 29
2. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 32
2.1 Постановка цели и задач автоматизации процесса сепарации нефти 32
2.2 Описание объекта управления 34
3. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ АСУ БЛОКОМ СЕПАРАЦИИ НЕФТИ 43
3.1 Расчетная математическая модель системы 43
3.2 Линеаризация моделей контуров сепаратора 45
3.3 Программная реализация модели АСУ блока сепарации нефти 48
3.4 Разработка интерфейса оператора установки сепарации нефтепродуктов 51
3.5 Имитационное моделирование АСУ сепаратора 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСTОЧНИКОВ 64
ПРИЛОЖЕНИЕ А 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 67
ПРИЛОЖЕНИЕ В 68
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 69

Весь текст будет доступен после покупки

Нефть остается фундаментальным ресурсом для мировой экономики, выступая основой не только для традиционных видов топлива, но и для огромного спектра продукции: от полимеров, пластиков и синтетических материалов до фармацевтических препаратов и компонентов электроники. Устойчивый спрос на углеводороды обуславливает долгосрочную актуальность задач по их добыче, которая, однако, усложняется с истощением легкодоступных месторождений.
Актуальность. В этих условиях переход к автоматизированной добыче становится не просто преимуществом, а объективной необходимостью. Внедрение АСУ ТП на нефтепромыслах позволяет решить ряд критически важных задач:
• Повышение экономической эффективности: Оптимизация режимов работы скважинного и насосного оборудования leads к увеличению дебита скважин и снижению энергозатрат. Минимизация простоев и прогнозирование технического состояния оборудования (предиктивная аналитика) сокращают эксплуатационные расходы.
• Обеспечение промышленной и экологической безопасности: Системы непрерывного мониторинга позволяют мгновенно detectровать аномалии, такие как утечки, скачки давления или опасные концентрации газов, инициируя автоматическое отключение аварийных участков. Это предотвращает техногенные катастрофы и снижает риски для персонала.
• Снижение влияния человеческого фактора: Автоматизация рутинных операций и принятия решений по строгим алгоритмам минимизирует риск ошибок, связанных с усталостью или невнимательностью оператора.
• Дистанционное управление и рост производительности: Централизация контроля на диспетчерском пункте позволяет управлять разрозненными объектами (кустами скважин, дожимными насосными станциями) с минимальным присутствием персонала непосредственно на месторождении, что особенно актуально для труднодоступных регионов [2].
Таким образом, автоматизированные системы управления являются технологическим каркасом современной нефтедобывающей отрасли. Они трансформируют ее из традиционной, с высокой долей ручного труда, в высокотехнологичную и интеллектуальную отрасль, обеспечивая конкурентоспособность, безопасность и устойчивое развитие в долгосрочной перспективе.
Цель работы: Разработка и исследование имитационной модели автоматизированной системы управления технологическим процессом сепарации нефти для оптимизации его параметров и повышения качества разделения нефтепродуктов.
Задачи работы:
1. Провести анализ технологического процесса сепарации нефти, включая его физико-химические основы, критерии качества и применяемое оборудование.
2. Сформулировать цель и задачи автоматизации процесса сепарации нефти и описать объект управления.
3. Разработать расчетную математическую модель системы сепарации.
4. Выполнить линеаризацию моделей контуров управления сепаратора.
5. Осуществить программную реализацию имитационной модели АСУ блоком сепарации.
6. Разработать интерфейс оператора установки сепарации нефтепродуктов.
7. Провести имитационное моделирование работы АСУ и проанализировать его результаты.
Объект исследования: Технологический процесс сепарации нефти и система его автоматизации.

Весь текст будет доступен после покупки

ВВЕДЕНИЕ В АВТОМАТИЗИРУЕМЫЙ ПРОЦЕСС
1.1 Понятие об автоматизированных системах управления технологическими процессами
В настоящее время промышленные предприятия активно внедряют и эксплуатируют системы управления технологическими процессами. Основными задачами этих систем являются повышение оперативности управленческих решений, получение актуальной информации о функционировании производственных подразделений для выпуска стандартизированной продукции, а также снижение трудозатрат при обработке плановой и учетной информации.
Существует два основных типа систем управления: автоматизированные и автоматические. Автоматизированная система предполагает участие человека-оператора в контуре управления, тогда как автоматическая система функционирует автономно, требуя человеческого вмешательства лишь для профилактики и обслуживания. Система автоматического управления (САУ) представляет собой комплекс устройств, осуществляющих управление объектом без непосредственного участия человека. Современной тенденцией является создание именно автоматизированных систем управления, которые классифицируются на три группы: АСУ ТП, АСУП и интегрированные АСУ. Все они должны обеспечивать автоматизированный сбор и обработку информации для оптимизации управления в различных сферах деятельности.
Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) представляет собой человеко-машинную систему, осуществляющую сбор и обработку информации для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с заданным критерием. Управляемым объектом в АСУ ТП выступает технологический объект управления (ТОУ) - комплекс технологического оборудования с реализованным на нем производственным процессом. Критерием управления служит показатель качества функционирования ТОУ, принимающий конкретные числовые значения в зависимости от применяемых управляющих воздействий.
Главные задачи АСУ ТП включают достижение значимых технико-экономических результатов: рост производительности труда, снижение трудоемкости производства, экономию ресурсов, обеспечение безопасности, повышение качества продукции, оптимизацию загрузки и режимов работы оборудования. При постановке оптимизационных задач необходимо учитывать ограничения на все параметры технологического процесса. Функционально АСУ ТП представляет собой программно-технический комплекс, взаимодействующий с человеком и выполняющий управляющие, информационные и вспомогательные функции. Управляющие функции заключаются в выработке и реализации воздействий на ТОУ через исполнительные органы в соответствии с заданными алгоритмами для оптимизации критериев эффективности.

Весь текст будет доступен после покупки

1) AVEVA. Proficy iFIX: Документация и поддержка [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.aveva.com/products/proficy-ifix/ (дата обращения: 01.10.2023).
2) GOST R 71194-2023. Intelligent control systems. General principles. – Введ. 2024-01-01. – М.: Стандартинформ, 2023. – 18 с.
3) Ivanov, S. V. Improving the Efficiency of Oil and Water Separation in Gravitational Separators through the Use of Coalescing Modules / S. V. Ivanov // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2021. – Vol. 205. – P. 108890.
4) Khalitova, A. Development of a Control System for a Multiphase Separator Using Machine Learning Methods / A. Khalitova, I. Petrov // SPE Russian Petroleum Technology Conference. – 2020. – SPE-201902-MS.
5) Kumar, A. Real-time Optimization of Oil-Water Separation in a Gravity Separator Using Dynamic Model Predictive Control / A. Kumar, B. Zhang // Chemical Engineering Research and Design. – 2022. – Vol. 188. – P. 45-56.
6) MathWorks. Документация по MATLAB и Simulink [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.mathworks.com/help/.
7) OPC Foundation. OPC UA Specification [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://opcfoundation.org/developer-tools/specifications-unified-architecture.
8) Petrov, V. Digital Twin as a Tool for Improving the Efficiency of Crude Oil Treatment / V. Petrov, A. Sidorov // Proceedings of the 2023 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). – 2023. – P. 1-5.
9) Васильев, Е. М. Интеллектуальные месторождения: технологии и опыт внедрения / Е. М. Васильев, П. С. Николаев // Территория НЕФТЕГАЗ. – 2022. – № 11. – С. 56–61.

Весь текст будет доступен после покупки