Разработка АРС системы управления подготовкой нефти на морской платформе Пильтун-Астохская-А

Цель работы – создание модели систем управления процессами подготовки нефти на УПН, внедрение и анализ классической и усовершенствованной стратегии управления в разработанную модель. В процессе выполнения работы были изучены основы разделения смесей в сепараторах и гидроциклоне, была создана модель системы управления процессами УПН, включающая контуры регулирования уровня в сепараторах и коэффициента перепада давления (PDR) в гидроциклоне, были применены стратегии ПИД-управления, МРС-управления, управления с компенсацией интегрального насыщения, был произведен сравнительный анализ этих стратегий. Также была спроектирована функциональная схема автоматизации и были осуществлены подбор и описание оборудования.

Обозначения и сокращения ………………………………………………………………………….. 11
Определения ……………………………………………………………………………………………….. 12
Введение ……………………………………………………………………………………………………… 13
1 Обзор литературы и постановка проблемы ………………………………………………… 15
2 Обоснование научной новизны и практической значимости в приложении к
УПН ……………………………………………………………………………………………………………. 21
3 Основная часть …………………………………………………………………………………………. 24
3.1 Проект «Сахалин-2»……………………………………………………………………………….. 24
3.2 Описание нефтегазовой платформы «Моликпак» («ПА-А») ……………………. 25
3.3 Описание рассматриваемого технологического процесса ………………………… 27
3.4 Описание технологического оборудования УПН …………………………………….. 28
3.4.1 Испытательный сепаратор …………………………………………………………………… 28
3.4.2 Эксплуатационные сепараторы ……………………………………………………………. 29
3.4.3 Гидроциклон ……………………………………………………………………………………….. 30
3.5 Описание процессов разделения смесей в сепараторах и гидроциклонах … 31
3.5.1 Особенности работы эксплуатационного сепаратора ВД ………………………. 31
3.5.2 Особенности работы эксплуатационного сепаратора СД ………………………. 33
3.5.3 Особенности работы гидроциклона ……………………………………………………… 35
3.6 Математическое описание гидроциклона ……………………………………………….. 37
3.7 Разработка модели системы управления процессами УПН ……………………… 40
3.7.1 Модель системы регулирования уровня среды в сепараторе ВД …………… 40
3.7.2 Модель системы регулирования для сепаратора СД и гидроциклона ……. 47
3.8 Описание динамики САР при различных стратегиях управления ……………. 53
3.8.1 Классическое ПИД-регулирование ………………………………………………………. 53
3.8.3 Управление с использованием управления с прогнозирующими моделями
(МРС) ………………………………………………………………………………………………………….. 64
3.8.3.1 Сущность MPC-управления ………………………………………………………………. 64
3.8.3.2 MPC-управление процессами MIMO-системы «сепаратор –
гидроциклон» ………………………………………………………………………………………………. 71
3.8.3.3 Исследование влияния изменения режима работы системы ……………….. 79
3.9 Описание автоматизации УПН ……………………………………………………………….. 83
3.9.1 Разработка функциональной схемы автоматизации………………………………. 83
3.9.2 Выбор и описание комплекса технических средств ………………………………. 84
3.9.2.1 Выбор контроллерного оборудования ……………………………………………….. 84
3.9.2.2 Выбор датчиков расхода …………………………………………………………………… 86
3.9.2.3 Выбор датчиков давления …………………………………………………………………. 90
3.9.2.4 Выбор датчиков уровня …………………………………………………………………….. 92
3.9.2.5 Выбор исполнительных механизмов …………………………………………………. 94
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 99
4.1 Предпроектный анализ …………………………………………………………………………… 99
4.1.1 Диаграмма Исикавы …………………………………………………………………………….. 99
4.2 Организационная структура проекта ………………………………………………….. 102
4.2.1 Матрица ответственности ………………………………………………………………….. 103
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом…………………….. 104
4.3.1 Иерархическая структура работ проекта …………………………………………….. 104
4.3.2 Планирование проекта ……………………………………………………………………….. 105
4.4 Бюджет научного исследования …………………………………………………………. 107
4.4.1 Материальные затраты ………………………………………………………………………. 107
4.4.2 Основная заработная плата исполнителей проекта ……………………………… 108
4.4.3 Дополнительная заработная плата исполнителей проекта …………………… 110
4.4.4 Отчисления на социальные нужды …………………………………………………….. 111
4.4.5 Накладные расходы……………………………………………………………………………. 111
4.4.6 Бюджет научно-исследовательского проекта ……………………………………… 111
4.5 Определение эффективности исследования …………………………………………… 112
4.5.1 Расчет научно-технического эффекта …………………………………………………. 112
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………… 116
5.1 Объект исследования и целевая аудитория разработки ………………………….. 116
5.2 Информативность модели …………………………………………………………………….. 116
5.3 Предотвращение ошибок ввода уставок ………………………………………………… 119
5.4 Описание сценария аварии сепаратора, который можно исследовать в
модели……………………………………………………………………………………………………….. 122
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 125
Список публикаций студента ……………………………………………………………………… 127
Список использованных источников ………………………………………………………….. 129
ПРИЛОЖЕНИЯ …………………………………………………………………………………………. 135
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 136
Приложение Б ……………………………………………………………………………………………. 157
Приложение В……………………………………………………………………………………………. 158
Приложение Г ……………………………………………………………………………………………. 159
Приложение Д……………………………………………………………………………………………. 160
Приложение Е ……………………………………………………………………………………………. 161