Автоматизированное управление установкой СИКН на основе виртуального анализатора качества

Объектом исследования является система измерения количества и показателей качества нефти.
Целью работы является повышение оперативности и точности определения показателя качества в установке СИКН с использованием современных подходов к автоматизации контроля и управления.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 15
1 Описание системы измерения количества и показателей качества нефти . 16
1.1 Назначение и цели создания системы ……………………………………………. 16
1.1.1 Назначение системы ………………………………………………………………. 16
1.1.2 Цели создания системы ………………………………………………………….. 17
1.2 Характеристика объекта автоматизации ………………………………………… 19
1.3 Описание технологического процесса …………………………………………… 22
1.4 Основные средства измерений и технологические оборудования …… 24
1.4.1 Блок фильтров ……………………………………………………………………….. 25
1.4.2 Блок измерительных линий ……………………………………………………. 26
1.4.3 Блок измерения параметров качества нефти …………………………… 28
1.4.4 Блок трубопоршневой установки (ТПУ) с узлом подключения к
передвижной ТПУ 1-го разряда …………………………………………………………. 30
1.4.5 Система обработки информации …………………………………………….. 31
2 Разработка основных схем автоматизации …………………………………………….. 33
2.1 Функциональная схема автоматизации ………………………………………….. 33
2.2 Структурная схема АСУ ТП ………………………………………………………….. 34
2.3 Схемы внешних проводок …………………………………………………………….. 36
3 Выбор и описание комплекса технических средств ……………………………….. 38
3.1 Программируемый логический контроллер …………………………………… 38
3.2 Источник бесперебойного питания ……………………………………………….. 40
3.3 Промышленный коммутатор …………………………………………………………. 41
3.4 Выбор средств измерения ……………………………………………………………… 42
3.4.1 Термометр лабораторный нормальный ТЛ-4 ………………………….. 42
3.4.2 Датчик температуры Fisher Rosemount модели 644H ………………. 43
3.4.3 Манометры с трубчатой пружиной WIKA 233.50……………………. 44
3.4.4 Манометр дистанционного контроля избыточного давления –
датчик давления Fisher Rosemount 3051TG ………………………………………… 46
3.4.5 Манометр дистанционного контроля перепада давления Fisher
Rosemount 3051CD ……………………………………………………………………………. 47
3.4.6 Оборудование автоматического отбора проб ………………………….. 48
3.4.7 Преобразователь плотности Solartron 7835 ……………………………… 49
3.4.8 Ультразвуковой расходомер-счетчик «ВЗЛЕТ МР» УРСВ-110 .. 50
3.4.9 Влагомер нефти поточный УДВН-1пм……………………………………. 50
3.4.10 Кориолисовый массовый расходомер Micro Motion CMF-300M 51
3.4.11 Газоаналитическая система СГАЭС-ТГМ ………………………………. 52
4 Анализ проблем контроля и управления технологическим процессом
измерения показателей качеств нефти ………………………………………………………. 54
4.1 Проблема и перспектива методов измерения количественных и
качественных показателей нефти ………………………………………………………….. 54
4.2 Существующие методы измерения показателей нефти ………………….. 55
4.3 Виртуальные анализаторы качества в составе СУУТП…………………… 57
4.3.1 Функциональное назначение и типы виртуальных анализаторов60
4.3.2 Концепция виртуальных анализаторов …………………………………… 62
4.3.3 Методы синтеза виртуальных анализаторов……………………………. 64
4.3.4 Виртуальный анализатор для рассматриваемой системы ………… 67
5 Моделирование виртуального анализатора качества ……………………………… 70
5.1 Виртуальная оценка показателя качества нефти …………………………….. 70
5.2 Алгоритм автоматического регулирования технологическим
параметром …………………………………………………………………………………………… 73
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение.. 79
6.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………… 80
6.1.1 Анализ конкурентных технических решений ………………………….. 80
6.2 Планирование управления научно-техническим проектом …………….. 82
6.2.1 Иерархическая структура работ проекта …………………………………. 82
6.2.2 Контрольные события проекта ……………………………………………….. 83
6.2.3 План проекта …………………………………………………………………………. 84
6.3 Бюджет научного исследования…………………………………………………….. 86
6.3.1 Расчет материальных затрат …………………………………………………… 87
6.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы ……………………… 88
6.3.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы …………… 90
6.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды …………………………………….. 91
6.3.5 Накладные расходы ……………………………………………………………….. 91
6.3.6 Формирование бюджета затрат исследовательского проекта…… 92
6.4 Организационная структура проекта……………………………………………… 92
6.5 Матрица ответственности ……………………………………………………………… 93
6.6 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования . 94
7 Социальная ответственность ………………………………………………………………… 98
7.1 Требования к рабочим персоналам ………………………………………………… 98
7.2 Производственная безопасность ……………………………………………………. 99
7.3 Мероприятия по электробезопасности …………………………………………. 101
7.4 Мероприятия по пожарной безопасности …………………………………….. 102
7.5 Мероприятия по предотвращению загазованности ………………………. 104
Заключение ……………………………………………………………………………………………. 106
Список публикаций студента ………………………………………………………………….. 107
Приложение А ……………………………………………………………………………………….. 112
Приложение Б – Функциональная схема автоматизации …………………………. 126
Приложение В – Структурная схема АСУ СИКН ……………………………………….. 9
Приложение Г – Схема соединений внешних проводок ………………………………. 9

В результате выполнения магистерской диссертации была разработана
автоматизированная система управления установкой СИКН с применением
виртуального анализатора плотности нефти.
В процессе выполнения данной работы были разработаны структурная
схема АСУ ТП, функциональная схема автоматизации, позволяющие
определить состав необходимого оборудования и количество каналов
передачи данных и сигналов, был произведен выбор необходимых
технических средств. Был предложен модель виртуального анализатора с
системой автоматического регулирования расхода, который может
рассчитывать значение плотности при различных технологических режимах
прокачки нефти через СИКН.
Также было выполнено технико-экономическое обоснование проекта,
рассмотрены вопросы социальной ответственности, в ходе которого были
предложены мероприятия по обеспечению электро- и пожаробезопасности.
Следует отметить, что виртуальные анализаторы являются наиболее
доступным средством мониторинга состояния технологического процесса на
нефтяных предприятиях. Основными их преимуществами являются
доступность в применении и использовании, относительно низкие затраты на
получение моделей и оперативность обновления данных.
Список публикаций студента
1. Джаилганов Ж.Ж. Виртуальный анализатор качества на СИКН //
Молодой ученый, 2018, №22 (208).