Установки подготовки нефти на НПЗ

Технологический режим глубокого обезвоживания и обессоливания нефти на ЭЛОУ (см. рис. 1) зависит от конкретной нефти и для нескольких различных по составу нефтей приведен в табл. 1. Температура и давление про­цесса обессоливания во многом зависят от конструкции аппарата. Большое значение имеют свойства обессоливаемой нефти. Многие нефти хорошо обессоливаются при 70-90°С. Однако для таких нефтей, как ромашкинская, особенно в тех случаях, когда они поступают с промыслов плохо подготовленными, приходится повы­шать температуру обессоливания до ПО-160°С. Повышение тем­пературы обессоливания увеличивает электрическую проводимость и силу тока, усложняет условия работы изоляторов.

Если нефть содержит большое количество органических кис­лот, то в нефть (после ЭЛОУ или на ее последнюю ступень) подают раствор щелочи обычно в количестве 1 - 5 г/т (из расче­та обеспечения рН 5,5 - 7,0).

Важным элементом технологии установок ЭЛОУ является промывная вода. Для того чтобы сократить или свести до нуля использование пресной воды из внешних источников (водопровода, реки), в качестве свежей воды на ЭЛОУ подают технологические конденсаты водяного пара, образующиеся на установке перегонки нефти, в состав которой входит блок ЭЛОУ, а также конденсаты с других технологических установок (каталитического крекинга, гидроочистки и др.). Конденсат с установки перегонки нефти используют обычно без специаль­ной обработки, конденсаты с других установок часто содержат сульфиды и гидросульфиды аммония, которые при нагревании распадаются на сероводород и аммиак. Такие конденсаты перед подачей на ЭЛОУ продувают водяным паром для отдувки серо­водорода и аммиака.[3]

2. Составление структуры АСУ ТП ЭЛОУ 

В АСУ ТП используется обычно четырехуровневая организация системы контроля и управления.

1) Уровень возникновения информации – по оборудованию это, в основном, датчики (первичные преобразователи), исполнительные механизмы. На этом уровне формируется первичная информация, поступающая в систему АСУ ТП, на этот уровень адресуются управляющие воздействия.

2) Уровень контроля и управления технологическим процессом. Данный уровень предлагается как достаточно автономный, который при отсутствии связи с верхним уровнем способен работать достаточное время без потери информации и осуществлять автономное управление – в обычном режиме и в аварийном. В качестве оборудования, здесь программируемые логические контроллеры, в качестве программного обеспечения -  средства программирования этих контроллеров. На этом уровне, возможно, также производить переконфигурирование контроллеров и получать локальное отображение хода технологического процесса  на специальные устройства вывода.

3) Уровень человеко-машинных интерфейсов (Man-Machine Interface – MMI) и операторского контроля и межпроцессового взаимодействия (это так называемые SCADA-системы – Supervisory Control And Data Acquisition – операторский контроль и представление данных). На этом уровне в качестве оборудования используются рабочие станции оператора на RISC- или Intel-платформе, в зависимости от информационной нагруженности и требуемой надежности данного узла. Программное обеспечение представлено специальными продуктами для написания и конструирования SCADA-систем.

4) Последний, четвертый уровень – уровень информации необходимой для управления предприятием. Это уровень интегрированной информационной системы предприятия, корпоративной базы данных и крупных финансовых предложений. По оборудованию этот уровень  представлен файл-сервером, сервером базы данных, клиентскими компьютерами пользователей. Программными обеспечениями этого уровня являются СУБД архитектуры «клиент-сервер», большие финансовые приложения, корпоративная база данных предприятия. Данные с нижних уровней поступают сюда в предварительно обработанном виде. Взаимодействие уровней 3 и 4 обеспечивает организацию общего информационного пространства, объединение промышленных сетей сбора данных и информационных сетей общего назначения.[4]

  В данном курсовом проекте применяются только первые 3 уровня АСУ ТП.

Технологический объект управления установка ЭЛОУ является взрывоопасным объектом, поэтому при проектировании системы автоматизации следует учитывать требования безопасности для опасных объектов данного типа. Структура системы автоматизации с учетом требований безопасности приведена на рис.5

Рис.5

Барьеры искрозащиты располагаются в отдельной стойке.

3. Выбор аппаратно-программных средств.

Разработанная схема АСУ ТП выглядит следующим образом (рис.6)

Рис.6

Profibus PA протокол полевой шины Profibus.

Использует уровни модели OSI:

     1 — физический уровень — отвечает за характеристики физической передачи

     2 — Канальный уровень — определяет протокол доступа к шине

     3 — уровень представления — отвечает за прикладные функции

Данная сеть была спроектирована для высокоскоростной передачи данных между устройствами. В данной сети центральные контроллеры (программируемые логические контроллеры и PC) связаны с их распределенными полевыми устройствами через высоко скоростную последовательную связь. Большинство передач данных осуществляется циклическим способом.

В качестве ведущего устройства могут использоваться контроллеры. Как ведомые устройства, могут использоваться различные приводы, клапаны.

С помощью Profibus PA могут быть реализованы Mono и MultiMaster системы. Основной принцип работы заключается в следующем: центральный контроллер (ведущее устройство) циклически считывает входную информацию с ведомых устройств и циклически записывает на них выходную информацию. При этом время цикла шины должно быть короче, чем время цикла программы контроллера, которое для большинства приложений составляет приблизительно 10 мсек. В дополнение к циклической передаче пользовательских данных Profibus PA предоставляет мощные функции по диагностике и конфигурированию. Коммуникационные данные отображаются специальными функциями как со стороны ведущего, так и со стороны ведомого устройства.

В отличае от Profibus DP,  Profibus PA искробезопасн и способн по одним и тем же проводам передавать как данные, так и электропитание для подключенных к сети устройств, что позволяет использовать его во взрывоопасных зонах.

Сетевой коммутатор или свитч, свич (от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались. Свич работает на канальном уровне модели OSI.

Ethernét (этернет, от лат. aether — эфир) — пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных.

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3.

3.1 Выбор программных средств

Из всех программных средств представленных на рынке я выбрала SCADA КРУГ-2000 версия 4.0 из за ряда преимуществ:

1. Российские производители обычно продают всё одним пакетом, в свою очередь многие импортные SCADA\HMI - пакеты разбиты на отдельные продукты которые обычно продаются отдельно т.е. например - отдельно программа для "рисования экранов" мнемосхем, отдельно СУБД для хранения технологических параметров, отдельно ПО для программирования контроллеров, отдельно ПО для организации периодических процессов и т.п. предполагается что потребитель сам купит то что ему нужно. Однако для более менее нормальной работы необходимо приобретать всё (или почти всё).

2. Применение в проектировании и производстве однородных программно-технических средств, адаптированных к российским условиям, позволяет существенно снизить совокупную стоимость владения и обеспечить высокий экономический эффект от внедрения продукции.

3. Обеспечение более высокой надежности управления и точности передачи измеряемых величин в распределенных системах управления с сохранением высокой производительности обработки данных.

4. Повышение надежности системы. Улучшен алгоритм работы «Сервиса перезапуска» и новой платы перезапуска «WatchDog–USB 2.0 (WD–U 2.0)». Это обеспечивает более надёжный механизм запуска/останова/перезапуска процессов автоматизированной системы при «выходе» ресурсов за допустимые границы.

5. Мастер создания базы данных. Мастер создания базы данных значительно экономит время и превращает процесс создания базы данных в последовательность шагов, понятных и удобных для разработчика автоматизированной системы.

6. Событийные тренды и хранение архива событий на контроллере. Усовершенствованный механизм ведения трендов. Функция хранения трендов в контроллере позволяет гарантировать сохранность данных при обрывах связи между УСО и SCADA, регистрировать и передавать в SCADA реальные временные метки изменения параметров в контроллере, значительно уменьшить нагрузку на сеть за счёт асинхронного режима передачи данных. При регистрации событий, связанных с изменением значений физических переменных, используется именно время непосредственного изменения переменной, а не время регистрации данного события в автоматизированной системе.

SCADA КРУГ-2000 - это программный продукт для создания систем мониторинга, управления и сбора данных (Supervisory, Control And Data Acquisition), функционирующих на базе компьютеров, совместимых с IBM PC, под управлением операционной системы Windows.

Программное обеспечение (ПО) SCADA КРУГ-2000 имеет мощную базу данных, удобный и простой графический интерфейс, среду разработки программ пользователя КРУГОЛ, модульную среду исполнения и современные средства экспорта/импорта данных. [5]

Базовые функции:

        Контроль, в том числе виброконтроль и контроль температур

        Авторегулирование

        Технологические защиты и технологические блокировки

        Регистрация аварийных ситуаций

        Логическое управление

        Визуализация информации

        Архивирование данных

        Резервирование станций операторов, серверов и сетей

        Связь с устройствами "третьих" фирм

        Связь с системами управления предприятием (MES, ERP)

        Диагностика

        Синхронизация системного времени

        Конфигурирование и настройка on-line и off-line

        Интеграция с АСУЭ и АСКУЭ

Функции сервера SCADA КРУГ-2000:

        Загрузка, ведение БД и предоставление доступа к ней клиентским приложениям.

        Опрос УСО и обработка полученных значений.

        Диагностика каналов связи и сетей.

        Регистрация событий системы и ведение протокола событий.

        Ведение трендов.

        Зеркализация данных и резервирование серверов БД .

        Резервирование сетей связи с УСО.

        Хранения и обработка архивов трендов, протоколов событий и печатных документов.

3.2. Выбор контроллеров

Выбор контроллеров для распределенной системы управления обусловлен большим числом разнородных факторов, зависящих прежде всего от того, является ли систе­ма вновь проектируемой или решаются задачи модернизации существующей систе­мы.

Среди требований к техническому обеспечению выделим основные требования к контроллерам с учетом специфики и тенденций развития ПЛК.

Технические характеристики контроллера, соответствующие требова­ниям проекта. К наиболее важным характеристикам относятся параметры про­цессорного модуля (тип и быстродействие процессора, объем памяти и пр.), наличие сопроцессора, время выполнения логической команды, наличие сторожевого тайме­ра, часов реального времени, число встроенных и наращиваемых входов-выходов, наличие в контроллере необходимого числа модулей (ввода-вывода, специальных, коммуникационных), среда программирования контроллера (удобство и простота программирования). Ряд фирм поставляют программные пакеты для конфигури­рования, программирования и отладки ПО контроллеров (например, Concept фир­мы Schneider Electric, STEP7 фирмы Siemens, NAIS Control 1131 фирмы Matsushita, "Полигон" фирмы Промавтоматика и т.д.).

Также важным показателем контроллера является возможность резервирования модулей и плат, диагностика состояния контроллера и др. факторы (светодиодная индикация каналов и режимов работы, наличие панели визуализации и клавиатуры, гальваническая изоляция по входам и выходам, степень защиты контроллера и др.),.

Модульность структуры контроллера. После расчета каналов ввода-вывода (аналоговых и дискретных) следует сделать выбор типа контроллера — моноблоч­ный, модульный, PC-base контроллер. Моноблочный контроллер, имеющий, как правило, небольшое число встроенных дискретных входов-выходов и от одного до четырех аналоговых входов-выходов, может использоваться автономно или с до­полнительными модулями ввода-вывода сигналов, с организацией обмена данными с контроллером по внутреннему интерфейсу (MPI и др.) или через коммуникаци­онный порт по сети. При выборе модульного контроллера обеспечивается большее число каналов ввода-вывода, повышается функциональная надежность контроллера за счет функций самодиагностики, упрощается обслуживание контроллера, допус­кающее в ряде случаев "горячую" замену модулей (без выключения питания) и ряд др. При выборе PC-base контроллера значительно повышается за счет возможностей ПО многофункциональность контроллера, удобство программирования, снижается его стоимость. Однако при этом снижается надежность системы и ее способность к дальнейшему расширению.