Установки подготовки нефти на НПЗ

     Электроды представляют собой горизонтальные решетки, сваренные из металлических  прутков диаметром 15-18 мм, с окном  решетки 150 х 150 мм или 200 х 200 мм. Одна из решеток соединена с корпусом аппарата (нулевой электрод), а к другому подведено высокое напряжение (20 - 30 кВ).

     Устройство  электродегидраторов, используемых при  промысловой подготовке нефти (обезвоживании), несколько иное и также отличается большим разнообразием. Схема одной из современных конструкций показана на рис. 4

Рис. 4. Промысловый элсктродегидратор нефти:

  1 - корпус; 2 - огневая нагревательная труба; 3 - электроды; 4 - пакет коалесцирующих пластин; 5- карман отвода обезвоженной нефти; 6 и 7- перегородки; I- водный слой; II -нефть; III - газовая подушка

  В аппарате совмещены три зоны, слева  от перегородки 6 - термическая, где нефть нагревается и крупные капли оседают, между перегородками б и 7, где для коалесценции капель используется электрическое поле, и справа от перегородки 7 - зона механической коалесценции за счет фильтрации нефти через пакеты гофрированных пластин из полистирола (гофры под углом 30 - 60 ° расположены поперечно у смежных пакетов) Сочетание этих зон дает большой эффект как по производительности аппарата, так и по глубине обезвоживания Температура нефти после зоны нагрева обычно 65 - 70 °С При начальной обводненности нефти 9 - 10%(мас ) на выходе из такого аппарата содержание воды составляет не более 0,3% [обычно 0,1 - 0,25%(мас )] Размеры аппарата диаметр - 2,4 м, длина - 7,6 м

     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