Разработка автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом дожимной насосной станции - Дипломная работа

5.1.2 Требования охраны труда к помещениям 5.1.3 Условия труда на рабочем месте 5.1.7 Анализ шума на рабочем месте6.1 Методика расчета экономических показателей проектируемой системы 6.2.1 Расчет затрат на проектирование системыТехнологический процесс подготовки нефти, газа и воды на ДНС-17 представляет собой технологическую цепочку трубопроводов, аппаратов и комплекса оборудования, в которых непрерывно и последовательно происходят физико-химические процессы отделения попутного нефтяного газа и разрушение водонефтяной эмульсии и предназначен: 1) для получения нефти обводненностью не более 5%; Нефтегазожидкостная смесь, обводненностью 90-95%, газовым фактором 100-120 м3/тн, t = 35-40 0С с узла для дозирования розлива поступает через входные задвижки на первую ступень сепарации, которая состоит из НГС-1, НГС-2 где осуществляется основной отбор газа и автоматическое поддержание уровня. Нефтяной поток с отстойников поступает на буферные емкости БС-1, БС-2 где осуществляется дополнительный отбор газа, далее на прием насосов Н-3, 4 и через узел учета нефти (УУН) подается на КСП-9. Отделившийся в процессе сепарации попутный газ из узла предварительной очистки газа (ТУПОГ) нефтяного сепаратора с первой ступени сепарации поступает в газовые сепараторы ГС-1, ГС-2, где при давлении 0,58-0,6 МПА происходит очистка от капель жидкости и примесей, далее через регулирующий клапан и узел учета газа (УУГ) подается в газопровод на ГПЗ, и при аварийном случае сбрасывается на факел. Вода с отстойников поступает на буферные емкости БС-1, БС-2, далее на два насоса, осуществляющих давления нефти, пройдя через УУН, поступает на выход ДНС.Объем отображаемой оперативной информации с технологического объекта приводится в алгоритм-задании аппаратно-программного обеспечения и отражается на мнемосхемах, таблицах предысторий, моточасов и отчетных форм. Информация, поступающая в контроллер делится на: 1) поступающую непрерывно - нормированные аналоговые сигналы и импульсы со счетчика нефти; Изменение состояния объекта и предупредительные сигналы «вкл/откл» фиксируются по времени наступления события, а также регистрируется время состояния объекта в одном из фиксированных состояний.Для осуществления автоматического сбора и контроля на технологическом оборудовании устанавливаются датчики технологических параметров. На верхний уровень (контроллер) информации поступает как от датчиков, так и от ПЭВМ. Для обеспечения выходных искробезопасных цепей уровня, в комплекте с датчиками давления используются барьер искрозащиты, которые устанавливаются на DIN-рейке в шкафу контроллера. На запрос контроллера по цифровому каналу RS 485 осуществляется передача текущей и накопленной информации на контроллер. На запрос контроллера по цифровому каналу RS485 осуществляется передача текущей и накопленной информации на контроллер.Проектируемая система предназначена для выполнения следующих основных функций: 1) управление технологическим процессом; 3) осуществление автоматического сбора и хранения различных учетных параметров, их просмотр и статическую обработку; Система обеспечивает выполнение следующих функций управления: 1) дискретное (логическое) управление; Функции управляющего контроллера: 1) сбор и обработка аналоговых параметров: температур, давлений, расхода; 5) противоаварийная защита насосных агрегатов: аварийный останов с фиксацией времени и всех технологических параметров на момент останова: температуры подшипников, давления на приеме и выкиде, давления масла;АСУ ТП ДНС представляет собой трехуровневую структуру управления: 1)первый уровень реализован на базе современных промышленных контроллеров SLC 500 фирмы Allen-Bradley, выполняющих функции сбора данных и автоматизированного управления технологическим процессом, и панелей оператора PANELVIEW, устанавливаемых непосредственно в блоках насосных агрегатов, позволяющих контролировать работу системы и управлять оборудованием «по месту»; 2) второй уровень реализован на базе персональной ЭВМ с операционной системой Windows NT4 Server и представляет собой рабочее место оператора ДНС, разработанное на основе пакета RSVIEW32 компании Rockwell Software.Система управления технологическими процессами должна обеспечивать надежное функционирование всех систем в полуавтоматическом режиме. Комплекс технических средств (КТС) управления технологическими процессами ДНС-17 строится по двухуровневому иерархическому принципу с централизованной обработкой информации и включает в себя: 1) уровень технологического объекта. Система управления нижнего уровня включает в себя средства и системы локальной автоматики: приборы для местного показания значений параметров, датчики, первичные преобразователи с унифицированными выходными сигналами, вторичная аппаратура, программируемый логический контроллер (ПЛК) SLC 5/04. В состав пульта оператора входят: рабочие станции управления на базе персонального компьютера (ПК), КТХ - карты, установленные непосредственно в системный блок ПК, предназначенной для связи ПК с контроллером. Все при

СОДЕРЖАНИЕ

Список использованных сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1 ТЕНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОДГОТОВКИ НЕФТИ НА ДОЖИМНОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ (ДНС)

1.1 Общая характеристика

1.2 Описание технологической схемы

1.3 Информационное обеспечение технологического процесса

1.4 Техническое обеспечение

2 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

2.1 Функционирование системы

2.2 Структура системы

2.3 Обоснование комплекса технических средств нижнего уровня

2.4 Описание схемы внешних электрических соединений

3 Промышленный контроллер в системе автоматизации

3.1 Программируемый контроллер

3.2 Обоснование выбора контроллера

3.3 Выбор проектной конфигурации контроллера

3.4 Разработка и описание алгоритмов управления технологическим процессом

3.4.1 Алгоритм регулирования и управления

3.4.2 Алгоритм контроля и управления

3.5 Обоснование выбора программного пакета

3.6 Описание разработки интерфейса оператора

3.6.1 Общие требования

3.6.2 Структура операторского интерфейса

3.6.3 Дистанционное управление с рабочих мест операторов

3.6.4 Информационные функции

3.6.5 Требования к информационным функциям

3.7 Тип используемого кабеля для связи компонентов системы автоматизации

4 Расчет системы автоматического регулирования

4.1 Описание объекта регулирования

4.2 Определение передаточной функции объекта

4.3 Расчет настроек регулятора

4.4 Расчет оптимальных настроек ПИ-регулятора

4.5 Описание структурной схемы

4.6 Определение показателей качества процесса регулирования

4.7 Расчет регулирующего органа

5 Безопасность и экологичность проекта

5.1 Безопасность работающих

Список использованных сокращений

1) ДНС - Дожимная насосная станция;

2) ВКЛ/ОТКЛ - включить/ отключить;

3) РВС - сырьевые резервуар;

4) НГС - нефтегазосепаратор;

5) ГС - газосепаратор;

6) ОГ - газовый отстойник;

7) БС - буферные емкости;

8) НА - насосные агрегаты;

9) УДР - узел для дозирования розлива;

10) УУН - узел учета нефти;

11) УУВ - узел учета воды;

12) УУГ - узел учета газа;

13) ЭПП - электропневмопреобразователь;

14) Н - насос;

15) КТС - комплекс технических средств;

16) КНС - кустовая насосная станция;

17) ПК - персональный компьютер;

18) ППД - поддержание пластового давления;

19) ГПЗ - газопровод;

20) КСУ - контроль системы управления;

21) ТУПОГ - технологический узел предварительной очистки газа.

ВВЕДЕНИЕ

Создание современных АСУ ТП требует дальнейшего повышения качества управления за счет использования высокоэффективных алгоритмов управления. Использование таких алгоритмов сдерживалось их сложностью и аналоговой элементной базой. Даже широкомасштабный процесс перехода на цифровую элементную базу не обеспечил соответствующего повышения качества управления изза трудностей при реализации режима жесткого реального времени. Вторым сдерживающим фактором являлась высокая трудоемкость разработки программного обеспечения (ПО) АСУ ТП.

Наиболее актуальной проблемой, является проблема реализации систем при которых управление осуществляется не в ручную или аппаратно, а программно с помощью персонального компьютера, который является базовым компонентом средств управления.

Совершенствование средств контроля и управления приводит к уменьшению затрат, как человеческих сил, так и экономии финансовых затрат на приобретение дорогостоящего оборудования, которое сильно уступает по своим характеристикам перед электронно - вычислительными машинами.

Современное техническое предприятие помимо оборудования, обеспечивающего выпуск готовой продукции, имеет ряд системы обеспечивающих безопасность жизнедеятельности предприятия, таких как системы пожаротушении и оповещения при аварийных ситуациях, охранные сигнализации, которым также необходимо постоянное и гарантированное электропитание.

Программные комплексы позволяют диспетчерам одновременно контролировать разнородное оборудование, расположенное в здании, что существенно повышает надежность и эффективность работы системы электроснабжения и снижает затраты на ее эксплуатацию.

Успешный процесс переработки и перекачки нефти и газа зависит от строгого контроля и поддержания на заданном уровне давления, температуры, расхода, а также от контроля качества выходного продукта. Поддержание с заданной точностью на заданном уровне параметров быстротекущих процессов при ручном управлении оказывается не возможным. Поэтому современное нефтехимическое и нефтеперерабатывающие производство возможно только при оснащении технических установок соответствующими автоматическими измерительными приборами, информационно-измерительными системами и системами автоматического управления. Таким образом, современный этап развития добычи и переработки нефти и газа немыслим без применения контрольно-измерительных приборов и микропроцессорной технологии. Для повышения эффективности работы создаются автоматизированные системы управления технологическими процессами на магистральных нефтепроводах с применением современной вычислительной техники и систем сбора и передачи информации. В данном дипломном проекте разработан один из способов автоматизации дожимной насосной станций и создания системы сбора, обработки и передачи информации.

Объектом исследования является дожимная насосная станция ДНС-17.

Целью данного проекта является разработка автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом дожимной насосной станции (ДНС) на базе современного программируемого контроллера SLC 5/04 американской фирмы Allen Bradley.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОДГОТОВКИ НЕФТИ НА ДОЖИМНОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ (ДНС)

1.1 Общая характеристика

Автоматизированная система управления технологическим процессом («АСУ ТП») дожимной насосной станции («ДНС») предназначена для управления технологическим процессом ДНС-17, а также поддержания оптимального режима подготовки нефти, газа и сброса воды, контроля за ходом технологического процесса, формирования и выдачи отчетной и архивной документации, диагностики измерительного оборудования.

В состав технологического оборудования ДНС-17 входит: 1) узел для дозирования розлива (гребенка УДР);

2) узел учета нефти (УУН);

3) узел учета газа (УУГ);

4) узел учета воды (УУВ);

5) площадка нефтегазосепараторов 1 ступени сепарации (НГС-1, 2);

6) площадка газосепараторов (ГС-1,2);

7) площадка отстойников (ОГ-1, 2);

8) сырьевые резервуары (РВС-1, 2, 3, 4);

9) насосные установки Н-1, 2, 3, 4;

10) буферные емкости БС-1, 2 [1] .