УДК 665.63: 51.001.57 Ж.Д. Габбасова, А.К. Муханбеткалиева, Б.Б. Оразбаев

УДК 665.63: 51.001.57
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ
ПРОЦЕССОМ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ
Ж.Д. Габбасова, А.К. Муханбеткалиева, Б.Б. Оразбаев
Атырауский институт нефти и газа, г. Атырау, Казахстан
[email protected]>, batyr_o @mail.ru
Ғылыми мақалада магистральдық мұнай құбырларындағы технологиялық процесстерді
автоматты басқару жүйесін (АБЖ) құру және оның жұмыс істеуі мәселелері зерттелген. Өзен –
Атырау мұнай құбырын пайдалану кезіндегі АБЖ схемасы келтірілген, құбыр жүйесін пайдаланудың
программалық өнімдер мен мәліметтер базасы деңгейінде пайдалану схемасы ұсынылған. Олардың
негізінде автоматты басқару жүйесі және ТП АБЖ техникалық кұралдарының кешені
структурасы құрыған.
The paper studies the establishment and functioning of the automated control system (ACS), the
process of main oil pipelines. The scheme of the ACS in the operation of the pipeline UAS, a scheme of
operation of the pipeline system at the level of software and databases on the basis of which to create an
automated control system, and the structure of the technical means of ACS process.
До начала нефтяных операций и на весь их период недропользователем должна быть
создана автоматизированная система получения оперативной комплексной информации об
изменениях, происходящих в природе, и характере влияния на нее проводимой
хозяйственной деятельности - мониторинг, с целью применения мер по устранению и
снижению негативного воздействия на окружающую природную среду и обеспечения
экологической безопасности проведения нефтяных операций [1]. Это значит, что необходимо
применять такие системы управления трубопроводными системами, которые давали бы
возможность собирать информацию о состоянии нефтепровода, контролировать состояние
нефтепроводной системы, управлять ее работой, прогнозировать работу системы в
интересующих производственников ситуациях.
Особые сложности возникают при транспорте высоковязких и высокозастывающих
нефтей, например нефти перекачиваемой по магистральному нефтепроводу Узень – Атырау Самара. Это связано с их физико-химическими особенностями, в частности с сильной
зависимостью реологических характеристик от температурного режима эксплуатации.
Все работы, связанные с трубопроводным транспортом углеводородного, сырья
делятся на две части: проектирование и эксплуатация. Пробелы, допущенные на стадии
проектирования, на втором этапе, как правило, влекут за собой достаточно серьезные
производственные и экологические проблемы. Попытаемся систематизировать работу,
проведенную на каждом из двух этапов, и проследим взаимосвязи между ними.
Начнем с этапа функционирования трубопроводной системы (см. рисунка 1). Это
поможет сформулировать основные блоки работ, которые необходимо провести в разное
время, и связь между этапом проектирования и этапом эксплуатации станет наглядной.
Эксплуатация трубопровода сводится к следующему: управлению работой
трубопровода и наблюдению за состоянием всех структур трубопровода и
транспортируемого продукта, т. е. к мониторингу за состоянием всей системы.
Необходимо помнить, что управление работой трубопровода и наблюдение за
состоянием структур системы находятся во взаимосвязи и выполнение каждой из них
самостоятельно невозможно. Не имея информации о состоянии системы на интересующий
момент времени, нельзя принимать решение о режимах работы трубопровода.
Мониторинг за состоянием трубопроводной системы включает в себя информацию о
состоянии «железа» системы (СПН, НПС, ЛЧ), резервуарных парков и транспортируемого
продукта. Такая структура мониторинга позволяет иметь информацию о системе в целом, так
как предполагается, что данные снимаются через заданные интервалы времени; их величина
определяется производственной необходимостью [2].
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Мониторинг состояния
нефтепроводной системы
«Железо» системы (СПН,
НПС, ЛЧ)
Резервуарные парки
Транспортируемый продукт
Управление нефтепроводом
Контроль
за состоянием
Прогнозирование
Управление
работой
Штатные
ситуации
Предаварийные
ситуации
Аварийные
ситуации
Рисунок 1 – АСУ при эксплуатации нефтепровода
Для проведения мониторинга состояния системы вдоль трассы нефтепровода
располагаются промежуточные контрольно-измерительные пункты, на которых проводятся
систематические замеры параметров транспортируемого продукта. Для сбора и передачи
информации нефтепровод должен быть оснащен специальной системой электроники и
телемеханики, с помощью которой информация передается на диспетчерский пункт.
Мониторинг окружающей среды предполагает сбор, хранение и обработку
информации о состоянии окружающей среды, непосредственно прилежащей к трассам
нефтепровода.
Управление работой трубопровода сводится к:
1. контролю состоянием системы на основе мониторинга,
2. собственно управлению трубопроводом, которое включает - расчет штатных
тепловых и гидравлических. режимов работы, когда все параметры системы находятся в
допустимых интервалах изменения; обнаружение, анализ и ликвидацию предаварийных
ситуаций; ликвидацию аварийных ситуаций;
3. долгосрочному или краткосрочному прогнозированию работы нефтепровода.
Предложенная схема эксплуатации представлена в виде блок-схемы на рисунке 1.
Современное промышленное производство представляет собой исключительно
сложные системы, состояние которых определяется огромным количеством параметров. И
человек-эксперт (а в нашем случае - диспетчер) уже не в состоянии обработать всю
информацию: собрать воедино, проанализировать, сформулировать выводы и
соответствующие рекомендации. Кроме того, всякое производство - динамическая система,
показатели которой постоянно изменяются. Это сильно усложняет анализ состояния
системы. Выход один - автоматизация функций анализа и выдачи рекомендаций, т. е.
привлечение компьютерной техники.
Предложенная схема эксплуатации трубопроводной системы на уровне ее реализации
превращается в программный продукт, на базе который создается автоматизированная
систему управления (см. рисунка 2):
Компьютер
Управляющая
программа
Пакет прикладных программ
транспорта нефти
База данных
и знаний
«Железо»
системы
Набор моделей
процесса
транспорта
Резервуарные парки
Транспортируемый
продукт
Специальное
Математическое
Обеспечение
Сервисные
программы
Рисунок 2 - Структура АСУ
Пакет программ включает: базы данных и знаний состояния всех структур; пакета
прикладных компьютерных программ, реализующих функции управления работой
трубопровода, причем структура пакета такова, что позволяет постоянно расширять
перечень решаемых задач.
Атырауским нефтеперекачивающим управлением на объектах исследуемого участка
используется структура системы управления объектами нефтеперекачивающих управлении
на базе компьютерной техники с пакетом WPScan (см. рисунок 3).
Программа WPScan.Exe может одновременно работать с несколькими узлами, т.е.
обрабатывать информацию ОБД нескольких технологических объектов. Данная функция
обеспечивается загрузкой нескольких *.DBW файлов.
Программа WPScan.Exe является DDE-сервером с именем, определяемым именем
*.INI-файла указанным в параметрах запуска программы WPScan.Exe. Данное свойство
программы WPScan.Exe используется для обращения к ней за любыми данными из других
приложений, в том числе и стандартных (MS Word, MS FoxPro, MS Excel), по стандартному
DDE-протоколу.
Данное программное обеспечение предназначено для функционирования в среде MS
Windows. Предполагается, что администратор системы уже выполнил установку Novell
NetWare 3.x или 4.x , а также MS Windows. Структура комплекса технических средств АСУ
ТП приведена ниже (рисунок 4).
Диспетчерская рабочая станция (ДРС) должна быть подключена к сети Ethernet,
включающую файловый сервер (ФС) Novell NetWare 4.x или выше. К диспетчерской
рабочей станции через COM-порт подключен контроллер связи с УП КП-1 ТМ-120 (КТМ).
В компьютере ДРС должны быть установлены три адаптера SVGA , например, типа ATI
Xpert@Work, установленными в свободные PCI-слоты. Плату Ethernet устанавливают в
свободный PCI-слот.
База данных драйвера
....
КП1
Драйвер связи
с ТМ-120
Телемеханика
ТМ-120
КП2
КП3
Данные
*.SNP файлы
Запросы/ответы
Программа сбора и
обработки информации
WPScan.Exe
WPMAIL.Dll
КП30
Бл1
Бл1
Бл2
Бл2
БлL
БлN
Бл1
.... Бл2
Очереди блоков
Очередь опережения
....
*.UNT файлы
Программа
отображения
мнемосхем
Synthes.Exe
Принтер
БлM
..
*.ARV файлы
графиков
*.DBF файлы блоков
"Таблица"
*.SNP файл
БДД
SVGA1 SVGA2 SVGA3 SVGA4
....
*.QH файлы
истории
*.ARD файлы дневников
*.DBW файлы
..
InterMal.Exe
MS Word
MS Exel
Локальная сеть
Рисунок 3 - Структура программного обеспечения и БД
MS Visual
FoxPro
К удаленной ДРС
LPT2
ДРС
LPT1
Modem
....
КТМ
СПч
Станция
связи
РС1
РСN
Ethernet
Рисунок 4 - Структура комплекса технических средств АСУ ТП
К этой же сети Ethernet может быть подключена рабочая станция печати (СПч), на
которой выполняется программное обеспечение формирования сводок, просмотра дневников
диспетчера, настройки технологических режимов трубопровода. К станции печати
подключены необходимые принтеры. Один из принтеров средствами MS Windows (разделяемый принтер на станции печати) используется для печати сообщений со стороны диспетчерской рабочей станции. Второй принтер используется для автоматической печати сводок,
если они есть, и печати графиков изменения параметров.
Выводы: Исследованы вопросы создания и функционирования автоматизированной
системы управления технологическим процессом магистральных нефтепроводов. Приведена
схема АСУ при эксплуатации нефтепровода Узень-Атырау, предложена схема эксплуатации
трубопроводной системы на уровне программных продуктов и базы данных, на базе которой
создается автоматизированная систему управления, а также структура комплекса технических средств АСУ ТП.
Список литературы
1. Статья 48 Указа Президента Республики Казахстан, имеющего силу закона от
28.06.95 №2350 «О нефти».
2. Сериков Т.П., Тазабеков М.Н., Оразбаев Б.Б. Подходы к моделированию и решению
задач проектирования магистральных трубопроводов//Нефть и газ. – Алматы: №4, 1998. – С.
108-114.
3. Муханбеткалиева А.К. Исследование и разработка методов решения задач
многокритериального выбора режимов работы магистральных нефтепроводов // Автореф.
диссер. на соискарние ученой степени канд. наук. Алматы: 2010.