Помощь студентам в учебе
Автоматизированная система управления перевалочной нефтебазой
|
ВВЕДЕНИЕ 18
1 Требования к АСУ ТП 20
1.1 Назначение и цели создания АСУ ТП 20
1.2 Цели создания системы 20
1.3 Требования к системе 21
1.3.1 Общие требования к показателям назначения АСУ ТП/MES -
системы 21
1.3.2 Требования к техническому обеспечению 21
1.3.3 Требования к программному обеспечению 22
1.3.4 Требования к математическому обеспечению 23
1.3.5 Требования к информационному обеспечению 24
1.4 Требования к уровням и функционированию MES - системы 24
1.5 Функции MES - системы 25
1.6 Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению 26
2 Описание технологического процесса 29
2.1 Описание технологического процесса 29
2.2 Резервуарный парк 29
2.3 Насосный блок 30
2.4 Узел учета и регулирования 30
3 Объем автоматизации 32
3.1 Нижний уровень (полевой) 32
3.2 Средний уровень 32
3.3 Верхний уровень 32
4 Разработка структурной схемы АС 34
5 Функциональная схема автоматизации 35
6 Разработка схемы внешних соединений 36
7 Программное обеспечение 37
7.1 Функции программного обеспечения 37
7.2 Разработка экранных форм 37
7.3 Разработка мнемосхемы в среде Trace Mode IDE 6 38
7.3.1 Описание программы Trace Mode IDE 6 38
7.3.2 Разработка АРМ оператора нефтебазы 38
7.3.3 Описание программы 39
7.3.4 Разработка экрана насосного блока АРМ оператора 40
7.3.5 Разработка экрана отображения графиков работы нефтебазы . .. 41
7.3.6 Разработка экрана отображения состояния резервуаров
вертикальных стальных 42
7.3.7 Разработка экрана отображения состояния резервуарного парка
44
8 Информационное обеспечение 45
8.1 Состав информационного обеспечения 45
8.2 Методы контроля данных 46
8.3 Информационная совместимость 46
9 Описание потоков событий в КФС 47
10 Разработка алгоритмов управления ключевыми показателями ТОиР .... 50
10.1 Этапы технического обслуживания и ремонта 50
10.2 Концептуальная блок схема автоматизации ТОиР 52
10.3 Функциональная схема Equipment Management 55
11 Разработка алгоритмов управления резервуарным парком нефтебазы .. 57
11.1 Алгоритм сбора данных измерений 57
11.2 Алгоритм автоматического регулирования технологическим
процессом 57
12 Выбор средств реализации информационной системы управления 63
12.1 Выбор оборудования КИП 63
12.1.1 Выбор контроллерного оборудования РП 63
12.2 Выбор датчиков 66
12.2.1 Расходомер «Метран 350» 66
12.2.2 Выбор датчиков давления 68
12.2.3 Выбор датчика температуры 72
12.2.4 Выбор уровнемера 74
12.2.5 Выбор блока управления задвижками 76
12.2.6 Выбор закладных конструкций 76
12.3 Выбор модулей MES системы 77
13 Социальная ответственность 81
13.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 82
13.1.1 Эргономические требования к рабочему месту оператора АСУ 82
13.1.2 Особенности законодательного регулирования проектных
решений 83
13.2 Производственная безопасность 83
13.3 Анализ вредных факторов 84
13.3.1 Отклонение показателей микроклимата 84
13.3.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны 86
13.3.3 Повышенный уровень шума 87
13.4 Анализ опасных факторов
13.4.1 Повышенное значение напряжения в электрической цепи,
замыкание которой может пройти через тело человека 88
13.5 Экологическая безопасность 89
13.5.1 Воздействие на литосферу 89
13.5.2 Воздействие на гидросферу 90
13.5.3 Воздействие на атмосферу 91
13.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 93
14 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
98
14.1 Потенциальные потребители результатов исследования 98
14.2 Анализ конкурентных технических решений 99
14.3 FAST - анализ 100
14.4 SWOT - анализ 104
14.5 Оценка готовности проекта к коммерциализации 106
14.6 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 107
14.7 Инициализация проекта 108
14.7.1 Цели и результат проекта 108
14.7.2 Организационная структура проекта 109
14.8 Планирование управлением научно-техническим проектом 109
14.8.1 План проекта 109
14.8.2 Бюджет научно-технического исследования 113
14.9 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 118
Заключение 122
Список публикаций 123
Список используемых источников 124
1 Требования к АСУ ТП 20
1.1 Назначение и цели создания АСУ ТП 20
1.2 Цели создания системы 20
1.3 Требования к системе 21
1.3.1 Общие требования к показателям назначения АСУ ТП/MES -
системы 21
1.3.2 Требования к техническому обеспечению 21
1.3.3 Требования к программному обеспечению 22
1.3.4 Требования к математическому обеспечению 23
1.3.5 Требования к информационному обеспечению 24
1.4 Требования к уровням и функционированию MES - системы 24
1.5 Функции MES - системы 25
1.6 Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению 26
2 Описание технологического процесса 29
2.1 Описание технологического процесса 29
2.2 Резервуарный парк 29
2.3 Насосный блок 30
2.4 Узел учета и регулирования 30
3 Объем автоматизации 32
3.1 Нижний уровень (полевой) 32
3.2 Средний уровень 32
3.3 Верхний уровень 32
4 Разработка структурной схемы АС 34
5 Функциональная схема автоматизации 35
6 Разработка схемы внешних соединений 36
7 Программное обеспечение 37
7.1 Функции программного обеспечения 37
7.2 Разработка экранных форм 37
7.3 Разработка мнемосхемы в среде Trace Mode IDE 6 38
7.3.1 Описание программы Trace Mode IDE 6 38
7.3.2 Разработка АРМ оператора нефтебазы 38
7.3.3 Описание программы 39
7.3.4 Разработка экрана насосного блока АРМ оператора 40
7.3.5 Разработка экрана отображения графиков работы нефтебазы . .. 41
7.3.6 Разработка экрана отображения состояния резервуаров
вертикальных стальных 42
7.3.7 Разработка экрана отображения состояния резервуарного парка
44
8 Информационное обеспечение 45
8.1 Состав информационного обеспечения 45
8.2 Методы контроля данных 46
8.3 Информационная совместимость 46
9 Описание потоков событий в КФС 47
10 Разработка алгоритмов управления ключевыми показателями ТОиР .... 50
10.1 Этапы технического обслуживания и ремонта 50
10.2 Концептуальная блок схема автоматизации ТОиР 52
10.3 Функциональная схема Equipment Management 55
11 Разработка алгоритмов управления резервуарным парком нефтебазы .. 57
11.1 Алгоритм сбора данных измерений 57
11.2 Алгоритм автоматического регулирования технологическим
процессом 57
12 Выбор средств реализации информационной системы управления 63
12.1 Выбор оборудования КИП 63
12.1.1 Выбор контроллерного оборудования РП 63
12.2 Выбор датчиков 66
12.2.1 Расходомер «Метран 350» 66
12.2.2 Выбор датчиков давления 68
12.2.3 Выбор датчика температуры 72
12.2.4 Выбор уровнемера 74
12.2.5 Выбор блока управления задвижками 76
12.2.6 Выбор закладных конструкций 76
12.3 Выбор модулей MES системы 77
13 Социальная ответственность 81
13.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 82
13.1.1 Эргономические требования к рабочему месту оператора АСУ 82
13.1.2 Особенности законодательного регулирования проектных
решений 83
13.2 Производственная безопасность 83
13.3 Анализ вредных факторов 84
13.3.1 Отклонение показателей микроклимата 84
13.3.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны 86
13.3.3 Повышенный уровень шума 87
13.4 Анализ опасных факторов
13.4.1 Повышенное значение напряжения в электрической цепи,
замыкание которой может пройти через тело человека 88
13.5 Экологическая безопасность 89
13.5.1 Воздействие на литосферу 89
13.5.2 Воздействие на гидросферу 90
13.5.3 Воздействие на атмосферу 91
13.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 93
14 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
98
14.1 Потенциальные потребители результатов исследования 98
14.2 Анализ конкурентных технических решений 99
14.3 FAST - анализ 100
14.4 SWOT - анализ 104
14.5 Оценка готовности проекта к коммерциализации 106
14.6 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 107
14.7 Инициализация проекта 108
14.7.1 Цели и результат проекта 108
14.7.2 Организационная структура проекта 109
14.8 Планирование управлением научно-техническим проектом 109
14.8.1 План проекта 109
14.8.2 Бюджет научно-технического исследования 113
14.9 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 118
Заключение 122
Список публикаций 123
Список используемых источников 124
Потребность в использовании нефти и светлых нефтепродуктов каждый год возрастает. В связи с ростом потребления использования нефтепродуктов появляется потребность в увеличении объемов перевалки нефтепродуктов для удовлетворения растущих потребностей населения и промышленности.
Нефтебаза представляет собой комплекс, состоящий из сооружений и устройств для приема нефтепродуктов, хранения и последующей отгрузки нефтепродуктов одним из видов транспорта (железнодорожный или автомобильный) потребителям.
Резервуарный парк предназначен для компенсации неравномерности подачи нефтепродукта между 2 объектами (НПЗ и АЗС).
Резервуарный парк в своем составе имеет 8 резервуаров, 4 резервуара объемом по 400м3 и 4 резервуара объемом по 1000м3. Резервуарный парк применяется для оперативного учета нефтепродуктов по приему, хранению и отпуску.
Резервуарный парк перевалочная нефтебазы состоит из следующих блоков:
- блок буферных емкостей;
- насосный блок приема НП;
- насосный блок отпуска НП.
Нефтебазы располагаются на отдаленной от населённых пунктов или других промышленных объектов территории. При размещении нефтебазы минимальное расстояние для объекта I категории должно быть не менее 3 км, для объекта II категории не менее 2 км., для объектов III категории расстояние не менее 1,5 км. На территории нефтебазы располагаются такие объекты как лаборатории, здание административно-бытового корпуса, противопожарные устройства, объекты электроэнергетики, котельные, резервуарные парки, технологические трубопроводы, площадки налива нефтепродуктов и т.д.
К технологическим операциям, проводимым на нефтебазе относятся:
- прием нефтепродуктов, доставляемых на территорию нефтебазы в железнодорожных цистернах;
- хранение нефтепродуктов в вертикальных резервуарах;
- отпуск нефтепродуктов в автомобильных цистернах;
- замеры и учет нефтепродуктов при перевалке.
Основные технологические схемы перемещения нефтепродуктов на нефтебазе:
- «железнодорожная цистерна - насосная - вертикальный резервуар»;
- «вертикальный резервуар - насосная - вертикальный резервуар»;
- «вертикальный резервуар - пост налива нефтепродуктов в автоцистерны».
Проектными решениями предусматривается двухпроводная схема обвязки резервуаров.
Проектирование нефтебазы является непростым процессом в связи с тем, что современная нефтебаза обязана исполнять функции по приему нефтепродуктов, доставляемых на нефтебазу в железнодорожных цистернах, хранения объемов нефтепродуктов в вертикальных резервуарах, безопасно и в свою очередь точно осуществлять отгрузку нефтепродуктов в автоцистерны.
Целью выпускной квалификационной работы является модернизация автоматизированной системы управления резервуарным парком перевалочной нефтебазы.
Нефтебаза представляет собой комплекс, состоящий из сооружений и устройств для приема нефтепродуктов, хранения и последующей отгрузки нефтепродуктов одним из видов транспорта (железнодорожный или автомобильный) потребителям.
Резервуарный парк предназначен для компенсации неравномерности подачи нефтепродукта между 2 объектами (НПЗ и АЗС).
Резервуарный парк в своем составе имеет 8 резервуаров, 4 резервуара объемом по 400м3 и 4 резервуара объемом по 1000м3. Резервуарный парк применяется для оперативного учета нефтепродуктов по приему, хранению и отпуску.
Резервуарный парк перевалочная нефтебазы состоит из следующих блоков:
- блок буферных емкостей;
- насосный блок приема НП;
- насосный блок отпуска НП.
Нефтебазы располагаются на отдаленной от населённых пунктов или других промышленных объектов территории. При размещении нефтебазы минимальное расстояние для объекта I категории должно быть не менее 3 км, для объекта II категории не менее 2 км., для объектов III категории расстояние не менее 1,5 км. На территории нефтебазы располагаются такие объекты как лаборатории, здание административно-бытового корпуса, противопожарные устройства, объекты электроэнергетики, котельные, резервуарные парки, технологические трубопроводы, площадки налива нефтепродуктов и т.д.
К технологическим операциям, проводимым на нефтебазе относятся:
- прием нефтепродуктов, доставляемых на территорию нефтебазы в железнодорожных цистернах;
- хранение нефтепродуктов в вертикальных резервуарах;
- отпуск нефтепродуктов в автомобильных цистернах;
- замеры и учет нефтепродуктов при перевалке.
Основные технологические схемы перемещения нефтепродуктов на нефтебазе:
- «железнодорожная цистерна - насосная - вертикальный резервуар»;
- «вертикальный резервуар - насосная - вертикальный резервуар»;
- «вертикальный резервуар - пост налива нефтепродуктов в автоцистерны».
Проектными решениями предусматривается двухпроводная схема обвязки резервуаров.
Проектирование нефтебазы является непростым процессом в связи с тем, что современная нефтебаза обязана исполнять функции по приему нефтепродуктов, доставляемых на нефтебазу в железнодорожных цистернах, хранения объемов нефтепродуктов в вертикальных резервуарах, безопасно и в свою очередь точно осуществлять отгрузку нефтепродуктов в автоцистерны.
Целью выпускной квалификационной работы является модернизация автоматизированной системы управления резервуарным парком перевалочной нефтебазы.
В рамках магистерской диссертации была разработана проектная документация на систему автоматизированного управления резервуарным парком перевалочной нефтебазы. Для этого была разработана функциональная схема, структурная схема, схема информационных потоков и соединений внешних проводок. В данных схемах представлен состав оборудования, средства, а также методы передачи данных.
Также был разработан алгоритм сбора данных и была проведена разработка алгоритма управления расходом нефтепродуктом с использованием ПИД-регулятора. В ходе работы был разработана SCADA система оператора нефтебазы с визуальным отображением состояния нефтепродукта, а также с изменением состояния исполнительных механизмов в процессе работы технологической операции.
Выполненная автоматизация управления резервуарным парком перевалочной нефтебазы удовлетворяет всем необходимым требованиям. Кроме того, данная система имеет возможность модернизации и дальнейшего расширения.
Также был разработан алгоритм сбора данных и была проведена разработка алгоритма управления расходом нефтепродуктом с использованием ПИД-регулятора. В ходе работы был разработана SCADA система оператора нефтебазы с визуальным отображением состояния нефтепродукта, а также с изменением состояния исполнительных механизмов в процессе работы технологической операции.
Выполненная автоматизация управления резервуарным парком перевалочной нефтебазы удовлетворяет всем необходимым требованиям. Кроме того, данная система имеет возможность модернизации и дальнейшего расширения.