Помощь студентам в учебе
Автоматизированный контроль функционирования технических средств систем управления технологическими процессами НГК
|
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 6
1 Диагностика оборудования нефтегазового комплекса ........................................ 9
1.1 Диагностика технологического оборудования нефтегазового комплекса 10
1.2 Методы контроля и диагностирования нефтегазовых объектов ................ 14
1.2.1 Трибодиагностика ...................................................................................... 14
1.2.2 Диагностика на основе анализа продуктов износа в продуктах
сгорания ............................................................................................................... 17
1.2.3 Тепловой контроль .................................................................................... 17
1.2.4 Визуально-оптическая контроль .............................................................. 19
1.2.5 Метод акустической эмиссии ................................................................... 20
1.2.6 Радиографический контроль ..................................................................... 21
1.2.7 Вибрационный контроль ........................................................................... 22
1.2.8 Акустический контроль............................................................................. 23
1.2.9 Классификация систем диагностики на основе механических
колебаний ............................................................................................................. 25
1.3 Методы параметрической диагностики ......................................................... 28
Выводы ....................................................................................................................... 29
2 Практическая часть ................................................................................................ 31
2.1 Описание технологического процесса и технологической схемы
производственного объекта .................................................................................. 31
2.2 Описание компрессорного агрегата ............................................................... 46
2.2.1 Компрессор КВВ-6..................................................................................... 47
2.2.2 Система основной смазки компрессора .................................................. 52
2.2.3 Система лубрикаторной смазки компрессора ........................................ 565
2.3 Патент RU161195U «Программно-аппаратный комплекс управления
технологическими процессами на газовом промысле» ..................................... 58
Выводы ....................................................................................................................... 66
3 Автоматизация технологических процессов ....................................................... 68
3.1 Автоматизация техпроцесса ........................................................................... 69
3.1.1 Структура оперативного управления объектом ..................................... 69
3.1.2 Компрессорный цех №1 ............................................................................ 71
3.1.3 АВО газа КЦ №1 ........................................................................................ 76
3.1.4 АВО антифриза КЦ №1 ............................................................................. 77
3.1.5 Система управиления и КИПиА............................................................... 78
3.2 Модернизация системы ................................................................................... 80
Выводы .................................................................................................................... 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Диагностика оборудования нефтегазового комплекса ........................................ 9
1.1 Диагностика технологического оборудования нефтегазового комплекса 10
1.2 Методы контроля и диагностирования нефтегазовых объектов ................ 14
1.2.1 Трибодиагностика ...................................................................................... 14
1.2.2 Диагностика на основе анализа продуктов износа в продуктах
сгорания ............................................................................................................... 17
1.2.3 Тепловой контроль .................................................................................... 17
1.2.4 Визуально-оптическая контроль .............................................................. 19
1.2.5 Метод акустической эмиссии ................................................................... 20
1.2.6 Радиографический контроль ..................................................................... 21
1.2.7 Вибрационный контроль ........................................................................... 22
1.2.8 Акустический контроль............................................................................. 23
1.2.9 Классификация систем диагностики на основе механических
колебаний ............................................................................................................. 25
1.3 Методы параметрической диагностики ......................................................... 28
Выводы ....................................................................................................................... 29
2 Практическая часть ................................................................................................ 31
2.1 Описание технологического процесса и технологической схемы
производственного объекта .................................................................................. 31
2.2 Описание компрессорного агрегата ............................................................... 46
2.2.1 Компрессор КВВ-6..................................................................................... 47
2.2.2 Система основной смазки компрессора .................................................. 52
2.2.3 Система лубрикаторной смазки компрессора ........................................ 565
2.3 Патент RU161195U «Программно-аппаратный комплекс управления
технологическими процессами на газовом промысле» ..................................... 58
Выводы ....................................................................................................................... 66
3 Автоматизация технологических процессов ....................................................... 68
3.1 Автоматизация техпроцесса ........................................................................... 69
3.1.1 Структура оперативного управления объектом ..................................... 69
3.1.2 Компрессорный цех №1 ............................................................................ 71
3.1.3 АВО газа КЦ №1 ........................................................................................ 76
3.1.4 АВО антифриза КЦ №1 ............................................................................. 77
3.1.5 Система управиления и КИПиА............................................................... 78
3.2 Модернизация системы ................................................................................... 80
Выводы .................................................................................................................... 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Традиционно в экономике Российской Федерации стратегически важную
роль играет нефтегазовая отрасль, что в свою очередь в последние двадцать лет
вызвало интенсифицированное освоение месторождений и развитие
нефтегазоперерабатывающих производств. Очевидно, что такое интенсивной
развитие нефтегазового комплекса требует использования эффективных
подходов при решении задач, связанных с обеспечением надежности
технологического оборудования. В этой связи актуальным становится вопрос
об эффективном и надежном определении технического состояния
технологического оборудования и классификации состояний по
диагностической информации.
Качество и оперативность принимаемого решения о техническом
состоянии технологического оборудования в процессе эксплуатации в
значительной степени зависит от квалификации специалистов, занятых в
производственном процессе обеспечения нефтедобычи - операторов цехов,
инженерно-технических работников. Большие объёмы анализируемой
информации о режимах эксплуатации технологического оборудования
инженерно-техническими работниками повышают вероятность ошибки
определения его технического состояния, и, как следствие, принятия
некорректного решения о необходимости воздействия на режим эксплуатации.
Таким образом, задача разработки и исследования подходов для
автоматизированного определения (классификации) технического состояния
технологического оборудования является актуальной.
Как существующие, так и вновь разрабатываемые методы
диагностирования предназначены для контроля единичных деталей, узлов и их
параметров, характеризующих работоспособность объекта в целом и сводятся к
анализу временных рядов, являющихся временными развертками параметров
эксплуатации. Кроме того, для предприятий нефтегазового комплекса,
особенно использующих сложное и дорогое технологическое оборудование,7
вопросы технического обслуживания и ремонтов (ТОиР) являются крайне
важными. Затраты таких предприятий на ТОиР могут составлять более
половины общих расходов на производство продукции.
При наличии на предприятии десятков тысяч единиц оборудования,
подлежащего контролю состояния, обслуживанию, периодическим ремонтам и
модернизации, эффективно выполнять ТОоиР– непросто. Еще сложнее, если
это оборудование «разбросано» по множеству территориально удаленных
объектов. Облегчить управление ТОиР, повысить его эффективность призваны
специализированные компьютерные программы. Автоматизированные системы
такого рода уже свыше 20 лет разрабатываются и применяются на западных
предприятиях.
Основная задача, стоящая перед этими системами, – это уменьшение
затрат на обслуживание оборудования и повышение надежности его работы,
что в конечном счете призвано снизить себестоимость производимой
продукции и обеспечить стабильность работы предприятия.
Алгоритмическая база таких систем, в основном, представляет собой
различные комбинации стандартных процедур статистической обработки
данных. Однако, ввиду возрастающего объема информации, который
накапливается информационными подсистемами таких автоматизированных
систем, используемые аналитические подходы уже не отвечают запросам по
качественной переработке информации и формированию сведений для
поддержки принятия решений. В связи с этим актуализируется применения в
таких системах в качестве аналитического алгоритмического ядра технологий
интеллектуального анализа данных и интеллектуальных технологий
представления данных, которые доказали свою эффективность при решении
широкого круга задач, связанных с обработкой значительных объемов данных.
Значительное разнообразие методов интеллектуального анализа данных, к
которым относят, например, искусственные нейронные сети, системы на
нечеткой логике, деревья решений, требует проведения исследований,
направленных на оценку возможности и эффективности применения 8
соответствующих подходов в задачах диагностики и классификации
технического состояния технологического оборудования нефтегазового
комплекса.
С учетом сформулированной выше проблематики и актуальности
исследований в обозначенных направления были сформулированы цель
выпускной квалификационной работы и задачи необходимые для ее
достижения.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение
эффективности процедур диагностики технического состояния
технологического оборудования за счет автоматизации контроля
функционирования технических средств программно-технического комплекса
автоматизированных системах управления производственными и
технологическими процессами НГК.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
1. Описать и проанализировать методы технической диагностики и
мониторинга технологического оборудования нефтегазового комплекса;
2. Рассмотреть технологический процесс на Ванкорском
производственном участке, Центральной перекачивающей станции,
газокомпрессорной станции высокого давления;
3. Предложить возможные варианты улучшения автоматизированного
контроля технических установок.
роль играет нефтегазовая отрасль, что в свою очередь в последние двадцать лет
вызвало интенсифицированное освоение месторождений и развитие
нефтегазоперерабатывающих производств. Очевидно, что такое интенсивной
развитие нефтегазового комплекса требует использования эффективных
подходов при решении задач, связанных с обеспечением надежности
технологического оборудования. В этой связи актуальным становится вопрос
об эффективном и надежном определении технического состояния
технологического оборудования и классификации состояний по
диагностической информации.
Качество и оперативность принимаемого решения о техническом
состоянии технологического оборудования в процессе эксплуатации в
значительной степени зависит от квалификации специалистов, занятых в
производственном процессе обеспечения нефтедобычи - операторов цехов,
инженерно-технических работников. Большие объёмы анализируемой
информации о режимах эксплуатации технологического оборудования
инженерно-техническими работниками повышают вероятность ошибки
определения его технического состояния, и, как следствие, принятия
некорректного решения о необходимости воздействия на режим эксплуатации.
Таким образом, задача разработки и исследования подходов для
автоматизированного определения (классификации) технического состояния
технологического оборудования является актуальной.
Как существующие, так и вновь разрабатываемые методы
диагностирования предназначены для контроля единичных деталей, узлов и их
параметров, характеризующих работоспособность объекта в целом и сводятся к
анализу временных рядов, являющихся временными развертками параметров
эксплуатации. Кроме того, для предприятий нефтегазового комплекса,
особенно использующих сложное и дорогое технологическое оборудование,7
вопросы технического обслуживания и ремонтов (ТОиР) являются крайне
важными. Затраты таких предприятий на ТОиР могут составлять более
половины общих расходов на производство продукции.
При наличии на предприятии десятков тысяч единиц оборудования,
подлежащего контролю состояния, обслуживанию, периодическим ремонтам и
модернизации, эффективно выполнять ТОоиР– непросто. Еще сложнее, если
это оборудование «разбросано» по множеству территориально удаленных
объектов. Облегчить управление ТОиР, повысить его эффективность призваны
специализированные компьютерные программы. Автоматизированные системы
такого рода уже свыше 20 лет разрабатываются и применяются на западных
предприятиях.
Основная задача, стоящая перед этими системами, – это уменьшение
затрат на обслуживание оборудования и повышение надежности его работы,
что в конечном счете призвано снизить себестоимость производимой
продукции и обеспечить стабильность работы предприятия.
Алгоритмическая база таких систем, в основном, представляет собой
различные комбинации стандартных процедур статистической обработки
данных. Однако, ввиду возрастающего объема информации, который
накапливается информационными подсистемами таких автоматизированных
систем, используемые аналитические подходы уже не отвечают запросам по
качественной переработке информации и формированию сведений для
поддержки принятия решений. В связи с этим актуализируется применения в
таких системах в качестве аналитического алгоритмического ядра технологий
интеллектуального анализа данных и интеллектуальных технологий
представления данных, которые доказали свою эффективность при решении
широкого круга задач, связанных с обработкой значительных объемов данных.
Значительное разнообразие методов интеллектуального анализа данных, к
которым относят, например, искусственные нейронные сети, системы на
нечеткой логике, деревья решений, требует проведения исследований,
направленных на оценку возможности и эффективности применения 8
соответствующих подходов в задачах диагностики и классификации
технического состояния технологического оборудования нефтегазового
комплекса.
С учетом сформулированной выше проблематики и актуальности
исследований в обозначенных направления были сформулированы цель
выпускной квалификационной работы и задачи необходимые для ее
достижения.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение
эффективности процедур диагностики технического состояния
технологического оборудования за счет автоматизации контроля
функционирования технических средств программно-технического комплекса
автоматизированных системах управления производственными и
технологическими процессами НГК.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
1. Описать и проанализировать методы технической диагностики и
мониторинга технологического оборудования нефтегазового комплекса;
2. Рассмотреть технологический процесс на Ванкорском
производственном участке, Центральной перекачивающей станции,
газокомпрессорной станции высокого давления;
3. Предложить возможные варианты улучшения автоматизированного
контроля технических установок.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были
рассмотрены следующие задачи и получены результаты:
1. Был произведен аналитический обзор литературы и научных статей по
существующим способам и соответствующего оборудования для
автоматизации технологических процессов на нефтегазовом
производстве. Рассмотрены основные методы диагностирования и
контроля технологических процессов на нефте/газовых комплексах.
2. Был изучен технологический регламент газокомпрессорной станции
высокого давления, с целью понимая протекания всех
технологических процессов на данном производственном участке.
3. Произведен анализ системы автоматизации данных процессов,
определены основные датчики и регулирующие органы, в том числе
автоматизированный контроль функционирования технических
средств систем управления технологическими процессами.
4. Сделан вывод о нынешнем состоянии системы автоматизированного
контроля, проанализированы пути модернизации, проведен научнопатентный обзор существующих решений.
5. Предложены способы повышения оперативности контроля
автоматизированных систем, благодаря использованию современных
специализированных аппаратных средств.
6. Также было предложено использовать новые алгоритмы в новых
аппаратных решениях с целью достижения максимального повышения
качества контролирования технологических установок, принимающих
участие в регулировании протекания технологических процессов.
7. В целом, считаю поставленные задачи выполненными, а цели
достигнутыми.
рассмотрены следующие задачи и получены результаты:
1. Был произведен аналитический обзор литературы и научных статей по
существующим способам и соответствующего оборудования для
автоматизации технологических процессов на нефтегазовом
производстве. Рассмотрены основные методы диагностирования и
контроля технологических процессов на нефте/газовых комплексах.
2. Был изучен технологический регламент газокомпрессорной станции
высокого давления, с целью понимая протекания всех
технологических процессов на данном производственном участке.
3. Произведен анализ системы автоматизации данных процессов,
определены основные датчики и регулирующие органы, в том числе
автоматизированный контроль функционирования технических
средств систем управления технологическими процессами.
4. Сделан вывод о нынешнем состоянии системы автоматизированного
контроля, проанализированы пути модернизации, проведен научнопатентный обзор существующих решений.
5. Предложены способы повышения оперативности контроля
автоматизированных систем, благодаря использованию современных
специализированных аппаратных средств.
6. Также было предложено использовать новые алгоритмы в новых
аппаратных решениях с целью достижения максимального повышения
качества контролирования технологических установок, принимающих
участие в регулировании протекания технологических процессов.
7. В целом, считаю поставленные задачи выполненными, а цели
достигнутыми.