Автоматизированная система управления наливом нефтепродуктов

Назначение автоматизированной системы управления наливом нефтепродуктов

Автоматизированная система управления наливом нефтепродуктов (АСУ НН) на наливных эстакадах предназначена для автоматизации процессов налива нефтепродуктов на железнодорожных сливо-наливных эстакадах и насосных станциях нефтепродуктов. Данная система может быть разработана для автоматизации процессов налива нефтепродуктов в автоцистерны.

Целями создания и внедрения системы АСУ НН являются:

  • Обеспечение оптимальных режимов работы сливо-наливной эстакады и насосных для достижения максимально высоких технико-экономических показателей при минимальных штатах обслуживающего персонала;
  • Обеспечение высокой оперативности и надёжности управления технологическим процессом, отключения оборудования при поступлении аварийных сообщений о нештатных ситуациях от систем взрывопожаробезопасности или отключении систем взрыво-пожаробезопасности;
  • Обеспечение работоспособности технологического оборудования без необходимости постоянного присутствия при нём технического персонала.

Основные функции, реализуемые системой

 Функции автоматизированного контроля и централизованного диспетчерского управления процессом налива нефтепродуктов:

  • Автоматизированный контроль функционирования насосных станций, состояния наливных устройств на эстакадах и хода процесса налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны.
  • Централизованный ввод регистрационной и уставочной информации, а также данных о состоянии и типе железнодорожных цистерн, подаваемых под загрузку на сливо-наливные эстакады.
  • Диспетчерский контроль и управления наливом нефтепродуктов в железнодорожные цистерны.
  • Формирование управляющих воздействий на отключение насосных установок по завершению процесса налива группы железнодорожных цистерн на наливных эстакадах.
  • Регистрация и документирование процесса налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны.
  • Формирование документации на отгружаемую продукцию (дополнительно согласовывается с заказчиком).

Функции автоматического контроля и управления процессом налива нефтепродуктов:

  • Программно-логическое управление процессом закрытого налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны с регулированием скорости налива и дозированием нефтепродуктов в соответствии с типом и грузоподъемностью цистерн.
  • Управление (при необходимости) исполнительными механизмами средств удаления паровоздушной смеси.
  • Контроль и регистрация технологических параметров состояния нефтепродуктов в железнодорожных цистернах.
  • Контроль технологических параметров функционирования насосных агрегатов товарно-сырьевой насосной и насосных слива нефтепродуктов, формирование сигналов на отключение насосных при выходе параметров функционирования за пределы диапазона допустимых значений.
  • Автоматическое прекращение процесса налива в цистерны и формирование управляющих воздействий на отключение насосных агрегатов при поступлении аварийных сигналов от систем взрыво-пожаробезопасности.

Функции индикации и ввода данных оператором-машинистом наливной эстакады:

  • Ввод с пульта наливного стояка информации о готовности к наливу нефтепродуктов в цистерну и при необходимости, сигнала аварийного (ручного) прекращения налива.
  • Система обеспечивает управление наливом нефтепродуктов в цистерны на сливо-наливная эстакадах налива нефтепродуктов;
  • Система обеспечивает контроль технологических параметров функционирования, сигнализацию и блокирование работы в нештатных ситуациях узлов подключения сливо-наливных эстакад и насосных сливо-наливных эстакад;

АСУ НН обеспечивает управление отключением насосных по окончании процесса налива нефтепродуктов в цистерны, а также их блокировку по сигналам «Загазованность», «Пожар» и низкому давлению на нагнетании.

Автоматическая система управления наливом нефтепродуктов

Архитектура системы

 Автоматизированная система управления наливом нефтепродуктов включает три уровня иерархии:

Нижний уровень – уровень первичного контроля данных и выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы, включающий в себя датчики и измерительные преобразователей контроля параметров, привода и исполнительные механизмы управления технологическими объектами.

Средний уровень  – уровень обработки данных и формирования управляющих воздействий, обеспечивающий выполнение в реальном масштабе времени как локальных задач сбора датчиковых данных и выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы, так и задач централизованной обработки данных и формирования управляющих воздействий. Реализован на базе контроллерного оборудования.

Верхний уровень – уровень специализированной обработки, долговременного хранения и предоставления данных пользователям. Реализован на базе сервера системы и автоматизированных рабочих мест операторов.

Технические и программно-алгоритмические решения

Управление процессом закрытого налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны.

В процессе закрытого налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны система обеспечивает дозирование нефтепродуктов в соответствии с типом и грузоподъемностью цистерн.

Система обеспечивает возможность программного управления наливом нефтепродуктов в цистерны с использованием следующих подходов:

  • управление наливом по данным вихревых или кориолисовых расходомеров, монтируемых на напорном трубопроводе каждого стояка.
  • управление наливом по данным уровнемеров, монтируемых на крышке погружной части наливного устройства каждого стояка.

Управление наливом по данным кориолисовых расходомеров, монтируемых на напорном трубопроводе наливного стояка, осуществляется по измерениям массового расхода.  Одновременно обеспечивается также измерение температуры и плотности нефтепродукта в напорном трубопроводе. Укомплектование погружной части наливного устройства каждого стояка датчиком температуры нефтепродуктов в цистерне позволяет расчетным путем определять плотность и объем нефтепродуктов в цистерне.

Управление наливом по данным уровнемеров, монтируемых на крышке погружной части наливного устройства, осуществляется непосредственно по измерениям уровня нефтепродукта в цистерне. При необходимости контроля параметров состояния нефтепродуктов в цистерне, погружная часть наливного устройства каждого стояка должна комплектоваться кроме датчика температуры также измерителем плотности, что значительно усложняет конструкцию наливного стояка.

В качестве компромиссного варианта может быть рассмотрено использование кориолисовых расходомеров Emerson на напорных трубопроводах групп стояков по видам нефтепродуктов в сочетании с монтируемыми на крышке погружной части наливных устройств уровнемерами и датчиками температуры. При этом дозирование нефтепродуктов осуществляется по данным уровнемеров, а расчет плотности нефтепродуктов в цистерне производится по данным расходомеров на напорных трубопроводах и погружных датчиков температуры.

Управление дозированием нефтепродуктов в процессе закрытого налива в железнодорожные  цистерны.

Управление наливом нефтепродуктов в цистерну осуществляется с использованием регулирующей арматуры, установленной на напорном трубопроводе наливного стояка:

  • Двухпозиционная дистанционно управляемая задвижка. По управляющим сигналам от системы управления наливом обеспечивает управление потоком нефтепродукта в напорном трубопроводе.
  • Управляемая шаровая задвижка. Устанавливается на напорном трубопроводе наливного стояка последовательно с двухпозиционной дистанционно управляемой отсечной задвижкой.

Дистанционно управляемая регулирующая арматура наливного стояка  может также включать в себя:

  • Двухпозиционная дистанционно управляемая задвижка паровоздушного коллектора. Обеспечивает по сигналам от системы управления наливом открытие коллектора перед началом цикла налива нефтепродукта в цистерну и его перекрытие по окончании цикла налива. Используется на наливных стояках эстакады налива светлых нефтепродуктов и присадок.
  • Двухпозиционные дистанционно управляемые задвижки напорных трубопроводов по видам нефтепродуктов. Могут быть установлены на вводах в напорный трубопровод наливного стояка и обеспечивают по сигналам от системы управления наливом автоматическое переключение на заданный вид нефтепродукта. Переключение питающих трубопроводов осуществляется до начала цикла налива нефтепродуктов в цистерну. Основное назначение – аварийное отключение наливной эстакады в случае пожара или аварии.

Централизованный диспетчерский контроль и управление наливом нефтепродуктов.

Средства централизованного диспетчерского контроля и управления наливом нефтепродуктов сосредоточены в помещении операторской и включают в себя:

  • Контроллерное оборудование системы. Предназначено для реализации функций сбора данных и автоматического управления исполнительными механизмами в реальном масштабе времени.
  • Серверное оборудование системы. Предназначено для накопления и долговременное хранение в базе данных как информации производственного характера по наливу нефтепродуктов в подвижной состав и действиях операторов, так и служебной информации о функционировании системы; специализированной обработки информации и предоставления данных по запросам от автоматизированные рабочих мест системы и, при необходимости, выдачи данных в смежные информационные системы и системы корпоративного уровня.
  • Автоматизированные рабочие места системы. Предназначены для отображения состояния основного оборудования наливных эстакад и хода процесса налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны, предоставления операторам средств диспетчерского управления процессом налива нефтепродуктов, а также ввода регистрационных данных по подаваемому под загрузку подвижному составу и дополнительной информации.

Типовой цикл управления наливом нефтепродуктов в цистерны оператором-диспетчером включает в себя:

  • ввод средствами АРМ регистрационной информации по подаваемому под загрузку подвижному составу и уставочных данных о типе и грузоподъемности цистерн;
  • Формирование (с учетом индицируемых на мнемосхеме АРМ сигналов о готовности к наливу) группы наливных стояков под загрузку и выдача команды на запуск насосных агрегатов и начало залива нефтепродуктов в группу цистерн;
  • Контроль процесса налива нефтепродуктов в цистерны по динамически обновляемой информации на мнемосхемах АРМ;
  • автоматическое (штатное) отключение насосных агрегатов по завершении налива требуемого количества нефтепродуктов на всех наливных устройствах;
  • автоматическое (или ручное) аварийное прекращение налива нефтепродуктов и отключение насосных агрегатов при получении сигналов о пожарной опасности с выдачей соответствующих сообщений.

Дополнительные функции контроля и управления.

Кроме описанных выше задач автоматизированного диспетчерского контроля и автоматического управления процессом налива нефтепродуктов на уровне конкретного наливного стояка, система обеспечивает также выполнение ряда вспомогательных функций по обеспечению безопасности и управлению дополнительным оборудованием:

  • Контроль технологических параметров функционирования насосных агрегатов товарно-сырьевой насосной. Включает в себя контроль и логическую обработку следующих технологических параметров функционирования насосных станций:

- температура подшипников насосных агрегатов;

- давление в нагнетательном трубопроводе.

При выходе технологических параметров за пределы зоны допустимых значений система обеспечивает прекращение налива нефтепродуктов в цистерны и формирует управляющие воздействия на отключение насосных агрегатов.

Управляющие воздействия в систему управления товарно-сырьевой насосной выдаются при превышении допустимого уровня температуры подшипников и падении ниже допустимого уровня давления в нагнетательном трубопроводе, а также при получении аварийного сигнала о пожаре от системы пожаротушения либо сигнала о превышении допустимой концентрации паров легковоспламеняющихся веществ от газоанализаторов-сигнализаторов.

  • Контроль технологических параметров функционирования насосных агрегатов открытых насосных слива. Включает в себя контроль и логическую обработку следующих технологических параметров функционирования насосных станций:

- давление в нагнетательном трубопроводе. При превышении допустимого уровня давления система формирует управляющие воздействия на отключение насосных агрегатов.

-  уровень заполнения дренажных емкостей. При превышении заданного уровня система формирует управляющие воздействия на включение погружных насосов в дренажных емкостях.

При получении аварийного сигнала о пожаре от системы пожаротушения либо сигнала о превышении допустимой концентрации паров легковоспламеняющихся веществ от газоанализаторов-сигнализаторов системой формируются  сигналы  управления отсечными задвижками.

 

Автоматизированная система управления наливом нефтепродуктов (АСУ НН) была запроектирована на наливных железнодорожных эстакадах №1 и №2 Шебелинского ГПЗ.

Проектирование системы, поставка оборудования, монтажные и пуско-наладочные работы осуществляется силами НПИК «Зирка» (г. Запорожье).