Енергозберегаюча автоматизована система управління насосними станціями магістрального нафтопроводу

Реферат: Енергозберігаюча автоматизована система управління насосними станціями магістрального нафтопроводу складається з датчиків витрати пару, датчиків тиску пару, датчиків температури пару, датчиків витрати живильної води, датчиків витрати палива, датчиків витрати повітря, регуляторів. Додатково містить порівняльні блоки еталонної моделі нафтоперекачувальних станцій зокрема та магістрального нафтопроводу взагалі, порівняльні блоки формування функції втрат енергії в нафтоперекачувальних станціях зокрема та магістральному нафтопроводі взагалі, порівняльні блоки формування функції мінімуму втрат енергії в нафтоперекачувальних станціях зокрема та магістральному нафтопроводі взагалі, блоки регулювання. UA 114516 U (54) ЕНЕРГОЗБЕРЕГАЮЧА АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ НАСОСНИМИ СТАНЦІЯМИ МАГІСТРАЛЬНОГО НАФТОПРОВОДУ UA 114516 U UA 114516 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель, яка заявляється, належить до систем автоматизованого управління технологічними процесами (АСУ ТП), а саме до систем автоматизованого управління насосами нафтоперекачувальних станцій магістральних нафтопроводів, і може бути використана для автоматизованого управління насосами нафтоперекачувальних станцій магістральних нафтопроводів. Основним завданням систем автоматизованого управління насосами нафтоперекачувальних станцій є забезпечення заданого режиму транспортування нафти, відповідно до вимог карт технологічного режиму. При цьому необхідно забезпечувати необхідну надійність, швидкодію та енергетичну ефективність роботи нафтоперекачувальної станції. Із цією метою створені різні види АСУ ТП, до яких належить і АСУ нафтоперекачувальними станціями. Добовий графік руху нафти за системою магістрального насосу (МH) розробляється за значеннями розрахунку максимальної пропускний спроможності з урахуванням використання ємкості резервуарних парків, планованих зупинок, очищення, діагности, роботи із зниженням режимів [1]. При зміні плану постачання нафти на місяць змінений режим роботи нафтопроводу вибирається по затвердженій карті технологічних режимів роботи МН. В даний час аналіз відповідності фактичних технологічних параметрів роботи МН і устаткування нафтоперекачувальної станції (НПС) здійснюється на основі співставлення з технологічними картами. При зміні сталого тиску від розрахункового (вказаного в карті технологічних режимів роботи МН) з метою з'ясування причин після зміни тиску диспетчери опитують операторів (МДП), диспетчерів суміжних (ДС). Рішення про зупинку перекачування нафти на технологічній ділянці МН, де відбулася зміна тиску, приймає головний інженер ВАТ МН. Диспетчер приймає заходи з негайної зупинки нафтопроводу в випадках: - тиск на контрольному пункті при заповненні нафтопроводу не досяг розрахункової величини за час розрахунковий, що перевищує, на 10 хв; - зміна сталого тиску від розрахункового, вказаного в карті технологічних режимів роботи МН 2 (зменшення тиску на величину 0,4 кгс/см і більш при зовнішньому діаметрі нафтопроводу до 2 820 мм включно і на величину 0,5 кгс/см і більш при зовнішньому діаметрі нафтопроводу вище 2 820 мм або збільшення тиску на величину 2,0 кгс/см і більш від розрахункової величини) [2]. Існуюча структура управління МН вимагає великих витрат часу для інтерпретації відхилень технологічних параметрів роботи МН від встановлених відповідно до технологічних карт режимів роботи і подальшого ухвалення необхідних заходів і дій, що управляють (зупинка перекачування нафти, локалізація місця виходу нафти, організація перекиду нафти по тимчасових схемах і ін.). Достатньо висока вірогідність проявів людського чинника на кожному рівні ланцюжка ухвалення рішень [3]. Від персоналу, задіяного в безпосередньому управлінні МН, вимагається високий рівень професійної підготовки, психологічна рівновага, що не завжди дозволяє оперативно реагувати на ситуацію. Система автоматизованого управління магістральним нафтопроводом забезпечує стабільну роботу вище вказаних систем у вказаних режимах, включаючи врахування людського фактору. Таким чином існуючі системи автоматизованого управління магістральними нафтопроводами майже не враховують питання їх енергоефективної роботи, віддаючи суцільну перевагу питанням підтримання технологічних режимів, що призводить до надлишкових втрат енергії та збільшенню собівартості процесу транспортування нафти. Прототипом є модернізована автоматизована система управління технологічним процесом магістрального нафтопроводу (А.К. Николаев, К.В. Быков Модернизация систем управления магистральными нефтепроводами / А.К. Николаев, К.В. Быков - Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2001. - №12. - С. 300-303). Недоліком існуючих АСУ насосами нафтоперекачувальних станції магістральних нафтопроводів є те, що принцип енергозбереження виконується побічно, або не виконується взагалі, що збільшує втрати енергії та підвищує собівартість процесу перекачки нафти магістральними нафтопроводами. В основу корисної моделі поставлено задачу зменшення втрат енергії та підвищення енергоефективності нафтоперекачувального комплексу шляхом використання енергозберігаючої АСУ. 1 UA 114516 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується тим, що енергозберігаюча автоматизована система Управління насосними станціями магістрального нафтопроводу, що складається з датчиків частоти обертання насосних агрегатів нафтоперекачувальних станцій, датчиків кількості працюючих насосів нафтоперекачувальних станцій, датчиків кута відкриття дросельної засувки, регуляторів, згідно з корисною моделлю, додатково містить блоки еталонної моделі нафтоперекачувальних агрегатів окремих НПС та блок еталонної моделі дільниці магістрального нафтопроводу, порівняльні блоки формування функції втрат енергії в обладнанні нафтоперекачувального комплексу, порівняльні блоки формування функції мінімуму втрат енергії в обладнанні нафтоперекачувального комплексу, блоки регулювання. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями на фіг. 1, фіг. 2. У плані-графіці роботи МН на місяць вказані величини робочих тиску на вході і виході кожній НПС (фіг. 1), ці дані вводяться в (СДКУ). Для контролю параметрів режиму роботи МН по тиску на АРМ диспетчера в режимі реального часу відображається профіль ділянки нафтопроводу, розрахункові і фактичні натиски, розрахункові і фактичний тиск в місцях розташування датчиків тиску. На фіг. 2 схематично зображена структурна функціональна схема енергозберігаючої автоматизованої системи управління нафтоперекачувальним обладнанням дільниці магістрального нафтопроводу з порівняльними блоками еталонної моделі нафтоперекачувального обладнання, порівняльними блоками формування функції втрат енергії в нафтоперекачувальному обладнанні, порівняльними блоками формування функції мінімуму втрат енергії в нафтоперекачувальному обладнанні та блоками регулювання. Позначення:  - кут відкриття; N - кількість агрегатів; N - потужність; Q - втрата; Н - тиск; Т - температура; Д - датчики насосних агрегатів НС - насосна станція; ЕМНС - еталона модель насосної станції; Φ Ν - блок функції енергетичних витрат; Φ Νmin - блок мінімізації функції енергетичних витрат; Р - регулятор. Енергозберігаюча автоматизована система управління магістральним нафтопроводом складається з окремих насосних станцій 1.1, 1.2…1,і, блоків еталонної моделі насосних станцій 2.1, 2.2…2.і, датчиків витрат насосних агрегатів 3.1, 3.2 … 3.і; датчика тиску насосних агрегатів 4.1, 4.2…4.і, датчиків температури нафти на виході насосної станції 5.1, 5.2…5.і, порівняльних блоків формування функції втрат 6.1, 6.2…6.і, порівняльних блоків формування функції визначення мінімальних втрат 7.1, 7.2…7.і, порівняльних блоків регулювання 8.1, 8.2…8.і, регуляторів частоти обертання насосних агрегатів нафтоперекачувальних станцій 9.1, 9.2…9.і, датчиків частоти обертання насосних агрегатів нафтоперекачувальних станцій 10.1, 10.2…10.і, регуляторів кількості працюючих насосів нафтоперекачувальних станцій 11.1, 11.2…11.і, датчиків кількості працюючих насосів нафтоперекачувальних станцій 12.1, 12.2…12.і, регуляторів кута відкриття дросельної засувки 13.1, 13.2…13.і, датчиків кута відкриття дросельної засувки 14.1, 14.2…14.i. Пристрій працює таким чином: нафтоперекачувальні станції 1.1, 1.2 … 1.і забезпечують процес транспортування нафти магістральним нафтопроводом (МНП), робочі параметри цього процесу характеризуються витратою нафти Q1, Q2 … Qi, тиском нафти на виході нафтоперекачувальної станції Н1, Н2 … Ні та температурою нафти T1, Т2 … Ti. Ці параметри контролюються відповідними датчиками витрати 3.1, 3.2 … 3.і, тиску 4.1, 4.2…4.і та температури 5.1, 5.2…5.і., оцифровані сигнали з яких порівнюються з відповідними еталонними сигналами, які генеруються в порівняльних блоках еталонної моделі нафтоперекачувальної станції 2.1, 2.2…2.і та визначаються різниці відповідних сигналів, за величинами цих сигналів та сигналу з датчиків 10.1, 10.2 … 10.і, датчиків кількості працюючих насосів нафтоперекачувальних станцій 12.1, 12.2…12.і, датчиків кута відкриття дросельної засувки 14.1, 14.2…14.і. в порівняльних блоках еталонної моделі 2.1, 2.2…2.і генерується сигнал, який потрапляє в порівняльні блоки формування функції втрат 6.1, 6.2…6.і, а далі в залежності від рівня втрат, сигнал потрапляє в порівняльні блоки формування функції мінімуму втрат 7.1, 7.2…7.і, сигнал з якого потрапляє в порівняльні блоки регулювання 8.1, 8.2…8.і, який дає 2 UA 114516 U 5 10 15 20 команди на регулятори частоти обертання насосних агрегатів нафтоперекачувальних станцій 9.1, 9.2…9.і, регулятори кількості працюючих насосів нафтоперекачувальних станцій 11.1, 11.2…11.і, регулятори кута відкриття дросельної засувки 13.1, 13.2…13.і, підтримуючи роботу нафтоперекачувальних станцій в максимально енергоефективному режимі. Позитивний ефект: зменшуються втрати потужності та енергії на нафтоперекачувальних станціях, підвищується енергоефективність роботи нафтоперекачувальних станцій та відповідної дільниці магістрального нафтопроводу, зменшується собівартість процесу транспортування нафти магістральними нафтопроводами. Застосування еталонної математичної моделі обладнання нафтоперекачувального комплексу, яка в режимі реального часу може змінювати свої параметри в залежності від конкретних умов, дозволяє більш точніше та повно визначати функцію втрат енергії в будь-який час, та виявляти шляхи їх зменшення без порушення основних технологічних показників нафтоперекачувального обладнання. Джерела інформації: 1. ОР-03.220.99-КТН-092-08. Регламент разработки технологических карт, расчёта режимов работы магистральных нефтепроводов ОАО "АК "Транснефть", 2008 г. 2. Коршак Α.Α., Нечваль A.M. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов: Учебник для вузов. - СПб.: Недра, 2008. - 488 с. 3. Моделирование систем управления нефтепроводами // Трубопроводный транспорт нефти. - 2010. - №8. - С. 63-65. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Енергозберігаюча автоматизована система управління насосними станціями магістрального нафтопроводу, що складається з датчиків витрати пару, датчиків тиску пару, датчиків температури пару, датчиків витрати живильної води, датчиків витрати палива, датчиків витрати повітря, регуляторів, яка відрізняється тим, що додатково містить порівняльні блоки еталонної моделі нафтоперекачувальних станцій зокрема та магістрального нафтопроводу взагалі, порівняльні блоки формування функції втрат енергії в нафтоперекачувальних станціях зокрема та магістральному нафтопроводі взагалі, порівняльні блоки формування функції мінімуму втрат енергії в нафтоперекачувальних станціях зокрема та магістральному нафтопроводі взагалі, блоки регулювання. 3 UA 114516 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4