Модернизация системы управления ректификационной колонной на базе систем усовершенствованного управления технологическим процессом

Селивёрстов, Павел Андреевич Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В работе рассматривается модернизация существующей автоматизированной системы управления ректификационной колонной, которая, в условиях конкретного месторождения, выполнена в виде двух колонн – колонны деэтанизации и колонны стабилизации. Также одним из аспектов данной работы является рассмотрение возможности применения и оценка ожидаемого эффекта от внедрения СУУТП (системы усовершенствованного управления технологическим процессом).

Термины и определения ………………………………………………………………………………. 14

Обозначения и сокращения ………………………………………………………………………….. 16

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 17

1 Обзор литературы и постановка проблемы ………………………………………………… 19

2 Обоснование научной новизны и практической значимости ………………………. 25

3 Описание технологического процесса ……………………………………………………….. 28

3.1 Сырьё и продукты установки деэтанизации и стабилизации конденсата и
их схема движения …………………………………………………………………………………… 29

3.2 Основные сооружения ………………………………………………………………………… 29

3.3 Описание технологической схемы установки деэтанизации и
стабилизации конденсата …………………………………………………………………………. 30

4 Разработка модели системы управления ……………………………………………………. 39

4.1 Модель системы регулирования уровня среды в разделителе жидкости . 39

4.2 Модель системы регулирования для буферной емкости и колонны
ректификации ………………………………………………………………………………………….. 46

5 Описание динамики САР при различных стратегиях управления ………………. 52

5.1 Классическое ПИД-регулирование ……………………………………………………… 52

5.2 Управление с применением стратегии «Anti-windup control»……………….. 57

5.3 Управление с использованием управления с прогнозирующими моделями
(МРС) ………………………………………………………………………………………………………. 63

5.3.1 Сущность MPC-управления ………………………………………………………….. 63

5.3.2 MPC-управление процессами MIMO-системы «буферная емкость –
колона ректификации» …………………………………………………………………………. 71

5.3.3. Исследование влияния изменения режима работы системы ………….. 78
6 Описание системы автоматизированного управления технологическим
процессом ……………………………………………………………………………………………………. 82

6.1 Структура системы …………………………………………………………………………….. 82

6.2 Технические средства системы……………………………………………………………. 83

6.2.1. Технические средства среднего уровня …………………………………….. 83

6.2.2. Технические средства верхнего уровня …………………………………….. 85

6.3 Перспективы развития, модернизации системы …………………………………… 87

6.4 Численность и квалификация персонала системы ……………………………….. 87

6.5 Соблюдение требования безопасности ………………………………………………… 88

6.6 Обеспечение надежности системы ………………………………………………………. 88

6.7 Защита КТС от внешних воздействий …………………………………………………. 89

7 Раздел «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение»…………………………………………………………………………………….. 91

7.1 Оценка коммерческого и инновационного потенциала НТИ………………… 91

7.1.1 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования………………………………………………………………………………………… 91

7.1.2 Потенциальные потребители результатов исследования ……………….. 92

7.1.3 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………….. 93

7.1.4 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения………………………………………… 95

7.1.5 FAST-анализ ………………………………………………………………………………… 97

7.2 Планирование процесса управления НТИ: структура и график
проведения, бюджет, риски и организация закупок …………………………………. 101

7.2.1 Контрольные события проекта ……………………………………………………. 101

7.2.2 План проекта ………………………………………………………………………………. 102

7.2.3. Определение трудоемкости выполнения работ …………………………… 102
7.2.4. Разработка графика проведения научного исследования …………….. 103

7.3 Разработка устава научно-технического проекта …………………………….. 106

7.3.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты ……………… 106

7.3.2 Специальное оборудование для научных работ …………………………… 107

7.3.3 Основная и дополнительная зарплата научно-производственного
персонала……………………………………………………………………………………………. 108

7.3.4 Отчисления во внебюджетные…………………………………………………….. 110

7.3.5 Накладные расходы…………………………………………………………………….. 111

7.4 Определение ресурсной, финансовой, экономической эффективности112

7.4.1 Оценка сравнительной эффективности исследования ………………….. 112

7.4.2 Оценка абсолютной эффективности исследования ………………………. 114

7.4.2.1 Расчет чистой текущей стоимости ………………………………………… 115

7.4.2.2 Дисконтированный срок окупаемости…………………………………… 116

7.4.2.3 Внутренняя ставка доходности (IRR) ……………………………………. 117

7.4.2.4 Индекс доходности (рентабельности) инвестиций ………………… 119

7.5 Выводы по разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение»……………………………………………………………………………….. 120

8 Раздел «Социальная ответственность» …………………………………………………….. 121

8.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……. 122

8.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства ………… 122

8.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны …… 124

8.2 Профессиональная социальная безопасность …………………………………….. 125

8.2.1 Отклонение показателей микроклимата ………………………………………. 126

8.2.2 Превышение уровня шума ………………………………………………………….. 127

8.2.3 Электробезопасность ………………………………………………………………….. 128
8.2.4 Отсутствие или недостаток естественного света………………………….. 129

8.2.5 Электромагнитное и электростатическое излучения ……………………. 130

8.3 Экологическая безопасность……………………………………………………………… 131

8.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………… 133

8.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований ……………………………………………………………………………………… 133

8.4.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте
при проведении исследований …………………………………………………………….. 134

8.5 Вывод по разделу «Социальная ответственность»……………………………… 137

Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 138

Список используемых источников ……………………………………………………………… 139

Приложение А. Modernization of rectification column management system based on
advanced process control systems ………………………………………………………………….. 143

Приложение Б. Структурная схема технологического процесса УДСК ……….. 162

Приложение В. Модель системы управления процессами ректификации с
классическим ПИД-управлением ……………………………………………………………….. 163

Приложение Г. Модель системы управления процессами ректификации с
усовершенствованным управлением…………………………………………………………… 164

В настоящее время перед предприятиями первоочередными задачами
стоят не только вопросы безопасности, надежности производства, улучшения
качества продукции, но и такие задачи, которые позволяют повысить
прибыльность предприятия, решить вопросы экономичности производства и
сокращения экономических потерь. Системы усовершенствованного управления
технологическим процессом (СУУТП) или, иностранный вариант, АРС-
управление («Advanced Process Control») направлены на подъем такого
экономического показателя, как прибыльность предприятия за счет увеличения
производительности технологических установок, сокращения энергетических
затрат, вывода показателей качества продукции к стабильным значениям,
значительного редуцирования потерь при смене режима работы, а также
повышения как стабильности, так и безопасности работы установок. Помимо
этого, следует выделить повышение управляемости установок. МРС-управление
(«Model Predictive Control») или управление с прогнозирующими моделями
является основным направлением развития СУУТП. Использования такого
управления открывает возможность увеличения прибыльности предприятия в
ситуациях с жесткими ограничениями, наложенными на управляющие и
регулируемые переменные, а также в случае управления сложными объектами,
имеющими многопараметрическую структуру.
Нефтегазовая промышленность является ведущей отраслью
промышленности Российской Федерации, а объекты нефтегазовой
промышленности – сложные объекты, обладающие множеством параметров с
ограничениями, наложенными на эти параметры. Добыча природных
ископаемых плотно связана с их дальнейшей переработкой. При переработке
нефти и газа получается побочный продукт – нестабильный газовый конденсат.
Данный вид конденсата является сырьем для установок деэтанизации и
стабилизации конденсата (УДСК). Стабильный газовый конденсат предназначен
для использования в нефтехимической промышленности и получения топлива на
его основе. Также следует отметить, что вопросы полноты использования
природных ресурсов всегда стояли достаточно остро и игнорировать побочные
продукты, получаемые на различных этапах, нельзя. Отсюда следует, что
необходимо уделить особое внимание вопросам управления и регулирования на
предприятиях, где происходят процессы комплексной подготовки газа. А также
вопросам увеличения экономической эффективности предприятий, снижению
энергетических и материальных затрат, улучшению качества подготавливаемой
нефти и нефтепродуктов, экономии ресурсов.
В рамках данной диссертации предлагается модернизировать
имеющуюся систему АСУ ТП с применением СУУТП, получив в результате
повышение качества и надежности управления процессами ректификации и
снижение затрат производственного характера.
На данном этапе следует сформулировать цели и задачи модернизации:
1) Увеличение надежности автоматизированной системы управления;
2) Вывод управления технологическим процессом в оптимальные режимы;
3) Улучшение системы противоаварийных сигнализаций и защит (ПАСиЗ);
4) Усиление контроля над выбросами вредных веществ;
5) Увеличение прибыльности производства продукции.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету