Разработка АРС системы управления подготовкой нефти на морской платформе Пильтун-Астохская-А
Цель работы – создание модели систем управления процессами подготовки нефти на УПН, внедрение и анализ классической и усовершенствованной стратегии управления в разработанную модель. В процессе выполнения работы были изучены основы разделения смесей в сепараторах и гидроциклоне, была создана модель системы управления процессами УПН, включающая контуры регулирования уровня в сепараторах и коэффициента перепада давления (PDR) в гидроциклоне, были применены стратегии ПИД-управления, МРС-управления, управления с компенсацией интегрального насыщения, был произведен сравнительный анализ этих стратегий. Также была спроектирована функциональная схема автоматизации и были осуществлены подбор и описание оборудования.
Обозначения и сокращения ………………………………………………………………………….. 11
Определения ……………………………………………………………………………………………….. 12
Введение ……………………………………………………………………………………………………… 13
1 Обзор литературы и постановка проблемы ………………………………………………… 15
2 Обоснование научной новизны и практической значимости в приложении к
УПН ……………………………………………………………………………………………………………. 21
3 Основная часть …………………………………………………………………………………………. 24
3.1 Проект «Сахалин-2»……………………………………………………………………………….. 24
3.2 Описание нефтегазовой платформы «Моликпак» («ПА-А») ……………………. 25
3.3 Описание рассматриваемого технологического процесса ………………………… 27
3.4 Описание технологического оборудования УПН …………………………………….. 28
3.4.1 Испытательный сепаратор …………………………………………………………………… 28
3.4.2 Эксплуатационные сепараторы ……………………………………………………………. 29
3.4.3 Гидроциклон ……………………………………………………………………………………….. 30
3.5 Описание процессов разделения смесей в сепараторах и гидроциклонах … 31
3.5.1 Особенности работы эксплуатационного сепаратора ВД ………………………. 31
3.5.2 Особенности работы эксплуатационного сепаратора СД ………………………. 33
3.5.3 Особенности работы гидроциклона ……………………………………………………… 35
3.6 Математическое описание гидроциклона ……………………………………………….. 37
3.7 Разработка модели системы управления процессами УПН ……………………… 40
3.7.1 Модель системы регулирования уровня среды в сепараторе ВД …………… 40
3.7.2 Модель системы регулирования для сепаратора СД и гидроциклона ……. 47
3.8 Описание динамики САР при различных стратегиях управления ……………. 53
3.8.1 Классическое ПИД-регулирование ………………………………………………………. 53
3.8.3 Управление с использованием управления с прогнозирующими моделями
(МРС) ………………………………………………………………………………………………………….. 64
3.8.3.1 Сущность MPC-управления ………………………………………………………………. 64
3.8.3.2 MPC-управление процессами MIMO-системы «сепаратор –
гидроциклон» ………………………………………………………………………………………………. 71
3.8.3.3 Исследование влияния изменения режима работы системы ……………….. 79
3.9 Описание автоматизации УПН ……………………………………………………………….. 83
3.9.1 Разработка функциональной схемы автоматизации………………………………. 83
3.9.2 Выбор и описание комплекса технических средств ………………………………. 84
3.9.2.1 Выбор контроллерного оборудования ……………………………………………….. 84
3.9.2.2 Выбор датчиков расхода …………………………………………………………………… 86
3.9.2.3 Выбор датчиков давления …………………………………………………………………. 90
3.9.2.4 Выбор датчиков уровня …………………………………………………………………….. 92
3.9.2.5 Выбор исполнительных механизмов …………………………………………………. 94
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 99
4.1 Предпроектный анализ …………………………………………………………………………… 99
4.1.1 Диаграмма Исикавы …………………………………………………………………………….. 99
4.2 Организационная структура проекта ………………………………………………….. 102
4.2.1 Матрица ответственности ………………………………………………………………….. 103
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом…………………….. 104
4.3.1 Иерархическая структура работ проекта …………………………………………….. 104
4.3.2 Планирование проекта ……………………………………………………………………….. 105
4.4 Бюджет научного исследования …………………………………………………………. 107
4.4.1 Материальные затраты ………………………………………………………………………. 107
4.4.2 Основная заработная плата исполнителей проекта ……………………………… 108
4.4.3 Дополнительная заработная плата исполнителей проекта …………………… 110
4.4.4 Отчисления на социальные нужды …………………………………………………….. 111
4.4.5 Накладные расходы……………………………………………………………………………. 111
4.4.6 Бюджет научно-исследовательского проекта ……………………………………… 111
4.5 Определение эффективности исследования …………………………………………… 112
4.5.1 Расчет научно-технического эффекта …………………………………………………. 112
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………… 116
5.1 Объект исследования и целевая аудитория разработки ………………………….. 116
5.2 Информативность модели …………………………………………………………………….. 116
5.3 Предотвращение ошибок ввода уставок ………………………………………………… 119
5.4 Описание сценария аварии сепаратора, который можно исследовать в
модели……………………………………………………………………………………………………….. 122
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 125
Список публикаций студента ……………………………………………………………………… 127
Список использованных источников ………………………………………………………….. 129
ПРИЛОЖЕНИЯ …………………………………………………………………………………………. 135
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 136
Приложение Б ……………………………………………………………………………………………. 157
Приложение В……………………………………………………………………………………………. 158
Приложение Г ……………………………………………………………………………………………. 159
Приложение Д……………………………………………………………………………………………. 160
Приложение Е ……………………………………………………………………………………………. 161
Современные предприятия ставят на первый план не только вопросы
безопасности производства, его надежности и улучшения качества продукции,
но и позволяющие повысить прибыльность предприятия вопросы
экономичности производства и сокращения экономических потерь.
Усовершенствованное управление технологическими процессами или АРС-
управление («Advanced Process Control») направлено на увеличение
прибыльности предприятия за счет увеличения пpoизводительности
технологических устанoвoк, сокращения энергозатрат, стабилизации
показателей качества продукции, сокращения потерь при смене режима работы,
повышения стабильности и безопасности работы установок, а также повышения
управляемости установок. МРС-управление или управление с
прогнозирующими моделями («Model Predictive Control»), являющееся
основным направлением развития АРС-систем, позволяет добиться увеличения
прибыли предприятия в условиях ограничений, наложенных на управляющие и
регулируемые переменные, а также при управлении сложными
многопараметрическими объектами.
Нефтяная промышленность является ведущей отраслью
промышленности Российской Федерации, а объекты нефтяной промышленности
являются сложными объектами со множеством параметров и наложенных на них
ограничений. Нефть, в свою очередь, является жизненно важным сырьем для
человечества, нефть и нефтепродукты широко применяются как в легкой, так и
в тяжелой промышленности. Именно поэтому необходимо уделить особое
внимание вопросам управления и регулирования на предприятиях добычи и
подготовки нефти, вопросам увеличения экономической эффективности
предприятий, снижению энергетических и материальных затрат, улучшению
качества подготавливаемой нефти и нефтепродуктов, экономии ресурсов.
Целью данной магистерской диссертации является разработка и
исследование системы усовершенствованного управления процессами
подготовки нефти на установке подготовки нефти (УПН) морской платформы
Пильтун-Астохская-А.
В рамках магистерской диссертации для достижения поставленной цели
необходимо выполнить следующие задачи:
изучить основы процессов сепарации и процессов разделения смесей
в гидроциклонах;
создать модель системы управления процессом подготовки нефти на
УПН;
применить усовершенствованную АРС-стратегию управления в
созданной системе;
применить классическую стратегию ПИД-управления в созданной
системе;
провести анализ эффективности APC-управления и подвести итоги.
Также в рамках магистерской диссертации необходимо разработать
функциональную схему автоматизации и произвести подбор оборудования для
автоматизации УПН.
В рамках раздела «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение» необходимо произвести анализ факторов, влияющих на
качество подготавливаемой на УПН нефти, представить организационную
структуру и календарный план работы, произвести расчет затрат на проведенную
работу и оценить научно-технический эффект.
В рамках раздела «Социальная ответственность» необходимо доказать
достаточную информативность разработанной модели, представить метод
защиты модели от ввода некорректных уставок, а также представить сценарий
аварии сепаратора, который можно исследовать, используя разработанную
модель.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (174 отзыва)
4.8 (13 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
5 (8 отзывов)
5 (9 отзывов)
4.6 (71 отзыв)
4.6 (92 отзыва)
4.9 (343 отзыва)
5 (285 отзывов)
