Разработка АРС системы управления подготовкой нефти на морской платформе Пильтун-Астохская-А

Наумовская, Анастасия Алексеевна Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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.

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

    Хочешь уникальную работу?

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

    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету