СКАЧАТЬ:  be-1.zip [676,4 Kb] (cкачиваний: 123)

ОТЧЕТ

по дисциплине «АСУ ТП»

на тему: «Создание имитационной модели АСУ ТП ДНС»

Цель и задачи лабораторного практикума

Цель работы:

В данной работе рассматривается последовательность создания имитационной графической модели технологического процесса ДНС, состоящая из 2-х частей. При разработке модели использует ОРС сервер имитации сигналов ОРС Simulator, т.е. все графические объекты и символы связаны с тегами имитации сигналов во встроенном имитаторе, что позволяет создать демонстрационную модель объекта без подключения аппаратных средств.

В ходе выполнения работы должны быть получены следующие сведения:

1.    Назначение, запуск, главное окно GraphWorx32.

1. Создание и редактирование объектов: режим РАЗРАБОТКА.
2. Структура библиотеки символов.
3. Установление соединений с источниками данных: навигатор тегов, константы, локальные переменные, выражения.
4. Динамизация объектов экранных форм: индикаторы, встроенные динамические объекты.
5. Активизация режима ИСПОЛНЕНИЕ.
6. TrendWorx32 – начальные сведения, элемент просмотра графиков, соединение с источниками данных.

Описание задачи

В ходе выполнения лабораторной работы необходимо создать имитационную модель дожимной насосной станции. При этом предполагается, что общая структурная схема ДНС разбита на две части: площадка сепарации и предварительного сброса пластовой воды и площадка насосных агрегатов и вспомогательного оборудования. Схема ДНС, анимированная на экране монитора представляет собой мнемосхему. В данном случае термин «анимированная» означает то, что события, происходящие на ДНС, изменяют внешний вид элементов, из которых состоит мнемосхема. Если подвести курсор «мышки» к изображению сепаратора, отстойника, буферной емкости или  резервуара РВС и нажать левую кнопку откроется окно с соответствующим объектом, где будут отображены все основные параметры.  

1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА первичного сбора, подготовки и перекачки нефти. объем контроля и управления на днс 

В системе внутрипромыслового сбора нефти ДНС выполняет функции по предварительной сепарации нефти, бригадному учету добытой продукции и транспортировке ее до установки подготовки, фактически основной контроль за состоянием работы нефтепромысла ведется по откачке нефти с ДНС.

Поскольку система сбора, применяемая на промысле, предусматривает раздельный сбор бессернистых (девон) и сернистых (карбон)  нефтей, то и каждая из ДНС работает соответственно только с одним видом продукции. Набор технологических процессов на ДНС определяется особенностями применяемой системы сброса, физико-химическими свойствами добываемой продукции, территориальными условиями и рядом других факторов. Исходя из этого, существующие ДНС состоят из блоков: сепарации, отстойников, насосов, дренажной емкости и имеют в своем составе следующие функциональные узлы, основное и дополнительное оборудование:

1. сепаратор первой и других ступеней сепарации

2. насосные агрегаты

3. буферные емкости

4. установки (емкости) для предварительного сброса пластовой воды

5. дренажная емкость с насосом

6. блок реагентного хозяйства

7. узел переключения

8. оперативный узел учета.

Применительно к своим условиям в нефтегазодобывающих предприятиях разработаны различные технологические схемы ДНС. Насосные агрегаты предназначены для реализации основной функции ДНС - перекачки добываемой жидкости. Узел подачи реагента предназначен для ввода в поток нефти реагента, способствующего расслоению и снижению вязкости эмульсии. На ДНС производится оперативный учет нефти и сбрасываемой пластовой воды.

Продукция скважин, пройдя групповые измерительные установки с бригадных участков,  через распределительную гребенку поступает в два параллельно работающих сепаратора первой ступени, затем, через узлы учета на вторую ступень сепарации. Использование высокого начального устьевого давления при двухступенчатой сепарации обеспечивает при резком снижении давления в сепараторах интенсивное выделение газа вместе с легкими углеводородами. В газовую фазу из нефти переходит большое количество углеводородов.

Сепаратор НГС состоит из горизонтальной емкости, оснащенной пат­рубками для входа продукции, для выхода нефти и газа, снабжен штуцерами и муфтами для монтажа приборов сигнализации и автоматиче­ского регулирования режима работы.

Отделившийся из нефти газ проходит сначала вертикальный каплеотбойник, а затем горизонтальный, где осуществляется тонкая очистка газа от капельной жидкости. Выделившийся в сепараторе газ через патру­бок, задвижку и регулирующий клапан поступает на газовую линию.

Сепаратор НГС поставляется в комплекте со средствами местной авто­матики. Комплекс приборов и средств автоматизации обеспечивает:

-   автоматическое регулирование рабочего уровня нефтегазовой смеси в сепараторе;

-   автоматическую защиту установки (прекращение подачи нефтегазо­вой смеси в сепаратор) при: аварийном повышении давления в сепа­раторе или аварийно-высоком уровне жидкости в сепараторе;

-   сигнализацию в блок управления об аварийных режимах работы ус­тановки.

Сырая нефть, прошедшая две ступени сепарации, поступает в три параллельно работающие установки предварительного сброса воды типа УПС - отстойник холодной нефти, который предназначен для отстаивания нефтяных эмульсий с це­лью их разделения на составляющие – газ, нефть и пластовую воду; очистки нефтепромысловых сточных вод от нефти и механических примесей. Отделившийся газ с буферно - сепарационных емкостей и отстойников направляется на компрессорную станцию, либо на факел. Отстоявшаяся водонефтяная эмульсия и отделившаяся пластовая вода через регулятор уровня направляются соответственно в буферные емкости и очистные сооружения.

Емкость разделена на два отсека при помощи перегородки, из которых первый являет­ся сепарационным, а второй - отстойным. Отсеки емкости сообщаются друг с другом при помощи двух распределителей, представляющих собой стальные трубы снабженные отверстиями в верхней части. Над отверстиями располагаются распреде­лители эмульсии коробчатой формы, имеющие на своих боковых гранях отверстия. В верхней части сепарационного отсека находится сепаратор газа, со­единенный при помощи фланцевого угольника со штуцером выхода газа, расположенным в днище. В верхней части второго отсека размещены сборники нефти, соединен­ные с коллектором и штуцером выхода отстоявшейся нефти. В нижней час­ти этого отсека имеется штуцер для удаления отделившейся воды.

Нефтяная эмульсия поступает в распределитель, расположенный в верх­ней части сепарационного отсека. При этом из обводненной нефти выделя­ется часть газа, находящаяся в ней как в свободном, так и в растворенном состоянии. Отделившийся газ поступает в газосепаратор, где происходит учет поступившего количества газа. Уровень жидкости в сепарационном отсеке регулируется при помощи регулятора межфазного уровня. Дегази­рованная нефть из сепарационного отсека поступает в два коллектора, на­ходящиеся в отстойном отсеке. Обез­воженная нефть всплывает вверх и поступает в сборники, расположенные в верхней части отстойного отсека, и через штуцер выводится из аппарата. Отделившаяся от нефти пластовая вода поступает в правую часть отстой­ника и через штуцер с помощью поплавкового регулятора межфазного уровня сбрасывается в систему подготовки промысловых вод.

Отстойник оснащен контрольно-измерительными приборами, позволяющими осуществлять автоматическое регулирование уровней раздела «нефть - газ» и «нефть - пластовая вода» в отсеках, а также местный контроль за давлением среды в аппарате, уров­нями раздела фаз «нефть - газ» и «нефть - пластовая вода».

Система контроля и управления должна осуществлять:

-   регулирование уровня «нефть-газ» на уровне 2400 мм;

-   регулирование уровня «нефть - вода» на уровне 900 мм;

-   регулирование давления в технологической емкости;

-   измерение количества предварительно обезвоженной нефти;

-   измерение количества сбрасываемой воды;

-   измерение количества оборотной воды; сигнализацию достижения за­данных значений давления и предельного уровня нефти в емкости;

-    аварийную отсечку по входу продукта при достижении уровня нефти в аппарате 2500 мм и заданном давлении;

-   измерение давления и температуры.

Отстоявшаяся нефть под давлением 1 МПа поступает на прием техноло­гической емкости и буферной емкости холодной нефти объемом 200м³ ка­ждая. Данные емкости предназначены для создания буферного объема жидкости перед подачей ее в насосные агрегаты. Частично обезвоженная нефть насосами через оперативный узел учета направляется на установку подготовки нефти. Предусматривается непрерывный и периодический режимы работы на­сосных агрегатов.

На технологической емкости смонтирован предохранительный клапан, который срабатывает при повышении давления в емкости более 0,9 МПа. При срабатывании предохранительного клапана газ отводится на факел.

Пластовая вода не требует дополнительной сложной очистки, поэтому очистные сооружения расположены на территории ДНС и состоят из РВС-5000м³ (2 шт.), РВС-2000 м³. После предварительного отстоя в резервуарах пластовая вода центробежными насосами через узел учета перекачивается в систему поддержания пластового давления. Частично обезвоженная нефть насосами через оперативный узел учета направляется на установку подготовки нефти (УПН), либо в товарный парк для дальнейшей подготовки.

На второй ступени сепарации могут использоваться блочные пе­чи, которые предназначены для по­догрева высоковязкой нефти и нефтяных эмульсий с целью снижения дав­ления в нефтесборных трубопроводах, а также при деэмульсации нефти. Газовоздушная смесь, сгорая в жаровой трубе, выделяет теплоту, которая через стенку жаровой трубы передается теплоносителю. Нефть или неф­тяная эмульсия по подводящему патрубку поступает в змеевик и после по­догрева до заданной температуры поступает в нефтесборный коллектор.

Печи также оснащены приборами контроля и автоматического регу­лирования: техническими термометрами, электроконтактными термометрами, манометрами, регулятором темпе­ратуры, регулятором давления. Все приборы размещаются непосредственно на печи.

Комплекс приборов обеспечивает:

-   автоматическое регулирование температуры теплоносителя в сосуде, давления топливного газа перед горелкой и запальником;

-   технологический контроль за температурой, давлением;

-   сигнализацию в операторный пункт о недопустимом повышении тем­пературы в сосуде подогревателя.

Система КИП и автоматики насосных агрегатов выполнена в виде бло­ков и состоит из щита управления, манометровой колонки и комплекта первичных приборов теплоконтроля. Система блочной автоматики обеспечивает автоматическое управление всеми механизмами насосного агрегата (от щита управления), управления маслонасосом и электроприводной задвижкой, контроль технологических параметров насосного агрегата, сигнализацию изменения технологических парамет­ров и сигнализацию положения механизмов.

При недопустимом изменении технологических параметров комплект КИП и автоматики отключает насосный агрегат.

Блочная автоматика предусматривает защиту насосного агрегата в сле­дующих случаях:

1. резкое снижение давления в системе смазки подшипников;

2. повышение температуры подшипников, воды из узла гидравлической разгрузки осевого усилия, масла за маслоохладителем;

3. резкое снижение давления масла в конце линии и нефти во входном патрубке насоса;

4. резкое снижение давления нефти на выходе из насоса и на входе при пуске насоса;

5. остановка маслонасоса при остановке насосного агрегата.

Насосный агрегат также автоматически отключается при срабатывании электрических защит (исключая кратковременное до 3 с исчезновение на­пряжения), и при не выполнении команд на пуск при отключении аварийной кнопкой.

Блочная автоматика осуществляет управление следующих видов:

- автоматическое;

- по каналам телемеханики;

- со щита управления;

- с помощью кнопок, устанавливаемых непосредственно у механизма на­сосного агрегата.

Комплекс приборов и средств автоматизации технологического объекта управления обеспечивает:

- автоматизацию процесса периодической откачки нефти с установки;

- включение резервного насоса откачки при аварийной остановке работающего; предусматривается выбор режимов управления насосами - «ручной», «рабочий» (автоматический);

- прекращение подачи газонефтяной смеси на ДНС при пе­реполнении технологической емкости;

- открытие линии слива газонефтяной смеси в резервную (или аварийную емкость) и сброса газа на факел при переполнении технологической емкости;

- согласование (регулирование) подачи насосов откачки с количеством газонефтяной смеси при непрерывном режиме работы насосов;

- регулирование уровня газонефтяной смеси в технологической емкости;

- автоматическую защиту (отключение) работающего насоса при отклоне­нии давления от нормального на нагнетании насоса и обесточивании блока местной автоматики (БМА);

- технологический контроль за расходом газонефтяной смеси и отсепарированного газа, уровнем в технологической емкости, давлениями в различ­ных точках технологической обвязки ДНС;

- сигнализацию в щитовой блок ДНС об аварийно-высоком верхнем и нижнем уровне в технологической емкости; об аварийной остановке рабо­тающего насоса; о включенном состоянии БМА; о нормальной работе на­соса откачки.

1. Создание модели мнемосхемы дожимной насосной станции (ПЛОЩАДКА СЕПАРАЦИИ)

2.1. Создание мнемосхемы площадки сепарации и предварительного сброса пластовой воды

1. Запустили программный пакет GraphWorx32 из программной группы ICONICS Genesis-32.

 2.   Для построения общей схемы  ДНС необходимо воспользоваться Библиотекой символов GraphWorx32.

3. Указанные символы необходимо переместить в окно экранной формы GraphWorx и разместите их так,  чтобы они образовали мнемосхему, показанную на рис.1.

        В экранной форме отображены следующие функциональный узлы ДНС:

1) Сепараторы 1-й ступени сепарации

2) Установки предварительного сброса пластовой воды (отстойники)

3) Насосные агрегаты

4) Буферная емкость (БЕ)

5) Резервуар сбора пластовой воды (РВС)

6) Трубопроводы нефти, пластовой воды и газосборная линия

Рис.1.

4. Движение жидкостей и газа по трубопроводам представлено с учетом цветов, для более точного восприятия обстановки. Также графически отобразили процесс горения факела. Представили динамически изменяющийся уровень пластовой воды в резервуаре РВС. И для вращения лопастей насоса произвели настройку анимации.

После всех преобразований наша мнемосхема приняла вид, показанный на рис.2:

Рис.2. Мнемосхема площадки сепарации и предварительного сброса

2.2. Создание мнемосхемы сепаратора

Для построения мнемосхемы сепаратора, показанный на рис.3, воспользовались Библиотекой символов GraphWorx32.

1. Динамика на данной схеме связана с кнопками «Включить» и «Выключить». Для этого был создан тег, отвечающий  за функцию выключателя.

            Рис. 3. Внешний вид мнемосхемы сепаратора

2. Настройка динамики изображения задвижек проводилась следующим образом: сначала, выделив задвижку красного цвета, настроили ее инспектор свойств; затем аналогично провели  операцию относительно задвижки зеленого цвета; после этого объединили обе задвижки при помощи панели инструментов Расположение; окончательно настроили общий тэг объединенных задвижек.

3. Динамика для изображения отгрузочного насоса была настроена также при помощи заполнения тэгов специальными командами.  

4. Настройка автоматического отключения и включения насоса. Выделив изображение трубы справа от насоса и нажав кнопку  в панели инструментов Динамика, настроили появившийся Инспектор свойств в соответствии с рисунком, указанным в методичке.

2.3. Создание элементов отображения параметров

технологического процесса

1. Настроили элемент путем нажатия кнопки «Элемент отображения»  в панели инструментов Динамика, щелкнув ЛК мыши во внутренней области экранной формы слева от сепаратора и настроив появившийся Инспектор свойств элемента отображения Параметр процесса, который отображает значение уровня в резервуаре.

2. Похожим образом настроили элемент, отображающий значение давления в резервуаре.

3.  Также было необходимым произвести настройку элементов, отображающих значение расхода на входе в резервуар и  значение расхода на  выходе из резервуара.

4. Создали надписи около элементов отображения уровня, давления и расходов.

2.4. Представление текущих параметров в виде

графических зависимостей от времени

Перед тем как создать графические зависимости мы создали тэги, на которые они ссылаются:

ICONICS.Simulator\SimulatePLC.TRAINING.Давление

ICONICS.Simulator\SimulatePLC.TRAINING.Расход на входе

ICONICS.Simulator\SimulatePLC.TRAINING.Уровень нефти

Выбрали кнопку  «Вставить элемент просмотра графиков TWXView32 ActiveX»  в панели инструментов ActiveX, на экран вышла форма отображения графиков, контекстным меню настроили его свойства, как было показано на рисунке.

2.5. Сигнализация предельного значения

давления в сепараторе

Создали с помощью библиотеки символов и вставки текста табло сигнализации, как показано на рисунке:

Выделили этот символ и нажали кнопку «Динамическое изменение видимости»  в инструментальной панели Динамика, после чего настроили Инспектор свойств. 

2.6. Установка связи между экранными формами ДНС и СЕПАРАЦИЯ

1. Создание кнопки возврата к экранной форме ДНС.

Создали с помощью библиотеки символов и вставки текста кнопку:

Выделив эту кнопку и выбрав инструмент  в инструментальной панели Динамика, настроили Инспектор свойств. В поле Имя файла указали адрес экранной формы ДНС.

2. Создание в экранной форме ДНС элемента загрузки окна «Сепарация»

Выделим изображение сепаратора и нажмем кнопку  в панели инструментов Динамика и настроим Инспектор свойств (рис.42). В поле Имя файла указывается адрес экранной формы сепарации.

Рис. 4. Экранная форма окна «Сепарация»

3. Создание экранной формы окна «Отстойник» произвели аналогично созданию экранной формы окна «Сепарация».

Рис. 5. Экранная форма окна «Отстойник»

3.  СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ДОЖИМНОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ (площадка с УПС)

3.1. Создание мнемосхемы площадки предварительного

сброса воды

Запустили GraphWorX32 из программной группы ICONICS Genesis32. Вызвали Библиотеку символов.

В древовидном списке, расположенном в левой области окна Библиотеки символов,   выбрали категории символов:  3-D ISA Tanks.sdf, 3-D Valves-1.sdf, TrainingClass.sdf, 3-D Dynamic-Pipes-1.sdf, как показано в методичке.

 Перенесли символы в окно экранной формы GraphWorX32 и разместили их так, чтобы они образовали мнемосхему, показанную на рис.6.

Рис. 6. Мнемосхема ДНС: «Площадка предварительного обезвоживания

и сбора нефти и пластовой воды»

Движение нефти, воды и газа Движение воды и нефти в РВС изобразили с помощью движущихся кругов, треугольников прямоугольников разного цвета, настройка которых производится аналогично предыдущей схеме.

3.2. Создание мнемосхемы «РВС»

Рис. 7. Мнемосхема РВС

Для изображения разреза в резервуаре использовали символ - Level из библиотеки символов. Далее проводили все настройки с использованием тэгов, а также OPC Simulator. Таким образом мы настроили элементы отображения уровней нефти и воды в резервуаре, давления, задвижки, насос, переключатель.

3.3. Графическое представление текущих параметров

Аналоговые датчики измеряемых параметров изобразили из концентрических окружностей и стрелки, которая вращается по часовой стрелке (рис.8.).   

Для вставки формы построения графика, характеризующего изменения любого измеряемого параметра в зависимости от времени использовали «Элемент просмотра графиков TWXView32ActiveX»  на инструмен тальной панели ActiveX.

     Рис. 8. Мнемосхема РВС с аналоговым датчиком измеряемых параметров

На этом построение мнемосхемы ДНС завершили.

3.4 Создание мнемосхемы буферной емкости

Мнемосхема буферной емкости представлена на рис. 9.

Данная мнемосхема строится аналогично предыдущей, за исключением нескольких отличий: для элемента Значения параметра (расход) и Уровень нефти на диалоговой панели Инспектор свойств в поле Источник данных вводятся другие формулы.

Рис. 9. Мнемосхема буферной емкости

ВЫВОД

Мы ознакомились с программой SCADA-пакет GENESIS 32. Использовали возможности для создания и визуализации в ней имитационных моделей АСУ ТП, таких как ДНС (площадка сепарации) и ДНС (площадка с УПС).

В ходе выполнения работы были получены все требуемые в начале работы сведения.