СКАЧАТЬ:  222.zip [1,18 Mb] (cкачиваний: 79)

РЕФЕРАТ

 по курсу "Структура и математическое обеспечение систем управления"

 на тему:

"АСУТП ППД"

Содержание

Введение…………………………………………………………………3

АСУТП ППД……………………………………………………………4

Задачи решаемые системой ППД……………………………………..6

Описание работы некоторых датчиков……………………...8

Контроллеры и сетевые средства компании Allen-Bradley………….12

Заключение……………………………………………………16

Введение

Непрерывный рост добычи нефти обеспечивается не только путем ввода в разработку новых  месторождений, но и постоянным улучшением состояния эксплуатации находящихся в разработке месторождений. Для повышения нефтеотдачи пластов большое значение имеет поддержание пластового давления путем закачки воды. При этом использование сточных и пластовых вод в системе заводнения является экономически оправданным способом при утилизации агрессивных вод. Это позволяет наиболее экономично и надежно решить проблему защиты водных ресурсов от загрязнения сточными и пластовыми водами.

В систему подготовки и закачки воды в нефтяные пласты входят водозаборные сооружения с насосной первого подъема, водоочистные установки, насосные  второго и третьего подъемов, насосные станции по закачке воды и нагнетательные скважины.

АСУ ТП КНС предназначена для целенаправленного ведения технологического процесса поддержания пластового давления в автоматическом режиме и режиме местного ручного управления, улучшения эксплуатационных характеристик технологического оборудования и повышения уровня автоматизации операций контроля, управления и учета за счет применения современных аппаратных и программных средств.

         АСУТП ППД

Рассматриваемая система имеет четко выраженную пятиуровневую структуру: уровень I – КИП; уровень II – КП; уровень III – ПУ; уровень IV – подразделений  НГДУ; уровень V – подразделений объединения.

уровень I представляет собой набор датчиков, исполнительных механизмов, модулей удаленного ввода-вывода.

уровень II представляет собой контроллер, в функции которого входит контроль, регулирование  и управление ТОУ, а также связь с верхним уровнем.

уровень III представляет собой целый комплекс технических средств:

Сервер ввода-вывода в функции которого входит связь с нижним уровнем, предварительная обработка информации и ввод ее в базу данных НГДУ.

Диспетчерское место оператора цеха ППД. Должно удовлетворять требованиям по поддержке программного и информационного обеспечения.

Сервер базы данных объединения должен удовлетворять требованиям, необходимым для установки программного обеспечения, а также скорости обработки транзакций.

уровень IV – уровень, на котором производится обмен информацией между подразделениями НГДУ. Определяются необходимые технологические параметры. Производится создание учетно-отчетных документов.

уровень V – уровень, на котором производится обмен информацией между подразделениями объединения. Определяются необходимые финансово-экономические показатели, определяются объемы производства.

На Рис. 1 представлена обобщенная структура АСУТП на примере НГДУ «Азнакаевскнефть»

Рис. 1 Иерархия структуры АСУ ТП НГДУ «Азнакаевскнефть»

Задачи решаемые системой ППД

1. Централизованный контроль и измерение технологических параметров;

2. Косвенное измерение (вычисление) параметров ТП ППД расхода жидкости на общем коллекторе, по водоводам, технико-экономических показателей;

3. Согласованное управление насосными агрегатами находящимися на одном коллекторе;

4. Удаленное управление объектами ППД. Формирование выдачи данных оперативным персоналом;

5. Подготовка и передача информации в смежные и вышестоящие системы управления.

Основой системы ППД являются кустовые насосные станции.

Современные КНС полностью автоматизированы. Все операции по отключению насосного агрегата и включению резервного агрегата в аварийных случаях осуществляются аппаратурой блока местной автоматики с передачей на диспетчерский пункт сигнала об аварии. Блок местной автоматики отключает двигатель насоса в случаях: короткого замыкания в двигателе; перегрева подшипников насоса или двигателя; резервного снижения давления на выкиде, что связано с порывом напорных водоводов, поломкой вала насоса и т. п.; чрезмерной утечки из сальников насоса; прекращения подачи воды на кустовую насосную станцию.

Наиболее распространены станции на два-три насоса в состав, которых входят машинный зал, распределительное устройство, аппаратная, тамбур и отделение распределительной гребенки.

АСУ ТП КНС выполняет следующие функции:

Описание работы некоторых датчиков

Датчик уровня ультразвуковой ДУУ2

Датчики уровня ультразвуковые ДУУ2 и ДУУ2М предназначены для измерения уровня различных жидкостей,уровней раздела сред многофазных жидкостей (нефть –эмульсия – подтоварная вода и т..п.),а также измерения температуры и давления контролируемой среды. Применяются в системах автоматизации производственных объектов нефтегазовой, нефтехимической, химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности в аппаратах с атмосферным или избыточным (до 2,0 МПа)давлением. Датчики устанавливаются на объектах в зонах класса 1 и класса 2 по ГОСТ Р 51330.9,где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории IIB по ГОСТ Р 51330.11 температурного класса T5 включительно согласно ГОСТ Р 51330.0.  Датчики имеют взрывозащищенное исполнение, соответствуют требованиям ГОСТ Р 51330.0,ГОСТ Р 51330.10,имеют вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь »,уровень взрывозащиты «Взрывобезопасный » для взрывоопасных смесей категории IIВ по ГОСТ Р 51330.11,температурного класса T5 по ГОСТ Р 51330.0,маркировку взрывозащиты «1ExibIIBT5 X » по ГОСТ Р 51330.0. Датчики ДУУ2М по сравнению с датчиками ДУУ2 обладают повышенной устойчивостью к электромагнитным помехам,повышенной стойкостью к отрицательным температурам, выполнены на современной элементной базе,ячейки преобразования изготавливаются по автоматизированной технологии поверхностного монтажа.В дальнейшем датчики ДУУ2М полностью заменят датчики ДУУ2.

Состав датчиков

Датчики состоят из:

– первичного преобразователя (ПП)датчика;

– чувствительного элемента (ЧЭ);

– поплавка с постоянным магнитом, скользящего по ЧЭ.

Принцип работы прибора

 Измерение уровня продукта основано на измерении времени распространения в стальной проволоке короткого импульса упругой деформации. По всей длине проволоки намотана катушка в которой протекает импульс тока, создавая магнитное поле. В месте расположения поплавка с постоянным магнитом, скользящего вдоль проволоки в ней под действием магнитострикционного эффекта возникает импульс продольной деформации, который распространяется по проволоке и фиксируется пьезоэлементом, закрепленным на ней. Кроме того, возникает импульс упругой деформации, отраженный от нижнего конца ЧЭ датчика и фиксируемый пьезоэлементом для датчиков исполнения 1.

Измерение времени, прошедшего с момента формирования импульса тока до момента приема импульсов упругой деформации, принятых и преобразованных пьезоэлементом позволяет определить расстояние до местоположения поплавка, определяемого положением уровня жидкости. Датчики исполнения 0 измеряют время, прошедшее с момента формирования импульса тока до момента приема сигнала от пьезоэлемента. Это позволяет вычислить расстояние до местоположения поплавка, определяемого положением уровня жидкости, при известной скорости звука.

Датчик давления Метран-100

Датчики давления Метран-100 предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин давления избыточного, абсолютного, разрежения, давления-разрежения, разности давлений, гидростатического давления нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи и цифровой сигнал на базе HART-протокола.

Датчики предназначены для преобразования давления рабочих сред: жидкости, пара, газа (в т.ч. газообразного кислорода и кислородосодержащих газовых смесей) в унифицированный токовый сигнал и цифровой сигнал на базе HART-протокола. Датчики предназначены для работы во взрывобезопасных и взрывоопасных условиях.

Датчики предназначены для работы с вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, воспринимающими стандартные сигналы постоянного тока 0-5 или 4-20 мА и цифрового сигнала на базе HART-протокола.

Датчики с HART-протоколом могут передать информацию об измеряемой величине в цифровом виде по двухпроводной линии связи вместе с сигналом постоянного тока 4-20 мА. Этот цифровой сигнал может приниматься и обрабатываться любым устройством, поддерживающим протокол HART. Цифровой выход используется для связи датчика с портативным ручным HART-коммуникатором или с персональным компьютером через стандартный последовательный порт и дополнительный HART-модем, при этом может выполняться настройка датчика, выбор его основных параметров, перестройка диапазонов измерений, корректировка нуля и ряд других операций.

Технические данные.

Датчики Метран-100 являются многопредельными и настраиваются на верхний предел измерений или диапазон измерений от минимального верхнего предела до максимального верхнего предела измерений.  Датчик состоит из преобразователя давления (сенсорный блок) и электронного преобразователя. Датчики имеют унифицированный электронный преобразователь. Измеряемая входная величина подается в камеру сенсорного блока и преобразуется в деформацию чувствительного элемента (тензопреобразователя), вызывая при этом изменение электрического сопротивления его тензорезисторов. Электронный преобразователь датчика преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал. Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.

Датчик температуры ТМУ-1187

Датчик является термометром сопротивления. Действие его основано на свойстве металлов изменять свою электропроводность в зависимости от температуры. В комплект термометра сопротивления входят чувствительный элемент, измерительный прибор и соединительные провода. В качестве чувствительного элемента применяется металлическая проволока намотанная на изоляционный каркас и заключенная в защитный кожух. Термометр обладает следующими преимуществами:

1. Возможность градуировки термометра в широком диапазоне на любой температурный интервал;

2. Высокая степень точности измерения температуры;

3. Возможность расположения вторичного измерительного прибора на значительном расстоянии от места измерения температуры (термоприемника);

4. Возможность автоматической записи температуры и автоматического регулирования ее;

К недостаткам термометра сопротивления следует отнести необходимость постороннего источника питания.

Датчик загазованности СТМ-10

Сигнализатор СТМ-10общетехнического применения предназначен для непрерывного контроля довзрывоопасных  концентраций в воздухе помещений, открытых пространств горючих газов, паров и их смесей.

Сигнализатор является автоматическим стационарным прибором, состоящим из блока сигнализации и питания и выносного датчика или блока датчика.

Датчик и блок датчика могут эксплуатироваться во взрывоопасных зонах помещений всех классов и наружных установок, согласно «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ) и другим документам, регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных условиях.

    Датчик и блок датчиков сигнализаторов должны устанавливаться в        контролируемых точках.

Принцип действия сигнализатора – термохимический, основанный на измерении теплового эффекта от окисления горючих газов и паров на каталитически активном элементе датчика, дальнейшем преобразовании полученного сигнала в модуле МИП и выдачи сигнала о достижении сигнальной концентрации. Сигнализатор состоит из датчика или блока датчика и блока сигнализации и питании, состоящего из МИП, МПОП.

Измерительный преобразователь, используя тепловой эффект каталитического окисления горючих газов и паров, формирует электрический сигнал (Uc), пропорциональный их концентрации (С) с разными коэффициентами пропорциональности (Кп) для различных веществ: Uс=Кп*С. В случае контроля совокупности компонентов это приводит к погрешности, представленной в виде диапазона сигнальных концентраций.

Контроллеры и сетевые средства компании Allen-Bradley

Компания предлагает несколько семейств контроллеров: микроконтроллеры MicroLogix 1000, MicroLogix 1200. MicroLogix 150 малые логические контроллеры SLC (Small Logic Controller), контроллер ControlLogix, программируемые логические контроллеры семейства PLC другие.

Контроллеры семейства SLC 500

Семейство     SLC     500     -     семейство     малых     программируемых контроллеров, построенное на двух аппаратных модификациях:

фиксированные   контроллеры   с   опцией   расширения   при   помоши двухслотного шасси;

модульные контроллеры с количеством точек ввода/вывода до 960.

Фиксированные контроллеры SLC 500 - серия контроллеров с широкими сетевыми возможностями, обеспечивающая до 104 вводов/выводов. Фиксированные SLC 500 включают центральный процессор с возможностью подключения к сети DH-485, встроенный источник питания и определенное количество каналов ввода/вывода.

Существует 24 конфигурации контроллеров, отличающиеся количеством вводов/выводов (20, 30, 40), уровнем сигналов и источниками питания.

Шасси расширения на 2 слота обеспечивает подключение 64 дополнительных вводов/выводов.

Модульные контроллеры серии SLC 500 предлагают дополнительную гибкость конфигурирования системы, более мощные процессоры и большую емкость ввода/вывода.

Коммуникационные возможности

Контроллеры семейства SLC 500 могут взаимодействовать с сетями DH-485, DH+, Remote I/O, DeviceNet через встроенные порты и с помощью интерфейсных модулей. Все контроллеры семейства допускают также последовательную связь через интерфейс RS-232 (процессоры SLC 5/03 и SLC 5/04 - через собственный порт, процессоры SLC 5/01 и SLC 5/02 - через порт интерфейсных модулей).

•   Для подключения устройств семейства SLC 500 к сети DH-485 используется   изолированный разветвитель   сети   1747-AIC.   Разветвитель   имеет сменный блок контактов с 6 позициями для подключения к кабелю.

•   Подключение порта RS-232 модульных SLC 5/03, SLC 5/04 к SLC 5/0), SLC 5/02 и AIC, которые поддерживают DH-485, можно осуществить посредством конвертора 1746-PIC.

Характеристика АСУ ТП «ПроТок»

Блок-схема системы «ПРОТОК»:

«ПроТок» - система управления насосными агрегатами, реализованная на программно-технических средствах производства фирм Rockwell Software (RSlinx, RSlogyx500) и Allen-Bradley (контроллер SLC 500).

Схема комплекса управления на базе контроллера SLC-500 показана на рисунке 2. Данный комплекс включает в себя:

Аппаратные средства:

Контроллер SLC-500 и модули ввода/вывода 1746-IB16, 1746-NI16I, 1746-OB8, установленные в 10-ти или 7-ми слотовую корзину, в зависимости от типа агрегата, укрепленную в шкафу фирмы Rittal.

Исполнительные механизмы – двигатели маслонасосов, пускатель агрегата, двигатель электрозадвижки.

Датчики со стандартным токовым выходом 4-20мА - давления, температуры,  вибрации, осевого смещения.

Датчики с выходом типа «сухой контакт» - расхода жидкости, протока масла, состояния исполнительных механизмов и концевиков; кнопки пульта местного управления (ПМУ).

Персональный компьютер (ПК) с соответствующим аппаратным и программным обеспечением для приема данных от контроллера по витой паре по протоколу DH+.

Программные средства - RSlinx, RSLogyx 500.

Рис. 2. Схема комплекса управления на базе контроллера SLC-500

Заключение

Тема данного реферата является актуальной, так как основным, наиболее распространенным и эффективным методом поддержания пластовых давлений является законтурное и внутриконтурное заводнение, представляющее собой закачку в пласт воды через специальные нагнетательные скважины. Для этого используются КНС. В связи с этим представляет большой интерес изучение технологических процессов, автоматизированной системы контроля и управления и КТС данного объекта.

В реферате я рассмотрел технологический процесс, указал производственные объекты автоматизации технологического комплекса; состав комплекса технических средств АСУ ТП.