Сетин С.П., Кущенко А.А., Кармаков В.В., Елистратов С.Е.

ПРИМЕНЕНИЕ АСУТП ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ  ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ  НА ОАО «КНПЗ»

ОАО «КНПЗ»/ СамГТУ, Самара

 Эта работа описывает общие подходы к развитию автоматизации в условиях нефтеперерабатывающих заводов

This work describes the general approaches to development of automation in the conditions of oil refining factories

ОАО «Куйбышевский НПЗ» является современным нефтеперерабатывающим предприятием, выпускающим весь ассортимент моторных топлив для автомобильного транспорта России. Основным технологическим процессом НПЗ является процесс первичной переработки нефти, которая осуществляется на установках атмосферно-вакуумной перегонки (АВТ-4 и АВТ-5). Данный процесс является крупнотоннажным и энергоемким, характеризуется частой сменой фракционного состава перерабатываемой нефти. От показателей качества работы АВТ, таких как качество продуктов, отбор светлых фракций, расход топлива и др., зависит качество функционирования остальных технологических стадий переработки нефти, поэтому задача совершенствования процессов управления технологическим процессом первичной переработки нефти представляется чрезвычайно актуальной.

Автоматизация процессов управления нефтеперерабатывающих предприятий всегда рассматривалась как неотъемлемая часть мероприятий, направленных на интенсификацию и повышение эффективности производства.

На первом этапе модернизации и автоматизации процесса переработки нефти локальные системы регулирования важнейших параметров технологических процессов, к которым, относятся температура, расход потоков, давление, уровень жидкости, параметры электрооборудования и качества нефти и получаемых, реализовывались на пневматических преобразователях и вторичных приборах, морально и физически устаревших в настоящее время, не отвечающих действующим нормам и не обеспечивающих полностью выполнение требований промышленной безопасности. Кроме того, системы управления на пневматических преобразователях не обладают достаточной точностью и быстродействием.

Вследствие этого процесс нефтепереработки не был достаточно эффективным, существовали значительные риски выпуска бракованной продукции и экономического ущерба при аварийных ситуациях.

Типовая система контроля и автоматизации технологических процессов включала:

- комплекс измерительных средств (приборов), фиксирующих значения важнейших параметров работы технологического оборудования;

- комплекс локальных средств регулирования на заданном уровне значений параметров, определяющих нормальную и безопасную работу оборудования и технологического процесса в целом (первичные преобразователи, вторичные приборы, пневмо-электрические и электро-пневматические преобразователи, исполнительные устройства);

- щиты (блоки) управления установками, концентрирующие информацию по двум предыдущим комплексам системы и выдающие с помощью технологического персонала необходимые команды этим системам.

В качестве преобразователей использовались датчики температуры, уровнемеры различного назначения, уровнемеры раздела фаз, расходомеры, датчики давления, анализаторы.

Значения контролируемых параметров с целью визуализации выводились на вторичные приборы и большая часть из них фиксировалась на диаграммной бумаге регистрирующих вторичных приборов, которые располагались на щитах центрального пульта управления, размеры которого достигали 10-15 м по периметру.

В качестве регулирующей арматуры использовались регулирующие и отсекающие клапана с пневматическим исполнительным механизмами и ручные задвижки.

Системы регулирования важнейших параметров в режиме их стабилизации по времени (температуры, расходы, давления, уровни) реализовывались чаще всего с использованием достаточно простых схем и измерительных средств.

Большое количество вторичных приборов, находящихся на щите в операторной, предполагало наличие достаточно большой штат персонала, для постоянного наблюдения способного постоянно наблюдать за ходом изменения параметров технологического процесса и своевременно реагировать на все отклонения от номинального режима.

Технологический персонал установки был разделен по блокам, мог   контролировать только определенную часть процесса на щите управления или осуществлять частичное ручное управление, что часто приводило к несогласованным действиям операторов.

 Как следствие, при невысоком уровне автоматизации процесс регулирования происходил с запаздыванием и отличался существенной зависимостью от человеческого фактора.

С началом широкого использования в промышленности микропроцессорной техники отпала необходимость во многих регулирующих потенциометрах, сигналы с пневматических приборов после преобразованиях их в электрические поступают на локальные контроллеры. На ОАО «КНПЗ» широко применены микроконтроллеры БАЗИС, что позволило сократить количество вторичных приборов на щите управления, уменьшить габариты пультов управления установками в 4-5 раз и разместить на освободившихся местах вторичные приборы для контроля ранее не контролировавшихся параметров.

Вторым этапом модернизации пневматических систем управления технологическим процессом нефтепереработки является внедрение автоматизированных систем управления – АСУТП.

Система контроля и автоматизации технологических процессов в настоящее время отличается значительно более сложной технической реализацией и включает следующие компоненты:

- первичные преобразователи для преобразования измеряемых величин параметров работы всех технологических аппаратов и оборудования в электрические сигналы;

- кроссовые шкафы, на которых осуществляется подключение кабелей, приходящих от первичных преобразователей с поля, на элементы, располагающиеся в шкафах РСУ и ПАЗ;

- модули ввода, вывода, искробезопасные барьеры;

- контроллеры РСУ и ПАЗ для обработки информации и выдачи воздействий согласно заложенных алгоритмов;

- релейные шкафы, шкафы РСУ и ПАЗ;

- источники бесперебойного питания для питания средств автоматизации и АСУТП;

- программное обеспечение, позволяющее c помощью дружественного пользователю интерфейса обеспечить управление технологическим объектом.

Функции АСУТП можно подразделить на следующие:

1. Контролирующие и управляющие функции, заключающиеся в формировании и  реализации  управляющих  воздействий  на  управляемую  систему.
2. Информационные функции, заключающиеся в сборе, обработке и представлении информации о состоянии системы оперативному персоналу в виде сигналов тревог, трендов, графиков, отчетов, а также передача этой информации для последующей обработки.
3. Вспомогательные функции, обеспечивающие решение внутрисистемных задач.

В настоящее время системы управления и контроля реализуются на базе стремительно развивающейся многофункциональной микропроцессорной техники и позволяют включать в систему управления сигналы с сигнализаторов довзрывной концентрации, систем технологического и охранного видеонаблюдения, охранно-пожарной сигнализации, систем пожаротушения и т.п.

Технологические системы оснащаются средствами контроля за параметрами, определяющими взрывоопасность процесса, с регистрацией показаний и предаварийной (а при необходимости – предупредительной) сигнализацией их значений, а так же средствами автоматического регулирования и противоаварийной защиты, что значительно повышает безопасность ведения режима.

Задачей совершенствования процессов управления на современном этапе является оптимизация параметров технологических процессов с одновременным обеспечением безопасного их ведения.

Важным преимуществом современных АСУТП является уменьшение влияния человеческого фактора на управляемый процесс, сокращение численности штата персонала, экономия сырья и расходных материалов, и как следствие, повышение качества производимой продукции и эффективности производства.

В настоящее время выбор производителей АСУТП достаточно высок. Хорошо зарекомендовали себя на рынке автоматизации АСУТП такие мировые лидеры среди производителей как Yokogawa, Emerson Process Management, Honeywell, ABB, Siemens и т.д.

Выбор разработчика АСУТП, зависящий от потребностей конкретного производства, должен осуществляться на тендерной основе.

К перспективным направлениям автоматизации НПЗ следует отнести:

- внедрение распределенной АСУТП;

- оптимизация технологических процессов;

- применение виртуальных анализаторов;

- применение поточных анализаторов;

- применение диагностики технического состояния первичных преобразователей, регулирующих и отсекающих клапанов;

- автоматическое компаундирование в потоке;

- внедрение компьютерных тренажеров с созданием динамической модели работы технологических установок

- использование прогнозирующих моделей и моделей-идентификаторов в контурах управления;

- минимизация количества изготовителей средств автоматизации, АСУТП;

- создание единой операторной по управлению всем НПЗ;

- автоматизация общезаводского хозяйства, в том числе, товарно-сырьевого парка.