СТАТЬИ ПО ТЕМАМ

ВСЕ СТАТЬИ

2010    2009    2008    2007    2006    2005    2004    2003    2002    2001    1999    1998   

ПОИСК ПО СТАТЬЯМ

 
 

Автоматизация

Системы противоаварийных защит объектов нефтегазопереработки


НЕФТЕГАЗ, №3, 2003 г.
   

 



Анализ основных требований, предъявляемых в настоящее время к автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП) в области переработки нефти и газа, позволяет сформулировать две основные цели автоматизации - повышение уровня безопасности и снижение затрат на процессинг. В данной статье мы рассмотрим пути решения первой из указанных целей автоматизации.

Необходимость повышения безопасности эксплуатации технологических установок обусловлена, в основном, усилением степени контроля инспектирующих органов за соблюдением действующих нормативных документов.


Шехтман Михаил Борисович, генеральный директор НПФ "Круг"

Основными нормативными документами в этой области являются: Федеральный закон "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" №116-ФЗ от 21.07.97, "Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств ПБ 09-170-97 (ОПВБ)", "Правила устройства электроустановок", приказы Федерального горного и промышленного надзора России (Госгортехнадзор РФ). При этом ОПВБ прямо регламентируют необходимость применения средств микропроцессорной техники для систем противоаварийной защиты (ПАЗ) для объектов 1 категории взрывоопасности. Это означает, что в течение достаточно небольшого времени существующие на многих установках средства ПАЗ на базе аналоговой и релейной техники должны быть заменены на современные микропроцессорные системы.

Для объектов 2-ой и 3-ей категории такого жесткого инструктивного требования не существует. Однако, необходимо учесть следующие обстоятельства. Усилились требования по сложности и количеству защит и блокировок. Например, необходимость соблюдения требований поблочного останова, увеличения количества отсечных клапанов на установке, необходимость введения разумных выдержек времени приводит к тому, что реализация этих требований на традиционной аналоговой и релейной технике или практически невозможна, в т.ч. и по массогабаритным параметрам, или экономически не оправдана. И для этих категорий производств также технически и экономически целесообразна реализация подсистемы ПАЗ на микропроцессорной технике. Однако, из практики эксплуатации технологических установок известно, что бездумное соблюдение требований нормативных документов в области ПАЗ приводит к неизбежному увеличению количества ложных остановов. А это означает существенное снижение экономических показателей работы установки за счет потерь от простоя, повторного пуска и вывода на режим. И в этом случае менеджмент среднего звена сталкивается с непростым выбором: или издать распоряжение о снятии "нехорошей" блокировки, что рискуют делать все меньшее количество менеджеров в связи с усилением упоминавшегося выше контроля государственных органов, или потребовать от поставщика системы ПАЗ резкого повышения ее "интеллекта". Последнее, в действительности, возможно за счет усложнения алгоритмов работы системы ПАЗ. Усложнение алгоритмов связано с необходимостью предварительного анализа достоверности сигналов всех датчиков, участвующих в блокировке, в т.ч. на обрыв кабеля, по скорости изменения и др., учета одновременного поведения нескольких сигналов, учета временных факторов (выдержек времени), возможностью реализации не полного останова всей установки, а частичного останова, а также реализации таких режимов, как перевод на циркуляцию и т.п.

Микропроцессорные средства предоставляют возможность реализации таких "умных" систем ПАЗ. Но это только необходимое условие, но не достаточное. Для создания действительно "интеллектуальной" системы ПАЗ от ее поставщика требуется: 

  • глубокое знание технологии 

  • умение тесно работать с эксплуатационным персоналом, разработчиками оборудования и проектантами 

  • умение, что немаловажно, квалифицированно защитить и утвердить проект системы ПАЗ, в т.ч. "умные" алгоритмы, в Госгортехнадзоре. 

Только такой подход обеспечит создание системы ПАЗ, одновременно удовлетворяющей как действующим нормам и правилам в области безопасности, так и требованию экономической эффективности. Более того, практика показывает, что после внедрения "интеллектуальной" системы ПАЗ и создания ее потенциальных возможностей наиболее "продвинутые" технологи начинают ставить новые задачи, выходящие за рамки "классических" ПАЗ. 

Такими задачами, в частности являются: автоматизация многих действий по планам ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС), которые в настоящее время выполняются вручную оперативным персоналом, а также частичная автоматизация режимов "холодного" и "горячего" пусков, смены режимов и т.п. При этом, дополнительные затраты на реализацию вышеуказанных задач невелики, т.к. технические и программные средства системы ПАЗ, датчики клапана, отсекатели уже закуплены в составе действующей системы ПАЗ. Необходимо только, как правило, выполнить дополнительные инжиниринговые работы. 

Требования к системам ПАЗ 

К большому сожалению, в настоящее время отсутствуют какие-либо нормативные документы, в которых были бы сформулированы детальные технические требования к ПТК для систем ПАЗ для объектов нефте- и газопереработки. Поэтому мы попытаемся кратко сформулировать основные, на наш взгляд, требования к программно-техническим комплексам для систем ПАЗ. 

  1. Обязательное наличие разрешения Госгортехнадзора РФ на применение в системах ПАЗ. В соответствии с его приказом № 221 от 19 декабря 1997 г. с 01.02.98 г. введены в действие "Методические указания по организации и осуществлению надзора за конструированием и изготовлением оборудования для опасных производственных объектов в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности" РД- 09-167-97. В перечень поднадзорного Госгортехнадзору РФ технологического оборудования химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих и других взрыво-, пожаро- и химически опасных производств и объектов входят согласно приложения 1 - программно-технические комплексы для автоматизированных систем, для автоматизации управления технологическими процессами. Для их применения на поднадзорных Госгортехнадзору объектах необходимо иметь разрешение на изготовление и применение ПТК, выдаваемое Госгортехнадзором России. 

  2. Регистрация ПТК как средства измерения в Госреестре средств измерений, т.к. в состав ПТК должны входить аналоговые каналы 

  3. Взрывобезопасное исполнение ПТК, например, с видом защиты "искробезопасная электрическая цепь", что должно быть подтверждено соответствующим сертификатом Госгортехнадзора 

  4. Гибкость при реализации различных схем резервирования. ПТК должен обеспечивать, как минимум, возможность выбора следующих схем резервирования: 

    • 100% "горячее" резервирование (дублирование) контроллеров ПАЗ;
    • 100% "горячее" резервирование вычислительных модулей контроллера без дублирования модулей ввода-вывода;
    • 100% "горячее" резервирование вычислительных модулей и 100% "горячее" резервирование наиболее ответственных каналов ввода-вывода;
    • троирование (для особо опасных производств, для объектов нефтегазопереработки практически не применяется). Принятие окончательного решения об уровне структурной избыточности системы ПАЗ зависит от следующих факторов:
    • категория взрывоопасности объекта
    • уровень надежности отдельных компонентов ПТК и всего ПТК в целом
    • размер экономического ущерба от ложных остановов и др.
  5. Масштабируемость. ПТК должен быть рассчитан на применение как для небольших технологических агрегатов (ЭЛОУ, печь и т.п.), так и для сложных комбинированных установок. 
  6. Модульность. Номенклатура модулей ввода-вывода должна охватывать практически все типы входных-выходных сигналов (от мВ до 220 В переменного тока), желательно, без промежуточных преобразователей. 
  7. Гальваническая изоляция всех входных и выходных цепей, в т.ч. межканальная. Желательный уровень изоляции - не менее 1000 В. 
  8. Использование высоконадежных операционных систем (ОС) "жесткого" реального времени. 
  9. Наличие гибких программных средств настройки и программирования прикладных задач ПАЗ, в т.ч. наличие простого "технологического" языка (структурный текст) и/или языка функционально-блочных диаграмм, желательно, соответствующих требованиям международного стандарта IEC-61131-3. 
  10. Наличие в ПТК развитой функции регистрации всех событий с привязкой к меткам астрономического времени с погрешностью не хуже 10 мсек. 
  11. Наличие в ПТК функций протоколирования предаварийных и послеаварийных ситуаций в виде последовательности временных срезов (трендов) наиболее важных параметров с циклом записи не хуже 1 сек. 
  12. Наличие в ПТК развитых функций архивирования событий, действий операторов, протоколов предаварийного и послеаварийного состояний и т.п., в т.ч. на резервные носители информации. 
  13. Наличие программных и технических средств защиты от несанкционированного доступа к функциям ПАЗ. 
  14. Простота и прозрачность интеграции с другими подсистемами АСУ ТП (регулирования, информационная и др.) 
  15. Наличие развитых средств самодиагностики 
  16. Возможность передачи информации от системы ПАЗ в смежные или вышестоящие системы управления, желательно с использованием международных стандартов в области программных и сетевых технологий (TCP/IP, Ethernet, OPC, ODBC и т.д.). 

Примеры реализации 

НПФ "КРУГ" много лет занимается разработкой и поставкой АСУ ТП для объектов ТЭК, и накоплен значительный опыт, в том числе по системам ПАЗ. Приведем перечень лишь некоторых успешных проектов систем ПАЗ, удовлетворяющих всем вышеперечисленным требованиям. 

  • Системы контроля, управления и ПАЗ установок первичной переработки нефти, блока стабилизации установки риформинга (ОАО "Роснфеть-Туапсинский НПЗ", АО "Кемойл", АО "МОТО") 
  • Системы управления и ПАЗ блока печей установок получения масел ( "Новокуйбышевский завод масел и присадок") 
  • Системы управления и ПАЗ установок производства масел ("Ярославский НПЗ им. Д.И.Менделеева") 
  • Система управления и ПАЗ блока очистки сырья ГФУ от сероводородов, приготовлением в потоке светлых и темных нефтепродуктов (Киришский НПЗ) 
  • Система управления и ПАЗ установки гидроочистки (Астраханский ГПЗ). По результатам промышленной эксплуатации этих и других систем Заказчики зафиксировали достижение следующих результатов: 
  • существенно увеличилась надежность системы ПАЗ; 
  • существенно снизились эксплуатационные затраты на систему ПАЗ, в том числе за счет резкого уменьшения количества единиц оборудования; 
  • существенно сократилось количество ложных остановов; 
  • повысилась технологическая дисциплина, в том числе благодаря протоколированию действий персонала. 

Не на всех из вышеперечисленных объектов имелась финансовая возможность осуществить разработку и поставку полномасштабной АСУ ТП в один прием. Поэтому в таких случаях ввод в эксплуатацию осуществлялся поэтапно в течение трех-четырех лет. В первую очередь были введены в эксплуатацию наиболее критичные для заказчика системы ПАЗ, затем по мере появления средств были установлены подсистемы информационные и регулирования. Но так как все подсистемы были реализованы на компонентах универсального программно-технического комплекса ПТК "КРУГ-2000", поэтапное наращивание функциональной и информационной мощности АСУ ТП осуществлялось безболезненно во время проведения плановых ремонтов установок и, что очень важно, при этом полностью обеспечивалась защита ранее сделанных инвестиций. 

Автор статьи Шехтман Михаил Борисович, к.т.н. с.н.с, является генеральным директором НПФ "Круг". 


© 2002 НПФ "КРУГ"