СТАТЬИ ПО ТЕМАМ

 
 

Программные продукты

Программное обеспечение систем измерения количества нефти на базе SCADA "КРУГ-2000"

НЕФTЕГАЗ №3 2004 г.
   


    Статья посвящена описанию ПО систем измерения количества и показателей качества нефти (СИКН).

Введение
    С 1993 по 2004 год специалистами НПФ "КРУГ" было разработано ПО для ряда узлов учёта нефти для предприятий нефтяной отрасли, как в России, так и в зарубежье.
    Системы предназначены для измерения количественных и качественных характеристик и сдачи в магистральный нефтепровод товарной нефти в соответствии с ГОСТ 26976-86 "Нефть и нефтепродукты. Методы измерения массы", ГОСТ Р 51858-2002 "Нефть. Общие технические условия".


Цели разработки

    Целями разработки новых СИКН являлись:
  • обеспечение коммерческого учета нефти;
  • повышение точности измерения технологических параметров;
  • сокращение эксплуатационных затрат;
  • обеспечение длительной безаварийной работы узлов;
  • организация передачи информации в службу диспетчерского контроля и управления.

Структура системы

    Состав СИКН, технические и метрологические характеристики средств измерений и оборудования, входящих в СИКН, отвечают требованиям нормативных документов: "Рекомендации по проектированию коммерческих узлов учета нефти" и РД 153-39.4-042-99.
    СИКН имеют двухуровневую структуру с многоступенчатой защитой от отказов, обеспечивающей высокую надежность.
    Нижний уровень представлен современными, высоконадежными, резервируемыми контроллерами TREI-5B-02 фирмы "TREI GmbH", выполняющими следующие функции:
  • измерение количества импульсов от турбинных расходомеров и преобразование в значение объемного расхода в трубопроводах;
  • измерение периода импульсов от плотномеров и преобразование в значение плотности в БКН;
  • измерение температур и давлений в трубопроводе и БКН и вычисление массового расхода в трубопроводах;
  • реализация процесса регулирования работой электрозадвижек;
  • автоматический отбор объединенной пробы;
  • автоматический контроль перепада давления на фильтрах;
  • контроль нарушения предупредительных границ, аварийных значений, уставок с регистрацией события и формированием соответствующей записи в протоколе сообщений;
  • проверка достоверности по граничным значениям, скорости изменения и по другим критериям;
  • прием дискретных сигналов состояния и формирование управляющих дискретных сигналов на исполнительные механизмы;
  • реализация противоаварийных защит и блокировок технологического оборудования, в том числе, основных из них:
  • автоматическое закрытие СИКН при возникновении аварийных ситуаций;
  • автоматическое закрытие БКН при возникновении аварийных ситуаций;
  • автоматическое тушение пожара;
  • автоматический переход на резервное оборудование в случае аварийной остановки основного и т.д.
    Кроме этого, предусмотрен контроллер TREI-5B-02 для управления жизнеобеспечением здания СИКН.
    Контроллеры размещены в стойках, находящихся в операторном зале.
    В небольших по габаритам стойках размещены также:
  • контроллер OMNI;
  • счетчики Signo;
  • индикаторы фазового состояния;
  • вторичная аппаратура влагомеров;
  • вторичная аппаратура датчиков загазованности;
  • вторичная аппаратура датчиков пожара;
  • пульт дистанционного управления;
  • пульт переключения контроллеров.

    Контроллер OMNI выполняет функции вторичного прибора компакт-прувера по сбору информации с датчиков компакт-прувера, управлению оборудованием компакт-прувера при проведении поверок и контроля метрологических характеристик расходомеров.
    Счетчики Signo используются как резервная схема учета.
    Пульт дистанционного управления предназначен для ручного управления исполнительными механизмами.
    Пульт переключения контроллеров позволяет вручную переключиться с контроллера №1 на контроллер №2. А после устранения неисправности в контроллере №1, вернуться заново на контроллер №1.


АРМ оператора

    Верхний уровень на базе двух резервируемых станций (АРМ) оператора обеспечивает выполнение следующих основных функций:
  • индикация на экранах цветных мониторов общих мнемосхем технологических участков с динамической индикацией, выведенных на них, контролируемых параметров в цифровом и табличном виде, а также в виде графиков изменения во времени (в виде трендов);
  • индикация на экране и звуковая сигнализация выхода контролируемых параметров за технологические предупредительные и аварийные границы, сигнализация аварийных ситуаций;
  • индикация изображений насосных агрегатов, отсечных клапанов, электрозадвижек с динамической индикацией их состояний (включено/отключено, закрыто/открыто и т.д.) и возможностью дистанционного управления ими (дистанционное включение и отключение, дистанционное закрытие и открытие и т.д.);
  • ручной ввод данных (паспорта качества нефти, уставки параметров и др.);
  • выполнение переходов "Зима-Лето" и "Лето-Зима";
  • формирование, выдача данных оперативному персоналу и печать протоколов сообщений, режимных листов, отчетных документов, паспортов качества и актов приема-сдачи нефти;
  • просмотр истории параметров процесса;
  • просмотр архивов печатных документов;
  • передача данных в службу диспетчерского контроля и управления нефтепроводами в формате стандарта OPC и в систему телемеханики "Motorola" по интерфейсу RS-232.
    На мониторе представлено окно, содержащее поле видеокадров, панель выбора видеокадров и панель протокола событий.
    Поле видеокадров содержит один или несколько видеокадров (в зависимости от выбранного оператором режима просмотра).
    Система содержит 35 видеокадров, на которых отображены:
Рисунок 1. Мнемо-схема СИКН.

Рисунок 2. Мнемо-схема БКН.
  • схема СИКН (рис. 1);
  • схемы БКН (рис. 2), измерительных линий (рис. 3);
  • табло технологических параметров (рис.4);
  • данные по откачке за текущую смену;
  • приборы управления исполнительными механизмами и технологическим оборудованием;
  • видеокадр управления жизнеобеспечением здания СИКН;
  • видеокадр выполнения поверок и контроля метрологических характеристик расходомеров;
  • видеокадр закрытия партий нефти;
  • окно печатных документов для просмотра и печати;
  • оперативные, минутные и часовые тренды контролируемых параметров;
  • протокол событий с возможностями сортировки, фильтрации;
  • таблица настройки переменной, позволяющая изменять параметры переменных.

Рисунок 3. Мнемо-схема измерительных линий.

Рисунок 4. Табло технологических параметров.

    Доступы ко всем функциям осуществляются по паролям, при этом происходит регистрация входа пользователя в протоколе событий.


Развитие СИКН

    Основными принципами при разработке систем являлись: открытость, возможность их дальнейшего развития, наращивание новых функций. Под этим понималось поддержка стандартных протоколов (RS-232, TCP/IP, Modbus и др.), гибкая настройка системы, дружественный пользовательский интерфейс, возможность взаимодействия с другими системами АСУ, и, наконец, модульность, позволяющая заменять, дополнять, модернизировать как программное обеспечение, так и любые стандартные единицы оборудования.
    Новые СИКН являются ценным источником данных, которые могут быть использованы при решении разнообразных информационных задач. Например, оценка объема добычи, балансовые задачи, расчет себестоимости подготовки товарной нефти и т.д.


Таблица 1 - Основные технические характеристики двух СИКН №№ 544 и 578
Наименование СИКН № 578 СИКН № 544
Характеристики информационной мощности
Общее количество сигналов: 2000 2480
- аналоговых входных 250 400
- дискретных входных 620 800
- дискретных выходных 430 500
- ручного ввода 700 780
Количество видеокадров 35 35
Количество трендов 125 195
Характеристики быстродействия
Время опроса всех сигналов 200 мс
Период обновления оперативной информации на мониторе от 1 с
Период обновления тренда от 3 с
Метрологические характеристики
Относительная погрешность измерения объема, не более ± 0,15 %
Относительная погрешность измерения массы брутто, не более ± 0,25 %
Относительная погрешность измерения массы нетто, не более ± 0,35 %


Организация работ
    Функции генерального подрядчика и поставщика СИКН выполняла фирма "TREI GMBH", а ПО и инжиниринговые работы выполнила НПФ "КРУГ".
Выводы
    Опыт эксплуатации ряда систем измерения количества и показателей качества нефти подтвердил возможность применения SCADA "КРУГ-2000" для реализации сложнейших задач, связанных с коммерческим учетом нефти.

Контактная информация:
krug@krug2000.ru, www.krug2000.ru
Тел. (8412) 556-497, (8412) 499-414
Фрезе Георгий Евгеньевич - начальник отдела систем учета
Ионов Антон Валерьевич - инженер по АСУ ТП отдела систем учета