Автоматизация железнодорожной эстакады слива-налива нефтепродуктов

В статье описана автоматизированная система управления наливом нефтепродуктов в железнодорожные цистерны на железнодорожной эстакаде слива-налива нефтепродуктов ООО «Ильский НПЗ» (компания-партнёр инвестиционно-инжинирингового холдинга КНГК-Групп). В ней отражены актуальность системы, её назначение и функции. Представлена архитектура системы, раскрыты применённые программные и технические средства, приведено подробное описание АСУ ТП, а также процесс функционирования на примере процесса налива мазута, описаны результаты внедрения.

Адаменко Игорь

290
В ЗАКЛАДКИ

Введение

В 2011 году в России была принята программа по модернизации нефтеперерабатывающих мощностей и вводу новых мощностей вторичной переработки нефти со сроком реализации до 2020 года.
Выполнение данной программы предполагает качественный скачок в развитии отрасли, поэтому нефтяные предприятия последовательно выполняют взятые на себя обязательства.  Не стало исключением и ООО «Иль­­­­ский НПЗ», находящееся в пгт Ильский Северского района Краснодарского края.
Таким образом, в 2012 году стартовали работы по модернизации ООО «Ильский НПЗ». Одним из результатов реконструкции является строительство двухсторонней эстакады слива-налива нефтепродуктов на 60 вагонов-цистерн, предназначенной для слива нефти и налива мазута, бензина, дизельного топлива. Именно она и стала объектом автоматизации ООО «НОИНТ».
В ходе автоматизации железнодорожной эстакады слива-налива нефтепродуктов были выполнены следующие работы:
  • проектирование раздела «Автоматизация производства» с учётом внедрения противоаварийной и противопожарной защиты;
  • подбор, поставка и монтаж оборудования;
  • разработка прикладного программного обеспечения согласно требованиям заказчика;
  • пусконаладочные работы;
  • обучение персонала завода.

Назначение и функции системы

Разработанная автоматизированная система управления предназначена для автоматического и оперативного управления оборудованием на железнодорожной эстакаде слива-налива нефтепродуктов предприятия ООО «Ильский НПЗ» (рис. 1).

В соответствии с требованиями заказчика система выполняет следующие функции:
  • автоматизированное управление процессами слива-налива нефтепродуктов согласно заданным алгоритмам работы;
  • дистанционное управление оборудованием эстакады;
  • контроль и точный учёт данных;
  • получение оперативной информации о работе агрегатов;
  • автоматическая передача данных в систему «1С: Бухгалтерия»;
  • возможность управления процес­-сами слива-налива в ручном ре­­­жи­ме;
  • автоматическая противоаварийная защита;
  • автоматическая противопожарная защита.

Архитектура системы

Архитектура автоматизированной системы управления железнодорожной эстакады представлена на рис. 2, она включает три подсистемы: АТХ – автоматизация техпроцесса, ПАЗ – противоаварийная защита, АПТ – автоматическое пожаротушение.
Каждая подсистема состоит из трёх уровней: полевого, нижнего и верхнего. Полевой уровень представлен контрольно-измерительными приборами и автоматикой (датчики предельного уровня, расходомеры, датчики положения, датчики контроля нижнего концентрационного предела распространения пламени).

Нижний уровень представляет собой комплекс микропроцессорной техники, состоящей из программируемых логических контроллеров (ПЛК), модулей ввода/вывода сигналов и промежуточных звеньев, согласующих работу полевых устройств с верхним уровнем. ПЛК автоматически выполняет все необходимые действия по обеспечению дистанционного управления технологическим оборудованием системы.
Верхний уровень, важной составляющей которого является человеко-машинный интерфейс, представлен SCADA-системой. Основные функции, выполняемые на верхнем уровне:
  • контроль периферии;
  • управление исполнительными уст­ройствами;
  • регистрация информации;
  • хранение информации.
В целях оптимизации построения системы разработчиками было принято решение разместить автоматизированные рабочие места в помещении операторной, а контроллеры – непосредственно на эстакаде в специальных взрывозащищённых шкафах (рис. 3).
Тем самым связь устройств и агрегатов с контроллером обеспечивается минимальной длиной кабелей.
Далее детально рассматривается подсистема АТХ, поскольку она разрабатывалась для конкретного объекта. Реализация подсистем ПАЗ и АТП регламентируется руководящими документами Ростехнадзора и стандартизирована, поэтому их описание не приводится.

Используемые технические и программные средства

Подсистема АТХ (АСУ ТП) реализована с использованием трёх ПЛК SIEMENS серии SIMATIC S7-300. Получение информации о текущем состоянии оборудования и управление им осуществляется через модули ввода-вывода, входящие в состав контроллера. Для наблюдения за ходом технологического процесса и оперативного управления им в состав подсистемы входит компьютер с соответствующим программным обеспечением – автоматизированное рабочее место оператора (АРМ оператора). Кроме функций наблюдения и оперативного управления технологическим процессом, АРМ оператора позволяет собирать, хранить данные о хо­де технологического процесса в архиве и производить анализ на основе этих данных.
Программное обеспечение (ПО) ПЛК разработано в среде SIMATIC STEP 7. Оно обеспечивает приём команд, поступающих с АРМ оператора, управляет оборудованием в соответствии с поступающими командами и состоянием датчиков, осуществляет контроль за состоянием технологического оборудования и ходом технологического процесса. Программное обеспечение компьютера включает операционную систему Windows 7 Professional, SQL-сервер (для архивов) и специальное ПО (рис. 4), разработанное в среде SIMATIC WinCC V7.0.
Последнее обеспечивает наблюдение за состоянием оборудования, датчиков и аварийных кнопок, оперативное управление оборудованием, сбор, хранение и анализ полученных данных, изменение параметров технологического процесса, настройку оборудования системы.

Описание АСУ ТП

Программируемый логический контроллер автоматически выполняет все необходимые действия по обеспече­нию дистанционного управления технологическим оборудованием системы. В функции ПЛК входит:
  • сбор информации о текущем состоянии всех устройств и агрегатов системы и режиме управления ими;
  • формирование информационных сообщений обо всех изменениях в системе, полученных командах управления и результатах их выполнения;
  • передача полученной информации, диагностических и информационных сообщений на АРМ оператора для их отображения, записи в журналы и организации диалога с оператором;
  • автоматическое управление устройствами и агрегатами по заданным алгоритмам работы;
  • приём команд управления с АРМ оператора.
АРМ оператора: запуск ПО АРМ оператора осуществляется автоматически после включения или перезагрузки компьютера. Сразу после запуска устанавливается связь с ПЛК и начинается сохранение данных, полученных с ПЛК, в архиве. На АРМ оператора реализованы следующие функции:
  • Управление устройствами и агрегатами позволяет менять состояние заданного устройства, при этом в окне параметров и настроек отобразится панель управления выбранным устройством. Содержимое этой панели (рис. 5) будет зависеть от типа устройства, а в окне визуализации рамка вокруг выбранного устройства начнёт мигать.

    В зависимости от типа устройства, выполняемых им функций и аппаратной реализации некоторые поля и органы управления могут не отображаться или быть недоступными (отображение серым цветом означает, что выполнение соответствующих операций для данного устройства или агрегата невозможно). Надписи на кнопках управления состоянием устройства также изменяются. В верхней части окна в разделе «Текущие параметры» отображаются полное наименование выбранного устройства, установленный режим управления и его текущее состояние. В случае обнаружения системой аварии какого-либо устройства на экран выводится причина её возникновения. Если система обнаруживает аварию устройства или ошибки в его работе, то после устранения неисправности для восстановления нормального функционирования уст­ройства ис­пользуется кнопка «Сброс аварии». С помощью кнопок «Дистанционный», «Местный» и «Ремонтный» устройство переводится в соответствующий режим. Если для выбранного устройства включён ремонтный режим, то вместо кнопки «Ремонтный» отображается кнопка «Рабочий», служащая для его отключения. На рис. 6  показано окно параметров и настроек стояков налива мазута, где приводятся все текущие показатели расходомера по выбранному стояку налива, а также задаётся доза налива.

  • Управление режимом технического обслуживания (ТО) – смена режима обслуживания разрешается только пользователям, имеющим соответствующие права. Включение и отключение ремонтного режима осуществляется в окне управления техническим обслуживанием.
  • Блокировка АРМ оператора позволяет в случае временного отсутствия персонала заблокировать доступ к системе. Перемещение мыши ограничивается областью окна, представленного на рис. 7. Таким образом становятся недоступными все органы управления системой.

  • Журнал событий: при работе системы автоматически формируются сообщения о возникающих событиях, которые сохраняются в журнале событий. В нём фиксируются все события, произошедшие в системе управления (информационные, аварийные, команды управления). Этот журнал позволяет анализировать работу системы и действия персонала. Окно содержит три поля: для задания условий отображения, отображения трендов и отображения событий. При первоначальном запуске поле отображения событий скрыто.

Алгоритм работы системы на примере процесса налива мазута


Алгоритм работы показан на рис. 8  и состоит из следующих шагов:
  1. оператор на железнодорожной эстакаде производит заземление железнодорожной цистерны (1);
  2. приводит в рабочее состояние трап, наконечник и консоль стояка налива (2, 3, 4);
  3. оператор налива по АРМ контролирует состояние технологического оборудования, задаёт дозу налива и запускает налив для каждого стояка отдельно;
  4. после подтверждения включения насосов открывается клапан малого расхода (5);
  5. по истечении времени налива на малом расходе открывается клапан большого расхода (6);
  6. за 500 кг до завершения дозы налива закрывается клапан большого рас­хода, количество продукта контролируется с помощью датчика расхода (7);
  7. при получении сигнала «Максимальный уровень» завершается налив.
В процессе налива мазута осуществляется контроль состояния технологического оборудования:
  • контроль положения запорной арматуры,
  • контроль заземления железнодорожной цистерны,
  • контроль положения устройства верхнего налива (УВН),
а также проверяется готовность персонала к началу налива.
Для оперативного и безопасного процесса налива в системе предусмотрено:
  • контроль расхода мазута (осуществляется расходомером);
  • контроль положения (выполняется индуктивными бесконтактными датчиками приближения);
  • противоаварийная защита (осуществляется датчиком предельного уровня).
В процессе налива предусмотрено дистанционное управление насосным агрегатом подачи продукта и технологической запорной арматурой.

Результаты внедрения

До реконструкции на предприятии в ручном режиме функционировала небольшая эстакада из 14 стояков слива-налива.
В рамках реконструкции была построена новая полностью автоматизированная эстакада на 60 стояков налива.
Система автоматизации была запущена специалистами ООО «НОИНТ» в октябре 2013 года и сразу же позволила добиться следующих изменений:
  • увеличение скорости слива-налива нефтепродуктов: до реконструкции налив семи вагонов производился за 1 час 10 минут, сейчас благодаря внедрению системы время налива 15 вагонов составляет 1 час 50 минут; также за счёт увеличения числа вагонов произошло сокращение объёма маневровых работ;
  • сокращение количества обслуживающего персонала на единицу эстакады: ранее эстакаду из 14 стояков слива-налива обслуживали 7 товарных операторов, на данный момент эстакада из 60 стояков обслуживается десятью операторами;
  • повышение точности учёта данных: расходомеры фирмы SIEMENS позволяют осуществлять коммерческий учёт налива нефтепродуктов без использования железнодорожных весов;
  • автоматическая передача данных в систему «1С: Бухгалтерия».
Также была реализована современная система противоаварийной и противопожарной защиты. Весь комплекс полностью соответствует нормам и требованиям промышленной безопасности (проведена проверка проекта и выполненных работ органами Ростехнадзора).
Помимо преимуществ тотального автоматизированного контроля за всеми процессами на объекте, операторы завода отмечают удобный и наглядный интерфейс SCADA-системы. ●

E-mail: dir_noint@mail.ru


ПОДПИСАТЬСЯ НА НОВОСТИ

Будьте всегда в курсе самых свежих новостей
и узнавайте первыми о содержании нового номера

Подписка на новости

РЕКОМЕНДУЕМ