ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НЕФТЕГАЗОВЫМИ СЕПАРАТОРАМИ

APPLICATION OF MODERN AUTOMATION TOOLS FOR MODERNIZATION OF OIL AND GAS SEPARATOR CONTROL SYSTEMS

Zhanna Muravieva

Undergraduate Ufa State Oil Technical University, Russia, Ufa

Аннотация. Автоматизация – одно из направлений научно-технического прогресса, применения автономных технических средств, экономическиматематических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, значительно уменьшающей степень этого участия или трудозатраты несомых операций. Повышение эффективности работы оборудования нефтегазовых объектов является одной из приоритетной задачей в нефтепереработке. В работе рассматриваются средства автоматизации, позволяющие выполнить модернизацию системы управления сепараторами. Выполнен анализ средств, выполняющие работу системы управления на основе работы виртуального анализатора, предиктора, а также на основе работы нейронной сети.

Abstract. Automation is one of the areas of scientific and technical progress, the use of autonomous technical means, economically mathematical methods and control systems that free a person from participation in the processes of obtaining, transforming, transferring and using energy, materials or information that significantly reduces the degree of this participation or the labor costs of the operations carried out. Improving the efficiency of the equipment of oil and gas facilities is one of the priority tasks in oil refining. The paper considers automation tools that allow upgrading the separator control system. The analysis of the means that perform the work of the control system based on the work of the virtual analyzer, predictor, and also on the basis of the work of the neural network is carried out.

Ключевые слова: сепаратор; система управления; виртуальный анализатор; предикторы; нейронная сеть.

Keywords: separator; control system; virtual analyzer; predictors; neural network.

В настоящее время практика модернизации систем управления современных предприятий подразумевает применение интеллектуальных средств автоматизации, позволяющие отобразить состояние сырья, полупродукта, продукта, а также установок и оборудования в целом. На этапе обработки сырья для дальнейшего производства продукта значимо контроль состояния продукта на этапе его подготовки. Одним из распространенных видов аппаратуры является нефтегазовый сепаратор.

Сепараторы являются обязательным элементом любой технологической схемы промысловой подготовки нефти и газа на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях, а также применяются в процессах переработки нефти, газа и газового конденсата

Нефтегазовый сепаратор (НГС) – это ключевой тип оборудования, применяемый в нефтяной и газовой промышленности для отделения жидкости от газа, поэтому его также называют двухфазным сепаратором. Нефтегазосепараторы применяются для дегазации нефтяной эмульсии от попутного нефтяного газа. С помощью НГС газ очищается от жидкостных включений на установках нефтедобычи перед сжиганием на факеле.

Нефтегазосепараторы способны работать как в условиях умеренного климата, так и при крайне суровых условиях, когда температура окружающего воздуха опускается до -60 ⁰С.

Широкое распространение нефтегазосепараторы НГС заслужили простотой конструкции и обслуживания при высоких показателях эффективности.

Ввиду отсутствия модернизации системы управления нефтегазового сепаратора во многих отечественных предприятиях актуален вопрос улучшения производительности объекта за счет применения современных средств автоматизации. Несмотря на особенность нефтегазового производственного процесса, рассмотрение и тестирование данных средств не предполагает использование больших вложений и финансовых расходов.

В данной статье рассмотрены следующие средства автоматизации системы управления: на основе работы виртуального анализатора, предикторов, нейронной сети. На основе работ [1–3] установлено, что функционал данных средств предполагает применение статистических данных как при предыдущих, так и при итерациях, полученные в режиме реального времени. Учитывая статистику, можно не только выполнять контроль и управление системы управления, но и выполнять расчёт значений технологических параметров, которые могут ожидаться в дальнейшей работе оборудования.

Применение виртуальных анализаторов выполняется путем построения имитационной модели в программной среде и использования входных и выходных сигналов. Расчёт необходимых показателей (например, значение плотности нефтесодержащей смеси) выполняется путем применения корреляционного анализа для оценки статистических данных, метод наименьших квадратов для расчёта коэффициентов моделей, передаточные функции для отображения каналов связей моделей. Предполагается, что применение виртуальных анализаторов будет способствовать оперативным действиях в штатных и внештатных ситуациях операторов.

Применение предикторов предполагает улучшение качества управления сепаратора путем корректировки входных сигналов, которые влияют на выходной. Предикторы позволяют выполнять данную функцию на постоянной основе. Кроме того, на сегодняшний день актуально не только данная функция, но и функция, реализовывающая прогнозирование технологических параметров на основе предиктивной аналитики.

Использование нейронной сети для управления сепаратором предполагает реализацию функции эксперта для выполнения ситуационного управления объектом. Предполагается, что будет повышено качество управления и оперативность реагирования на внештатные ситуации в случае, если будет выполнено следующее: построена актуальная к объекту архитектура, обучение сети по имеющимся статистическим данным, выполнена интеграция программного обеспечения с нейронной сетью и среды SCADA-системы. Однако согласно [1] считается, что применение нейронной сети актуально и для реализации прогнозирования значений технологических параметров, что также положительно сказывается на улучшение существующей системы управления.

Исходя из выполненного анализа выяснено:

– применение интеллектуальных средств автоматизации системы управления актуально и для конкретного оборудования на производстве;

– на сегодня существуют несколько способов модернизации системы управления, что говорит об актуальности проведения исследований для выявления наиболее эффективного средства;

– в зависимости от задачи модернизации применение данных средств может позволить не только выполнять оперативные действиях при любых режимах работы оборудования, но и осуществлять прогнозирование его конкретных технологических параметров.

Модернизация существующей системы управления нефтегазовым сепаратором обеспечит улучшения показателей качества продуктов в процессе производства, повышение эффективности производства, несмотря на выполнении модернизации для конкретного оборудования.