Простым языком разберем как устроен нефтеперерабатывающий завод и как им управляют.
Будет полезно: студентам нефтегаза и нефтепереработки.
Будет интересно: всем, кто интересуется естественными науками и выбирает куда пойти учиться.
Действующим специалистам: Наша цель: заинтересовать тех, кому может быть интересна нефтегазовая индустрия. Помогите нам! Расскажите в комментариях о своей работе; о том, что мы не упомянули или где ошиблись. Будем рады вашим комментариям!
Что такое НПЗ?
Определение из Википедии: “Нефтеперераба́тывающий заво́д — промышленное предприятие, основной функцией которого является переработка нефти в бензин, авиационный керосин, мазут, дизельное топливо, смазочные масла, смазки, битумы, нефтяной кокс, сырьё для нефтехимии.”
Теперь проще:
Мы добываем нефть. Вытаскиваем ее из недр земли. Нефть – это сложная смесь из разных углеводородов.
Наша задача эту смесь разделить. Для этого и нужен НПЗ (нефтеперерабатывающий завод). Мы передаем ему на вход нефть, в качестве сырья, а он нам отдельно 1, 2, 3… по-другому, нефтепродукты.
Получается: на входе сырье, на выходе много продуктов.
Этот процесс гораздо более сложный, но о нем сейчас говорить не будем.
То что важно знать сейчас: чтобы получить качественные продукты, нужно соблюдать технологический режим. Технологический режим – это набор необходимых инструкций: например, температура должна быть такой, а давление – вот таким.
Это как следование рецепту блюда.
Кулинарный рецепт: “Накройте крышкой и убавьте огонь до среднего”
Технологический режим: “Здесь должна быть температура 289℃”
Как управляют НПЗ?
Операторы управляют нефтеперерабатывающим заводом. Они следят за соблюдением технологического режима. Еще говорят, что они “следят за технологическим процессом”, то есть отслеживают параметры в реальном времени. Их задача – чтобы параметры всегда были в норме.
Если вернуться к кулинарной аналогии, то операторы – это повара на заводе.
Операторы управляют заводом через РСУ (распределенная система управления).
РСУ – это компьютер с большим количеством экранов, к нему подключены измеряющие приборы (датчики) и управляющие приборы.
Одним компьютером не обойдешься! Операторы взаимодействуют с самой установкой руками в “поле”. Например, открывают или закрывают краны. На профессиональном языке – ручную запорную арматуру.
Управление НПЗ на примере промышленного тренажера
Зайдем в простейшую модель промышленного тренажера РТСИМ.Карьера: Ёмкость буферная. Она нужна, чтобы временно накопить сырье и потом отдать далее. Накопление (или “буфер”) нужно для непрерывного процесса производства.
Буферная емкость сама по себе является составляющей большого завода, но чтобы управлять чем-то большим и сложным, сначала нужно научиться на чем-то маленьком и простом.
Перед работой нужно залогиниться.
Далее нажать “Обучение” и выбрать “Емкость буферная/Нормальный пуск”.
Сейчас вы видите технологическую схему, она показывает что находится в поле, на самой установке. В центре сама емкость Е-001, в неё приходит питающий трубопровод – подается сырье. А из неё выходит труба, которая ведет к границе установки или иначе на выход с “установки”.
Давайте рассмотрим линию подачи сырья. На ней расположены элементы Z-001, U-003, FV-002.
Z-001 – Ручная задвижка (Z) — это кран, примерно, как дома, но гораздо больше. Ранее упоминалось про ручную запорную арматуру, это как раз она.
Её функция: "собирать схему" в общую систему. То есть она соединяет трубопроводами все аппараты. Также, преграждает поток там, где он не нужен в ситуации нормального протекания Технологического процесса (ТП).
Её нужно крутить руками в поле на самой установке.
U-003 – Отсекающий клапан (U) — это тоже кран, но его нельзя крутить руками. Он автоматический и, скажем так, "рука" системы противоаварийной защиты (ПАЗ). В случае аварийной ситуации он полностью откроется или перекроется!
Функция: Быстрое перекрытие/открытие потока.
Управление: Через распределенную систему управления (РСУ) или автоматически через ПАЗ.
Применение: Автоматическая защита.
FV-005 – Регулирующая арматура (FV) — "умный" кран, который связан с управляющим прибором (например, FIRCA). Когда надо – он прикроется, когда надо – откроется.
Функция: управления давлением, температурой (или другими параметрами) через контроль потока.
Управление: Через РСУ.
Применение: Регулировка параметров.
На трубопроводе к границе установки все элементы уже нам знакомы, но есть одно отличие! У него есть ответвление на дренаж. Он нужен для удаления всей жидкости из емкости. Обычно, если мы дренируем, то на границу уже ничего не отдаем. Дренирование нужно для подготовки к ремонту или при аварийных ситуациях.
Увидеть больше с помощью кнопки ТС!
На верхней панели есть кнопка ТС. Если на нее нажать, то появятся скрытые элементы, а кнопка поменяет название на ФТС.
ТС (технологическая схема) – показывает только то, что можно увидеть в поле.
ФТС (функционально-технологическая схема) – та же технологическая схема плюс датчики и приборы, управляющие регулирующей арматурой.
Появились следующие элементы: PIR-001, FIRC-002, PIR-003, LIRCA-004, FIRC-005, PIR-006.
Датчик PIR измеряет и регистрирует параметр давления. Измеряется в килопаскалях (кПа).
Прибор FIRC измеряет, регистрирует параметр потока и может управлять регулирующей арматурой FV. Измеряется в килограммах в час (кг/ч).
Прибор LIRCA измеряет и регистрирует параметр уровня жидкости в буферной емкости, а также может управлять другим прибором FIRC.
Теперь практика: давайте поуправляем заводом!
Сначала нужно нажать “Старт” на верхней панели, это запустит вычисления и “установка” будет реагировать на ваши действия.
Справа от кнопки “Старт”, есть кнопка “Инструктор”, ее тоже нужно нажать. Откроется окно “Виртуального инструктора”.
В Виртуальном инструкторе записана последовательность действий для пуска “установки”.
1-е действие
Выполним первое действие в Виртуальном инструкторе: откроем ручную задвижку Z-001 на 100%. Сделать это можно несколькими способами.
1 Плавно, но медленно
Для управления ручной задвижкой используйте колесико мыши. Плавное вращение колесика поможет избежать гидроудара – резкого повышения давления, которое может повредить систему. Это особенно важно, когда задвижка перекрывает поток. В данном случае так и есть.
Если вы хотите максимально реалистично имитировать управление задвижкой, используйте только колесико мыши. В реальности, невозможно мгновенно перевести вентиль в крайнее положение – это всегда происходит постепенно.
2 Быстро, но нереалистично
Вы можете резко перекрыть задвижку, если нажмете на красный кружок в верхнем правом углу или резко открыть с помощью зеленого кружка в левом.
Когда в трубопроводе нет рабочей среды, можно использовать функции полного открытия или закрытия для ускорения процесса, особенно во время сборки схемы. Это упрощает взаимодействие и ускоряет однотипные действия. Но помните, что в реальных условиях такое управление невозможно.
Первое действие сделано! Виртуальный инструктор автоматически подсветил следующее действие, а предыдущее отметил, как выполненное.
2-е действие
Теперь нажмем на второе действие в Виртуальном инструкторе. При нажатии он подсветит нужный объект Z-002. Если данная “установка” очень проста и здесь этот функционал кажется ненужным, то уже на установке Аминовой очистки она будет очень полезна при первом изучении.
Откроем Z-002 на 100%. Ура, мы собрали схему!
3-е действие
Нужно открыть отсечной клапан U-003. Сделать это из поля мы не можем, поэтому перейдем в РСУ с помощью верхней панели.
Нажмем на U-003, откроется панель управления. Нажмем на кнопку «Open» (Открыть).
4-е действие
Открыть регулирующий клапан FV-002 на значение 5–10% c помощью прибора FIRC-002.
Откроем панель управления прибора FIRC-002. Нажмем на поле MV и введем 10 и нажмем Enter. Это действие нужно для плавного открытия задвижки.
5-е действие
Включить автоматический режим прибора FIRC-002.
На производстве в Распределенной системы управления (РСУ) реализованы три режима работы регулятора: ручной, автоматический и каскадный.
Нажмем на кнопку MAN (manual) – ручное. Выйдет панель переключения режимов. Выберем AUT (automatic) – автоматическое.
Автоматический Режим Регулятора (AUT):
Это как автопилот. Регулировка клапана происходит без прямого участия оператора, он лишь задает значения, которых нужно придерживаться в ходе технологического режима, дальше за дело берется автоматика и держит все под контролем, чтобы автоматизировать работу операторов.
Чтобы задать уставку (значение целевого параметра) нужно ввести его в поле SV.
Ручной Режим Регулятора (MAN):
Операторы сами решают какое значение открытия клапана выставить.
Чтобы задать значение нужно ввести его в поле MV.
6-е действие
Задать уставку в FIRC-002 в диапазоне от 25000 до 35000 кг/ч.
Нажмем SV и введем 30000 кг/ч.
У нас налажена подача сырья в буферную емкость.
7-е действие
Теперь нам нужно наладить подачу сырья из буферной емкости на границу установки.
То есть открыть регулирующий клапан FV-005 на значение 5–15% c помощью прибора FIRC-005.
Это действие похоже на 4-е, поэтому повторяться не будем.
8-е действие
Включить автоматический режим прибора LIRCA-004.
Откроем панель, нажмем на MAN и выберем AUT.
9-е действие
Задать уставку от 40 до 60% для прибора LIRCA-004.
10-е действие
Включить каскадный режим (CAS) для прибора FIRC-005.
Каскадный Режим Регулятора (CAS):
Каскадный режим для прибора FIRC-005 значит, что он теперь подчиняется прибору LIRCA-004, но продолжает управлять клапаном FV-005. Ранее мы поставили уставку 58% в LIRCA-004, она будет командовать FIRC-005 закрывать или открывать клапан. Все, чтобы удерживать параметр уровня в буферной емкости на 58%.
Мы вывели буферную ёмкость на нормальный режим!
Выводы
В этой статье мы рассказали:
-как устроен нефтеперерабатывающий завод (НПЗ);
-как операторы им управляют;
-попрактиковались управлять производством в тренажере РТСИМ.Карьера
Если вам интересно почувствовать себя в роли оператора, вы можете установить тренажер РТСИМ.Карьера на свой домашний компьютер.
Над статьей работали:
Эксперт: Мадина Коробова
Автор и редактор: Андрей Ли
Иллюстрация: Мария Хохич
Корректор: Алексей Пинягин
