Дипломная работа: Разработка программного комплекса подсистемы продувки дренажа компрессорной установки на газовом месторождении

Содержание

Введение…………………………………………………………………….8
1 Технологический процесс в подсистеме продувки дренажа
1.1 Основные технические характеристики СКУ на месторождении
боранколь………… …………………………………………………..9
1.2 Описание технологического процесса подсистемы продувки
дренажа……………………………………………………………..…10
1.3 АСУ ТП компрессорной установки Боранколь ……………………17
1.4 Имитационное моделирование………………………………………20
2 Разработка структуры ПО
2.1 Структура программного обеспечения…………………………...…27
2.1.1 SIMATIC Manager………………………………............................30
2.1.2 Человеко-машинный интерфейс SIMATICWinCC2.2
предпосылки создания программного комплекса……………32
2.2 Предпосылки создания программного комплекса……………….…33
2.3 Выбор комплекса технических средств (КТС) подсистемы АР…...35
2.3.1 Уровнемер……………………………………………………….....35
2.3.2 Прибор для измерения давления…………………………..……..36
2.3.3 Выбор программируемого логического контроллера………..…37
2.4 Подсистемы ПО………………………………………………………42
2.5 Составление алгоритмов…………………………………………..…43
2.5.1 Алгоритмический модуль для обработки и контроля дискретных
и аналоговых сигналов технологического процесса подсистемы
продувки дренажа……………….………………………………..43
3 Разработка ПО
3.1 Разработка подпрограмм на языке Step7………………………..…..46
3.1.1 Составление таблицы символов…………………………….........46
3.1.2 Описание функций, используемых в подпрограммах…………..47
3.1.3 Разработка подпрограмм на языке программирования Step7…..51
3.2 Разработка программы в WinCC…………………………………….62
3.2.1 Создание внутренних тэгов…………………………………….....62
3.2.2 Создание внешних тэгов…………………………………...…..…63
3.2.3 Разработка окон визуализации в WinCC………………..……….65
4 Технико-экономическое обоснование
4.1 Описание товара, обоснование выбора…………………………..…79
4.2 Оценка рынков сбыта………………………………………………...80
4.3 Оценка конкурентов……………………………………………….…80
4.4 План маркетинга…………………………………………………...…81
4.5 Капитальные затраты на создание и внедрение системы
автоматического управления……………………………………..…81
4.6 Определение затрат на эксплуатацию системы управления………84
4.6.1 Амортизационные отчисления на вычислительный
комплекс………………………………………………………84
4.6.2 Амортизационные отчисления на приборы нижнего
уровня………..………………………………………………84
4.6.3 Затраты на текущий ремонт средств автоматизации и
вычислительной техники………………….………………84
4.6.4 Затраты на содержание оборудования системы
управления………………………………………..………....85
4.6.5 Затраты на заработную плату…………………………..……….85
4.6.6 Расчет годового фонда основной заработной платы для
обслуживающего персона ла……………………..………..86
4.6.7 Расчет годового фонда основной заработной платы для
обслуживающего персонала без внедрения системы АСУ
ТП…………………………………………………….………87
4.7 Расчет экономической эффективности……………………………...88
4.7.1 Метод определения чистой текущей стоимости (NPV)….…....88
4.7.2 Метод расчета внутренней нормы прибыли IRR………….…...90
4.7.3 Определение срока окупаемости инвестиций……………….....91
4.8 заключение……………………………………………………………91
5 Безопасность жизнедеятельности
5.1 Анализ условий труда………………………………………………...92
5.1.1 Расчет заземления в операторском пункте……………………....95
5.2 Пожарная профилактика……………………………………………..99
5.2.1 Расчет эвакуационных путей………………………………...….101
6 Заключение……………………………………………………………...106
7 Список литературы……………………………………………………. 107
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС В ПОДСИСТЕМЕ ПРОДУВКИ
ДРЕНАЖА

1.1 Основные технические характеристики СКУ на месторождении
Боранколь:
Назначение СКУ: Компримирование попутных газов осуществляется с
целью их дальнейшей переработки на существующей установке
низкотемпературной сепарации, где производится их подготовка для подачи в
магистральные трубопровод для использования в качестве топлива.
Особенности системы:
Номинальная мощность установки
компримирования попутного газа от 100 до 300 тыс. м3/сут (в зависимости от
числа работающих). В состав "Компрессорной установки м/р Боранколь"
входят 11 "Поршневых компрессорных установок", в том числе одна -
резервная. Производительность каждого компрессора 5,5 м3/мин. (при 20 С и
Р = 3,0 кгс/см2). давление газа в факельном коллекторе (на входе в СКУ) –
0.10-0.15 МПа абс.; давление газа в топливной сети (на выходе СКУ) – 0.5
МПа.
Назначение системы автоматизации:
Для компримирования
используются "Поршневые компрессорные установки", работающие в
параллельном режиме. Для охлаждения газа после каждой ступени сжатия
используется надежная закрытая система циркуляции антифриза. Система
автоматики компрессоров включает в себя контроль управления и
противоаварийной защиты, а также систему контроля вибрации. Совмещение
процессов сжатия факельного газа и абсорбции в СКУ позволяет получить
необходимую степень очистки газов от фракции С3+ при их сжатии до
давления 0,5-0,6 МПа в топливном коллекторе завода. В случае применения
механических компрессоров такую же степень очистки факельных газов от
фракции С3+ можно получить при сжатии газов дыхания до давления 1,8-2,4
МПа и их охлаждении до 30 Сo. Это позволяет СКУ экономить
электроэнергию и утилизировать из факельных газов большее количество
фракции С3+.
Данные технические решения являются наиболее современными в
настоящее время, обеспечивают безопасность проведения не только операции
пуска и останова, но и безопасную работы установок в широком диапазоне
нагрузок. Данный дипломный проект выполнен с целью разработки
программного обеспечения для системы автоматизации подсистемы продувки
дренажа.
1.2 Описание технологического процесса подсистемы продувки
дренажа.
Установка продувки дренажа является необходимым подпроцессом подготовки газа.
Установка подготовки газа на базе "Поршневых
компрессорных установок" служит для очистки и осушки природного или
попутного нефтяного газа.

Таблица 1.1 -Технические характеристики установки подготовки газа
Рисунок 1 Установка подготовки газа производительностью 300тыс.
нм3/сутки
Комплектность: Установка подготовки газа может размещаться, как в
блоке-укрытии, так и на открытой раме. Установка подготовки газа состоит из
двух крупных частей это непосредственно блок тонкой очистки газа и блочная
насосная станция откачки дренажа попутного компримированного газа из
дренажных емкостей. Помимо основного технологического оборудования в
состав УПГ может входить: установка одоризации, установка дозирования
ингибитора гидратообразования (метанола), узел учета газа (В данном проекте
отсутствуют). Блок тонкой очистки газа предназначен для тонкой очистки
природного газа или попутного нефтяного газа от жидкости и механических
примесей, например, в составе установки подготовки топливного, пускового и
импульсного газа. Блок очитки включает в себя два фильтра-сепаратора с
быстросъемными крышками, трубопроводную обвязку, арматуру, приборы
КИПиА. Система управления и автоматики - электронно-пневматическая.
Управление блоком производится из операторной в соответствии с проектом
привязки. Все оборудование блока смонтировано на общей раме. Размещаться
блок должен в отапливаемом помещении с температурой не ниже 10 0С.
Изготавливается блок очистки газа, в соответствии с ОСТ 26.260-18-2004
"Блоки технологические для газовой и нефтяной промышленности. Общие
технические требования"
Таблица 1.2- Технические характеристики блока очистки газа
Блочная насосная станция откачки дренажа попутного газа
из дренажных емкостей предназначена для откачки жидкости из дренажных
емкостей на предприятиях различного назначения, производственных
объектах.
Комплектность: В насосном блоке установлены:
- емкость вертикальная V=0,9м3;
- насосный агрегат ЦНСнА 38-176 с двигателем ВА180М2, N=30кВт;
- дренажный коллектор с запорной арматурой.

Блоки-укрытия комплектуются грузоподъемными механизмами (тали),
электрической или водяной системой отопления, системами освещения,
вентиляции, контроля загазованности и датчиками пожарной сигнализации.
Блочная насосная станция откачки из дренажных емкостей может
размещаться в блоке укрытии и на открытой раме и изготавливаться в
различном конструктивном исполнении и комплектации.

Возможна установка блока с другим насосным оборудованием.
Дополнительная комплектация насосных агрегатов устройствами контроля
управления и сигнализации. При необходимости размещения в блоках двух,
трех и более насосных агрегатов блоки состыковываются в единое
производственное здание. Помещение блочной насосной станции откачки из
дренажных емкостей выполняется из модулей габаритами 3000х6000х2950
мм, 3000х9000х2950 мм, которые могут соединяться и комплектоваться в
любом варианте. Изготовление блочной насосной станции откачки из
дренажных емкостей соответствует ОСТ 26.260.18-2004 «Блоки
технологические для газовой и нефтяной промышленности. Общие
технические требования».
Таблица 1.3 - Технические характеристики Блока насосной станции
откачки дренажа
Обозначение:
Примерное условное обозначение насосной станции откачки из
дренажных емкостей (НСО) в блоке-укрытии с насосами ЦНСнА 38-176,
количество насосов - 1 и климатическим исполнением по ГОСТ 15150 для
умеренного и холодного климата: НВО-ЦНСнА 38/176-1-УХЛ1
Рисунок 3. Блочная насосная станция откачки из дренажных емкостей
1.3 АСУ ТП компрессорной установки Боранколь

Представленный в дипломном проекте КСА представляет собой
автоматизированную систему управления информационными процессами,
предназначенную реализовать следующие функции:
прием и обработку информации, круглосуточно поступающей по
КС в КСА от внешних источников;
формирование и передачу необходимой информации для выдачи
по КС на внешние устройства;
обработку информации, круглосуточно поступающей от устройств
системы;
формирование и передачу необходимой информации устройствам.
Основной задачей автоматизированной системы является вовсе не
уменьшение количества управленческого персонала (это задача
вспомогательная и решается она не всегда). Основным достоинством
подобной системы является то, что благодаря ей повышается качество
функционирования управляемого объекта (примерно на 15-25%).

АСУ информационными процессами выполняет следующие основные
операции:

1) прием исходной информации;

2) обработку информации;

3) получение и анализ результатов;

4) выдачу управляющих воздействий.

Сбор информации в АСУ производится автоматически - в ВК
передается информация от устройств системы и информация от внешних
источников, поступающая по каналам связи. ВК также передает информацию,
предназначенную для устройств системы и внешних источников.

Использование АСУ упрощает процесс управления ТП продувки
дренажа компримированного попутного газа. Основа АСУ - интегрированная
обработка производственно-экономической информации, охватывающая
решение задач прогнозирования, планирования и управления производством с
использованием современных средств.....