НПФ «КРУГ»: опыт автоматизации нефтепарков и складов ГСМ
Многие современные технологии основаны на потреблении и производстве горюче-смазочных материалов (ГСМ) и нефтепродуктов. Для обеспечения непрерывности производственной деятельности, создания запасов сырья, топлива и готовой продукции, а также по некоторым технологическим причинам существует потребность в хранении нефтепродуктов. Решение данной задачи обеспечивается созданием складов ГСМ, которые являются частью инфраструктуры предприятий. Несмотря на множество возможных вариантов использования и применения складов ГСМ, их вместимости, типов хранимых нефтепродуктов, все они выполняют несколько основных функций: прием нефтепродуктов на склад, их хранение и отгрузку. Выполнение этих функций с соблюдением современных требований по безопасности, точным и своевременным учетом и минимизацией количества оперативного персонала невозможно без применения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).
В настоящей статье рассматривается опыт создания АСУ ТП складов ГСМ и нефтепродуктов научно-производственной фирмой «Круг» (НПФ «Круг»), которой в этом году исполнилось уже 25 лет. Фирма «Круг» является многопрофильной компанией, которая занимается разработкой, производством и внедрением АСУ ТП для различных отраслей промышленности, включая нефтегазовую отрасль, энергетику, химическую промышленность, теплосети, водоканалы, пищевую промышленность, стройиндустрию и т. д. Со своими партнерами «Круг» осуществил более 600 внедрений систем автоматизации. Наряду с созданием АСУ ТП, «Круг» является разработчиком программно-технического комплекса (ПТК) Круг-2000, который активно применяет в своих работах и проектах партнеров. Помимо программно-технических средств собственной разработки, инжиниринговые подразделения НПФ «Круг» используют продукцию таких брендов, как Siemens, Yokogawa, Schneider Electric, Mitsubishi и т. д.
Одним из показательных и значимых внедрений АСУ ТП парков нефтезаводов фирмой «Круг» является АСУ парком смешения топлив (ПСТ) ПО «Киришинефтеоргсинтез», входящего в ОАО «Сургутнефтегаз». Данный проект выбран в качестве примера не только из-за своей масштабности, но и в связи с большим разнообразием функций, структур, приборов и методов управления, имеющих место в этой системе.
Рис. 1. Помещение операторной ОАО «Киришинефтеоргсинтез»
Внедрение АСУ ТП ПСТ началось в 1999 г. с автоматизации узла смешения дизельных топлив. На рис. 1 показано помещение операторной ПО «Киришинефтеоргсинтез». На тот момент АСУ ТП представляла собой шкаф управления (ШУ) с промышленным контроллером и двумя станциями оператора, совмещенными по функциям с серверами базы данных. Проект был выполнен с использованием программно-технических средств Круг-2000. Работа данной системы в течение нескольких последующих лет сформировала положительное мнение у заказчика о качестве и надежности применяемых программно-технических средств, и уже в 2001 г. было принято решение о расширении данной системы подсистемой автоматизации узла смешения бензинов в составе трех ШУ с контроллерами, где впервые на данном заводе была применена технология смешения топлив в потоке. В 2005 г. система дополнилась еще одним ШУ насосами узлов приготовления керосина и мазута. В 2006 г. был введен в эксплуатацию узел ввода присадок в дизельное топливо (ДТ) с еще четырьмя ШУ. В 2010 г. были внедрены очередные два ШУ с контроллерами в связи с началом работы комплекса глубокой переработки нефти на базе гидрокрекинга вакуумного газойля. Данная установка позволяет работать в трех режимах: с целью получения максимального объема дизельного топлива, наибольшего выпуска керосина либо максимальных объемов производства и того, и другого вида продукции. В 2011 г. произошло расширение (до четырех ШУ) узла смешения дизельных топлив в связи с модернизацией парка смешения светлых нефтепродуктов для обеспечения производства топлива с ультранизким содержанием серы и выполнения требований технического регламента РФ на соответствие стандарту ЕВРО-4. В 2013 г. были введены в эксплуатацию три ШУ узлом ввода присадок в топливо ТС (авиакеросин). Таким образом, к настоящему моменту, в результате вышеперечисленных модернизаций и ряда менее крупных работ, система имеет информационную мощность порядка 11 000 сигналов и представленную на рис. 2 структуру.
Рис. 2. Структурная схема АСУ ТП парка смешения топлив ОАО «Киришинефтеоргсинтез»
АСУ ТП ПСТ ОАО «Киришинефтеоргсинтез» имеет ряд особенностей. Одна из наиболее важных — непрерывный цикл работы оборудования, что подразумевает полное отсутствие за все время эксплуатации АСУ ТП остановов ПСТ на ремонты, модернизации и т. д. Прекращение работы парка смешения означает фактически остановку всего предприятия, что влечет за собой значительные финансовые потери. Вследствие этой особенности все модернизации и расширения проводились при работающем оборудовании АСУ ТП. Добавление параметров в систему, незначительные изменения алгоритмов и т. п. выполнял непосредственно обслуживающий персонал АСУ ТП, который прошел соответствующие курсы в Центре обучения НПФ «Круг». Более масштабные изменения требовали непосредственного участия специалистов НПФ «Круг». Одной из интересных работ, связанных с этой особенностью объекта автоматизации, стала замена контроллеров, управляющих оборудованием парка смешения дизельных топлив, на более современные. Обновление было выполнено после того, как старые контроллеры безотказно отработали более десяти лет, и было обусловлено необходимостью изменения схемы резервирования контроллеров. Работы осуществлялись после предварительной подготовки в течение нескольких часов, что позволило узлу функционировать в штатном режиме без останова и снижения мощности.
Вторая особенность ОАО «Киришинефтеоргсинтез» — практически постоянная необходимость внесения изменений в действующую систему (более и менее значительных). В связи с тем что возраст установленной АСУ ТП приближается ко второму десятку и за это время было произведено до десяти достаточно крупных расширений, то можно представить себе количество разных модификаций оборудования и программного обеспечения (ПО) даже в пределах одного ПТК Круг-2000, которое применяется на данном объекте. Несмотря на это, никаких проблем, связанных с поддержкой старого оборудования и ПО, за все время эксплуатации не было. Благодаря преемственности оборудования и версий ПО, входящих в состав ПТК Круг-2000, можно постепенно менять контроллеры и обновлять ПО. Объясняется это и модульностью ПТК, которая позволяет по мере необходимости наращивать как информационную, так и функциональную мощность системы. Таким образом, несмотря на свой солидный возраст, система является современной, активно развивается и не требует «бульдозерного» варианта модернизации, когда необходимо заменить все «сразу и сейчас», что обычно связано со значительными финансовыми и временными затратами и неприемлемо для данного объекта.
Третья особенность этого проекта — большое количество оборудования и подсистем сторонних производителей, информация от которых по различным протоколам и каналам связи передается, отображается и хранится в АСУ ТП. Например, измерение уровня и температуры выполняется приборами TGD фирмы Valcom, при этом расчет массы и объема нефтепродуктов в резервуарах осуществляется ПТК Круг-2000, а данные по содержанию серы принимаются от хроматографов «Кристалл 5000». С помощью ПТК также производится, например, управление вариаторами скорости дозирующих насосов. Информация, необходимая для принятия решений на общезаводском уровне, передается в АСУП завода. Обмен со сторонними системами производится как на уровне контроллеров, так и на уровне серверов баз данных интегрированной SCADA-системы Круг-2000 с использованием общепринятых протоколов типа Modbus и OPC или драйверов, специально разработанных под конкретные устройства, механизма файлообмена и т. д. Таким образом, ПТК выполняет функции единого интегрирующего центра для всех подсистем управления, присутствующих в АСУ ТП ПСТ.
В ближайшем будущем на данном объекте планируются работы по замене сигнализаторов загазованности на приборы фирмы Stahl, а также обновление версии ПО SCADA Круг-2000.
Похожие задачи решались и при автоматизации других парков нефтепродуктов: Туапсинского НПЗ, Сургутского ЗСК, Ярославского НПЗ и других нефтезаводов.
C точки зрения возможности интеграции приборов сторонних производителей в АСУ ТП заслуживает внимания проект автоматизации товарно-сырьевого парка Павлодарского НХЗ. Система была внедрена в 1994 г.: SCADA Круг-2000 под операционной системой MS-DOS. В 2012 г. потребовалось произвести замену персональных компьютеров в связи с их моральным и физическим старением. В связи с недостаточностью финансирования было принято решение обновить только оборудование и ПО верхнего уровня (SCADA), а полевые приборы оставить существующие. Таким образом, появилась задача интеграции с приборами, произведенными еще в начале 1990-х гг. Полноценная документация на них отсутствовала, но замена была произведена успешно. В рамках данных работ были разработаны OPC-серверы для комплексов телемеханики ТК-301, приборов Ш9329АИ и УГР-1М.
Помимо создания АСУ ТП парков нефтепродуктов на нефтезаводах, у фирмы «Круг» накоплен значительный опыт автоматизации нефтебаз. Примером тому могут служить нефтебазы в таких городах, как Пенза, Тихорецк, Новороссийск и др.
Как уже отмечалось выше, инжиниринговые подразделения НПФ «Круг» могут выполнять проекты не только на базе ПТК собственной разработки, но и на оборудовании и ПО сторонних производителей. Например, АСУ ТП приема, хранения и отпуска нефтепродуктов на нефтебазе в г. Тихорецк (ПАО «НК «Роснефть» — Кубаньнефтепродукт») реализована на устройствах и ПО Schneider Electric. По требованиям заказчика в качестве контроллеров были выбраны ПЛК Modicon Premium с ПО Unity Pro XL. В данном случае АСУ ТП решает все необходимые задачи, включая управление процессами приема нефтепродуктов с железнодорожных цистерн, их хранения в резервуарных парках и отпуска нефтепродуктов в автоцистерны.
Примером применения решений НПФ «Круг» на судовых терминалах является проект по созданию АСУ ТП склада нефтепродуктов в г. Новороссийск. Склад нефтепродуктов судового сервисного центра ООО «База Технического Обслуживания Флота — Терминал» — это крупнейший объект с проектным грузооборотом 540 тысяч тонн в год.
Система автоматизации данного склада позволяет управлять процессами приема, накопления и отгрузки дизтоплива и мазута на морские суда и выполняет все требуемые функции, включая противоаварийные защиты и блокировки, дистанционное управление запорно-регулирующей арматурой и насосными агрегатами, управление процессом слива/налива нефтепродуктов и т. д. Верхний уровень АСУ ТП выполнен на базе SCADA Круг-2000, входящей в состав ПТК Круг-2000. Связь между SCADA-системой и контроллерами организована с использованием протокола ОРС, а модули ввода/вывода дискретных и аналоговых сигналов контроллеров объединены линией Ethernet с топологией «кольцо» и вместе с барьерами искробезопасности и коммуникационным оборудованием полевых шин смонтированы в электротехнических ШУ, которые установлены в операторной и электрощитовых.
Еще одним перспективным направлением в этой отрасли на данный момент является разработка АСУ ТП для топливозаправочных комплексов (ТЗК) аэропортов. Применение систем автоматизации на данных объектах позволяет организовать оперативно-диспетчерский контроль и управление процессами хранения, слива/налива нефтепродуктов, обеспечивает выполнение требуемых противоаварийных защит и технологических блокировок. На данный момент НПФ «Круг» уже выполнено семь таких проектов, и еще пять находятся на стадии проектирования и внедрения. Проработанные технические решения охватывают весь комплекс автоматизации, включая выбор полевого КИП, блок-боксов для размещения оборудования АСУ ТП, программных и аппаратных средств, организацию системы диспетчеризации, решение вопросов передачи информации в MES-систему и создание тренажерного комплекса для обучения оперативного персонала. Базой для создания АСУ ТП ТЗК в данных проектах служит ПТК Круг-2000.
Разработанные АСУ ТП ТЗК выполняют практически весь комплекс задач по управлению ТЗК, в том числе:
- управление процессом приема авиатоплива с авто- и железнодорожных цистерн;
- управление выдачей авиатоплива на пункты налива в аэродромные топливозаправщики (ТЗА) и центральные топливозаправщики (ЦЗТ) с дозировкой противоводокристаллизационной жидкости;
- контроль режимов работы резервуаров (прием, выдача, отстой с обратным отсчетом минимального времени);
- автоматическая сборка предопределенных маршрутов движения нефтепродуктов;
- контроль правильности собранных оператором маршрутов движения топлива;
- дистанционное управление блочными насосно-фильтровальными станциями;
- управление процессом топливоснабжения дизельной электростанции и котельной;
- дистанционное управление насосными агрегатами и запорной арматурой;
- автоматическое определение герметичности запорной арматуры;
- сбор данных о наличии пожара на складе;
- автоматическое отключение электроэнергии по секциям при пожаре;
- перевод запорной арматуры в положение, соответствующее безопасному состоянию объекта, и их обесточивание при наличии сигналов о загазованности;
- обесточивание насосного оборудования при наличии сигналов о загазованности.
С целью унификации контроллерного оборудования система управления автоматической фильтровальной станцией выполнена на оборудовании ПТК Круг-2000. Это позволило получить глубокую интеграцию подсистемы управления аппаратами фильтрации топлива (АФТ) в общую АСУ ТП, тем самым уменьшив время на инжиниринг и наладку системы, минимизировав количество единиц ЗИП, сократив объем знаний, требующихся для эксплуатации системы, и т. д. В этих проектах также решены вопросы по интеграции с измерительным комплексом «Струна», служащим для измерения уровня, температуры, плотности, давления, массы и вычисления объема нефтепродуктов.
Приведенные в данной статье примеры показывают, что, несмотря на большое многообразие складов ГСМ, можно выделить несколько основных выполняемых ими функций, которыми являются: хранение нефтепродуктов в резервуарах, компаундирование нефтепродуктов, прием и отгрузка нефтепродуктов по железной дороге, автомобильным, водным и трубопроводным транспортом. Среди основных задач автоматизации складов ГСМ — проведение складских операций в соответствии с установленными требованиями безопасности, минимизация ручных операций по управлению арматурой, насосным оборудованием, сборкой маршрутов, решение учетных задач, передача необходимой информации на корпоративный уровень (рис. 3).
Рис. 3. Общая структура АСУ ТП складов ГСМ
Многочисленные внедрения в данной области позволили НПФ «Круг» обобщить имеющиеся наработки и создать ряд типовых решений по автоматизации складов ГСМ, парков нефтепродуктов, наливных терминалов и ТЗК. Решения предназначены для создания АСУ ТП, целями которых являются:
- организация оперативно-диспетчерского контроля и управления процессами хранения, слива/налива нефтепродуктов;
- получение данных о материальном балансе склада, ведение учета (коммерческого и технического) массы принятых и отгруженных нефтепродуктов;
- снижение уровня трудоемкости технологических операций на объекте управления, обеспечение комфортных условий труда эксплуатационного персонала;
- обеспечение необходимого уровня безопасности и надлежащего функционирования складов ГСМ во всех режимах работы, а также выполнения требуемых противоаварийных защит и технологических блокировок.
Применение типовых решений дает ряд преимуществ, таких как уменьшение времени и стоимости проектирования, снижение затрат на инжиниринговые, пусконаладочные работы и техническое обслуживание, широкие возможности по расширению и масштабированию системы. Как следствие — использование разработанных НПФ «Круг» типовых решений приводит к снижению совокупной стоимости владения системой автоматизации в целом.
8 апреля, 2020
24 сентября, 2018
12 ноября, 2021
Здравствуйте!
Уважаемые специалисты.
Требуется строительно-подрядная организация для строительства СКЛАДА ГСМ АВИАТОПЛИВА в г.Усть-Каменогорск ВКО.
Возможно у вас имеются компании партнеры, имеющие возможности, опыт и оборудование для выполнения этого вида работ.
Буду признателен за предоставленную информацию.