УДК 681.5.011

Автоматизация атмосферного блока перегонки нефти

Чекмарев Павел Андреевич – студент магистратуры Казанского национального исследовательского технологического университета.

Научный руководитель Валеев Ильдар Наилевич – доцент кафедры Систем автоматизации и управления технологическими процессами Казанского национального исследовательского технологического университета.

Аннотация: В данной статье были отражены основные преимущества и недостатки автоматизации атмосферного блока перегонки нефти. Сформулированы требования к автоматизации.

Ключевые слова: автоматизация, блок атмосферной перегонки нефти, оптимизация работы, энергосберегающие трансформаторы, система управления, датчик, привод.

Установка атмосферной перегонки нефти (АДУ) является одной из важнейших установок нефтеперерабатывающих заводов. Ее основная функция заключается в разделении сырой нефти на различные фракции с разными температурами кипения. Эти фракции далее перерабатываются на последующих установках для производства различных продуктов, таких как бензин, дизельное топливо, реактивное топливо и смазочные масла. АДУ представляет собой сложный процесс, который включает в себя несколько этапов и требует постоянного мониторинга и контроля для обеспечения качества и выхода продукции [1]. Автоматизация АДУ может помочь повысить его эффективность, надежность и безопасность.

Автоматизацию можно определить как использование систем управления и информационных технологий для уменьшения необходимости вмешательства человека в процесс. В контексте АДУ автоматизация включает в себя использование датчиков, приводов и систем управления для контроля и управления параметрами процесса, такими как температура, давление, скорость потока и состав. Данные, собранные с этих датчиков, обрабатываются системой управления, которая затем посылает сигналы исполнительным механизмам для корректировки параметров процесса по мере необходимости. Это позволяет АДУ работать более эффективно и надежно, снижая при этом риск человеческой ошибки и повышая безопасность.

Внедрение автоматизации в АДУ требует тщательного планирования и проектирования, чтобы обеспечить безопасную и эффективную работу системы. Важно провести тщательный анализ параметров процесса и определить критические контрольные точки, которые необходимо автоматизировать. Система автоматизации должна быть гибкой и масштабируемой, чтобы ее можно было адаптировать к изменяющимся условиям процесса и производственным требованиям.

Одним из основных преимуществ автоматизации АДУ является повышение эффективности. Автоматизированные системы могут работать на более высоких скоростях и с большей точностью, чем люди-операторы, что может привести к более высокой пропускной способности и меньшему потреблению энергии. Это может помочь нефтеперерабатывающим заводам производить больше продукции с меньшими затратами энергии и ресурсов, что может повысить прибыльность и снизить воздействие на окружающую среду.

Еще одним преимуществом автоматизации является повышенная надежность. Автоматизированные системы могут постоянно контролировать и корректировать параметры процесса, что может помочь предотвратить отказы оборудования и незапланированные простои. Это может повысить общую надежность АДУ и снизить риск дорогостоящего ремонта и обслуживания.

Автоматизация также может повысить безопасность за счет снижения риска человеческой ошибки. АДУ представляет собой сложный процесс, который включает в себя несколько этапов и требует постоянного наблюдения и контроля. Автоматизированные системы могут помочь снизить риск несчастных случаев и разливов, гарантируя, что параметры процесса всегда находятся в безопасных пределах.

Помимо преимуществ автоматизации, существуют также некоторые потенциальные риски и ограничения, которые следует учитывать [4]. Одним из основных рисков является возможность кибератак и системных сбоев. Автоматизированные системы уязвимы для кибератак и других угроз безопасности, которые могут поставить под угрозу безопасность и надежность АДУ. Нефтеперерабатывающие заводы должны внедрять надежные меры кибербезопасности, чтобы защитить свои системы автоматизации от этих угроз.

Одной из проблем внедрения автоматизации в АДУ является интеграция различных систем и устройств управления. АДУ — это сложный процесс, в котором участвуют несколько потоков и блоков, каждый из которых имеет свои собственные системы управления и устройства. Система автоматизации должна быть рассчитана на объединение всех этих систем и устройств в единую унифицированную систему управления. Это требует тщательной координации и взаимодействия между различными заинтересованными сторонами, включая инженеров-технологов, инженеров по системам управления и техников по приборам.

Еще одной проблемой внедрения автоматизации в АДУ является потребность в обучении и поддержке. Система автоматизации требует специальных знаний и навыков для проектирования, внедрения и обслуживания. Персонал нефтеперерабатывающего завода должен пройти всестороннее обучение системе автоматизации, включая ее эксплуатацию, техническое обслуживание и устранение неполадок. Это требует значительных инвестиций в обучение и поддержку, но необходимо для обеспечения безопасной и эффективной работы ADU.

Также потенциальным ограничением автоматизации является стоимость. Внедрение автоматизации в АДУ требует значительных инвестиций в оборудование, программное обеспечение и персонал. Затраты, связанные с автоматизацией, могут быть значительными, особенно для небольших нефтеперерабатывающих заводов с ограниченными ресурсами. Однако преимущества автоматизации часто перевешивают затраты, особенно в долгосрочной перспективе.

Несмотря на проблемы, преимущества автоматизации в АДУ значительны [2]. Автоматизация может помочь нефтеперерабатывающим предприятиям повысить свою конкурентоспособность, снизить воздействие на окружающую среду и повысить эффективность своей работы. Автоматизируя АДУ, нефтеперерабатывающие заводы могут оптимизировать свои производственные процессы и улучшить качество продукции, одновременно снизив эксплуатационные расходы и повысив показатели безопасности.

Существует несколько технологий, которые можно использовать для автоматизации АДУ. Одной из важнейших технологий является использование датчиков для контроля параметров процесса. Датчики могут использоваться для измерения температуры, давления, расхода и состава. Эти датчики могут быть подключены к системе управления, которая может обрабатывать данные и корректировать параметры процесса по мере необходимости.

Другой важной технологией является использование регулирующих клапанов для регулировки расхода и давления различных потоков. Регулирующие клапаны могут быть подключены к системе управления и автоматически регулироваться для обеспечения того, чтобы параметры процесса находились в требуемых пределах.

Использование передовых систем управления технологическим процессом (APC) также может помочь повысить эффективность и надежность АДУ. Системы APC используют математические модели процесса для прогнозирования поведения системы в различных условиях эксплуатации. Это может помочь оптимизировать параметры процесса и повысить общую производительность АДУ.

Чтобы обеспечить успешное внедрение автоматизации в АДУ, важно следовать системному подходу, который включает следующие шаги [3]:

1. Определение целей. Первым шагом является определение целей проекта автоматизации. Это включает в себя определение ключевых показателей эффективности (KPI), которые будут использоваться для измерения успеха проекта. KPI могут включать такие факторы, как увеличение производственных мощностей, улучшение качества продукции, снижение энергопотребления и повышение показателей безопасности.
2. Проведение технико-экономического обоснования. Следующим шагом является проведение технико-экономического обоснования для оценки технической, экономической и эксплуатационной осуществимости проекта автоматизации. ТЭО должно включать подробный анализ параметров процесса, требований к оборудованию и спецификаций системы управления.
3. Разработать эскизный проект: По результатам технико-экономического обоснования должен быть разработан эскизный проект системы автоматизации. Концептуальный проект должен включать описание архитектуры системы управления, требований к аппаратному и программному обеспечению, а также план системной интеграции.
4. Внедрение системы автоматизации: после завершения концептуального проекта можно внедрить систему автоматизации. Это включает в себя установку необходимого аппаратного и программного обеспечения, а также настройку системы управления. Внедрение должно осуществляться квалифицированным персоналом, обладающим необходимыми техническими навыками и опытом.
5. Ввод в эксплуатацию и тестирование: после того, как система автоматизации установлена, ее необходимо ввести в эксплуатацию и протестировать, чтобы убедиться, что она работает безопасно и эффективно. Процесс ввода в эксплуатацию и тестирования включает в себя серию проверок и испытаний для проверки производительности системы в различных условиях эксплуатации.
6. Обучение и поддержка: после того, как система автоматизации будет введена в эксплуатацию и протестирована, персонал нефтеперерабатывающего завода должен пройти всестороннее обучение по эксплуатации, техническому обслуживанию и устранению неисправностей системы. Сюда входит обучение использованию программного обеспечения системы управления, обслуживанию аппаратных компонентов и поиску и устранению общих неисправностей системы.
7. Непрерывное улучшение: система автоматизации должна постоянно контролироваться и оцениваться для выявления возможностей для улучшения. Следует поощрять персонал нефтеперерабатывающего завода к тому, чтобы он давал отзывы о работе системы и предлагал улучшения в конструкции и работе системы управления.

Список литературы

1. Choo K. S., Chang S. S. Automation in oil refineries / Journal of Engineering Science and Technology Review, vol. 5, no. 1, pp. 1-6, 2012.
2. Chidambaram S., M. P. Dudukovic Advanced process control for distillation columns in oil refineries / AIChE Journal, vol. 47, no. 8, pp. 1751-1761, August 2001.
3. Волков В. Ф., Рысаков М. Г., Борисов В. И. и др. Автоматизация технологических процессов на нефтеперерабатывающих заводах" / Нефть и газовое дело, № 3, 2015 г.
4. Бушмелев А. В., Хабарова И. В., Кузнецов В. И. и др. Автоматизация атмосферной перегонки нефти на московском НПЗ им. Горького / Нефтегазовое дело, № 1, 2013 г.