Глава 4. Технические средства

для построения систем автоматического

регулирования и управления ................................................ 39

4.1. Автоматические регуляторы,

исполнительные механизмы и регулирующие органы ............ 39

4.1.1. Автоматические регуляторы ..................................... 39

4.1.2. Исполнительные механизмы ............................... 40

4.1.3. Регулирующие органы ............................................. 42

4.2. Агрегатные комплексы и системы

технических средств автоматизации ГСП ......................................... 43

4.3. Микропроцессорные технические средства ..................... 44

Глава 5. Глубинные приборы ................................................... 46

5.1. Глубинные манометры ..................................................... 46

5.2. Глубинные манометрические термометры ................ 50

5.3. Устройства для измерения расхода (дебита) природного газа .............................................................................. 52

Раздел 2. Разработка систем автоматизации производственных процессов ................................................... 54

Глава 6. Автоматические системы регулирования ......... 54

6.1. Структура автоматических систем регулирования, их классификация и требования,

предъявляемые к ним ................................................................... 54

6.2. Автоматические регуляторы и их характеристики ........... 59

Глава 7. Проектирование систем автоматизации производственных процессов .............................................. 63

7.1. Анализ технологического процесса

как объекта управления ............................................................ 63

7.2. Схемы автоматизации технологических процессов .. 66

7.3. Принципиальные электрические

и пневматические схемы .............................................................. 71

7.4. Щиты и пульты ................................................................. 74

Глава 8. Автоматизированные системы

управления технологическими процессами ................................. 77

8.1 Назначение и цели создания автоматизированных систем управления

технологическими процессами (АСУ ТП) ................................... 77

8.2. Функциональные структуры АСУ ТП ...................... 79

8.3. Виды обеспечения АСУ ТП ..................................... 81

Глава 9. Автоматизация технологических

процессов подготовки, транспорта нефти и газа ......................... 85

9.1. Автоматизированная система управления технологическими процессами

подготовки и транспорта нефти и газа ......................................... 85

9.2. Комплекс технических средств ....................................... 92

9.2.1. Технические средства локальной автоматики ............ 92

Преобразователь измерительный «Сапфир – 22» ................ 92

Блок преобразования сигналов .............................................. 93

Термопреобразователь сопротивления ТСМУ 9418 ........... 95

Сигнализатор уровня СУР – 2 ................................................ 97

Датчик уровня ультразвуковой ДУУ1 – 09 ........................... 97

Счетчик нефти турбинный «МИГ» ........................................ 98

Влагомер «Байкал-2» ........................................................... 100

9.2.2. Технические средства обработки

информации и управления технологическим процессом ........ 101

Автоматизация установки сепарации нефти и газа нефтяного промысла на базе

контроллеров ADAM-500 103 ................................................... 101

Контроллер промышленный

комбинированный ГАММА–4М ............................................... 117

Литература ............................................................................ 121

Введение

Автоматика – это отрасль науки и техники, охватывающая теорию и принципы построения средств и систем управления производственными процессами. Автоматика – является основой автоматизации. Слово «автоматика» – греческого происхождения и означает «самодействие».

Автоматизацией называют этап развития машинного производства, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами и передачей этих функций техническим устройствам.

Под управлением производственным процессом понимают такое воздействие на него, которое обеспечивает оптимальный или заданный режим работы. Управляемый производственный процесс называют объектом управления. Совокупность технических устройств, используемых для управления, и производственного персонала, принимающего в нем непосредственное участие, образует совместно с объектом управления систему управления.

Процесс управления складывается из следующих основных функций, выполняемых системой управления:

1. Получение измерительной информации о состоянии производственного процесса как объекта управления.

2. Переработка полученной информации и принятие решения о необходимом воздействии на объект для достижения целей управления.

3. Реализация принятого решения, т. е. непосредственное воздействие на производственный процесс.

Технические устройства, которые применяются в системах управления для автоматизации этих функций, называются техническими средствами автоматизации. Средства, предназначенные для получения информации о состоянии объекта управления, называются средствами измерений.

В нефтегазовой промышленности чаще всего приходится измерять значения следующих технологических параметров: давления, температуры, уровня, расхода.

В зависимости от степени участия человека – оператора в управлении различают следующие системы:

1. Ручного дистанционного управления, в которых функции переработки измерительной информации, определения необходимых управляющих воздействий и их реализации (с помощью средств дистанционного управления) выполняет человек.

2. Автоматизированные, в которых человек выполняет только часть функций системы управления.

3. Автоматические, в которых процесс управления протекает без непосредственного участия человека.

Среди автоматических систем наиболее распространены автоматические системы регулирования, которые предназначены для поддержания заданных значений технологических параметров, характеризующих состояние производственного процесса как объекта регулирования. С появлением новых технических средств автоматизации в виде управляющих вычислительных машин в практику автоматизации производственных процессов вошел принципиально новый тип систем управления – автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Под автоматизацией производственных процессов нефтяных и газовых промыслов следует понимать применение приборов, приспособлений и машин, обеспечивающих бурение, добычу, промысловый сбор, подготовку и передачу нефти и газа с промысла потребителю без непосредственного участия человека, лишь под его контролем. Автоматизация производственных процессов является высшей формой развития техники добычи нефти и газа, предусматривающая применение передовой технологии, высокопроизводительного и надежного оборудования.

Первые попытки автоматизации нефтяных промыслов отно-сятся к 1951 – 1952 гг., когда на нефтяных промыслах Орджоникидзенефти (Азербайджанская ССР) была смонтирована система автоматизации и диспетчеризации нефтяных скважин. Однако из-за несовершенства автоматики, сложности аппаратуры дистанционного контроля и управления,

а также малой надежности линий связи, испытание системы не дало положительных результатов.

В 1968 г. были утверждены основные положения по обустройству и автоматизации нефтедобывающих предприятий, определены сроки разработки и изготовления новых средств автоматики и автоматизированного блочного технологического оборудования, утвержден план комплексной автоматизации но-вых и уже действующих нефтедобывающих предприятий. При этом в качестве базовой была принята однотрубная технология сбора нефти и газа.

Внедрение автоматизированных систем управления (АСУ) технологическими процессами бурения скважин, добычи, подготовки и переработки нефти и газа обеспечивает повышение оперативности управления системой нефтегазового снабжения и объектами нефтяной и газовой промышленности, улучшение качества продукции, значительное повышение производительности труда.

Современные нефтегазодобывающие предприятия представляют собой сложные комплексы технологических объектов, рассредоточенных на больших площадях, размеры которых достигают десятков и сотен квадратных километров. Технологические объекты (скважины, групповые измерительные установки, сепарационные установки, сборные пункты, установки комплексной подготовки нефти и газа, резервуарные парки) связаны между собой через продуктивный пласт и поток продукции, циркулирующей по технологическим коммуникациям. Добыча нефти и газа производится круглосуточно, в любую погоду, поэтому для нормального функционирования нефтегазодобывающего предприятия необходимо обеспечить надежную работу автоматизированного оборудования, дистанционный контроль за работой технологических объектов и их состоянием.

Неотъемлемой частью любой автоматизированной системы управления технологическим процессом являются устройства связи с объектом (УСО), назначение которых заключается в сопряжении датчиковой аппаратуры, исполнительных механизмов контролируемого объекта и технологического процесса с вычислительными средствами системы.

В данном курсе лекций произведен краткий обзор технических средств, которые предназначены для построения нижнего уровня АСУ ТП, в том числе территориально распределенных.