Моделирование автоматизированных систем управления магистральными нефтепроводами на примере Трубопроводной системы «Восточная

Миссия
Обеспечить безопасную эксплуатацию сложного магистрального нефтепровода с предотвращением развития аварийных ситуаций
Разработать алгоритмы управления для единой автоматизированной системы управления магистральным нефтепроводом
Цель
Построить математическую гидравлическую модель нефтепровода
и модель системы управления нефтепроводом
Задача
Единая система управления (ЕСУ)

Современные магистральные трубопроводы, прокладываемые в сложных климатических, сейсмических и геологических условиях, рассчитаны на высокие давления
ЕСУ ТС ВСТО
Олекминск
Киренск
Талакан
Алдан
Речушка
Сковородино
Тайшет
Возрастает сложность управления,
а также ущерб от аварий
-55°С
-50°С

Схема функционирования ЕСУ

Структура комплексной математической модели нефтепровода

Процесс создания комплексной математической модели нефтепровода
1. Построение гидродинамической модели
2. Организация взаимодействия с гидродинамической моделью
3. Построение системы визуализации
4. Верификация гидродинамической модели
5. Построение математической модели систем управления МН
6. Формулирование основных принципов управления МН
7. Разработка технологических алгоритмов управления ЕСУ,
предусматривающих управление МН в штатных
и аварийных ситуациях

Структура комплексной математической модели нефтепровода

алгоритмы запуска, штатной и аварийной остановки подпорных и магистральных насосных агрегатов; алгоритмы частотного регулирования магистральных насосных агрегатов, алгоритмы регулирования положением заслонок узлов регулирования давления (ПИД-регуляторы);
алгоритмы изменения схем работы узлов регуляторов давления;
алгоритмы, реализующие защиты НПС по максимальному и минимальному давлению, другие общестанционные защиты;
алгоритмы, имитирующие неисправность технологического оборудования.
Математическая модель систем управления МН

Разработка технологических алгоритмов управления
Разработка основных и вспомогательных алгоритмов
управления в штатных ситуациях
Структурированное описание шагов алгоритмов,
включая формирование флагов готовности к началу
и продолжению работы алгоритмов
Моделирование аварийных и предаварийных
ситуаций на нефтепроводе,
разработка алгоритмов защит нефтепровода
Разработка принципов управления МН в штатных
и аварийных ситуациях

Алгоритмы ЕСУ построены по
параметрическим принципам
что определяет
универсальность
алгоритмов
в различных условиях
а также
при изменении свойств нефти
и
при внесении корректировок в карту технологических режимов

Непревышение несущей способности секций труб и разрешенного рабочего давления при нестационарных процессах
Отсутствие работы насосных агрегатов в неноминальной зоне своих характеристик
Отсутствие работы регуляторов давления в неноминальной зоне своих характеристик
Отсутствие образования самотечных участков при нестационарных процессах
Отсутствие или минимизация приема нефти в резервуары аварийного сброса
Недопущение срабатывания общестанционных и общеучастковых защит
Критерии разработки технологических алгоритмов управления трубопроводами

Основные алгоритмы управления:
Алгоритмы пуска
Алгоритмы переходов между режимами
Алгоритмы раскачки резервуаров аварийного
сброса
Алгоритмы штатной остановки
Алгоритмы управления трубопроводом в аварийных и предаварийных ситуациях
Математическая модель систем управления МН

Выводы
Использование математического моделирования позволяет:
оптимизировать работу трубопровода в различных режимах работы
проверить основные проектные решения
произвести выбор необходимого оборудования
проверить алгоритмы управления во всех технологических режимах,
а также в случаях возникновения аварийных или предаварийных ситуаций