Презентация на тему Автоматизированные системы диспетчерского управления технологическими процессами в нефтегазовой отрасли; проблемы и решения.

сфера человеческой деятельности, функцией которой является выработка и теоретическая

систематизация объективных знаний
о действительности.

Диалектика – методология научного познания.

Основные принципы диалектики – всеобщая связь, становление и развитие – осмысливаются с помощью всей исторически сложившейся системы категорий и законов.

Пределы науки похожи на горизонт;
чем ближе подходят к ним,
тем более они отодвигаются.
П. Бауст.

реки Ухты, впервые была доставлена в Москву .
1745 г.

- Федор Прядунов получил разрешение начать добычу нефти со дна реки Ухты; Прядунов также построил примитивный нефтеперегонный завод и поставлял некоторые продукты в Москву и Санкт-Петербург.
1823г.-братья Дубинины открыли нефтеперерабатывающий завод в Моздоке для переработки нефти, собираемой с близлежащего Вознесенского нефтяного месторождения.
1846г.- пробурена первая нефтяная скважина в мире (на Биби-Айбатском месторождении вблизи Баку); более чем на десятилетие раньше, чем была пробурена первая скважина в США. С этим событием связывают начало современной нефтяной промышленности.
На рубеже19-20 века - на долю России приходилось более 30% мировой нефтедобычи.

и чуть ранее.

1906г. - саратовский купец Мельников бурит

на своем хуторе у села Дергачи артезианский колодец. От случайной искры скважину охватило пламенем, которое с трудом удалось погасить. Сын Мельникова, студент Рижского политехнического института отвез пробу природного газа на анализ, где определили, что это метан. Предприимчивый купец построил на этом месте стекольный и кирпичный завод, используя газ в качестве дарового топлива.

Чуть ранее - 1876г., Д.И.Менделеев поставил вопрос о широком применении нефтяного попутного газа, справедливо считая, что газ это топливо будущего. Это предсказание успешно претворяется в жизнь, претворяется в жизнь согласно законам диалектики.

2012г. – Место газовой отрасли в экономике РФ и роль ОАО “Газпром “ в мире (без комментариев).

деятельности функционально связано с уровнем знаний.

Кристаллизация знаний.

Организационное развитие: первые

школы и университеты, Академия наук, система высшего образования, система нефтегазового образования.

= φ (знаний)

первого в России высшего общеобразовательного учебного заведения; 1724 г. -

основана Петербургская Академия наук (с 1917 г. Российская Академия наук, с 1925 г. - АН СССР). “…альфой и омегой нашей дидактики да будет изыскание и открытие способа, при котором учащие меньше бы учили, учащиеся же больше учились.” Ян Амос Каменский (18 век) Доклад Римского Клуба. Начало эры компьютерного обучения. Науку часто смешивают со знанием. Это грубое недоразумение. Наука есть не только знание, но и сознание, т.е. умение пользоваться знанием как следует. В.А. Ключевский.

новые термины








Информация

- свойство материи. Одной из важнейших вех в развития диалектики является системный анализ. Надо многому учиться,
чтобы осознать, что
знаешь мало.
М. Монтень.

Развитие диалектики

ВТ

информатика

кибернетика

экология

др.

НТП,
ИТ ( катализатор НТП),
информационные
национальные ресурсы,
Интернет,
синергетика
и др.

Экологические проблемы
Технологическая опасность процессов

Особенность управления: иерархия оперативно-диспетчерских служб

Нефтегазовая

отрасль – разнообразная по технологическим объектам и по решаемым задачам предметная область для проведения научных исследований, особенно по проблемам автоматизации и информатизации.

добыча

транспортировка

хранение

распределение

переработка

Технологические процессы нефтегазовой отрасли как объекты автоматизации и управления.

 расположены в основных районах потребления газа. Позволяет регулировать сезонную неравномерность

потребления газа, снижать пиковые нагрузки в ЕСГ, обеспечивать гибкость и надежность поставок газа. Сеть ПХГ обеспечивает в отопительный период до 20% поставок газа российским потребителям, а в дни резких похолоданий эта величина достигает 30%. ПХГ позволяют выравнивать суточные колебания газопотребления,   удовлетворяя пиковый спрос в зимний период. что крайне необходимо для РФ  ее климатическими особенностями и удаленностью источников ресурсов от конечных потребителей.
Чаще всего ПХГ организуется в пористых пластах песчаника  земной коры, герметично закупоренных сверху куполом из слоя глины (природные ПХГ). В порах песчаника может находиться вода, но могут скапливаться и углеводороды. В процессе создания ПХГ в водоносном слое газ, скапливающийся под глиняной покрышкой, вытесняет воду вниз. В процессе создания хранилища часть газа захватывается в пласте-коллекторе, чтобы создать необходимое давление. Этот газ называется буферным газом. Самое большое хранилище в мире — Северо-Ставропольское ПХГ. Его объем составляет приметно половину от всего газа, закачиваемого в хранилище. Газ, который потом будут извлекать из ПХГ, называется активным или рабочим Его объем — 43 млрд кубометров активного газа. По оценке специалистов этого объема хватило бы, чтобы покрыть годовое потребление, например, Франции или Нидерландов. Северо-Ставропольское ПХГ было построено в истощенном газовом месторождении.

газовую залежь при заданных технологическим проектом показателях. Газ из МГ

 поступает на площадку очистки газа от механических примесей, затем на пункт замера и учета газа, затем в КЦ, где компримируется и подается на газораспределительные пункты (ГРП) по коллекторам. На ГРП общий газовый поток разделяется на технологические линии, к которым подключены шлейфы скважин. Обвязка технологических линий позволяет измерить производительности каждой скважины, температуру и давление газа при закачке.


Обратно в трубу. Отбор газа из ПХГ является практически таким же технологическим процессом, как и добыча из газовых месторождений, но с одним существенным отличием: весь активный (товарный) газ отбирается за период от 60 до 180 суток. Проходя по шлейфам, он поступает на газосборные пункты, где собирается в газосборный коллектор. Из него газ поступает на площадку сепарации для отделения пластовой воды и механических примесей, после чего направляется на площадку очистки и осушки. Очищенный и осушенный газ поступает в магистральные газопроводы.

б). Автоматизация

в)Автоматизированные
технологических системы управления
объектов (без ЭВМ) (АСУ ТП)

объект

ИМ

Д

Регулятор

Человек

Технологический
процесс

САР,САУ,
телемеханика

Человек

Технологический
процесс

Многоуровневые
системы сбора,
обработки и
передачи
информации
(типа SCADA)

Диспетчерские
службы

и обработкой информации. Информация –совокупность знаний о фактических данных

и зависимостях между ними. Есть различие между данными и информацией. Данные это информация, представленная в форме, необходимой для ввода в компьютер, хранения, обработку и выдачу пользователям. Документ- материальный объект. Источником информации в системах автоматизации являются люди и документы, а потребителям информации являются –люди ( пользователи).
Обращение пользователей к системе автоматизации осуществляется с помощью запросов. Запрос - формализованное сообщение , поступающее на вход системы и содержащие условие на поиск данных и указание о том, что следует сделать с представленным данными.
Система автоматизации –совокупность информационных массивов, технических, программных и языковых средств, предназначенных для сбора, хранения , поиска, обработки, и выдачи данных по запросам пользователей.

системы.
Электронные таблицы.
Мультимедиа-технологии.
Case-технологии
Технологии искусственного интеллекта (ИИ) и, в частности, экспертные

системы (ЭС).
Электронный документооборот (корпоративные системы технического документооборота).
Глобальные и локальные сети.
Виртуальная реальность.
Телекоммуникационные технологии.
Технологи «клиент-сервер».
Компьютерное обучение.
SCADA и др.

фирмы 9. Интерфейсы и протоколы;
производителя; 10. СУБД;
4. Платформа; 11.

Функции;
5. Человеко-машинный 12. Поддержка;
интерфейс; 13. Параметризация;
6. Архитектура системы; 14. Время визуализации;
7. Типы контроллеров и 15. Надежность;
удаленных терминалов; 16. Открытость;
17. Наращиваемость системы.
Примеры систем:
View Star 750 SPIDER Lab Windows CPI Fix DMax
View Star 350 SINAUT LSX Real Flex IGSS
OASyS Lab View Genesis Factory Link IV Software
RTAP+ In Touch IMAGE Trace Mode

SCADA
Телеметрия
Связь и передача данных
Получение данных
Управление и контроль
Моделирование в реальном

времени

Управление выполнением контрактов

Параметризация графических
дисплеев

Прогнозное моделирование

Прогнозирование нагрузки

Мониторинг и управление
системой

Конфигурирование системы
и программного обеспечения

Регистрация сообщений
о состоянии системы

Параметризация систем
передачи

Параметризация контрактов

Интерфейс
человек-машина

Процесс
планирования

Уровень 5
РАО «Газпром»

АРМы системы управления
производством предприятия ………………
ЛВС системы управления
производством предприятия
Уровень 4
Предприятие


АРМы системы управления
производством
………………..
ЛВС системы управления производством (подразделение) Уровень3
КС (УМГ)
Пост управления КЦ …… Уровень2
КЦ
Коммуникационная магистраль
1…N 1…N
КП СЛТМ Уровень1 Локальные системы автоматики и телемеханики

Комплекс
СИВ

WS
SCADA

Периферийные
устройства

WS
Модель МГ

Периферийные
устройства

FS

FS-ORACLE

АРМ Т

Терминалы
диспетчера

Проекционное
табло

Региональная сеть передачи данных

АРМ

Терминалы
диспетчера

Маршру-
тизация

Маршру-
тизация

САУ ГПА

ПЛК

АРМ

WS
SCADA

Периферийные
устройства

АРМ
эколога

ПУ
СЛТМ

Маршру-
тизация

Маршру-
тизация

FS-ORACLE

ЛВС

ЛВС КС

Комплекс
эксплуатационной
поддержки

Проекционное
табло

мы сумели понять настолько хорошо, что можем обучить этому

компьютер. Там, где мы еще не достигли такого уровня понимания, речь пока идет лишь о профессиональном искусстве. Формальная запись алгоритма или программы на ЭВМ, по существу, позволяет выполнить весьма полезный тест глубины наших знаний, так как переход от искусства к науке просто означает, что мы поняли, наконец, как автоматизировать данную предметную область.“
(Кнут).

1. Удаление ЛПР от объекта управления

2. Интеграция кибернетических и информационных процессов

3. Расширение спектра задач на верхнем уровне за счет плохо формализуемых задач

Перевод решения задач нижнего уровня с автоматизированного на автоматическое управление


4. Расширение спектра функций диспетчера в человеко- машинной системе управления (учет технологического риска и др.)

АСУ ТП-многоуровневая человеко-машинная система

Диспетчер

Оператор

N

общая иерархия
проблем

2
Задача 1

АРМы-диспетчеров,
комплексы моделирования, решения
режимно-технологических задач
САР, САУ, информационно-
измерительные технологии

Технологические

объекты газовой
отрасли

Данные

Задания

Уровень ПХД Уровень автоматизированного управления Уровень автоматического управления

Управление

процессы – суть эволюции. и др. Переход к инновационному подходу

при внедрении достижений НТП. Качественно новые возможности, предоставляемые ИТ, в том числе и на моделирование (модель+программа). Проблемы носят интегральный характер и требуют для своего решения объединения знаний различных предметных областей.

трубопроводного транспорта)
объекты
управления

представлений
Session-уровень соединений
Transport-транспортный уровень
Network-сетевой уровень
Data LLC-логический

канал
Link MAC-доступ к среде
Physical-физический уровень

Open System
Interconnection OSI-
модель взаимосвязи
открытых систем

Признаки:
уровням модели ISO/OSI






Примеры основных протоколов:
Novell, SNA, DEC, TCP/IP
Internet, Apple Talk, OSI,
Banyan VINES

Прикладные

Транспортные

Сетевые

Протоколы и интерфейсы
нижних уровней модели OSI

Промышленные
Fieldbus-cети

Прочие

наименование
разработчик
стек
функции
область применения
примечание

для АСУТП процесса: интеграция (информации) и централизация (управления).

“АСДУ –

это неоднородная (человеко-машинная) система управления технологическим процессом, интегрирующая на АРМе диспетчера профессиональные знания диспетчера с информационно-управляющей системой (ИУС), обеспечивающей автоматический сбор, передачу и отображение информации, а также автоматизирующей все требуемые расчетные процедуры и выполнение управляющих воздействий для достижения поставленной цели в соответствии с заданными критериями “.

это специалист,
знающий:
технологический процесс;
автоматизированные системы управления;

владеющий:
информационными технологиями;
иностранным

языком (для экспортных газонефтепроводов).

ИУС

выученное забыто. Б.Ф.Скиннер (ХХ век )

показатель
Экологический
показатель

Показатель надежности
функционирования АСДУ

компаниях
Повышение роли оперативно-диспетчерских служб в управлении технологическими процессами.
Существенный

рост требований к профессионально-психологической подготовке.
Высокая опасность несвоевременных или ошибочных действий, которые могут привести к значительным материальным, экологическим потерям, а иногда и к человеческим жертвам.
Общегосударственное значение, которое имеют последствия аварий, которые произошли по вине оперативно-диспетчерского персонала компаний.

уровне) нормативных документов, определяющих статус оперативно-диспетчерского управления и служб

их осуществляющих;
Разработка общих требований к подготовке диспетчерского персонала;
Введение системы аттестации оперативно-диспетчерского персонала.

объекта препятствовать нанесению ущерба или ограничивать его величину «приемлемый ущерб»

-ущерб, превышение которого приводит к снижению уровня качества объекта ниже приемлемого значения Риск (R)-вероятность наступления заранее определенных нежелательных последствий, например, аварий с четко оговоренным ущербом. R =Вер{ущерб > допустимый ущерб}. ISO-9000 ИСО 9004-4-93 «общее руководство качества и элементы системы качества. Часть 4:руководящие указания по улучшению качества»

От статистики к качеству
подрядчики
заказчик
повышение
качества
резервирование
отказы
обслуживание и
ремонт
СМК
проектирование

разработка эксплуатация снятие с пр-ва

ЖЦ

выход на стандарты и сертификацию
по ISO/IEC – 15288, «Газпромсерт»

системе (комплекс оценки качества – КОК).

Типовые процессы

стандарта ISO/IEC 15288 “Системная инженерия – процессы жизненного цикла систем“ получили свое математическое описание (100 математических моделей).

Программный комплекс ”Человеческий фактор“ используются следующие модели:

“Анализ риска ошибок при контроле “;
“Анализ корректности выполнения функций обработки “;
“Анализ возможностей по мониторингу “;
“Анализ комплексного функционирования “.

научно-методических основ автоматизированного ОДУ.
Технология построения интегрированных автоматизированных ИУС.
Переход

к многокритериальной системе показателей (экономические, эколог. Критерии, надежность).
Качество, стандарты и жизненный цикл (15288 –Системная инженерия и этапы жизненного цикла).Контроль оценки качества.
Интеллектуальный анализ корпоративных данных и технология построения СППР.
Развитие систем автоматизированного мониторинга.
Комплексное решение проблем безопасности и многое другое.