WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |
  1. Моделирование работы основных технологических узлов НПС (резервуарные парки, насосные агрегаты, узлы учет нефти и т.д.).
  2. Моделирование работы линейной части магистрального нефтепровода.
  3. Моделирование работы вспомогательных систем НПС (маслосистема, энергоснабжение, система контроля вибрации и т.д.).
  4. Возможность одновременной работы группы учеников (совместная работа операторов НПС и диспетчеров РДП).
  5. Наличие системы контроля действий учеников.
  6. Возможность пополнения базы данных сценариев учебных примеров пользователем.
  7. Возможность изменения экранных форм пользователем.
  8. Возможность изменения моделируемой технологической схемы участка нефтепроводов пользователем.

Вторая глава посвящена разработке концептуальной модели обучения оперативного и диспетчерского персонала объектов транспорта нефти в учебных центрах ОАО «АК «Транснефть» с использованием тренажеров. В рамках данного подхода подготовка к деятельности предусматривает работу как в штатных ситуациях, так и в аварийных ситуациях агрегатного и станционного характера.

Предлагаемая схема практической подготовки оперативного и диспетчерского персонала представлена на рисунке 2. Обучающая система, основными элементами которой являются модель ТП и модель системы управления (далее СУ), установлена на автоматизированное рабочее место (далее АРМ) преподавателя и АРМ учеников.

Рисунок 2 – Схема тренажерной подготовки

Преподаватель наделяется следующими функциями:

  1. контроль за действиями учеников;
  2. сохранение начальных состояний моделируемого технологического процесса;
  3. загрузка ранее сохраненных начальных состояний моделируемого технологического процесса;
  4. изменение параметров моделируемого технологического процесса;
  5. имитация отказов в работе основного оборудования, вспомогательных систем, КИПиА;
  6. имитация возникновения утечек на нефтепроводах;
  7. возможность имитации последовательности возникновения различных отказов в работе оборудования (сценарии развития нештатных ситуаций);
  8. формирование и печать протоколов действий каждого ученика при завершении учебного занятия.

Ученик со своего рабочего места оценивает текущую ситуацию на технологическом объекте и производит управляющие воздействия, направленные на поддержку заданного технологического режима работы оборудования, на локализацию последствий возникших аварийных ситуаций или иные действия в зависимости от текущей ситуации на объекте.

Предложен метод обучения на базе разработанного тренажерного комплекса. Он включает комплексы учебных заданий, направленных на подготовку к работе по приемке смены, работе в штатном режиме и действиям в нештатных аварийных ситуациях. Данный метод позволяет существенно сократить время выполнения учебных заданий, то есть повысить скорость реакции на аварийные ситуации, а также повысить долю правильно выполняемых действий.

Третья глава посвящена реализация тренажерной системы подготовки оперативного и диспетчерского персонала объектов транспорта нефти в учебных центрах ОАО «АК «Транснефть».

В соответствии с разработанным методом построения тренажеров был разработан тренажерный комплекс для обучения оперативного и диспетчерского персонала объектов транспорта нефти и нефтепродуктов, включающий разработанную математическую модель технологического процесса транспорта нефти и нефтепродуктов по трубопроводам, разработанную модель системы управления, разработанный генератор аварийных ситуаций. Обобщенная схема тренажерного комплекса представлена на рисунке 3.

При работе тренажерного комплекса с АРМ преподавателя осуществляется загрузка сохраненных ранее исходных состояний моделируемого ТП.

Исходные данные загружаются в математическую модель основных ТП, модель СУ и модель вспомогательных ТП. Все параметры (основные и вспомогательные) моделируемого технологического процесса отслеживаются моделью СУ, которая в случае достижения какого-либо параметра предельного или аварийного значения производит управляющие воздействия (изменяет состояния задвижек, заслонок, агрегатов и т.д.) в соответствии с алгоритмами управления на реальном объекте.

Рисунок 3 – Обобщенная схема тренажерного комплекса

Данные о технологическом процессе передаются в базу данных (хранение исторических трендов, настроечные параметры и т.д.) и через систему отображения (SCADA-пакет) на АРМ учеников и АРМ преподавателя.

С АРМ учеников возможно управление технологическим оборудованием так, как это производится на реальных технологических объектах. В зависимости от поставленной преподавателем задачи ученики следят за технологическим процессом или осуществляют технологические переключения.

Преподаватель через генератор аварийных ситуаций может воздействовать на модель основных ТП, модель вспомогательных ТП и модель СУ. К таким воздействиям относятся:

  • имитация утечки на линейном участке трубопровода;
  • недостоверность показаний контролируемых параметров, изменения показаний (достижение предельных или аварийных значений);
  • отказ в управлении технологическим объектом (имитация обрыва управляющей цепи).

В связи с тем, что моделируемый ТП является сложным, с большим количеством взаимосвязанных параметров и подсистем при разработке математической модели ТП параметры условно разделили на две группы: основные и вспомогательные технологические параметры.

Значения основных технологических параметров, передаваемые в модель СУ, представляются в следующем виде:

П = Пр + Ппр,

где Пр = f(t) – значение контролируемого параметра в контрольной точке от времени (рассчитывается математической моделью);

Ппр – отклонение параметра, задаваемое с АРМ преподавателя (имитация неисправности датчика или аварийной ситуации).

Разработано программное обеспечение, позволяющее производить расчет основных технологических параметров моделируемой технологической схемы с использованием двух методов расчета:

  1. Составление и расчет дифференциальных уравнений движения жидкости по трубопроводу на основе теоремы количества движения, закона сохранения массы и уравнения состояния (математическая модель№1):

где – давление;

– осредненная по сечению скорость течения жидкости;

с – скорость звука в данной жидкости;

– коэффициент гидравлического сопротивления;

D – диаметр трубопровода.

Моделируемая технологическая схема нефтепроводов условно разбивается на участки по следующему принципу: начало первого участка – резервуар, конец первого участка – ближайший узел или технологический элемент (задвижка, насос, клапан и.т.д.); начало второго участка – конец первого, конец второго – следующий ближайший узел или технологический элемент и т.д.; конец последнего участка – резервуар. Таким образом, все участки являются взаимосвязанными по краевым условиям, расчет параметров ведется для каждого участка и соответственно для всей схемы со скважностью, определяемой возможностями ЭВМ.

  1. Составление и расчет уравнений, на основании 1-го и 2-го законов Кирхгофа вида (математическая модель №2):

a11 x1 + : : : + a1n xn = Q1;

: : :

ak1 x1 + : : : + akn xn = Qk;

a(k+1)1 x1 1-1 x1 + : : : + a(k+1)n xn n -1 xn = H1;

: : :

an1 x1 1-1 x1 + : : : + ann xn n -1 xn = Hn-k,

где xi - расход в i-той трубе;

аij – коэффициент, определяемый по 1-му или 2-му закону Кирхгофа (для 1-го закона Кирхгофа втекающий в контрольную точку поток привносит коэффициент, равный единице, вытекающему потоку отвечает коэффициент, равный минус единице; для 2-го закона Кирхгофа и для нелинейных уравнений аij – коэффициент сопротивления трубы);

Нi - приложенные напоры;

Qi – отбор в узле;

i – степень в законе зависимости величины напора от значения расхода.

Суть метода расчета следующая: система трубопроводов описывается уравнениями, составленными исходя из 1-го и 2-го законов Кирхгофа, и решается со скважностью, определяемой возможностями ЭВМ.

Для выбора оптимального метода расчета основных технологических параметров проведены экспериментальные исследования на соответствие моделей следующим критериям:

  1. адекватность расчетных параметров реальному объекту в стационарных состояниях;
  2. адекватность расчетных параметров реальному объекту в нестационарных состояниях;
  3. устойчивость моделирования ТП.

Результаты проведенных исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты исследования математических моделей ТП

п/п

Наименование исследования,
контролируемый параметр

Значение параметра
для математической модели №1

Значение параметра
для математической модели №2

Допустимое

Фактическое

Допустимое

Фактическое

1

Адекватность в стационарных состояниях, отклонение (%)

5,00

1,60

5,00

2,48

2

Адекватность в нестационарных состояниях, максимальное отклонение (%)

10,00

4,39

10,00

16,81

3

Устойчивость моделирования ТП, отклонение (%)

1,00

0,40

1,00

0,50

Результаты исследования показали, что математическая модель ТП, составленная исходя из 1-го и 2-го законов Кирхгофа, не соответствует установленному критерию адекватности моделирования нестационарных состояний. Допустимое значение максимального отклонения составляет 10,00%, фактическое значение – 16,81%.

Моделирование значений вспомогательных технологических параметров в контрольных точках производится согласно следующему уравнению (рисунок 4):

Т = Т0 + Тп + Тр + Тпр,

где Т0 – начальное значение параметра, загружаемое по умолчанию при пуске программного обеспечения;

Тп – значение помехи, единичного отклонения от заданного значения;

Тр = f(t) – значение изменения параметра в контрольной точке от времени (нагрев обмоток работающего электродвигателя, изменение уровня во вспомогательных емкостях при работающих насосах и т.д.);

Тпр – отклонение параметра, задаваемое с АРМ преподавателя (имитация неисправности датчика или аварийной ситуации).

Рисунок 4 – Диаграмма моделирования вспомогательных параметров

Для различных видов моделируемых вспомогательных технологических параметров начальные, рабочие, предельные и аварийные значения определяются в соответствии со значениями, установленными в регламентах, из реальных данных технологического процесса и значений уставок срабатывания СУ.

Время выхода на рабочий режим и вид функции Тр = f(t) для каждого моделируемого технологического параметра так же определятся исходя из реальных данных технологического процесса.

Описание принятых алгоритмов изменения различных моделируемых вспомогательных параметров представлено в таблице 2.

Спроектированы основные элементы и библиотека готовых типовых элементов системы отображения диспетчерской информации для мнемонических схем, соответствующих наблюдаемым и управляемым компонентам насосных станций и линейного участка нефтепроводов с АРМ оператора и АРМ диспетчера. Разработан программный модуль «дизайнер» системы отображения экранных форм операторов НПС и диспетчеров РДП с учетом действующих требований регламентов ОАО «АК «Транснефть».

Таблица 2 - Функции Тр = f(t) для различных параметров

п/п

Наименование вспомогательного параметра

Описание функции

1

Температура в контрольных точках

Условие начала изменения – пуск агрегата;

Начальное значение (t0) = 20 °C;

Рабочее значение (tр) = 50 °C;

Значение помехи = ±5 °C;

Тр = k – линейная функция;

– время, с.

k = 0,5.

2

Вибрация в контрольных точках

Условие начала изменения – пуск агрегата;

Начальное значение (а0) = 0 мм/с;

Рабочее значение (ар) = 3 мм/с;

Значение помехи = ±0,5 мм/с;

1 – время достижения максимального значения вибрации агрегата при пуске, с.

2 – время достижения рабочего значения вибрации агрегата при пуске, с.

– максимальное (пусковое) значение вибрации агрегата, мм/с;

k1 = 5;

k2 = 3.

Окончание таблицы 2

п/п

Наименование вспомогательного параметра

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»