Автоматизація процесу керування гідродинамічним режимом магістрального нафтопроводу

Abstract

Дисертація присвячена розробці нової ефективної системи автоматичного керування гідродинамічного режиму магістрального нафтопроводу, що дозволить підвищити надійність роботи нафтопроводу та зменшити економічні втрати при транспортуванні нафти. В роботі отримав подальший розвиток метод регулювання тиску на НПС шляхом дроселювання потоку нафти, особливістю якого є запропонована зміна швидкості переміщення поворотної заслінки залежно від її положення, що дозволило покращити швидкодію системи регулювання тиску та якісні показники процесу регулювання. Побудовано математичну модель комплексу поворотна заслінка – виконавчий механізм, яка відрізняється від існуючих введенням зміни швидкості переміщення заслінки, в залежності від її положення, і дозволяє лінеаризувати динамічну характеристику цього комплексу. Удосконалено структуру цифрового ПІ-регулятора системи регулювання гідродинамічного режиму нафтопроводу, яка відрізняється від існуючих тим, що вона побудована на основі рекурсивних рівнянь, що забезпечує значне підвищення швидкодії регулятора, при різких змінах тиску, а це дозволяє відреагувати на початку хвилі гідроудару і усунути аварійну ситуацію. Розроблено метод компенсації нелінійності коефіцієнта підсилення системи регулювання тиску на НПС шляхом плавної зміни часу повного ходу виконавчого механізму. Розроблена система регулювання тиску на НПС впроваджена на станціях “Новини” та “Плещівка”, які входять до складу філії “Магістральні нафтопроводи “Дружба” ПАТ “Укртранснафта”. Впроваджені системи дозволили скоротити кількість аварійних зупинок НПС, підвищити швидкодію системи і покращити якість відпрацювання збурень гідродинамічного режиму та зменшити енергозатрати при транспортуванні нафти. Диссертация посвящена разработке новой эффективной системы автоматического управления гидродинамического режима магистрального нефтепровода, которая позволит повысить надежность работы нефтепровода и уменьшить экономические потери при транспортировке нефти. В работе получил дальнейшее развитие метод регулирования давления на НПС путем дросселирования потока нефти, особенностью которого является предложенное изменение скорости перемещения поворотной заслонки в зависимости от ее положения, что позволило улучшить быстродействие системы регулирования давления и качественные показатели процесса регулирования. Построена математическая модель комплекса поворотная заслонка - исполнительный механизм, который отличается от существующих введением изменения скорости перемещения заслонки, в зависимости от ее положения, и позволяет линеаризировать динамическую характеристику этого комплекса. Усовершенствована структура цифрового ПИ-регулятора системы регулирования гидродинамического режима нефтепровода, которая отличается от существующих тем, что она построена на основе рекурсивных уравнений, обеспечивает значительное повышение быстродействия регулятора, при резких изменениях давления, что позволяет отреагировать в начале волны гидроудара и устранить аварийную ситуацию. Разработан метод компенсации нелинейности коэффициента усиления системы регулирования давления на НПС путем плавного изменения времени полного хода исполнительного механизма. Разработаная система регулирования давления на НПС внедрена на станциях “Новости” и “Плещевка”, которые входят в состав филиала "Магистральные нефтепроводы “Дружба” ОАО “Укртранснафта”. Внедреные системы позволили сократить количество аварийных остановок НПС, повысить быстродействие системы и улучшить качество отработки возмущений гидродинамического режима и уменьшить энергозатраты при транспортировке нефти. The thesis is devoted to the development of a new effective automatic control system for the hydrodynamic mode of the main oil pipeline, which will increase the reliability of the pipeline and reduce economic losses during the transportation of oil. The method was developed for regulating the pressure on the oil pumpstation by throttling the flow of oil. Main feature of this method is the proposed change in the speed of the butterfly valve, depending on its position, which improved the speed of the pressure control system and the quality of the control process. A mathematical model of butterfly valve - actuator complex is developed. Changes of butterfly valve speed depending on its position, allows to linearize the dynamic characteristic of this complex. The structure of the digital PI controller of the pipeline's hydrodynamic mode has been improved, which differs from existing ones in that it is built on the basis of recursive equations. This structure provides a significant increase in controller speed, with fast changes in pressure, which allows reacting at the beginning of a shock wave and eliminating an emergency situation. A method for compensating the nonlinearity of the gain of the pressure control system on the oil pumpstation is developed. This compensation provides by smoothly changing the full stroke time of the actuator. The developed pressure control system on oil pumpstation was implemented at the “Novyny” and “Pleshchivka” stations, which are part of the Druzhba Oil Pipeline branch of Ukrtransnafta .The implemented systems allowed reducing the number of emergency stops of the pumpstations, increasing the control system's speed and improving the quality of reaction on disturbance of hydrodynamic mode and reduce energy losses during oil transportation.