Диссертация (1173033), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Формирование совокупности DТехнические средства, который предполагается использовать присоздании ПАЗ, приведены в таблицах 4.4 – 4.10, где приводятся типывозможных датчиков, ПЛК, исполнительных устройств и их характеристики.76При этом используются следующие обозначения: λ – интенсивность отказов,λf – интенсивность безопасных отказов (ложных срабатываний), α – уровеньсамодиагностики.Таблица 4.4 – Перечень датчиков давления для измерения технологическихпараметров, указанных в п.п. 1, 6-9 таблиц 4.2, 4.3.№Наименованиедатчика1λ[1/ч]Стоимость[руб.]Метран-1001Ех-Ди6.67 · 10-69 0002АИР-10Н-Ди8 · 10-68 0003YokogawaEJX430A6.25 · 10-727 0004Rosemount3051 CG4.54 · 10-732 0005ABB 266 AST1.04 · 10-621 000Диапазонизмерения0.04 кПа –4 Мпа0.4 кПа –100 МПа0.1 кПа –3.5 МПа5 кПа –2 Мпа0.3 кПа –10 МПаλf[1/ч]α5 · 10-670%5 · 10-665%5 · 10-789%5 · 10-780%5 · 10-786%Таблица 4.5 – Перечень датчиков перепада давления для измерениятехнологического параметра, указанного в п.2 таблиц 4.2, 4.3.№ Наименованиеλ[1/ч]Стоимость[руб.]1Метран-100Ex-ДД6.67 · 10-612 0002АИР-10-ДД8 · 10-612 0003YokogawaEJX110A6.25 · 10-725 0004Rosemount3051 CD4.54 · 10-730 0005ABB 266DSH1.04 · 10-624 000Диапазонизмерения0 кПа –λf[1/ч]α5 · 10-670%5 · 10-665%5.56 · 10-789%0.62 кПа –62 кПа5 · 10-780%0.05 кПа –16 МПа5 · 10-786%160 кПа0.4 кПа –2.5 МПа0.5 кПа –100 кПа77Таблица 4.6 – Перечень датчиков измерения разрежения давления дляизмерения технологического параметра, указанного в п.4 таблиц 4.2, 4.3.λ№ Наименование[1/ч]Диапазонизмерения[1/ч]0 – 100 кПа5 · 10-670%5 · 10-780%6.67 · 10-680%1Метран-1001ДВ6.67 · 10-612 0002Rosemount3051 CG4.54 · 10-732 0003DMD 331-AS-LX/HX10-511 000Таблица4.7–λfСтоимость[руб.]Перечень0.62 кПа –62 кПа0.2 кПа –1.6 МПадатчиковтемпературыдляαизмерениятехнологических параметров, указанных п.п.
3,5 таблиц 4.2, 4.3).№ Наименованиеλ[1/ч]Стоимость[руб.]Диапазонизмеренияλf[1/ч]α1Метран-281Exia2 · 10-58 000-50 °С –1000 °С10 -560%2ТПУ 03042.86 · 10-55 000-50 °С –1300 °C10 -560%3YokogawaYTA3105 · 10-615 000-200 °С –1000°C4.6 · 10-692%Rosemount3144P9.09 · 10-720 000-50 °С –1000°C4.54 · 10-785%ABB TSP3007.14 · 10-730 000-40 °С –1100 °C4.78 · 10-790%4578Таблица 4.8 – Перечень датчиков наличия пламени для измерениятехнологических параметров, указанных в п.п.10-13 таблиц 4.2, 4.3.№ Наименованиеλλf[1/ч]Стоимость[руб.]Диапазонизмерения[1/ч]α1Парус002УФ-110-512 000-10-575%2СНП ОЭ - 11.67 · 10-58 000-10-580%λλf[1/ч]Стоимость[руб.][1/ч]Allen-Bradley1ControlLogix 5555(включая модули ввода ивывода)9.11 · 10-7450 0008.33 · 10-790%Emerson DeltaV SLS1508(включая модули ввода ивывода)1.25 · 10-6250 0001.09 · 10-698%ABB 800xA (включаямодули ввода и вывода)5.96 · 10-6150 0005.5 · 10-697%Таблица 4.9 – Перечень ПЛК.№123НаименованиеαТаблица 4.10 – Перечень исполнительных устройств.№Наименование1Клапан РУСТ серии 3к-м2Клапан Fisher GXλСтоимостьλf[1/ч][руб.][1/ч]6.67 · 10-516 0003.33 · 10-504 · 10-530 0003.33 · 10-50αДля осуществления останова каждого объекта задействуется 9исполнительных устройств (клапанов).
Таким образом, для осуществлениякорректного останова необходимо срабатывание девяти исполнительных79устройств, т.е. подсистема исполнительных устройств состоит из девятипоследовательно соединенных (с точки зрения надежности) клапанов.При синтезе ПАЗ имеются следующие ограничения на допустимыеархитектуры для каждой из подсистемы (из-за особенностей АСУТП):Допустимые архитектуры подсистем датчиков: 1оо1, 1оо2.Допустимые архитектуры подсистем датчиков: 1оо1, 1оо2.Допустимые архитектуры подсистем исполнительных устройств: 1оо1,1оо2, 1оо3.К исходным данным относятся также следующие величины:время необходимо системе ПАЗ для перевода каждой из печи вбезопасное состояние, составляет θост1 = θост2 = 10 сек.;предельное время эксплуатации ПАЗ – T = 12 лет;время τ между контрольными проверками может принимать значениеиз множества [3,6,9,12] месяцев;доля общих отказов для подсистем датчиков составляет 3%; дляподсистемы ПЛК – 1%; для подсистемы исполнительных устройств –3%.4.4.3.
Синтез ПАЗСинтез ПАЗ был проведён в соответствии с алгоритмом, изложеннымв подразделе 4.2.Решение задачи синтеза ПАЗ иллюстрируется на рисунке 4.3фрагментом графика {[C(L,A), Cпот(L,A)] | A∈D } на плоскости в декартовойсистеме координат, где по оси ординат указываются значения стоимостногофункционала C(L,A), определяемого во второй главе, а по оси абсцисс –потери (риск) Cпот(L,A) от возникновения внештатных ситуаций на ОПО.80Суммарные потери и затратыруб / годруб / годПотериВариант исполнения ПАЗ обеспечивающий минимумсуммарных затрат и потерьРисунок 4.3 – Суммарные затраты и потери для различных вариантовисполнения ПАЗ.Число различных вариантов исполнения ПАЗ и соответственно числоразличных совокупностей A∈D в данном случае составляет порядка 9миллионов.
При этом для оценки значения стоимостного функционала покаждому варианту исполнения ПАЗ необходимо порядка 70 тыс. реализаций.Каждаяточканаданномграфикесоответствуетнекоторойсовокупности A∈D и некоторой ПАЗ(А), идентифицируемой совокупностьюА. Совокупности Аt∈D и ПАЗ(Аt), являющиеся решением задачи синтеза, т.е.оптимальным вариантом исполнения ПАЗ, соответствует точке минимума81функционала указанной стрелкой на рисунке 4.3. Значение функционала приэтом составляет C(L,Аt) = 360 тыс.руб/год, а значение потерь (риска)Cпот(L,Аt) = 116 тыс.руб/год.Решение задачи синтеза, с 3% ошибкой, т.е.
ε = 0,03 (т.е. 3%)представляет собой множество D*(ε) совокупностей A ε-близких к Аt. Нарисунке 4.3 точки графика, для которых A∈D*(0,03), выделены чернымцветом.Структурная схема ПАЗ, обслуживающая рассматриваемую группуОПО, приведена на рисунке 4.4.ИУ1КО1,1КО1,2КО1,3КО1,4КО1,5КО1,6КО1,7КО1,8КО1,9КО1,10КО1,11КО1,12КО1,13Д1,1Д1,2Д1,3Д1,4Д1,5Д1,6Д1,7Д1,8Д1,9Д1,10Д1,11Д1,12Д1,13Печь 301-1/2Печь 301-1/1ИУ2КО2,1КО2,2КО2,3КО2,4КО2,5КО2,6КО2,7КО2,8КО2,9КО2,10КО2,11КО2,12КО2,13Д2,1Д2,2Д2,3Д2,4Д2,5Д2,6Д2,7Д2,8Д2,9Д2,10Д2,11Д2,12Д2,13ПЛКРисунок 4.4 – Структурная схема ПАЗПриэтомэлементы,входящиевструктурнуюсхемуПАЗ,определяются ее спецификацией. Спецификация ПАЗ(At), являющеесяоптимальным вариантом исполнения ПАЗ, приводится в таблице 4.11.82Таблица 4.11 – Спецификация ПАЗ(At)j1ПроизводственныеобъектыПечь П-301/1Критическиеs области параметровДатчик (Дj,s)(архитектура)Давлениеабсорбента во1 входной1продуктовой линиина входе в печьABB 266 AST(1oo1)Перепад давлениясреды междувходными и22выходнымипродуктовымилиниямиABB 266 DSH(1oo1)Температураабсорбента в3 выходных3продуктовых линийпечиABB TSP300(1oo1)Разрежениедавления в44топочномпространствеRosemount 3051 CG(1oo1)Температура наперевале печиABB TSP300(1oo1)Давлениетопливного газа6перед 1-ойосновной горелкойABB 266 AST(1oo1)Давлениетопливного газа7перед 2-ойосновной горелкойABB 266 AST(1oo1)Давлениетопливного газа8перед 3-ейосновной горелкойABB 266 AST(1oo1)5ИУjПЛК(архитектура) (архитектура)ПЛКEmersonDeltaVSLS1508(1oo1)ПодсистемаклапановFisher GX(1oo2)83Продолжение таблицы 4.11Давлениетопливного газа9перед 4-ойосновной горелкой1Печь П-301/2ABB 266 AST(1oo1)Наличие пламени10 на 1-ой основнойгорелкеПарус-002УФ-1(1oo1)Наличие пламени11 на 2-ой основнойгорелкеПарус-002УФ-1(1oo1)Наличие пламени12 на 3-ей основнойгорелкеПарус-002УФ-1(1oo1)Наличие пламени13 на 4-ой основнойгорелкеПарус-002УФ-1(1oo1)Давлениеабсорбента во1 входной1продуктовой линиина входе в печьABB 266 AST(1oo1)Перепад давлениясреды междувходными и22выходнымипродуктовымилиниямиABB 266 DSH(1oo1)Температураабсорбента в3 выходных3продуктовых линийпечиABB TSP300(1oo1)Разрежениедавления в44топочномпространствеRosemount 3051 CG(1oo1)ПодсистемаклапановFisher GX(1oo2)84Продолжение таблицы 4.11Температура наперевале печиABB TSP300(1oo1)Давлениетопливного газа6перед 1-ойосновной горелкойABB 266 AST(1oo1)Давлениетопливного газа7перед 2-ойосновной горелкойABB 266 AST(1oo1)Давлениетопливного газа8перед 3-ейосновной горелкойABB 266 AST(1oo1)Давлениетопливного газа9перед 4-ойосновной горелкойABB 266 AST(1oo1)5Наличие пламени10 на 1-ой основнойгорелкеПарус-002УФ-1(1oo1)Наличие пламени11 на 2-ой основнойгорелкеПарус-002УФ-1(1oo1)Наличие пламени12 на 3-ей основнойгорелкеПарус-002УФ-1(1oo1)Наличие пламени13 на 4-ой основнойгорелкеПарус-002УФ-1(1oo1)Период проведения контрольных проверок: τ = 3 [мес.].85Результаты и выводыВ данной главе получены следующие основные результаты:1.
Указан перечень исходных данных, необходимых для синтеза ПАЗ.2. Предложен алгоритм решения задачи синтеза ПАЗ, построенный наоснове метода Монте-Карло.3. Разработанопрограммноеобеспечение,позволяющеевавтоматизированном режиме решить задачу синтеза ПАЗ.4. Приведен пример решения задачи синтеза ПАЗ для группы ОПО,состоящей из двух печей входящих в состав технологическогопроцесса десорбции деэтанизированого насыщенного абсорбента.Основнымвыводомпочетвертойглавеявляетсяследующееутверждение: предложенный алгоритм и программное обеспечения синтезапозволяют в автоматизированном режиме осуществить синтез ПАЗ всоответствии с принципом ALARP.86ЗаключениеВ настоящей работе получены следующие основные результаты:1.РазработанаматематическаямногоканальнойПАЗсмодельгруппойпроцессаОПО,взаимодействияпредставляющаясобоймногомерный случайный процесс с авариями.2.Предложенаструктурафункционаланареализацияхпроцессавзаимодействия многоканальной ПАЗ с группой ОПО, соответствующаяпринципу ALARP и отражающая затраты на обеспечение безопасностигруппы ОПО средствами ПАЗ и потери от внештатных ситуаций нагруппе ОПО.3.Сформулирована задача синтеза ПАЗ на основе принципа ALARP какзадача нахождения такого варианта исполнения ПАЗ из множествавозможных вариантов, который минимизирует значение предложенногофункционала.4.Разработан алгоритм решения задачи синтеза ПАЗ, основанный наметодеМонте-КарловзаимодействияиучитывающиймногоканальнойПАЗособенностисгруппойпроцессаОПО,т.е.взаимозависимость компонент многомерного случайного процесса савариями.5.Разработано программное обеспечение на основе алгоритма решениязадачисинтеза,котороепозволяетинженерам-проектировщикамосуществить синтез ПАЗ в автоматизированном режиме в соответствиис принципом ALARP.Приведенные выше результаты показывают, что в работе содержитсярешение важной научно-технической задачи, обеспечивающей синтез ПАЗ всоответствии с требованиями современных нормативных документов кпромышленнойбезопасноститехнологическихпродукции нефтегазовых скважин.процессовподготовки87Cписок литературы1.
Андреев Е.Б., Ключников А.И. и др. Автоматизация технологическихпроцессов добычи и подготовки нефти и газа. – М.: ООО «НедраБизнесцентр», 2008.2. Андреев Е.Б., Попадько В.Е. Программные средства систем управлениятехнологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности:Учебное пособие. – М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им.И.М.
Губкина, 2005.3. Арнольд В.И. Теория катастроф. – М.: Наука, 1990.4. Бочаров П. П., Печиикин А. В. Теория вероятностей. Математическаястатистика. – М.: Физматлит, 2005.5. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. – М.: Наука, 1968.6. Вентцель Е.С. Введение в исследование операций. – М.: Советское радио,1964.7. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
