В НГТУ НЭТИ создают цифровой двойник нефтеперекачивающей станции для экономии ресурсов
Магистрант факультета автоматики и вычислительной техники Новосибирского государственного технического университета НЭТИ разработал алгоритм управления промежуточной нефтепродуктоперекачивающей станцией с целью экономии сырья и затрачиваемой на процесс перекачки электроэнергии.
Промежуточная нефтепродуктоперекачивающая станция (НППС) осуществляет повышение давления перекачиваемой жидкости в магистральном нефтетрубопроводе. Если возникает необходимость регулировать не только давление, но и объемный расход на выходе станции, следует найти рабочую точку, в которой будет поддерживаться требуемое давление при одновременном обеспечении необходимого расхода. Для решения данной задачи был разработан алгоритм управления НППС.
«В моей бакалаврской работе был рассмотрен конкретный пример с перекачкой авиатоплива в конечную точку. У нас есть энное количество рейсов, и мы знаем необходимое количество топлива. Алгоритм автоматически подбирает параметры насосов — для того, чтобы за день перекачалось нужное количество топлива. Это позволяет экономить на перекачке и на электроэнергии, которая будет затрачена на данный процесс. При расчетах учитываются два самых важных параметра станции: выходное давление и расход. Для создания алгоритма была составлена схема автоматизации станции с расположенным на ней оборудованием», — рассказал магистрант Максим Суховаров.
Смоделированная НППС делится на две части: гидравлическую модель самой станции (насосы, клапаны, задвижки) и часть с моделями силового оборудования и датчиками. Управление осуществляется в SCADA-системе (пользовательский интерфейс): сигнал поступает в контроллер, где алгоритм меняет состояние оборудования. Изменение передается в модель, которая пересчитывает состояние системы, а затем с помощью моделей датчиков снова передается в контроллер и отображается в SCADA-системе.
Алгоритм расчета работает следующим образом: оператор устанавливает необходимое давление (оно зависит от протяженности трубопровода) и требуемый расход (объем продукта, который необходимо перекачать в конечную точку). По этим данным алгоритм рассчитывает относительную частоту вращения насоса и степень открытия выходных клапанов. Контроллер устанавливает эти параметры для оборудования, получая необходимые выходные параметры системы.
Разработанный алгоритм управления с учетом аварийных ситуаций и расчета параметров оборудования для поддержания необходимого давления и объемного расхода на выходе станции является универсальным и может быть адаптирован для применения на других типах трубопроводов.
Следующий этап работы — создание системы playback для тестирования и моделирования настроек оборудования. Она сохраняет параметры, формулу и логику работы, чтобы любой процесс можно было воспроизвести или смоделировать заново. Система позволит отладить взаимодействие с оборудованием и производственные процессы посредством имитационного моделирования без риска для реального объекта.
Ранее инженеры НГТУ НЭТИ разработали прототип электронной рулетки для измерения уровня заполнения нефтяных и химических резервуаров.