Sistema-avtomatizacii-elektrosnabzheniya-nefteperekachivayushej-stancii-s-vysokovoltnym-dvigatelem

1.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
НЕФТИ И ГАЗА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА
Система автоматизации электроснабжения нефтеперекачивающей станции
с высоковольтным двигателем
Выполнил студент группы АЭМ-24-03
Гераськов Н.С.
Руководитель: к.т.н. доцент Бородин Н.Н.
Москва 2025

2.

1. Актуальность, цель и задачи работы
Актуальность работы обусловлена стратегической важностью бесперебойности транспортировки нефти. Нефтеперекачивающие станции (НПС) являются
ключевыми объектами магистральных трубопроводов. Высоковольтные двигатели (ВД) насосных агрегатов — это основные энергопотребители, отказ
которых ведет к остановке перекачки и значительным экономическим потерям. Современная автоматизация позволяет минимизировать человеческий
фактор, обеспечить комплексную защиту дорогостоящего оборудования и оптимизировать энергопотребление.
Цель работы — разработать проект системы автоматизации электроснабжения НПС, обеспечивающей безопасное, надежное и эффективное управление
высоковольтным двигателем насосного агрегата в соответствии с требованиями 1-й категории надежности. Для достижения цели были поставлены и
решаются следующие задачи:
Анализ технологического процесса НПС и системы электроснабжения.
Формулирование технических требований к системе автоматизации.
Выбор и обоснование технических средств автоматизации (ТСА).
Разработка алгоритмов управления и защиты ВД.
Описание архитектуры программно-технического комплекса.

3.

1. Выполненная работа (Аналитический и исследовательский этап)
На текущий момент полностью завершен аналитический этап и частично — этап проектирования. Выполнено следующее:
2.1. Анализ объекта и технологического процесса:
2.3. Выбор и обоснование технических средств автоматизации (ТСА):
Изучена классификация НПС (головные, промежуточные, с резервуарным парком), состав
основного (резервуары, насосы, узлы учета) и вспомогательного оборудования
Этот раздел был детально проработан на практике и составляет основу проектной части. Были
(электроподстанция, котельная и др.).
выбраны:
На основе отчета по практике (ООО «Автоматика-Сервис») детально проанализирован
конкретный объект автоматизации — главный насосный агрегат с асинхронным двигателем
производительность, встроенные интерфейсы PROFINET/PROFIBUS, надежность, полная
А4-355М-4 (1250 кВт, 6 кВ) и центробежным насосом НМ 1000-250. Определены
управляющие и возмущающие воздействия.
интеграция с SCADA и средствами защиты.
2.2. Анализ системы электроснабжения:
функции (МТЗ, тепловая защита, защита от замыканий на землю) быстрее и надежнее, чем
Установлено, что НПС относится к потребителям 1-й категории надежности (согласно ПУЭ),
Выполнен расчет электрических нагрузок методом коэффициента спроса для высоковольтных
Устройство защиты двигателя: Микропроцессорный терминал SIPROTEC 7SK80 (Siemens).
Обоснование: специализированное устройство для ВД, выполняющее ключевые защитные
универсальный ПЛК. Интегрируется в систему по PROFIBUS DP.
что требует питания от двух независимых источников.
Контроллер: SIMATIC S7-1500 (CPU 1516-3 PN/DP) от Siemens. Обоснование: высокая
Датчики: Выбраны конкретные модели с взрывозащищенным исполнением (Ex d, Ex i):
синхронных двигателей. Определена расчетная активная мощность — 43,2 МВт, полная
мощность — около 45,8 МВА. Это подтверждает высокую энергоемкость объекта и важность
задач энергоэффективности.
Давления: Siemens SITRANS P, Emerson Rosemount 3051S (с HART-протоколом).
Температуры: Термопреобразователи сопротивления Pt100.
Вибрации: Bently Nevada 3300 XL.
Сетевая архитектура: Построена иерархическая сеть: PROFINET (основная сеть ПЛК),
PROFIBUS DP (для связи с SIPROTEC), Industrial Ethernet (уровень SCADA).

4.

1. План дальнейшей работы (Проектный этап)
Для завершения работы в оставшееся время планируется:
01
02
3.1. Детальная разработка алгоритмов:
3.2. Программная реализация:
Алгоритм управления: Детализация пошаговой последовательности пуска (проверка
Создание проекта в среде TIA Portal.
условий, прямой пуск через SIPROTEC, плавное открытие задвижки) и останова с учетом
Разработка программных модулей (Function Blocks) на языках FBD (для логики) и SCL (для
всех взаимоблокировок (interlocks).
Алгоритмы защиты: Детальная проработка уставок и логики для:
Тепловой защиты (расчет интеграла перегрузки по стандарту IEC 60255-8).
Максимальной токовой защиты (МТЗ) с выдержкой времени.
Защит от несимметрии, замыкания на землю, низкого давления, повышенной вибрации
расчетов тепловой модели, ПИД-регулятора).
Настройка обмена данными с терминалом SIPROTEC и датчиками.
(двухстадийная: предупреждение и аварийный останов).
03
04
3.3. Разработка операторского интерфейса:
3.4. Оформление документации:
Создание мнемосхемы насосного агрегата в SCADA WinCC.
Разработка панелей аварийных сообщений, трендов и журналов событий.
Формирование полного комплекта проектной документации, включающего:
Функциональные и принципиальные схемы.
Спецификацию оборудования.
Описание алгоритмов и программы ПЛК.
Чертежи сетевой структуры.

5.

1. Ожидаемые результаты и выводы
В результате работы будет разработан комплектный проект системы автоматизации, включающий:
Технико-экономическое обоснование выбора современных
Детальные алгоритмы управления и защиты,
ТСА.
соответствующие отраслевым стандартам.
Готовые программные реализации для ПЛК и SCADA.
Архитектурные решения, обеспечивающие надежность
(резервирование, двухуровневая защита) и
масштабируемость системы.
Проделанная работа заложила прочный аналитический фундамент и определила конкретную аппаратную платформу. Последующий
этап направлен на детальное проектирование логики и программного обеспечения системы.