автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Модели и алгоритмы автоматизации системы взрывопожарозащиты технологического процесса первичной переработки нефти

9 15-5/584

ЛЕБЕДЕВА МАРИНА ИВАНОВНА

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ВЗРЫВОПОЖАРОЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

Специальность 05.13.06: Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические науки, отрасль - промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2015674668

2015674668

ЛЕБЕДЕВА МАРИНА ИВАНОВНА

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ВЗРЫВОПОЖАРОЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

Специальность 05.13.06: Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические науки, отрасль - промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре пожарной автоматики ФГБОУ ВПО «Академия Государственной противопожарной службы МЧС России».

Научный руководитель: Федоров Андрей Владимирович,

доктор технических наук, профессор, начальник кафедры пожарной автоматики Академии ГПС МЧС России.

Официальные оппоненты: Белозеров Валерий Владимирович,

доктор технических наук, доцент, Управления научных исследований Донского государственного технического университета, старший научный сотрудник

Таранцев Александр Алексеевич, доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией проблем развития транспортных систем и технологий Института проблем транспорта им. Н.С. Соломенко РАН.

Ведущая организация: ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский

институт противопожарной обороны» (ФГБУ ВНИИПО МЧС России).

Защита диссертации состоится 07 октября 2015 года в 14:00 на заседании диссертационного совета Д.205.002.01 при Академии Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4, зал диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии Государственной противопожарной службы МЧС России и на сайте http://academygps.ru/nauka/dissertacionnyje-sovety/dissertacionnyj-sovet-d-205.002.01ЛН85еЛасп-8о18ка1е^/1е1^еуа-тагшамуапоупа1433766002.

Автореферат разослан «30» июля 2015 года.

Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направить в Академию Государственной противопожарной службы МЧС России по указанному адресу.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

С.Ю. Бутузов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Увеличение количества чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера на нефтеперерабатывающих и нефтехимических комплексах, влекущих за собой значительные материальные и людские потери, делают крайне актуальной проблему обеспечения взрывопожарной безопасности указанных объектов. Поэтому обеспечение промышленной безопасности с использованием автоматизированных систем управления взрывопожарной защитой (АСУ ВПЗ), учитывающие специфические особенности технологического процесса объектов нефтеперерабатывающих предприятий является актуальной задачей.

Проблемы промышленной безопасности на объектах нефтегазового комплекса имеют особое значение. Они связаны с физико-химическими свойствами углеводородных веществ, приводящими к их возгоранию или взрыву в случае аварий. Аварии на нефтеперерабатывающих предприятиях характерны большим объемом выбросов взрывопожароопасных веществ, разливы нефтепродуктов, образующие облака топливно-воздушных смесей (TBC) приводят к пожарам, взрывам, разрушениям соседних аппаратов и целых установок. Согласно статистике, материальный ущерб от общего количества аварий на нефтеперерабатывающих предприятиях только за 2011 год составил больше 1 млрд. руб.

Практика показывает, что полностью исключить аварии и уменьшить до нуля опасность, несущую опасными производственными объектами, невозможно. Поэтому техногенные аварии необходимо предупреждать или ослаблять их вредное воздействие.

Значительный вклад в разработку теоретических основ создания АСУ ВПЗ потенциально опасных объектов внесли такие ученые, как Топольский Н.Г., Федоров A.B., Абросимов A.A., Алешков A.M. и другие. Результаты данных исследований позволяют разрабатывать теоретические основы автоматизации процесса функционирования систем противопожарной защиты объектов промышленности без формализованного описания, алгоритмизации и реализации функций оперативного прогнозирования аварийных ситуаций, локализации и ликвидации аварийных ситуаций в технологических процессах нефтехимических производств.

До настоящего времени не рассмотрены в полном объеме важные вопросы создания АСУ ВПЗ нефтехимических производств, а именно:

- на действующих объектах первичной переработки нефти отсутствует логическая структура связи АСУ ВПЗ с противоаварийной защитой (ПАЗ) и системой аварийного останова (АО);

- не автоматизирован процесс управления системой водяного орошения технологических колонн и аппаратов, системами паровых завес трубчатых печей и системой паротушения технологических помещений;

- раннее обнаружение пожара на открытых установках не обеспечивается в связи с автономным устройством систем противопожарной защиты;

- алгоритм работы системы оповещения и управления эвакуацией людей при чрезвычайной ситуации не рассмотрен в полном объеме;

- отсутствует комплексный подход и не приводится алгоритм функционирования газоаналитических систем, регистрирующих предельно-допустимые концентрации (ПДК) и нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) на территории установки;

- значительное количество существующих на объектах нефтепереработки отечественных установок пожарной сигнализации являются неадресными, исполнительные элементы противопожарной и противоаварийной защиты относятся к обычному (релейному) типу, выполнены автономно;

- не рассмотрена подсистема, реализующая функцию оперативного прогнозирования пожароопасных ситуаций в технологических процессах (ТП) первичной переработки нефти, так как алгоритмическая структура математического обеспечения АСУ ВПЗ не включает разработку сетевой модели с целью мониторинга пожароопасных параметров и определения возможности возникновения аварийных ситуаций.

Актуальность разработки сетевой модели автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) состоит в необходимости определять и динамически оценивать состояние системы, изменение параметров процессов при изменении структуры связей ее элементов, а также в интеграции АСУ ВПЗ и ПАЗ объекта.

Перечисленные проблемы не позволяют создавать системы взрывопожар-ной защиты, как единое целое, с четким алгоритмом работы, и в комплексе подтверждают необходимость создания АСУ ВПЗ технологического процесса первичной переработки нефти (ППН). Данная научно-техническая проблема является актуальной и ее решение направлено на повышение безопасности нефтеперерабатывающих и нефтехимических комплексов.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2017 года», с планом реконструкции технологической установки ЭЛОУ АВТ-6 (электрообессоливающая установка атмосферно-вакуумная трубчатка) ОАО «Газпромнефть - МНПЗ», и в соответствии с планом научной деятельности ОАО «Газпром» и Академии ГПС МЧС России в период 2011 - 2015 гг.

Объектом исследования является АСУ ВПЗ технологического процесса первичной переработки нефти.

Предметом исследования - модели и алгоритмы создания АСУ ВПЗ.

Целью диссертационного исследования является повышение уровня взры-вопожарной безопасности нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств путем анализа и управления рисками и разработки на данной основе формализованных моделей и алгоритмов автоматизации системы взрывопожа-розащиты технологического процесса первичной переработки нефти.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- комплексный анализ взрывопожарной опасности объектов нефтеперерабатывающей промышленности, а также анализ уровня опасности технологического процесса первичной переработки нефти, исходя из общего энергетического потенциала установки и вероятности возникновения аварии;

- количественная оценка влияния автоматических систем противоаварийной и противопожарной защиты на риск возникновения взрывопожароопасных

ситуаций в технологическом процессе первичной переработки нефти с определением уровня взрывопожарной опасности установки ЭЛОУ АВТ-6.

- моделирование аварийных ситуаций и прогнозирование параметров зон до- и взрывоопасных концентраций в воздухе промышленного предприятия;

- формализованное описание и структурные решения организационного, информационного и технического обеспечений АСУ ВПЗ, включающие алгоритмы задач верхнего и нижних уровней управления;

- разработка сетевой модели процесса первичной переработки нефти для прогнозирования пожароопасных ситуаций;

- разработка алгоритма функционирования АСУ ВПЗ в составе интегрированной информационно-управляющей системы (ИУС) предприятия.

Методы исследования. Для решения поставленных задач используются методы моделирования и оптимизации АСУ ВПЗ, методы системного анализа, тензорные методы моделирования с использованием теории двойственных сетей, методы прогнозирования динамики распространения облаков TBC, метод логических деревьев событий.

Научную новизну представляют полученные автором новые результаты:

1. Количественная оценка влияния автоматических систем противоаварий-ной и противопожарной защиты на риск возникновения взрывопожароопасных ситуаций в технологическом процессе первичной переработки нефти с определением уровня взрывопожарной опасности установки ЭЛОУ АВТ-6.

2. Модели и алгоритмы противоаварийной защиты, включающие функцию прогнозирования параметров зон до- и взрывоопасных концентраций на промышленной территории НПЗ для различных сценариев аварии.

3. Сетевая модель и алгоритмы прогнозирования пожароопасных ситуаций в блоке атмосферной ректификации технологической установки ЭЛОУ АВТ-6 нефтеперерабатывающего завода.

4. Формализованное описание и структурные решения организационного, информационного и технического обеспечений АСУ ВПЗ, включающие алгоритмы задач верхнего и нижних уровней управления.

Практическая ценность и значимость работы заключается:

- в модернизации, повышении надежности и информативности АСУ ВПЗ ТП первичной переработки нефти, в том числе в разработке методологии комплексного подхода к структурным решениям создания АСУ ВПЗ;

- в усовершенствовании системы оперативного прогнозирования взрывопожароопасных ситуаций в ТП первичной переработки нефти с применением тензорного метода двойственных сетей.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций достигнута за счет применения апробированных математических методов, значительного объема аналитических и экспериментальных исследований, согласованности полученных результатов с известными данными исследований в смежных областях.

В основу диссертационной работы положены результаты, полученные автором в ходе исследований, проводимых по планам научно-исследовательских работ Академии Государственной противопожарной службы МЧС России в период 2011 -2015 гг.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы были доложены и получили одобрение на следующих 8 научно-практических конференциях и одном конкурсе:

- «Обеспечение безопасности жизнедеятельности: проблемы и перспективы» - Минск, Командно-инженерный институт (2011г.)

- «Системы безопасности» - Москва, Академия Государственной противопожарной службы МЧС России (2011 - 2014гг.);

- «Проблемы современной науки и их решения» - Липецк, Липецкая областная общественная организация Всероссийского общества изобретателей (2012г.);

- «Пожаротушение, проблемы, технологии, инновации» - Москва, Академия государственной противопожарной службы МЧС России (2013г.);

- «Актуальные проблемы обеспечения комплексной безопасности и пути их решения» - Воронеж, Воронежский ИГПС МЧС России (2013г.);

- Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи «НТТМ-2015» - Москва, Министерство образования и науки Российской Федерации (2015г.).

Публикации. По тематике диссертации опубликована 21 работа, в том числе 12 научных статей, 11 из перечня изданий, рекомендованных ВАК, 8 докладов на конференциях, 1 учебное пособие, получен патент на полезную модель. Одна работа опубликована без соавторов.

Личный вклад автора. В совместных публикациях автору принадлежит: постановка и формализация задач исследования, разработка методов и конструктивных решений, теоретические обобщения и прикладные расчеты, участие в технической реализации и внедрении разработок.

Внедрение результатов работы. Представленные в диссертации результаты исследований нашли практическое применение на промышленном объекте, а также в высших учебных заведениях пожарно-технического профиля, в том числе:

- в практической деятельности ОАО «Газпромнефть - МНПЗ» на технологической установке (ТУ) ЭЛОУ АВТ-6 в комплексе технических решений по повышению уровня взрывопожарной безопасности установки;

- на ОАО «Газпром» использованы в учебном процессе в области автоматизированных производственных процессов, а также смежных специальностей, осуществляющих деятельность в области монтажа и эксплуатации установок пожаротушения и пожарной сигнализации, и преподавателей, занимающихся повышением квалификации;

- на кафедре пожарной автоматики Академии ГПС МЧС России при подготовке раздела для учебника «Производственная и пожарная автоматика. Часть I. «Производственная автоматика для предупреждения пожаров и взрывов» Глава № 9 «Автоматизированные системы управления»;

- при проведении научно-исследовательской работы в Академии ГПС МЧС России на тему «Повышение эффективности автоматизированной системы управления взрывопожарозащитой нефтеперерабатывающих объектов» Раздел 3.2.2, п. 85 плана научно-технической деятельности АГПС МЧС России.

Практическое применение результатов исследования подтверждается актами внедрения.

На защиту выносятся:

1. Результаты количественной оценки влияния автоматических систем противоаварийной и противопожарной защиты на риск возникновения взрыво-пожароопасных ситуаций в технологическом процессе первичной переработки нефти с учетом комплексного анализа взрывопожарной опасности технологической установки ЭЛОУ АВТ-6.

2. Математическая модель прогнозирования пожароопасных ситуаций в технологическом процессе первичной переработки нефти на основе тензорного метода двойственных сетей.

3. Формализованное описание и структурные решения организационного, информационного и технического обеспечений АСУ ВПЗ, включающие алгоритмы задач верхнего и нижних уровней управления.

4. Алгоритм функционирования АСУ ВПЗ в составе интегрированной информационно-управляющей системы (ИУС) промышленного предприятия.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (118 наименований) и 6 приложений на 10 стр. Основное содержание работы изложено на 182 стр. машинописного текста, содержит 33 рисунка и 20 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРАЖНИЕ РАБОТЫ

Во введении обозначена актуальность темы исследования, основные проблемы в области пожарной безопасности объектов нефтегазового комплекса, а также излагается состояние современной противоаварийной и противопожарной защиты на опасных производственных объектах нефтеперерабатывающей промышленности. Приводится краткое изложение основной идеи по разработке АСУ ВПЗ на технологическом объекте первичной переработки нефти, а также представлены основные результаты диссертационной работы, и сформулированы положения, выносимые на защиту.

В главе 1 «Анализ взрывопожароопасности и управление рисками в технологическом процессе первичной переработки нефти» проведен комплексный анализ пожаровзрывоопасности объектов нефтеперерабатывающей промышленности, включающий статистическую оценку опасности аварийных ситуаций и основные причины их возникновения.

Анализ результатов расследования технических причин происшедших аварий показал, что основными факторами возникновения и развития аварии являются неудовлетворительное состояние технических устройств, зданий и сооружений, а также несовершенство технологий или конструктивные недостатки, и большинство пожаров и взрывов возникли по причине разгерметизации технологического оборудования.

К организационным причинам относятся: нарушение технологии производства работ, неправильная организация производства работ, неэффективность производственного контроля, умышленное отключение средств защиты, сигна-

лизации или связи, низкий уровень знаний требований промышленной безопасности, и другие причины.

Анализ уровня опасности (на примере ТУ ЭЛОУ АВТ-6 Московского НПЗ), исходя из количества опасного вещества, участвующего в аварии, общего энергетического потенциала, вероятности возникновения аварии, категории взрывоопасности показал, что наиболее пожаровзрывоопасный технологический блок - Блок №8 - Атмосферная ректификация. Основными поражающими факторами при авариях на блоке атмосферной ректификации являются:

• воздушная ударная волна, возникающая при взрывах;

• тепловое излучение пожара пролива и «огненного шара» при окислительных процессах различных веществ (пожароопасность);

• действие токсических веществ, участвующих в технологическом процессе (токсическая опасность).

Следующим этапом работы стала оценка влияния систем противоаварий-ной и противопожарной защиты на уровень пожарной безопасности технологического процесса первичной переработки нефти и определение количественной меры возможности реализации пожароопасных ситуаций при отсутствии систем защиты и при их наличии.

Анализ наличия технических средств противоаварийной и противопожарной защиты на технологической установке первичной переработки нефти Московского НПЗ показал, что для обеспечения взрывопожарной безопасности необходимы следующие подсистемы АСУ ВПЗ:

• подсистемы, направленные на обнаружение аварийных ситуаций и оповещение при их возникновении (подсистема прогнозирования аварийных ситуаций, подсистема контроля зон довзрывоопасных концентраций на промышленной территории, датчики метеопараметров, подсистема пожарной сигнализации, подсистема видеонаблюдения, подсистема оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре);

• подсистемы, направленные на предотвращение аварийных ситуаций (подсистема паровых завес печей, подсистема орошения колонн, подсистема водяного орошения по всей территории установки, подсистема водяной завесы холодных насосных);

• подсистемы, направленные на тушение и ликвидацию пожаров (подсистема водяного пожаротушения наружной установки (установка лафетных стволов), подсистема автоматического пенного пожаротушения компрессорных и насосных).

Комплекс подсистем АСУ ВПЗ учитывается при определении частот реализации пожароопасных ситуаций, возможных сценариев возникновения и развития пожаров и последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития.

Логические деревья событий, в которых инициирующим событием является разгерметизация атмосферной ректификационной колонны К-2, представлены на рисунках 1 и 2.

Разгерметизация ректнфикошюн-ной колонны К-2 с образованием пролива

гЧ

Пожар пролива

1-Р1

Образование взрывоопасного парогазовоз-душного облака не происходит

Р<

ЬРчГ

ЬР|

Взрыв парогазо-воздушного

Пожар-вспышка

Р?

Ра

Р»

Образование взрывоопасного парогазовоэ-душного облака

Вторичные пожары не возникают. Поражающее воздействие опасных факторов первичного пожара

Возникновение вторичного пожара на колонне К-2. Поражающее воздействие опасных факторов первнчного пожара пролива и вторичного пожара на К-2

Возникновение вторичного пожара на соседнем оборудовании. Поражающее воздействие опасных факторов первичного пожара пролива н вторичного пожара на соседнем оборудовании

Возникновение вторичных пожаров. Поражающее воздеПствне опасных факторов первичного пожара пролива н иторнчных пожаров

Поражающее воздействие опасных факторов пожара отсутствует

Рисунок 1 - Логическая схема развития аварии, связанная с разгерметизацией ректификационной колонны К-2 на установке первичной переработки нефти

Р1

Полное разрушение ректнфика-ЦН01Ш0П колонны К-2 с образованием пролива

н

Пожар пролива

1-Рг

Образование взрывоопасного парогазовоз-душного облака не происходит

Г, Вторичные пожары не возникают. Поражающее воздействие опасных факторов первнчного пожара

Рн>

Возникновение вторичного пожара на соседнем оборудовании. Поражающее возлеЛствне опасных факторов первичного пожара пролива н вторичного пожара.

Рз

1-р«

1-Р1

Взрыв парогазо-воздушного облака

Пожар-вспышка

Р1

Образование взрывоопасного парогозовоз-душного облака

Поражающее воздействие опасных факторов пожара отсутствует

Рисунок 2 - Логическая схема развития аварии, связанная с полным разрушением ректификационной колонны К-2 на установке первичной переработки нефти

Сценарий, при реализации пожароопасной ситуации вследствие полного разрушения колонны, «Пожар пролива без возникновения вторичных пожаров» реализуется за счет за счет эффективной работы системы водяного орошения колонны, частота реализации которого равна:

0 = 0.

ПОЛН. ршр.

ност./нир.

,+а-р

А№Н. вост. рш/г.

) штиля) .Р1

поел. вост. ризр>/* ор

)Роп (1)

Сценарий, при реализации пожароопасной ситуации вследствие полного разрушения колонны, «Пожар пролива с возникновением вторичного пожара на соседнем оборудовании» реализуется за счет за счет неэффективной работы системы водяного орошения колонны, частота реализации которого равна:

Q ~ Qno.iH. разр. (Рмгн. воспл.разр.~^~ ~Р.нгн. вост. разр-) 'Рштиля) Рпосл. вост. разр-) Pop) (2)

Сценарий, при реализации пожароопасной ситуации вследствие полного разрушения колонны, «Взрыв парогазовоздушного облака» реализуется за счет за счет образования избыточного давления, частота реализации которого равна:

Q Qno.iH.pajp. (1~Рмгн. вост.разр^Рштиля поел. вост. ршр-Робр.чзб.давл. (3)

Сценарий, при реализации пожароопасной ситуации вследствие полного разрушения колонны, «Сгорание парогазовоздушного облака в режиме пожара-вспышки» реализуется за счет за счет отсутствия вероятности образования избыточного давления, частота реализации которого равна:

Q QnoflH.pmp. (1 "Р.игн. eocm.paipJPuiminH.Pпоел, воспл. разр- (1~Робр.из6.давл) )

В таблице 1 представлен перечень пожароопасных ситуаций и частоты реализации сценариев их развития в результате расчета на примере инициирующего события - полная разгерметизация ректификационной колонны К-2.

Частота реализации взрывопожароопасных ситуаций влияет на потенциальный пожарный риск на территории объекта, который не зависит от количества работающих на предприятии людей или их должностных обязанностей, а зависит исключительно от надежности применяемого оборудования и проектных решений по размещению и компоновке технологического оборудования.

Таблица 1 - Перечень пожароопасных ситуаций и частоты реализации

Наименование пожароопасной ситуации Сценарий развития пожароопасной ситуации № сценария Частота реализации сценария

1 2 3 4

Полное разрушение колонны К-2 Пожар пролива без возникновения вторичных пожаров 31 МО-7

Пожар пролива с возникновением вторичного пожара на соседнем оборудовании 32 5-10-"

Взрыв парогазовоздушного облака 33 410'9

Сгорание парогазовоздушного облака в режиме пожара-вспышки 34 2-10*

Таким образом, за счет эффективной работы подсистем противопожарной и противоаварийной защиты АСУ ВПЗ, а именно системы водяного орошения колонны К-2 и системы обнаружения зон взрывоопасных концентраций, на объекте защиты можно снизить частоту реализации взрывопожароопасных ситуаций согласно выбранным сценариям аварий в среднем в 10 раз.

Потенциальный пожарный риск на территории технологического двора установки первичной переработки нефти при реализации инициирующего события - разгерметизация ректификационной колонны К-2, при отсутствии или

неэффективной работе подсистем противоаварийной и противопожарной защиты АСУ ВПЗ равен Р = 4,7 10"5 год"'.

Значение потенциального пожарного риска при внедрении на объект элементов системы противоаварийной и противопожарной защиты таких, как автоматических газоанализаторов-сигнализаторов, системы водяного орошения колонны, мы сможем предотвратить вероятность реализации пожаровзрыво-опасных ситуаций. После реализации рассматриваемой задачи пожарный риск будет составлять Р = 1,3 10"5 год"1.

Таким образом, при эффективной работе системы противоаварийной и противопожарной защиты на установке, можно снизить риск возникновения аварии в среднем в 3 раза.

Заключительным этапом первой главы стало моделирование пожаровзры-воопасных ситуаций при полной разгерметизации атмосферной ректификационной колонны К-2 и прогнозирование зон загазованности промышленной территории предприятия и за его пределами. Исследовалось изменение концентрации взрывоопасных смесей по геометрическим параметрам облака при граничных пределах (5-50%) НКПР. Зоны достижения концентраций, представлены на рисунке 3.

1 1 1 •__ 1111111111111 ——1—+—1—1—1—+—1—4—1—!—+—)— ~ 1 I 1 1111111111

\ 1 Т\ \ ' Л 1 1 1 1 1 1 1 1 1 >V 1111 1 "1 11111

\ 1 1 \ 1 \ 1 1 1 1 1 1 Т^Ч^ 1 1 1 1! ! \ !!!!!!! ! Г^Ч^

V 1 1 1

яо гк ги по 275 эоо эя

Длина зоны, м

3

X

о

8 2 СО

•200 -175 -160 126 100 75 40

2$ 60 76 100 125 150 176 200

Ширина зоны, м

Рис. 3 Зоны достижения концентраций: ■^■■В - ВКПР, -11КПР, I

0.5НКПР. ■■■ - 0,2511КПР, ■■■ - 0,05НКПР на поверхности земли при выбросе

бензиновой фракции в осях х, г.

Взрывоопасное облако, ограниченное нижним и верхним концентрационными пределами распространения пламени по высоте не превышает 2 метров и может распространяться на значительную часть технологической установки и за ее пределами.

Во второй главе «Сетевая модель прогнозировании пожароопасных ситуаций в технологическом процессе первичной переработки нефти» для

реализации функций подсистемы прогнозирования пожароопасных ситуаций АСУ ВПЗ в режиме реального времени необходимо построение сетевой модели технологического процесса на основе метода двойственных сетей. На основе

9

сетевой модели разрабатывается база данных по аварийным ситуациям и инструкции оперативному персоналу для их предотвращения и ликвидации.

Основой сетевого моделирования является расчет изменения откликов при изменении структуры связей элементов, так как метод двойственных сетей обеспечивает расчеты изменения параметров процессов в сложных технических системах технологических процессах при изменении их структуры.

На примере установки ЭЛОУ АВТ-6 общая схема работы ректификационной колонны К-2 с колоннами предварительного испарения К-1, и циркуляционных орошений в колоннах К-6, К-7 и К-9 представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 -Схема работы ректификационной колонны установки ЭЛОУ АВТ-6. На схеме обозначены: колонна предварительного испаренияК!; К2- атмосферная ректификационная колонна; колонна Кб; колонна К7; колонна К9; емкость ЕЗ, ЦО - циркуляционное орошение

В сетевой модели колонна К-1 не рассматривается, а колонны К-6, К-7 и К-9 представлены тремя контурами циркуляционного орошения (ЦО).

В результате системного анализа процесса первичной переработки нефти было выявлено, что технологический процесс обеспечивают тепловые потоки, обусловленные нагревом (печи, пар) и охлаждением (теплообменники, нагреватели, охладители). Следовательно, воздействиями являются изменения температуры, давления, скорости потока, а откликами на воздействия - потоки нефти на входе, потоки фракций, пара в жидкой и газообразной фазах в атмосферной ректификационной колонне К-2, и на выходе.

Анализ функциональных особенностей данной установки показал, что для представления элементов и процессов установки необходимо не менее 18 вет-

вей, соединенных в сетевую модель. Сеть включает в себя входной поток сырья, нагретой нефти, вывод фракции высококипящих компонентов (ВКК), т.е. мазута, фракции 290-350°С. Включены три контура ЦО, которые обеспечивают выделение трех других фракций, а также острое орошение в шлемовой части колонны с выводом парогазовой фракции. Кроме того, отдельным контуром представлена циркуляция перегретого пара, предназначенная для отпаривания ВКК в нижней части колонны.

Структура сетевой модели установки К-2 представлена на рисунке 5. Узел «А» рассматривается как заземление. Из него поступает входной поток сырьевой нефти, в него же поступают все разделенные в процессе ректификации фракции. Структура сети обладает следующей топологией: число ветвей равно п = 18, число узлов J= 9, подсетей 5=1, разомкнутых путей7 = 9-1 = 8, контуров т= 18-8 = 10.

Циркуляционные орошении

Расчет матриц решения для структуры данной сетевой модели проводился отдельно для контурной сети (внутренние воздействия) и узловой сети (внешние воздействия).

В сетевой модели внутренними воздействиями являются источники электродвижущей силы, а в реальной системе, например, насосы, создающие давление. В сетевой модели откликами являются контурные токи, токи и напряжения на отдельных ветвях, а в реальной системе - потоки нефти и ее продуктов (жидкие, газовые, парогазовые).

Воздействиями в узловой сети являются источники тока (продольные величины), а откликами - разности потенциалов, напряжения на ветвях (поперечные величины). Сопротивления ветвей (метрические коэффициенты) по-прежнему считаем равными единицам для простоты и наглядности расчетов. При необходимости их можно ввести как коэффициенты теплопроводности, энтальпии, чтобы задать пропорции между подачей тепла и откликом потока материальной массы, например, при переходе из жидкой фазы в газообразную и обратно.

Метрика для контурной сети - «сопротивления» ветвей равны единицам, чтобы упростить расчеты. В дальнейшем можно ввести метрику, и вместо единиц подставить инерционные характеристики агрегатов установки: массу потоков, вязкость нефтепродуктов, энтальпии, теплоемкость, и т.д. Матрица преобразования путей С при переходе от свободных ветвей к связанной сети принимает следующий вид для путей, выбранных на рисунке 4:

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 m

2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 m

3 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 m

4 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 m

5 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 m

6 0 -1 0 0 0 1 -1 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 m

7 0 0 -1 0 0 0 1 -1 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 m

8 0 0 0 -1 -1 0 0 1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 m

9 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 m

10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 m

11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

18 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 .i

Матрица решения контурной сети рассчитывается по формуле 5.

Yc = тСа а, CCa aZa/)mC/l)-'mCa a. (5)

Таким образом, получена квадратная матрица, умножение которой на внутренний источник воздействия, например вектор источников ЭДС еа позволяет сразу получить отклики в ветвях, токи fc.

Матрица решения узловой сети 2срассчитывается по формуле 6:

Zc = ]Аа'а {Aa'or®Af \)-l]Af. (6)

Матрицу решения можно применять для получения откликов на разные варианты воздействий, просто умножением на новый вектор. Расчеты проведены в программе работы с электронными таблицами Microsoft Excel.

Таким образом, расчет подтверждает возможность превышения предельно допустимых значений для отдельных узлов и подсистем установки.

В ходе работы составлены алгоритмы расчета сетевых моделей прогнозирования аварийных ситуаций при выходе из строя отдельных подсистем и выполнены примеры расчета сетей при изменении соединений ветвей.

Сетевые модели атмосферной ректификационной колонны К-2 позволяют рассчитать параметры процессов при изменении структуры установки, связанной с выходом из строя отдельных элементов, подсистем; ускорить принятие решений для анализа и предотвращения аварийных ситуаций на объектах пер-

винной переработки нефти; а также разработать рекомендации оперативному персоналу по ликвидации аварийных ситуаций.

С учетом полученных результатов реализуются функций подсистемы прогнозирования аварийных ситуаций АСУ ВПЗ, которые описаны в главе 3.

В третьей главе «Научно-технические основы создания автоматизированной системы управления взрывопожарозащитой технологического процесса первичной переработки нефти» кратко обозначена цель создания АСУ ВПЗ и характеристики системы управления, обеспечивающие безопасность эксплуатации и надежность работы.

Для обеспечения пожаровзрывобезопасности технологического процесса первичной переработки нефти необходимо взаимосвязанное функционирование следующих подсистем АСУ ВПЗ:

• подсистема пожарной сигнализации;

• подсистема оповещения и управления эвакуаций людей при чрезвычайной ситуации (ЧС);

• подсистема взрывозащиты, в которую входят устройство паровых и водяных завес, стационарная система орошения колонн;

• подсистема водяного и пенного пожаротушения, в которую входят также водяное орошение аппаратов наружной установки, система паротушения, стационарная система пенотушения;

• подсистема газового и порошкового пожаротушения;

• подсистема связи и оперативного управления пожарной охраны;

• подсистема экологического мониторинга окружающей среды;

• подсистема обнаружения аварийных ситуаций, в которую входят система контроля зон довзрывоопасных и предельно допустимых для человека концентраций, система видеонаблюдения с использованием видеорегистраторов и тепловизоров;

• подсистема прогнозирования аварийных ситуаций с использованием сетевого моделирования технологического процесса.

• подсистема профилактических работ;

• информационно-управляющая подсистема АСУ ВПЗ.

На рисунке 6 представлена обобщенная структура АСУ ВПЗ технологического процесса первичной переработки нефти, которая включает в себя организационную, функциональную, информационную, алгоритмическую, программную и техническую структуры.

По функциональному признаку в АСУ ВПЗ можно выделить следующие системы: автоматизированная система противоаварийной защиты, автоматизированная система противопожарной защиты, которые являются нижними уровнями управления, и информационно-управляющая система АСУ ВПЗ объекта, которая является верхним уровнем управления.

Автоматизированная система противоаварийной защиты предназначена для автоматизированного управления профилактическими противопожарными и противовзрывными работами, включая систему экологического мониторинга окружающей среды, систему обнаружения аварийных ситуаций, подсистему прогнозирования аварийных ситуаций, систему профилактических работ.

13

Подсистема оповещения и управления эвакуацией людей при ЧС

Подсистема водяного, пенного пожаротушения

~Ж-

Подсистема взрывозащиты

Подсистема связи и управления пожарной охраной -

Подсистема пожарной сигнализации

Подсистема газового и порошкового пожаротушения *

Функциональная структура АСУ ВПЗ Информационно-управляющая подсистема АСУ ВПЗ Информационная структура АСУ ВПЗ

Организационная структура АСУ ВПЗ Диспетчерский пульт Средства автоматизации и вычислительной техники АСУ ВПЗ, приборы управления, приборы приемно-контрольные, оперативно-диспетчерское оборудование Алгоритмическая структура АСУ ВПЗ

Техническая структура АСУ ВПЗ Программная структура АСУ ВПЗ

Л

_у

Подсистема экологического мониторинга окружающей среды

Подсистема прогнозирования аварийных ситуаций

Подсистема обнаружения аварийных ситуаций

Подсистема профилактических работ

Основные подсистемы автоматизированной системы противоаварийной защиты

Рисунок 6 - Обобщенная структура АСУ ВПЗ технологического процесса первичной

переработки нефти

Автоматизированная система противопожарной защиты предназначена для автоматизированного и автоматического выполнения функций по тушению пожаров, оповещению и управлению эвакуацией людей, взрывозащите, противо-дымной защите. АСУ ВПЗ включает в свой состав систему пожаротушения, систему пожарной сигнализации, систему взрывозащиты, систему оповещения и эвакуации людей, систему связи и оперативного управления пожарной охраны.

В качестве модернизации организационной структуры и повышения эффективности взаимодействия персонала завода, а также информативности системы АСУ ВПЗ, предлагается автоматизировать процесс передачи информации по авариям от технологического объекта первичной переработки нефти до центрального диспетчерского пункта (ЦДП) и главного диспетчера завода с выводом данной информации на его автоматизированное рабочее место (АРМ).

Информационные связи АСУ ВПЗ подразделяются на связи нижнего и верхнего уровня так, как показано на рисунке 7.

Информация с датчиков газового анализа, с пожарных извещателей и других технических средств собирается в ПЛК по связи 1. Между ПЛК в комплексе связь осуществляется с помощью модулей последовательной связи. Между комплексами также осуществляется связь 3, 4. Управляющие сигналы с ПЛК

14

реализуются в технологически объект управления для запуска систем противопожарной защиты по связи 2, а информационные сообщения по связи 8 передаются оператору технологической установки через панель управления. Оператор установки также может воздействовать на исполнительные элементы системы через ПЛК по связи 5. Комплекс ПЛК организует обмен информацией с главной электронно-вычислительной машиной (ЭВМ) - верхним уровнем управления по связям 6 и 7. Информация о неисправностях элементов системы передаются по связям 11 и 12 на персональную ЭВМ ремонтно-эксплуатационной службы. А сообщения о пожаре по связям 13 и 14 дежурному пожарной части. Оператор дежурного поста противопожарной автоматики (ДП ППА) имеет доступ ко всей информации (связь 9), и может воздействовать на ЭВМ (связь 10). Сообщения также передаются с помощью традиционных способов передачи информации (телефон, курьер и т.п.) по связям 15, 16, 17.

16

I

ПЭВМ Ремонтно-эксплуатационной службы

15

ш

Оператор ДП ППА

9 Г !10

Главная ЭВМ

6 7

17

Оператор ТУ

13

14

Терминал ПЧ

Группа комплексов ПЛК

Комплекс ПЛК

К

плк : плк

Комплекс ПЛК ПЛК^ ПЛК

Условные обозначения:

-- информационные

связи, осуществляемые средствами МП и ВТ; ——— - безмашинные информационные связи;

Исполнительные Исполнительные

механизмы механизмы

Пожарные изве- Газовая АУПТ

щатели Водяная АУПТ

Датчики газового анализа

Пенная АУПТ

СОУЭ

ТОУ Паровая завеса

Водяная завеса

Рисунок 7 - Схема информационных связей АСУ ВПЗ

Организация внутримашинной информационной базы строится по принципу иерархичности наборов данных и отражается в содержащих их именах файлов. Благодаря такой подчиненности, можно получить необходимую информацию для декодирования и избежать дублирования информации в файлах.

Внемашинная информационная база включает в себя набор классификаторов объектной области, список обслуживающего персонала, наборы действующих инструкций, сроки проведения профилактических, ремонтно-восстановительных работ и внесенные изменения в базу данных.

В диссертационной работе разработаны алгоритмическая и программная структуры АСУ ВПЗ технологического объекта первичной переработки нефти с предоставлением схем алгоритмов задач верхнего и нижнего уровней управления.

В четвертой главе «Исследование и организация технического обеспечения АСУ ВПЗ технологического процесса первичной переработки нефти» представлен алгоритм функционирования технических средств АСУ ВПЗ и отражена концепция создания АСУ ВПЗ в составе интегрированной информационно-управляющей системы (ИИУС) промышленного предприятия.

АСУ ВПЗ является децентрализованной территориально рассредоточенной иерархической системой. Для эффективного функционирования систем противопожарной и противоаварийной защиты на каждом технологическом объекте должны быть созданы автоматические и автоматизированные системы управления, взаимосвязанные и координируемые со стороны средств вычислительной техники верхнего уровня управления. Рациональное распределение функций между уровнями управления позволяет сосредоточить основные информационные потоки на локальном уровне, передавая наверх лишь минимальный (необходимый и достаточный для контроля и координации) объем информации. Это существенно разгружает вышестоящие комплексы и каналы связи, повышает отказоустойчивость и ремонтопригодность системы, обеспечивает возможность поэтапного внедрения, доукомплектования и функционального наращивания в процессе эксплуатации систем.

Основой комплекса технических средств АСУ ВПЗ является оптоволоконная магистраль, изображенная на рисунке 8.

Центральный диспетчерский пункт АСУ предприятия

Рисунок 8 - Схема информационных связей АСУ ВПЗ технологического объекта первичной переработки нефти

Она надежно работает в экстремальных условиях: невосприимчива к магнитным и электрическим помехам, а также перепадам освещенности; сохраняется в опасных атмосферах и не дает коротких замыканий во влажной среде; водо- и химически защищена; обеспечивает гальваническую развязку элементов АСУ ВПЗ. Оптоволоконная магистраль представляет собой двойное кольцо, оба кольца передают одни и те же данные одновременно в противоположных направлениях, что обеспечивает работоспособность даже при механическом повреждении магистрали АСУ ВПЗ.

На примере Московского НПЗ в качестве основной магистрали в диссертационной работе выбрано существующее на данном предприятии ГОТШЕТ кольцо со скоростью передачи данных 100 Мбит/сек.

Структурная схема КТС АСУ ВПЗ технологического объекта первичной переработки нефти, представленная на рисунке 9.

КТС АСУ ВПЗ предусматривает три уровня управления: нижний (третий) уровень представляет собой датчики и исполнительные устройства АСУ ВПЗ, второй уровень реализован на базе контроллеров «МЖаце-Ы» и верхний (первый) уровень реализован на ПЭВМ типа «Юоге 2» и выше.

3-й уровень

Рисунок 9 - Схема структуры комплекса технических средств АСУ ВПЗ технологического объекта первичной переработки нефти

Сопряжение локальной сети INFINET с ПК 1-го уровня управления осуществляется через специализированный сетевой адаптер (Fiber-Optic SAS Adapter PCI INFINET SC card). Информация о состоянии ТОУ отображается на средствах второго уровня управления (ПЛК и ПЭВМ оператора ТУ) и автоматически передается в ЦДП.

На верхнем уровне управления организуется коммуникационная сеть локальных комплексов, сбор и отображение информации о состояниях технологического объекта управления и комплекса технических средств для всей системы, подготовка и выдачи информации в ЦДП, а также на ПЭВМ абонент-

ских пунктов участка ППА, ВГСО, ПЧ. Кроме того, ПЭВМ выполняет расчеты по прогнозированию аварийной ситуации на ОПЗ и информационно-справочные функции.

На нижнем уровне управления для контроля загазованности по предельно допустимой концентрации и нижнему концентрационному пределу распространения пламени в рабочей зоне открытой наружной установки должны предусматриваться средства автоматического непрерывного газового контроля и анализа с сигнализацией, срабатывающей при достижении предельно допустимых величин и с выдачей сигналов в систему ПАЗ. При этом все случаи загазованности должны регистрироваться приборами с автоматической записью и документироваться. Места установки и количество газоанализаторов-сигнализаторов довзрывоопасных концентраций должны определяться в проектной документации с учетом требований нормативно-технических документов по размещению датчиков контроля загазованности.

Печи с открытым огневым процессом от взрывоопасной среды, образующейся при авариях на технологических объектах, должны быть отделены паровой завесой, включающейся автоматически или дистанционно и обеспечивающей предотвращение контакта взрывоопасной среды с огневым пространством печи. При включении завесы должна срабатывать сигнализация по месту и на щите оператора.

Систему оповещения и управления эвакуацией людей на открытой территории технологической установки необходимо организовать первого типа с применением оборудования, обеспечивающие в автоматическом режиме оповещение об обнаружении выбросов опасных веществ. Оборудование систем оповещения должны быть опломбированы, чтобы исключить случаи несанкционированного доступа.

Для защиты помещений должна применяться система адресно-аналоговой пожарной сигнализации и система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре первого типа, а в помещении серверной - автоматическая установка газового пожаротушения согласно.

Структурная схема алгоритма функционирования технических средств разработанной АСУ ВПЗ технологического процесса первичной переработки нефти представлена на рисунке 10.

АСУ ВПЗ содержит модуль цифрового видеонаблюдения, модуль обнаружения пожароопасной ситуации, автоматизированное рабочее место оператора, контроллер, модуль пожарной сигнализации, модуль пожаротушения (АУПТ и устройство лафетных стволов), модуль оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре, модуль предотвращения пожара, модуль взрывопожароза-щиты (устройство паровых завес и водяного орошения).

Применяемый для связи между модулями канал приема-передачи данных может использовать стандартный протокол обмена данными, например ЯБ 485.

В дежурном режиме на мониторах АРМ оператора по данным пожарных извещателей отображается их состояние на плане защищаемого объекта, основные режимы работы модулей, а также изображения участков объекта в зоне действия видеокамер модуля цифрового видеонаблюдения.

При появлении на объекте признаков пожара, срабатывают пожарные из-вещатели и тепловизоры, а информация о пожаре с помощью ПЛК отображается в виде светового сигнала на панели блока контроля и управления и в виде изображения - на мониторе АРМ оператора. При появлении на объекте признаков аварийной загазованности срабатывают газоанализаторы-сигнализаторы довзрывоопасных концентраций, эта информация передается в ПЛК для дальнейшей обработки и передается в компьютер-сервер, а при достижении значений концентраций выше допустимой, компьютер-сервер выдает управляющие воздействия для включения исполнительных элементов противоаварийной и противопожарной защиты. Вся эта информация отображается на мониторе АРМ оператора.

Рисунок 10 - Структурная схема алгоритма функционирования АСУ ВПЗ

Оператор имеет возможность проверить правильность сформированного тепловизором в результате покадрового просмотра истории ситуации, повлекшей его срабатывание. Эта функция реализована без применения дополнительных линий для передачи видеоданных. В случае подтверждения факта возникновения пожара оператор формирует команды управления на включение средств пожаротушения. Кроме этого, формируются команды на включения модуля оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией. Таким образом,

значительно сокращается время реагирования на пожароопасную ситуацию, возникающую на объекте.

ПЛК, блоки управления пожаротушением, содержащие силовое электрооборудование, как правило, расположены в специальном помещении в металлических шкафах. Для обеспечения пожарной безопасности в них используются автономные средства локального газового пожаротушения. В случае возникновения пожара в шкафах автоматики и управления средства локального газового пожаротушения включаются автоматически, при этом через контроллер информация о их срабатывании поступает оператору для принятия им дополнительных мер по ликвидации пожара. Для сформированного таким образом модуля пожаротушения обеспечивается полностью автономная работа и одновременная интеграция его в автоматизированную систему взрывопожарной защиты. При этом в случае его срабатывания практически отсутствуют выбросы, вредные для людей и оборудования.

Таким образом, разработанная АСУ ВПЗ полностью решает задачи пожарной и аварийной безопасности промышленного объекта. При этом обеспечивается повышенная эффективность ее функционирования за счет уменьшения времени реагирования на пожароопасную ситуацию, как на технологическом объекте, так и в самом техническом оборудовании системы взрывопожарной защиты.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

В диссертационной работе осуществлено решение важной научно-технической проблемы, имеющей большое значение для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности - разработка моделей и алгоритмов автоматизации системы взрывопожарозащиты технологического процесса первичной переработки нефти на основе анализа и управления рисками, позволяющая повысить уровень пожаровзрывобезопасности потенциально опасных технологических процессов.

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

1. Выполнен комплексный анализ взрывопожарной опасности технологического процесса первичной переработки нефти (на примере ТУ ЭЛОУ АВТ-6 Московского НПЗ), исходя из количества опасного вещества, участвующего в аварии, общего энергетического потенциала, вероятности возникновения аварии, в результате определен наиболее пожаровзрывоопасный технологический блок - Атмосферная ректификация.

2. Выполнена количественная оценка влияния автоматических систем противоаварийной и противопожарной защиты на риск возникновения взрыво-пожароопасных ситуаций в технологическом процессе первичной переработки нефти. Показано, что за счет введения новых элементов подсистем АСУ ВПЗ, а именно системы водяного орошения колонны К-2 и системы обнаружения зон довзрывоопасных концентраций, частота реализации взрывопожароопасных ситуаций снизится в среднем в 10 раз.

3. Выполнен расчет потенциального пожарного риска на ТУ ЭЛОУ АВТ-6 на основе построенного «дерева событий», в котором инициирующим событием является разгерметизация атмосферной ректификационной колонны К-2, в

результате которого было выявлено, что при эффективной работе системы про-тивоаварийной и противопожарной защиты на установке риск возникновения аварии снизится в среднем в 3 раза.

4. Проведено моделирование пожаровзрывоопасных ситуаций и прогнозирование зон загазованности промышленной территории и за его пределами (на примере Московского НПЗ). Было выявлено, что взрывоопасное облако, ограниченное нижним и верхним концентрационными пределами, по высоте не достигает 2 метров и может распространяться на значительную часть аппаратного двора технологической установки.

5. Разработана сетевая модель атмосферной ректификационной колонны К-2 ТУ первичной переработки нефти и произведен ее расчет, который подтверждает возможность превышения ПДЗ для отдельных узлов и подсистем блока установки. Показано, что сетевые модели позволяют прогнозировать аварийные ситуации и позволяют ускорить принятие решений для их предотвращения, за счет изменений параметров процессов на установке при изменении структуры связей, связанные с выходом из строя отдельных элементов, подсистем, на объектах первичной переработки нефти.

6. Предложены формализованное описание и структурные решения организационного, информационного и технического обеспечений АСУ ВПЗ, включающие алгоритмы задач верхнего и нижних уровней управления.

7. Предложена схема КТС АСУ ВПЗ, в которой второй уровень реализован на базе ПЛК «MIRage-N» компании «Модульные Системы Торнадо». Преимуществом данного ПЛК является то, что все элементы системы подключены непосредственно к единой информационной магистрали. Это позволяет легко дублировать системы, заменять элементы без отключения процессорных устройств, быстро передавать данные между любыми устройствами в сети.

8. Разработана концепция взаимосвязи АСУ ВПЗ и интегрированной ИУС промышленного предприятия.

Результаты работы защищены патентом на полезную модель и реализованы на ОАО «Газпромнефть-МНПЗ», ОАО «Газпром» и Академии ГПС МЧС России.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

В научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Лебедева, М.И. Программно-технический комплекс контроля и диагностики систем автоматической противопожарной защиты [электронный ресурс] / A.B. Федоров, E.H. Ломаев, A.B. Семериков, М.И. Лебедева М.И. // научный интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2011. - выпуск 2(36). - Режим доступа: http://agps-2006.narod.ru/ttb/2011-2/08-02-ll.ttb.pdf.

2. Лебедева, М.И. Повышение уровня пожаровзрывобезопасности потенциально опасных производств путем анализа и управления рисками / М.И. Лебедева, A.B. Федоров, A.M. Алешков // Научный журнал «Пожары и ЧС: предотвращение, ликвидация». - 2011. - Г11.- С.21-28.

3. Лебедева, М.И. Программное обеспечение оценки надежности систем пожаровзрывобезопасности [электронный ресурс] / М.И. Лебедева, A.B. Федоров, A.B. Семериков // научный интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2011. - выпуск 6(40). - Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb/2011-6/201 l-6.html.

4. Лебедева, М.И. Применение программно-технического комплекса "Торнадо" для противопожарной защиты объектов электроэнергетики [электронный ресурс] / М.И. Лебедева, A.B. Федоров, А.Н. Членов, Буй Суан Хоа (Россия, Вьетнам) // научный интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2012. - выпуск 3(43). - Режим доступа: http://agps-2006.narod.ru/ttb/2012-3/21-03-12.ttb.pdf.

5. Лебедева, М.И. Аналитический обзор статистических данных по аварийным ситуациям на объектах нефтеперерабатывающей промышленности [электронный ресурс] / М.И. Лебедева, A.B. Богданов, Ю.Ю. Колесников // научный интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2013. -выпуск 4(50). - Режим доступа: http://academygps.ru/img/UNK/asit/ttb/2013-4/20-04-13.ttb.pdf.

6. Лебедева, М.И. Об оценке пожарного риска на технологической установки первичной переработки нефти [электронный ресурс] / М.И. Лебедева // научный интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2013. -выпуск 4(50). - Режим доступа: http://academygps.ru/img/UNK/asit/ttb/2013-4/10-04-13.ttb.pdf.

7. Лебедева, М.И. Повышение уровня пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих технологических процессов путем анализа и управления рисками / М.И. Лебедева, A.B. Федоров // Научный журнал «Пожары и ЧС: предотвращение, ликвидация». - 2013. - 243.- С.34-37.

8. Лебедева, М.И. Организационная структура автоматизированной системы управления противопожарной защиты установки первичной переработки нефти Московского НПЗ [электронный ресурс] / М.И. Лебедева // научный интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2014. - выпуск 4(56). - Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb/2014-4/2014-4.html.

9. Лебедева, М.И. Сетевая модель прогнозирования пожароопасных ситуаций в технологических процессах первичной переработки нефти [электронный ресурс] / М.И. Лебедева, A.B. Федоров // научный интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2014. - выпуск 6(58). - Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb/2014-6/2014-6.html.

10. Лебедева, М.И. Информационное обеспечение автоматизированной системы управления противопожарной защитой технологической установки ЭЛОУ АВТ-6 [электронный ресурс] / М.И. Лебедева, A.B. Федоров, E.H. Лома-ев // научный интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». -2014. - выпуск 6(58). - Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb/2014-6/2014-6.html.

11. Лебедева, М.И. Комплекс технических средств АСУ ВПЗ технологической установки первичной переработки нефти / М.И. Лебедева, A.B. Федоров, A.B. Богданов, E.H. Ломаев // Научный журнал «Пожары и ЧС: предотвращение, ликвидация». - 2015. - Г15.- С.12-14.

В других научных изданиях:

12. Лебедева, М.И. Микропроцессоры с функциональностью промышленных компьютеров для технического обеспечения и интеграции автоматизированных систем пожаровзрывобезопасности / A.B. Федоров, М.И. Лебедева // Материалы XX научно-технической конференции «Системы безопасности -2011». -2011. -С.267-269.

13. Лебедева, М.И. Обзор программных комплексов для оценки надежности систем автоматической противопожарной защиты и безопасности объектов / A.B. Федоров, A.B. Семериков, М.И. Лебедева // Материалы XX научно-технической конференции «Системы безопасности - 2011». -2011. - С.270-274.

14. Лебедева, М.И. Современные информационные технологии обеспечения технического обслуживания автоматических систем противопожарной защиты / A.B. Федоров, Д.В. Поляков, A.B. Семериков, М.И. Лебедева // Материалы Международной заочной научно-практической конференции «Проблемы современной науки и их решения». -2012. -235с.

15. Лебедева, М.И. Повышение надежности автоматизированной системы управления противопожарной защитой объекта нефтепереработки / A.B. Федоров, М.И. Лебедева, A.B. Богданов // Материалы XXI научно-технической конференции «Системы безопасности - 2012». -2012. - С.216-219.

16. Лебедева, М.И. Программно-технический комплекс контроля и диагностики систем автоматической противопожарной защиты / М.И. Лебедева, A.B. Федоров, E.H. Ломаев, A.B. Семериков // Научный журнал «Пожарная автоматика». - 2012. - Г12,- С.42-47.

17. Лебедева, М.И. Повышение уровня пожаровзрывобезопасности потенциально опасных производств путем анализа и управления рисками / A.B., Федоров, М.А. Алешков, М.И. Лебедева // Материалы V международной научно-практической конференции «Обеспечение безопасности жизнедеятельности: проблемы и перспективы». - 2012. - С.10-12.

18. Лебедева, М.И. Совершенствование автоматизированной системы управления противопожарной защитой объектов нефтепереработки / A.B. Федоров, А.Н. Членов, М.И. Лебедева // Материалы XXII научно-технической конференции «Системы безопасности - 2013». -2013. - С.231-234.

19. Лебедева, М.И. Повышение уровня пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих технологических процессов путем анализа и управления рисками / М.И. Лебедева // Материалы Школы молодых ученых и специалистов МЧС России-2013 «Актуальные проблемы обеспечения комплексной безопасности и пути их решения». - 2013.

20. Лебедева, М.И. Автоматизированная система управления противопожарной защитой технологической установки первичной переработки нефти / М.И. Лебедева, A.B. Федоров // Материалы XXIII научно-технической конференции «Системы безопасности - 2014». - 2014. - С.303-306.

21. Монтаж и эксплуатация установок пожаротушения и пожарной сигнализации: учебное пособие для повышения квалификации специалистов обществ и организаций ОАО «Газпром» / М.И. Лебедева, A.B. Семериков, Е.В. Тихонова, Л.В. Гречишкина. - М.: Отраслевой Научно-исследовательский учебно-тренажерный центр ОАО «Газпром», 2012. - 343с.

ЛЕБЕДЕВА МАРИНА ИВАНОВНА

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ВЗРЫВОПОЖАРОЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 23.07.2015г. Формат 60x90.

Тираж 100 экз._Заказ № 315._

129366, Москва, ул. Бориса Галушкина,4. Академия ГПС МЧС России

2015674668

2015674668