Automatizálás a szénhidrogéniparban

Tartalom

Előszó 11
Bevezetés 13
1. Automatizált irányító rendszerek (AIR) 23
1.1. Alapfogalmak 23
1.2. Automatizált technológiai folyamatirányító rendszerek 26
1.2.1. Általános meghatározás 26
1.2.2. Automatizált irányító rendszer - AIR - fogalma és osztályozása 26
1.2.3. Automatizált technológiai folyamatirányító rendszer (TAIR) fogalma 27
1.2.4. Automatizált technológiai komplexum matematikai modellje 29
1.2.5. A TAIR osztályozása 30
1.3. Irányítási rendszerhierarchiák és AIR architektúrák 30
1.3.1. Hierarchikus irányítás 30
1.3.2. Irányító berendezés és rendszerelemek fejlődése 33
1.3.3. Irányító rendszerek architektúrája 34
1.3.3.1. Központosított irányító rendszer architektúrák 35
1.3.3.2. Decentralizált, szétosztott irányító rendszer architektúrák 36
2. A szénhidrogén-kitermelés, előkészítés, szállítás és tárolás irányítása 39
2.1. Technológiai sajátosságok 39
2.1.1. A kezelt közeg tulajdonságaiból adódó igények 39
2.1.2. Komplex automatizálás a szénhidrogén-bányászatban 41
2.1.2.1. Technológiai sajátosságok és a számítógépes irányító rendszer kölcsönhatása 45
2.1.2.2. A szénhidrogén-bányászat komplex számítógépes irányító rendszere 49
2.1.3. A kőolaj- és a földgázbányászat főbb technológiai folyamatai 53
2.1.3.1. Szénhidrogén-termelés, gyűjtés, kezelés, tárolás és szállítás általános kérdései [2.7.] 53
2.1.3.2. A kőolajbányászati tevékenység
2.1.3.3. Földgázbányászati tevékenység
2.1.3.4. Tárolási és szállítási tevékenység 67
2.1.4. Kapcsolódó, kiszolgáló melléküzemági tevékenység 69
2.1.4.1. Kazántelepek, hőenergiaellátás 69
2.1.4.2. Villamosenergia-ellátás 70
2.1.4.3. Ipari, tűzi- és ivó vízrendszerek 70
2.1.4.4. Tűz- és robbanásvédelem előrejelzés berendezései 70
2.1.4.5. Szennyvízkezelés 70
2.1.4.6. Katódvédelem 70
2.1.4.7. Egyéb speciális egyedi esetekben jelentkező feladatok 71
2.2. A szénhidrogén-termelés irányítástechnikája 71
2.2.1. Röviden a szénhidrogén-termelés fogalmairól és sajátosságairól 71
2.2.2. Az automatizálás célja a szénhidrogén-termelésben 73
2.2.3. Kútkörzet 74
2.2.4. Olajgyűjtő állomás 78
2.2.5. Kőolajmező főgyűjtője 81
2.2.5.1. Az üzemvitel irányítása 81
2.2.5.2. A segédüzemek irányítása 81
2.2.5.3. Anyag- és energiamérleg 83
2.2.5.4. Irányítóközpont 83
2.2.6. Gáztermelés 87
2.3. Cseppfolyós szénhidrogén szállításának irányítása 90
2.3.1. Cseppfolyós szénhidrogének távvezetéki szállítása 90
2.3.1.1. Távvezeték technológiai felépítése 90
2.3.1.2. Távvezeték-rendszerek 91
2.3.1.3. Folyadékszállító távvezetékek statikája és hidrodinamikája (2.53.) 92
2.3.1.4. Folyadékdugók szállítása 93
2.3.1.5. Távvezetéki szivattyúállomások üzemmódjai, távvezetéki szakasz nyomáseloszlása 94
2.3.1.6. Távvezetékek irányító rendszerei 95
2.3.1.7. Szovjet kőolajtávvezetéki diszpécserközpontok 97
2.3.1.8. Az Adria kőolajtávvezeték magyarországi szakaszának irányítóközpontja 99
2.3.1.9. A központi irányítás mélysége 102
2.3.2. Távvezetéki szivattyúállomások automatizálása 103
2.3.2.1. Távvezetéki szivattyúállomások technológiai felépítése 103
2.3.2.2. Irányítási üzemmódok 105
2.3.2.3. Nyomásszabályozás 106
2.3.2.4. Védelmi rendszer 108
2.3.2.5. Villamos hajtású szivattyúaggregátok programvezérlése 108
2.3.2.6. Mérési, határértékjelzési, csőgörény és elválasztó golyó indítási és fogadási feladatok 113
2.3.2.7. Az irányítás eszközei 116
2.3.3. Csővezetékek túlterhelés elleni védelme 117
2.3.3.1. Nyomáshullám elleni védelem a nyomásnövekedési sebesség szabályozásával 118
2.3.3.2. Nyomáshullám elleni védelem negatív nyomáshullám keltésével 119
2.4. Tartályparkok automatizálása 119
2.4.1. A tárolás eszközei és műveletei 119
2.4.2. A tárolás automatikája 121
2.4.3. A tárolt készlet nyilvántartása 121
2.4.4. A betárolás, a kitárolás és az áttárolás irányítása 122
2.4.5. Az anyagforgalom mérése 125
2.4.6. Keverés 125
2.4.7. Biztonsági műszerezés és automatika 126
2.4.8. A letöltés irányítása 127
2.4.9. Egyéb műveletek 129
2.5. A földgázszállítás irányítása 129
2.5.1. Gázgazdálkodás 130
2.5.2. A földgázszállítás irányításának célja 131
2.5.3. A gáz átvétele és átadása 132
2.5.3.1. Átadó állomás nyomáscsökkenés nélkül 132
2.5.3.2. Átadó állomás nyomáscsökkentéssel 133
2.5.3.3. Indítóállomás 135
2.5.4. Komprimálás 136
2.5.4.1. Dugattyús kompresszor 136
2.5.4.2. Centrifugálkompresszor 137
2.5.4.3. Kompresszorhajtás 138
2.5.4.4. Automatikus indítás, megállás 138
2.5.4.5. Üzemellenőrzés 140
2.5.4.6. Állomási irányítás 142
2.5.4.7. Felügyelet 143
2.5.5. Keverőállomás 143
2.5.6. Szakaszoló állomás 145
2.5.7. Törésbiztosítás 146
2.5.8. Föld alatti tárolás 147
2.6. Szénhidrogének elszámolási rendszerei 147
2.6.1. Tartályban tárolt szénhidrogének elszámolási rendszerei 148
2.6.1.1. A tartályparkok rendeltetése, a tárolórendszert jellemző fő tényezők 148
2.6.1.2. A tartályparkok felügyelő rendszere 148
2.6.1.3. A tartályparkok elszámolási (készletmeghatározó) rendszerével szemben támasztott követelmények 151
2.6.1.4. A tárolt folyékony közegek mennyiségének nagy pontosságú mérési módszerei 151
2.6.1.5. A tárolt közeg átlagos hőmérsékletének meghatározása 154
2.6.1.6. Tartályparki adatgyűjtő és adatfeldolgozó rendszerek 155
2.6.1.7. Mikroszámítógépes tartályparki adatgyűjtő és adatfeldolgozó rendszer 158
2.6.2. Csőben áramló folyadék mérőállomásai 161
2.6.2.1. Mérőállomások kialakulásának körülményei 161
2.6.2.2. A mérőállomások fő jellemzői 161
2.6.2.3. A mérőállomások algoritmusai 161
2.6.2.4. COR-MAS olajmérőállomás 163
2.6.2.5. „State of the art" mérőállomások 167
2.6.3. Gázvezeték mérőállomásai 171
2.6.3.1. Operatív és kereskedelmi gázmérőállomások 171
2.6.3.2. Hatónyomás elvén működő gázáramlásmérés 174
2.6.3.3. Mérőturbinás, ill. örvényszórásos gázáramlásmérés 179
2.6.3.4. Többágas mérőrendszerek 183
2.7. Csővezetéki szivárgást figyelő rendszerek 185
2.7.1. Mágneses fluxusszivárgáson alapuló csőgörényezés 186
2.7.2. Szivárgásmeghatározás csőgörénnyel, nyomásváltozás módszerével 189
2.7.3. Szivárgásellenőrzés Leak „X" kábellel 190
2.7.4. Mennyiségösszehasonlítás mérőturbinás áramlásméréssel 191
2.7.5. Akusztikus szivárgásfelismerés 193
2.7.6. Szivárgásidentifikálás korrelációs módszerrel 197
2.7.6.1. Szivárgásellenőrzés összenyomhatatlan közegnél 197
2.7.6.2. Szivárgásellenőrzés összenyomható közegnél 199
2.7.6.3. Szivárgásellenőrzés instacionárius áramlásban 199
2.7.7. Negatív nyomáshullám módszer 200
3. Automatizált irányító rendszerek műszaki eszközei 205
3.1. Az egységes irányító rendszerek felépítésének alapjai 205
3.2. Az AIR-ek iránt támasztott követelmények a szénhidrogéniparban 207
3.2.1. Rendszerszemléletű megközelítés 207
3.2.2. Gazdasági hatékonyság kritériuma 208
3.2.3. A technológiai irányítástechnikai eszközök iránt támasztott üzemi (gyakorlati)
követelmények 209
3.2.3.1. Megbízhatóság 209
3.2.3.2. Stabilitás 210
3.2.3.3. Fizikai és kémiai behatások elleni védettség 210
3.2.3.4. Tűz és robbanás elleni védettség 211
3.2.3.5. Kis tápenergiaszükséglet 212
3.2.3.6. Modulrendszerű, tipizált konstrukció 212
3.2.3.7. Szerviz 212
3.3. Irányítástechnikai eszközök 213
3.3.1. Információszerző elemek 213
3.3.1.1. Nyomásmérés 213
3.3.1.2. Hőmérsékletmérés 220
3.3.1.3. Közegmennyiség-mérés 223
3.3.1.4. Szintmérés 232
3.3.1.5. Rezgésmérés 236
3.3.1.6. Sűrűségmérés 239
3.3.1.7. Viszkozitásmérés 244
3.3.1.8. Sótartalommérés 247
3.3.1.9. Nedvességtartalom-mérés 250
3.3.1.10. Gázveszélyjelzők 254
3.3.1.11. Tűzveszélyjelzők 267
3.3.2. Információátalakító elemek 268
3.3.2.1. Analóg/analóg jelátalakítók 269
3.3.2.2. Analóg/digitális jelátalakítók 272
3.3.2.3. Digitális/analóg jelátalakítók 277
3.3.2.4. Digitális/digitális jelátalakítók 279
3.3.2.5. Mintavételező és tartó áramkörök 280
3.3.2.6. Jelváltók 281
3.3.3. Információfeldolgozó egységek 282
3.3.3.1. Szabályozók 283
3.3.3.2. Műveleti egységek 289
3.3.3.3. Számítástechnikai eszközöket tartalmazó információfeldolgozó rendszerek 290
3.3.3.4. Programozható logikai vezérlők 298
3.3.4. Információmegjelenítő elemek 299
3.3.4.1. Mutató és regisztráló műszerek 300
3.3.4.2. Számítástechnikai megjelenítő eszközök 304
3.3.4.3. Sématáblák 307
3.3.4.4. Kezelőpultok 309
3.3.4.5. Jelzőműszerek, jelzőszervek 312
3.3.4.6. Központi vezérlőtermek kialakításának lényegesebb szempontjai 313
3.3.5. Végrehajtó és beavatkozó szervek 314
3.3.5.1. Rendeltetés és csoportosítás 314
3.3.5.2. A végrehajtó szervek szerkezetei 316
3.3.5.3. A beavatkozó szervek szerkezetei 323
3.3.5.4. A beavatkozó szervek jelleggörbéi 329
3.3.6. Információtovábbító elemek 331
3.4. Távközlés 332
3.4.1. Távközlési szolgáltatások 333
3.4.1.1. Távbeszélő-összeköttetések 333
3.4.1.2. Távíró összeköttetések 334
3.4.1.3. Adatátviteli (telemechanikai) összeköttetések 336
3.4.2. Alkalmazott átvivő rendszerek 343
3.4.2.1. Kombinált koaxiális kábelen létesíthető átvivő rendszerek 344
3.4.2.2. Ultrarövidhullámokon létesíthető rádiótelefon rendszerek 345
3.4.2.3. Mikrohullámokon létesíthető átvivő rendszerek 346
3.4.3. A technológiai távközlőhálózat speciális berendezései 348
3.4.3.1. Helyi diszpécser távbeszélő rendszer 348
3.4.3.2. Távolsági diszpécser távbeszélő rendszer 349
3.4.3.3. Leágazó berendezés 353
3.5. Telemechanikai rendszerek 355
3.5.1. A telemechanika definíciója 355
3.5.2. A hazai telemechanika fejlődése 355
3.5.3. A telemechanikai rendszerek felépítése 356
3.5.3.1. Telemechanikai rendszerek architektúrája 356
3.5.3.2. A telemechanikai kapcsolat struktúrája 356
3.5.3.3. Üzenetformátum 358
3.5.4. A telemechanikai állomás és központ hardware felépítése 360
3.5.4.1. Külső állomások 361
3.5.4.2. Telemechanikai központ 364
3.6. Tápellátó berendezések 372
3.6.1. Hagyományos tápellátó berendezések 372
3.6.2. Új elven működő tápellátó berendezések 373
3.6.3. Központi irányító rendszerek tápellátó berendezései 375
4. Beruházás 377
4.1. Előkészítő tervezés, gazdasági megfontolások 377
4.2. Előkészítés, műszaki koncepció 379
4.3. Kiviteli tervezés 379
4.3.1. Feladatanalízis 379
4.3.2. Ajánlati kiírás, ajánlatok beszerzése 382
4.3.3. A kiviteli terv mélysége, felosztása és bontása 382
4.3.4. A kiviteli tervezés menete 383
4.3.5. A kiviteli tervek felépítése 384
4.3.6. A fejlődés kívánatos iránya 386
4.4. Beszerzés 386
4.5. Fogadás, tárolás 387
4.6. Gyártás, szerelés 388
4.7. Software fejlesztés 389
4.8. Élesztés 391
4.9. Átadás-átvétel 392
4.10. Üzemkezdés után 392
5. Megbízhatóság és működőképesség 395
5.1. A megbízhatóságelmélet alapjainak összefoglalása 395
5.2. Soros rendszerek megbízhatóságának számítása és a megbízhatóság növelése 398
5.3. Párhuzamosan kapcsolt rendszerek megbízhatósága 399
5.3.1. Melegtartalékú párhuzamos redundancia 399
5.3.2. Többségi szavazásos párhuzamos redundancia 401
5.3.3. Hidegtartalékú párhuzamos redundancia 401
5.4. Komplex rendszerek megbízhatóságának számítása 403
5.5. A megbízhatóság növelésének költségkihatásai 403
Irodalomjegyzék 409

Témakörök