Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе: материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов, посвященной 50-летию создания Тюменского индустриального институ

еме OD мультиплексирует групповой сигнал на сигналы с фиксированными длинами волн, которые подаются на транспондеры.

Оптический регенератор используется для восстановления формы группового сигнала, подавления шумов и улучшения соотношения сигнал/шум. С этой целью используется преобразование O-E-O (Optical- Electrical-Optical). Групповой сигнал на входе преобразуется в электрическую форму. Регенератор строится на базе двух OTM-мультиплексоров, включенных по схеме back-to-back через транспондеры. Такая конфигурация позволяет осуществить ввод-вывод всех оптических сигналов.

Оптический усилитель соответственно усиливает групповой сигнал без восстановления его формы. В современных оптических коммуникационных системах наиболее распространены усилители на оптических волокнах, легированных эрбием (Erbium-Doped Fiber Amplifiers - EDFA), и рамановские усилители – RAU.

Оптические мультиплексоры ввода-вывода служат для транспортировки основных каналов связи в направлении и приема, и передачи и могут строиться на основе каскада последовательно расположенных узкополосных фильтров, брэггетовских и дифракционных решеток.

В настоящее время технология DWDM является наиболее востребованной на сетях связи и используется практически всеми крупными операторами связи для построения высокоскоростных транспортных сетей национального масштаба. В том числе, данная технология активно внедряется на производственные объекты крупнейшей транспортной компании ОАО «АК «Транснефть» благодаря организации большого количества современных высокоскоростных каналов связи, а также полноценного и рационального использования такой технологией ресурсов оптического волокна [1].

Литература

1.Отраслевой регламент ОТТ-33.040.00-КТН-226-09 «Магистральный нефтепровод. Требования к сетям связи на базе ВОЛС», М.: Департамент ИТ ОАО «АК «Транснефть», 2011, с. 4-8;

2.Дубинский А.М. О надежности ВОЛС нефтепроводов. - М.: Наука и технологии, с. 23-27;

3.Гуркин Н.В. Системы DWDM нового поколения. - М.: Вестник связи №5, 2012, с. 39-40.

381

МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ НА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ С ПЕРЕДАЧЕЙ СИГНАЛА ПО GSM И РАДИОКАНАЛУ.

Марковских А.В.

г. Тюмень, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет»

e-mail: markvei83@mail.ru

Несмотря на сравнительно небольшие размеры, современный автомобиль является сложным техническим устройством, совмещающим в себе передовые разработки, позволяющие его усложнять и усовершенствовать. Однако даже передовые разработки не исключают возможности возникновения пожаров автомобилей по разным причинам, что наносит материальный ущерб, а иногда и приводит к гибели людей.

Пожары в автомобилях по своему количеству занимают второе место после пожаров в жилом секторе. Пожары на автотранспорте представляют собой большую опасность для водителей и пассажиров и сопровождаются, как правило, особо тяжелыми последствиями – ожогами, отравлением продуктами горения, частичным повреждением или полным уничтожением огнем автомобиля, а также гибелью людей [1].

Для обоснования актуальности проблемы исследования рассмотрим способы предотвращения и предупреждения людей о пожаре в транспортных средствах.

Традиционно пламя тушат с использованием внешних пенообразующих веществ (порошковых огнетушителей) и другими подручными средствами пожаротушения, находящимися в транспорте. В результате этого происходит повышенный расход пенообразующих материалов и повышаются затраты на тушение пожаров при этом эффективность тушения зачастую низка, а материальным ценностям и самому транспортному средству наносится существенный ущерб.

Для реализации предлагаемого способа в зоне пламени будут устанавливаться температурные извещатели и углекислотные огнетушители, расположенные над элементами частого возгорания. Кроме того, в подкапотном пространстве устанавливается радиоканальный приемопередатчик и GSM модуль расположенный в блоке ППК «Пожаробой-3», по которому будет передаваться информация на пульт дистанционного управления о срабатывании пожарной сигнализации, а также будет производиться дозвон на телефон. Сигнал будет приходить на телефон в том случае если с пульта не будет деактивирована функция отключении звукового сигнала и нажата кнопка на пульте для срабатывания огнетушителей по команде с автоматическим выбором отсека транспорта, где произошло возгорание.

382

После срабатывания сигнал от извещателей подается на ППК к которому подключаются модуль речевого оповещения, а также световые и звуковые оповещатели.

Для определения возгорания в подкапотном пространстве устанавливаются только температурные извещатели с температурой срабатывания от 115 градусов до 120 градусов, так как по исследованиям под капотом температура составляет именно эти значения [2].

Для тушения возгорания во все отсеки будут установлены автоматические огнетушители.

Рис. 1. Схема установки пожаротушения 1 - световые оповещатели (передние фары), 2 - резервный источник

питания, 3 - датчик температуры, 4 - световые оповещатели аварийной сигнализации (поворотники), 5 - прибор приемно-контрольный «Пожа- робой-3», 6 - автоматические огнетушители «Автоспасатель-1» или «До- пинг-2», 7 - извещатель комбинированный тепло-дымовой, 8 - оповещатель звуковой, 9-оповещатель световой (задние фары).

Литература

1.Статистика по пожарам за 2010 год по России // Официальный ресурс МЧС России. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mchs.gov.ru

2.Исхаков, Х.И. Пожаровзрывобезопасность автотранспортных средств для перевозки нефтепродуктов / Х.И. Исхаков, Е.Н. Логачев

– М.: ООО «КАЛАН – ФОРТ», 2003. – 148 с.

383

ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЛЕКСА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ДЛЯ АВТОНОМНЫХ УЗЛОВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В РАМКАХ «ЦИФРОВОГО» МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Мерзляков И.В.

г. Тюмень, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет»

e-mail: merzlyakov.ivan@gmail.com

Мировой прогресс не может существовать без потребления большого количества энергии. Необходимую энергию человечество сумело найти в ископаемых энергоносителях: нефть и природный газ.

Поэтому к производительности нефтегазовой отрасли с каждым годом предъявляются все более строгие требования. Для того, чтобы добиться нужных показателей в отрасли, необходимо использование современных технологий и разработок, внедрение новейших методов и средств автоматизации.

«В последнее время тенденция технического развития средств и систем автоматизации в нефтегазовом комплексе сводится к разработке и реализации беспроводных систем управления технологическим процессом и производством. Необходимость внедрения таких технических продуктов продиктована спецификой области их применения, то есть технологией разработки нефтяных и газовых месторождений». [1]

Зачастую расстояние между объектами нефтегазового комплекса исчисляются километрами. В таких условиях создание различного рода кабельных сооружений и прокладка многокилометровых линий связи для организации системы управления экономически неэффективна. Применение устройств с возможностью передачи информации посредством беспроводного канала связи в системах автоматического управления решает эту проблему и позволяет реализовать концепцию «цифрового» месторождения. Это дает возможность оптимизировать продуктивность объектов нефтегазового комплекса благодаря оперативному контролю и анализу технологических параметров автоматизированного объекта.

«Некоторые элементы инфраструктуры, например, электропитание и средства коммуникаций, зачастую недоступны в местах разработки ресурсов» [2], что приводит к необходимости использования альтернативных источников электроэнергии.

К альтернативным источникам электроэнергии принято относить такие системы преобразования природной энергии в электрическое напряжения, как солнечные энергосистемы, ветряные электрогенераторы, а также термоэлектрические источники электроэнергии. Для севера Западной Сибири характерны тяжелые природные условия: низкие температуры

384

окружающей среды, короткий световой день зимой, маловетренно летом. Из-за этого возникает проблема использования альтернативных источников энергии самих по себе, так как каждый из них имеет свои недостатки. Но любой из этих источников удачно дополняет другие и компенсирует, таким образом, имеющиеся недостатки остальных систем. В связи с этим необходимо создать комплексное решение для автоматизированного питания, ретрансляторов и пунктов сбора данных.

Предполагаемая структурная схема автоматизированной системы комплекса альтернативных источников электропитания для автономных узлов передачи данных и КИП приведена на рисунке №1.

Рис. 1. Предполагаемая структурная схема комплекса альтернативных источников электропитания для автономных узлов передачи данных

Использование солнечной батареи наиболее эффективно в летний период времени, а ветрогенератор в этот период напротив неэффективен из-за маловетреной погоды. В зимний период неэффективна работа солнечной батареи из-за короткого светового дня, но эффективно работает ветрогенератор.

Так же необходим аккумулятор для накопления излишков электроэнергии, когда это возможно. Аккумулятор также служит резервным источником электропитания если погодные условия, либо поломка не позволяют генераторам вырабатывать электроэнергию.

При полностью заряженном аккумуляторе, избыток электроэнергии вырабатываемой генераторами утилизируется внешнем нагревателем, в летний период времени нет необходимости подогревать аккумулятор и солнечную батарею.

385

Такое резервирование увеличивает надежность системы автономного электропитания.

При использовании системы в условиях севера Западной Сибири, изза низких температур, необходим термостат и подогреватель для обогрева аккумулятора. Солнечная батарея также имеет свой подогреватель для собственных нужд. Данная система управляется и диагностируется контроллером автономного питания. Информация о системе автономного электропитания, а также информация с КИП обрабатывается контроллером сбора информации. Связь с оператором осуществляется блоком беспроводной передачи данных.

Таким образом: датчики, контроллеры, блок беспроводной передачи данных и подогреватели питаются от альтернативных, резервированных источников электроэнергии, не требующая подвода проводного электропитания и проводного интерфейса.

Комплекс альтернативных источников электроэнергии не требует регулярного технического обслуживания. За исключением периодических осмотров, для оценки электрических и механических узлов и уровня безопасности. Это снижает затраты на эксплуатацию данного комплекса.

Литература

1.Редакционная статья. Новые разработки в приборостроении для нефтегазового комплекса.: КИПинфо, 2013г. выпуск 14. –С. 7-10.

2.Тору Фукузава. Распределенный датчик температуры DTSX200 для производства нефти и газа.: Автоматизация в промышленности, ок-

тябрь 2013г. –С. 15-19.

МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИЕЙ

Миркин М.С., Шамурадов Ф.А.

г. Тюмень, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет»

e-mail: farchad99@yandex.ru

Автоматизация является одним из важнейших факторов роста производительности труда в промышленном производстве. Непрерывным условием ускорения темпов роста автоматизации является развития технических средств автоматизации. К техническим средствам автоматизации относятся все устройства, входящие в систему управления и предназначенные для получения информации, ее передачи, хранения и преобразования, а также для осуществления управляющих и регулирующих воздействий на технологический объект управления.

386

Впредставленном проекте разрабатывается система управления при- точно-вытяжной вентиляцией офисного помещения. Работа системы включает организацию управления одной системой вентиляции и кондиционирования, которая является основой для разработки подобных систем. Отличительной особенностью данной работы является то, что автоматизация системы разработана на свободно программируемом контроллере пятого поколения LOGO! фирмы «Siemens». Применение контроллеров данного типа экономически эффективно из-за относительно низкой стоимости контроллера и возможностью работы с пассивными датчиками с чувствительными элементами LG-Ni 1000 или Pt 100, а также с датчиками передающие активные выходные унифицированные сигналы DС 0…10В или 4…20мА. Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических средств, называемым системой кондиционирования воздуха (СКВ).

Всостав СКВ входят технические средства забора воздуха, подготовки, то есть придания необходимых кондиций (фильтры, теплообменники, увлажнители или осушители воздуха), перемещения (вентиляторы) и его распределения, а также средства хладо и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля.

СКВ больших общественных, административных и производственных зданий обслуживаются, как правило, комплексными автоматизированными системами управления. Автоматизированная система кондиционирования поддерживает заданное состояние воздуха в помещении независимо от колебаний параметров окружающей среды (атмосферных условий).

На функциональной схеме (рис.1) показан принцип автоматизированного управления приточной и вытяжной вентиляции

Во время работы системы наружный воздух, через воздухозаборную решетку, поступает в приточную установку, проходит через открытый воздушный клапан, затем через шумоглушитель проходит в секцию карманного фильтра. После этого очищенный воздух проходит через секцию нагрева и в зимний режим работы подогревается до температуры 22°С. Затем воздух проходит через камеру охлаждения и в летнем режиме работы охлаждается. Дальше воздух попадает в секцию вентилятора, где создается напор и после секции шумоглушителя по воздуховодам попадает в обслуживаемые помещения.

Температура приточного воздуха измеряется датчиком (16а). Измеренная температура передается в щит управления, и контроллер вырабатывает сигнал на запорно-регулирующие клапана (8а, 11а).

Всистеме предусмотрен контроль засорения фильтра. Когда перепад давления до и после фильтра превысит 100Па датчик (4а) замкнет свои контакты и этот сигнал включит световую сигнализацию и если в течение 72 часов фильтр не почистит или не заменят, остановит систему.

Всистеме предусмотрена защита калориферов от замерзания. Когда

387

температура воды в обратном трубопроводе снижается ниже 20°С, сигнал от датчика (5а) поступает в щит управления. Также предусмотрена защита по температуре воздуха после калорифер. Датчик (9а) выработает сигнал при температуре 5°С который поступит в щит управления. При поступлении одного из сигналов происходит остановка вентилятора, закрывается сблокированный с ним клапан наружного воздуха и полностью открывается трехходовой клапан (8а) для максимального увеличения расхода теплоносителя. Таким образом, движение холодного воздуха прекращается, а циркуляция теплоносителя через калорифер продолжается. Вследствие отсутствия теплосъема, температура охлажденного теплоносителя начинает повышаться. При достижении температуры теплоносителя 50°С вентилятор включается, клапан наружного воздуха открывается, и работа воздухонагревателя возобновляется.

Можно отметить основные принципиальные отличия разрабатываемой системы от традиционно используемых на большинстве российских предприятий:

Применение свободно программируемого контролера позволяет осуществить управление вентиляционной установкой в автоматическом режиме, отсюда следует, что заданные параметры, например поддержание установленной температуры в здании, будут поддерживаться значительно точнее, чем при ручном управлении;

Применение свободно программируемого контролера позволяет в любой момент подключить новые системы, добавив, модули расширения или изменить работу системы по требованию заказчика;

Рис.1. Функциональная схема системы автоматического управления при- точно-вытяжной вентиляцией

Использование в системе контроллера LOGO! позволяет вводить аналогичные системы, объединение их в единую систему и ввести диспетчеризацию по шине EIB;

Применение автоматического управления позволяет не держать в

388

штате предприятия лиц ответственных за поддержание комфортных условий для работников. Следовательно, уменьшаются эксплуатационные расходы и производственный риск, связанный с человеческим фактором;

На комплектующие изделия вновь создаваемого устройства предприятие изготовитель SIEMENS даѐт значительно больший гарантийный срок.

Применение данной системы экономически эффективно из-за невысокой стоимости комплекта автоматики (по сравнению с существующими предложениями), а также обеспечивается защита дорогостоящего оборудования. Это обеспечивает экономию на ремонт и замену оборудования. Система обеспечивает защиту технического персонала от поражения электрическим током.

Литература

1.Густав О., Джангуидо П. Цифровые системы автоматизации и управления. Издание третье, переработанное и дополненное. – СПб.: Невский диалект, 2001. – 321с.

2.Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха. –

М.: Физматлит, 2003. – 231с.

3.Королев Г.В. Электронные устройства автоматики. – М.: Высшая школа, 1991. – 265с.

4.Молчанов Б.С. Проектирование промышленной вентиляции. – Л.: Стройиздат, 1970. – 350с

СОЗДАНИЕ ЦИФРОВОГО «УМНОГО» МЕСТОРОЖДЕНИЯ В СЛОЖИВШИХСЯ РЕАЛИЯХ РОССИЙСКОЙ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ

Мухин А.А.

г. Тюмень, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет».

aflynn@yandex.ru

Для любого государства нефть и газ, бесспорно, являются важнейшими и стратегическими ресурсами. Именно по этой причине к производительности нефтегазовой отрасли с каждым годом предъявляются все более строгие требования. Для того, чтобы оставаться конкурентоспособным в этой отрасли, необходимо использовать все самые современные технологии и разработки.

В этой связи перспективным решением, максимально обеспечивающим соответствие потребностей к требованиям и ожиданиям рынка, является внедрение цифровых (интеллектуальных) систем автоматизации на

389

предприятиях. Создание так называемых цифровых «умных» месторождений.

Различные компании таким проектам дают свои названия, например:

1."Умное месторождение" - Smart Field (Shell)

2."Интеллектуальное месторождение" - i-field (Chevron)

3."Месторождение будущего" - Field of the future (BP)

4."Умные скважины" - Smart Wells (Schlumberger)

5."Цифровое нефтяное месторождение будущего" - Digital oil field

of the future DOFF (CERA)

Таким образом, термин «цифровое месторождение» широко используется в нефтегазовой промышленности, однако нередко понимается не в полной мере.

Суть концепции цифровых или интеллектуальных месторождений заключается в прозрачности и мгновенной доступности любых параметров и показателей работы системы (месторождения). Начиная от технологических, технических данных и до производственных и экономических показателей. Такая доступность, в режиме реального времени, данных позволяет не просто организовать дистанционное управление объектами нефтегазодобычи, но и, несомненно, повысить энергоэффективность, обеспечить рост производственных показателей работы оборудования, оптимизировать работу персонала, на основе постоянно пополняющихся статистических данных и достоверной информации о техническом состоянии оборудования [1].

Доказательством эффективности «умных» месторождений является исследование, проведенное в 2003 году Ассоциацией Энергетических Ис-

следований Кембриджа (Cambridge Energy Research Association – CERA).

Исследование выявило, что цифровые месторождения улучшают показатели по добыче от 2 до 10 процентов по сравнению с их «нецифровыми» собратьями. Так же исследование подтвердило, что «умные» месторождения экономят в среднем 4 – 8 млн. долл. в год за счет сокращения эксплуатационных расходов [2].

Технология интеллектуального месторождения дает возможность:

1.оптимизировать производительность оборудования и продуктивность скважин за счет анализа дебитов, отсечек, давлений, температур и других данных;

2.предсказывать на основе прошлых данных сроки исчерпания скважин. Одновременно, данные старых скважин с богатой историей добычи, можно использовать для прогнозирования поведения новых скважин,

3.централизованно управлять большим количеством скважин с помощью систем дистанционного мониторинга.

Главными трудностями реализации таких проектов для месторождений являются:

390