В России впервые успешно испытана беспроводная система контроля параметров внутри нефтяной скважины, пишет газета «Нефтяные вести». В перспективе это решение позволит избавиться от дорогостоящих кабелей.
Как уточняют авторы разработки из компании «Татнефть», информация в новой системе передается при помощи электромагнитного канала связи. Это означает, что она использует так называемые токи растекания. Они возникают при подаче напряжения на участок между верхней и нижней частями эксплуатационной колонны, разделенными диэлектрическим материалом. Часть таких токов течет по горной породе, поэтому на поверхности их можно зафиксировать специальной антенной и расшифровать, получив необходимые данные.
«Оборудование состоит из нескольких основных модулей. Это сам глубинный прибор с датчиком давления, аккумуляторная батарея и антенна. Последняя состоит из нескольких насосно-компрессорных труб с диэлектрическими центраторами и замыкателем. Он обеспечивает электрический контакт прибора с эксплуатационной колонной для передачи информации, — уточняют авторы статьи. — Главный элемент — модуль обработки и передачи информации, который и является ноу-хау. На поверхности установлена устьевая станция для приема информации. Она подключена к металлической части устьевой арматуры и к заземляющему устройству».
Использование такого решения позволяет отказаться от одной из самых хрупких составляющих систем телеметрии: дорогостоящих кабелей, которые часто повреждаются или рвутся внутри скважины и требуют ремонта или замены.
За последние пять лет в нашей стране построили и реконструировали столько автодорог, что ими можно было бы четыре раза обогнуть Землю. Сеть магистралей расширяется, интенсивность движения растет. Повышаются требования к качеству дорог и их долговечности. Тогда на помощь приходят современные технологии. Одно из направлений работы — решения на основе битума, продукта переработки нефти. Как сделать дорожное полотно долговечнее, нефтяники и дорожники обсудили на ежегодной конференции «PRO Битум и ПБВ», организованной компаниями «Газпром нефть», «Роснефть Битум» и «СИБУР»в Санкт-Петербурге.
Немного истории
Сегодня производители битума и дорожные строители взаимодействуют настолько тесно, что появилось понятие «нефтедорожная отрасль», но применять битум для строительства начали еще в древности.
Для строительства дорог битум используется с XIX века. В 1800–1835 годах во Франции, Германии и Швейцарии открыли битумсодержащие породы, которые пошли на производство асфальтовых дорожных покрытий для Парижа, Лондона, Вены и других крупных городов Европы. С 1850 года битум для этой цели широко используется в США. В 1866 году асфальт — разновидность природного битума — впервые применили при строительстве дорог в Санкт-Петербурге.
— В 2024 году нефтедорожная отрасль отмечает круглую дату, — рассказал руководитель битумного бизнеса «Газпром нефти» Дмитрий Орлов. — Исполняется 110 лет с первого съезда российских дорожных строителей, которых тогда называли «деятелями по шоссейному делу». В те годы в стране было всего 4% шоссейных и 2% мощеных дорог.
Четыре экватора в год
Сегодня дорожная сеть России насчитывает более 1,5 миллиона километров автомобильных дорог, в том числе свыше трех тысяч километров скоростных автомагистралей. За последние пять лет в стране построили, отремонтировали и реконструировали более 165 тысяч километров дорог — это больше четырех экваторов Земли. По словам заместителя директора департамента строительства правительства России Григория Волкова, до 2028 года должны построить и привести в нормативное состояние еще 130 тысяч километров.
На конференции «PRO Битум и ПБВ»
В прошлом году самым крупным проектом отечественного дорожного строительства за всю его историю стала магистраль М-12 Москва — Казань. Вяжущие были произведены по технологии, когда при разработке рецептуры битума учитывают рекомендованные температуры эксплуатации полотна по специальной шкале и требования к транспортным нагрузкам. По мнению дорожников, трасса поставила мировой рекорд по скорости строительства.
Генеральный директор компании «Автодор-Инжиниринг» Константин Могильный отметил, что за три года в России построили почти 800 километров автомобильных дорог первой технической категории. Такие трассы обладают четырьмя и более полосами и оборудованы барьерным ограждением на разделительной полосе, а с другими автомобильными дорогами, пешеходными и велосипедными дорожками, железными дорогами и трамвайными путями пересекаются только в разных уровнях. Благодаря вводу в использование трассы М-12 «Восток» от Москвы до Казани теперь можно доехать примерно за семь часов.
В дорогу с инновациями
По словам Дмитрия Орлова, в совокупности инновации продлевают нормативный срок службы дороги и сокращают затраты на использование трасс.
Для отрасли актуально применение современных решений. Движение на автомагистралях с каждым годом становится все более оживленным, нагрузки — выше. ПБВ позволяют достигать высокого качества дорожного покрытия. Поэтому сегодня модифицированные вяжущие применяют на грузонапряженных трассах и дорогах с высокой интенсивностью движения: М-11 «Нева», Тверской улице в Москве, ЦКАД в Подмосковье, Невском проспекте, КАД и ЗСД в Санкт-Петербурге. Мы создаем и абсолютно новые решения. Некоторые из них в буквальном смысле стали толчком для развития целого направления. Например, инжиниринг средств малой механизации — когда вместе с нашими битумопроизводными продуктами мы предлагаем оборудование для их эффективного нанесения.
— Дмитрий Орлов. Руководитель битумного бизнеса «Газпром нефти».
Российские специалисты ищут решения, как усовершенствовать битум, — этим занимаются нефтяные компании, профильные НИИ и вузы. Например, ученые Средневолжского НИИ по нефтепереработке «Роснефти» создали полимерно-модифицированный битум — содержащий полимер, пластификатор и химический модификатор. Как рассказала заместитель генерального директора НИИ Полина Тюкилина, лабораторные анализы показали, что чем глубже модификация материала, тем лучше его характеристики в сравнении с традиционным битумом.
Взгляд из Поднебесной
Профессор Чайнаньского университета Хао Пейвэнь рассказал, что в Китае к нему обычно добавляют стирол-бутадиен-стирольный полимер, пластификатор и стабилизатор. В последние годы в Поднебесной приобрели популярность «резиновый» битум и композитный «резиновый» асфальт. Для улучшения качества и удешевления модификации битумов и асфальтобетона в них добавляют резиновый порошок из специально переработанных старых автомобильных покрышек.
В Губкинском университете разработали специальную технологическую добавку, которая улучшает не сам битум, а позволяет расширить параметры подходящих компонентов для его производства. По словам профессора вуза Елены Чернышевой, добавка представляет собой смесь ПАВ. Ее вводят перед окислением в гудрон — и его структура улучшается. Это позволяет оптимизировать затраты на последующую модификацию битума.
В Ярославском государственном техническом университете разработали антикоррозионное покрытие для металлов из гальваношламов и отработанного моторного масла.
Как пишут авторы разработки в статье «Антикоррозионное покрытие на основе отходов производства и потребления», для получения защитного покрытия гальваношламы предварительно промывают теплой водой и смешивают с кальцийсодержащими веществами, например с негашеной известью. Получается феррит кальция (CaFe2O4), который затем сушат в сушильном шкафу, прокаливают при температуре в 900 градусов и измельчают. На финальном этапе в него добавляют отработанное моторное масло, разогретое до 100–110 градусов. В итоге образуется густая сметанообразная масса, которая равномерно наносится на металл и становится защитным покрытием.
Ученые провели испытания готового продукта в четырех разных средах: воздухе, влажном воздухе, дистиллированной воде и слабом соляном растворе. Как показал анализ результатов, защитные свойства покрытия не уступают существующим на рынке готовым составам. По словам разработчиков, его себестоимость меньше, а процесс изготовления помогает утилизировать побочные продукты других производств.
Ученые Ухтинского государственного технического университета улучшили свойства универсальной буферной жидкости для нефтедобычи. С ее помощью удалось надежнее скрепить цементный камень с горной породой, эффективнее вытеснять буровой раствор и разлагать сероводород, из-за которого ржавеет и разрушается буровое оборудование.
Как поясняют авторы разработки, повышения эффективности жидкости удалось добиться при помощи щелочи — соединений оксида кальция (СаО), которые добавляли в жидкость в соотношении 0,2–0,4%. Как показали исследования, полученная таким образом щелочная среда эффективно расщепляет сероводород, защищая тем самым бурильный инструмент от коррозии, а цементный камень, за счет которого обсадная колонна закрепляется на стенке скважины, — от преждевременного разрушения. Продукты реакции оксида кальция и сероводорода, одним из которых является сульфид кальция (СаS), также способны надежно закупоривать поры в породе, чтобы в скважину не проникали песок, вода и другие загрязнители.
Как рассказал «Энергии+» доцент кафедры бурения Ухтинского государственного технического университета Сергей Каменских, промысловые испытания и внедрение комплекса технологических жидкостей в условиях сероводородной агрессии на нефтяных месторождениях Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции позволили сэкономить более полумиллиарда рублей, а также увеличить площадь и прочность сцепления цементного камня с сопрягающими поверхностями на 21–46% и 31% соответственно.
Как уверяют авторы разработки, она готова к промышленному масштабированию.
Посмотрим на эту штуку - ветряк, лопасти по 100 метров, весом под 10 тонн. Скажем, 3 лопасти.
1) Как эта сталь оказалась вообще? Её добывали из земли, плавили, потом делали вот эту лопасть. Надо считать затраты энергии на весь процесс!
2) Как эта лопасть оказалась в этом месте? Строится нехилый такой фундамент, к нему везут вертолётами либо огромными кораблями эту лопасть, все три штуки, крепят. Тоже нужно посчитать.
3) Зимой летают вокруг неё на вертолётах, сбивают лёд и прочие классные мероприятия.
4) Летом она просто стоит и скучает, нет ветра. Ну тут считать ничего не надо
Поэтому вопрос у меня один - когда выдадут ордена всем тем зелёным, что убедили западный мир перейти на эти технологии и закрыть все АЭС ?
Здравствуйте дорогие читатели. Сегодняшняя статья посвящена очень интересной, на мой взгляд, теме - АСУ ТП или автоматизированная система управления технологическими процессами, на современных или модернизированных предприятиях. Данная статья основана на моем личном опыте работы с АСУ ТП электростанции, где я работаю, а конкретнее на одном дефекте в системе, который я недавно диагностировал.
Краткое описание системы АСУ ТП.
Для начала давайте вкратце разберемся, на физическом и программном уровнях, что в себя включает система АСУ ТП. Для удобства восприятия систему разбивают на три уровня: нижний, средний и верхний.
1) нижний уровень - это уровень оборудования, которым мы управляем и за которым мы наблюдаем в процессе его работы. Например: электродвигатели, трансформаторы, генераторы, электрооборудование распределительных устройств и тд. Наблюдение происходит за счет различных измерительных устройств. установленных на конечном оборудовании, а управление происходит за счет воздействия на управляющие органы оборудования;
2) средний уровень - это уровень преобразования данных, между нижним и верхним уровнями. На среднем уровне данные, полученные с измерительных устройств, преобразуются в цифровой вид, а управляющие команды с верхнего уровня преобразуются из цифрового вида в электрический сигнал, который воздействует на управляющий орган оборудования;
3) верхний уровень - это уровень обработки и представления данных. На данном уровне, в так называемые SCADA программы или системы (на русский переводится как диспетчерское управление и сбор данных) стекается вся информация о происходящем на предприятии. SCADA системы работают на серверном оборудовании. Система может самостоятельно поддерживать, заданный оператором, режим, сигнализировать о неисправностях оборудования, архивировать данные, предоставлять информацию для оператора в удобном для человека виде (в виде мнемосхем), и принимать от оператора команды на управление оборудованием.
Очень упрощенная схема АСУ ТП. Рисунок мой.
Как АСУ ТП выглядит на практике.
Давайте теперь все описанное посмотрим, что называется в "железе", на примере ТЭЦ.
Верхний уровень АСУ ТП.
Вот так выглядит Блочный щит управления какой ни будь современной ТЭЦ:
Все эти мониторы это и есть АРМ (автоматизированное рабочее место) операторов. На них дежурный персонал видит мнемосхемы технологических процессов происходящих на станции.
А вот кадр мнемосхемы управления и мониторинга за распределительным устройством собственных нужд напряжением 0,4 кВ (РУСН-0,4 кВ):
На кадре мы видим текущие электрические величины: напряжение на секциях и электрический ток (нагрузка) трансформаторов, информационную сигнализацию и положение коммутационных аппаратов.
Как раз на примере одного из выключателей, а именно 2 АВ СРП ПНС ( 2-ой Автоматический Выключатель Секции Резервного Питания Противопожарной Насосной Станции) мы и рассмотрим всю систему АСУ ТП.
Для управления данным выключателем мы кликаем два раза мышкой на его изображение, и получаем вот такое диалоговое окно:
Ни одна кнопка управления, однако, не активна. Есть какая то проблема.
Давайте заглянем под "капот" этого выключателя и увидим следящую картину:
Это программный (блочная форма программирования) код выключателя 2 АВ СРП ПНС и на данном кадре мы обнаруживаем проблему: SCADA система не может определить, в каком положении сейчас находится выключатель. Всего таких положений может быть три: включен, отключен, выкачен в контрольное или ремонтное положение. Фактически выключатель отключен, но сигнал об этом в SCADA систему не поступает. На основании этого система принимает решение о блокировке управления выключателем.
Кадр мнемосхемы, различные параметры и фрагмент кода - все это и есть верхний уровень АСУ ТП. А вот так выглядят серверы, на которых и работает SCADA:
Это фото с интернета, на моей ТЭЦ серверная выглядит похоже. Куча проводов, лампочек и обязательно шум вентиляторов.
Средний уровень АСУ ТП.
Если SCADA не видит нужных сигналов, значит они в нее не приходят - логичное заявление и мистер Шерлок Холмс одобрительно кивает мне в ответ :)
Мы идем в соседнее помещение - там находятся шкафы сопряжения оборудования. В них происходит преобразования полевых сигналов в сигналы, которая SCADA понимает.
Внутренне наполнение шкафа выглядит вот так:
Белые провода приходят, с полевого уровня, на платы преобразования сигналов с напряжения 220 Вольт (т.е входящее напряжение) на 24 Вольта (исходящее напряжение). Далее сигнал 24 Вольта уже идет в SCADA систему.
В данном конкретном случае по этим проводам приходит информация в дискретном виде (т.е либо напряжение есть либо его нет) от коммутационных аппаратов. Где то в этом шкафе есть плата, отвечающая за наш выключатель.
А вот и она:
На проводах мы видим какие то обозначения, многА букоФФ и цифр. Собственно понять, что тут происходит, нам поможет электрическая схема:
Часть принципиально схемы управления выключателем. Блок передачи информации на верхний уровень.
На схеме видно, что за передачу информации о положении выключателя "Отключено" отвечают: терминал А2 (это полевой уровень, терминал релейной защиты, об этом чуть далее) провод с номером 133 и реле К06 . Вот этот провод и реле (обвел красной рамкой):
За проводами не видно, что индикатор реле К06 не горит, а должен.
Далее мультиметром я замеряю напряжение на этом проводе относительно "земли" и получаю значение + 90 Вольт, при том что должно быть + 110 Вольт. При этом между этим проводом и общим "минусом" питания, напряжение получается вообще нулевым. Из этого можно предположить (творится какая то фигня!), что проблема где то на полевом уровне, куда мы и отправимся дальше.
В дополнении хочу отметить, что в этом шкафе происходит не только разделение уровней, но и разделение зоны ответственностей - за сам шкаф и SCADA отвечает цех АСУ ТП, за белые провода и за электрооборудование на другом конце - отвечает электроцех, я в том числе.
Нижний уровень уровень АСУ ТП.
Мы определились, что проблема возможно находится где то на уровне оборудования. В нашем случае это распределительное устройство ПНС (РУ ПНС). Само РУ состоит из шкафов, а шкафы разделены на отсеки:
Это шкаф выключателя 2 АВ СРП ПНС, управление которым мы видели на верхнем уровне, в виде нарисованного символа мнемосхемы.
Сам шкаф разделен на отсеки:
1) отсек сборных шин - через эти отсеки проходят общие силовые шины 0,4 кВ;
2) релейный отсек - в нем находится терминал управления и релейной защиты (сразу рядом с цифрой 2, и тот самый элемент А2 на принципиальной схеме) и вспомогательные элементы управления;
3) отсек выключателя - собственно в нем и находится тот самый объект мониторинга и управления, который сейчас не управляется с верхнего уровня.
4) ниже есть еще клеммный отсек, на данном фото его нет, он будет далее и работать я буду только в нем.
Готовимся к работе:
Инструмент, мультиметр и схема.
Открываем клеммный отсек и видим такую картину:
Вот отсюда и уходят провода в шкаф на среднем уровне. Находим наш 133 провод и мультиметром замеряем напряжение между клеммой 6 (+ 110 В) и клеммой 11 (- 110 В) и получаем 220 Вольт, что является нормой Значит сигнал "отключено" уходит на средний уровень. Далее я замерил напряжение на клемме 7 (положение включено) и получил ноль. Исходя из этого можно сделать заключение, что терминал релейной защиты (элемент А2 на принципиальной схеме) выдает правильную информацию о текущем положении выключателя - выключатель отключен (клеммы 6 - 11 дают 220 В) и не включен (клеммы 7 - 11 дают 0 В). Важно именно промерить оба положения, потому как может быть и такое, что приходит информация, что выключатель включен и отключен одновременно.
По результатам диагностики я сначала делаю предположение о проблеме в проводах - возможно ухудшение изоляции.
Но прежде чем делать окончательный вывод я прошу коллегу из цеха АСУ ТП отключить провод с его стороны, т.е в шкафе среднего уровня, и в таком положении померить напряжение между проводом 133 и общим минусом (с моей стороны общий минус эта та самая клемма 11, номер провода 102). В результате замера коллега получает те самые 220 В.
Значит проблема не в проводе и вообще не а полевом уровне. Но в чем же тогда дело. А вот в чем:
Это резистор и со временем его характеристики ухудшаются, так называемое старение. Он еще не в состоянии "сломан" но уже близко к такому состоянию. Именно по этому при начальном измерении, в шкафе среднего уровня, получались ненормальные показания. Мы называем это "плавающий дефект"
Данная проблема решается переключением провода на свободную клемму и перепрограммирование блока в SCADA системе. Это уже работа моих коллег. Моя же часть работы окончена, как и заканчивается данная статья.
Надеюсь, что вам было интересно и что вы не превратились в скелет, читая данную статью до конца.
Спасибо за просмотр, за лайк, если статья понравилась.
Bloomberg: "Германия будет платить больше угольным станциям для предотвращения отключений электроэнергии, в ближайшие годы стране потребуется гораздо больше электростанций, работающих на ископаемом топливе"
Тут комментировать — только портить. Но вы попробуйте.