Создание системы контроля движения материальных потоков

При подготовке данных несогласованного материального баланса в системе производственного учёта выявляется дебаланс. Известно, что каждый нефтеперерабатывающий завод несёт дополнительные финансовые убытки из-за дебаланса материальных потоков. Причины дебаланса определить достаточно сложно: они могут быть из-за неверных показателей приборов, потерь из-за неисправности запорной арматуры, а также вследствие утечек, когда непонятно, как и по какой причине они произошли. НПЗ вынуждены терпеть убытки не только на самих фактах потерь сырья, нефтепродуктов, но и при ликвидации их последствий. Сведение материального баланса при имевшихся расхождениях в показаниях приборов остаётся для заводов проблемой.

Персонал НПЗ решает проблему определения потерь, мест, где произошли технологические нарушения, а также поиск причин дебаланса: для этого просматриваются большие объёмы данных с датчиков, анализируются и сопоставляются их изменения в динамике, на что тратится много времени. Однако это не снимает саму проблему и не позволяет организовать системный поиск и идентификацию возможных причин материального дебаланса.

Объём углеводородных смесей в допустимых пределах может уменьшаться по технологическим причинам, то есть в процессе производства продукта. Однако имеющиеся потери иногда бывают выше допустимых пределов. Очевидным, но достаточно дорогим в реализации решением является установка дополнительных датчиков.

К решению задачи обнаружения несоответствий в количественных данных о расходах при перекачке углеводородных смесей между различными производственными объектами и определения причины дебаланса компания NAUKA совместно с НПЗ подошли системно.

Разработка методики и программно-алгоритмического обеспечения для поиска и идентификации причин дебаланса материальных потоков НПЗ.

Основные цели:
Повышение оперативности определения причин потерь углеводородных смесей.
Повышение контроля за движением материальных потоков на предприятии, а именно за тем, как углеводородные смеси и нефтепродукты движутся в трубопроводах цеховых и межцеховых коммуникаций, резервуарных парках и местах отгрузки.

Чтобы достичь необходимого результата, было предложено создать систему, которая анализировала бы информацию с имеющихся приборов учёта на трубопроводах, в резервуарах НПЗ и местах отгрузки. Во‑первых, она должна была бы выявлять ситуации, которые выходили за рамки поведения технологического процесса согласно регламенту. Во‑вторых, система должна уметь идентифицировать эти ситуации. В‑третьих, своевременно уведомлять персонал предприятия.

Поставленная перед NAUKA задача потребовала проведения исследований и разработки инструментов поиска причин дебаланса, и состояла из следующих этапов:

Алгоритмы поиска и прототип

В границах измерений обнаружено равномерное снижение объёма. Характер изменения показаний свидетельствует о возможной утечке на анализируемом участке трубопровода.

Алгоритмы поиска нарушений позволили достаточно оперативно выявлять проблемные участки, которые могли указать на потери нефтепродуктов. Однако их причины были не всегда понятны.

Редактор технологических схем

Возможность учитывать большее число технических параметров позволила специалистам NAUKA создать решения, которые способствовали идентификации причин расхождения в показаниях КИПиА. В том числе алгоритмы, направленные на выявление некорректной работы приборов на трубопроводах, а именно:


• Отсутствие сигнала с датчика;
• Некорректные данные датчиков расхода, установленных на трубопроводах, и датчиков уровня на резервуарах;
• Шум: Значительная шумовая составляющая в сигнале расхода, которая может быть связана с влиянием внешних помех, насосов, и т.п.;
• Ошибка в измерениях (изображение ниже).

На анализируемом участке система фиксирует резкий рост и возвращение к нулевым значениям расхода в трубопроводе, по которому на самом деле ничего не идёт. Скачки давления возникают в пустом трубопроводе в результате технической неисправности или неправильной эксплуатации и фиксируются средством измерения расхода.

Кроме того, эксперты разработали алгоритмы анализа данных с приборов, установленных в резервуарных парках, так как и они могли служить причиной дебаланса материальных потоков предприятия.

Причиной дебаланcа также могут стать технические проблемы в резервуарах — в тех случаях, когда они связаны между собой трубами. Чтобы нефтепродукты не перетекали из одного резервуара в другой тогда, когда это не нужно, между ними устанавливаются задвижки. НПЗ отгружает нефтепродукты из резервуаров, и именно на этом этапе информация о количестве отгружённого продукта учитывается в материальном балансе.

Повышение быстродействия и точности системы

Некорректные показания приборов также могут стать причиной дебаланса, когда вместо нуля в расчёт попадает несуществующее значение расхода, что может направить процесс поиска подозрительных участков по ложному следу. Для таких ситуаций были разработаны дополнительные алгоритмы. Они позволили точнее и быстрее определять события, в которых расхождение показаний вызваны реальными проблемами.

Механизмы автоматической проверки участков НПЗ и информирования персонала

Создана информационно-аналитическая система для оперативного поиска нарушений в движении нефтепродуктов по трубопроводам производства.

Выполнены следующие работы:

В результате внедрения системы контроля движения материальных потоков заказчику удалось:

Нужного эффекта удалось достичь, выбрав правильный подход к анализу уже имеющейся информации, опираясь только на имеющиеся у предприятия приборы учёта и другое уже установленное оборудование, что позволило избежать дополнительных инвестиций и трудозатрат.