Тюменский индустриальный

ЛАПИК Н.В., ЛАПИК О.И., ПОПОВА Н.В.
 
ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ НПС В УСЛОВИЯХ 
ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ 
ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА 
Лапик Н.В., старший преподаватель, [e-mail]. 
Лапик О.И., бакалавр, [e-mail]. 
Попова Н.В., старший преподаватель, [e-mail]. 
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет 
Аннотация:
В работе анализируются причины и источники возникновения 
чрезвычайных ситуаций техногенного характера в нефтегазовой промышленности, в 
частности, причины аварийных остановов НПС. Применение современных средств 
автоматизации (КИП), систем противоаварийной защиты при автоматизации процесса 
перекачки нефти, а также использование СДКУ позволит оптимизировать протекание 
технологического процесса и значительно снизить вероятность возникновения 
аварийных ситуаций, и, как следствие, минимизировать экологический и экономический 
ущерб. Предлагаются возможные варианты решений проблем аварийного останова 
перекачки нефти. 
Ключевые
слова
: 
автоматизация, 
программно-технический 
комплекс, 
нефтеперекачивающая станция, противоаварийная защита, мониторинг, чрезвычайная 
ситуация, надежность, безопасность.
 
Существующий подход к автоматизации заключается в 
формировании автоматизированных систем управления и защиты как 
главного элемента единой защиты технологического процесса. 
Классическая АСУ ТП включает в себя два компонента: систему ПАЗ и 
распределённую систему управления. Чаще всего при разработке и 
проектировании АСУТП рассматривают основное оборудование системы – 
программно-технический комплекс (PLC), и упускается из виду общая 
надежность контуров управления и защиты (датчиков, каналов, связи 
исполнительных устройств) [5].
Процедура останова, предназначенная для защиты технологического 
процесса, требует согласованных изменений состояний различных 
элементов технологического оборудования, и требует безупречного 
выполнения не только автоматических операций, но согласованности в 
действиях обслуживающего персонала. Аварийные внеплановые 
остановки в перекачке нефти – чрезвычайное происшествие, приводящее 
не только к серьёзным нарушения в нормальной работе 
нефтеперекачивающей станции, но снижающие экономическую 
эффективность транспорта нефти [1,2]. Поэтому при автоматизации 
процесса перекачки нефтепродуктов необходимо учитывать не только 
41 

---

надежностные параметры полевого оборудования, но архитектуру и 
параметры всех контуров управления. 
Система 
автоматизации 
НПС, 
построенная 
на 
базе 
микропроцессорных систем предназначена для централизованного 
контроля, 
защиты 
и 
управления 
блоками 
и 
агрегатами 
нефтеперекачивающей станции НПС в реальном масштабе времени. 
Режим, функционирования станции должен быть круглосуточным и 
непрерывным. Среди основных задач автоматизации можно выделить: 
освобождение человека от монотонного рутинного труда; улучшение 
условий труда; 
рост производительности труда; 
предотвращение 
аварийных ситуаций. 
Использование микропроцессорной техники, диспетчерского 
управления в автоматизированных системах управления и контроля за 
технологическим процессом позволяет минимизировать участие человека 
в технологическом процессе [1]. Автоматический сбор и обработка данных 
о процессе в реальном масштабе времени, отображение на мнемосхемах 
состояний технологического оборудования, а также своевременная 
сигнализация аварийных и предаварийных ситуаций позволит снизить 
количество выбросов вредных веществ в окружающую среду, повысить 
уровень надежности и качества технологического процесса и безопасности 
работ, выполняемых персоналом. 
Особенностью функционирования систем обеспечения безопасности 
и противоаварийных систем является непрерывный режим работы, 
постоянный контроль состояний объекта управления без какого-либо 
воздействия на него. При возникновении аварийной ситуации системы 
ПАЗ должны оперативно распознать и сформировать управляющее 
воздействие по ее предотвращению, а для этого система должна 
периодически получать сигналы с датчиков физических параметров 
объекта и на их основе оценивать состояние объекта и область его 
допустимых значений и только при выходе из этой области формировать 
противоаварийные воздействия [1,3,4].
Целью предварительного анализа предаварийных и аварийных 
состояний является определение системы, части системы или элемента 
(оборудование, нефтепроводы и т.д.) и выявление потенциальных 
опасностей (утечка, разгерметизация, нарушение работоспособности 
оборудования и т.д.), приводящих к опасным событиям. Сравнительная 
характеристика отказов системы на НПС представлена на рисунке 1.
Из представленных диаграмм видно, что наибольшую частоту 
возникновения имеют аварийные остановы при срабатывании защиты при 
превышении вибрационных показателей агрегата. Для более тщательного 
анализа отказов и выработки наиболее эффективных мероприятий для их 
устранения применяется дерева отказов и неработоспособных состояний, 
42 

---

который может проводится для отдельных элементов системы или в целом 
системы, а также для любого периода функционирования [6]. 
Рис. 1. Сравнительная характеристика отказов по виду и годам
Анализ аварийных ситуаций на НПС показывает, что наиболее 
вероятными событиями являются:
– 
повышенная температура подшипника и корпуса МА, вызванная 
дефектами подшипников и попаданиями посторонних предметов (17%); 
– 
повышенная вибрация агрегата вследствие ложных срабатываний 
датчиков вибрационных параметров (41%); 
– 
отсутствие связи с УСО из-за сбоев в работе системного 
программного обеспечения (10%); 
– 
неисправности датчиков давления (11%); 
– 
человеческий фактор: ошибочные действия, невнимательность, 
несоблюдение требований НД (13%).
Возможные варианты решения проблемы аварийных остановов:
1) 
Мажоритарное резервирование КИПиА. Способ основан на 
применении дополнительных элементов (логических или кворум-
элементов), в результате чего происходит сравнение сигналов от датчиков, 
выполняющих одинаковые функции. При совпадении результатов они 
передаются на выход сравнительного устройства [4]. Главное достоинство 
метода - повышение надежности при любых видах отказов работающих 
элементов. Любой вид одиночного отказа элемента не оказывает влияния 
на выходной результат. 
2) 
Оптимизация 
системы 
фильтров-грязеуловителей 
(ФГУ) 
изменением 
графика 
технического 
обслуживания 
и 
горячее 
повышенная
температура
подшипников
и
корпуса
МА
17% 
повышенная
вибрация
агрегата
41% 
отсутствие
связи
с
УСО
10% 
давление
на
всасе
станции
минимальное
11% 
неисправность
ЧРП
4% 
Человеческий
фактор
13% 
Пожар
на
НПС
4%