Использование инновационного модуля беспроводной связи для повышения эффективности работы промышленного автоматизированного объекта

Научный руководитель: Коробатов Денис Владимирович, к.т.н., доцент кафедры ЭМЭМС, Южно-Уральский государственный университет

В условиях растущего кризиса запасов энергетических ресурсов на планете особенно значимым является решение задачи экономии энергии. Начиная с 50-х годов прошлого века, ведутся работы по снижению энергопотребления и более рациональному использованию природных ископаемых.

Крупнейшими потребителями электрической энергии в мире являются производственные предприятия. В числе лидеров нефтедобывающие компании. Годовое потребление ТНК-BP составляет около 12-14 миллиардов кВт/ч. Большая часть этой энергии используется для питания электрических двигателей, установленных на скважинах в составе электромеханических приводов подъема нефти из пласта.

В последнее время, передовые компании начинают заменять неуправляемые станции управления ШГН или ЭЦН на управляемые на основе частотных преобразователей. Это связанно с их возможность не просто запустить или остановить двигатель, а полноценно управлять его работой. Например, изменять скорость, анализировать параметры процессов добычи. Кроме этого, в определенных режимах работы, станция управления ШГН с преобразователем частоты способна снизить энергопотребление, но в одинаковых, с неуправляемыми станциями, условиях, то есть на промышленной частоте сети 50 Гц., заметного снижения энергопотребления нет. Это связано с особенностями характеристик асинхронных двигателей, используемых в станках качалках. В подавляющем большинстве случаев, мероприятия по регулированию скорости, настройке режимов работы, снятие характеристик производится непосредственно на станции управления специально обученным персоналом. Это негативно отражается на скорости подстройки оборудования под поведение параметров скважины или выявления неисправностей оборудования и как результат не эффективное управление процессом добычи.

Решением, позволяющим эффективно использовать частотные преобразователи на нефтяных месторождениях для экономии электроэнергии и оптимальной работы, является оборудование их дистанционным информационно-управляющим каналом беспроводной связи. Это существенно расширит функциональные возможности станций.

Суть моей разработки заключается в оборудовании станции управления насосом уникальным модулем на базе микроконтроллера в сочетании с GSM модемом. Такой уровень организации дистанционного управления предполагает удаленное получение и управление параметрами и режимом работы скважины, графическое представление и визуализацию её состояния в режиме реального времени и оптимизацию процессов управления. На стороне сервера обеспечивается хранение и анализ полученных данных, реализуется общий доступ к базам данных. В настоящий момент на кафедре «ЭМЭМС» Южно-Уральского государственного университета разработана автоматизированная система управления станком качалкой (АСУСК) на основе частотного преобразователя для нефтяной промышленности, в которую интегрирован представляемый дистанционный канал. По результатам промышленных испытаний АСУСК, дистанционный канал показал отличные результаты по обмену информацией а также доказал эффективность использования дистанционного управления в целях снижения потребления электроэнергии. Благодаря управлению и реагированию на изменение параметров нефтедобычи в режиме реального времени экономия электроэнергии составила 4 – 12 % от удельного потребления станций, не оборудованных дистанционным каналом.

Данная тематика исследования очень актуальна в настоящее время в России и в мире, так как развитие телекоммуникационных технологий и телеметрии шагнуло вперед. Вместе с тем, зарубежные аналоги в большинстве случаев не совместимы с отечественными объектами, имеют стоимость выше, чем отечественные образцы и не являются универсальными и гибко настраиваемыми.

На следующем этапе разработки, планируется организовать дистанционный информационно-управляющий канал не только с диспетчерским пунктом, а между автоматизированными объектами, объединив их в единую информационную сеть с возможностью влияния одной системы на другую или группу систем.

На нефтяном месторождении, в месте установки АСУСК с модулем дистанционной двухсторонней связи уже оценили необходимость и перспективность данного продукта. В условиях разбросанности объектов по большой территории и суровой метеорологической обстановке, получать все данные о процессе нефтедобычи и состоянии оборудования оказалось удобнее и дешевле, чем отправлять ежедневно операторов на скважину с целью контроля. Кроме этого, управление режимом работы станций стало более эффективным и экономически целесообразным.

Дата добавления: 2015-08-02