АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОБЫЧИ (АСПЭД)

Полезная модель относится к системам автоматизированного учета, планирования и контроля потребления электроэнергии технологическими процессами предприятия (отдельным оборудованием, участками, объектами предприятия) и может быть применена для учета энергопотребления объектами нефтедобывающего предприятия и динамической оценки энергоэффективности технологических процессов нефтедобычи по показателям энергоэффективности.
Известно понятие энергетическая эффективность [Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 года N261-ФЗ Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: принят Гос. Думой 11 ноября 2009 г.: одобр. Советом Федерации 18 ноября 2009 г.] - характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю.
Известно понятие показатель (индикатор) энергоэффективности [ГОСТ Р 54195-2010 Ресурсосбережение. Промышленное производство. Руководство по определению показателей (индикаторов) энергоэффективности] - это затраты энергии на единицу произведенной продукции или выхода технологического процесса (удельное энергопотребление), который устанавливают исходя из специфики предприятия.
7
Известна система учета и контроля данных о ресурсе, содержащая минимум один прибор коммерческого учета ресурса, например, электроэнергии, установленный у абонента-потребителя ресурса и предназначенный для регистрации и передачи данных о показаниях потребленного абонентом ресурса, узел распоряжения ресурсом, содержащий компьютер с устройством памяти, связанный посредством прямой и обратной связи с расчетным узлом, содержащим центральный компьютер с устройством памяти, связанный посредством прямой и обратной связи с прибором коммерческого учета, устройство памяти компьютера узла распоряжения ресурсом предназначено для хранения, как минимум, информации о ресурсе, потребляемом каждым абонентом, и о тарифах на ресурс, устройство памяти центрального компьютера предназначено для хранения, как минимум информации о тарифах и информации о фактических показаниях прибора коммерческого учета абонента, расчетный узел предназначен для сопоставления фактических показаний приборов коммерческого учета и тарифов для определения стоимости потребленного ресурса, а узел распоряжения ресурсом предназначен для предоставления ресурса абоненту на основании данных от расчетного узла, прибор коммерческого учета связан с центральным компьютером расчетного узла посредством Интернет, для этого прибор коммерческого учета снабжен модемом с микропроцессором, адаптированным для связи с центральным компьютером, соединенным, в свою очередь с компьютером узла распоряжения ресурсом, также через Интернет (Патент на полезную модель RU 66833 (U1) Российская Федерация, кл. МПК G06Q 20/00. Система учета и контроля данных о ресурсе / Венгин Ю.С.; патентообладатель Венгин Ю.С. - опубл. 27.09.2007, Бюл. №27.).
Однако известная система учета и контроля данных о ресурсе имеет недостаточно широкие функциональные возможности, поскольку она не позволяет оценить эффективность потребления ресурсов по полученным в результате контроля и мониторинга данным и не позволяет сопоставить эти данные с процессами производства продукции на предприятии.
7
Наиболее близким аналогом к предложенному техническому решению является автоматизированная система учета и планирования на предприятии, содержащая блок ввода задания системе, блок памяти, блок планирования и обработки информации и блок текущего состояния системы. Система реализует учет, перспективное планирование и расчет фактического и нормативного энерготехнологического баланса. (Патент на полезную модель RU 63573 (U1) Российская Федерация, кл. МПК G06Q 10/00. Система автоматизированного учета и планирования на предприятии / Ларин Е.А., Долотовская Н.В., Долотовский И.В.; патентообладатели Ларин Е.А., Долотовская Н. В., Долотовский И.В. - опубл. 27.05.2007, Бюл. №15).
Недостатком известной автоматизированной системы учета и планирования на предприятии является отсутствие режима оценки эффективности использования ресурсов, что не дает возможности оперативно корректировать режимы работы оборудования с целью повышения энергоэффективности производства.
Существенные признаки заявляемой полезной модели следующие. Автоматизированная система оценки энергоэффективности технологических процессов нефтедобычи содержит блок ввода/вывода данных, блок памяти, блок планирования и обработки информации с модулями расчета фактического удельного энергопотребления и динамической оценки энергоэффективности основных технологических процессов нефтедобычи по показателям энергоэффективности, блок сбора текущих данных и блок учета.
В отличие от ближайшего аналога в состав системы дополнительно введены блок учета и в блок планирования и обработки информации модули: расчета удельного энергопотребления и показателей энергоэффективности процесса подготовки и внутрипромыслового и внешнего транспорта (ПиТ); расчета удельного энергопотребления и показателей энергоэффективности процесса поддержания пластового давления (ППД); расчета удельного энергопотребления и показателей энергоэффективности процесса механического подъема жидкости.
Технический результат, проявляющийся от использования предлагаемой полезной модели - возможность динамической оценки и автоматического контроля показателей энергоэффективности оборудования и технологических процессов нефтедобычи.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема автоматизированной системы оценки энергоэффективности технологических процессов нефтедобычи.
Заявляемая система содержит блок ввода/вывода данных 1, блок памяти 2, блок планирования и обработки информации 3, блок сбора текущих данных 4 и блок учета 5, при этом блок ввода/вывода данных 1 по входу и выходу соединен с блоком памяти 2, блоком планирования и обработки информации 3 и блоком сбора текущих данных 4 на который поступают текущих данных с измерительных приборов и который по выходу соединен с блоком памяти 2, который по входу и по выходу соединен с блоком планирования и обработки информации 3, отличающаяся тем, что с целью учета данных энергопотребления и дебита жидкости по процессам и по времени дополнительно введен блок учета 5, соединенный своими входами с блоком ввода/вывода данных и блоком сбора текущих данных 4, а выходами с блоком памяти 2 и блоком планирования и обработки информации 3, в который дополнительно введены модуль расчета удельного энергопотребления и показателей энергоэффективности ПиТ 3.1, модуль расчета удельного энергопотребления и показателей энергоэффективности ППД 3.2 и модуль расчета удельного энергопотребления и показателей энергоэффективности процесса механического подъема жидкости 3.3.
Блок ввода/вывода данных 1 предназначен для ввода исходных данных функционирования системы: параметров оборудования; структуры, состава оборудования, характеристик технологических процессов; параметров системы. Блок ввода/вывода данных осуществляет также вывод результирующих и заданных текущих данных.
В блоке памяти 2 хранятся постоянные и переменные данные системы, оборудования и технологических процессов.
Блок сбора текущих данных 4 предназначен для ввода в систему с заданным в блоке ввода/вывода периодом и с привязкой к реальному времени текущих данных энергопотребления, дебита жидкости и давления с измерительных приборов (счетчиков электроэнергии, расходомеров, датчиков давления) по входам 4.1.
В блоке учета 5 в соответствии со структурой и составом оборудования технологического процесса осуществляется привязка к технологическому процессу данных энергопотребления, дебита жидкости и давления, поступающих из блока текущих данных с отметкой о времени ввода данных в систему.
Блок планирования и обработки информации 3 предназначен для расчета плановых показателей энергопотребления и объемов перекачиваемой жидкости, расчета фактического удельного энергопотребления и динамической оценки энергоэффективности технологических процессов нефтедобычи по показателям энергоэффективности основных технологических процессов нефтедобычи реализуемых в модулях: расчета удельного энергопотребления и показателей энергоэффективности ПиТ 3.1; расчета удельного энергопотребления и показателей энергоэффективности ППД 3.2; расчета удельного энергопотребления и показателей энергоэффективности процесса механического подъема жидкости 3.3. Расчет фактического удельного энергопотребления на перекачку жидкости осуществляется автоматически, как отношение энергопотребления к объему перекачанной жидкости, используя текущие показания измерительных приборов. В качестве показателей энергоэффективности установлены показатели, для которых в каждом из процессов определены критические значения: относительное отклонение фактического КПД (коэффициент полезного действия, определяемый как отношение давления на выходе насосного агрегата к энергопотреблению) от нормативного; коэффициент избыточности давления, определяемый как отношение текущего давления выходе насосного агрегата к максимальному для агрегата за год; коэффициент неравномерности напора, определяемый как отношение максимального давления к среднему за месяц; коэффициент загрузки, определяемый как отношение фактического к плановому объему перекачки насосного агрегата. В блоке 3 также производится автоматическая оценка текущих значений показателей энергоэффективности путем их сравнения с критическими значениями данных показателей.
Заявляемая система работает следующим образом.
Задание на работу системы формируется пользователем в интерактивном режиме в блоке ввода/вывода 1 в виде исходных данных: параметров функционирования системы - период ввода текущих данных с измерительных приборов, критические значения показателей энергоэффективности; паспортных характеристик оборудования - КПД, энергопотребление, объем перекачиваемой жидкости; характеристик технологических процессов - структура, состав оборудования, свойства и плановый объем перекачиваемой жидкости, плановое энергопотребление.
Введенные данные из блока 1 поступают в блок памяти 2, в блок сбора текущих данных 4 - период ввода текущих данных с измерительных приборов, в блок планирования и обработки информации 3 - критические значения показателей энергоэффективности и плановые значения по объему перекачиваемой жидкости и энергопотреблению, в блок учета 5 - структура и состав оборудования технологических процессов.
В блоке сбора текущих данных 4 осуществляется ввод в систему с периодом и с привязкой к реальному времени текущих данных энергопотребления, дебита жидкости и давления с измерительных приборов (счетчиков электроэнергии, расходомеров, датчиков давления) по входам 4.1.
С выхода блока 4 введенные данные поступают для долговременного хранения в блок памяти 2, для наблюдения в реальном времени в блок 1 (если это задано) и в блок 5 для привязки текущих данных к технологическому процессу.
В блоке учета 5 в соответствии со структурой и составом оборудования технологического процесса осуществляется формирование текущего учета данных энергопотребления, дебита жидкости и давления по оборудованию и технологическому процессу. С выхода блока 5 текущие данные энергопотребления, дебита жидкости и давления по оборудованию и технологическому процессу поступают для долговременного хранения в блок памяти 2, для наблюдения в реальном времени в блок 1 и в блок планирования и обработки информации 3 для расчета плановых (нормативных) показателей энергопотребления и объемов перекачиваемой жидкости, расчета фактического удельного энергопотребления и динамической оценки показателей энергоэффективности технологических процессов нефтедобычи. С выхода блока 3 рассчитанные показатели энергопотребления, объемы перекачиваемой жидкости, фактическое удельное энергопотребление и показатели энергоэффективности технологических процессов нефтедобычи передаются в блоки 1 и 2. Помимо расчета значений указанных показателей в блоке 3 производится также их автоматическая оценка путем сравнения с критическими (пороговыми) значениями данных показателей и выдача в блок 1, в случае их выхода за пороговые значения, предупреждающих сообщений.
Предложенная автоматизированная система оценки энергоэффективности технологических процессов нефтедобычи используется следующим образом (на примере автоматизированной системы оценки энергоэффективности технологических процессов нефтедобычи ООО «Газпромнефть-Хантос» по технологическим процессам ППД и ПиТ).
Система реализована на персональном компьютере в виде программных модулей на языке высокого уровня, что позволяет, не меняя сути системы изменять (уточнять, добавлять) состав показателей энергоэффективности.
Для функционирования системы используются следующие данные по каждому объекту:
- тип насосного блока (тип насоса и тип электродвигателя);
- тип, плотность и объем перекачиваемой жидкости;
- максимальное и среднее давление на входе и выходе насосных агрегатов и в линии;
- значение потребления электроэнергии;
- количество часов наработки за рассматриваемый период;
- прогнозируемые значения (энергопотребление, объем перекачиваемой жидкости, давление в линии).
Для оценки энергоэффективности процесса и оборудования пользователем выбирается процесс (ПиТ или ППД) и вводится анализируемый временной период.
Для оценки энергоэффективности в системе реализованы следующие показатели, для которых установлены критические значения:
- Относительное отклонение КПД от паспортного - отношение КПД фактического насосного агрегата к паспортному КПД. Критические значения для ПИТ <=0,65 и для ППД <=0,9.
- Относительное превышение напора насосных агрегатов над максимальным давлением в линии - отношение суммы фактического давления на входе насосного агрегата и паспортного. Критические значения для ПИТ >=1,25 и для ППД >=1,05.
- Коэффициент неравномерности напора - отношение максимального напора в линии к среднему. Критические значения для ПИТ >=1,2 и для ППД >=1,05.
- Коэффициент загрузки - отношение фактического и номинального объема перекачки насоса. Критические значения для 75>ПИТ>120 и для 80>ППД>120.
- КПД насосного блока - отношение гидравлической мощности, передаваемой насосным блоком в линию к электрической мощности, потребляемой насосным блоком. Критические значения для ПИТ <=25 и для ППД <=70.
Использование предлагаемой полезной модели обеспечивает учет энергопотребления и фактическое удельное энергопотребление основными производственными процессами предприятия, в режиме реального времени и в темпе с технологическими процессами оценивать энергоэффективность технологических процессов по установленным показателям энергоэффективности оборудования и технологических процессов, а также, в динамике контролировать уход параметров энергоэффективности используемого оборудования за критические значения, выявлять тем самым энергетически неэффективные агрегаты и оперативно реагировать, применяя в нужных случаях необходимые энергосберегающие мероприятия.