Создание цифрового двойника

 

 

 

«Цифровой двойник процессов GALACOM» (ЦДП) – система адаптивного управления процессами добычи, транспорта, подготовки и переработки нефти и газа,  ЦДП является инструментом проактивного управления производственными  процессами, благодаря возможности математического моделирования объектов и процессов в цифровой среде для их оптимизации от геологоразведки до переработки и реализации.
Стандарты:
ЦДП GALACOM выполняется в OPC UA стандарте и международном стандарте  IEEE 1516 (определяющем нормы для распределенного имитационного моделирования).
Позволяет обеспечить совместимость с популярными зарубежными и отечественными scada-системами:
InTouch (Wonderware);
Vijeo Citect (Shneider Electric);
WinCC (Siemens); RSView32 (Rockwell Automation); Genesis64 (Iconics);
Trace mode (AdAstra);
Master-SCADA (НПФ “ИнСАТ”); КРУГ-2000 (НПФ “КРУГ”); САРГОН (“НВТ-Автоматика”).

 

Совместимость и обмен данными с АСУТП Заказчика

Возможности программы:

  • Стыкуемая бесшовная интеграция с АСУТП заказчика.
  • Привычный стандартный OPC UA интерфейс пользователя.
  • Автоматизация рутинных операций по внесению данных.
  • Математическое получение данных сломанных / фантомных датчиков.
  • Точность математической модели 95 % от данных HYSYS / реального объекта.
  • Возможность ускорения времени для прогнозирования и оптимизации.
  • Получать данные о возможных путях выполнения целевой функции  оптимизации при помощи ИИ-ассистента.
  • Допускает разработку  единой интегрированной математической модели ЦДП различными командами разработчиков.
  • Обеспечивает доступ к единой модели для всех ее пользователей.

 

Преимущества ЦДП GALACOM

 

Собственная автоматическая система синтеза математической модели

 

 

Содержание математического редактора

  1. Графический редактор, позволяющий создать точную модель технологической схемы объекта.
  2. Модуль экспорта из технологической схемы в математическую модель с последующим выполнением пошаговых или непрерывных расчетов.
  3. Бесшовная стыковка с АСУТП заказчика.
  4. Автоматический расчет всех вариантов потоков жидкости и газа.
  5. Поддержка однофазных и многофазных режимов течения жидкости и газа.
  6. Точный контроль фазовых состояний веществ во всех элементах модели технологической схемы.
  7. Разработаны универсальные математические модели оборудования, в т.ч.
    • Запорнорегулирующая арматура, гидро-пневмо- трубопровод
    • Пласты-Скважины
    • Печи
    • Обратные клапаны
    • Динамические насосы и компрессоры
    • Объемные насосы и компрессоры
    • Теплообменники
    • Подогреватели
    • СППК
    • Измерительные приборы (манометры, термометры, расходомеры)
  8. Экспериментальный модуль на основе модифицированного метода решетчатых уравнений Больцмана (LBM).
  9. Последовательная схема расчетов- на базе решения линейных уравнений для нахождения начальных условий с последющим решением с использованием прямых численных итерационных методов на основе найденного приближенного решения и величины шага.
  10. Создана точная модель > 10 полномасштабных установок для различных заказчиков (УПППНГ, УПН, УПХГК) с точным соответствием данных по HYSYS и UNISIM (отклонения не более 5-7%).
  11. Библиотека нестандартных (уникальных) математических моделей:
    • Колонны
    • Ребойлеры
    • Турбодетандеры
    • Двухфазные и трехфазные сепараторы
  12. Библиотека для моделирования с высокой точностью компонентного состава нефти и попутного газа:
    • Фракционный состав от C1 до С40+
    • Метан    CH4
    • Этан    C2H6
    • Пропан    C3H8
    • И-Бутан    iC4H10
    • Бутан    C4H10
    • И-Пентаны    iC5H12
    • Пентан    C5H12
    • Гексаны
    • Гексан    C6H14
    • И-Гептаны
    • Бензол    C6H6
    • Гептан    C7H16
    • И-Октаны    iC8H18
    • Толуол    C7H8
    • Октан    C8H18
    • И-Нонаны    iC9H20
    • Нонан    C9H20
    • И-Деканы    iC10H22
    • Декан    C10H22
    • Углекислый газ    CO2
    • Азот    N2
    • Сероводород    H2S
  13. Средства высокоточной имитации автоматики (АСУ ТП нижний и верхний уровень)
    • Имитация управляющих устройств
    • Имитация датчиков
    • Имитация алгоритмов контроллеров (ПИД-регуляторы и т.д.)
    • Имитация системы верхнего уровня (SCADA)
  14. Модуль создания сценариев событий
    • Линейная и нелинейная структура
    • Развитые механизмы ветвления сценария
    • Развитые механизмы задания последствий действий или условий
    • Простой графический редактор
    • Связь с математическим описанием объекта
  15. Поддержка стандартов IEEE1516e, OPC UA, xAPI для взаимодействия с другими системами.
  16. Интеграция с алгоритмом моделирования процессов, протекающих в электронных схемах SPICE. SPICE   (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) . Для выполнения высокоточной симуляции  электрических схем:
    • AC анализ (анализ по переменному току)
    • DC анализ (анализ по постоянному току) для слабых сигналов
    • анализ DC transfer curve
    • анализ шумов
    • анализ передаточной функции (входное и выходное усиление малых сигналов и вычисление импеданса)
    • анализ переходных процессов
  17. Интеграция со свободным открытым программным обеспечением для моделирования, симуляции, оптимизации и анализа сложных динамических систем – OpenModelica, основанным на языке Modelica.

 

Возможности математического редактора

Мультидоменное  компонентно-ориентированное моделирование сложных систем, содержащих механические, электрические, электронные, гидравлические, тепловые, энергетические компоненты, а также компоненты процессов и управления позволяют:

  • Найти сочетание всех возможных комбинаций параметров при оптимизации на основе реальных данных и данных, полученных в процессе математического моделирования
  • Выбрать такую комбинацию, которая максимально соответствует требуемым условиям.
  • Выявить  вероятность возникновения всех возможных аварийных ситуаций и инцидентов с точностью и скоростью, достаточной для использования этой системы в процессе аудита техногенных и экологических рисков.
  • Предложить пути оптимизации бизнес процессов, экономии ресурсов, финансовых потоков.
  • Получать данные по оптимизации при помощи    ИИ-  ассистента.

 

 

Примеры поэтапного применения адаптивной системы управления

Установка подготовки нефти
Установка подготовки нефти
  1. Этап. Создание математических моделей процессов  и оборудования:
  • Площадки узла подключения (УДР)
  • Нефтегазовые сепараторы: первой ступени, КСУ, ГС
  • Отстойники обезвоживания нефти (ОГ)
  • Путевые подогреватели нефти (ПП)
  • Резервуары нефти и воды РВС-3000 и РВС-5000
  • Факельный сепаратор высокого и низкого давления
  • Совмещенная факельная установка
  • Насосные станции
  • Емкости: подземная аварийная, дренажная, нефти, сбора конденсата, химреагентов
  • Системы измерений качества и количества газа, конденсата
  • Станция налива нефти
  • Блочно-кустовая насосная станция БКНС
  • Блок дозирования химических реагентов
  • Электродегидраторы

 

  1. Этап. Автоматическое моделирование с заданным временным интервалом сочетаний всех параметров и нахождение оптимальной их комбинации, максимально соответствующей требуемым условиям сепарации.
  • Типа и дозировки ингибитора / хим. Реагентов
  • Включения и выключения части или всех аппаратов из технологической схемы (например электродегидраторов)
  • Величины нагрева сырья, температуры и давления в емкостях, скорости сепарации, погодных условий.
  • Технологических параметров и режимов – Нефтегазовые сепараторы первой ступени
  • Технологических параметров и режимов – Нефтегазовые сепараторы концевой ступени (КСУ)
  • Технологических параметров и режимов – Газовые сепараторы (ГС)
  • Технологических параметров и режимов – Отстойники обезвоживания нефти (ОГ)
  • Технологических параметров и режимов – Путевые подогреватели нефти (ПП)
  • Технологических параметров и режимов – Электродегидраторы
  • Технологических параметров и режимов – Сепараторы горячей ступени сепарации.
  • Учета ресурса оборудования
  • Режимов работы насосов перекачки нефти
  • Режимов работы насосов в Блочно-кустовая насосная станция БКНС
  • Режимов работы насосов в Блок дозирования химических реагентов и воды

      Учет влияния изменения параметров оборудования УПН на соседние участки технологической цепочки:

  • Влияние на систему ППД
  • Влияние на водозаборные скважины
  • Влияние на коррозионные процессы и параметры перекачки.
  • Влияние на ДНС и кусты (в т.ч. Останов)

 

  1. Этап. Отчеты, рекомендации, технологические карты:

Положительный экономический эффект от применения Системы адаптивного управления технологическими процессами установки подготовки нефти (УПН)

  • Подбор оптимального технологического режима работы УПН с учетом количества работающих.
  • Заблаговременное выявление возможной нештатной ситуации, связанной с вынужденным или аварийным остановом оборудования УПН для оперативного реагирования и своевременного перехода на резервное при необходимости.
  • Рекомендации по переводу работающего технологического оборудования УПН (насосы, сепараторы, трубопроводы, и др.) в резерв.
  • Оптимизация количества одновременно работающих центробежных насосов для экономии электроэнергии, а также снижения износа оборудования, уменьшения затрат на ТО.
  • Поддержание оптимальной температуры жидкостей для снижения затрат на электроэнергию и расходных материалов.
  • Оптимизация процесса сепарации с целью повышения качества нефти и снижения износа оборудования.
  • Совершенствование условий работы персонала при обслуживании оборудования, централизованное снабжение необходимой документацией с использованием 3D-модели УПН.
  • Оптимизация негативного воздействия на окружающую среду, образующегося в результате производственных процессов. В целях разработки мероприятий по снижению негативного воздействия и внедрения наилучших доступных технологий .
  • Оптимизация режима работы УПН по критерию минимума операционных затрат с учетом расхода ресурсов и их удельной стоимости.
  • Создание на базе цифрового двойника тренажеров для обучения персонала и отработки устранения аварийных ситуаций.

 

  1. Этап. Сопровождение:
  • При создании Системы адаптивного управления используется исключительно импортонезависимое программное обеспечение.
  • Для создания Системы используется собственный редактор математических моделей.
  • Система создается в стандарте OPC UA и международном стандарте IEEE 1516, что позволяет ей быть совместимой с международными и отечественными автоматическими системами управления и симуляционными тренажерами
  • По желанию заказчика Система производит математический пересчет параметров с ежечасным обновлением.
  • В системе предусмотрено создание виртуального ассистента, который предупреждает о возможных аварийных ситуациях и предлагает оператору оптимальный вариант решения стандартных и нестандартных ситуаций.
  • Рекомендации по оптимизации могут быть выполнены в денежном или натуральном измерении.
  • Услуги по сопровождению Системы адаптивного управления оказываются в соответствии с договором.

 

Узнать стоимость

 

    ×