13. Plantas de Exemplo e Pacotes de Cenários¶
O curso até aqui usou uma planta só. Treinamento de verdade precisa de mais de uma: um treinando que só viu um separador não aprendeu muito sobre resfriadores, vasos de knock-out ou vasos em cascata. Esta página descreve as plantas que acompanham o OTS, cada uma salva com suas telas, intertravamentos e um pacote de cenários pontuados, prontos para carregar e rodar.
O que você vai aprender
- O que cada planta de exemplo contém: tags, malhas, limites de alarme, intertravamentos
- Os cenários de cada pacote, o que fazem com a planta e o que o treinando precisa alcançar
- De onde vêm os números, para você poder ajustá-los
Pré-requisitos
- Página 12: você sabe como uma sessão corre, do briefing ao debriefing
As três plantas¶
| Arquivo | Planta | Malhas | Cenários | Melhor para |
|---|---|---|---|---|
ots_separator.dwxmz |
Separador gás-líquido (páginas 1 a 12) | Pressão, nível | O da página 4, mais os que você acrescentar | Primeiro contato com o OTS |
ots_two_stage_separation.dwxmz |
Separadores HP e LP em série | 2 de pressão, 2 de nível | 7 | Interação nível e pressão, blow-by de gás, trips |
ots_aftercooler.dwxmz |
Resfriador de descarga de compressor e vaso de knock-out | Vazão, temperatura, nível, pressão | 7 | Troca térmica, falhas de instrumento, perda de utilidade |
Todos os arquivos têm o estado inicial a armazenado e selecionado no schedule1, passo de 5 s (2 s no resfriador), o historiador ligado, uma tela Overview com telas de detalhe e os intertravamentos listados abaixo. Abra o arquivo, abra a Estação do Instrutor, escolha um cenário, Load, Start.
Cada pacote segue a mesma progressão: o cenário 1 não tem falha e ensina a planta; 2 a 5 têm uma falha cada, em ordem de dificuldade; 6 é uma falha de planta inteira; 7 é uma avaliação em tempo real.
Separação em dois estágios¶
Um gás rico dos poços entra a 45 bar por FV-100 no separador HP V-100 (6 m³, 4 m de altura), mantido a 30 bar por PIC-100 na válvula de gás PV-100 para um header de 25 bar. O condensado HP desce por LV-100 (malha de nível LIC-100, set point 1,2 m) para o separador LP V-200 (3 m³, 3 m) a 8 bar (PIC-200 em PV-200, para um header de 3 bar); seu líquido sai por LV-200 (LIC-200, 1,0 m) para um header de 1,5 bar. Alimentação de 3 kg/s: 0,32 kg/s de gás HP, 0,19 kg/s de gás LP e 2,5 kg/s de condensado estabilizado. Peng-Robinson, sete hidrocarbonetos de metano a n-heptano.
O controlador de nível do V-100 lê um transmissor, LT-100, e o indicador LIT-100 lê o nível verdadeiro, então os cenários de sensor funcionam como a página 3 descreve.
| Tag | Lê | Unidade | LL | L | H | HH |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PIT-100 | Pressão do V-100 | bar | 20 | 26 | 34 | 37 |
| LIT-100, LT-100 | Nível do V-100 | m | 0,4 | 0,7 | 1,8 | 2,2 |
| PIT-200 | Pressão do V-200 | bar | 4 | 6 | 10,5 | 12 |
| LIT-200 | Nível do V-200 | m | 0,3 | 0,5 | 1,6 | 2,0 |
| FI-100, FI-101, FI-200, FI-201 | Alimentação, gás HP, gás LP, condensado | kg/h | ||||
| TI-100 | Temperatura da alimentação | °C |
Intertravamentos:
| Nome | Dispara quando | Ações |
|---|---|---|
| V-100 low level trip | LIT-100 LL por 3 s | Fecha LV-100; LIC-100 em manual a 0 % (proteção contra blow-by) |
| V-200 high pressure trip | PIT-200 HH por 3 s | Fecha LV-100; PIC-200 em manual a 100 % |
| V-100 high pressure trip | PIT-100 HH por 5 s | Fecha FV-100 |
Dois cronogramas além do simples carregam um distúrbio como evento: schedule2 (feed surge) sobe o header de alimentação de 45 para 50 bar em 01:30; schedule3 (large feed surge), para 60 bar. Cada cenário escolhe o cronograma de que precisa.
| # | Cenário | Velocidade | Falha | O que acontece sem ação | Objetivos |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Reading the plant | 5x | nenhuma | Nada; o treinando muda o set point do PIC-100 e observa | Manter PIT-100 em 26 a 33 bar e LIT-100 em 0,7 a 1,8 m; mudar o set point em 10 min |
| 2 | LV-100 sticks during a feed surge | 10x | LV-100 travada em 01:00; surto em 01:30 | Nível H em 17:05, HH em 27:00 | Sem HH; LIC-100 em manual em 25 min; nível na faixa 80 % do tempo |
| 3 | Gas blow-by | 5x | LT-100 falha em fundo de escala em 01:30: o LIC-100 abre a LV-100 por completo | Nível verdadeiro L em 04:50, LL em 06:35, trip de nível baixo em 06:40; depois do trip o nível sobe até HH em 17:15 | Sem HH no V-200; sem trip de nível baixo; LIC-100 em manual em 7 min; nível em 0,7 a 1,8 m 70 % do tempo |
| 4 | PV-100 sticks during a feed surge | 2x | PV-100 travada em 01:00; surto para 60 bar em 01:30 | Pressão H em 09:00, estabiliza perto de 35 bar | Pressão em 26 a 33 bar 70 % do tempo; sem HH; sem trip de alta pressão; estrangular FV-100 em 5 min |
| 5 | Frozen level transmitter | 10x | LT-100 congelado em 01:00; surto em 01:30 | LIC-100 segura a saída; nível verdadeiro H em 17:05, HH em 27:00 | Sem HH, sem LL; LIC-100 em manual em 30 min; nível na faixa 80 % |
| 6 | Instrument air failure | 5x | Todas as válvulas na posição de falha em 03:00 | A alimentação para, tudo se mantém | Reconhecer em 5 min; sem pressões HH |
| 7 | PV-100 fails closed (real time) | 1x | PV-100 fecha em 02:00 ao longo de 3 min | Pressão H em 05:25, HH em 07:00, trip em 07:05 | Sem HH; sem trip; estrangular FV-100 em 5 min |
Os tempos da tabela são o que a planta faz sem ninguém no painel; foram medidos rodando cada cenário sem interface. Eles dizem quanto tempo o treinando tem: no cenário 3, cento e cinco segundos simulados entre os alarmes L e LL, vinte e um segundos de relógio a 5x. Reduza a velocidade se isso for pouco para um iniciante.
Resfriador de descarga e vaso de knock-out¶
Gás comprimido a 10 bar e 150 °C entra por FV-101 (malha de vazão FIC-101, 5 400 kg/h) no resfriador E-101, sai pela válvula manual XV-101 para o vaso de knock-out D-101 (8 m³, 4 m) a 7 bar (PIC-101 em PV-101, para um header de 6 bar); o condensado, cerca de 0,4 kg/s das frações pesadas, vai por LV-101 (LIC-101, 1,0 m) para um header de 3 bar. Esta planta integra com passo de 2 s. A carga térmica do E-101 é o que TIC-101 ajusta a partir da temperatura de saída do gás (set point 45 °C); atrás dela está a água de resfriamento. O controlador de temperatura lê o transmissor TT-101; o indicador TI-101 lê a temperatura verdadeira.
| Tag | Lê | Unidade | LL | L | H | HH |
|---|---|---|---|---|---|---|
| TI-101, TT-101 | Temperatura do gás na saída | °C | 30 | 35 | 60 | 75 |
| FI-101 | Vazão de gás | kg/h | 1 500 | 3 000 | 9 000 | 10 000 |
| LIT-101 | Nível do D-101 | m | 0,3 | 0,5 | 1,25 | 1,4 |
| PIT-101 | Pressão do D-101 | bar | 5 | 6 | 8 | 9 |
| TI-100, TI-103, QI-101, FI-103, FI-104 | T de entrada, T na entrada do vaso, carga do resfriador, condensado, gás para o header |
Intertravamentos: Hot gas to drum (TI-101 HH por 10 s: fecha FV-101, FIC-101 em manual a 0), D-101 high pressure trip (PIT-101 HH por 5 s: fecha FV-101, PIC-101 em manual a 100 %), D-101 overfill (LIT-101 HH por 5 s: fecha FV-101). O cronograma schedule2 (more gas) sobe o set point do FIC-101 de 5 400 para 8 500 kg/h em 01:30.
| # | Cenário | Velocidade | Falha | Objetivos |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Reading the plant | 5x | nenhuma | Manter TI-101 em 35 a 60 °C e o nível em 0,5 a 1,25 m; mudar o set point do TIC-101 |
| 2 | Cooling water shortfall | 5x | E-101 perde 40 % da capacidade ao longo de 10 min a partir de 01:00; alarme H em 06:38 | Sem temperatura HH; temperatura na faixa 80 %; reduzir o set point do FIC-101 |
| 3 | Frozen temperature transmitter | 5x | TT-101 congelado em 01:00, mais gás em 01:30: o TIC-101 mantém o resfriamento onde estava; alarme H em 02:02, sem HH | Sem HH; TIC-101 em manual em 15 min; temperatura na faixa 70 % |
| 4 | LV-101 sticks | 10x | LV-101 travada em 01:00, mais gás em 01:30; o nível sobe cerca de 0,85 cm/min, H em 29:20, HH por volta de 47 min | Sem trip de sobreenchimento; sem nível HH; LIC-101 em manual; reduzir o gás |
| 5 | Drifting temperature transmitter | 5x | TT-101 deriva para cima a partir de 02:00: o TIC-101 resfria demais | Sem temperatura LL; TIC-101 em manual; temperatura na faixa 80 % |
| 6 | Instrument air failure | 5x | Todas as válvulas na posição de falha em 03:00 | Reconhecer; sem HH de temperatura nem de pressão |
| 7 | PV-101 fails closed (real time) | 1x | PV-101 fecha em 02:00 ao longo de 4 min; H em 04:02, HH em 04:54, trip em 05:00 | Sem pressão HH; sem trip; cortar o gás em 5 min |
Como as plantas foram construídas¶
Os dois arquivos foram gerados com a Fluent API em vez de desenhados à mão, para que cada número seja reproduzível: o estado estacionário é resolvido primeiro, cada válvula de controle recebe um Kv que a deixa 50 % aberta na vazão de projeto, a planta roda sob a sessão do OTS por uma hora simulada para estabilizar, e o estado estabilizado é armazenado como a. Cenários, intertravamentos e telas são gravados no arquivo com as mesmas classes que a Estação do Instrutor usa. A página 16 mostra como acionar essas classes do Python.
Duas escolhas de projeto valem a pena copiar quando você montar sua planta:
- O tamanho do vaso dita o ritmo. A pressão num espaço de gás muda em segundos; o nível numa poça de líquido muda em minutos. O separador HP é alto e estreito (4 m para 6 m³) para que um desbalanço de 0,4 kg/s de líquido mova o nível alguns centímetros por minuto, rápido o bastante para ver e lento o bastante para agir. A velocidade é escolhida por cenário: 2x para o exercício de pressão, 10x para os de nível.
- Uma válvula travada em regime é invisível. Nada muda até que outra coisa mude. Os cenários de válvula travada juntam a falha a um distúrbio carregado pela lista de eventos do cronograma (um surto de alimentação, mais gás), e é para isso que existem os cronogramas extras.
A próxima página traz a papelada para conduzir essas plantas com uma turma.