Технологический процесс цеха подготовки и перекачки нефти, структура и функции системы автоматического управления процессом. Назначение и выбор микропроцессорного контроллера. Расчет системы автоматического регулирования уровня нефти в сепараторе.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Реферат

Курсовой проект 46 с., 9 табл., 10 рис., 14 источников, 2 приложения.

Цех подготовки и перекачки нефти, автоматизация, контроллер, датчик, исполнительный механизм, сепаратор, контур регулирования, управление, переходная характеристика, регулятор, показатели качества.

Объектом исследования является цех подготовки и перекачки нефти (ЦППН) Алехинского месторождения.

Цель работы - обеспечение надежной и эффективной работы центрального пункта сбора за счет оптимального управления режимами работы технологического оборудования, обнаружения и ликвидации отклонений, предупреждения аварийных ситуаций.

Содержание

Введение

1. Общая характеристика ЦППН

1.1 Характеристика объекта

1.2 Описание технологического процесса ЦППН

2. Автоматизация процесса подготовки и перекачки нефти

2.1 Структура и функции системы автоматического управления технологическим процессом

2.2 Описание функциональной схемы автоматизации ЦППН

2.3 Выбор технических средств автоматизации нижнего уровня

3. Программируемый логический контроллер в системе автоматизации ЦППН

3.1 Назначение микропроцессорного контроллера

3.2 Выбор микропроцессорного контроллера

3.3 Выбор конфигурации контроллера

4. Расчет системы автоматического регулирования уровня нефти в сепараторе

4.1 Определение параметров модели объекта и выбор типа регулятора

4.2 Расчёт оптимальных настроек регулятора

4.3 Проверка показателей качества

Заключение

Список использованных источников

Приложение А. Функциональная схема автоматизации ЦППН

Приложение Б. Таблица КИПиА



Введение

Нефтяная и газовая промышленности представляют собой высокотехнологичные отрасли, базирующиеся на современных достижениях науки и техники. Интенсивный рост мировой добычи и потребления топливно-энергетических ресурсов во второй половине прошлого столетия и в начале нынешнего, происходит в основном за счет нефти и газа как наиболее эффективных и дешевых энергоносителей [2].

Интенсивное развитие нефте- и газодобывающей промышленности в значительной степени способствовало повышению уровня автоматизации производственных процессов в отрасли. Автоматизация технологических процессов в настоящее время является важнейшим условием ускорения технического прогресса, повышения культуры производства, роста производительности труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.

Под оптимальным автоматическим управлением технологическим объектом понимают функционирование объекта с автоматическим выбором такого технологического режима, при котором обеспечивается наибольшая производительность с наилучшим использованием энергетических и сырьевых ресурсов. При создании системы оптимального автоматического управления технологическим процессом необходимо его изучить, определить степень влияния характеризующих его параметров на выходные качественные и количественные показатели процесса [2].

Получение информации о технологическом процессе возможно при оснащении основных и вспомогательных технологических установок соответствующими датчиками технологических параметров и контрольно-измерительными приборами.

Цель работы - обеспечение надежной и эффективной работы центрального пункта сбора за счет оптимального управления режимами работы технологического оборудования, обнаружения и ликвидации отклонений, предупреждения аварийных ситуаций.



1. Общая характеристика ЦППН

1.1 Характеристика объекта

Цех подготовки и перекачки нефти (ЦППН) предназначен для приема, подготовки обводненной нефти с дожимных насосных станций (ДНС) и установок предварительного сброса пластовой воды (УПСВ), аварийного хранения обводненной и подготовленной нефти в резервуарах, очистки сточных и пластовых вод с последующей подачей их для использования в системе подержания пластового давления (ППД), а также перекачки нефти на ЦППН Лянторского месторождения [1].

В настоящие время на ЦППН Алехинского месторождения поступает на подготовку обводненная нефть с ДНС Биттемского, Ай-Пимского и предварительно обезвоженная нефть с УПСВ Камынского, ДНС-1,2,3 Нижнесортымского, Алехинского, Тромъеганского, Восточно-Тромъеганского, Тянского месторождений.

Сырая нефть с месторождений НГДУ «Нижнесортымскнефть» четырьмя коллекторами поступают на узел переключения задвижек, после которого по трубопроводу направляется на установки подготовки нефти.

Производительность ЦППН составляет 3 млн.т/год нефти.

ЦППН включает следующие объекты:

- печи трубчатые блочные П-1,2 типа ПТБ-10 - 2 шт.;

- нефтяные сепараторы С-1,2 типа НГС-100 - 2шт.;

- газовый сепаратор ГС;

- отстойники О-1,2 типа ОГ-200 - 2 шт.;

- электродегидраторы ЭГ-1,2 типа ЭГ-200 - 2 шт.;

- концевые сепарационные установки КСУ-1,2 типа НГС-100 - 2шт.;

- насосная товарной нефти Н-1…3;

- узел учета нефти (УУН);

- резервуар для уловленной нефти объемом 50 м³;

- узел учета газа;

- резервуарный парк нефти РВС-1,2 объемом 10000 м³ каждый.

1.2 Описание технологического процесса ЦППН

Подготовка нефтяной эмульсии на ЦППН осуществляется следующими методами: термическим, электрическим, а также отстаиванием и сепарированием.

При нормальном технологическом режиме работы нефтяная эмульсия (Т=+12…23 ⁰С, Р=0,7 МПа, обводненность до 13%) поступает на ЦППН через входную задвижку.

Поступающая на ЦППН эмульсия направляется в нагреватели П-1,2 (входная задвижка открыта), где нагревается до Т=45…55 ⁰С. Трубчатая печь является аппаратом, предназначенным для передачи нагреваемому продукту тепла, выделяющегося при сжигании топливного газа в топочной камере печи. Повышение температуры водонефтяной эмульсии приводит к ослаблению защитных оболочек, состоящих из асфальтово-смолистых и парафиновых веществ, прочность которых с нагревом уменьшается.

При нагреве эмульсии уменьшается ее вязкость, а при уменьшении вязкости интенсифицируется движение частиц в нефти, от которого зависит их контактирование и слияние.

В блочных автоматизированных печах типа ПТБ-10 подготавливаемая нефть равномерно распределяется по четырем параллельно работающим нагревателям. На выходе печей нефтяная эмульсия имеет следующие параметры: температура до Т=55 ⁰С, давление Р=0,1…0,55 МПа.

Далее нагретая нефтяная эмульсия поступает в промежуточные нефтяные сепараторы С-1,2 (тип НГС 1-10-3000-09Г2С), в которых отбирается газ, выделившийся при нагреве. Технологические параметры в сепараторе должны быть следующими: давление не более 0,55 МПа, температура до 55 ⁰С, а также уровень газ-жидкость в пределах от 0,5 до 1,5 метров. Уровень газ-жидкость в сепараторе поддерживается в заданном диапазоне за счет использования клапана на выходе газа из сепаратора.

С сепараторов С-1,2 отсепарированная нефтяная эмульсия поступает в отстойники О-1,2 (тип ОГ-200П), где происходит разделение дисперсионных систем методом отстаивания, т.к. плотность воды выше, чем у нефти, поэтому молекулы воды под действием силы земного притяжения осаждаются на дно отстойника. Вместе с водой осаждаются механические примеси. В отстойниках поддерживается уровень раздела фаз нефть-вода в пределах от 0,5 до 1,5 метров. Вода с механическими примесями выводится в дренаж. Максимальное давление в аппарате 0,5 МПа.

Далее эмульсия поступает в электродегидраторы ЭГ-1,2. Каждая частица воды обладает электрическим зарядом, равномерно распределенным по ее поверхности и имеющим положительный или отрицательный знак в зависимости от кислотности воды.

Под действием приложенного извне напряжения создается постоянное электрическое поле, и частицы воды, имеющие положительный заряд, направляются к отрицательному электроду, а частицы с отрицательным зарядом - к положительному электроду.

Под воздействием электрического поля на частицы воды разрушаются их защитные оболочки, в результате столкновения частиц происходит их слияние и оседание капель воды на дно аппарата.

При воздействии на эмульсию переменного электрического поля частицы воды находятся в колебательном движении, их защитные оболочки непрерывно меняют направление своей деформации и разрушаются, что способствует более качественной подготовке нефти.

В электродегидраторе поддерживается уровень раздела фаз нефть-вода в пределах 0,3-0,7 м. В аппарате должны быть обеспечены следующие технологические параметры: давление до 0,4 МПа, уровень жидкости в аппарате не допускается меньше 3,3 м, для предупреждения оголения электродов трансформатора и появления свободного газа.

Параметры трансформатора: напря...