АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРВИЧНОЙ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ. ОБЗОР ПРЕДЛАГАЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ 8
1.1 Принципы и методы первичной подготовки нефти 8
1.2 Нефтегазовый сепаратор. Классификация, особенности конструкции,
принципы работы 9
1.3 Обзор нефтегазового сепаратора 12
1.4 Обзор уровнемера 12
1.5 Обзор датчика давления 14
1.6 Обзор преобразователя расхода 15
1.7 Обзор датчика температуры 17
1.8 Выбор регулирующих клапанов 18
2 СИНТЕЗ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 22
2.1 Синтез математической модели контура регулирования уровня воды 22
2.2 Синтез математической модели контура регулирования уровня нефти 29
2.3 Синтез математической модели контура регулирования давления 30
3 АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ. НАСТРОЙКА РЕГУЛЯТОРОВ.
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СИСТЕМЫ 33
3.1 Линеаризация модели контура регулирования уровня воды 33
3.2 Линеаризация модели контура регулирования уровня нефти 36
3.3 Линеаризация модели контура регулирования давления 37
3.4 Оценка качества полученной модели 39
4 РЕАЛИЗАЦИЯ АРМ ОПЕРАТОРА 43
4.1 Принципы работы ПТК DeltaV 44
4.2 Концепция мнемосхем АС 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 51
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Закладная Rosemount 5302 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Закладная Метран-150ТАЗ 67
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Закладная DANIEL-3414 68
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Закладная DANIEL-3814 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Закладная Метран-281 70
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Закладная DN15-300, PN1,6-4,0 МПа 71
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Функциональная схема контуров регулирования уровня воды и нефти 72
ПРИЛОЖЕНИЕ К. Функциональная схема контура регулирования давления 73
ПРИЛОЖЕНИЕ Л. Функциональная система АСУ сепаратором первичной подготовки нефти 74
ПРИЛОЖЕНИЕ М. Концепция мнемосхемы «НГСВ» 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Н. Концепция мнемосхемы «Тренды» 76
В настоящее время нефтяная промышленность является одной из самых обширных отраслей промышленности нашей страны, и не только нашей. Подавляющее большинство компаний Российской Федерации, связанных с нефтяной промышленностью, являются нефтедобывающими. На момент 2019 года насчитывается порядка 290 нефтедобывающих компаний [47]. Но главная ценность нефти заключается в обширном многообразии продуктов, изготавливаемых из нее. Помимо очевидного производства различного топлива из нефти для разных отраслей промышленности, будь то автомобильная, авиационная, ракетная промышленность, также имеет место производство продуктов, не связанных с топливом, например огромное количество видов пластика, и даже лекарств [6, 16, 20, 21, 107]. Но вся вышеупомянутая продукция не изготавливается из сырой нефти. Для ее изготовления используется подготовленная, переработанная нефть [3, 22, 30, 34].
Переработка нефти происходит на нефтеперерабатывающих предприятиях. В России гораздо меньше предприятий, специализированных на переработке нефти, по сравнению с нефтедобывающими. На момент 2019 года насчитывается около 32 крупных нефтеперерабатывающих предприятий [47, 88]. Но переработке подлежит уже подготовленная после добычи нефть. Подготовка является важным процессом, требующим большого количества оборудования [8, 9, 68, 82].
Подготовка нефти осуществляется непосредственно на объектах ее добычи. Суть ее заключается в отделении от конечного продукта всех вредных веществ, что приводит к увеличению срока эксплуатации оборудования, использующегося для перемещения подготовленной нефти, а также к снижению затрат на ее перевозку, так как сырая нефть после подготовки теряет большую часть своей массы и объема [10, 11, 14, 23, 69].
Целью выпускной квалификационной работы является разработка автоматизированной системы управления сепаратором первичной подготовки нефти.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- обзор и обоснование выбранного метода первичной подготовки нефти;
- выбор технических средств автоматизации и оборудования;
- разработка концепции автоматизированной системы управления технологическим процессом и представление схемы автоматизации объекта;
- анализ качества получившейся автоматизированной системы управления;
- разработка концепции АРМ оператора.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы был изучен процесс сепарации нефти путем гравитационного отстоя. Произведен обзор предложенного оборудования и расчет для выбора регулирующего клапана для автоматизированной системы управления сепаратором первичной подготовки нефти. Синтезирована математическая модель контуров регулирования. Разработаны функциональные и структурные схемы контуров регулирования. Произведена линеаризация контуров, системы автоматического управления нефтегазовым сепаратором, и подобраны коэффициенты ПИД-регулятора для каждого из трех контуров. В результате выполненной работы была создана система автоматического управления нефтегазовым сепаратором. Оценено качество переходных процессов трех контуров получившейся системы. Также была разработана концепция мнемосхемы АС для АРМ оператора.
