Реферат Автоматизация УПСВ - Смолин А.В., Шихова Н.А.. Реферат по дисциплине Автоматизация производственных процессов нефтегазодобывающего комплекса на тему Автоматизация установки предварительного сброса воды

Название	Реферат по дисциплине Автоматизация производственных процессов нефтегазодобывающего комплекса на тему Автоматизация установки предварительного сброса воды
Дата	13.04.2021
Размер	0.63 Mb.
Формат файла
Имя файла	Реферат Автоматизация УПСВ - Смолин А.В., Шихова Н.А..docx
Тип	Реферат #194335

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт гражданской защиты

Кафедра «Общеинженерных дисциплин»

Направление 20.04.01 «Техносферная безопасность»

«Безопасность электротехнических систем в нефтегазовом комплексе»

РЕФЕРАТ

по дисциплине: «Автоматизация производственных процессов нефтегазодобывающего комплекса»

на тему: «Автоматизация установки предварительного сброса воды»

Выполнили:	Н. А. Шихова
Студент гр. ОМ – 20.04.01.05-21 Студент гр. ОМ – 20.04.01.05-21	«____» ____________ 2020 г. А.В. Смолин «____» ____________ 2020 г.
Проверил:
Заведующий кафедрой ОИД, к.т.н., доцент	Т.Н. Стерхова «____» ____________ 2020 г.

Ижевск 2020

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Успехи в развитии отечественной нефтяной и газовой промышленности в значительной степени стали возможны вследствие создания и развития отечественного нефтяного приборостроения.

Успешный процесс переработки нефти и газа зависит от строгого контроля и поддержания на заданном уровне давления, температуры, расхода, а также от контроля качества выходного продукта. Поэтому современное нефтехимическое и нефтеперерабатывающие производство возможно только при оснащении технических установок соответствующими автоматическими измерительными приборами, информационно-измерительными системами и системами автоматического управления.

Автоматизация – одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоёмкость выполняемых операций.

Наиболее целесообразным с точки зрения экономической выгоды является автоматизация технологических процессов и производств. Введение автоматизации на объектах нефтегазовой промышленности позволяет значительно повысить производительность труда, убрать, по возможности, человеческий фактор и уменьшить вероятность аварийных ситуаций.

Целью данной работы является рассмотрение автоматизированной системы управления установки предварительного сброса воды.

1 Назначение, конструктивные особенности и принцип работы установки предварительного сброса воды

1.1 Конструкция УПСВ

Установки предварительного сброса воды УПСВ изготавливаются в виде горизонтальных цилиндрических ёмкостей с эллиптическими днищами. Установка представляет собой нефтегазовый сепаратор с функцией сброса воды. В корпусе расположены люки и штуцеры для установки технологического оборудования и контрольно-измерительных приборов. Внутри корпуса могут быть установлены внутренние теплообменные устройства для нагрева нефтяной эмульсии при необходимости.

Внутри корпус поделён на отсеки, в которых поэтапно происходит весь технологический процесс.

Рисунок 1 – Конструкция установки УПСВ

Нефтяная эмульсия или газ под давлением попадает в установку УПСВ через устройство ввода. Далее рабочий продукт проходит через успокоительную перегородку. В секции коалесценции осуществляется задержка капельной влаги из нефти и газа, ее сбор и отведение. Если производится подготовка попутного нефтяного газа, то он окончательно очищается и обезвоживается в струйном каплеотбойнике. При подготовке нефти эмульсия после секции коалесценции попадает в секцию сбора нефти, откуда выводится окончательно.

При эксплуатации с пластовой водой, последняя поступает в нижнюю часть сепаратора, где происходит отделение капель нефти и газа. Когда уровень очищенной пластовой воды достигает высоту отсека сбора нефти, выводится из ёмкости через штуцер выхода воды.

Для откачки воды и нефти из сепарационной установки применяются насосы откачки.

1.2 Описание технологического процесса

Установки предварительного сброса воды УПСВ применяются на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях, в установках подготовки нефти и предназначены для следующих целей:

дегазация лёгких, средних и тяжёлых нефтяных эмульсий;
выведение, сбор и очистка попутного нефтяного газа;
сброс пластовой воды в систему поддержания пластового давления.

Схема УПСВ показана на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема УПСВ

Газожидкостная смесь ГЖС с высоким содержанием воды поступает в нефтегазовый сепаратор НГС, где в течение некоторого времени происходит разделение на нефтяную эмульсию (с содержанием воды 10-20%) и пластовую воду. Нефть подаётся в буферную ёмкость нефти БЕН. Там же нефть дегазируется и подаётся дальше на узел комплексной подготовки нефти УКПН. Отделённая в сепараторе пластовая вода попадает в буферную ёмкость воды БЕВ, после в систему поддержания пластового давления ППД. Газ, выделенный в нефтегазовом сепараторе и с буферных ёмкостей подаётся на газовый сепаратор ГС. Оттуда газ подаётся на факел и узел комплексной подготовки газа УКПГ.

2 Автоматизация установки предварительного сброса воды

2.1 Выбор технических средств автоматизации

2.1.1 Выбор датчика температуры

В процессе выбора оборудования для измерения температуры в ёмкостях УПСВ был выделен датчик Метран 276 (рисунок 5).

Управление датчиком осуществляется дистанционно с помощью управляющих устройств, связь управляющих устройств осуществляется по аналоговому каналу – передачей информации об измеряемой температуры в виде постоянного тока 4-20мА. Принцип работы этого датчика основан на том, что в замкнутых контурах проводников возникает электрический ток. Для измерения температуры, один конец термопары помещают в среду измерения, а другой служит для снятия значений.

Рисунок 5 –датчик температуры ТСПУ Метран-276

2.1.2 Выбор датчика уровня

В процессе выбора оборудования для измерения уровня в ёмкостях УПСВ был отмечены уровнемер Rosemount 3100 (рисунок 6).

Рисунок 6 – Уровнемер Rosemount 3100

Датчики могут быть использованы для бесконтактного измерения уровня, непрерывного измерения уровня, расчёт объёма или расхода в открытых каналах. Конструкция из непластифицированного поливинилхлорида позволяет обеспечивать прочность и надёжную работу в ёмкостях.

Принцип работы датчика: ультразвуковые импульсы излучаются уровнемером и отражаются от поверхности жидкости. Уровнемер улавливает отражённые эхо-сигналы и измеряет временной интервал между моментом излучения и приёма отражённого сигнала. На основании полученного временного интервала рассчитывается расстояние до поверхности жидкости.

2.1.3 Выбор датчика расхода

В процессе подбора расходомеров был отмечен расходомер РУС-1 (рисунок 7).

Принцип измерения, основанный на разности времени прохождения ультразвуковых сигналов, обеспечивает для акустических лучей расходомера возможность с высокой точностью проводить измерения в обоих направлениях потока независимо от профиля потока в том числе при неблагоприятных монтажных. По показателям скорости звука устройство также может идентифицировать изменения в параметрах технологического процесса или обнаружить загрязнения в жидкости. Полностью сварная конструкция расходомера обеспечивает отсутствие потерь давления и не требует технического обслуживания.

Рисунок 7 – Ультразвуковой расходомер РУС-1Ex

2.1.4 Выбор датчика давления

В процессе подбора расходомеров был выбран датчик давления EJX 430A (рисунок 8).

Датчик состоит из сенсорного модуля и электронного преобразователя. Сенсорный модуль состоит из измерительного блока и платы аналого- цифрового преобразователя (АЦП). Давление подаётся в камеру измерительного блока, преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сигнала. Электронный преобразователь преобразует электрический сигнал в соответствующий выходной сигнал.

Сенсорный модуль датчиков состоит из корпуса и емкостной измерительной ячейки. Емкостная ячейка изолирована механически, электрически и термически от технологической измеряемой среды и окружающей среды. Измеряемое давление передается через разделительные мембраны и разделительную жидкость к измерительной мембране, расположенной в центре емкостной ячейки.

Рисунок 8 – Датчик давления EJX 430A

2.1.5 Выбор электропривода

В качестве электропривода был выбран привод РэмТЭК-02 модификации “V”. Данный электроприводы был выбран потому, что отлично подходит для решения задач регулирования, соответствует требованиям взрывозащиты и может эксплуатироваться в жёстких условиях с расширенным температурным диапазоном окружающей среды.

Применение - Поворотные дисковые затворы, шаровые краны, клапаны для регулирования технологического параметра (давление, расход), запорная арматура (клиновая, шиберная и т.д.), в том числе для систем противоаварийной защиты (ПАЗ).

Рисунок 9 – Электропривод РэмТЭК-02

2.2 Функциональная схема автоматизации УПСВ

На функциональной схеме автоматизации отображаются основные технические решения, применяемые в процессе проектирования автоматизированных систем управления технологическими процессами. Основное и вспомогательное оборудование вместе с встроенными в него регулирующими и запорными органами в данных системах является объектом управления.

Функциональная схема – это технический документ, который определяет функционально блочную структуру контуров управлениями технологическим процессом. Также на функциональной схеме автоматизации отображаются приборы и средства автоматизации, которыми оснащён объект управления.

Все элементы системы управления показаны как условные изображения, их объединяют в единую систему линиями функциональной связи.

Функциональная схема автоматизации, разработанная по ГОСТ 21.208-2013, приведена на рисунках 3 и 4.

Рисунок 3 – Функциональная схема автоматизации УПСВ

Рисунок 4 –Функциональная схема автоматизации УПСВ

Обозначения, представленные на функциональной схеме (рисунок 3) приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Выбор элементов схемы

Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
1	ТЕ	Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения температуры, установленный по месту	3
2	РЕ	Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения давления, установленный по месту	3
3	LЕ	Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения уровня, установленный по месту	4
4	FЕ	Первичный измерительный преобразователь для измерения расхода, установленный по месту	4
5	LCV	Блок управления электродвигателем с передачей положения клапана установленный на месте	2
6	LC	Программируемый логический контроллер, установленный на щите	2

Схема информационных потоков включает в себя три уровня сбора и хранения информации:

Первый уровень (уровень датчиков и исполнительных механизмов);
Второй уровень (программируемые логические контроллеры);
Третий уровень (АРМ оператора и диспетчера);

На первом уровне представляются датчики, в которых формируются сигналы в аналоговом и дискретном виде. На втором уровне представляются устройства ввода/вывода. На этом уровне происходит коммутация сигналов с датчиков, а так, же формирование выходного управляющего сигнала по команде контроллера со следующего уровня.

На третьем уровне представлены контроллеры. Именно здесь происходит формирование выходного управляющего сигнала, опираясь на текущие показания технологических параметров. Здесь формируется оперативная база данных, необходимая для текущего контроля процесса. Все текущие параметры передаются через коммутатор оператору.

Параметры, передаваемые в локальную вычислительную сеть в формате стандарта ОРС, включают в себя:

уровень жидкости в аппарате обезвоживания нефти, м;
температура нефтяной эмульсии в сепараторе, ˚С;
давление в аппарате обезвоживания нефти, МПа;
расход пластовой воды с аппарата обезвоживания нефти, м³/ч.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в данной работе была рассмотрена автоматизированная система управления установки предварительного сброса воды (УПСВ). Был изучен технологический процесс, который обеспечивает разделение газожидкостной смеси на пластовую воду и обезвоженную нефть. Были рассмотрены структурная и функциональная схема УПСВ, позволяющие определить состав необходимого оборудования и количество каналов передачи данных и сигналов. Также было подобранно современное оборудование, которое имеет высокую точность измерения и способно работать с необходимыми технологическими параметрами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Росляк А. Т. Разработка нефтяных и газовых месторождений: Учебнометодическое пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 207. – 66 с.
Волошенко А. В., Горбунов Д. Б. Проектирование систем автоматического контроля и регулирования: учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 109 с
Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х., Клюев А.А. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с.
ТПР-35.240.10-КТН-012-10. Комплекс типовых проектных решений автоматизации НПС и резервуарных парков на базе современных типовых решений и комплектующих. М: ОАО АК «Транснефть», 2015. – 117 с.
Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие / Под ред. А. С. Клюева. – 2-ое изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с.