Содержание
Аннотация
Целью дипломного проекта, является автоматизация установки обессоливания нефти, расположенной на УППН Гожан ЦДНГ-3 НГДУ Чернушканефть (ООО Лукойл-Пермнефть).
Задачи стоявшие перед разработкой:
получение в режиме реального времени информации о ходе технологических процессов;
внедрение автоматизированных средств диагностирования и предупреждения возникновения аварийных ситуаций;
контроль состояния исполнительных механизмов и вспомогательных агрегатов;
замена ручного ведения документооборота автоматизированным;
замена устаревших средств КИПиА на современные, повышающие надёжность и точность измерений, обеспечивающие удобство в обслуживании и более высокий организационный уровень, а также снижающие трудоёмкость управления технологическими процессами.
Для реализации этих задач целесообразно строить информационно-измерительную и управляющую систему на иерархическом и централизованном принципе. В качестве устройства связи с объектом рационально использовать устройства управляемые контроллером, с последующей передачей информации в IBMсовместимый компьютер. Окончательную обработку информации, визуализацию, ведение архивов и формирование управляющих сигналов проводить с помощью компьютера в программной среде построения систем диспетчерского управления и сбора данных (SCADA).
Содержание
Введение9
1РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ10
1.1Общая характеристика производственного объекта УППН Гожан ЦДНГ-310
1.2Построение АСУ ТП установки обессоливания11
1.3Выбор оборудования для автоматизации установки обессоливания13
1.3.1Выбор датчика давления13
1.3.2Выбор датчика расхода17
1.3.3Приборы для измерения температуры21
1.3.4Приборы для измерения уровня22
1.3.4.1Выбор датчика уровня23
1.3.4.2Выбор сигнализатора уровня26
1.3.5Выбор солемера30
1.3.6Компоновка вторичных преобразователей в шкафу АСУ ТП обессоливания нефти30
1.3.6.1Описание каналов ввода вывода теплоэнергоконтроллера ИМ2300 ЩМ31
1.3.6.2Описаие каналов ввода вывода микропроцессорного измерителярегулятора ТРМ13832
1.3.6.3Описание каналов ввода вывода контроллера микропроцессорного ГАММА8М34
1.3.6.4Описание каналов ввода вывода измерителя УКТ38 фирмы ОВЕН 35
1.3.7Анализ характеристик программируемых логических контроллеров36
1.3.7.1Описание каналов вводавывода ПЛК-84.М1 задействованных в данном проекте39
1.3.8Реализация системы управления в SCADA-системе41
1.3.9АРМ оператора установки обессоливания нефти44
2ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ46
2.1.Принципиальная схема технологического процесса обессоливания нефти46
2.2.Автоматизация технологического процесса обессоливания нефти47
2.3.Блок теплообменников и насосов48
2.4.Контур подачи исходной (производственной) воды51
2.5.Контур подачи горячей (греющей) воды53
2.6.Работа системы контроля технологического процесса54
3СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ56
3.1.Система управления процессом обессоливания нефти56
3.2.Моделирование процесса обессоливания нефтей56
3.3.1.Регулирование температуры63
3.3.1.1.Синтез системы управления регулирования температуры63
3.3.1.2.Компьютерный анализ системы управления температурой65
3.3.2.Регулирование подачи производственной (нагретой) воды66
4ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ УСТАНОВКИ ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ71
4.1.Технико-экономические показатели установки обессоливания72
4.1.1.Капитальные затраты72
4.1.2.Эксплуатационные расходы в год на установку обессоливания74
4.2.Экономические результаты, обеспечиваемые АСУ75
4.2.1.Определение экономического эффекта75
Технико-экономическое обоснование проекта78
4.3.Вывод по разделу78
5.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ80
5.1.Общие положения80
5.2.Анализ опасных, вредных производственных факторов и причин аварийных ситуаций81
5.3.Мероприятия по защите от опасных, вредных производственных факторов и от возникновения аварийных ситуаций83
5.4.Возможные чрезвычайные ситуации на установке обессоливания89
5.5.Мероприятия по ликвидации аварийных ситуаций89
5.6.Охрана окружающей среды92
5.7.Расчет заземления электрооборудования установки обессоливания93
5.8.Вывод по разделу95
Заключение96
Список литературы98
Выдержка из текста работы
Целью дипломного проекта, является автоматизация установки обессоливания нефти, расположенной на УППН ”Гожан” ЦДНГ-3 НГДУ “Чернушканефть” (ООО ”Лукойл-Пермнефть”).
Задачи стоявшие перед разработкой:
— получение в режиме реального времени информации о ходе технологических процессов;
— внедрение автоматизированных средств диагностирования и предупреждения возникновения аварийных ситуаций;
— контроль состояния исполнительных механизмов и вспомогательных агрегатов;
— замена ручного ведения документооборота автоматизированным;
— замена устаревших средств КИПиА на современные, повышающие надёжность и точность измерений, обеспечивающие удобство в обслуживании и более высокий организационный уровень, а также снижающие трудоёмкость управления технологическими процессами.
Для реализации этих задач целесообразно строить информационно-измерительную и управляющую систему на иерархическом и централизованном принципе. В качестве устройства связи с объектом рационально использовать устройства управляемые контроллером, с последующей передачей информации в IBM–совместимый компьютер. Окончательную обработку информации, визуализацию, ведение архивов и формирование управляющих сигналов проводить с помощью компьютера в программной среде построения систем диспетчерского управления и сбора данных (SCADA).
Используемые сокращения
АД – Асинхронный двигатель;
АСУ ТП – Автоматизированная система управления технологическим процессом
АРМ – Автоматизированное рабочее место;
БД – База данных;
НГДУ – Нефтегазодобывающее управление;
ОАО – Открытое акционерное общество;
ПЛК – Программируемый логический контроллер;
ПЭВМ – Персональная электронно-вычислительная машина;
ПО – Программное обеспечение;
УППН – Управление подготовки и перекачки нефти;
ЦДНГ – Цех добычи нефти и газа;
ЭП – Электрический привод
Содержание
Введение 9
1 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 10
1.1 Общая характеристика производственного объекта УППН “Гожан” ЦДНГ-3 10
1.2 Построение АСУ ТП установки обессоливания 11
1.3 Выбор оборудования для автоматизации установки обессоливания 13
1.3.1 Выбор датчика давления 13
1.3.2 Выбор датчика расхода 17
1.3.3 Приборы для измерения температуры 21
1.3.4 Приборы для измерения уровня 22
1.3.4.1 Выбор датчика уровня 23
1.3.4.2 Выбор сигнализатора уровня 26
1.3.5 Выбор солемера 30
1.3.6 Компоновка вторичных преобразователей в шкафу АСУ ТП обессоливания нефти 30
1.3.6.1 Описание каналов ввода вывода теплоэнергоконтроллера ИМ2300 ЩМ 31
1.3.6.2 Описание каналов ввода вывода микропроцессорного измерителя–регулятора ТРМ–138 32
1.3.6.3 Описание каналов ввода вывода контроллера микропроцессорного ГАММА–8М 34
1.3.6.4 Описание каналов ввода вывода измерителя УКТ38 фирмы ОВЕН 35
1.3.7 Анализ характеристик программируемых логических контроллеров 36
1.3.7.1 Описание каналов ввода–вывода ПЛК-84.М1 задействованных в данном проекте 39
1.3.8 Реализация системы управления в SCADA-системе 41
1.3.9 АРМ оператора установки обессоливания нефти 44
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 46
2.1. Принципиальная схема технологического процесса обессоливания нефти 46
2.2. Автоматизация технологического процесса обессоливания нефти 47
2.3. Блок теплообменников и насосов 48
2.4. Контур подачи исходной (производственной) воды 51
2.5. Контур подачи горячей (греющей) воды 53
2.6. Работа системы контроля технологического процесса 54
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 56
3.1. Система управления процессом обессоливания нефти 56
3.2. Моделирование процесса обессоливания нефтей 56
3.3.1. Регулирование температуры 63
3.3.1.1. Синтез системы управления регулирования температуры 63
3.3.1.2. Компьютерный анализ системы управления температурой 65
3.3.2. Регулирование подачи производственной (нагретой) воды 66
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ УСТАНОВКИ ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ 71
4.1. Технико-экономические показатели установки обессоливания 72
4.1.1. Капитальные затраты 72
4.1.2. Эксплуатационные расходы в год на установку обессоливания 74
4.2. Экономические результаты, обеспечиваемые АСУ 75
4.2.1. Определение экономического эффекта 75
Технико-экономическое обоснование проекта 78
4.3. Вывод по разделу 78
5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ 80
5.1. Общие положения 80
5.2. Анализ опасных, вредных производственных факторов и причин аварийных ситуаций 81
5.3. Мероприятия по защите от опасных, вредных производственных факторов и от возникновения аварийных ситуаций 83
5.4. Возможные чрезвычайные ситуации на установке обессоливания 89
5.5. Мероприятия по ликвидации аварийных ситуаций 89
5.6. Охрана окружающей среды 92
5.7. Расчет заземления электрооборудования установки обессоливания 93
5.8. Вывод по разделу 95
Заключение 96
Список литературы 98
Введение
На современном этапе развития нефтегазодобывающей промышленности большое значение имеет развитие автоматического управления производством, замена физически и морально устаревших средств автоматизации и систем управления техническими процессами и объектами нефтегазодобычи. Введение новых систем автоматического контроля и управления приводит к повышению надежности и точности отслеживания технологического процесса.
Системный подход при решении вопросов автоматизации технологических процессов, создание и внедрение автоматизированных систем управления позволили осуществить переход к комплексной автоматизации всех основных и вспомогательных технологических процессов бурения, добычи, обессоливания и транспортировки нефти и газа.
Нефть, выкачиваемая из подземных пластов, имеет в своём составе, кроме пластовой воды, различные нежелательные примеси, процент содержания которых в ней различен. Он зависит как от состояния пласта, из которого добывается нефть, так и от географического положения месторождения.
Добываемая в Пермской области нефть в подавляющем большинстве случаев обладает повышенным содержанием хлористых солей. Эффективная очистка от нежелательных примесей – одна из основных задач, стоящих в нашем регионе перед цехами подготовки нефти.
Первичная подготовка добываемой нефти на промыслах вызвана необходимостью уменьшить транспортные расходы, предотвратить образование стойких эмульсий, не допустить гидратообразования в нефтепроводах, сократить приемистость водонагнитательных скважин, уменьшить коррозионное разрушение внутрипромыслового, магистрального и заводского оборудования и нефтепроводов при транспорте нефти, газа.
1 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
1.1 Общая характеристика производственного объекта УППН “Гожан” ЦДНГ-3
УППН “Гожан” расположен на Гожанском нефтяном месторождении в Куединском районе Пермской области. Процесс очистки нефти можно представить в виде схемы, показанной на рис.1.1.
Узел учета предназначен для учета количества нефти, поступающей на УППН “Гожан” ЦДНГ-3. Количество поступающей по трубопроводу нефти контролируется турбинными счетчиками, импульсные сигналы которых заводятся на вторичные преобразователи расхода.
После узла учета, нефть через делитель фаз, отделяющий пластовые воды, поступает сначала в сепараторы, предназначенные для отделения лёгких газообразных примесей (разгазирование), а затем – самотеком в резервуары, где отстаиванием понижается обводненность нефти с 30 до 5 %. Из резервуаров очищенная нефть через буферные ёмкости непрерывно подается насосами в печи, в которых происходит её нагрев до 55-600С с целью подготовки для последующего глубокого обезвоживания и обессоливания в специальных резервуарах. Из этих резервуаров нефть через теплообменники, предназначенные для нагрева потока поступающей сырой нефти, перекачивается в ёмкости товарной нефти. В случае получения некондиционной нефти в резервуарах она для дополнительного обезвоживания подается к теплообменникам через электродегидраторы. ………………….
Заключение
Автоматизированная установка обессоливания построена по иерархическому принципу с тремя техническими уровнями. Нижний уровень системы содержит первичные измерительные преобразователи и исполнительные механизмы. Средний технический уровень построен на информационно–измерительном и управляющем ПЛК-84.М1. Средний уровень обеспечивает связь с технологическим объектом, управление сбором измерительной информации, подачу сигналов управления на исполнительные механизмы. Верхний уровень автоматизированной системы, построенный на базе IBM–совместимого компьютера под управлением SCADA–системы “Телескоп +”, проводит визуализацию полученной информации, формирование сигналов управления, ведение архивов и т.д.
Внедрение системы не только значительно облегчило работу операторов и другого обслуживающего персонала, но так же позволило оперативно и качественно получать информацию о технологическом процессе, отслеживать состояние оборудования установки и контролировать значения регулируемых параметров. Следует подчеркнуть, что в разработанной системе заложены возможности наращивания и быстрой интеграции в корпоративную АСУ ТП всего предприятия.
В расчетно-конструкторском разделе даны краткие сведения об УППН ”Гожан”, о Гожанском месторождении, показан сбор и транспорт нефти и газа с этого месторождения. Произведен выбор оборудования для автоматизации установки обессоливания нефти.
В технологическом разделе описана работа автоматизированной установки обессоливания.
В специальном разделе был промоделирован процесс обессоливания нефти, полученные значения совпали с экспериментальными данными. В программном пакете MATLAB — среда Simulink были проанализированы два контура регулирования: контур регулирования температуры и контур регулирования подачи воды. По полученным графикам видно, что система после задания возмущения стабилизировалась.
В технико-экономическом разделе, я получил, что данный проект автоматизации – эффективен и окупается за 2,7 года.
В разделе безопасность жизнедеятельности были указаны, опасные и вредные производственные факторы при работе на установке обессоливания, и мероприятия по защите от них.
Список литературы
1. Автоматизация типовых технологических процессов и установок/ А. М. Корытин, Н. К. Петров, С. Н. Радимов, Н. Т. Шапорев. – М.: Энегроатомиздат,1988.-432 с.
2. Антропов Д., Петров Т., Тяплошкин А. Распределённая система контроля технологического процесса переработки высокосернистой нефти // СТА-2002 №2.
3. Горячев В.П. Основы автоматизации производства в нефтеперерабатывающей промышленности. – М.: Химия, 1987. – 128 с.
4. Информационный, измерительный и управляющий комплекс «Деконт»: Руководство по эксплуатации РЭ 4205-002-48531244-99. Ч. 2. Техническое описание (Редакция – апрель 2003 г.) / Компания ДЭП. – М.: 2003. – 60 с.
5. Исаакович Р.Я., Логинов В.И., Попадько В.Е. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. – М.: Недра, 1983. – 424с.
6. Каталог продукции ЗАО ”Альбатрос” Устройства уровнеметрии и средства автоматизации. Выпуск 8.0 2004
7. Каспарьянц К.С. Промысловая подготовка нефти и газа. – М.: Недра, 1973. – 376 с.
8. Левченко Д. И. Технология обессоливания нефти на нефтеперерабатывающих предприятиях. – М.: Химия; 1985. – 320 с.
9. Маршалл В. И. Основные опасности химических производств. – М.: Мир, 1989. – 360 с.
10. Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электрических установок. ПОТ РМ 016–2001 (с изменением и дополнением от 01.07.2003 г.).
11. Методическое указание по технико–экономическому обоснованию. Г. А. Тимофеева, Ю. В. Старков; П.: ПГТУ, 2003.
12. Организация производства и управление предприятием. Под ред. Туровец О. Г. – М.: ИНФРА-М, 2003.- 528 с.
13. Правила пожарной безопасности в нефтяной промышленности. ППБО–85; М.: Недра, 1986.
14. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/ А. С. Клюев, Б. В. Глазов, А. Х. Дубровский. Под редакцией А. С. Клюева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 512 с.
15. Технологический регламент УППН “Гожан” ЦДНГ НГДУ “Чернушканефть” 2005.
16. Электронный каталог Метран 2004
17. Электронный каталог Siemens «Automation & Drives» a CA01 10/2003
18. microm.ru/prod_skbpa.shtm
19. oilelectroniccompany.ru/
