Система управления сепаратором на промысловой компрессорной станции (стр. 2 из 5)
Рисунок 1.1 - Сепаратор СЦВ-7 (схематический рисунок)
В пространстве, образованном стенкой корпуса (1) и пластинами (9) из газового потока выделяется основная масса жидкости. Капли жидкости отбрасываются центробежной силой на стенки корпуса (1) сепаратора и под действием гравитационных сил, по ходу газового потока, нисходящей спирали транспортируются через кольцевой зазор (19) к сливному патрубку (18).
Исполнение дефлектора с узкой щелью удаленного от направляющих щелевых сепарационного пакета создает значительный зазор между вращающейся по внутренней поверхности корпуса жидкостной пленке и щелевыми каналами, засасывающими газовый поток в направляющие пакета, при этом условия сепарации отделенной жидкой фазы идеальные.
Из-за того, что по ходу движения жидкостного потока установлена карман-ловушка, состоящая из боковых направляющих корпуса (1) и изогнутой пластины (20), а также крышки, составляющей часть перегородки (2), условия для удаления жидкой фазы идеальные, в этом конструктивном исполнении дефлектор полностью изолирует наличие жидкой фазы вблизи вертикальных лопастей. Направляемая жидкость сливается через открытую нижнюю часть ловушки-кармана.
Мелкодисперсная капельная жидкость, не осевшая на корпусе (1) попадает на наружную поверхность пластин (9) и транспортируется газовым потоком через входные тангенциальные щели, попадая на их внутреннюю поверхность.
В конце верхней суженой части дефлектора (6) установлена дугообразная пластина (7) нисходящая по ходу газожидкостного потока и направленная по отношению к горизонтальной прямой под углом 25°, такое инженерное решение позволило вращающийся между корпусом и сепарационным пакетом вектор газожидкостного потока направить по нисходящей кривой, в результате чего газовый слой, вращающийся непосредственно по внутренней поверхности сепарационного пакета разделился на три слоя со своими векторами осевых скоростей: непосредственно у стенки направлен вниз, далее незначительный слой «неподвижный» и следующий третий основной слой направлен вверх. Наличие первого слоя с направлением вектора осевой скорости вниз позволило сгонять (в зависимости от режима - росу, капли, пленку) вниз избежав дополнительных направляющих, удаляющих по спирали вниз, частицы жидкой фазы. Опускаясь по внутренней поверхности пластин (9) частицы жидкости, приблизившись к нижней кромке, соскальзывают и попадают на поверхность шайбы (17), откуда через кольцевой зазор (19) транспортируются в направлении сливного патрубка (18) [3].
2 Автоматизация объекта
Не существует отрасли промышленности, в которой не было бы потребности применения АСУТП. Одними из главных преимуществ АСУТП являются снижение, вплоть до полного исключения, влияния так называемого человеческого фактора на управляемый процесс, сокращение персонала, минимизация расходов сырья, улучшение качества исходного продукта, и в конечном итоге существенное повышение эффективности производства. Основные функции, выполняемые подобными системами, включают в себя контроль и управление, обмен данными, обработку, накопление и хранение информации, формирование сигналов тревог, построение графиков и отчетов.
Структура автоматизированной системы управления можно разделить на три основные уровня. В первый низший уровень, входят датчики, исполнительные механизмы, первичные и вторичные преобразователи. В средний входят программируемые контроллеры (ПЛК), в верхний ЭВМ. В данной работе рассмотрены первые два уровня.
В С-1 осуществляется дистанционный контроль:
- давления с помощью датчика давления;
- температуры с помощью датчика температуры;
- уровня с помощью датчика уровня;
- предусмотрена сигнализация максимального и минимального давления;
- предусмотрена сигнализация максимального и минимального уровня.
Регулирование и автоматическое поддержание уровня осуществляется при помощи дискового регулирующего затвора с электроприводом, установленного на линии выхода нефти из сепаратора. Выходной сигнал с датчика (4-20мА) поступает на контроллер.
Схема автоматизации системы управления ГС-1 приведена в приложении А.
Для автоматизации работы сепаратора выбирается оборудование удовлетворяющее следующим требованиям:
- способность работать в неблагоприятных условиях;
- надежность;
- диапазон измерения;
- погрешность измерения;
- наличие определенных видов защиты;
- несложный монтаж;
- наличие унифицированного выходного сигнала.
При выборе датчиков, для измерения избыточного давления, уровня и температуры в сепараторе, учитываются диапазон измерений, основная приведенная погрешность, работа во взрывоопасной среде, удобство монтажа и обслуживания, цены. Сравнительные характеристики датчиков приведены в таблице 2.1, 2.2, 2.3.
Таблица 2.1 – Технические характеристики датчиков для измерения давления
| Характеристика | Метран 100ДИ | Rosemount CDS-3151 | Сапфир-22ДИ |
| минимальный | 0-0,04 | 0,25 | 0,15 |
| максимальный | 100 | 40 | 60 |
| Основная погрешность измерений, % | 0,1 | 0,1 | 0,15 |
| Взрывозащищенное исполнение | Еx, Bh | Exd, Exia | Exsd |
| Выходной сигнал, мА | 0-5, 0-20,4-20 | 4-20 | 4-20; 0-5; 0-20; |
По характеристикам датчики давления серии Метран-100 предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование в унифицированный токовый и/или цифровой на базе HART-протокола выходной сигнал дистанционной передачи следующих измеряемых величин. Датчик Метран-100 является относительно недорогим [4].
Таблица 2.2 – Технические характеристики датчиков для измерения уровня
| Характеристика | ДУУ2М | Rosemount 5400 | NivoPRESS D |
| Длина чувствительного элемента, м | 1,5 – 4 (жесткий ЧЭ) | До 6 (Радарный уровнемер) | 0 – 30 (Радарный уровнемер) |
Продолжение таблицы 2.2
| Характеристика | ДУУ2М | Rosemount 5400 | NivoPRESS D |
| Темп-ра контролируемой среды, °С | -45 ÷ +120 | -40 ÷ +150 | -25 ÷ +125 |
| Давление контролируемой среды, МПа | до 2 | До 1 | До 1 |
| Темп-ра внешней среды, °С | -45 ÷ +75 | -40 ÷ +70 | -40 ÷ +50 |
| Абсолютная основная погрешность по уровню, % | ± 1 | ±1 | ±0,2 |
Для измерения уровня в сепарационной установке, использован уровнемер поплавковый ДУУ4М, удовлетворяющий в основном всем требования. Уровнемер состоит из датчика ДУУ2М, обеспечивающего измерение текущих значений контролируемых параметров и блока БТВИ3, обеспечивающего питание подключенного к нему датчика и формирование выходных информационных сигналов. Датчик уровня поплавковый ДУУ4М является относительно не дорогим [2].
Таблица 2.3 – Технические характеристики БТВИ3
| Характеристика | Значение |
| Температура внешней среды °С | +5 ÷ +45 |
| Абсолютная основная погрешность по уровню, % | ± 1 |
| Абсолютная основная погрешность по температуре, % | ± 1 |
Манометры, показывающие сигнализирующие ДМ-2005 предназначены для измерения избыточного и вакуумметрического давления различных сред и управлений внешними электрическими цепями от сигнализирующего устройства прямого действия.
Таблица 2.4 – Технические характеристики манометра ДМ 2005
| Характеристика | МП3-Уф | ДМ 2005 |
| Напряжение внешних коммутируемых цепей, В | 220 | 220 |
| Диаметр корпуса, мм | 100 | 150 |
| Класс точности | 1,5 | 1,5 |
| Пределы измерений, кгс/см2 | 0.1; 0..1,6; 0..2,5; 0..4; | 0..1; 0..1,6; 0..2,5; 0..4; 0..6; 0..10; 0..16; 0..25 |
| Температура окружающей среды, °С | -50° до +60 | -50° до +60 |
| Диапазон измерений избыточного давления | 0-75% диапазона показаний | 0-75% диапазона показаний |
Чувствительный элемент первичного преобразователя и встроенный в головку датчика микропроцессорный преобразователь преобразуют измеряемую температуру в унифицированный выходной сигнал постоянного тока.
Термометры показывающие предназначены для измерения температуры жидких и газообразных сред