Федеральное агенТство по образованию
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА
КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к выпускной работе по дисциплине
«Проектирование микропроцессорных систем автоматизации» на тему:
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СЕПАРАТОРОМ НА
ПРОМЫСЛОВОЙ КС
Тюмень 2009
Реферат
Пояснительная записка 45с., 5 рис., 10 табл., 10 источников, 5 прил.
ГАЗОВЫЙ СЕПАРАТОР, СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ, ДАТЧИК, КОНТРОЛЛЕР, МОДУЛЬ, РЕГУЛИРОВАНИЕ, ДАВЛЕНИЕ, УРОВЕНЬ, ТЕМПЕРАТУРА, ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ.
Объектом исследования является сепарационная установка первой ступени - ГС V 50м3.
Цель работы - разработка системы автоматизации ГС на компрессорной станции на базе программируемого логического контроллера SLC 500 фирмы Allen Bradley.
В работе произведен выбор технических средств автоматизации, разработан алгоритм управления ГС и программно реализован для контроллера SLC 500, разработана схема внешних электрических соединений, произведен расчет системы автоматического регулирования давления газа в сепараторе.
Содержание
| Введение………………………………………………………………………….. | 6 | |
| 1 | Технология отделения газа ………………………………………………... | 7 |
| 2 | Автоматизация объекта………………………………………….................. | 11 |
| 3 | Программируемый логический контроллер……………………………… | 17 |
| 3.1 Обоснование выбора контроллера…………………………………...... | 17 | |
| 3.2 Выбор конфигурации и расчет электропотребления.………………... | 19 | |
| 3.3 Разработка алгоритма управления технологическим процессом….... | 22 | |
| 4 | Расчет контура регулирования давления в сепараторе…………………... 4.1 Определение математической модели объекта………………………. 4.2 Расчет оптимальных настроек регулятора……………………………. | 2 24 24 26 |
| Заключение………………………………………………………………………. | 30 | |
| Список используемых источников……………………………………………... | 31 | |
| Приложение А Схема автоматизации..…………………………........................ | 32 | |
| Приложение Б Блок схема алгоритма…………...………………....................... | 33 | |
| Приложение В Расчет оптимальных настроек регулятора...…………………. | 34 | |
| Приложение Г Таблица RTU……………………………… ………………....... | 35 | |
| Приложение Д Текст программы для контроллера……....………………….... | 36 | |
КС – компрессорная станция.
НГС – газовый сепаратор.
ПЛК – программируемый логический контроллер.
ПО – программное обеспечение.
ЧЭ – чувствительный элемент.
АСУ ТП – автоматизированные системы управления технологическими процессами.
МЭОФ – механизм исполнительный электрический однооборотный фланцевый постоянной скорости.
ИМ – исполнительный механизм.
БСПТ – блок сигнализации положения токовый.
БП – блок питания.
БРУ – блок ручного управления.
ПБР – пускатель бесконтактный реверсивный.
БТВИ – блок токовых выходов искробезопасный.
Введение
Развитие газовой и ряда смежных отраслей промышленности сегодня в значительной степени зависит от дальнейшего совершенствования эксплуатации и обслуживания систем трубопроводного транспорта природных газов из отдаленных регионов в промышленные и центральные районы страны.
Для оптимального управления технологическими процессами на КС используются современные технические средства автоматизации, без которых на сегодня невозможен качественный контроль и работа всего процесса добычи и транспорта газа.
При создании автоматизированных объектов ставятся следующие основные цели и задачи:
- Превращение объектов в полностью автоматизированные технологические звенья, работающие в автоматическом режиме в соответствии с заданием вышестоящего уровня.
- Обеспечение надежной работы газодобывающих, газотранспортных и газоперерабатывающих объектов за счет оптимального управления технологическими процессами, автоматического обнаружения и локализации аварийных ситуаций.
- Достижение высоких технико-экономических показателей функционирования предприятий за счет повышения производительности труда, снижения удельных затрат энергоресурсов, эффективного использования установленных мощностей.
В связи с этим, задачей выпускной работы является разработка системы автоматического управления и регулирования, построенной на базе микропроцессорной системы контроля и управления. Для достижения этой цели разработана схема автоматизации, составлена блок схемы алгоритма, управления, написана программа для выбранного контроллера в соответствии с алгоритмом.
Сепарация (от лат. separatio - отделение), сепарирование в технике, процессы разделения смесей разнородных частиц твёрдых материалов, смесей жидкостей разной плотности, эмульсий; взвесей твёрдых частиц или капелек в газе или паре. Газовый сепаратор - аппарат для очистки продукции газовых и газоконденсатных скважин от капельной влаги и углеводородного конденсата, твёрдых частиц и др. примесей. Примеси затрудняют транспортировку газа и являются причиной коррозии трубопроводов, закупорки (частичной или полной) скважин, шлейфов и промыслового оборудования вследствие образования пробок гидратов или льда [7].
Каждый пункт вывода отсепарированного газа называется ступенью сепарации газа.
Многоступенчатая сепарация применяется для постепенного отвода свободного газа по мере снижения давления. Она применяется при высоких давлениях на устье скважин.
Газожидкостную смесь из скважины направляют сначала в ГС высокого давления, в котором из нефти выделяется основная масса газа. Этот газ может транспортироваться на большие расстояния под собственным давлением.
Из сепаратора высокого давления нефть поступает в сепаратор среднего и низкого давления для окончательного отделения от газа.
Сепарация газа от жидкости может происходить под влиянием гравитационных, инерционных сил. В зависимости от этого и различают гравитационную, инерционную и сетчатую сепарации, а газосепараторы - гравитационные, сетчатые и роторные.
Гравитационная сепарация осуществляется вследствие разности плотностей жидкости и газа, т.е. под действием их силы тяжести. Газосепараторы, работающие на этом принципе, называются гравитационными.
Инерционная сепарация происходит при резких поворотах газожидкостного потока. В результате этого жидкость, как более инерционная, продолжает двигаться по прямой, а газ меняет свое направление. В результате происходит их разделение. На этом принципе построена работа роторного газосепаратора, осуществляемая подачей газонефтяной смеси в циклонную головку, в которой жидкость отбрасывается к внутренней поверхности и затем стекает вниз в нефтяное пространство газосепаратора, а газ двигается по центру циклона.
Сетчатая сепарация основана на явлении селективного смачивания жидкости на металлической поверхности. При прохождении потока газа с некоторым содержанием жидкости через жалюзийные насадки (каплеуловители) капли жидкости, соприкасаясь с металлической поверхностью, смачивают ее и образуют на ней сплошную жидкостную пленку. Жидкость на этой пленке держится достаточно хорошо и при достижении определенной толщины начинает непрерывно стекать вниз. Это явление называется эффектом сетчатой сепарации.
Сепараторы типа ГС предназначены для отделения газа от продукции газовых скважин на первой и последующей ступенях сепарации жидкости и газа, включая горячую сепарацию на последней ступени.
Выпускается нормальный ряд сепараторов ГС с пропускной способностью по жидкости 2000¸30000 т/сут [1].
Газо-жидкостной сепаратор СЦВ-7 предназначен для глубокой очистки газового потока от капельной, мелкодисперсной, аэрозольной жидкости, масла и тведрдых примесей. При сепарации бинарной смеси (газ - жидкость) одновременно осуществляется и процесс разгазирования жидкой фазы. Используются на предприятиях нефтегазовой, химической, металлургической, машиностроительной, легкой промышленности.
Принцип работы сепаратора:
Газожидкостная смесь, подводится в аппарат через вводной патрубок (5), распложенный в верхней его части. Установка входного патрубка, смещенного по горизонтам относительно осевой линии корпуса на 1/2 его диаметра позволяет решить задачу сохранения величины центробежного эффекта на входе газожидкостной смеси в аппарат, практически не ослабив надежности корпуса сепаратора. Дефлектор (6) препятствует поступлению газа в осевую зону сепарационного пакета (8) без предварительного разделения газовзвеси.
Использование дефлектора с изменяющимся данным сечением (в начале увеличивает свое сечение до максимально допустимой величины, после чего сужается по горизонтали и возрастает по высоте, сохраняя при этом площадь поперечного сечения в максимально широком участке) позволяет удалить по горизонтали на выходе из дефлектора газожидкостный поток от щелевых отверстий сепарационного пакета (8), а по высоте равномерно рассредоточить и в тоже время за счёт минимальной щели «придавить» жидкую фазу к внутренней поверхности сепаратора, что в конечном счете, улучшает процесс сепарации.