Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Автоматизированная система управления технологическим процессом добычи природного газа на скважинах

irina_k200 1140 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 95 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 02.10.2020
Целью данного курсового проекта является построение автоматизированной системы управления технологическим процессом добычи природного газа. Добыча природного газа осуществляется посредством скважин, методом его извлечения из глубин. Во время этого процесса пластовое давление в залежи ритмично спадает, благодаря тому, что скважины распределены равномерно по территории месторождения. Природный газ заполняет микроскопические пустоты земных недр. Под естественным давлением они соединяются между собой посредством трещин-каналов, по которым газообразные вещества перемещаются из пор с низким давлением в поры с более высоким, пока не окажутся в скважине и не начнут подниматься вверх. Спецификой автоматизации процессов технологии добычи природных ресурсов является то, что они очень сложны в управлении и стоимость конечных продуктов достаточно велика, поэтому система автоматизации должна способствовать упрощению управления производством, повышению пожаро - взрывобезопасности, снижению затрат на сырье при более полном его использовании и снижении брака, при условии обеспечения заданного качества продуктов.
Введение

Целью данного курсового проекта является построение автоматизированной системы управления технологическим процессом добычи природного газа. Добыча природного газа осуществляется посредством скважин, методом его извлечения из глубин. Во время этого процесса пластовое давление в залежи ритмично спадает, благодаря тому, что скважины распределены равномерно по территории месторождения. Природный газ заполняет микроскопические пустоты земных недр. Под естественным давлением они соединяются между собой посредством трещин-каналов, по которым газообразные вещества перемещаются из пор с низким давлением в поры с более высоким, пока не окажутся в скважине и не начнут подниматься вверх. Спецификой автоматизации процессов технологии добычи природных ресурсов является то, что они очень сложны в управлении и стоимость конечных продуктов достаточно велика, поэтому система автоматизации должна способствовать упрощению управления производством, повышению пожаро - взрывобезопасности, снижению затрат на сырье при более полном его использовании и снижении брака, при условии обеспечения заданного качества продуктов. Вследствие востребованности природного газа, считается что процесс добычи является актуальным, и требует автоматизации процесса, для большей эффективности, экономичности и экологичности. Достичь поставленных целей можно с применением средств автоматизации, основанных на микропроцессорной технике. В проектируемой системе автоматизации вопросы управления технологическими процессами и регулирования технологических параметров решает система автоматизированного управления, а оператор управляет процессом дистанционно с АРМОТ и отслеживает правильность работы системы и включается в процесс управления лишь в экстренных случаях.
Содержание

Введение..................................................................................................................5 1 Описание технологического процесса..............................................................6 1.1 Процесс добычи газа с дозированием ингибитора………………….…..…6 1.2 Параметры, подлежащие контролю, регулированию, защите, блокировки и сигнализации …..……………….……...……………………………………....8 2. Разработка системы управления технологическим процессом…………....16 2.1 Постановка задачи управления…………………………………..…………16 2.2 Выбор и описание структурной схемы системы управления…………….17 3. Описание выбранного комплекса технических средств……………………19 3.1 Обоснование выбора комплекса технических средств……………………19 3.2 Обоснование выбора контроллера………………………………………… 42 Заключение ……………………………………………...…………………….…50 Список литературы………………………………………………...…………….51 Приложение А
Список литературы

Список литературы 1. Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х., Клюев А.А. Проектирование систем автоматизации технологических процессов.: Справочное пособие, перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. 2. Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Учебник для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1987. 3. Дудников В.Г. и другие. Автоматическое управление в химической промышленности. Учебник для вузов. – М.: Химия, 1987. 4. Терюшов И.Н., Куликов Ю.А. Цифровые АСР: пример выполнения расчета в дипломных проектах и методические указания. КХТИ. – М.: 1997. 5. ГОСТ 12.1.018-86. ССБТ. Пожарная безопасность. Электростатическая искробезопасность. Общие требования. – М.: Изд-во стандартов, 1986. 6. ГОСТ 21.101-93 СПДС. Основные требования к рабочей документации. Общие требования. – М.: Изд-во стандартов, 1994. 7. ГОСТ 21.404-85. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. Общие требования. – М.: Изд-во стандартов, 1985. 8. ГОСТ 2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. Общие требования. – М.: Изд-во стандартов, 1985.
Отрывок из работы

1. Описание технологического процесса. 1.1 Процесс добычи газа с дозированием ингибитора. Природный газ – это смесь газов, которая образовывается при анаэробном разложении органических веществ в недрах земли. Природный газ относится к группе полезных ископаемых. В пластовых условиях (то есть условиях залегания в земных недрах) природный газ находится в газообразном состоянии - в форме отдельных скоплений (залежи газа) или в форме газовой шапки нефтегазовых месторождений, или в воде или в нефти в растворённом состоянии. Также газ может быть в состоянии в форме естественных газогидратов. Добыча природного газа осуществляется лишь методом фонтанной эксплуатации скважин. Эксплуатацию скважин проводят через подъёмные трубы, но при отсутствии твёрдых примесей или агрессивных компонентов в газе, скважины одновременно используются благодаря затрубному пространству и подъёмным обсадным трубам. Работа газовой скважины полностью контролируется за счет регистрации рабочих параметров, соответствующих замеров и анализа результатов периодических исследований. Из отдельных скважин газ после сепарации от твердых примесей, влаги и замера отправляется в промышленный газосборный коллектор, а затем в газосборный пункт, а оттуда после необходимой подготовки его для последующего транспортирования направляется в магистральный газопровод. Природный газ на поверхность земли поднимается благодаря естественной энергии - стремления в зону с самым меньшим давлением. Так как газ, который получен из скважины, имеет большое количество примесей, то сначала он отправляется на обработку. Возле некоторых месторождений сооружаются установки комплексной подготовки газа, и тогда газ из скважин сразу же отправляется на газоперерабатывающий завод. Бурение – это основная работа при добыче газа. Газ не требует отделения от окружающего массива взрывчаткой или машинами, не требует поднятия на поверхность земли в вагонетках или конвейером. Использование ингибиторов в газовой промышленности стало эффективным средством устранения коррозийных разрушений, особенно с разработкой сероводородных газовых месторождений. Появились новые технологии и требования к производству ингибиторов, обеспечивающие защиту сразу всей технологической цепочки начиная от скважины, установки комплексной подготовки газа, газопровода и заканчивая газоперерабатывающим заводом. Любое газовое месторождение содержит агрессивные компоненты в виде двуокиси углерода, сероводорода, низкомолекулярных органических кислот и ингибиторы коррозии призваны защитить от них оборудование. Поэтому выбор ингибитора определяется следующими условиями: • составом среды и ее физико-химическими свойствами, • технологией подготовки и добычи газа и конденсата, • технологией их последующей переработки, • особенностями конструкции оборудования. Иными словами ингибитор должен положительно влиять на добычу и переработку, способствовать интенсификации процесса. На это влияют его технологические характеристики, физико-химические и защитные свойства. Среди них особое внимание надо обращать на плотность жидкости, и её вязкость. Последняя выбирается исходя из условий использования ингибитора. Если он вводится в рабочую среду, где должен обеспечить быстрый доступ к защищаемой поверхности, то должен быть достаточно подвижной жидкостью. Но если надо защитить трубопровод большого диаметра или емкость путем нанесения ингибиторной пленки, то желательно выбирать ингибитор повышенной вязкости, чтобы он не стекал с поверхности. Важна при выборе ингибиторов в газовой промышленности, и температура их застывания, а поскольку они постепенно теряют подвижность из-за увеличения вязкости при понижении температуры, то термин «температура застывания» можно назвать условным. Хотя это важный параметр, особенно в крайне-северных районах добычи газа, где эксплуатация оборудования ведется круглогодично. При выборе ингибитора следует учитывать температуру его вспышки, важной с противопожарной точки зрения, так как это все-таки горючее легковоспламеняющееся вещество. Используя ингибиторы в газовой промышленности, следует учитывать, что они должны равномерно доставляться ко всей поверхности оборудования, а значит хорошо диспергировать с продуктом, и лучше всего этого можно добиться с помощью форсунок. Часто ингибиторы с этой целью используют в виде растворов, так как ввод их в чистом виде, ввиду небольших по требованию количеств, затруднено, поэтому для раствора должен использоваться совместимый с добываемым газом продукт. В нашем случае это метанол. 1.2 Параметры, подлежащие контролю, регулированию, защите, блокировки и сигнализации Параметры, подлежащие контролю, регулированию, защите, блокировки и сигнализации представлены в таблице 2. Таблица 2. Функциональная обработка переменных Параметр Номинальное значение по регламенту Кон-троль Регу-лиро-вание Сигнализация Технол. Блокировка Технол. Аварийн. Защита 1 2 3 4 5 6 7 8 Давление на входе в арматурный блок 0…25МПа + - + - - - Температура на входе в арматурный блок -50…50 оС + - + - - - Количество твердых частиц в газе 0...150 гр/сек + - + - - - Расход газа 0...1580 м3/ч + + + - - - Регулирование расхода газа 0-100% + + + - - - Температура газа для корреляции расхода газа ультразвуковым расходомером -50…50 оС + - + - - - 1 2 3 4 5 6 7 8 Давление газа для корреляции расхода газа ультразвуковым расходомером 0…25МПа + - + - - - Подача газа на коллектор 0,1 + + + + + + Подача газа на ГФУ 0,1 + + + + - - Подача метанола на СРПИ 0,1 + + + + + + Температура метанола -50…50 оС + - + - - - Давление в метанольной линии 0…25МПа + - + - - - Контроль засоренности метанольного фильтра 0…250 КПа + - + - - - 1 2 3 4 5 6 7 8 Контроль засоренности метанольного фильтра 0…250 КПа + - + - - - Расход метанола 1-ой подачи 0…0,85 м3/ч + + + - - - Расход метанола 2-ой подачи 0…0,85 м3/ч + + + - - - Регулирование расхода метанола 1-ой подачи 0…0,85 м3/ч + + + + + + Регулирование расхода метанола 2-ой подачи 0…0,85 м3/ч + + + + + + Давление метанола на выходе из СРПИ 1-ой линии 0…25МПа + - + - - - Давление метанола на выходе из СРПИ 2-ой линии 0…25МПа + - + - - - Температура в скважине на глубине 3700 м -50…100 оС + - + - - - Давление в скважине на глубине 3700 м 0…25МПа + - + - - - Открытие подачи газа на ГФУ 0,1 + + + + + + Давление газа на ГФУ 0…25МПа + - + - - - Контроль уровня загазованности на арматурном блоке 0-100% + - + + + - Контроль уровня загазованности на ГФУ 0-100% + - + + + - ? 1 2 3 4 5 6 7 8 Давление на коллекторе 1оо3 0…25МПа - - - + + - Давление на коллекторе 2оо3 0…25МПа - - - + + - Давление на коллекторе 3оо3 0…25МПа - - - + + - Выбор контролируемых параметров. При выборе контролируемых величин должны быть выполнены следующие условия: -наличие простых и надежных приборов для измерения выбран¬ного параметра -максимальная информативность при минимальном количестве контролируемых величин; -минимальные запаздывания в изменении параметра и восприятии импульса измерительным приборам при любых возмущениях процесса; -минимальные взаимные связи параметров в объекте через процесс. Контролю подлежат, прежде всего, те параметры знание текущих значений, которых необходимо для пуска, наладки и ведения технологического процесса. К таким параметрам относятся все регулируемые величины, нерегулируемые режимные параметры и входные параметры, при изменении которых в объект могут поступать возмущающие воздействия. Для осуществления оперативного управления возникает необходимость контроля наиболее важных выгодных параметров процесса, например, количества расхода пластового газа, его состава и температуры. Для подсчета ТЭП контролируют еще одну группу параметров, к которым относятся расходы и составы сырьевых потоков и целевых продуктов, количество потребляемой электроэнергии и расхода ингибитора. 1.3.2 Выбор сигнализируемых величин К выбору параметров сигнализации приступают после анализа объекта в отношении его пожаро- и взрывоопасности, а также агрессивности и токсичности перерабатываемых веществ. Сигнализации подлежат все параметры, изменения которых могут привести к аварии, несчастным случаям (например, отравлениям, удушениям) или серьезному нарушению технологического режима. К ним относятся концентрация взрывоопасного вещества в воздухе производственного помещения и на объекте, давление и температура в аппаратах. Если к отклонению регулируемых величин предъявляют жесткие требования, они одновременно являются сигнализируемыми. Следует сигнализировать главные параметры регулирования в многоконтурных АСР; остановку оборудования, потока газовых и жидких сред, не предусмотренную технологическим регламентом; предельные значения параметров, которые контролируются с целью проведения оперативного управления. Сигнализирует также отклонения наиболее ответственных режимных параметров и показателя эффективности, а также прекращения подачи продуктов, таких как ингибитор. 1.3.3 Выбор параметров защиты и блокировки В качестве параметров, при значительном отклонении которых срабатывают устройства автоматической защиты, прежде всего, необходимо брать концентрации взрывоопасных веществ в воздухе. Если концентрация достигает опасного значения, устройства защиты должны обеспечить выполнение необходимых мероприятий (перекрытие подачи газа и метанола на данный производственный участок, способствующих возникновению опасной концентрации, так как являются пожаро- и взрывоопасными средами; снижение давления на трубопроводах; приведение в действие аварийного отключения питания). Опасность взрыва или аварии может возникнуть и в случае прекращения подачи одного из веществ в технологический аппарат, например, после прекращения подачи охлаждающего агента в реактор, где идет реакция с выделением тепла. При этом устройства защиты должны полностью изолировать данный аппарат, отключив от него магистрали всех веществ, способствующих возникновению аварии. Для аппаратов, работающих под давлением, одним из обязательных параметров защиты должно быть давление. В случае повышения давления до опасного предела полость аппарата должна автоматически сообщаться c атмосферой или линией продувки. Одновременно должны быть приняты меры для изоляции аппарата от источника давления (насос, компрессор). При выходе из строя насоса (компрессора) устройство защиты должно автоматически включить резервный насос (компрессор). Схемы и устройства автоматической блокировки предотвращают неправильный пуск и останов аппаратов и машин, а также исключают возможность проведения последующих операций, если не выполнена хотя бы одна из предыдущих. ? 2. Разработка системы управления технологическим процессом. 2.1 Постановка задачи управления. Целью управления при ведении технологического процесса является высокоэффективная работа технологического объекта управления. Возможная словесная постановка задачи при нахождении оптимального режима работы такова - требуется выбрать режим работы оборудования таким образом, чтобы при заданной общей производительности и заданных характеристиках конечных продуктов, затраты на их получение были минимальными. Одной из основных задач процесса добычи газа является бесперебойный технологический процесс и получение конечного продукта заданного качества с минимальными материальными и энергетическими затратами. 2.2 Выбор и описание структурной схемы системы управления Система автоматизации должна способствовать выполнению основной задачи - управлению. Исходя из основной задачи управления технологическим процессом, предлагается использовать многоуровневую распределенную систему управления. Можно выделить следующие основные функции предлагаемой АСУТП: 1) сбор данных о контролируемом технологическом процессе; 2) управление технологическим процессом, реализуемое на основе собранных данных и правил (критериев), выполнение которых обеспечивает наибольшую эффективность и безопасность технологического процесса; 3) обеспечение интерфейса оператора. Структурную схему предлагаемой системы управления разбиваем на 3 уровня: Первый уровень: датчики и исполнительные механизмы. На этом уровне реализуются следующие функции: 1) непрерывное измерение технологических параметров; 2) первичная обработка информации; 3) передача полученной информации о состоянии технологического объекта на следующий уровень, как в цифровом, так и в аналоговом виде. Первичная обработка включают в себя следующие операции: 1) линеаризация выходных сигналов датчиков с нелинейными или слабо линейными характеристиками и их масштабирование; 2) фильтрация выходных сигналов датчиков от высокочастотных помех, искажающих полезный сигнал; 3) проверка исходной информации на достоверность и коррекция результатов измерений; 4) коррекция показаний датчиков при отклонении условий измерений от расчетных. На уровне датчиков предполагается использовать интеллектуальные датчики. Тенденция их развития, связанная с расширяющимися возможностями встроенных в них микропроцессоров, заключается в передаче им от контроллеров всё большего числа простейших типовых функций контроля и управления. Второй уровень: контроллеры. Это специализированная сеть микропроцессорных контроллеров РСУ и ПАЗ, ориентированными на автоматизированное управление производственными процессами в режиме реального времени и выполняющий следующие функции: - сбор информации с нижнего уровня; - расчет действительных значений параметров и введение поправок; - выдача оптимальных управляющих воздействий на нижний уровень управления. Программирование контроллера осуществляется на ЭВМ верхнего уровня, либо специальными устройствами программирования (программаторами). Третий уровень ЭВМ. В качестве ЭВМ могут использоваться как ЭВМ промышленного назначения (УВМ), так и персональные компьютеры, использующие соответствующее программное обеспечение. ЭВМ осуществляет: -сбор информации от контроллеров; -расчет действительных значений параметров; -расчет не измеряемых величин и обобщенных показателей; -ведение информационной базы данных; -выдача обработанной информации потребителю в удобном для него виде; -контроль за режимом ведения технологического процесса. Связь между компонентами 1-го и 2-го уровней АСУ ТП должна осуществляться электрическим способом: кодовые сигналы, аналоговые, дискретные сигналы. Связь между компонентами 2-го и 3-го уровня должна осуществляться кодовым способом посредством специализированных промышленных компьютерных сетей обеспечивающих полный цикл обмена данными между компонентами в пределах одной секунды. 3-й уровень АСУТП должен иметь программные и аппаратные средства для подключения к информационно-управляющей системе завода, организованной на базе протокола Ethernet.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Курсовая работа, Автоматизация технологических процессов, 28 страниц
200 руб.
Курсовая работа, Автоматизация технологических процессов, 22 страницы
200 руб.
Курсовая работа, Автоматизация технологических процессов, 46 страниц
300 руб.
Курсовая работа, Автоматизация технологических процессов, 46 страниц
320 руб.
Курсовая работа, Автоматизация технологических процессов, 23 страницы
200 руб.
Курсовая работа, Автоматизация технологических процессов, 15 страниц
100 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg