Автоматизация технологических процессов НПС

Министерство  образования и науки РФ

Государственное общеобразовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

Новосибирский государственный технический университет

Факультет «Мехатроники и автоматизации»

Кафедра «Электротехнические  комплексы»

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая  работа

по  дисциплине

“Автоматизация технологических процессов и производств”

Тема: “Автоматизация технологических процессов НПС”

 

 

 

 

 

 

 

 

Факультет: МА

Группа: ЭМА-81

Студент: Колб А.Э.

Преподаватель: к.т.н. М.Е. Вильбергер

Дата сдачи:

Отметка о защите:

 

 

 

     

 

 

 

 

Новосибирск 2012

 

Содержание

 
Введение ..............................................................................................................3 
1. Классификация нефтеперекачивающих станций и основные компоненты..........................................................................................................4 
2. Характеристика объектов автоматизации  
      2.1 Описание автоматизированных объектов.............................................6 
      2.2 Организация системы автоматизации...................................................8

2.3 Требования  к функциям защиты...........................................................10

2.4 Требования  к метрологическому обеспечению,  сертификации и надежности..........................................................................................................12

2.5 Технические средства рабочей станции...............................................13

3. Автоматизация нефтеперекачивающих  станций

3.1 Функции, реализуемые системой  автоматики НПС............................17

3.2 Контрольно-измерительная аппаратура, используемая в системе автоматизации магистрального насосного агрегата

3.2.1 Термопреобразователь ТСМУ-274..........................................17

3.2.2 Датчик давления Метран-100...................................................19

3.2.3 Виброизмерительный прибор "Янтарь"..................................20

3.2.4 Виброизмерительный прибор "Янтарь"..................................22

4. Программа  управления насосным агрегатом

4.1 Контроль  технологического процесса работы  НПС............................23

4.2 Алгоритм  управления магистральным насосным  агрегатом..............23

4.3 Входные  и выходные параметры...........................................................24

4.4 Блок-схема процесса...............................................................................25

4.5 Разработка процесса в CoDeSys.............................................................26

4.6 Программы пуска и остановки МНА.....................................................27

Заключение.................................................... ......................................................30

Список использованных источников.................................................................31

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Успехи  в развитии отечественной нефтяной и газовой промышленности в значительной степени стали возможны вследствие создания и развития средств и  систем автоматизации.

Автоматикой называется отрасль науки и техники, которая охватывает совокупность технических  средств и методов, освобождающих  человека от непосредственного выполнения функций контроля и управления производственными  процессами. Автоматизация производства повышает надежность протекания процесса, уровень информативности персонала о процессе, экономичность. Уменьшаются трудовые затраты, средства автоматизации позволяют вести точный учет средств и продуктов труда.

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 производство возможно только при оснащении технологических  установок соответствующими автоматическими  измерительными приборами, информационно-измерительными системами и системами автоматического  управления. Применение ЭВМ и микропроцессорных  контролеров повышает качество автоматизации  за счет гибкого программирования, возможности изменения параметров настройки регуляторов в зависимости  от требований технологического процесса.

Назначением системы  является автоматизация технологических  процессов НПС. Она должна обеспечивать автономное поддержание режима работы насосной и его изменение по командам с АРМ технолога из операторной  и из вышестоящего уровня управления по каналам телемеханики.

Целями  создания системы являются:

• автоматизация НПС в соответствии с "Техническими требованиями на разработку системы автоматизации НПС";
• унифицирование системы;
• расширение функциональных возможностей автоматизации по сравнению с существующими средствами;
• достижение высоких технико-экономических показателей работы за счет автоматизированного поддержания наиболее рационального режима работы технологического оборудования;
• повышение уровня надежности работы и живучести технологического оборудования и средств автоматизации;
• повышение экологической безопасности производства;
• снижение трудозатрат на техническое обслуживание и ремонт.

Система автоматики должна обеспечивать выполнение заданных функций как автономно под  наблюдением оператора из МДП, так  и в составе СДКУ под наблюдением  диспетчера РДП.

 

 

1. КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ  СТАНЦИЙ И ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

 

Нефтеперекачивающие (насосные) станции подразделяются на головные (ГНПС) и промежуточные (ПНПС). Головная нефтеперекачивающая  предназначается для приема нефти  с установок её подготовки на промысле или из других источников и последующей  закачки нефти в магистральный  нефтепровод. Промежуточные станции  обеспечивают поддержание в трубопроводе напора, достаточного для дальнейшей перекачки.

Объекты, входящие в состав ГНПС и ПНПС, можно  условно подразделить на две группы: первую – объекты основного (технологического) назначения и вторую – объекты  вспомогательного и подсобно-хозяйственного назначения.

К объектам первой группы относятся: резервуарный парк, подпорная насосная, узел учёта  нефти с фильтрами, магистральная  насосная, узел урегулирования давления и узлы с предохранительными устройствами, камеры пуска и приёма очистных устройств, технологические трубопроводы с  запорной арматурой.

К объектам второй группы относятся: понижающая электроподстанция с распределительными устройствами, комплекс сооружений, обеспечивающих водоснабжение станции, комплекс сооружений по отводу промышленных и бытовых стоков, котельная с тепловыми сетями, инженерно-лабораторный корпус, пожарное депо, узел связи, механические мастерские, мастерские ремонта и наладки контрольно-измерительных приборов (КИП), гараж, складские помещения, административно-хозяйственный блок и т.д.

На головных нефтеперекачивающих станциях осуществляются следующие технологические операции: приём и учёт нефти, краткосрочное  хранение нефти в резервуарах, внутристанционные  перекачки нефти (из резервуара в  резервуар), закачка нефти в магистральный  трубопровод, пуск в трубопровод  очистных и диагностических устройств. На ГНПС может производиться подкачка нефти из других источников поступления, например, из других нефтепроводов  или попутных нефтепромыслов.

На промежуточных  нефтеперекачивающих станциях происходит повышение напора транспортируемой нефти с целью обеспечения  её дальнейшей перекачки.

Как правило, магистральные нефтепроводы разбивают  на так называемые эксплуатационные участки с протяженностью 400 – 600 км, состоящие из 3 – 5 участков, разделенных  ПНПС, работающих в режиме "из насоса в насос", и, следовательно, гидравлически связанных друг с другом. В то же время эксплуатационные участки соединяются друг с другом через резервуарные парки, так что в течение некоторого времени каждый эксплуатационный участок может вести перекачку независимо от соседних участков, используя для этого запас нефти своих резервуаров.

 

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ

 

1. Описание автоматизированных объектов

 

Объектами автоматизации  НПС являются:

• Магистральная насосная с насосным залом и отделением электродвигателей, разделенными брандмауэрной стеной;
• Магистральные насосные агрегаты МНА1-МНА4 типа НМ-10000 с электродвигателями СТД-8000 (МНА № 1-3), а также входные и выходные задвижки.
• Маслосистема принудительной смазки подшипников насосных агрегатов (маслонасосы, маслобаки, маслофильтры, аккумулирующие баки, емкости хранения масла и вентиляторы охлаждения масла);
• Система сбора и откачки утечек МНС (емкости сбора утечек ЕП-40, 2 погружных насоса и 2 центробежных насоса откачки утечек);
• Система приточно-вытяжной вентиляции насосного зала МНС (2 приточных и 2 вытяжных вентилятора);
• Система подпорной вентиляции отделения электродвигателей МНС (2 подпорных вентилятора);
• Система беспромвальной вентиляции отделения электродвигателей (2 вентилятора).

Автоматизируемое  оборудование должно быть оснащено приспособлениями для установки датчиков контроля и дополнительных механизмов.

Все исполнительные механизмы должны быть оснащены приводом с электрическими сигналами управления.

Запорная  арматура трубопроводов и внутренней обвязки нефтенасосной должна быть оснащена датчиками сигнализации крайних положений (открыто, закрыто).

 Товарная нефть, поступающая от поставщиков в нефтяную транспортную сеть подвергается анализу и учету в узлах учета количества и качества нефти, установленных на НПС.

 

 

Физико-химические свойства нефти по данным заказчика  следующие и представлены в таблице 2.1.1.

 

Таблица 2.1.1- Физико-химические свойства нефти

Наименование показателей	Значение
Температура нефти, °С: максимальная минимальная	50 20
Плотность нефти, кг/м³: максимальная минимальная	885 860
Вязкость нефти, м2/c: максимальная минимальная	0,00004 0,00025
Массовая доля серы, %	4,0
Массовая доля воды, %	до 1,0
Концентрация хлористых  солей, не более, г/см3	0,0003
Массовая доля механических примесей, не более, %	0,05
Давление насыщенных паров, не более, Па	665

 

Насосный  цех относится к взрывоопасным  помещениям. В зале насосов установлены  три основных насосных агрегата. В зале электродвигателей, который находится в соседнем помещении с насосной, размещены три синхронных электродвигателя, а также расположен блок централизованной маслосистемы с аккумулирующим баком. Насосные агрегаты обвязаны трубопроводами-отводами, которые соединяют их приемные и напорные патрубки с общим коллектором. Агрегаты нефтяные электронасосные центробежные магистральные типа НМ предназначены для транспортирования по магистральным трубопроводам нефти. Электронасосный агрегат состоит из насоса и приводного электродвигателя. Принцип действия насоса заключаются в преобразовании механической энергии в гидравлическую за счет взаимодействия жидкости с рабочими органами.

Маслосистема предназначена для смазки и охлаждения подшипников основных насосных агрегатов по перекачке нефти.

Перед пуском насосных агрегатов необходимо осуществить подачу масла на подшипники скольжения и проконтролировать поступление масла визуально через смотровые окна в линии слива с целью предотвращения "сухого" запуска агрегатов, что может привести к выходу насосных агрегатов из строя.

Система сбора утечек предусматривается  для приема капельных утечек от торцов, возникающих в процессе эксплуатации, а также на случай возникновения  на насосах аварийных ситуаций: образования  щелей или полного раскрытия  их торцов. Отвод утечек осуществляется в специальный сборник, размещаемый  вне помещения насосов. В этом сборнике должен постоянно сохраняться  незаполненный объем емкости, достаточный  для приема максимальных утечек.

В общественных зданиях применяется приточно-вытяжная вентиляция с приточной камерой  расположенной в подвале, и вытяжной камерой расположенной на чердаке.

Блок  приточных и подпорных вентиляторов обеспечивает подачу воздуха в нефтенасосную и корпуса электродвигателей.

Оборудование  вентиляционных систем работает автоматически. В случае аварийной остановки  включается резервный вентилятор. При  остановке обоих подпорных или  приточных вентиляторов аварийно отключается  вся станция.

Охлаждение  масла в подшипниках подпорных  насосных предусматривается перекачиваемой нефтью с помощью холодильников, встроенных в масляные ванны подшипников.

Отвод утечек из торцевых уплотнений предусматривается  в специальный сборник, расположенный  при насосной.

Система автоматического регулирования (САР) давления предназначена для регулирования  давления в магистральном нефтепроводе с помощью поворотных затворов –  регулирующих заслонок.