Автоматизация технологического процесса ЦППН

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»      

 
 

Институт дистанционного обучения

Кафедра интегрированных  компьютерных систем управления

Направление, специальность:  220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в нефтегазовой отрасли)» 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 

По дисциплине: «Проектирование автоматизированных систем» 

На тему: «Автоматизация технологического процесса ЦППН» 
 
 
 
 

Выполнил студент  гр. З-8231: ______________Игорь Васильевич Ляшенко 
 

Проверил преподаватель:  _________________Евгений Иванович Громаков 

Дата «____»___________________ 2008г. 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Томск 2008

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ЗАДАНИЕ

    На  курсовой проект по дисциплине «Проектирование автоматизированных систем»

Студенту гр. З-8231

Выдано «25»  марта 2007 г.     Срок сдачи «30» января 2008 г.

Тема проекта: автоматизация технологического процесса цеха предварительной подготовки нефти.

Исходные данные к проекту:

   - объект: цех ППН;

   - план  расположения оборудования и  операторной;

   - техническая  документация оборудования;

   - технологический регламент объекта.

Перечень вопросов, подлежащих обязательной разработке в  KП:

• описание автоматизируемого технологического процесса;
• разработка технического задания;
• разработка  пояснительной записки к проекту, которая должна включать в себя:
• выбор и обоснование датчиков (измерительных устройств);
• выбор и обоснование контроллеров и устройств сопряжения с объектом;
• выбор и обоснование места установки шкафов сбора сигналов измерения;
• выбор и обоснование коммуникационной среды передачи информации от контроллера к диспетчерскому пункту.

  

Обязательный  перечень графической документации (альбом).

• Схема структурная АСДУ. Описание схемы.
• Модель функциональная IDEF0. Описание схемы.
• Функциональная схема узла сбора сигналов измерений. Описание схемы.
• Концептуальная модель базы данных АСДУ. Описание схемы.
• 3 формы экранов мониторинга и управления диспетчерского пункта. Описание схемы.
• Чертеж общего вида (шкаф контроллера, компоновка аппаратуры КИП, монтажных изделий внутри шкафа). Описание схемы.
• Схема соединения внешних проводок. Описание схемы.
• План расположения компьютерного оборудования в диспетчерской.

 

                                              Оглавление

 

РЕФЕРАТ

 

      Пояснительная записка содержит 50 страниц машинописного текста, 2 таблицы, 14 рисунков, список использованных источников 7 наименований, 1 приложение, 1 альбом графической документации.

      

      ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА НЕФТИ, ТЕМПЕРАТУРА, ДАВЛЕНИЕ, РАСХОД, ДАТЧИКИ, ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ,  АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО, МНЕМОСХЕМА, SCADA - TRACE MODE.

      Объектом  исследования является установка предварительной подготовки нефти.

      Цель  работы – разработка автоматизированной системы управления ЦППН с использованием программируемого логического контроллера, на основе выбранной SCADA системы.

  В данном проекте была разработана  система контроля и управления технологическим процессом на базе PC-совместимом промышленном контроллере I-8811, с применением SCADA – системы TRACE MODE.

  Разработанная система может применяться в  системах контроля и управления и сбора данных на различных промышленных предприятиях. Данная система позволит сократить число аварий, увеличить производительность, повысить точность и надежность измерений.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

    Автоматизация производственных процессов – одно из наиболее важных направлений научно–технического прогресса.

    

    Автоматизация приводит к улучшению основных показателей эффективности производства: увеличению количества, улучшению качества продукции и снижению её себестоимости. Повышается производительность труда. Внедрение в производство автоматических устройств позволяет также сократить количество брака и отходов, и тем самым уменьшить затраты сырья.

    По  мере осуществления механизации  производится сокращение тяжелого физического труда, уменьшается численность рабочих, занятых непосредственно в производстве. Автоматизация исключает случаи травматизма. Перед рабочим персоналом ставятся другие задачи: анализ результатов управления технологическими процессами, составление заданий  и программ для автоматических приборов, наладку сложных автоматических устройств и т.д.

  На  сегодняшний день задача автоматизации  нефтедобывающего предприятия становится все более актуальной. В условиях жесткой конкуренции возрастают требования к полноте и оперативности информации о состоянии нефтяного производства.

   Как сделать  так, чтобы:

• все системы автоматизации нефтяного производства взаимодействовали между собой;
• наращивание системы происходило гладко, силами своего отдела автоматизации;
• автоматизация затрагивала всю служебную вертикаль – от сервисного рабочего до директора производства;
• вся информация собиралась в единую базу данных, и на ее основе можно было бы формировать любые документы, сводки, отчеты и пр.;
• максимально использовались существующие средства автоматизации, по крайней мере, до окончания срока их плановой эксплуатации

Все эти  задачи можно решить в рамках единой интегрированной системы управления нефтяного производства.

 
 
 
 
 

 

1.   ОБЩАЯ СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

1.1 Краткое описание  процесса автоматизации

      В связи с непрерывностью технологического процесса на установке первичной подготовки нефти необходимо предусмотреть систему контроля, сигнализации и автоматического регулирования технологического процесса. Система сигнализации и контроля должна обеспечивать безопасность работы установки, следя за технологическими параметрами процесса и предупреждая об отклонении этих параметров.

      Процесса  автоматизации:

      Контроллеры осуществляют сбор информации от стандартных  датчиков давления, температуры, уровня, а также ввод-вывод разнообразных дискретных сигналов. Через один из контроллеров информация по интерфейсу поступает в компьютер, на котором установлен сервер SCADA - монитор реального времени TRACE MODE. На нем организован графический интерфейс - автоматизированное рабочее место оператора ЦППН.

      Основной  экран АРМ представляет собой упрощенную мнемосхему, включающую в себя все основные технологические узлы ЦППН. С помощью основного экрана оператор может наблюдать реальные значения основных технологических параметров. На основном экране АСУТП ЦППН размещена вся необходимая информация, достоверно отображена технологическая схема и в тоже время экран не перегружен лишними элементами интерфейса.

      Для отображения графиков - исторических трендов давления, уровня жидкости и положения заслонок - в системе предусмотрены отдельные экраны, между которыми устроена удобная навигация с помощью панели кнопок внизу экрана. По аварийным дискретным сигналам организована световая и звуковая сигнализация с квитированием. В качестве звуковой сигнализации используются звуковые файлы с озвучиванием конкретной аварийной ситуации или технологической сигнализации.

 

1.2 Описание технологического процесса

       Со всех измерительных установок, установленных на кустах месторождения, нефть поступает в сборный коллектор и далее на вход установки предварительного отделения газа (УПОГ) (рисунок1). Падение давления в сборных коллекторах в результате движения по ним газонефтяной смеси может приводить к частичному выделению газа из нефти. В этом случае в сепарационную установку можно подавать разделенными потоками газ и нефть.

      Этот  принцип и использован на блочных сепарационных установках с предварительным отбором газа. Газожидкостная смесь от скважин поступает в устройство предварительного отбора газа, которое расположено на наклонном участке подводящего трубопровода. Устройство предварительного отбора газа представляет собой отрезок подводящего трубопровода значительно большего диаметра, чем основная подводящая линия, установленный под углом 3—4° к горизонту, с приваренной вертикально газоотводной вилкой, соединенной трубопроводом с каплеуловительной секцией. Предварительно отобранный газ проходит через каплеуловитель, где в жалюзийных насадках отделяется от капельной влаги.

      Нефть вместе с газом, не успевшим выделиться из нефти и не попавшим в газоотводную вилку, поступает в технологические емкости С1 и С2. С1 иС2 – это горизонтальная сепарационная установка или сепаратор, который предназначен для отделения газа от нефти.  

      
 

 
 

     ГС – газосепаратор.               

 

      С3 – сепаратор нефти №3. 

      С2– сепаратор нефти  №2 

      С1– сепаратор нефти  №1. 
 
 
 

        

       В сепараторах  по технологическим признакам различают четыре секции: I — основную сепарационную, в которой происходит отделение газа от нефти; II —осадительную, предназначенную для выделения пузырьков газа увлеченных нефтью из сепарационной секции; III — секцию отбора нефти, служащую для сбора и отвода нефти из сепаратора; IV — каплеуловительную, находящуюся в верхней части аппарата и служащую для отвода газа и улавливания капельной нефти, уносимой потоком газа.

      Сепараторы  оборудованы приборами измерения  уровня жидкости, давления, предельного уровня жидкости. Давление в сепараторах контролируется прибором типа Метран или Сапфир. По месту давление в сепараторах контролируется по техническому манометру.  Уровень жидкости в сепараторах контролируется электронными уровнемерами OPTIFLEX 1300C и регулируется пневматическими заслонками SAMSON с электропневматическими позиционерами. Клапана  установлены на трубопроводах по выходу нефти из каждого аппарата. Предельно-допустимый уровень в сепараторах контролируется прибором СУ2-14.

      Разгазированная в сепараторах С 1-С 2 нефть через  узел переключений задвижек поступает на печи подогрева нефти ПТБ5-40Э.

      

      ПТБ5-40Э - Печь трубчатая блочная  предназначена для нагрева нефтяных эмульсий и нефти при их промысловой подготовке и транспортировке. Нагрев продукта в ПТБ 5-40Э осуществляется прямым путем.

                   Таблица 1 

Параметры       Характеристика Тепловая  мощность печи, МВт (Гкал/ч)       7,3 (6,3) Производительность по нефтяной эмульсии, кг/с (т/ч), в пределах       34,7-69,5 (125-250) Температура на входе, °С       10 и более Топливо Природный или  попутный газ Температура на выходе из печи, К (°С),не более       363 (90) Рабочее давление в змеевике, МПа (кгс/см.кв.), не более       4,0(40) Климатическое исполнение       «У» Расход  топливного газа, М3/ч       720