Автоматизированный электропривод механизма дросселирования метаноугольной скважины

Разработка системы управления частотно-регулируемого электропривода процесса дросселирования газа метаноугольной скважины, на основе регулирующего клапана клетчатого типа.

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………. 10
1. Технологический процесс……………………………………………….….12
1.1 Обзор методов регулирования расхода газа………………………..….12
1.2 Схема реализации и их сравнительный анализ……………………..…15
1.3.Обоснование и выбор способа регулирования
дросселированнием…………………………………………………………………………………17
2.Расчет и выбор запорно-регулирующего оборудования. Требования,
предъявляемые к электроприводу запорно-регулирующей
арматуры…………………………………………………………………..…….19
2.1 Механический расчет запорной арматуры.
2.1.1 Расчет основных параметров………………………………………21
2.1.2 Расчет крутящего момента на ходовой гайке………………….…27
2.2 Выбор двигателя………………………………………………………….28
2.3 Схема замещения……………………………………………………..…..29
2.4 Расчет параметров асинхронного двигателя…………………………….33
2.5 Проверка адекватности расчетных параметров двигателя………….….33
2.6 Расчет естественных характеристик электродвигателя…………………35
2.6.1 Расчет естественной механической характеристики………………35
2.6.2 Расчет естественной электромеханической характеристики…..….37
2.7 Выбор и обоснование способа регулированием ЭП.
Системы частотно-регулируемого асинхронного электропривода с
векторным и скалярным управлением…………………………………………39
2.8 Выбор преобразователя частоты ………………………………………..41
2.9 Выбор автоматического выключателя и пускателя ……………………44
2.10 Структурная схема силового канала электропривода…………………46
2.11 Расчет характеристик разомкнутой системы ПЧ-АД
и оценка выполнения заданной области работы электропривода…………50
2.12 Механические и электромеханические характеристики
при законе управления частотно-векторном управлении ………….……..55
3 Структурная схема САР ЭП и настройка контуров регулирования……….56
3.1 Структурная схема линеаризованной САУ
частотно-регулируемого асинхронного двигателя с
векторным управлением……………………………………………………..56
3.2 Оптимизация контура потокосцепления с
ПИ-регулятором, аналоговым датчиком потока ………………………..…58
4 Выбор оборудования системы автоматического
регулирования процесса …………………………………………………….….59
5. Имитационное моделирование процесса нагнетания
при проведении гидродинамических исследований ………………………….64
5.1.Имитационная модель ПЧ-АД (векторный закон управления),
проверка адекватности………………………………………………..………64
5.2.Общая схема из блоков Subsytem…………………………………….….71
5.3 Анализ работы модели газовой скважины, контуров
скорости и положения…………………………………………………….….72
5.4 Динамические исследования процесса поддержания
затрубного давления скважины……………………………………………..76
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
Ресурсосбережение…………………………………………………………..…..78
6.1SWOT-анализ ………………………………………………………….…..78
6.2Планирование научно-исследовательской разработки…………….……82
6.3Определение трудоёмкости выполнения проектировочных работ…….84
6.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ)……………………89
6.5 Полная заработная плата исполнителей темы…………………………..90
6.6 Отчисления во внебюджетные фонды ……………………………….….92
7 Социальная ответственность……………………………………………….…97
7.1Производственная безопасность………………………………………….97
7.2 Анализ выявленных опасных факторов проектируемой производственной
среды……………………………………………………………………….……105
7.2.1 Электроопасность………………………………………………….105
7.2.2 Защита от случайного прикосновения …………………………..107
7.2.3 Защитное заземление ……………………………………………..108
7.3 Экологическая безопасность……………………………………………108
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………..…….110
7.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности…………………………………………………………………114
7.6 Организационные вопросы обеспечения безопасности………………114
Заключение ……………………………………………………………………..117
Список использованной литературы………………………………………….118
Приложение А…………………………………………………………………..119

В процессе разработки асу была выбрана оптимальная схема
реализации с установкой дросселя в устье скважины, которая позволила
уменьшить нагрузку на используемое оборудование и увеличить его
срок эксплуатации. Произведен выбор современного оборудования
отечественных производителей, которые в полной мере отвечает всем
требованиям газодобычи. Регулируемый электропривод управления
дросселем реализованный по схеме ПЧ-АД с векторным способом
управления в полной мере удовлетворяет требованиям технологического
процесса. На основании схемы имитационной
модели автоматизации процесса дросселирования метаноугольной
скважины, реализуемой в программной среду Matlab, был реализован
полной цикл процесса поддержания давления, который показал, что
такая система работает в
автоматическом режиме и обеспечивает постоянство давления, даже при
значительных изменении внутренних параметров самой скважины. Из
всего выше изложенного можно сказать, что
система автоматизированного управления в полной мере отвечает всем
требованиям технологии процесса проведения добычи.