Автоматизация стенда физического подобия «Трёхфазный сепаратор»

Миронова, Екатерина Владимировна Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Учебный стенд трехфазного сепаратора предназначен для функциональной имитации работы сепаратора, а именно визуальное отображение процесса разделения добываемой нефти на фракции для дальнейшей переработки продукта. Предназначен для проведения лабораторно-практических работ по изучению общего устройства и основных характеристик трехфазного сепаратора. Стенд позволяет изучить основные узлы и элементы сепараторов, принцип функционирования и режимы работы, а также сформировать первоначальные навыки по обслуживанию.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 14
1 Аналитическая часть ………………………………………………………………………….. 17
1.1 Характеристика скважинной продукции и сепарированной нефти ………… 17
1.1.1 Промысловая подготовка нефти ……………………………………………….. 17
1.1.2 Правильная подготовка нефти – обязательный показатель ее
качества …………………………………………………………………………………………….. 17
1.1.3 Подготовка нефти к транспортировке ……………………………………….. 18
1.1.4 Процессы подготовки нефти …………………………………………………….. 19
1.1.5 Сепарация нефти …………………………………………………………………….. 20
1.1.6 Классификация и конструктивные особенности сепараторов ……… 22
1.2 Обзор физико-химических технологий разделения водонефтяных эмульсий
…………………………………………………………………………………………………………. 32
1.2.1 Эмульсии ………………………………………………………………………………… 32
1.2.2 Физико-химические свойства нефтяных эмульсий …………………….. 37
Выводы к главе …………………………………………………………………………………………. 42
2 Конструкторско-технологический раздел …………………………………………….. 43
2.1 Разработка принципиальной технологической схемы сепаратора ………….. 43
2.2 Анализ практического опыта управления процессом сепарации ……………. 45
2.3 Разработка конструкции сепаратора ……………………………………………………. 46
2.4 Описание комплекса технических средств …………………………………………… 47
2.5 Разработка принципиальных электрических схем ………………………………… 48
3 Имитационное моделирование процесса сепарации ……………………………… 50
3.1 Имитационный эксперимент ………………………………………………………………. 50
4 Разработка алгоритмов работы стенда …………………………………………………. 55
4.1 Алгоритм технологического прогона оборудования …………………………….. 55
4.2 Алгоритм работы стенда в статическом режиме …………………………………… 57
4.3 Алгоритм работы стенда в динамическом режиме ……………………………….. 59
5 Разработка имитационной модели работы стенда …………………………………. 61
6 Выбор оборудования ………………………………………………………………………….. 67
6.1 Выбор клапанов …………………………………………………………………………………. 67
6.2 Выбор уровнемеров ……………………………………………………………………………. 68
6.3 Выбор датчика температуры ………………………………………………………………. 69
6.4 Выбор датчика давления …………………………………………………………………….. 71
6.5 Выбор компрессора ……………………………………………………………………………. 72
6.6 Выбор нагревателя …………………………………………………………………………….. 73
6.7 Выбор контроллера ……………………………………………………………………………. 75
7 Концепция стартап-проекта ………………………………………………………………… 77
7.1 Название……………………………………………………………………………………………. 77
7.2 Описание продукта как результата НИР ………………………………………………. 77
7.3 Интеллектуальная собственность ………………………………………………………… 78
7.4 Объем и емкость рынка ………………………………………………………………………. 78
7.5 Анализ современного состояния и перспектив развития отрасли …………… 80
7.6 Планируемая стоимость продукта ……………………………………………………….. 82
7.7 Конкурентные преимущества создаваемого продукта, сравнение технико-
экономических характеристик с отечественными и мировыми аналогами. ……. 87
7.8 Целевые сегменты потребителей создаваемого продукта ……………………… 88
7.9 Бизнес-модели проекта. Производственный план и план продаж ………….. 89
7.10 Стратегия продвижения продукта на рынок …………………………………………. 91
8 Социальная ответственность ………………………………………………………………. 92
8.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……….. 93
8.2 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны) правовые
нормы трудового законодательства ……………………………………………………………. 93
8.3 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны …………….. 95
8.4 Производственная безопасность …………………………………………………………. 96
8.5 Отклонение показателей микроклимата ………………………………………………. 98
8.6 Производственный шум ……………………………………………………………………. 100
8.7 Отсутствие или недостаток естественного света…………………………………. 101
8.8 Повышенный уровень электромагнитных излучений ………………………….. 103
8.9 Опасность поражения электрическим током ………………………………………. 104
8.10 Экологическая безопасность …………………………………………………………….. 106
8.11 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ………….. 107
8.12 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ………………….. 107
8.13 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………… 108
8.14 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект исследований.
……………………………………………………………………………………………………….. 108
8.15 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка
действия в случае возникновения ЧС ……………………………………………………….. 110
8.16 Выводы по разделу социальная ответственность ………………………………… 111
Список литературы …………………………………………………………………………………. 112
Приложение А (обязательное) Automation of the physical similarity bench
“Three-phase oil separator” ………………………………………………………………………… 117
Приложение Б (обязательное) Конструкция стенда сепаратора ………………….. 130
Приложение В (обязательное) Комплекс технических средств …………………… 131
Приложение Г (обязательное) Схемы электрические принципиальные ……….. 132
Приложение Д (обязательное) Блок-схема алгоритма технологического прогона
оборудования стенда ……………………………………………………………………………….. 135
Приложение Е (обязательное) Блок-схема алгоритма работы стенда в
статическом режиме ………………………………………………………………………………… 136
Приложение Ж (обязательное) Блок-схема алгоритма работы стенда в
динамическом режиме …………………………………………………………………………….. 137
Приложение Е (обязательное) Результаты проведенных опытов ………………… 138

Актуальность исследования. При рассмотрении основных приоритетов
нефтегазового сегмента российской экономики, выделяются такие факторы как
повышение эффективности и рентабельности. Специфические особенности,
связанные с высокой степенью заболачивания скважин (Среднее Поволжье,
Южный Урал), подталкивают к выявлению новых методов автоматизированного
управления технологическим процессом разделения нефтесодержащей смеси. В
процессе сепарации необходимо обеспечить производительность (количество
продукта на единицу времени), а также качество товарной нефти, определяемое
по ГОСТ Р 51858 – 2002. Представленные задачи определяют необходимость
оптимизации технических решений и научных подходов изучения нефти –
значимой составляющей современного мира. Подтверждая, что разработка и
исследование новых способов управления технологическим процессом
сепарации нефти актуальное научно-техническое направление.
Следует отметить, что научные достижения в этой области требуют
дополнительного рассмотрения и дальнейшего развития. В частности, не решены
вопросы разработки и исследования новых принципов автоматизированного
управления на основе надежных математических моделей разделения
нефтесодержащей смеси. Уровень готовности существующих научных
разработок не позволяет разрешить вопрос повышения производительности
обработки нефти, добываемой из скважин с высоким содержанием воды, при
сохранении качества выходного продукта.
Объект исследования. Трехфазный сепаратор нефти технологического
процесса подготовки товарной нефти на месторождении.
Предмет исследования. Способ, модели, алгоритмы контроля и
регулирования разделения на фазы нефтесодержащей смеси.
Цель диссертационной работы. Автоматизация модели физического
подобия «Трехфазный сепаратор» для повышения производительности процесса
сепарации нефтесодержащей смеси.
Для достижения цели необходимо решить следующие основные задачи:
1. Провести комплекс научно-исследовательских и опытно-
конструкторских работ для исследования технологического процесса сепарации
нефти и воды.
2. Разработать алгоритмы автоматизированного контроля разделения
нефтесодержащей смеси в различных режимах.
3. Разработать имитационную модель в ПП «Matlab» на основе
полученных результатов во время проведения опытов и исследовать её
адекватность, сходимость и чувствительность.
4. Провести экспериментальную проверку данных, полученных путём
теоретического анализа, расчётов и имитационного моделирования.
Научная новизна:
1. Предложен способ автоматизированного контроля разделения
нефтесодержащей смеси на фазы, основанный на проведенных опытах.
2. Разработана математическая модель трехфазного нефтегазового
сепаратора, которая позволяет отслеживать процесс разделения нефти и воды, а
также дает понимание процесса сепарации.
3. Проведены опыты по ускорению разделения фаз воды и нефти при
помощи пьезоэлемента.
4. По образованию сплошных фазовых слоев была разработана
имитационная модель, которая позволяет определить время оптимально для
сепарации, не потеряв качество выходного продукта.
Практическая ценность:
1. Предложенные технические решения позволяют реализовать
автоматизированное управление технологическим процессом сепарации
нефтесодержащей смеси.
2. Для повышения производительности товарной нефти с сохранением
ее качества предложена методика определения оптимального времени
сепарации.
3. Разработанные алгоритмы позволяют регулировать разделение на
фазы нефтесодержащей смеси. Проведенные опыты обеспечивают
достоверность выводов, сформулированных в данной работе.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету