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!

    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ
    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету