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!

    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 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
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету