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!

    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
    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
    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
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    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
    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
    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
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету