Электромагнитный привод установки дегазации нефти
В работе составлена математическая модель установки электропривода, которая позволила исследовать режимы работы виброактиватора, разработаны конструкции модуля и установки в целом для дегазации нефти. Произведен выбор основных элементов электропривода. С помощью математической модели в Mathcad 15 проведено расчётное исследование режимов работы установки электропривода, определены технические характеристики установки для максимальной производительность активации.
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР …………………………………………………………………… 16
1.1 Обзор имеющихся оборудований и технологий для дегазации нефти ……… 16
1.2 Оборудование для дегазации нефти ………………………………………………………. 21
1.2.1 Классификация сепараторов ………………………………………………………………. 21
1.2.2 Сепараторы типа НГС ……………………………………………………………………….. 24
1.2.3 Центробежно-вихревые сепараторы …………………………………………………… 27
1.3 Технология и оборудования ВСМА ………………………………………………………. 30
2 МОДЕРНИЗАЦИЯ УСТАНОВКИ ДЕГАЗАЦИИ НЕФТИ ………………………… 34
2.1 Выбор объекта модернизации ………………………………………………………………. 34
2.2 Расчет размеров электропривода …………………………………………………………… 35
2.3 Расчёт производительности установки ………………………………………………….. 37
2.4 Расчет жесткости пружинного подвеса ………………………………………………….. 38
2.5 Основные размеры активатора и сердечника магнитопровода ……………….. 40
2.6 Определение обмоточных данных обмоток электромагнитного привода …. 43
2.7 Расчёт активного сопротивления катушек электромагнита……………………… 43
3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА …….. 46
3.1 Уравнения электрических контуров ………………………………………………………. 46
3.2 Уравнение механического контура ……………………………………………………….. 51
3.3 Система уравнений работы электропривода установки………………………….. 53
3.4 Алгоритм расчёта системы уравнений …………………………………………………… 54
4 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ УСТАНОВКИ …………………………… 56
4.1 Оптимизация резонансных режимов работы электропривода установки при
Rm0=7763 кг/с ………………………………………………………………………………………….. 56
4.2 Оптимизация производительности активации резонансных режимов работы
электропривода установки при изменении массы активатора ………………………. 60
5 ЭЛЕКТРОПРИВОД УСТАНОВКИ ДЕГАЗАЦИИ …………………………………… 68
5.1 Общие положения ……………………………………………………………………………….. 68
5.2 Описание возможного места размещения установки в составе НГС 0,6-200068
5.3 Разработка схемы подключения установки ……………………………………………. 70
5.3.1 Выбор преобразователя частоты ………………………………………………………… 71
5.3.2 Выбор диода …………………………………………………………………………………….. 72
5.3.3 Аппаратура управления …………………………………………………………………….. 73
5.3.4 Аппаратура защиты …………………………………………………………………………… 73
5.3.5 Выбор автоматического выключателя ………………………………………………… 73
5.4 Расчет и выбор типа и сечения кабеля сети ……………………………………………. 74
6 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ………………………………………………………………………….. 75
6.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………………. 75
6.2 Анализ конкурентных технических решений …………………………………………. 77
6.3 SWOT- анализ ……………………………………………………………………………………… 79
6.4 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………………. 80
6.4.1 Контрольные события проекта …………………………………………………………… 80
6.4.2 Планирование НИР ……………………………………………………………………………. 81
6.5 Бюджет научного исследования ……………………………………………………………. 84
6.6 Определение ресурсной и экономической эффективности исследования …. 89
7 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………… 92
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …………. 92
7.2 Производственная безопасность……………………………………………………………. 95
7.3 Экологическая безопасность ………………………………………………………………. 104
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 105
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………. 108
ПРИЛОЖЕНИЕ А …………………………………………………………………………………… 110
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ……………………………………………………………………………………. 125
ПРИЛОЖЕНИЕ В …………………………………………………………………………………… 127
ПРИЛОЖЕНИЕ Г ……………………………………………………………………………………. 128
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………………………………… 129
Извлекаемая на нефтяных месторождениях сложная смесь, представляет
собой совокупность попутного газа, нефти, мехнических примесей, таких как:
песок, глинистые материалы, различные соли и тд. За счет совместного течения
газонефтяной смеси и воды, возникают высокие значения потери давления на
преодоление сил трения. Транспортировка такой смеси через трубопроводы
невозможна, что вызывает осложнения в нефтяной промышленности,
При совместном течении нефти, газа и воды имеют место значительно
большие потери давления на преодоление сил трения, чем при перекачке одной
нефти. Большую часть в смеси составляет попутный газ, которого приходится
около 100м3 на тонну извлекаемой нефти.
Повышенное содержание газа в нефти, поступающих на
переработку, ухудшает качество получаемых из неё продуктов, создаёт
проблемы (на НПЗ), а именно к нежелательным и разрушительным последствиям
для оборудования из-за коррозионной активности этих газов, а так же к
увеличению сопротивления, которое создается газовыми шапками,
защемленными в вершинах профиля и скоплений воды и пониженных точках
трассы.
Целью промысловой подготовки нефти является ее дегазация,
обезвоживание, обессоливание и стабилизация. Удаление растворенных газов
является одной из основных задач в нефтяной промышленности.
Все известные способы дегазации нефти можно разделить на несколько
групп:
1. Сепарация;
2. Ультрозвуковая дегазация;
3. Электродегидраторы.
Существующие технологии и оборудование, применяемые для дегазации
нефти достаточно энергозатратны, или требуют длительной обработки. Поэтому
разработка новых технологий и оборудования виброструйной магнитной
активации, является актуальной.
Рассматриваемая в работе технология обработки нефти ВСМА позволяет
эффективно решать обозначенную проблему. Эффективность применения
оборудования ВСМА проявляется в уменьшении вязкости нефти, тем самым
ускоряя процесс дегазации.
Объект исследования – электромагнитный электропривод установки
дегазации нефти.
Целью настоящей работы является модернизация существующего
оборудования для дегазации нефти с применением технологии виброструйной
магнитной активации ВСМА.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
– разработка конструкции установки, обеспечивающей максимальную
производительность;
– разработка математической модели вибромагнитной установки,
проведение анализа режимов ее работы для различных конструктивных
решений;
– на основании результатов анализа работы установки на математической
модели разработать практические рекомендации по выбору элементов
электропривода установки.
Методы исследования – Численные методы решения дифференциальных
уравнений, математическое моделирование в программной среде MathCAD15,
использование общепринятых принципов конструирования электротехнических
изделий.
Достоверность полученных результатов подтверждается корректным
применением допущений при математическом моделировании, применением
известных методов решение систем дифференциальных уравнении.
1. Лебедьков А.Е. Справочник инженера по подготовке нефти. Нефтеюганск:
ООО РН-ЮГАНСКНЕФТЕГАЗ, 2007.
2. Молоканов, Ю.К. Процессы и аппараты нефтегазопереработки. Ю.К.
Молоканов. Москва: Химия, 1980.
3. Добыча нефти и газа [Электронный ресурс]: http://oilloot.ru/83-pererabotka-
nefti-i-gaza/140-vertikalnye-separatory (дата обращения: 18.02.2020)
4. Крец В.Г., Шадрина А.В. Основы нефтегазового дела. Учебное пособие. –
Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 200 с.
5. Демиденко А.И., Летопольский А.Б., Геракин Н.И. Основы процесса
дегазации нефтипри промысловой подготовки //Наука и общество в
условиях глобализации. – 2019. – №1. – С. 36-40.
6. ГОСТ 16350-80 «Районирование и статистические параметры климатических
факторов для технических целей»
7. ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия.
Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия
эксплуатации,храненияитранспортированиявчастивоздействия
климатических факторов внешней среды»
8. Промышленнаяпереработканефтиигаза[Электронныйресурс]:
http://oilloot.ru/83-pererabotka-nefti-i-gaza/143-separatory-pervoj-stupeni-s-
predvaritelnym-otborom-gaza (дата обращения: 18.02.2020)
9. Патент RU 2363514. Зимин Б.А., Маликов Н.Г. Десорбер очистки нефти
от вредных газов. Приоритет от 26.11.2007. Опубл. 10.08.2009, Бюл. №22.
10. В.А. Данекер, С.В. Рикконен, А.И. Теплов, Особенности электромагнитного
расчета вибратора струйного погружного ВСП-0,25. Автоматизация и
информационное обеспечение технологических процессов в нефтяной
промышленности. Изд. Томского университета, т №2, 2002г.
11. С.П. Гузеев, В.А. Данекер, С.В. Рикконен, А.К. Хорьков, Виброструйный
перемешиватель и разжижитель жидкостей и суспензий, Патент № 2128547,
Бюл. № 10, 1999 г.
12. И.В. Прозорова, Ю.В. Лоскутова, Н.В. Юдина, С.В. Рикконен, В.А. Данекер,
Изменение реологических свойств нефтей под воздействием виброструйной
магнитной активации.Автоматизация и информационное обеспечение
технологических процессов в нефтяной промышленности. Изд. Томского
университета, т №2, 2002г.
13. В.А. Данекер, С.В. Рикконен, А.К. Хорьков, Резонансно-колебательные
электромеханические преобразователи для обработки жидких систем. Химия
нефти и газа. Матиериалы IV международной конференции. В 2-х томах.-
Томск: «SST», 2000.-Т1-608с.
14. НефтегазовыесепараторыНГС[Электронныйресурс]:
http://tehnoeo.ru/product/separ/separato/ (дата обращения: 18.02.2020)
15. Каталогпреобразователейчастоты[Электронныйресурс]:
https://www.vesper.ru/catalog/invertors/e4-8400/specification/ (дата обращения:
25.03.2020)
16. Каталог диодов [Электронный ресурс]: https://www.chipdip.ru/catalog/diodes-
rectifier?x.1154=MvM (дата обращения: 25.03.2020)
17. Каталогавтоматическихвыключателей[Электронныйресурс]:
http://www.elektro-portal.com/series/show/vykljuchatel-47-29 (дата обращения:
25.03.2020)
18. Энциклопедия электрики [Электронный ресурс]: http://kabel-vvg.ru/ (дата
обращения: 25.03.2020)
19. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 № 197-ФЗ (ред. от
01.04.2019)
20. Статья 212 «Трудового кодекса Российской Федерации» от 30.12.2001 № 197-
ФЗ (ред. от 01.04.2019)
21. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические требования к персональным
электронно-вычислительным машинам и организации работы (ред. от
21.06.2016)
22. ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие
эргономические требования.
23. ГОСТ 12.0.003-2015. ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы.
Классификация
24. СанПиН2.2.4.548–96.Гигиеническиетребованиякмикроклимату
производственных помещений
25. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие/ О.Б. Назаренко, Ю.А.
Амелькович; Томский политехнический университет. – 3-е изд., перераб. и
доп. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. – 178 с.
26. ГОСТ 12.1.003–2014 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.
27. СН 2.2.4/2.1.8.562–96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых,
общественных зданий и на территории застройки.
28. ГОСТ 12.1.029-80 ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация.
29. СП52.13330.2016Естественноеиискусственноеосвещение.
Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*
30. Правила устройств электроустановок – 7-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 2001-
640с.
31. ГОСТ Р 54565-2011 Лом и отходы цветных металлов и сплавов. Термины и
определения
32. ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда
33. «Пожарная безопасность. Общие требования» (ред. от 12.09.2018)
34. НПБ 105-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных
установок по взрывопожарной и пожарной опасности
35. William L. Leffler. Natural Gas Liquids. Budapest: Pennwell Corp, 2005. – 221 p.
36. Maurice Stewart and Ken Arnold. Gas-Liquid And Liquid-Liquid Separators.
USA: Gulf Professional Publ, 2008. – 240 p.
37. Winston R. Revie. Oil and Gas Pipelines Integrity and Safety Handbook. USA:
Wiley, 2015. – 856 p.
38. Méndez Julio. Evaluation of Vertical Tanks Gas-Liquid Separation by Gravity.
Maracaibo: Del Zulia University Publ, 2012. – Pp. 43-44.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.6 (92 отзыва)
4.8 (37 отзывов)
5 (145 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
4.8 (40 отзывов)
0 (13 отзывов)
4.8 (30 отзывов)
5 (18 отзывов)
4.9 (66 отзывов)
