Разработка системы управления установкой физического подобия трехфазного сепаратора в статическом и динамическом режимах

Петухов, Максим Сергеевич Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования является стенд физического подобия трехфазного сепаратора, на основе которого разработана автоматизированную систему управления установкой в статическом и динамическом режимах.

Определения и обозначения ………………………………………………………………….. 9
Введение …………………………………………………………………………………………….. 14
1 Техническое задание …………………………………………………………………….. 16
1.1 Полное название ………………………………………………………………………. 16
1.2 Краткая характеристика области применения …………………………… 16
1.3 Основные задачи и цели создания АСУ ТП ………………………………. 16
1.4 Требования к системе в целом ………………………………………………….. 16
1.5 Требования к техническому обеспечению ………………………………… 17
1.6 Требования к математическому обеспечению …………………………… 17
1.7 Требования к программной документации ……………………………….. 18
2 Аналитический обзор существующих систем ……………………………….. 19
2.1 Промысловая подготовка нефти……………………………………………….. 19
2.2 Подготовка нефти к транспорту ……………………………………………….. 19
2.3 Сепарация нефти ……………………………………………………………………… 21
2.3.1 Принципы работы нефтяного сепаратора …………………………….. 23
2.3.2 Образование эмульсий…………………………………………………………. 26
2.3.3 Физико-химические свойства нефтяных эмульсий ……………….. 26
3 Устройство и принцип работы стенда …………………………………………… 29
3.1 Конструкция стенда …………………………………………………………………. 29
3.2 Описание комплекса технических средств ……………………………….. 30
3.3 Подбор оборудования ………………………………………………………………. 31
3.3.1 Выбор клапанов …………………………………………………………………… 31
3.3.2 Выбор насоса ………………………………………………………………………. 32
3.3.3 Выбор контроллера ……………………………………………………………… 33
3.4 Разработка принципиальных электрических схем …………………….. 35
4 Принцип работы стенда………………………………………………………………… 37
4.1 Разработка алгоритмов работы стенда ……………………………………… 39
4.1.1 Алгоритм работы стенда в статическом режиме …………………… 39
4.1.2 Алгоритм работы стенда в динамическом режиме ……………….. 41
4.1.3 Алгоритм технологического прогона …………………………………… 43
4.2 Компьютерное зрение………………………………………………………………. 43
4.3 Структура информационно-измерительной системы ………………… 44
5 Разработка имитационной модели стенда ……………………………………… 46
5.1 Имитационная модель в Matlab SimHydraulics ………………………….. 46
5.2 Связь имитационной модели с ПЛК …………………………………………. 50
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение …………………………………………………………………………. 51
6.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности ……………….. 51
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………. 51
6.1.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………….. 52
6.1.3 SWOT – анализ ……………………………………………………………………. 54
6.2 Планирование научно-исследовательских работ ………………………. 56
6.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ……………….. 56
6.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ …………………….. 57
6.2.3 Разработка графика проведения научного исследования ………. 58
6.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ………………….. 62
6.3.1 Расчет материальных затрат ………………………………………………… 62
6.3.2 Расчет материальных затрат НТИ ………………………………………… 62
6.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы …………………… 64
6.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ………… 66
6.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)66
6.3.6 Накладные расходы …………………………………………………………….. 67
6.3.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта …………………………………………………………………………………………… 67
6.4 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования ………………………………….. 68
6.5 Риски разработки……………………………………………………………………… 70
7 Социальная ответственность ……………………………………………………………. 73
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности74
7.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства …. 74
7.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны75
7.2 Производственная безопасность ………………………………………………. 77
7.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов ……… 77
7.2.2 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия
опасных и вредных факторов на исследователя (работающего) ……….. 78
Повышенный уровень шума ………………………………………………………. 78
Отклонение показателей микроклимата ……………………………………… 79
Производственное освещение ……………………………………………………. 82
Уровень электромагнитных излучений ………………………………………. 84
Опасность поражения электрическим током ………………………………. 84
7.3 Экологическая безопасность…………………………………………………….. 86
Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду …. 87
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………………….. 87
7.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований ………………………………………………………………………………….. 88
7.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС …………………………………. 89
Выводы по разделу социальная ответственность ……………………………… 90
Заключение ………………………………………………………………………………………… 91
Список использованных источников …………………………………………………… 92
Приложение А. Development of a three-phase separator control system …… 96
Приложение Б. Схемы электрические принципиальные …………………….. 109
Приложение В. Блок-схема работы стенда в статическом режиме ……… 120
Приложение Г. Блок-схема работы стенда в динамическом режиме …… 122
Приложение Д. Блок-схема технологического прогона оборудования .. 124
Приложение Е. Имитационная модель ………………………………………………. 126

Изначально автоматизация применялась лишь к отдельным операциям
технологического процесса, но со временем, в процессе развития во многих
сферах производства появилось понятие автоматизации, которое
распространилось как на основные, так и на вспомогательные процессы
технологических производств.
Автоматизация технологических процессов позволяет использовать
доступные ресурсы на производстве более экономно и рационально. Она влияет
на повышение качества выпускаемой продукции, на повышение
производительности труда, увеличение эффективности предприятия.
Актуальность данного проекта обусловлена необходимостью
усовершенствования технологии и техники подготовки нефти, в связи с
увеличением количества добываемого нефтепродукта в России.
Объектом исследования является автоматизированная установка
физического подобия трехфазного сепаратора нефти.
Целью проекта является разработка установки физического подобия
трехфазного сепаратора, а также системы управления для исследования
динамики сепарации жидкости.
На основе разработанной системы управления нефтедобывающие
компании, а также образовательные учреждения способны проводить
исследования по дегазации, а также разделению фаз нефтяной эмульсии в
статическом и динамическом режимах работы.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. провести комплекс научно-исследовательских и опытно-
конструкторских работ для исследования технологического процесса сепарации
нефти.
2. разработать алгоритмы автоматизированного управления разделением
нефтесодержащей смеси в различных режимах.
3. разработать имитационную модель стенда, позволяющую в
совокупности с ПЛК производить управление работой стенда на основе
разработанных режимов.
4. произвести сборку установки, а также проверку целостности
конструкции и корректности подключения.
1 Техническое задание
1.1 Полное название
Разработка системы управления физического подобия трехфазного
сепаратора в статическом и динамическом режимах.

Результатом выполнения магистерской диссертации стала разработанная
система управления стендом физического подобия трехфазного сепаратора в
статическом и динамическом режимах работы. В ходе выполнения были
разработаны структурная схема стенда, схема электрическая принципиальная, а
также схема структуры информационно-измерительной системы. Также
произведен подбор оборудования, что в совокупности с вышеупомянутым
позволило собрать стенд.
Также результатом работы стала имитационная модель стенда,
позволяющая производить исследования процессов, приближенных к реальным.
Основной задачей установки является сепарация нефтепродукта в статическом и
динамическом режимах работы. Динамика разделения фаз жидкости в емкости
сепаратора анализируется с помощью компьютерного зрения. На основании
полученных данных производится регулирование процесса сепарации по
разработанным алгоритмам.
На основе разработанного стенда в совокупности с программным
обеспечением образовательные учреждения, а также научно-исследовательские
институты способны проводить исследования по разделению нефтяных
эмульсий на фракции при различных условиях.
Выполненная работа удовлетворяет требованиям к системе
автоматизации. Данная система имеет возможность расширения и
модернизации.

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

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

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

    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 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
    21 Выполненная работа
    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
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 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
    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
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету