Усовершенствованное автоматическое управление процессом подготовки нефти

Объектом исследования является процесс сепарации на установке подготовки нефти.
Цель работы – исследование автоматического регулирования ключевыми параметрами процесса сепарации и создание модели АРС (Advanced Process Control) системы управления процессом сепарации нефти на УПН.
В процессе исследования проводился анализ и формирование ключевых показателей эффективности управления и моделирование процесса сепарации нефти на УПН с использованием АРС системы управления.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 13

1 Обзор литературы …………………………………………………………………………………. 15

2 Обоснование актуальности ……………………………………………………………………. 20

3 Проектирование системы автоматического регулирования …………………….. 22

3.1 Общая характеристика технологического комплекса
(производственного объекта) ………………………………………………………………… 22

3.2 Описание технологического процесса производства нефти ……………… 24

3.3 Разработка основных критериев эффективности управления ……………. 34

3.4 Технологический расчет сепаратора ………………………………………………… 39

3.5 Выбор оптимальных условий сепарации ………………………………………….. 43

3.6 Критерии эффективности моделирования процесса …………………………. 46

3.7 Разработка структурной схемы системы автоматического регулирования
…………………………………………………………………………………………………………….. 47

3.7.1 Измерение количества капельной жидкости, уносимой потоком газа
из каплеуловительной секции ……………………………………………………………. 48

3.7.2 Измерение количества газа, уносимого потоком нефти (жидкости) из
секции сбора нефти …………………………………………………………………………… 51

3.7.3 Измерение параметров внутри сепаратора, на входе и на линии
выхода воды ……………………………………………………………………………………… 53

3.8 Математическое моделирование ……………………………………………………… 54

3.8.1 Разработка математической модели …………………………………………… 54

3.8.2 PID-регулирование ……………………………………………………………………. 62

3.8.3 APC-регулирование ………………………………………………………………….. 68
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
4.1 Организация и планирование работ …………………………………………………. 75

4.2 Продолжительность этапов работ ……………………………………………………. 76

4.3 Расчет сметы затрат на выполнение проекта ……………………………………. 80

4.3.1 Расчет затрат на материалы ………………………………………………………. 80

4.3.2 Расчет заработной платы …………………………………………………………… 81

4.3.3 Заработная плата научно-производственного персонала ……………. 81

4.3.5 Расчет затрат на электроэнергию ………………………………………………. 82

4.3.5 Расчет амортизационных расходов ……………………………………………. 83

4.4 Оценка экономической эффективности исследования ……………………… 85

5 Социальная ответственность …………………………………………………………….. 86

5.2 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 87

5.3 Режим рабочего времени …………………………………………………………………. 87

5.4 Общие эргономические требования …………………………………………………. 88

5.5 Производственная безопасность ……………………………………………………… 89

5.6 Анализ опасных и вредных производственных факторов, возникающих
при эксплуатации объекта исследования ………………………………………………. 90

5.6.1 Отклонение показателей микроклимата. ……………………………………. 90

5.6.2 Повышенный уровень шума на рабочем месте ………………………….. 92

5.6.3 Недостаточная освещённость рабочей зоны ………………………………. 93

5.6.4 Повышенный уровень вибрации ……………………………………………….. 96

5.6.5 Повышенная температура поверхностей оборудования ……………… 98

5.6.6 Наличие токопроводящих элементов, находящихся под
напряжением …………………………………………………………………………………….. 99
5.6.7 Обострение эпидемиологической обстановки ………………………….. 100

5.7 Экологическая безопасность………………………………………………………….. 103

5.8 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………….. 103

5.9 Выводы по разделу………………………………………………………………………… 104

Заключение ……………………………………………………………………………………………. 105

Список использованных источников ………………………………………………………. 107

Приложение А (обязательное) Advanced process control of the oil preparation
process ……………………………………………………………………………………………………. 111

Приложение Б (обязательное) Расчетные данные сепаратора ………………….. 123

Приложение В (обязательное) Схема технологического процесса …………… 125

Приложение Г (обязательное) Операторно-структурна схема с PID-
регулятором …………………………………………………………………………………………… 126

Приложение Д (обязательное) Операторно-структурна схема с APC
управлением …………………………………………………………………………………………… 127

В результате выполнения работы была достигнута цель магистерской
диссертации, было проведено исследование автоматического регулирования
ключевыми параметрами процесса сепарации и создана модель АРС
(Advanced Process Control) управления процессом сепарации нефти на УПН.
Были выполнены все поставленные задачи:
 был детально изучен процесс сепарации нефти;
 проанализированы отечественные и зарубежные источники,
проведен патентный поиск;
 было проведено исследование эффективности работы сепаратора и
составлены критерии эффективности управления и моделирования процесса.
 разработана структурная схема технологического процесса УПН на
основе проведенного исследования эффективности;
 разработана структурная схема системы автоматического
регулирования с усовершенствованным (АРС) управлением;
 разработана структурная схема системы автоматического
регулирования с классическим ПИД-управлением;
 проведен анализ эффективности APC-управления и подведены
итоги.
Полученные результаты доказывают, что усовершенствованное
управление позволяет повысить управляемость системы, а также организовать
автономную систему управления, основанную на измерении значения
процента газа уносимого потоком нефти.
В рамках работы по разделу «Финансовый менеджмент,
ресурсоэффективность и ресурсосбережение» был определен полный
перечень работ, составлена диаграмма Ганта для наглядной демонстрации
графика и плана выполнения работ. Также был выполнен расчет затрат на
реализацию проекта, данный расчет показал, что себестоимость реализации
проекта крайне мала, что повышает его конкурентоспособность на рынке.
В рамках раздела «Социальная ответственность» были исследованы
правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности для работы
оператора, в частности анализ опасных и вредных производственных
факторов, возникающих при эксплуатации объекта исследования. В рамках
работы по данному разделу был представлен конкретный перечень
нормативной базы для реализации проекта, и также описаны способы для
устранения влияния всевозможных опасных факторов.