«Автоматизация и информатизация ТЭК»
В статье на основе методологии оптимальной организации систем предложены способы повышения рентабельности процесса транспортировки природного газа по магистральным газопроводам, реализующие принцип мультифункциональности. На основе вычислительных экспериментов в программной среде CHEMCAD разработаны схемные решения по мультифункциональным энергоблокам, позволяющим одновременно генерировать электрическую мощность и повышать пропускную способность газопровода на основе глубокой утилизации теплоты технологических потоков газоперекачивающих агрегатов турбинного типа. Показано, что мультифункциональный энергоблок на основе органического цикла Ренкина позволяет генерировать более 9 МВт электрической мощности на один газоперекачивающий агрегат мощностью 16 МВт и повышать его производительность на 1 % за счет дополнительного охлаждения транспортируемого природного газа. Альтернативным мультифункциональным техническим решением является использование цикла Брайтона, использующего в качестве рабочего тела сверхкритический диоксид углерода. При использовании цикла Брайтона можно получить около 4 МВт электрической мощности и повысить пропускную способность на 2 % за счет охлаждения природного газа до центробежного нагнетателя.
1. СТО Газпром газораспределение 12.2.2-1-2013. Определение пропускной способности, расчет свободных мощностей газопроводов. – Введ. 2014–01–01. – СПб.: Газпром газораспределение, 2013. – VI, 76 с.
2. Повышение энергетической эффективности магистрального транспорта газа ПАО «Газпром» на основе реализации высокоэффективных технологий утилизации тепловой энергии выхлопных газов газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов / О.Е. Аксютин, А.Г. Ишков, Г.А. Хворов [и др.] // Газовая пром-сть. – 2017. – № S1(750). – С. 64–69.
3. Налетов В.А., Глебов М.Б., Налетов А.Ю. Инновационные энергосберегающие технологии в системах транспортировки газа // Газовая пром-сть. – 2019. – № 4(783). – С. 100–106.
4. Гулина С.А., Ткаченко М.А., Рамзаева М.А. ПНГ для охлаждения природного газа // Деловой журнал Neftegaz.RU. – 2017. – № 2(62). – С. 68–70.
5. Information-Thermodynamic Principle of the Organization of Chemical Engineering Systems / V.A. Naletov, L.S. Gordeev, M.B. Glebov, A.Yu. Naletov // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. – 2011. – Vol. 45, Issue 5. – P. 631–639. – DOI: 10.1134/S0040579511050289
6. Technology for processing natural energy resources based on the concept of optimal chemical engineering system organization / V.A. Naletov, V.A. Kolesnikov, M.B. Glebov [et al.] // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. – 2017. – Vol. 51, Issue 2. – P. 142–150. – DOI: 10.1134/S0040579517020051
7. Development of a Supercritical CO2 Bryton Energy Conversion System Coupled with a Sodium Cooled Fast Reactor / Jae-Eun Сна, Тае-Но Lee, Jae-Нyuк Еоh [еt al.] // Nuclear Engineering and Тechnology. – 2009. – Vol. 41, Issue 8. – P. 1025–1044. – DOI: 10.5516/NET.2009.41.8.1025
8. Kimzey G. Development of a Brayton Bottoming Cycle using Supercritical Carbon Dioxide as the Working Fluid. – Palo Alto: Electric Power Research Institute, 2012.
9. Demonstration of the Allam Cycle: an Update on the Development Status of a High Efficiency Supercritical Carbon Dioxide Power Process Employing Full Carbon Capture / R. Allam, S. Martin, B. Forrest [et al.] // Energy Procedia. – 2017. – Vol. 114. – P. 5948–5966. – DOI: 10.1016/j.egypro. 2017.03.1731
Источник
Автоматизация процесса подготовки газа к транспорту
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ
Кафедра «Кибернетических систем»
ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ
Зав.кафедрой Кибернетических систем
________________ О.Н.Кузяков
«____» _______________________ 2016 г.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПОДГОТОВКИ ГАЗА К
ТРАНСПОРТУ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к бакалаврской работе
БР.15.03.04.44/113-а.150.2016.00.ПЗ
НОРМОКОНТРОЛЕР:
РУКОВОДИТЕЛЬ:
доцент, к.т.н.
доцент, к.т.н.
______________
Ведерникова Ю.А.
______________ Говорков Д.А.
РАЗРАБОТЧИК:
Студент группы _АТПбзу-13-2_
______________ Поляков А.К.
Бакалаврская работа
защищена с оценкой _______________
Секретарь ГЭК______ _____________
Тюмень 2016
2.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ
УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой
кибернетических систем
______________ Кузяков О.Н.
«_____»______________2016 г.
ЗАДАНИЕ
на бакалаврскую работу
Ф.И.О. обучающегося _Поляков Антон Константинович___________________
Ф.И.О. руководителя ВКР _Говорков Денис Александрович
_______________
Тема ВКР Автоматизация процесса подготовки газа к транспорту________
____________________________________________________________________
утверждена приказом по ИГиН от ___17 мая 2016 г.__№ _44/113-а_.
Срок предоставления завершенной ВКР на кафедру «_10_» _октября_ 2016 г.
Исходные данные к ВКР__Технологический регламент УКПГ________________
____________________________________________________________________
Содержание пояснительной записки
Наименование раздела (главы)
Количество
листов
иллюстративного
материала
% от
объема ВКР
Дата
выполнения
15%
15.09.2016
30%
25.09.2016
30%
30.09.2016
25%
10.10.2016
Описание и характеристика
технологического объекта
управления
Автоматизация технологического
процесса цеха сепарации газа газа
Программируемый логический
контроллер
Расчет системы автоматического
регулирования уровня в
сепараторе
Всего листов в демонстрационной (графической) части ВКР____14_____
Консультанты:
______________________________
______________________________
Дата выдачи задания
«_17_» __мая__ 2016 г.
________________
(подпись руководителя)
Задание принял к исполнению «_17_» __мая__ 2016 г.
________________
(подпись обучающегося)
3
3.
Реферат
Бакалаврская работа 69 с, 27 рисунков, 17 таблиц, 26 источников,
4
приложения, 14 листов презентации.
АВТОМАТИЗАЦИЯ,
АБСОРБЕР,
SIMATIC
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
УКПГ,
S7-300
ОСУШКА,
АЛГОРИТМ,
СОЕДИНЕНИЙ,
САР,
ДИЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ,
СХЕМА
УРОВЕНЬ,
ВНЕШНИХ
НАСТРОЙКИ
РЕГУЛЯТОРА
Объектом исследования является цех сепарации газа на установке
комплексной подготовки газа (УКПГ) Уренгойского газоконденсатного
месторождения.
Цель
работы
программного
—
проектирование
обеспечения
аппаратной
автоматизированной
части
системы
и
разработка
управления
технологическим процессом (АСУ ТП) цеха сепарации газа на УКПГ
Уренгойского газоконденсатного месторождения.
Верхний уровень АСУ ТП ЦСГ реализован на базе персонального
компьютера и программного пакета TRACE MODE 6..
Подсистемы контроля и управления, представляющая средний уровень,
выполнена на базе программируемого логического контроллера Siemens
SIMATIC S7-300.
Произведён расчёт САР уровня конденсата в сепараторе С-101-1.
Проверка качества регулирования по прямым показателям качества показала,
что
рассчитанные
значения
настроек
оптимальными.
4
ПИ-регулятора
можно
считать
4.
Содержание
Введение . 7
1
Характеристика технологического процесса подготовки газа к
транспорту . 9
1.1 Общая характеристика объекта управления . 9
1.2 Описание технологического процесса цеха сепарации газа. 10
1.3 Очистка газа от капельной жидкости в сетчатых газосепараторах . 11
2
Автоматизация цеха подготовки газа к транспорту . 13
2.1 Функции АСУ ТП цеха подготовки газа . 13
2.2 Структура АСУ ТП цеха подготовки газа . 14
2.3 Описание информационного обеспечения . 15
2.4 Комплекс технических средств нижнего уровня . 16
3
Микропроцессорный контроллер SLC-500 в АСУ ТП ЦОГ . 25
3.1 Обоснование выбора контроллера . 25
3.2 Выбор конфигурации контроллера . 31
3.2.1 Центральный процессор . 31
3.2.2 Модули ввода/вывода . 34
3.3 Расчет энергопотребления. 37
3.4 Описание алгоритма контроля и управления . 38
3.5 Программная реализация алгоритмов . 38
3.6 Верхний уровень управления. 40
3.6.1 Автоматизированное рабочее место оператора . 40
3.6.2 Выбор программной среды для разработки интерфейса оператора 41
3.6.3 Экранные формы . 43
3.7 Выбор протокола обмена информацией . 47
4
1
Расчет системы регулирования уровня конденсата в сепараторе С-101. 50
4.1 Определение параметров модели объекта и выбор типа регулятора . 50
4.2 Расчёт оптимальных настроек регулятора уровня . 51
4.3 Выводы по разделу. 56
Заключение . 58
Список использованных источников . 59
5
5.
6.
Введение
Одним из приоритетных направлений энергетической стратегии России
до 2030 года является развитие нефтегазового комплекса севера России и, в
частности, Западной Сибири. И это не удивительно, ведь только в ЯмалоНенецком
автономном
округе
сосредоточены
две
трети
запасов
нефтегазоносной провинции. Но энергетические ресурсы Западной Сибири не
дешевы. Здесь крайне слабая инфраструктура. Характерная особенность зимы –
морозная погода с продолжительными осадками и частыми метелями.
Такие климатические условия и инфраструктура района предъявляют
повышенные
используемых
требования
для
ко
всему
автоматизации
комплексу
технических
нефтегазового
средств,
месторождения.
Эффективность работы месторождения зависит от правильно построенной
автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ
ТП), учитывающей особенности объекта автоматизации и режимов его
функционирования.
Для современных предприятий внедрение АСУ ТП является серьёзным
шагом к решению таких ключевых задач, как улучшение качества продукции,
сокращение издержек предприятия, получение максимальной прибыли,
увеличение конкурентоспособности, обеспечение точности планирования и
повышение безопасности производства. Перевод предприятия на «рельсы»
передовых технологий и инновационных решений даёт широкие возможности в
реализации стратегических целей компании. Важнейшим аспектом внедрения
систем управления является знание технологического процесса и оптимальных
режимов работы предприятия.
Целью данной работы является проектирование АСУ ТП очистки и
осушки газа для обеспечения:
— сбора и обработки информации о состоянии технологических параметров,
исполнительных механизмов и технологического оборудования;
— управления исполнительными механизмами в автоматическом режиме;
7
7.
— организации человеко-машинного интерфейса для автоматизированного
режима управления;
— формирования предупредительных сигнализаций оперативному персоналу;
— обнаружение, сигнализация и регистрация отклонений параметров от
установленных границ;
— анализ срабатывания блокировок и защит;
— ведение базы данных реального времени, а также архивации и хранения
истории состояния объекта с требуемого момента времени.
8
8.
1
Характеристика технологического процесса подготовки газа к
транспорту
1.1
Общая характеристика объекта управления
В состав технологического комплекса УКПГ входят следующие
сооружения [2]:
— цех сепарации газа;
— цех осушки газа и регенерации метанола;
— цех регенерации гликоля;
— склад химреагентов;
— сооружения энергоснабжения;
— объекты водоснабжения;
— очистные сооружения производственно- дождевых стоков;
— канализационные сооружения;
— сооружения пожаротушения.
Природный
газ
на
установку
комплексной
подготовки
газа
транспортируется от кустов газовых скважин. При транспортировке газа по
шлейфам-коллектоpам происходит его охлаждение за счет теплообмена с
окружающей средой (в зимнее время), а также за счет незначительного
дросселирования, связанного с потерями давления на трение.
Так как пpиpодный газ находится в условиях полного насыщения влагой
(относительная влажность — 100%), то при снижении температуры возможна
конденсация жидкости — гидpатообpазование.
Для предотвращения гидpатообpазования (особенно в зимнее время) и
ликвидации
образовавшихся
кристаллогидратов
(гидpатных
пробок)
предусмотрена централизованная подача в шлейфы — коллекторы ингибитора
гидpатообpазования — метанола.
Подготовка газа к транспорту заключается в отделении из него газового
конденсата, пластовой воды с растворенным в ней метанолом и механических
примесей, с последующей осушкой его диэтиленгликолем.
9
Источник