Разработка системы автоматизации газосепаратора на УПСВ

     Введение

     Средства  автоматизации получают все большее  применение в различных сферах деятельности человека. Одна из таких сфер - добыча, транспорт, хранение и переработка  нефти и газа.

     Для экономики государства эффективная  и надежная работа нефтепроводного  транспорта имеет очень большое  значение. Следует иметь в виду и то, что в последнее время  на государственном уровне высокие  требования предъявляются к защите окружающей среды от вредных воздействий. В этой связи значительно повышается роль автоматизации, контроля за работой нефтеперекачивающих комплексов, а также координации их работы. Наиболее оптимальным решением представляется внедрение технических средств на базе новейших микропроцессорных и сетевых технологий.

     Объектом  исследования является газосепаратор в системе установки предварительного сброса воды.

     Целью исследования является разработка системы  автоматизации газосепаратора на УПСВ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 Технологический  процесс на установке  предварительного  сброса 

        воды (УПСВ)

     1.1 Общая характеристика  объекта

     УПСВ  предназначена для обезвоживания нефти в магистральном нефтепроводе при перекачке нефти.

     В состав УПСВ «2а» входят:

- 2 сепаратора-водоотделителя 1 ступени;

- 2 газосепаратора;

- 2 отстойника;

- 2 сепаратора-водоотделителя 2 ступени;

- 1 печь;

- 4 резервуара;

- 1 выветриватель;

- насосная станция с магистральными насосными агрегатами;

- блок контроля качества;

- 1 емкость для реагента-деэмульгатора;

- 1 блок ввода реагента;

- 1 дренажная емкость.

     Газосепараторы сетчатые с условным давлением от 0,6 до 4,0 МПа (2,0 МПа), с производительностью от 0,05 до 5,6 млн.мм3/сутки предназначены для окончательной очистки природного и попутного нефтяного газа от жидкости (конденсата, воды, ингибитора гидратообразования) в установках подготовки газа к транспорту, подземных хранилищах, а также на газо- и нефтеперерабатывающих предприятиях.

     Диаметр такого газосепаратора составляет 1200 мм.

     Температура рабочей среды от минус 30 до 100°С. Содержание жидкости поступающий в газосепаратор с газом, не должно быть более 200 см3/мм3.

     Конструктивно газосепараторы сетчатые представляют собой цилиндр из углеродистой или низколегированной стали, внутри которого находится отсек предварительной сепарации и отстойник для сбора жидкости. Для тонкой очистки газа от жидкости применяется каплеуловитель — сетчатый рукав-фильтр из специальной коррозионно-стойкой стали.

     Принцип действия сепараторов основан на различиях физических свойств, которыми обладают компоненты смеси. Размещаясь на входе насоса, качающего газ  из скважины под воздействием тяги, создаваемой насосом, внутри корпуса  газосепаратора создается завихрение среды. Под воздействием центробежной силы происходит отклонение потока за счет влияния на него специальных насадок различной конфигурации. Таким образом, более тяжелые углеводороды отделяются от газа и отбрасываются на сетку-каплеуловитель, благодаря чему очищенный газ вытягивается наверх, а примеси осаждаются на стенках корпуса и стекают в сборник отсепарированной жидкости.

     Внешний вид газосепаратора представлен на рисунке 1.

     

     Рисунок 1 – Внешний вид газосепаратора 
 
 

     1.2 Описание технологической схемы

     Технологический процесс предварительного обезвоживания  нефтей Быстринского (ЦДНГ-2) месторождения на установке УПСВ "2а" осуществляется по следующей схеме.

     Газ из сепараторов первой ступени сепарации  поступает в газосепаратор типа ГС-2-2,0-12002И ГС-1.

     В газосепараторе ГС-1 типа ГС 2-2,0-1200-2-И улавливается капельная жидкость и конденсат, находящиеся в газе. За счет центробежного эффекта, созданного узлом входа газа, на корпусе аппарата осаждаются капли жидкости, которые стекают в сборник жидкости через кольцевую щель между корпусом и защитным листом.

     После предварительной очистки газ  проходит сепарационную насадку, где  происходит отделение капель жидкости от газа. Очищенный газ выводится  из аппарата через штуцер выхода газа. Жидкость собирается в нижней части  аппарата.

     Газ из газосепаратора ГС-1 через регулирующий клапан поступает на ГПЗ, либо на факел, где сжигается. Уловленный конденсат дренируется в подземные емкости ЕП-1 [1].

     Далее будет подробно рассмотрена АСУ  ТП газового сепаратора на УПСВ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2  Автоматизированная  система управления  технологическим

         процессом (АСУ ТП) на УПСВ 

     Автоматизированная система управления технологическими процессами АСУ ТП УПСВ предназначена для оперативного контроля за технологическими параметрами процесса подготовки нефти перед подачей ее в магистральный нефтепровод.

     АСУ ТП выполняет следующие функции  визуализации:

− измерение и отображение в цифровой форме технологических параметров (в виде отдельных величин или в виде группы взаимосвязанных величин) по вызову оператора;

− вывод основных технологических параметров и состояния оборудования на мнемосхемы;

− обнаружение и оперативное отображение отклонений технологических параметров и показателей состояния оборудования за установленные пределы;

− реализация диалога с оператором-технологом.

     АСУ ТП выполняет следующие функции  регистрации:

− формирование графиков тенденций изменения основных технологических параметров;

− обнаружение, регистрации и сигнализация отклонений технологических параметров показателей состояния оборудования за установленные переделы;

− обнаружение и регистрация аварийных ситуаций.

     АСУ ТП обеспечивает автоматическое управление:

− управление исполнительными механизмами по заданному алгоритму;

− регулирование заданных технологических параметров.

     Система обеспечивает формирование и печать отчетно-учетных документов по запросу  оператора.

     

     Рисунок 2.1 – Структурная схема автоматизации  газосепаратора

     2.1 Описание функций  функциональной схемы  автоматизации

     Газосепаратор оборудован приборами замера уровня жидкости и давления.

     Давление в газосепараторе регулируется с помощью регулирующего устройства (УЭРВ1М), установленного на линии сброса газа из сепаратора на ГПЗ. Пределы регулирования давления P=0,35-0,70 МПа.

     Давление  в газосепараторе контролируется по техническому манометру и датчику избыточного давления YOKOGAWA EJX530A. Сигнализация по давлению датчиком ДМ 5001 на линии сброса газа на факел срабатывает при Pmax=0,7 МПа.

     Предупредительная сигнализация срабатывает по уровню жидкости на линии сброса в дренажные емкости при Нмах=1,0 м. 

     2.2 Обоснование и  выбор технических  средств автоматизации

     По  следующим критериям были выбраны  датчики:

- диапазон измерения;

- погрешность измерения;

- влияние неблагоприятных условий климата;

- долговечность, надежность;

- выходной унифицированный сигнал;

- степень защиты;

- приемлемая цена.

     В качестве технических средств нижнего  уровня для автоматизации газосепаратора был произведен выбор современных контрольно-измерительных приборов и исполнительных механизмов.

     Датчики:

- измерение давления – YOKOGAWA EJX530A;

- сигнализатор уровня – УЗС 300-400;

- сигнализатор давления – ДМ5001.

     Ниже  приведены описания перечисленных  средств автоматизации, в которых  рассмотрены принципы их действия, технические характеристики.

     Датчик  избыточного давления EJX530A фирмы YOKOGAWA – предназначен для измерения избыточного давления различных сред: жидкости, газа и пара [2].

     Характеристики  датчиков YOKOGAWA EJX530A приведены в таблице 2.1. Внешний вид датчика на рисунке 2.2.

Таблица 2.1 – Технические характеристики YOKOGAWA EJX530A

 

     

     Рисунок 2.2 – Внешний вид датчика YOKOGAWA EJX530A

     Цифровые  манометры ДМ5001 фирмы АО "Манотомь" предназначены для преобразования избыточного или вакуумметрического давления неагрессивных сред в электрический унифицированный выходной сигнал с отображением информации на цифровом табло, а так же для управления внешними электрическими цепями в системах автоматического контроля. Выпускаются в трех модификациях [7]. ДМ5001 имеет технические данные приведенные в таблице 2.2. Внешний вид датчика на рисунке 2.3.

Таблица 2.2 – Технические характеристики ДМ5001

    

    Рисунок 2.3 – Внешний вид датчика ДМ5001

     УЗС - 300 (300И), - 400 (400И) сигнализаторы уровня ультразвуковые фирмы ОАО «Теплоприбор» предназначены для контроля от одного до четырех положений уровня некипящих жидких сред в различных технологических резервуарах и хранилищах в стационарных и корабельных условиях. Сигнализаторы обеспечивают два вида сигнализации: наличие (Н) или отсутствие (О) контролируемой среды [6].

     Принцип действия сигнализатора основан  на использовании метода импульсного  зондирования ультразвуком с временной  и частотной селекцией, который  заключается в сравнении времени  прохождения ультразвукового сигнала  через рабочий зазор датчика, заполненный контролируемой средой, с вырабатываемым в самом сигнализаторе  временным интервалом. Стабильность точности срабатывания сигнализаторов не зависит от электрофизических  свойств жидкой среды.