Часть дипломной работы на тему Организационное сопровождение и технико-экономическое обоснование проведения работ по модернизации автоматизированной системы управления технологическим процессом очистки природного газа.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………..7
1АНАЛИЗ НАУЧНОЙ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………9
1.1 Общие сведения об очистке природного газ…………………………….9
1.2 Классификация способов очистки газов………………………………..14
1.3 Обзор патентной документации……………………………………………………20
1.4 Задачи автоматизации процесса очистки природного газа………….22
1.5 Постановка цели и задачи исследования……………………………….24
1.6 Вывод…………………………………………………………………………………………..25
2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ ПРОИЗВОДИМОГО ИССЛЕДОВАНИЯ…………….26
2.1 Математическое описание объекта………………………………………….26
2.2 Определение запасов устойчивости технологического объекта управления…………………………………………………………………………………..30
2.3 Анализ управляемости и наблюдаемости…………………………………31
2.4 Нахождение оптимальных настроек регуляторов………………………33
2.5 Вывод…………………………………………………………………………………………..37
3 ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ………………………………………………………………………39
3.1 Описание технологического процесса…………………………………………..39
3.2Формирование цели и задач системы управления……………………..46
3.3 Выбор средств автоматизации…………………………………………………48
3.4Описание работы системы автоматического управления……………67
3.5 Выбор электропроводки для элементов САУ…………………………69
3.6 Проектирование щитов и пультов управления………………………….70
3.7 Монтаж средств автоматизации………………………………………………..76
4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………………88
4.1 Определение материальных затрат………………………………………………88
4.2 Определение трудовых затрат……………………………………………………..93
4.3 Отчислений во внебюджетные фонды…………………………………………99
4.4 Амортизации основных средств………………………………………………….99
4.5 Прочие затраты…………………………………………………………………………101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………..106
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………….107

Введение:

Природный газ представляет собой смесь газов, образовавшихся в земле разложении органических элементов. Природный газ относится к полезным ископаемым. Газ в пластовых условиях находится в газообразном состоянии в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. При нормальных условиях природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическомсостоянии в виде естественных газогидратов.
Использование природного газа без очистки в технологическом процессе нецелесообразно. Содержащиеся в нем примеси, в частности, этан, пропан и углеводороды высшего ряда, сероводород несовместимы с нормальной работой генератора цианированных газов и приводят к зауглероживанию и отравлению платинового катализатора. Поэтому возникает необходимость в предварительной очистке природного газа, которая осуществляется в адсорберах.
Природный газ по своим энергетическим, физико-химическим и экологическим показателям является одним из видов распространенных видов топлива и его применение может дать положительный эффект во многих аспектах в частности экономическом.
В химической промышленности автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется тем, что протекания технологических процессов, характеризуются высокой сложностью и достаточно большой скоростью.
Автоматизация процессов химической технологии предполагает не только автоматическое обеспечение нормального хода этих процессов с использованием различных автоматических устройств, ноиавтоматическое управление пуском и остановкой аппаратовдля ремонтных работ.
Актуальность работы состоит в том, что автоматизация производства приводит к улучшению качества выпускаемой продукции, созданию условий для оптимального использования всех ресурсов производства.
Целью магистерской работы является повышение эффективности процесса очистки природного газа.
Для реализации данной магистерской работы необходимо решить ряд задач: описать устройство и работу системы, составить ее функциональную схему. Сделать вывод о принципе автоматического управления, используемом в системе. Составить структурную схему системы. Определить закон регулирования системы. Определить математическую модель объекта управления. Выполнить анализ устойчивости системы, определить запасы устойчивости.
Произвести имитационное исследование систем регулирования при различных значениях параметров настройки управляющих устройств. Разработать систему управления, компенсирующую эти возмущающие воздействия и провести исследование параметров качества этой системы. Сделать общие выводы по работе.

Заключение:

В ходе исследования технологического процесса очистки природного газа был составлен анализ научной и научно-технической литературы, а также обзор патентной документации. Анализ научной литературы включает в себя рассмотрение технологического процесса.
По результатам исследования литературных источников была поставлена цель выпускной квалификационной работы: исследовать и разработать систему регулирования процессом очистки природного газа.
В ходе выполнения работы:
–была разработана новая система управления технологическим процессом, путем введения в работу контроллера BerghofEC1000.Старые приборы по схеме автоматизации на базовом предприятии были заменены на более новые, взрывозащищенные;
– методом эксперимента была определена математическая модель;
–было определено, что объект управления — компрессор имеет 2 порядок;
– было выяснено, что ПИ-регулятор обладает наилучшими показателями качества управления.

Фрагмент текста работы:

1 АНАЛИЗ НАУЧНОЙ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Химическая промышленность очень развита и продолжает развиваться стремительно быстро, так как является важной частью российской экономики. Происходит улучшение автоматизации производства, путем применения новых датчиков, контроллеров, повышения эффективности труда, улучшение качества выпускаемой продукции, создания условий для оптимального использования всех ресурсов производства.
Особое значение придается вопросам автоматизации процессов различных технологий в связи с взрывом и пожаробезопасностью перерабатываемых веществ, их агрессивностью и токсичностью, с необходимостью предотвращения вредных выбросов в окружающую среду.
В АСУ ТП широко применяется весь арсенал современных средств автоматического управления, включая цифровые вычислительные машины.
В настоящее время известно большое количество схем автоматизации различных технологических процессов. Описание этих схем приводится в технической литературе. Большинство из них на сегодняшний день являются типовыми и рекомендуются к широкому применению на объектах подлежащих автоматизации [2].
1.1 Общие сведения об очистке природного газа
Для очистки природных газов от пыли и механических примесей применяют коалесцентные сепараторы, пылеуловители, сепараторы «газ-жидкость», центробежные скрубберы, сепараторы электростатического осаждения и масляные скрубберы. Все они фактически имеют двойное назначение: удаление основной массы жидкости и пыли из газа и одновременная очистка газа от мельчайших частиц.
Пылеуловители. Проблема удаления пыли из газа возникает в основном при эксплуатации газопроводов. Фильтры, применяемые для очистки газа, от пыли, отличаются от коагуляторов насадочными элементами, которые изготавливают ив плотной ткани. Между волокнами ткани фильтра проходит газ, а частицы пыли задерживаются на поверхности ткани. Одним из наилучших материалов для изготовления фильтров является войлок, спрессованный в мягкую подушку и расположенный параллельно направлению потока газа. Однако тканевые фильеры очень трудно очищать от пыли, все они разрушаются под действием газа, особенно в присутствии жидкости. Отчасти этот недостаток удалось преодолеть путем применения наиболее устойчивых к действию органических жидкостей. Тканевые фильтры даже с насадкой синтетических материалов малоэффективны при улавливании из газа капель жидкости. Дело в том, что капельки жидкости собираются на нижней стороне фильтра и виде затвердевшей пленки. Газ, проходя через эту пленку, разрывает ее. При этом образуются новые капли жидкости, которые уносятся из фильтра. В результате газ как бы возвращается и свое первоначальное состояние с той лишь разницей, что в нем нет пыли, а капельки жидкости стали крупнее и их легче отделить от газа в любом коагуляторе.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что наилучшим аппаратом для очистки газа от механических примесей и жидкости является сепаратор с фильтрональным и коагулирующими элементами. К фильтровальным элементам предъявляются следующие требования: самоочищаемость; доступность при замене и чистке; устойчивость к действию органических жидкостей и воды (особенно к набуханию и разрушению); конструктивная прочность и оснастка, позволяющие сохранять форму при длительной эксплуатации; сравнительно малое гидравлическое сопротивление; слабая смачиваемость поверхности; компоновка, позволяющая крупным примесям (песок, буровой раствор, большие объемы жидкости), поступающим в сепаратор, отделиться от газа раньше, чем газ достигнет фильтра [4].
Практика применения фильтров показывает, что многие из них хорошо работают в одних местах и плохо в других. Результаты, полученные в промышленных установках, очень трудно, а иногда и невозможно оценить. Наблюдались случаи, когда после установки фильтров некоторые из проблем эксплуатации Пыли ликвидированы, но определить точно причину их исчезновения невозможно, так как полученные результаты обычно неустойчивы во времени.
Один из фильтров, применяемых в настоящее время в промышленности, состоит из сложных круговых элементов, число которых зависит от поверхности. Газ поступает в верхнюю часть фильтра, проходит через фильтровальные элементы и отводится через трубки. Механические примеси задерживаются в фильтровальных элементах, мелкие капли жидкости за счет коалесценции укрупняются и могут быть легко отделены от газа с помощью коагулятора, который устанавливается после фильтра. Концевой фланец этого фильтра съемный, что позволяет в случае необходимости легко заменять элементы. Преимущество данного фильтра — большая удельная поверхность его. Величина поверхности фильтра зависит от материала, его плотности и конструкции фильтра.
Наличие механических примесей и их влияние на пропускную способность магистральных газопроводов — одна из главных проблем, возникающих при транспортировке природных газов. Хотя очистка газа от пыли и капельной жидкости — в основном проблема транспортировки газа, а не его переработки, она заслуживает обсуждения, так как частично ее источником является все возрастающая переработка газа непосредственно на промыслах.
Проблемы, возникающие при очистке газов, определяются широко изменяющимися свойствами примесей и отсутствием классификационных стандартов, необходимых для проектирования оборудования, поэтому многие из них решается экспериментальным путем.
Оборудование, которое применяется для очистки газов, можно разделить па дна вида: использующее и не использующее жидкость. Все жидкостные аппараты конструируют таким образом, чтобы обеспечить хороший контакт между очищаемым газом и жидкостью.
В промышленности применяются пылеуловители и других конструкций, использующих главным образом внешний источник энергии.
Жидкостные скрубберы являются сравнительно высокоэффективными пылеуловителями. Их недостаток — необходимость постоянного перетока жидкости в нижнюю часть аппарата, что не всегда получается (тогда жидкость уносится газом). Потери, не превышающие 13,4 л на 1 млн. м3 газа, считаются нормальными, однако бывают случаи выноса в газопровод всей жидкости. При этом, если газ поступает на компрессорную станцию, создается опасность гидравлического удара в компрессорных цилиндрах и их разрушения. Нормальный унос жидкости из скрубберов поддерживается с помощью коагуляторов.
Повышенный унос жидкости из пылеуловителей наблюдается в следующих случаях: разбавление масла углеводородным конденсатом, поступающим с газом, поступление и аппарат большого количества жидкости и результате резких изменений пропускной способности и давления в газопроводе; превышение проектной скорости. Разбавление масла можно уменьшить, если установить перед пылеуловителем обычный сухой скруббер, однако это ухудшает экономические, показатели. В некоторых случаях в пылеуловителях применяют жидкости, которые не смешиваются с углеводородами и имеют малую упругость паров, например дизэтиленгликоль. Накопившиеся углеводороды периодически дренируют из аппарата, однако применять для этих целей гликоль сравнительно дорого. Разбавление масла из-за абсорбции углеводородов из газа отрицательно влияет па показатели работы пылеуловителя только при очистке очень жирных газов. При очистке других газов абсорбция очень мала и практически не снижает эффективности очистки газа. Причины вспенивания масла могут быть самыми различными, однако чаще всего оно происходит из-за наличия в газе ароматических углеводородов и ингибиторов коррозии. Вынос жидкости из газопроводов и попадание ее в пылеуловители можно значительно уменьшить, эксплуатируя газопровод на проектном режиме. На время продувки газопровода рекомендуется отключать пылеуловители от потока газа с помощью обводных линий. При пиковых отборах газа давление в газопроводе может изменяться, поэтому пылеуловители должны рассчитываться на максимальные и минимальные давления и скорости газа, возможные при эксплуатации газопровода. Например, на одной из станций очистки газа повышенные потери масла имеют место при давлении газа, на 12% превышающем проектное, и при скорости газа, — на 16,5% превышающей проектную. На другой станции, где давление газа превысило проектное на 37,7%, а пропускная способность при этом увеличилась только на 2,5%, потери масла возросли до 68 л на 1 млн. м3 очищенного газа. Из-за уноса масла из пылеуловителей многие эксплуатационники предпочитают применять для очистки газа от пыли скрубберы сухого типа, хотя жидкостные пылеуловители имеют хорошие показатели в работе и также широко применяются.
Жидкости, применяемые в пылеуловителях. Такие жидкости должны иметь малую упругость паров, низкую температуру застывания, сравнительно малую вязкость и обладать способностью смачивать пыль. Одна из фирм, поставляющих оборудование, рекомендует применять в пылеуловителях масло, имеющее минимальную температуру кипения 260° С; максимальную температуру вспенивания паров 426,7° С; плотность 0,9042-0,8498 г/см3; вязкость 100 с по универсальному вискозиметру Сейболта при 37,8° С для очистки тощих газов (при давлении очистки ниже 35 кгс/см2) и 150 с — для очистки жирных газов (при той же температуре и давлении 35 кгс/см2 и выше).
Основная масса пыли, и других механических примесей, содержащихся и газе, легко извлекается из него с помощью любой жидкости[3].