Дипломдық жобаның тапсырмасы Кіріспе

Сурет 10 – С-303/2-ге мұнайгаз айырғыштары ТО-2 микроқұрылымы.

Екінші саты алғаш су тастау процессі келесі иерархиялық деңгейлерден тұрады:

• 
  үстіндегі иерархиялық деңгей 2 қосалқы деңгейлерден тұрады;
  
• 
  екінші қосалқы деңгей – технологиялық процесстерінің және қосалқы технологиялық процесстің: технологиялық процесс 2 (ТП-2) алғаш су тастау және қосалқы технологиялық процестер ҚТП-1 С-303/1,2 мұнайгаз айырғыштары ҚТП-3 мұнай жүргізу Н-305/1,2 – де, ҚТП-4 су сору Н-304/1,2 – де.
  
• 
  Бірінші қосалқы деңгей – технологиялық операциялар: ТО-1 мұнайгаз айырғышы С-303/1-де, ТО-2 мұнайгаз айырғышы С-303/2 –де, ТО-3 газ айырғышы СГ-302, ТО-4 мұнайгаз айырғышы БЕ-304, То-5 мұнай жиналуы Р-301/1, ТО-6 су тұндырғыш ОВ-302/1, ТО-7 су тұндарғыш ОВ-302/2, ТО-8 су жинағыш Р-302/1, ТО-9 мұнай сору Н-304/1, ТО-10 мұнай сору Н-305/2, ТО-11 су сору Н-304/1, ТО-12 су сору Н-304/2.
  
• 
  Үстінгі иерархиялық деңгей 1 қосалқы деңгейлерден тұрады;
  
• 
  Қосалқы технологиялық операцияның қосалқы деңгейі: ҚТО дискреттік (2-ші позициялық) басқару органдары U_В орнынан қолмен басқатылатын (командалары «ашу-жабу»), ҚТО дискреттік (екі позициялық) басқару органдары U_В орнынан қолмен басқару U_В дистанциондық басқарылуымен (командалары «ашу-жабу»), ҚТО үзілісіз реттеуші органдардың U_В орнынан басқарылатын (тікелей әсер ететін реттеуіш), ҚТО үзіліссіз реттелетін органдардың U_А дистанцияларын басқарумен (командалары «қосу-алу», «ашу-жабу»).
  

С-303/2 айырғыштың құрамдық сызбасына сәйкес келесі басқару объектілерін бөліп шығарамыз:

- L11/2 фазалардың бөліну және сұйық деңгейінің үзіліссіз реттеу объектісі. U_А2 басқару әсерімен IТБ-12 арқылы және сыртқа ауытқумен IТБ-7 арқылы U_В23 -ге әсерімен.

- L12/2 мұнай деңгейін үзіліссіз реттеу объектісі U_А3 басқару әсерімен IТБ-13 арқылы және сыртқа ауытқу ІТБ-7 арқылы U_В23 әсерімен.

- Р9/2 мұнай қысымы 2-ші позициялық реттеу объектісі U_В85 басқару әсерімен IТБ-9 арқылы және сыртқа ауытқумен IТБ-7 арқылы U_В23 - әсерімен.
2.1.2. Қолданылған каналардың басқаратын және ауытқу туғызатын әсерлерін С-303/1,2 айырғыштардың берілген қарапайым объектілерінің математикалық сипаттамасы беріліс функциясы арқылы (көмегімен).

С-303/1 мұнайгаз айырғышының құрамдық сызбасымен сәйкес кеоесі реттеу контурларын белгілейміз:

1. L11/1 фазалардың бөліну және сұйық деңгейлерінің реттеу контуры айырғыштағы IТБ-12 арқылы А2 үзіліссіз реттеу органдарымен U_А2 басқару әсерімен және беріліс функциясымен астатикалық инерциялдық жүйенің кендік кешігуімен /23/:

L11/1 деңгейіне жақсы әсер ететін (төмендеуі) және сыртқы суытқуымен ІТБ-1 арқылы В17 екі позициялық реттеу органымен U_В17 басқару әсерімен және беріліс функциясымен астатикалық инерциялдық жүйенің кендік кешігуі.

L11/1 деңгейіне жақсы әсер ететін (жоғарлауы).

Беріліс функцияның параметрлері: Т1=15316с, τ 1=42,5с, Т4=2762с, τ 1=7,7с.

Беріліс функцияның параметрлерін есептеу мысалы:

-объектінің басқару әсерімен канал бойынша уақыт тұрақтылығы:

- айырғыштағы мұнайдың номиналды деңгейінің көлемі:

D – айырғыштың диаметрі;

Q_Ж^ВЫХ – айырғыштың көлемді сұйықтың шығыны 22м³/сағ.

D – айырғыштың диаметрі 3,4м;

Q_Ж^ВХ – айырғыштың көлемді сұйықтың шығыны 22м³/сағ.

Мұнда:

Q_Ж^ВХ – айырғыштағы сұйықтың көлемді шығыны 122 м³/сағ.

Q_Ж^ВХ – айырғыштың көлемді сұйықтың шығыны 22м³/сағ.

L12/1 деңгейіне кері әсер ететін (төмендеуі) және сыртқы ауытқуы ІТБ-1 арқылы В17 екінші позициялық реттеу органымен U_В17 басқау әсерімен және беріліс функцичсымен астатикалық инерциондық жүйенің кендік кешігуі.

L12/1 деңгейіне жасқсы әсер ететін (жоғарлауы).

Беріліс функциясының параметрлері: Т2=865с, τ2=3с, Т5=1332с, τ5=4,7с.

Р9/2 қысымына жасқы әсер ететін (жоғарлауы).

Беріліс функциясының параиетрлері: k₃=0,0228 м³/%, Т3=63с, τ3=0,069с, k₆=0,07 м³/%, Т6=20,7с, τ6=0,0207с.

Статистикалық инерциондық жүйенің беріліс функциясының күшейуі коэфиценттерінің есебі.

Q_Г^ВХ - айырғыштағы газ көлемінің шығыны 1000 м³/сағ;

П_ИМ^ИЗМ – клапының өзгеруі 0-ден 100%-ке дейін (шартпен берілген).
С-303/2 айырғыштың құрамдық сызбасы С-303/1 айырғыштың құрамдық сызбасындай L11/1, L12/2, Р92 параметрлердің реттеуішінің үш контурын көрсетеді, ұқсас беріліс функцияларымен және теңдей коэфиценттерімен.
2.2. С-303/1,2 айырғыштың математиғкалық моделінің құрылыс сұлбасының құрылуы.

С-303/1 мұнайгаз айырғыштың матиматикалық моделінің құралдық сұлбасы L11/1 параметлерінің реттеу объектісі ретінде (фазалардың бөліну және сұйық деңгейі) L11/1 (мұнай деңгейі), Р9/1 (айырғыштағы қысым) 15-ші суретте көрсетілген.

С-303/1 мұнайгаз айырғышы математикалық моделінің құрамдық сызбасы келесі реттеу контурларын көрсетеді.

С-303/2 мұнайгаз айырғыштарының моделінің құрамдық сызбасы L11/2 (фазалардың басқару және сұйық деңгейі), L12/2 (мұнай деңгей), Р9/2 (айырғыш қысымы) параметрлерін реттеу объектісі ретінде 16-шы суретте көрсетілген.

Сурет 15 – С-303/2 мұнайгаз айырғыш матиматикалық моделінің L11/2, L12/2, Р9/2 параметрлерін реттеу объектісі ретінде құрамдық сызбасы.

С-303/2 мұнайгаз айырығш және С-303/1 мұнайгаз айырғыш математикалық моделінің құрамдық сызбалары L11/1, L12/2, Р9/2 параметрлерінің үш реттеу контурын көрсетеді беліріс функцияларымен ұқсас және бірдей коэффияларымен.
2.1.4 С-303/1 айырғыштың басқару объектісінің өтпелі процестерін зерттеу, басқару әсерімен канал бойынша L11/1 деңгейіне MatLAB имитациялық органы пайдаланамыз.

Модель тастау MatLAB имитациялық ортада Simulink талдауында астатикалық инерциондық объектісінің моделін құрастырамыз кендік кешігумен және бір ыңғай жабдықты баспалдақты әсерету арқылы объектіге (сурет 16).

Сурет 16 – Кендік кешігумен астатикалық инерциондық объектісінің моделі.

Өтеплі процестің графигі 18-ші суретте көрсетілген. Осы сурет бойынша өтпелі кезеңнің уақытын анықтамыз Δt=863-2,652=865,38с.

19-шы суретте көбейтілген масштабта кешіктірілген уақыты көрсетілген 2,62с осылайша жылдамдық екпіні объектінің ε=1/(865,38*1)=0,0012 құрайды. Алынғын қортындылар бойынша келесі қортынды жасауға болады, объет аз инерциондық болып табылады.

Жұмыс органның тасқынын басқару біткен операциялардың жалпы соңы 91 құрайды (дискреттік және үзіліссіз реттеу объектілер саны бойынша).

Олардан:

-үзіліссіз реттеу опреациялары 8;

-дискреттік басқару операциясы (екі позициялық) 83;
Қондырғының ақпараттық моделін сәйкес келесі опреациялық автоматтандырылған:

-L11/1,2, L12/1,2, L17, L22, L31 үзіліссіз параметрлерді реттеу;

- L1, L36/1,2, L39 параметрлерін дискреттік (екі позициялық) басқару берілген қондырғының жұмыс қалпында;
Оператор – технологпен жұмыс ортаның тасқынын басқару дисреттік басқару операциясы процессі жіберілуіне автоматтандырылмғандықтан орналасады:

-оны бойынша көлем басқарылатын 68 операциялары;

-операторлық пунктінен немесе жергілікті басқарумен 10 операцияны дистанционды басқару құралдарын пайдаланады.

83 дискреттік (екі позициялық) басқару роперацияларынан 78 басқару операциялары бір рет процесс жіберілгенде іске асырылады (ақпарат есебі, шарттарды тексерук, шешім қабылдай және топ құрастыру). Төрт опреациялар (екі позициялық L1 конденсат деңгейін реттеу СГ-302, L36/2 конденсат ОВ-302/1,2-де және L39 су деңгейін Р-302-де) автоматтық немесе қолмен жүргізілетін режимде іске қосылады (режимдердік операторда істейді) әр түрлі мезгілмен Т, бірдей толтыру уақытымен (босатылу) айырғыштың және тұнба ыдыстардың L1, L36/1,2 және L39 берілген дискреттік көрсеткіш деңгейлерімен қондырғылардың қолайлы жұмыс режимінде.

Осылайша қарастырылған қондырығда 11 реттеуші операциялары автоматтандырылған (4 дискреттік және 7 үзіліссіз) негізгі процестің параметрлері оперативті персоналдың босатылуысыз болуы талап қоятын ТП жұмыс атқарған мезгілінде.

АБЖ ТП құралдарын өңдейтін сенімді және нақты техника құралдары бар автоматтандыру жұмыстарын жүргізетін өңдеуші компаниялар әлемде қазіргі уақытта бар. Осындай фирмалар арасында ерекше орын алатын жоғары дәлдікпен және аса сенімділікпен неміс өндірушілерінің аппаратуралары Siemens, Krohne, Wika, америкалық фирма Fisher-Rosemount. өзінің арзандылығынан және жоғары сенімділік сапасымен ресей өңдеушілері Метран, Смоленсканалитприбор, Теплоприбор, Саратовнефтегаз кен қолданыс тапқан.

Датчик парктерінің басқару органдарының және контроллердің физикалық құралдарды ескі жабдықтарды ауымтыруын талап етеді.

Молральді құралдарды екі деңгейлі мұнай дайындау ТП өте аз автоматтандырған дәрежені білдіреді, басқару органдарының электр қосылуымен емес (басқару органдарының технологиялық құралдарымен командалары дистанционды түрде беруде d=3,9 жабдықталған дәрежесі). Автоматтандырылған жіберу жоқтығынан тоқталуы уақытты ұстайды авариялық жағдайларда жұмыс режимін жібергенде, тоқтатқанда және қолайлы жағдайға келдіргенде.
2.6.Жобалау есебінің тұжырымдамасы.

Жобалау мақсаттың тұжырымдау.

-басқарудың тиімділігін және мұнай өнімінің есептеуін жоғарлату;

-авариялық жағдайлар санын және жабдықтардың тұрып қалу уақыты, оның қолайлы жүктеуін шешуіне қысқарту;

-жабдықтардың бұзылғандықтарын жылдам табу арқылы оның жөндеуіне шығынды азайту;

-өнімділікті өсіру және ақпаратты сараптайтын және басқаруды меңгеретін персоналдың еңбек шарттарын жақсарту;

-технологиялық процесстің көрсеткіштерін оперативті өндірістің ұйымдастыру экономикалық құрамына беру.

1 мен 2-ге дейін авариялық шектелуінің ауысу көрсеткіштері, параметрлерді 6-шы кестеге жіберілген динамикалық ауытқуын бақыланатын техникалық параметрлерін сыртқы әсерде.

Өлшеу каналдардың қателігі пайыздығы көрсеткіштерден аспауы қажет:

-мұнай қысымы -1,0;

-қосалқы жүйенің қысымы -1,0;

-мұнай температурасы -0,5;

-мұнай шығыны – 1,5;

-ақпараттық;

-дистанционды басқару;

-автоматикалық реттеу;

-технологиялық қорғаныс;

-технологиялық сигнализациялыау;

Дистанциондық басқару қосалқы жүйесінің функциялары: реттеу органдарына командаларды тұжырымдау («ашу», «жабу», «қосу», «алу», «тоқтату») және реттелетін технологиялық параметрлердің берілген көрсеткіштерін қолдау үшін реттеушілеріне қондырғыларды тұжырымдау.

1. Газ айырғышы СГ-302:

- L1 конденсатының деңгейін тұрақтандыру Q=0,1м статистикалық қателік жіберумен, В2 клапанға әсер ету арқылы;

2. Мұнайгаз айырғышы С-303/1-1:

-L11/1,2 фазалардың бөліну деңгейіне тұрақтандыру Q=0,2м статикалық қателікпен А2 клапанға әсер етуі;

- L11/1,2 мұнай деңгейін тұрақтандыру Q=0,5м жіберілген статикалық қателікпен А3 клапанға әсерету;

3.БЕ-304 буфер айырғышы:

- L17 мұнай деңгейін және фазалардың бөліну деңгейін Q=0,5м жіберілген статикалық қателікпен А4 клапанға әсерету;

4.Р301 мұнай резервуары:

- L22 фазалардың бөліну және мұнай деңгейін статикалық қателікпен Q=0,8м С1 және С2 сораптарына әсерету;

5.Н-305/1,2 мұнай сорабы:

- Р31 қысым берілген нұсқасын тұрақтандыру статикалық қателіксіз С1, С2 немесе А5 клапандарына әсерету;

6.ОВ-302/1,2 су тұнба қоймасы:

- L36 фазалар бөліну деңгейі және мұнай деңгейін тұрақтандыру Q=0,4м жіберілген статикалық қателікпен В69 клапанына әсер етуі;

7.Р-302 су резервуары:

- L39 фазалардың бөліну және мұнай деңгейін тұрақтандыру Q=0,5м жіберілген статикалық қателікпен Д1, Д2 және А6 клапандарының әсері;

Екінші жағдайда тұрақтандыру мәселлесі стандарттық ПИ – алгаритммен аналогты шығу сигналымен С1, С2 реттеу өнімділікпен сорабтармен басқару арқылы іске асады.

Қосалқы жүйесінің технолдогиялық қорғаныс функциялары: авариялық немесе авария болатын, жағдайларды табу екінші жоғарғы қосалқы жүйесінің немесе төменгі авариялық көрсеткіштер жеткенде, осы көрсеткіштерде ТП арықарай жүргізуге болмайды. 2 позициялық объектілерді командаларды дайындау технологиялық жабдықтардың қауіпсіз жағдайда жылдам ауыстыру керек.

Қосалқы жүйесінің технолдогиялық сигнализация функциялары: авариялық сигнализацияларды жасау оператор-технолог келесі жағдайларда хабарлау керек:

- ұсынылған технологиялық параметрлерді бірінші және екінші жоғарғы (төменгі) ьұйықталған көрсеткіштері жеткенде (АДП ТС қосалқы жүйесіне апарылатын немесе ақпараттық қосалқы жүйенің екінші құралдарына);

- ТЗ қондырылған кіру каналдарының іске қосылуында;

- ТЗ қондырылған шығу каналдарының іске қосылуында;

- жергілікті локалды басқару операторлық пунктіндегі бұзылғандығы;

- басқару қосалқы жүйенің қоректеу көздерінің сөндіруінде немесе олардың бөлшектері.

Оперативті-диспечерлік басқару құрылымы бойынша ұсыныстар.

Алғаш су тастау ПП «Құмкөл» кен орнының ӨП-де екі деңгейлі оперативті-дисперчелік құрылымын басқару ұсынылған 20-шы суретте көрсетілген.

Бірінші басқару деңгейі (төменгі деңгей) технологиялық операциясымен басқару деңгейі меңгеру қалқанымен, технологиялық қондырғылардың орналасқан ТО оператор-технологтың қадағалаусыз жүргізеді.

Екінші басқару деңгейі (жоғарғы деңгейі) технологиялық операциясымен басқару арқылы жұмыс сигнализациясындағы, ператор бөлмесінде орналасқан, оператор-технологтың осында болу тұрақты.
2.7. Басқару қосалқы жүйенің құрамдық сызбаларын өндеу
2.7. Технологиялық параметрлерді өлшеу каналдарының құрамын өңдеу.

Алдын ала өлшенетін технологиялық параметрлердің датчикпен өлшенетін диапозоның белгілеу қажет. әсбір технологиялық параметрлердің датчикпен өлшемін диапозоны, жоғарғы өлшеу тұйығына жақынырақ немесе өзгеретін диапазонына /21/, диапазонның (шкала) екінші шаршысына түсуі керек. Берілген ережелерді қолданып, әрі қарай өлшенетін технологиялық параметрлерінің датчиктерін таңдаймыз.

Негізгі технологиялық өлшемін параметрлердің құрамдық сызбаларын құрастырамыз.

Н-305/1,2 сорапқа сіңірілгендегі мұнай қысымының Р31-0,25 МПа құрамдық сызбасы 21- суретте көрсетілген.

17 – сурет. Н-305/1,2 Р31 сорапқа сіңірілудің мұнай қысым өлшеудің құрамдық сызбасы.

Мұнай қысымы бірінші саылы өзгерткіш – штуцермен өлшенеді. Екінші саты өзгерткіш – артық қысым өлшейтін датчигі ДИ қысым туралы сигналды бірыңғайлы электр сигналына 4-20 мА интерфейсімен ауыстырады. Бірыңғайлы электр белгісі контроллердік аналогты кіріс модуліне келіп түседі. Өлшейтін датчиктің жұмыс диапазоны 0-0,4 МПа құрайды. Артық қысым өлшейтін датчиктің беру коэффициенті 64 мА/МПа құрайды.

С-303/1 Т10/1=60⁰С мұнай газ айырғышында мұнай қосындының температурасын өлшейтін құрамдық сызбасы 18 суретте келтірілген.

Термометрде кедергінің өзгеруі арқасында температура әсерімен температура бойынша сигнал өлшенеді. Беріліс коэффициентімен 0,5 Ом/⁰С. Екінші саты өзгерткіші – нормаландырған өзгеркіш электр белгісін бірқалыпты электр сигналына 4-20мА интерфейісімін 0,53 мА/мВ берілу коэффициентімен өзгертеді. Конструктор бойынша кедергі термометрі және нормалдандыратын өзгерткіш бір құралда белгіленген (бірқалыпты сигналымен датчик), бір сигналды өзгеру сызбасы текқана температура үшін толық көрсетілген. Бірқалыпты электр сигналы әріқарай контроллердің аналогты кірісіне барып түседі. өлшейтін датчиктің жұмыс диапазоны 0-100⁰С құрайды. F4 – факелдегі газ шығыны 2000 м³/сағ өлшену құрамдық сызбасы 23 суретте келтірілген.

С-303/2 мұнай газайырғышындағы L11/1=2,6м сұйық деңгейінің өлшеу құрамдық сызбасы 24 суретте келтірілген.

Мұнай ылғалдығын М13=5% өлшейтін қрамдық сызбасы 21 суретте көрсетілген.

Ылғалдылық бірінші сатылы өзгерткішпен – бірінші датчикпен өлшенеді , ол ылғалдылық бойынша сигналды электр сигналына 0-30мВ 6мВ/% берілу коэффициентімен өзгертеді. Екінші сатылы өзгерткіш-өңдеу блогы, ол электр сигналын бір қалыпты электр сигналына 4-20мА интерфейсімен 0,53мА/мВ берілу коэффициентімен өзгертеді.

Басқа технологиялық параметрлердің каналдарын өлшеу құрамдық сызбалары келтірілген технологиялық параметрлерді өлшеу құрамдық сызбаларына ұқсас, өлшейтін датчиктердің жұмыс диапазонның өзгеруіне және берілу коэффициентіне сәйкес.

Өлшейтін құралдардын жіберілген технологиялық параметр қателіктерін есептейміз.

Көбінесе ақпаратты-өлшеу жүйелері бірнеше өлшеу каналдары мен болады, олар келісіп қосылыс қос өзара байланысқан өлшеу құралдардан (ӨҚ): датчиктер, нормаландыратын өзгерткіштер, екінші сатылы құралдар, контроллерлер және т.б. /21/.

Сурет 23 – Х параметр каналының өлшеуінің құрамдық сызбасы

Δ1, Δ2, …. Δn – олардың шығуына әкелген өлшеу құралдарында келтірілген.

Өлшеу каналының (ӨҚ) жіберілген қателігін анықтау барлық өлшеу құралдарының, ӨҚ кіретін, сомалы әсерінің жіберілген қателіктерін есептеуге әкелген. Қазіргі жаңа құралдарды бірлік саты өзгерткішпен бірқалыпты шығу сигналы болғандықтан (немесе бір өлшеу және өзгерту блокта жасалғандықтан), онда қателік жіберген сомасын есептеудің қажеті жоқ. ӨҚ қателік бола береді

Температура Т10/1=60% өлшейтін каналдың жіберілген қателігін есептеуін С-303/1 мұнай газайырғыштарында мұнай қосындысының қарастырамыз.

Бірқалыпты кедергі термометр үшін оның паспортында у=0,5% жіберілген қателігі көрсетілген.

Негізгі жіберілген қателіктің шегін табамыз.

Бұл жерде Х_N-100⁰С – тағы датчиктің өлшеу диапозоны. Температураны өлшеу нәтижесін келесі түрде келтіруге болады (60,0±0,5)⁰С.