Оценка целесообразности разработки системы оперативного управления установкой подготовки нефти. Имитационное моделирование технологического процесса подготовки нефти в установке УППН-М как объекта диагностики и оперативного управления в среде matlab.
Аннотация к работе
Сегодня, обеспечивая более 2/3 общего потребления первичных энергоресурсов и 4/5 их производства, данный комплекс является главным источником налоговых (около 42% доходов федерального бюджета) и валютных (около 46 %) поступлений государства. Нефтяная промышленность - стратегически важное звено в нефтегазовом комплексе и одна из важнейших составляющих российской экономики, обеспечивающая все отрасли экономики и население широким ассортиментом моторных видов топлива, горюче-смазочных материалов, сырьем для нефтехимии, котельно-печным топливом и прочими нефтепродуктами. В настоящее время в структуре добычи основных первичных энергоресурсов России на нефть приходится около 30 %. В настоящее время для подготовки нефти в основном используются установка типа УППН-М, состоящей из печи нагрева нефтяной эмульсии, деэмульгатора, отстойника, сепаратора, устройства обессоливания и обезвоживания нефти или установка типа Heater-Treater.Нефть с разведочных скважин Северо-Кожвинского месторождения подается на сепаратор С-1 для проведения первой ступени сепарации, где отделяется основная масса попутного газа. Поэтому в настоящее время в целях безопасности уровень жидкости в сепараторе первой ступени поддерживается на уровне 35 - 40 %, так как в этом случае при увеличении объема сырой нефти, поступающей на ЦПС, уровень жидкости в аппарате растет с меньшей скоростью. После сепаратора С-1 нефть смешивается с нефтью Южно-Лыжского и Южно-Терехевейского месторождений и поступает на нагреватель П-1, так как при повышении температуры процесс разделения эмульсии протекает более оптимально. Нагретая до 40°С, нефть через депульсаторы поступает в сепараторы С-2/1,2 для проведения второй ступени сепарации нефти от газа, выделившегося в результате нагрева, и предварительного сброса пластовой воды, содержащейся в продукции скважин Северо-Кожвинского месторождения. Из сепаратора С-2/1,2 нефть, с остаточной обводненностью не более 10%, прокачивается сырьевыми насосами H-1/(1-4) через нагреватель П-2 и нагретая до 70°С, подается на блок подготовки УКПН, состоящий из последовательно расположенных отстойника обезвоживания О-1 и отстойника обессоливания О-2, предназначенных для разделения жидкости на воду и нефть.Уровень нефти LT44 > 1 м Высокий уровень нефти в сепараторе С-1 Клапан на трубопроводе выхода нефти закрыт LV44 = 1 R1.Нарушение работы клапана Прочистить клапан, при необходимости заменить его Уровень нефти > 1 м Высокий уровень нефти в сепараторе С-2/1 Клапан на трубопроводе выхода нефти закрыт R4.Нарушение работы клапана Прочистить клапан, при необходимости заменить его Уровень нефти > 1,8 м Высокий уровень нефти в сепараторе С-2/2 Клапан на трубопроводе выхода нефти закрыт R7.Нарушение работы клапана Прочистить клапан, при необходимости заменить его Уровень нефти LT44 <0,4 м Низкий уровень нефти в сепараторе С-1 Клапан на трубопроводе выхода нефти закрыт LV44 = 1 R13.Засорился или протекает клапан на трубопроводе подачи нефти FV28 Прочистить клапан, при необходимости заменить его Уровень нефти <0,4 м Низкий уровень нефти в сепараторе С-2/1 Клапан на трубопроводе выхода нефти закрыт R14.Засорился или протекает клапан на трубопроводе подачи нефти Прочистить клапан, при необходимости заменить егоВ нормальном режиме функционирования установки первичной очистки нефти незначительные, отработанные возмущения могут быть устранены системой регулирования, но в некоторых случаях принятие решения о методах и способах воздействия на процесс, при выходе последнего из нормального режима функционирования, выполняется операторами, ведущими процесс, при этом реакции по устранению плохо документированы или определяются опытом оператора. Попытки изменений систем сигнализации или занижение порогов защиты не приводят к положительным результатам, так как большинство таких ситуаций встречаются нерегулярно и их невозможно спрогнозировать заранее, а изменение в системе сигнализации и защиты приводят к усилению влияния человеческого фактора и экономическим потерям. Многотоннажность установки, непрерывность работы технологической линии и серьезность вопросов экономических потерь при простоях являются предпосылками к дополнению существующей системы автоматизации процесса подготовки нефти дополнительный блоком, а именно, системой оперативного управления, в функции которой входит своевременное оповещение персонала о возникающей нештатной ситуации. Построение аналитических моделей процесса, функционирующих в области нештатных режимов является очень трудоемкой и не всегда осуществимой операцией, т.к. данный процесс относится к разряду так называемых слабоструктурированных и плохо формализуемых систем, для которых нет математических описаний, обеспечивающих требуемый уровень адекватности (особенно для нештатных ситуаций, изза непостоянства исходной эмульсии, поступающей из скважины).
План
Содержание
Введение
1. Оценка целесообразности разработки системы оперативного управления установкой подготовки нефти
1.1 Описание технологического процесса подготовки нефти в установке УППН-М
1.2 Анализ процесса как объекта диагностики и оперативного управления
1.3 Постановка задачи исследования и имитационного моделирования
2. Описание системы оперативного управления и диагностики процесса подготовки нефти
2.1 Обзор методов и систем диагностики состояния клапанов
2.1.1 Краткая классификация методов диагностики
2.1.2 Методы и подходы применяемые для диагностики клапанов
2.2 Использование кластеризации данных для составления нечетких правил
2.2.1 Нечеткая кластеризация данных
2.2.2 Кластеризация нечетких с-средних
2.2.3 Алгоритм Густафсон-Кесселя
2.2.4 Идентификация параметров в условной части правил с помощью нечеткой кластеризации
2.2.5 Определение количества кластеров
2.3 Описание структуры экспертной системы оперативного управления
3. Результаты имитационного моделирования
3.1 Описание среды MATLAB
3.2 Моделирование развития нештатных ситуаций дочернего фрейма 3.5. Тестирование работы интерпретатора системы
3.2.1 Описание имитационной модели в среде MATLAB
3.3 Описание тестовой модели клапана
3.4 Отладка и тестирование диагностической модели клапана
4. Технико-экономическое обоснование результатов НИР
4.1 Область использования результатов НИР
4.2 Расчет сметы затрат на НИР
4.3 Расчет договорной цены на НИР
4.4 Оценка эффективности использования НИР
5. Охрана труда и окружающей среды
5.1 Опасные и вредные производственные факторы, имеющие место при выполнении работы
5.2 Категория помещения по взрывопожароопасности. Класс пожароопасной зоны