Автореферат

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет»
(ФГБОУ ВО КНИТУ)
Институт управления, автоматизации и информационных технологий
Факультет управления и автоматизации
Кафедра «Систем автоматизации и управления технологическими
процессами»
На правах рукописи
УДК
Паршин Илья Андреевич
Автоматизация оперативного узла учёта газа
Автореферат
диссертации на соискание степени магистра
по направлению «15.04.04 - Автоматизация технологических процессов и производств»
Магистерская программа «Автоматизация процессов контроля и управления потоками
энергоносителей»
Казань 2019 год
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном
учреждении
высшего
образования
«Казанский
национальный
технологический университет» (ФГБОУ ВО КНИТУ), Институте управления, автоматизации
и информационных технологий на кафедре «Систем автоматизации и управления
технологическими процессами».
Научный руководитель: к.т.н., доцент, Валеев И.Н.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
исследовательский
В научных журналах:
1.
И.Н.
Валеев,
И.А.
Паршин,
Метрологические
характеристики
ультразвуковых счётчиков и особенности их эксплуатации на оперативном узле
учёта газа/Приоритетные направления развития науки и технологий: Доклады
XXV международной научно-практической конференции. Тула. 2019 г., с. 128-
Рецензент: к.т.н., Николаев Н.А.
132.
2
11
безопасности
для
этой
операторной
с
целью обеспечения
персонала
безопасностью.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. При добыче нефти выделяется большое
В конце работы было проведено технико-эконoмическое обоснование
количество растворенного в ней газа, называемого свободным (попутным)
внедрения АСУТП; рассчитаны капитальные затраты, эксплуатационные
нефтяным газом и являющимся нецелевым продуктом, состоящим в основном
затраты, эконoмическая эффективность проекта, срoк окупаемости.
из метана и более тяжелых углеводородов, таких как этан, пропан, бутан и
другие. Но сам по себе свободный нефтяной газ (далее – СНГ) – это ценное
сырье для дальнейшей переработки. Также СНГ используют на энергетических
установках для выработки электроэнергии – это позволяет нефтяным
компаниям решить проблему энергоснабжения промыслов, не прибегая к
покупке электроэнергии. Кроме того, СНГ нагнетают обратно в пласт, что
позволяет повышать уровень извлечения нефти из пласта.
Однако, часть СНГ сжигается на факельных установках, причиняя тем
самым вред окружающей среде. Правительством РФ установлено предельно
допустимое значение показателя сжигания на факельных установках и (или)
рассеивания СНГ в размере не более 5 процентов объёма добытого СНГ.
Исходя из выше озвученных причин, требуется ведение учета СНГ на
добывающем предприятии. Требования к учету представлены в таких
нормативных документах, как налоговый кодекс Российской Федерации
(обеспечение достоверности налогооблагаемой базы), закон «О недрах»
(соблюдение лицензионных соглашений), постановления правительства «О
мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха
продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках» и
«Об особенностях исчисления платы за выбросы загрязняющих веществ,
образующихся при сжигании на факельных установках и (или) рассеивании
попутного нефтяного газа», закон «Об обеспечении единства измерений», а
также технические регламенты и стандарты ГОСТ.
Учет
газа
организуется
с
целью:
измерения
объёма
газа
для
осуществления взаимных финансовых расчетов между участниками рынка
(поставщиком, газораспределительной организацией и потребителем газа);
технологического контроля (параметры газа, потери, внештатные ситуации), а
10
3
также контроля за расходными и гидравлическими режимами систем
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
газоснабжения; составления баланса приема и отпуска газа; оптимизации
распределения и экономии потребления газа; контроля за рациональным и
эффективным использованием газа.
В магистерской работе были получены результаты, отражающие новизну
работы:
– в работе проведен анализ выбранного комплекса технических средств
Узел учета - комплект средств измерений и устройств, обеспечивающий
автоматизации
учет количества газа, а также контроль и регистрацию его параметров.
Учет подачи и расхода газа разделяются на коммерческий (расчетный) и
технологический (оперативный).
и
обоснован
выбор
этих
средств
между
разными
производителями, где были учтены цена и технические характеристики средств
автоматизации.
– был проведён расчёт метрологических характеристик измерительной
1) Коммерческий учет газа – учет газа при финансовых расчетах
системы газа, основой которого является расчёт пределов допускаемой
поставщика и потребителя, осуществляемый на основе действующих правил и
относительной погрешности определения объёмного расхода и объёма газа,
положений. Он служит также для контроля установленных (лимитных) норм и
приведённого к стандартным условиям, по ГОСТ 8.611-2013. По итогам этого
режимов потребления. Учет потребления газа осуществляется с помощью узлов
расчёта,
учета (измерительными комплексами), установленными на ГРС или счетчиками
определения объёмного расхода и объёма газа, приведенного к стандартным
газа у потребителя. Вероятность результатов измерения проверяется обеими
условиям, удовлетворяют требованию точности измерения, изложенному в
сторонами.
приказе № 179 Минэнерго РФ от 15.03.2016 г.
полученные
значения
пределов
относительной
погрешности
Условия при измерении газа для коммерческого учета приводятся к
Также в магистерской работе была полностью описана технологическая
стандартным (стандартным условиям согласно ГОСТ 2939-63 считаются
часть нашей автоматизированной системы оперативного узла учёта газа.
температура газа +20°С, давление 760 мм рт. ст. (101,325 кПа) и относительная
Аргументированно определены места отбора импульсов датчиков. Далее были
влажность 0 %).
определены параметры системы, подлежащие контролю и регулированию, а
2)
Основой
технологического
(оперативного)
контроля
является
получение информации, необходимой для контроля норм расхода газа и
также
параметры,
подлежащие
сигнализации,
блокировке
и
защите.
Определены диапазоны параметров измеряемой среды.
проведения работ по повышению эффективности использования газа на
Для монтажа электропроводок использовались кабели контрольные
предприятии. Технологический (оперативный) контроль ведется с помощью
ГЕРДА-КВКнг 4х1 (4 – количество жил; 1 – сечение жил) НПП «ГЕРДА». В
средств измерений расхода газа, выпускаемых серийно.
качестве
Целью настоящей работы является автоматизация оперативного узла
учёта смеси природного и попутного нефтяного газа, ведение оперативного
учёта выпускаемой и реализуемой продукции, снижение производственных
издержек,
повышение
качества
производимой
4
продукции,
получение
клеммных
(распределительных)
коробок
использовались
универсальные взрывозащищённые коробки Terminator марки ZP-S-XP,
крепящиеся на трубе, и марки ZP-S-WP, крепящиеся на стене.
Затем была спроектирована операторная с расположенным в нем
оборудованием и были выполнены расчеты по обеспечению производственной
9
нормирование метеорологических условий в производственных помещениях и
экономической эффективности за счет внедрения системы автоматизации и
категорирование
управления технологическим процессом на оперативном узле учёта газа.
производственных
помещений
по
взрывопожарной
и
пожарной опасности.
Десятая
глава
Разработанная система управления поможет увеличить экономическую
посвящена
технико-экономическому
расчёту
эффективность проекта и срок окупаемости, улучшить показатели качества
разработанного проекта. Были проведены расчёт капитальных затрат на
выпускаемой продукции, сократить затраты на производстве, а также
создание и внедрение АСУТП, расчёт изменения эксплуатационных издержек,
поспособствует росту производительности труда, сэкономит время и сократит
а также рассчитаны технико-экономические показатели.
рабочий труд. С учетом вышесказанного, цель настоящей работы является
актуальной.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
1.
провести анализ технологического процесса;
2.
определить места отбора импульсов;
3.
определить параметры, подлежащие контролю и регулированию;
4.
определить параметры, подлежащие сигнализации, защите и
блокировке;
5.
определить диапазоны измеряемых параметров;
6.
осуществить
обоснованный
выбор
технических
средств
автоматизации;
7.
провести расчёт метрологических характеристик измерительной
системы;
8.
провести
расчёт
экономического
эффекта
от
внедрения
предложенных решений.
Новизна работы состоит в следующем:
– в работе проведен анализ выбранного комплекса технических средств
автоматизации
и
обоснован
выбор
этих
средств
между
разными
производителями, где были учтены цена и технические характеристики средств
автоматизации.
– был проведён расчёт метрологических характеристик измерительной
системы газа, основой которого является расчёт пределов допускаемой
относительной погрешности определения объёмного расхода и объёма газа,
приведённого к стандартным условиям, по ГОСТ 8.611-2013.
8
5
Практическая ценность работы. Получены следующие результаты
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
прикладного характера, которые получили внедрение на практике:
– разработана автоматизированная система управления на оперативном
узле учёта газа, предназначенная для автоматизированного измерения и
оперативного учёта объёмных и физических показателей газа, добываемого на
– произведён расчёт метрологических характеристик, в частности был
сделан расчёт относительной погрешности определения объёмного расхода и
объёма газа, приведённого к стандартным условиям, по ГОСТ 8.611-2013. По
этого
расчёта,
назначение проектируемого объекта; технические характеристики, основные
конструктивные и технические решения оперативного узла учёта газа; был
расписан
месторождениях;
итогам
В первой главе был описан технологический процесс. Описаны
полученные
значения
пределов
относительной
погрешности определения объёмного расхода и объёма газа, приведенного к
стандартным условиям, удовлетворяют требованию точности измерения,
изложенному в приказе № 179 Минэнерго РФ от 15.03.2016 г.
Полученные результаты прикладного характера привели к получению
экономического эффекта, снижению материальных затрат и экономии времени.
Апробация работы. Основные теоретические и прикладные результаты
диссертационной работы изложены в 1 публикации автора, принимавшего
участие в XXV международной научно – практической конференции
«Приоритетные направления развития науки и технологий» конференции.
Структура и объем работы. Магистерская работа состоит из введения,
десяти глав, выводов по работе, списка использованных литературных
источников и приложений. Она изложена на __ страницах. Список литературы
принцип
действия
оперативного
узла
учёта
газа
и
объём
автоматизации.
Во второй главе было определены места отбора импульсов.
В третьей главе определили параметры, подлежащие контролю и
регулированию.
Определение параметров, подлежащих контролю и регулированию, было
изложено в четвертой главе.
В пятой главе были определены диапазоны измеряемых параметров. Был
указан режим работы оперативного узла учёта газа, а также представлены
физико-химические свойства газа.
В шестой главе был сделан выбор и обоснование выбора комплекса
технических средств автоматизации. Были проанализированы и выбраны
необходимые датчики, барьеры искрозащиты, исполнительные устройства,
измерительно-вычислительный комплекс, контроллер, АРМ оператора.
В седьмой главе был осуществлён выбор контрольных кабелей и
распределительных коробок для монтажа электропроводок.
Восьмая глава посвящена расчёту метрологических характеристик. Был
сделан расчёт относительной погрешности измерений объёмного расхода и
включает в себя __ наименований.
объёма газа, приведённого к стандартным условиям. По итогам этого расчёта,
полученные значения пределов относительной погрешности определения
объёмного расхода и объёма газа, приведенного к стандартным условиям,
удовлетворяют требованию точности измерения.
В девятой главе приведены меры и расчёты для обеспечения
производственной безопасности. Были сделаны расчёты контура заземления,
искусственного освещения, вентиляции и отопления, молниезащиты. Был
рассмотрен комплекс мер по снижению шума и вибрации. Определено
6
7