Разработка системы автоматического регулирования давления в сети нефтепровода

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=6978

Здравствуйте, уважаемые члены комиссии, позвольте вам представить на рассмотрение дипломный проект на тему “Разработка системы автоматического регулирования давления в сети нефтепровода”.

В настоящее время магистральные нефтепроводы являются наиболее дешёвым и высоконадёжным видом транспорта нефти. Изменение величины подачи нефти в результате сезонных колебаний её добычи, появление нестационарных процессов в нефтепроводах, а также аварийные и ремонтные ситуации приводят к изменениям режимов работы нефтеперекачивающих станций. В некоторых случаях эти изменения могут привести к аварийной остановке станций и другим неблагоприятным ситуациям, сопровождаемым большими экономическими потерями. Поэтому для удержания станций и технологического участка в целом в работе возникает необходимость поддерживать давление на всасывании и нагнетании станции в заданных пределах, для чего применяется система автоматического регулирования давления.

В настоящее время для быстрого и плавного изменения величины давления наибольшее распространение получил метод дросселирования. Но, несмотря на простоту и удобство этот метод имеет существенный недостаток: он, как правило, неэкономичен. Энергия, расходуемая на дросселирование, безвозвратно теряется, что снижает общий КПД станции. Поэтому наиболее предпочтительным является метод регулирования скорости вращения насоса, который позволяет плавно менять его гидравлические и энергетические характеристики.

Кинематическая схема электропривода нефтяного центробежного насоса приведена на первом листе.

По целому ряду преимуществ для регулирования частоты вращения ротора насоса было решено использовать систему короткозамкнутый асинхронный двигатель - преобразователь частоты.

С целью снижения капитальных затрат, на станции решено было использовать только один преобразователь частоты, к которому присоединяется регулируемый электродвигатель. От этого преобразователя частоты при необходимости также производится мягкий пуск и останов всех магистральных насосных агрегатов. Схема подключения электродвигателей к преобразователю частоты изображена на первом листе.

Также здесь показана функциональная схема разработанной системы автоматического регулирования давления, которая имеет два контура: контур регулирование давления на нагнетании станции и контур поддержания минимально допустимого давления на всасывании станции. САР давления в целом состоит из технологического контроллера, преобразователя частоты, асинхронного электродвигателя центробежного насоса и датчиков давления.

На основании требований к электроприводу, определяемых особенностями технологического процесса, а также на основании обеспечения электромагнитной совместимости со стандартным асинхронным двигателем для системы автоматического регулировании давления был выбран трехуровневый преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока и автономным инвертором напряжения.

Принципиальная схема разработанной системы автоматического регулирования давления изображена на втором листе.

Схема микропроцессорных контроллеров системы управления электропривода изображена на третьем листе.

Для исследования динамических процессов системы автоматического регулирования давления была разработана структурная схема системы. Данная схема изображена на четвёртом листе. Приведены переходные процессы при изменении давления на нагнетании и всасывании станции, а также при пуске и останове магистрального насосного агрегата. В ходе анализа этих переходных процессов была подтверждена возможность использования преобразователя частоты для мягкого пуска и останова асинхронного двигателя, а также проверена стабильность работы системы автоматического регулирования давления в сети нефтепровода.

В экономической части проекта произведен расчет экономической эффективности применения разработанной системы. На листе № 6 представлены графики ВНР (ВНР = 29%), график периода окупаемости, из которого видно, что окупаемость составила чуть более пяти с половиной лет, диаграмма “паук” и таблица, в которую сведены экономические показатели эффективности системы. Произведенные расчеты позволяют сделать следующие выводы:

в условиях стабильной экономической ситуации реализация проекта на предприятии является прибыльной, поскольку суммарная ЧТС положительна;

возможно использование заёмных средств, так как внутренняя норма рентабельности проекта больше величины ставки по банковскому кредиту;

и проект при заданной вариации факторов нечувствителен к риску.

В разделе «Безопасность и экологичность проекта» рассмотрены вопросы обеспечения безопасности работающего персонала, приведена общая оценка условий труда на предприятии, которая соответствует допустимому классу, описана организация мест хранения отходов, накапливаемых на территории предприятия, перечислены чрезвычайные ситуации природного и техногенного характера. Более подробно рассмотрена авария на подводном переходе магистрального нефтепровода. Произведён расчёт максимально возможного объёма разлившейся нефти, приведён состав необходимого нефтесборного оборудования, а так же рассчитано количество сорбента, необходимого для ликвидации аварийного разлива нефти.

В целом разработанная система автоматического регулирования давления позволит значительно сократить издержки на транспортировку нефти, увеличить ресурс работы магистральных насосных агрегатов и основного электрооборудования, снизить вероятность возникновения аварийных ситуаций в гидравлической сети за счёт более мягких режимов работы оборудования уменьшения влияния.