Разработка АСУТП установки низкотемпературной 3S сепарации (supersonic separation)

1. Разработка АСУТП установки низкотемпературной 3S сепарации (supersonic separation)

.

2. Цели и задачи проекта

Цель работы: разработка микропроцессорной системы автоматизированного
управления технологическим процессом технологии 3-S сепарации газа.
Основные задачи :
▰
▰
▰
анализ технологического процесса технологии 3-S сепарации газа;
разработка структурной и функциональной схем автоматизации;
выбор технических
управления;
▰
средств
микропроцессорной
системы
контроля
и
разработка визуализации технологического процесса.
2

3. Объект исследования

▰
Технология базируется на охлаждении природного газа в сверхзвуковом
закрученном потоке газа.
▰
Районом размещения объекта является Тюменская область, ЯНАО; площадка
строительства Дожимная компрессорная станция Комсомольского
месторождения (ДКС "Комсомольская").
▰
Наименование рабочей среды и ее агрегатное состояние: смесь углеводородного
конденсата с растворенным газом и ПНГ - попутный нефтяной газ.
3

4. Технологии осушки природного газа

Подготовка газа к транспорту заключается в очистке его от механических примесей и удалении
жидкой фракции.
Традиционные технологии осушки газа:
▰
▰
▰
абсорбционная – поглощение влаги жидкими абсорбентами;
адсорбционная - поглощение влаги твёрдыми адсорбентами;
низкотемпературная сепарация – за счёт дросселирования газа под пластовым давлением.
Недостатки: высокие капитальные и эксплуатационные затраты.
Для малодебитных месторождений – не рентабельны.
Требуется разработка новых технологий.
4

5. Актуальность проекта

ДКС «Комсомольская» использует новую технологию 3-S
сепарации газа
▰
Сверхзвуковой поток реализуется с помощью конфузорно –
диффузионного сопла Лаваля. В таком сопле газ разгоняется до
скоростей, превышающих скорость звука в газе.За счёт перехода
части потенциальной энергии в кинетическую происходит сильное
охлаждение газа.
▰
Использование 3-S сепаратора дает экономию капитальных затрат
от 30 до 70 % в зависимости от ныне применяемого оборудования
и характеристик обрабатываемого газа.
5

6. 3S сепарация газа

6

7. Технологический процесс

7

8. Функции системы автоматизации

▰
Задание оператором режимов работы, программное
технологическим процессом и защита агрегатов;
▰
местный контроль и дистанционное измерение температуры и давления газа на входе и
выходе установки, на входе и выходах сепараторов;
▰
автоматическое регулирование давления на входе и выходе на основе и алгоритмов
регулирования;
▰
оперативное представление оператору и ЦПС необходимой текущей информации о ходе
технологического процесса и формирование сигнализаций для оповещения персонала о
выходе параметров техпроцесса за границы допуска и в аварийных ситуациях;
▰
автоматическое регулирование расхода газа на входах сепараторов.
и
кнопочное
управление
8

9. Схемы автоматизации

9

10. Структура АСУ

Система автоматизации организована по
трехуровневому
иерархическому
принципу
10

11. Нижний уровень системы

Контролируемый
параметр
Уровень
Нижний уровень системы автоматизации включает первичные
средства измерения, датчики технологических параметров,
аппараты местного управления и сигнализации
Модель
Emerson 5301
Сигнализатор
верхнего/нижнего
уровня
Ризур - 901
Перепад давления
Метран 150 CD
Температура
ТСМУ Метран-274
Избыточное
давление
Метран-150 TG
Расход газа
СВГ.М
Загазованность
ОГС-ПГП
11

12. Средний уровень системы

▰
Микроконтроллер с модульной системой
ввода/вывода и управления (каждый модуль
состоит из трех основных компонентов:
клеммной колодки, модуля электроники и
базового модуля)
12

13. Алгоритмы управления

▰
Structured Text (ST) — язык
программирования
стандарта
IEC61131-3.
Предназначен
для
программирования
промышленных контроллеров и
операторских станций. Широко
используется
в SCADA/HMI/SoftLogic пакетах.
По структуре и синтаксису ближе
всего
к
языку
программирования Паскаль.
Алгоритмы управления:
▰
Алгоритмы пуска (запуска)/ остановки технологического
оборудования.
▰
ПИД-алгоритмы
автоматического
регулирования
технологическими параметрами Обработка сигналов
(входных/выходных).
▰
▰
▰
Обработка сигналов исполнительных механизмов.
Алгоритм работы клапанов.
Авторизация, журнал событий, сохранение настроек.
13

14. SCADA

Результатом
разработки
визуализации проекта является
мнемосхема установки 3-S
сепарации
газа
на
ДКС
«Комсомольская».
14

15.

15

16. Заключение

▰
▰
▰
Разработана система автоматизированного управления установкой подготовки газа на
ДКС «Комсомольская»: структурная и функциональная схемы автоматизации блока
3-S сепарации газа и разделителя жидкости, позволяющие определить состав
необходимого оборудования и количество каналов передачи данных и сигналов.
Системы автоматизации блока 3-S сепарации и разделителя жидкости,
диспетчерского контроля и управления спроектированы на базе полевых устройств,
промышленных контроллеров серии Х20 компании B&R и SCADA-программы в
составе пакета Automation Studio. Для поддержания заданных значений в сепараторе
используется алгоритм автоматического регулирования (ПИД-регулятор).
В заключительной части проекта разработаны дерево экранных форм и мнемосхемы
установки подготовки газа.
16

17. THANKS!

17