Материал: Автоматизация работы насосной станции

Автоматизация работы насосной станции

Введение

В нашей жизни Топливно-энергетический комплекс - основа развития большинства отраслей экономики нашей страны. Важнейшим ее элементом является система магистральных нефтепроводов. Географическое расположение месторождений нефти в России и их потребителей ставит трубопроводный транспорт на первое место среди всех остальных видов. Только данный вид транспорта способен гарантировать безостановочную и равномерную поставку нефти, и нефтепродуктов, при этом соблюдая наименьшие экономические затраты.

Общество с ограниченной ответственностью "Транснефть - Дальний Восток" − одно из самых молодых предприятий в системе ОАО «АК «Транснефть». Являясь инвестором строительства второй очереди нефтепроводной системы «Восточная Сибирь - Тихий Океан» и ее эксплуатирующей организацией, компания, образованная в августе 2009 года, буквально вдохнула новую жизнь в территории Дальнего Востока.

Целью прохождения практики является ознакомление с областью и видами будущей профессиональной деятельности, а также анализ деятельности предприятия. Для осуществления этой цели должны быть реализованы следующие задачи:

. Изучение организационной структуры предприятия.

. Ознакомление с содержанием основных работ и исследований, выполняемых на предприятии.

. Приобретение практических навыков в будущей профессиональной деятельности, наиболее углубленно - в отдельных ее разделах.

1. Общие сведения о НПС-20

НПС-20 была частью программы расширения мощности нефтепровода Восточная Сибирь - Тихий Океан, на которую было отведено 2 года. Программа включала в себя пять промежуточных нефтеперекачивающих станций, четыре из которых в Якутии, и одна в Амурской области. Начало строительства НПС № 20 стартовало в сентябре 2010 года.

Данная станция строилась в 30 км от северной столицы Приамурья, и в 10 км от поселка "Восточный", что обуславливается прежде всего безопасностью. Строительство проходило на высоте, в условиях сильного ветра и не менее сильного мороза, что вызывало некоторые затруднения, однако сильно это не помешало сдать проект в сроки. Так же данная НПС - это крупный производственный объект, который обеспечивает дополнительные налоговые поступления в местный бюджет.

Данная НПС включает в себя СБК (Служебный бытовой корпус) - в котором находится руководство НПС, заведующий хозяйством, служба охраны, линейная аварийная эксплуатационная служба, энергетическое подразделение, и отдел охраны труда; ВЖК- вахтовый жилищный комплекс, который обеспечивает жилыми комнатами людей, не имеющих постоянное место жительства в близлежащих населенных пунктах; операторную станцию, которая следит за пуском и приемом нефти; камерную станцию задвижек, обеспечивающую надлежащую перекачку и нефти, склад ЛАРН (Ликвидация аварийного разлива нефти)а так же ЛЭУ - линейный эксплуатационный участок, который находится в 50 км от НПС. Таким образом данный объект не обделен перспективой развития, и отлично справляется со своей задачей по увеличению мощности.

Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе: ее доля в общем потреблении энергоресурсов составляет 48%. Применяется для получения из нее технически ценных продуктов, главным образом моторных топлив, растворителей,сырья для химической промышленности, ее подвергают переработке на предприятиях нефте-химии.

Предприятие в год транспортирует около 17500000 тонн нефти.

Рис.1. Карта-схема трубопровода

.2.Краткая характеристика производства

Нефтеперекачивающие (насосные) станции подразделяются на головные (ГНПС) и промежуточные (ПНПС). Головная НПС предназначена для приема нефтей с промыслов, смешения или разделения их по сортам, учета нефти и ее закачки из резервуаров в трубопровод. Промежуточные НПС служат для восполнения энергии, затраченной потоком на преодоление сил трения, с целью обеспечения дальнейшей перекачки нефти.

Объекты, входящие в состав ГНПС и ПНПС, можно условно подразделить на две группы: первую - объекты основного (технологического) назначения и вторую - объекты вспомогательного и подсобно-хозяйственного назначения.

К объектам первой группы относятся: резервуарный парк; подпорная насосная; узел учета нефти с фильтрами; основная насосная; узел регулирования давления и узлы с предохранительными устройствами; камеры пуска и приема очистных устройств; технологические трубопроводы с запорной арматурой.

К объектам второй группы относятся: понижающая электроподстанция с распределительными устройствами; комплекс сооружений, обеспечивающих водоснабжение станции; котельная с тепловыми сетями; инженерно-лабораторный корпус; пожарное депо; узел связи; механические мастерские; мастерские ремонта и наладки контрольно-измерительных приборов (КИП); гараж; складские помещения; административно-хозяйственный блок и т.д.

На головных нефтеперекачивающих станциях осуществляются следующие технологические операции: прием и учет нефти; краткосрочное хранение нефти в резервуарах; внутристанционные перекачки нефти (из резервуара в резервуар); закачка нефти в магистральный трубопровод; пуск в трубопровод очистных и диагностических устройств. На ГНПС может производиться подкачка нефти из других источников поступления, например, из других нефтепроводов или попутных нефтепромыслов.

Принципиальная схема головной НПС включает в себя: подпорную насосную, площадку фильтров и счетчиков, основную насосную, площадку регуляторов давления, площадку пуска скребков и резервуарный парк. Нефть с промысла направляется на площадку, где сначала очищается в фильтрах-грязеуловителях от посторонних предметов, а затем проходит через турбинные расходомеры, служащие для оперативного контроля за ее количеством. Далее она направляется в резервуарный парк, где производится ее отстаивание от воды и мех. примесей, а также осуществляется коммерческий учет. Для закачки нефти в магистральный трубопровод используются подпорная и основная насосные станции. По пути нефть проходит через площадку фильтров и счетчиков (с целью оперативного учета), а также площадку регуляторов давления (с целью установления в магистральном нефтепроводе требуемого расхода). Площадка служит для запуска в нефтепровод очистных устройств - скребков.

На промежуточных нефтеперекачивающих станциях происходит повышение напора транспортируемой нефти с целью обеспечения ее дальнейшей перекачки. Она включает основную насосную станцию, площадку регуляторов давления, площадку пуска и приема скребков, а также площадку с фильтрами-грязеуловителями. Нефть, поступающая из магистрального трубопровода, сначала проходит через фильтры-грязеуловители, затем приобретает в насосах энергию, необходимую для дальнейшей перекачки и после регулирования давления на площадке закачивается в следующий участок магистрального нефтепровода.

При работе ПНПС в режиме «из насоса в насос» (т.е. режиме, при котором конец предыдущего участка нефтепровода подключен непосредственно к линии всасывания насосов следующей НПС) промежуточные НПС не имеют резервуарных парков; в других случаях, когда перекачка ведется через резервуары или с подключенными резервуарами такие парки на ПНПС имеются. На ПНПС устанавливаются также системы сглаживания волн давления и защиты от гидравлических ударов.

1.3 Описание технологической схемы нефтеперекачивающей станции

Технологический процесс перекачки осуществляется согласно утвержденным технологическим картам нефтепровода и технологическим режимам перекачки.

Нефть поступает на НПС через приемную задвижку расположенную в узле подключения станции.

Нефть проходит через фильтры- грязеуловители Ф1,Ф2 и Ф3, где она очищается. Значение максимального перепада давления на фильтре-грязеуловителе принимается по техническим требованиям завода-изготовителя. Далее нефть поступает в магистральную насосную где проходит через магистральные насосные агрегате (насосы).

На участке трубопровода от магистральной насосной до магистрального нефтепровода установлен узел регулирования давления для поддержания заданных величин давления:

минимальное давление на входе в магистральную насосную не менее 2,1 кгс/см2

максимальное давление на выходе из магистральной насосной не более 42,5 кгс/см2

В узле регулирования давления установлены регулирующие заслонки 9в с Dy=400 на суммарную производительность Q=5000м3/час.

После узла регулятора давления нефть через выкидную задвижку НПС подается на конечный участок магистрального нефтепровода.

В зависимости от параметра, по которому срабатывает общестанционная защита, система может осуществлять:

одновременное отключение всех работающих магистральных агрегатов;

поочередное отключение работающих магистральных агрегатов, начиная с первого по потоку нефти.

Для защиты магистрального трубопровода и НПС по давлениям (на приеме НПС, в коллекторе НПС, на выходе НПС) применяются защиты.

Защиты по предельным давлениям должны воздействовать на отключение одного (первого по потоку) агрегата. При сохранении предельного давления должно осуществляться отключение следующего (по потоку) агрегата и т.д.

Срабатывание защит по давлению на приеме насосной осуществляется в пределах до 15-ти секунд выдержкой времени, необходимой для исключения их срабатывания при прохождении воздушных пробок, запуске агрегатов, отключении агрегатов на соседних станциях и т.п.

Защиты по пожару, по затоплению, по аварии в системе маслоснабжения и аварийное отключение всех работающих магистральных агрегатов.

Защиты по пожару, по затоплению, по превышению допустимого уровня загозованности (аварийный уровень или длительное (более 10 минут) сохранение предельного уровня), по аварийному уровню нефти в емкостях сбора утечек, по аварийному уровню в маслобаках маслосистемы, по аварии вспомогательных систем: подача масла к подшипниковым узлам, охлаждение электродвигателей, ЧРП, вентиляция и аварийное отключение НПС кнопкой «Стоп» предусматривает закрытие задвижек подключения НПС к магистральному нефтепроводу.

В зависимости от пусковых характеристик электродвигателя и схемы электроснабжения могут быть предусмотрены различные программы пуска агрегата, отличающиеся положением задвижки на выходе насоса в момент пуска электродвигателя:

на открытую (полностью) задвижку;

на закрытую задвижку;

на открывающуюся задвижку (задвижка сдвинулась с закрытого положения или находится в промежуточном положении).

В системе подачи масла к подшипниковым узлам насосных агрегатов предусматривается:

измерение и сигнализацию температуры масла;

сигнализацию максимального и минимального уровня в баке маслосистемы;

Насосы системы откачки утечек нефти управляются автоматически в зависимости от предельных уровней в резервуаре-сборнике.

Автоматическое отключение насоса. Откачивающего нефть из резервуара-сборника, может производиться по минимальному уровню или через определенное время после включения.

Для поворотного регулирующего затвора расчет момента привода исполнительного механизма проводится с учетом максимальной подачи по трубопроводу при любых углах прикрытия в пределах допускаемого перепада давления на исполнительном механизме.

С целью улучшения динамических свойств системы регулирования рекомендуется применять:

разные скорости перемещения исполнительных механизмов в сторону открытия и закрытия.

2. Автоматизация работы насосной станции

.1 Анализ процесса как объекта управления

перекачка нефть насосный электродвигатель

Анализ основных аппаратов- это выявление всех входных и выходных переменных, воздействующих на процесс и анализ статических и динамических характеристик каналов возмущения и регулирования.

Исходными данными при этом является математическая модель процесса.

Процесс работы нефтеперекачивающей станции это процесс перемещения жидкости из емкости 1 насосом 2 по трубопроводу 3 жидкость перекачивается в емкость 4. При большой протяженности трубопровода применяется способ из насоса в насос.

Рис. 1. Структурная схема нефте-перекачивающей станции

Показатель эффективности процесса- расход Q.

Цель управления процессом Q=Qзд

Основные элементы, подлежащие анализу- трубопровод и насос.

Управление процессом работы нефтеперекачивающей станции сводится к поддержанию заданного давления для обеспечения необходимого расхода. По способу организации процесс перемещения нефти является непрерывным.

На рисунке 2 изображена информационная схема нефтеперекачивающей станции.

Рис.2. Информационная схема объекта управления

Рвх -Давление на входе НПС

Рвых - Давление на выходе НПС

Раг - Давление (энергия) создаваемое насосным агрегатом

Рпот - Давление потерь

Таг - температура насосного агрегата

Gаг - Вибрация насосного агрегата

Материальный баланс насосного агрегата:

Р- регулируемый параметр

Рро- регулируемое воздействие (положение регулируемого органа)

На основании материального определяем регулируемые параметры насосного агрегата и регулирующие воздействия:

Регулирование давления с помощью положения регулирующего органа.

2.2 Параметры на контроль и управление

Давление в трубопроводе на входе НПС не менее 0,23 Мпа (2,3 кгс/см2) контролируется по позиции PISA-8 на АРМ. Применяется для защиты магистрального агрегата по давлению (от завоздушивания). При предельном минимальном давлении на АРМ включается цветовая и звуковая сигнализация, сигнал в РДП (районный диспетчерский пункт). При аварийном минимальном давлении менее 0,21 Мпа (2,1 кгс/см2) на АРМ включается цветовая и звуковая сигнализация, сигнал в РДП. Отключение МНА.

Давление в коллекторе НПС до узла регулирования давления не более 6,7 Мпа (67 кгс/см2)контролируется по позиции PISA-11 на АРМ.

Применяются для защиты оборудования трубопровода от максимальных давлений. при предельном максимальном давлении на АРМ включается цветовая и звуковая сигнализация, сигнал в РДП. При аварийном максимальном давлении более 6,97 Мпа (69,7 кгс/см2) на АРМ включается цветовая и звуковая сигнализация, сигнал в РДП. Отключение МНА.

Давление на выходе НПС после узла регулирования давления не более 4, 09 Мпа (40,9 кгс/см2) контролируется по позиции PIC-9 на АРМ. Применяются для защиты оборудования трубопровода от максимальных давлений. При предельном максимальном давлении на АРМ включается цветовая и звуковая сигнализация, сигнал в РДП. При аварийном максимальном давлении более 4,25 МПа (42,5 кгс/см2) на АРМ включается цветовая и звуковая сигнализация, сигнал в РДП. Отключение МНА.

Максимальный перепад давления на регуляторе давления 2 Мпа (20 кгс/см2) контролируется на АРМ. При предельном максимальном перепаде давления на АРМ включается цветовая и звуковая сигнализация, сигнал в РДП. При сохранении предельного давления отключение МНА.

Перепад давлений не более или равном 50 кПа (0,5 кгс\см2) на фильтрах- грязеуловителях контролируется в позициях PDIA-16, PDIA-17 на АРМ. Применяется для защиты оборудования и трубопровода от разряжения. При увеличении перепада давлений более 50 кПа( 0,5 кгс/см2) на АРМ включается цветовая и звуковая сигнализиция.