Разработка автоматизированной системы управления подогревателем нефти ПТБ-10Э | Статья в сборнике международной научной конференции

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 17 августа, печатный экземпляр отправим 21 августа.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Силаев А. А., Семенов А. В. Разработка автоматизированной системы управления подогревателем нефти ПТБ-10Э [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы VI Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2018 г.). — СПб.: Свое издательство, 2018. — С. 32-35. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/288/14374/ (дата обращения: 13.11.2019).



Нефтяная промышленность — ведущая отрасль российской промышленности, включающая в себя добычу, переработку, транспортировку и сбыт нефти, а также производство и сбыт нефтепродуктов. Дальнейшее развитие и совершенствование технологических процессов переработки нефти связано с созданием установок большей мощности, оснащённых современным оборудованием. В связи, с чем возрастают стоимость обслуживания аппаратуры, а также требования к обслуживающему персоналу [1].

Автоматизация технологических процессов позволит сократить затраты на обслуживание, а также снизить нагрузку на персонал. Результатами автоматизации технологических процессов являются:

– Увеличение объёма выпускаемой продукции;

– Снижение себестоимости выпускаемой продукции;

– Улучшение качества выпускаемой продукции;

– Повышение надёжности технологического оборудования и увеличение их срока службы;

– Уменьшение численности обслуживающего персонала;

– Экономия материалов;

– Улучшение условий труда и техники безопасности.

Процесс нагрева нефтепродуктов является неотъемлемой частью производства в нефтяной промышленности и позволяет решить такие задачи как:

– Транспортировка нефтепродуктов;

– Операции слива-налива высоковязких нефтепродуктов.

Подогрев нефти на производстве производится для улучшения текучести и снижения вязкости нефтепродуктов. На нефтяном промысле подогрев нефти проводят при её деэмульсации в трубчатых печах до температуры 40–90 °С. Подогрев нефти позволяет ускорить процесс разрушения и разделения нефтяных эмульсий, т. е. добиться более глубокого обессоливания нефти и обезвоживания нефти [2].

Наиболее распространённым способом подогрева нефти является ее подогрев в трубчатых блочных печах, например, в трубчатой блочной печи ПТБ-10Э, которая предназначена для нагрева нефтяных эмульсий и нефти при их промысловой подготовке к транспортировке.

Характеристики трубчатой блочной печи ПТБ-10Э представлены в таблице 1.

Рис. 1. Печь трубчатая блочная ПТБ-10Э.

Таблица 1

Технические характеристики печи трубчатой блочной ПТБ-10Э.

Номинальная тепловая мощность

13,9 МВт

Нагреваемая среда

Нефть, нефтяная эмульсия с содержанием сероводорода в попутном газе не более 0,1 % мас.

Номинальная производительность по продукту

500 т/ч

Температура продукта на входе/выходе

Не менее + 5°С / не более + 90°С

Рабочее давление

6,3 МПа

Топливо

Природный или попутный нефтяной газ, осушённый и очищенный, с содержанием сероводорода не более 0,002 % мас.

Расход топлива

1600 нм3

КПД

85 %

Габаритные размеры (д / ш / в)

15,8 м / 3,52 м / 8,135 м

Масса

46,7 т

Характерной особенностью печей данного типа является более благоприятный, в сравнении с другими печами, тепловой режим поверхностного нагрева, обеспечивающий «мягкий» нагрев продукта в трубах змеевиков и, тем самым, предотвращающий коксообразование. Этот режим, при котором поверхности труб змеевиков получают равномерный нагрев, достигается путем создания достаточного равномерного поля по всему внутреннему объему теплообменной камеры за счет интенсивной рециркуляции продуктов сгорания топлива.

Как объект управления трубчатую блочную печь можно представить в виде, показанном на рисунке 2.

Рис. 2. Печь ПТБ-10Э как объект управления.

В данном процессе, основными показателями эффективности, по которым судят о качественном течении процесса, является температура нефтепродукта на выходе из печи, которая должна составлять 90±2°C.

Вторым показателем эффективности является производительность печи 500 т/час.

Третий показатель — это энергетические затраты на процесс нагрева:

– Расход газа — 1600 нм3/ч;

– Расход воздуха — 24000 нм3/ч.

Тогда целью управления процессом является поддержание температуры нефтепродукта на выходе из печи на значении 90±2°C. При заданной производительности, при минимальных энергетических затратах, при условии, что процесс будет безопасным, безаварийным и непрерывным.

В первую очередь рассматривается возможность регулирования основного показателя эффективности, т. е. температуры нефтепродукта.

Сначала рассматривается широта номенклатурной базы для измерения данного показателя. Технических средств измерений температуры существует великое множество для любых типов производств и для различных условий эксплуатаций. При этом существуют каналы для внесения регулирующих воздействий, численные изменения которых непосредственно влияют на температуру нефтепродукта. Это линия подачи нефтепродукта и линия подачи газа. Изменяя скорость, с которой нефтепродукт двигается по змеевику при постоянном расходе газа, можно добиться необходимого уменьшения или увеличения температуры, но установка клапана на линии подачи нефтепродукта сделает переменной производительность процесса, что недопустимо. Так же стоит учесть, что если печь является одним из звеньев производственной цепи, то этот клапан будет вносить возмущения в работу других устройств. Поэтому для регулирования температуры выбирается вариант с клапаном на линии подачи газа. Помимо газа так же необходимо регулировать подачу воздуха и контролировать температуру дымовых газов внутри печи. В противном случае, при избыточном расходе воздуха, в дымовых газах присутствует большее количество кислорода, что при нарушении техники безопасности может привести к взрыву.

Система управления ПТБ-10Э представляет собой комплекс программных и технических средств, выполняющих задачу автоматизированного контроля и управления технологическими процессами подогрева нефти.

Система управления состоит из трех уровней:

– полевой уровень — датчики и исполнительные механизмы, устанавливаемые непосредственно на печи.

– средний уровень — шкафы управления с программируемым логическим контроллером и панелью оператора, а также частотный привод для управления вентиляторами;

– верхний уровень — технологический компьютер с установленным АРМ оператора для дистанционного контроля и управления объектом.

Рис. 3. Структура АСУ ТП печи ПТБ-10Э.

Разработанная автоматизированная система управления технологическим процессом подогрева нефти в печи ПТБ-10Э приведет к оптимизации режимов работы оборудования, повышению уровня безопасности эксплуатации, повышению экономичности работы оборудования, повышению надёжности и долговечности работы основного оборудования, уменьшению психофизической нагрузки и вероятности ошибочных действий оперативного персонала.

Литература:

1. Нефтяная промышленность России // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Нефтяная_промышленность_России (дата обращения: 21.05.2018)

2. Подогрев нефти // Горная энциклопедия. URL: http://www.mining-enc.ru/p/podogrev-nefti/ (дата обращения: 21.05.2018)

Основные термины (генерируются автоматически): выпускаемая продукция, температура нефтепродукта, печ, трубчатая блочная печь, технологический процесс подогрева нефти, содержание сероводорода, система управления, расход газа, процесс, основной показатель эффективности, обслуживающий персонал, нефтяная промышленность, нефть, линия подачи нефтепродукта, линия подачи газа, управление.

Похожие статьи

Подогрев и вероятная температура нефтепродуктов...

На нефтебазах подогрев нефтепродуктов в резервуарах позволяет решить сложную задачу, связанную с операциями слива и налива продукта. Нефть и нефтепродукты при понижении температуры воздуха становится более вязкими и транспортирование их без подогрева...

Автоматизированная система управления процессом...

Основные термины (генерируются автоматически): рабочая зона, температура трубы, печ, основной показатель эффективности, рабочая зона печи, регулятор температуры, воздух путем, изменение подачи воздуха, закалочная печь, термообработка труб.

Повышение энергоэффективности трубопроводной системы...

Ключевые слова: нефтепровод, высоковязкая нефть, совмещенная характеристика, температура подогрева нефти, изменение характеристик центробежных насосов. Казахстан обладает большими подтвержденными запасами нефти и газа.

Автоматизация технологического процесса термообработки...

Данный метод регулирования выполнит основной показатель эффективности, так как температура горения смеси зависит от расхода газа, и как следствие температура в рабочей зоне печи.

Особенности транспортировки высоковязкой нефти в условиях...

Химическая технология и промышленность.

Основными нефтяными маршрутами являются: Узень — Атырау — Самара, Каламкас — Каражанбас

Пшенин, В.В. Критериальные уравнения теплообмена при перекачке с подогревом нефти и нефтепродуктов / В.И. Климко...

Защита от коррозии оборудования первичной подготовки нефти

Однако нефтяные газы, как и природные, часто содержат примеси сероводорода, углекислого газа, а при сборе и подготовке нефти может попасть кислород воздуха. Кислые газы растворяются в пленке влаги...

Анализ методов и перспективы борьбы с потерями нефти на...

Размещение основных месторождений нефти и газа в районах, удаленных от промышленно развитых регионов, диктует в свою очередь разработку простых и эффективных технологий сокращения технологических потерь и утилизации углеводородного сырья.

Анализ характерных дефектов печей нагрева нефти по...

Вопросам продления срока службы трубчатых печей и подогревателей для нагрева нефтяных эмульсий, нефти при их промысловой подготовке на опасных производственных объектах посвящена эта статья. В статье рассмотрены дефекты и причины их возникновения.

Учет риска прогара трубчатой печи при оптимизации процесса...

Вопросы оценки и анализа риска имеют особую актуальность для предприятий нефтяной и нефтехимической промышленности в связи с повышенным уровнем опасности таких производств, широким спектром рисков и спецификой технологических решений.

Похожие статьи

Подогрев и вероятная температура нефтепродуктов...

На нефтебазах подогрев нефтепродуктов в резервуарах позволяет решить сложную задачу, связанную с операциями слива и налива продукта. Нефть и нефтепродукты при понижении температуры воздуха становится более вязкими и транспортирование их без подогрева...

Автоматизированная система управления процессом...

Основные термины (генерируются автоматически): рабочая зона, температура трубы, печ, основной показатель эффективности, рабочая зона печи, регулятор температуры, воздух путем, изменение подачи воздуха, закалочная печь, термообработка труб.

Повышение энергоэффективности трубопроводной системы...

Ключевые слова: нефтепровод, высоковязкая нефть, совмещенная характеристика, температура подогрева нефти, изменение характеристик центробежных насосов. Казахстан обладает большими подтвержденными запасами нефти и газа.

Автоматизация технологического процесса термообработки...

Данный метод регулирования выполнит основной показатель эффективности, так как температура горения смеси зависит от расхода газа, и как следствие температура в рабочей зоне печи.

Особенности транспортировки высоковязкой нефти в условиях...

Химическая технология и промышленность.

Основными нефтяными маршрутами являются: Узень — Атырау — Самара, Каламкас — Каражанбас

Пшенин, В.В. Критериальные уравнения теплообмена при перекачке с подогревом нефти и нефтепродуктов / В.И. Климко...

Защита от коррозии оборудования первичной подготовки нефти

Однако нефтяные газы, как и природные, часто содержат примеси сероводорода, углекислого газа, а при сборе и подготовке нефти может попасть кислород воздуха. Кислые газы растворяются в пленке влаги...

Анализ методов и перспективы борьбы с потерями нефти на...

Размещение основных месторождений нефти и газа в районах, удаленных от промышленно развитых регионов, диктует в свою очередь разработку простых и эффективных технологий сокращения технологических потерь и утилизации углеводородного сырья.

Анализ характерных дефектов печей нагрева нефти по...

Вопросам продления срока службы трубчатых печей и подогревателей для нагрева нефтяных эмульсий, нефти при их промысловой подготовке на опасных производственных объектах посвящена эта статья. В статье рассмотрены дефекты и причины их возникновения.

Учет риска прогара трубчатой печи при оптимизации процесса...

Вопросы оценки и анализа риска имеют особую актуальность для предприятий нефтяной и нефтехимической промышленности в связи с повышенным уровнем опасности таких производств, широким спектром рисков и спецификой технологических решений.