Выбор технических средств измерения параметров установки низкотемпературной очистки газа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ

 

 

Кафедра «Автоматизации и вычислительной техники»

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

по дисциплине

“ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ»

 

на тему:

" ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОЧИСТКИ ГАЗА"

 

 

 

Студент: гр. АТП-09-1,  Волегов Ю.С.

(подпись)

 

Руководитель: к.т.н., доцент Овчинникова В.А.

(подпись)

 

 

Дата защиты              Оценка

 

 

 

Реферат

Пояснительная записка  с. 41, рис. 21, табл. 13, источников 10, прил. 2

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР, ДАТЧИК, СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ, ПРИЦИП ИЗМЕРЕНИЯ, КОРИОЛИСОВЫЙ РАСХОДОМЕР, НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ОСУШКА ГАЗА.

Объектом  исследования данного курсового  проекта является технологическая часть установки комплексной подготовки газа(УКПГ) - низкотемпературная осушка газа.

Цель работы – выбор технических средств автоматизации для установки низкотемпературной осушки природного газа.

 

Содержание                  стр.

Введение 4

1 Технологический процесс 5

1.1 Общая характеристика объекта 5

1.2 Описание технологического процесса 5

2 Автоматизация технологического процесса 7

2.1 Описание процесса автоматизации 7

2.1.1 Входной сепаратор 7

2.1.2 Теплообменник газ-газ 7

2.1.3 Низкотемпературный сепаратор 8

2.1.4 Технологический блок разделителя 9

2.2 Выбор технических средств измерения 10

3 Измерение расхода жидкости на узле учёта 24

3.1 Основные теоретические положения 24

3.2 Измерение плотности 29

3.3 Модельный ряд расходомеров различных фирм 31

3.4 Краткие сведения о сенсорах 34

Заключение 35

Список используемых источников 36

Приложение А 37

Приложение Б 40

 

Введение

Автоматизация производственных процессов предусматривает  комплекс технических средств измерений  и контроля над технологическим  процессом. В их состав входит первичные  датчики – например: датчики давления, датчики температуры, расходомеры  и т.д. Они обеспечивают безаварийную работу исполнительных механизмов совместно  с вторичными приборами и контроллером. Одним из главных направлений  технического прогресса является использование  ЭВМ, что способствует дальнейшему  повышению производительности труда  и улучшению условий производства. Большое внимание, в последнее  время, уделяется вопросам измерения  технологических параметров, разработке новых методов и средств измерения, а также  повышению точности измерения  и надежности системы.

При автоматизации технологических  процессов и управлении технологическими объектами широко используются микропроцессорные  контроллеры и ЭВМ, что позволяет  получать более точные результаты измерений, т.е. уменьшить погрешности измерений, и более эффективно использовать имеющиеся ресурсы, что в свою очередь отражается на экономических  показателях производства в целом.

 

1. Технологический процесс

1. Общая характеристика объекта

Установка комплексной подготовки газа (УКПГ) представляет собой комплекс технологического оборудования и вспомогательных систем, обеспечивающих сбор и обработку природного газа и газового конденсата. Товарной продукцией УКПГ являются: сухой газ газовых месторождений, сухой отбензиненный газ газоконденсатных месторождений, газовый конденсат.

Промысловая обработка газа на УКПГ состоит из следующих этапов:

— абсорбционная или адсорбционная сушка;

— низкотемпературная сепарация  или абсорбция;

— масляная абсорбция.

На газовых месторождениях подготовка газа заключается в его  осушке, поэтому там используются процессе абсорбции или адсорбции.

На газоконденсатных месторождениях осушка и выделение легкоконденсирующихся  углеводородов осуществляются путём  низкотемпературной сепарации, низкотемпературной абсорбции или низкотемпературной масляной абсорбции.

2. Описание  технологического процесса

Технологическое оборудование можно поделить на следующие блоки:

• блок входного сепаратора;
• блок теплообменника газ-газ;
• блок эжектора;
• блок низкотемпературного сепаратора;
• блок разделителя;

В входном  сепараторе механические примеси и  жидкая фаза отделяются от газа при  помощи узла завихрителя, сетчатого отбойника, решетки. Более тяжелая жидкая фаза и механические примеси задерживаются сетчатым отбойником и решеткой и стекают в нижнюю полость. Далее газ проходит через сепарирующие элементы, где происходит окончательная очистка и осушение газа от паров влаги, и выходит из сепаратора через выходной штуцер. Выделившаяся жидкая фаза через сливные патрубки из верхней полости стекает в нижнюю. Конденсат периодически удаляется через узел сброса конденсата.

Сырой газ из блока входного сепаратора поступает через входной патрубок в трубное пространство секций теплообменника, проходит через трубки трубного пучка  и охлаждается от подаваемого  в межтрубное пространство газа осушенного, поступающего из низкотемпературного сепаратора, имеющего более низкую температуру.

Газ по входному трубопроводу поступает в верхнюю емкость низкотемпературного сепаратора, пройдя через завихритель и сетчатый отбойник, установленные на входе, более тяжёлая жидкая фаза и механические примеси задерживаются отбойником и решеткой и стекают в нижнюю емкость. Далее поток газа проходит сепарирующие элементы, где происходит очистка газа и осушение от паров влаги, и выходит из сепаратора через выходной патрубок. Жидкая фаза из верхней емкости стекает в нижнюю, где разделяется на фракции (конденсат и водометанольный раствор) различающиеся по плотности. Верхний слой более легкого конденсата переливается через перегородка в накопительный отсек конденсата, а более тяжелая смесь воды и растворенного в ней метанола через трубу привода механизма уровня, устанавливающего уровень раздела фаз жидкости, поступает в накопительный отсек насыщенного метанола. Одновременно при движения жидкости по емкости происходит её дегазация.

В блоке  разделителя из промысловой жидкости - смеси конденсата и пластовой  воды с растворенным газом происходит выделение растворенного газа. Далее  газ проходит через фильтр, который  служит для снижения уноса жидкой фазы с газом и где происходит отделение взвешенной фракции и осушение газа.

 

2. Автоматизация технологического процесса

1. Описание  процесса автоматизации

1. Входной сепаратор

Первичные датчики обеспечиват работу следующей аварийной, предупредительной сигнализации и управления процессом предусмотрено схемой автоматизации:

• отклонение давления газа в сепараторе от заданного;
• отклонение температуры в сепараторе от заданной;
• загрязнённость сепарирующих элементов сепаратора выше допустимой;
• отклонение уровня конденсата газа нестабильного в нижней полости сепаратора за допустимые пределы;
• открытие и закрытие сбросного крана с электроприводом AUMA;
• открытие и закрытие дренажного крана с электроприводом AUMA;
• поддержание рабочего уровня конденсата газа нестабильного в нижней полости сепаратора, посредством открытия и закрытия регулирующего клапана с электроприводом AUMA.

2. Теплообменник газ-газ

В теплообменнике автоматизированная система осуществляет следующие  функции:

• контроль давления газа в полости межтрубного пространства;
• контроль давления газа в полости трубного пространства;
• контроль и сигнализация повышения давления газа межтрубного и трубного пространства;
• контроль температуры газа межтрубного и трубного пространства.

3. Низкотемпературный  сепаратор

Блок оборудован первичными датчиками системы АСУ ТП. Схемой автоматизации предусмотрены следующие датчики: давления рабочей среды в сепараторе; температуры рабочей среды в сепараторе; уровня жидкости в накопительной полости ёмкости конденсата сепаратора (рабочий и аварийный уровни); уровня раздела сред "конденсат-вода" в ёмкости конденсата, уровня жидкости в накопительной полости насыщенного метанола; расхода конденсата стабильного, сбрасываемого из накопительной полости ёмкости конденсата; расход метанола насыщенного. Предусмотрены показывающие манометры в сепараторе и на выходе конденсата, а также показывающий термометр и датчик перепада давления, установленные на  сепраторе.

Указанные первичные датчики  обеспечивают работу следующей аварийной, предупредительной сигнализации и  управления процессом:

• отклонение давления газа в сепараторе от заданного;
• отклонение температуры в сепараторе от заданной;
• отклонение уровня конденсата в накопительной полости ёмкости конденсата за допустимые пределы;
• отклонение уровня насыщенного метанола в накопительной полости ёмкости конденсата за допустимые пределы;
• открытие и закрытие крана дренажа аварийной ёмкости сеператора с электроприводом;
• открытие и закрытие крана аварийного закрытия линии слива насыщенного метанола из сепаратора с электроприводом;
• открытие и закрытие крана аварийного закрытия линии слива конденсата из сепаратора с электроприводом
• поддержание номинального уровня конденсата и метанола в соответствующей накопительной полости ёмкости посредством открытия и закрытия регулирующего клапана и регулирующе-отсечного клапана с электроприводом.
• отклонение перепада давления на сепарирующих элементах выше допустимого (загрязнение сепарирующих элементов);
• отклонение уровня раздела сред в емкости конденсата от заданного;
• открытие и закрытие крана сброса газа на факел с электроприводом.

Контроль  за уровнем жидкой фазы в накопительных  полостях нижней ёмкости и управление сбросными регулирующими клапанами с электроприводом производится контроллером АСУ ТП по сигналам датчиков уровня. При работе в ручном режиме уровень контролируется по визуальным указателям уровня жидкости.

4. Технологический блок разделителя

Предусмотрены следующие  первичные датчики: давления рабочей среды, температуры рабочей среды, уровня конденсата, уровня водометанольного раствора, межфазного уровня установленные на разделителе.

Предусмотрены показывающие манометры на разделителе и на вызоде конденсата.

Количество выделенного  в разделителе газа замеряется расходомером, далее газ выветривания поступает  на выход.

Конденсат выделенный в разделителе  поступает на узел дросселирования с клапаном предназначенный для отбора нестабильного конденсата и регулирования его уровня в соответствующей полости разделителя. Сброс жидкости производится автоматически открытием клапана по сигналам от датчика уровня.

При достижении верхнего уровня слив производится открытием шарового крана и плавным открытием крана шарового регулирующего и крана шарового регулирующего, с контролем давления по манометру.

2. Выбор технических  средств измерения

Датчик температуры МЕТРАН-276-Т  предназначен для измерения температуры различных сред путем преобразования сигнала первичного преобразователя температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Датчик температуры МЕТРАН-276-Т

Датчик  температуры МЕТРАН-276-Т применяется во взрывоопасных зонах, где возможно образование взрывоопасных смесей, газов, паров, горючих жидкостей с воздухом. Технические характеристики датчика приведены в таблице 2.1 [2].

Таблица 2.1 - Технические характеристики датчика температуры МЕТРАН-276-Т

Тип датчика	Выходной сигнал, мА	Диапазон преобразуемой температуры, ºС	Погрешность измерений, ±γ%
Метран-276-Т	0-5; 0-20; 4-20	0-100; 0-200; 0-300	0,25; 0,5

Для измерения давления был выбран датчик избыточного давления Метран-150CG (рисунок 2.2). Датчик использует для передачи измерительной информации выходной сигнал 4-20 мА с наложенным на него цифровым сигналом в стандарте HART.

Значения  сигнала датчика в цифровом виде выводятся на жидкокристаллический индикатор, встроенный в корпус электронного блока. Жидкокристаллический индикатор может также выполняться в виде выносного индикатора, подключаемого к датчику через специальный разъем.

Рисунок 2.2 - Датчик избыточного давления Метран-150-CG

С помощью встроенной в  датчик кнопочной панели управления осуществляются: