Методические указания и задания для контрольной работы учебной дисциплины «Автоматизация производственных процессов»

Вид материала

Методические указания

Содержание Студент должен Методические указания. Методические указания. Раздел 4. автоматизированные системы управления. Методические указания. Методические указания. Рекомендуемая литература. Домашняя контрольная работа.

Подобный материал:

• Методические указания по выполнению контрольной работы по учебной дисциплине «валютные, 450.92kb.
• Методические указания для выполнения контрольных работ по курсу «Автоматика и автоматизация, 447.92kb.
• Методические указания и задания к выполнению контрольной работы по дисциплине, 246.08kb.
• Рабочая программа, методические указания по выполнению курсовой работы, темы курсовых, 1694.43kb.
• Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы Специальность, 128.89kb.
• Методические указания по самостоятельному изучению дисциплины для студентов всех форм, 697.59kb.
• Методические указания и контрольные задания для студентов заочников для специальности, 386.18kb.
• Методические указания и задания контрольной работы по дисциплине «Маркетинг» составлены, 814.73kb.
• Практикум по моделированию и оптимизации производственных процессов Краснодар, 2008, 112.87kb.
• Методические указания по изучению дисциплины и задания для контрольной работы для студентов-заочников, 398.39kb.

Тема 3.4. Автоматизация газоконденсатного промысла.


Студент должен:


иметь представление:

• об уровне автоматизации газоконденсатного промысла;
  
• об основных параметрах контроля и регулирования;
  

знать:

• особенности автоматизации газоконденсатных промыслов;
  
• методы и средства контроля за работой газовой скважины;
  
• схемы автоматизации установок подготовки нефти и газа;
  

уметь:

• читать схемы автоматизации функциональные объектов газоконденсатного промысла.
  

Характеристика газовых и газоконденсатных промыслов как объектов автоматизации. Методы и средства контроля за работой газовой скважины.

Автоматическое управление производительностью промыслов. Автоматическое управление процессом низкотемпературной сепарации газа.

Автоматизация абсорбционного процесса осушки газа.

Автоматизация промысловой газораспределительной станции. Основные средства автоматизации.


Методические указания.

Газовые и газоконденсатные промыслы представляют собой распределённую систему с многочисленными контролируемыми объектами добычи, подготовки и сбора газа и конденсата.

Особенностью газоконденсатных залежей является то. Что конденсат в пластовых условиях обычно представлен углеводородной смесью в единой газовой фазе.

Газ от скважин по шлейфу направляется на газосборный пункт (ГСП), где производится его обработка.

Для отделения газового конденсата или осушки газа на ГСП применяют установки низкотемпературной сепарации (НТС).

Суть её заключается в использовании энергии высокого давления газа, под которым он поступает из пласта, для получения низких температур, обеспечивающих глубокое выделение из газа углеводородного конденсата и воды.

Системой автоматического управления НТС должно быть обеспечено автоматическое регулирование производительности установок, температурного режима, расхода ингибитора гидратообразования, давления газа в аппаратах и газопроводах и уровня жидкости в аппаратах.

НТС не может привести к полному извлечению высококипящих углеводородов, поэтому применяют процесс абсорбции. Процесс абсорбционной осушки газа основан на избирательном поглощении влаги раствором диэтиленгликоля в тарельчатых колоннах, особенностью которых является ступенчатый характер проводимого в них процесса.

Основная задача управления абсорбционной установкой состоит в обеспечении заданной степени осушки газа при минимальных энергетических и материальных затратах и удовлетворении ограничений на технологические параметры процесса. Для этого в аппаратах поддерживается требуемая точка росы осушенного газа и обеспечивается равномерное распределение потоков газа между абсорберами.


Вопросы для самоконтроля.

1. Назовите основные задачи автоматизации газовых и газоконденсатных промыслов.
   
2. Объясните основные принципы управления добычей газового промысла.
   
3. Объясните принцип работы системы автоматического регулирования дебита скважины.
   
4. Объясните принцип работы системы автоматического регулирования процессом низкотемпературной сепарации газа.
   
5. Объясните схему автоматизации абсорбционного процесса осушки газа.
   
6. Объясните схему автоматизации газораспределительной скважины.
   

Литература: (1; стр. 294 – 311).


Тема 3.5. Телемеханизация технологических процессов

добычи нефти и газа.

Студент должен:

иметь представление:

• о назначении систем телемеханики на объектах нефтяных промыслов;
  

знать:

• структуру телемеханической системы;
  
• основные принципы телемеханизации нефтегазодобывающих предприятий;
  
• тип связи КП – ПУ.
  

Виды и назначение телемеханических систем (ТМС).

Понятие об агрегатной системе телемеханической техники АСТТ. Структурная схема СТ «Радиус – М».

Телемеханизация нефтегазодобывающих предприятий. Принцип построения телемеханических систем. Аппаратура и основные элементы систем телемеханики.


Методические указания.

Совокупность устройств, предназначенных для обмена информацией между контролируемыми пунктами (КП) и пунктом управления (ПУ) через канал связи, а также устройств обработки и отображения информации образует систему телемеханики.

ПУ может быть соединён с КП по радиальной, цепочной и древовидной структуре линии связи.

Современные системы телемеханики строятся на базе агрегатной системы телемеханической техники (АСТТ), которая представляет собой набор типовых функциональных блоков и узлов, выполненных на интегральных микросхемах.

Основными элементами блоков систем телемеханики являются триггеры, регистры, счётчики, логические элементы и т.п.

Многообразие задач, решаемых средствами телемеханики, выдвигает при их построении ряд противоречивых требований, например выбор минимального числа устройств для использования их в различных отраслях промышленности. Принципиально возможно создание единого комплекса, рассчитанного на применение в системах с произвольной структурой линий связи. Однако усложнение структуры линий связи усложняет организацию системы сигналов для выбора конкретного КП. Поэтому развитие телемеханики происходит по пути создания ограниченного числа комплексов (систем), каждый из которых призван обеспечить потребности однотипной группы технологических объектов.


Вопросы для самоконтроля.

1. Что такое система телемеханики?
   
2. Назовите основные блоки системы АСТТ.
   
3. В чём различие модификаций контролируемых пунктов системы ТМ – 620?
   
4. Объясните основные функции ПУ системы ТМ – 620.
   
5. Назовите современные системы телемеханики и область их применения.
   

Литература: (1, стр. 338 – 347).


РАЗДЕЛ 4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.


Тема 4.1. Общие сведения об автоматизированных системах управления.

Студент должен:

иметь представление:

• о принципах построения и уровнях АСУ;
  

знать:

• сущность автоматизированной системы управления;
  
• классификацию и обеспечение АСУ;
  
• характеристику подсистем.
  

Общие понятия об автоматизированных системах управления (АСУ), принципы построения. Классификация АСУ по уровням управления. Виды обеспечения АСУ: информационное, математическое, программное, техническое.

Функциональные подсистемы.


Методические указания.

Масштабы и высокие темпы развития нефтяной и газовой промышленности, необходимость обеспечения надёжной работы предприятий привели к качественно новому подходу решения проблемы автоматизации производства – созданию автоматизированных систем управления (АСУ).

Создание АСУ начинается с анализа структуры предприятия и должно решать следующие задачи:

• структура АСУ, её функциональное назначение должны соответствовать целям, стоящим перед предприятием;
  
• АСУ должна контролироваться людьми и ими пониматься;
  
• производство достоверной, надёжной, своевременной и систематизированной информации.
  

По сфере применения автоматизированные системы подразделяются на:

• автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), которые служат для сбора, обработки и передачи информации о ходе технологического процесса;
  
• автоматизированные системы проектирования (САПР), предназначенные для автоматизации функций инженеров – проектировщиков, конструкторов, архитекторов при создании новой техники и технологии;
  
• интегрированные автоматизированные системы (ИАСУ) используются для автоматизации всех функций предприятия и охватывают весь цикл работ от проектирования до сбыта продукции.
  

Структуру АСУ составляет совокупность отдельных её частей, называемых подсистемами. Различают обеспечивающие подсистемы и функциональные.

К обеспечивающим подсистемам АСУ относятся:

• техническое;
  
• информационное;
  
• программное;
  
• математическое.
  

Техническое обеспечение – комплекс технических средств, предназначенных для работы самой АСУ, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Информационное обеспечение – совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.

Математическое и программное обеспечение – совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач автоматизированной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

В зависимости от выполняемых функций различают функциональные подсистемы: планирования, кадров, сбыта продукции и т.д.


Вопросы для самоконтроля.

1. Назначение АСУ.
   
2. Классификация АСУ по различным признакам.
   
3. Обеспечивающие подсистемы АСУ.
   
4. Функциональные подсистемы АСУ.
   
5. Понятие иерархической структуры АСУ.
   

Литература: (5, стр. 62 – 114).


Тема 4.2. АСУ ТП добычи, сбора и подготовки нефти, газа и воды.

Студент должен:


иметь представление:

• о функциях и составе АСУ ТП;
  

знать:

• функции, иерархическую структуру и подсистемы АСУ ТП;
  
• наблюдаемые и управляемые ТП для АСУ ТП.
  

Агрегатные комплексы технических средств автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Элементы АСУ ТП. Специализированные АСУ ТП. Краткий обзор зарубежных технических средств, используемых на нефтегазовых промыслах.

Нефтегазодобывающее предприятие как объект управления.

Критерии эффективности и решаемые задачи.


Методические указания.

Основное назначение АСУ ТП – выработка и реализация управляющих воздействий на технологический процесс в соответствии с принятым критерием управления.

АСУ ТП представляет собой человеко – машинную систему, основными компонентами которой являются оперативный персонал и комплекс технических средств (КТС). Они осуществляют сбор информации о ходе технологического процесса, обрабатывают и анализируют её, принимают решения по управлению, формируют и осуществляют управляющие воздействия.

В состав комплекса технических средств АСУ ТП входят датчики, преобразователи, контроллеры, устройства приёма – передачи информации и вычислительные машины.

В настоящее время в нефтяной промышленности используются АСУ ТП типа ПРОТОК, РАДИУС – М, НЕДРА и другие.


Вопросы для самоконтроля.

1. Структура АСУ ТП.
   
2. Функциональные и обеспечивающие подсистемы АСУ ТП.
   
3. Состав КТС АСУ ТП.
   
4. Современные АСУ ТП, их назначение и функциональные возможности.
   

Литература: (1, стр. 312 – 313).


Перечень практических работ.

№п/п	Наименование
1	Изучение конструкции вторичного пневматического прибора.
2	Расчёт и построение частотных характеристик динамических звеньев САР.
3	Выполнение примеров схем автоматизации функциональных.
4	Выполнение схем автоматизации функциональных сепарационных установок и ДНС.
5	Выполнение схем автоматизации функциональных объектов подготовки нефти и системы ППД.
6	Выполнение схем электрических принципиальных управления и защиты технологических объектов.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.

1. Исакович Р.Я., Попадько В.Е. Контроль и автоматизация добычи нефти и газа. -–М., Недра. 1985.
   
2. Подкопаев А.П. Технологические измерения и контрольно – измерительные приборы. – М. Недра, 1986.
   
3. Исакович Р.Я., Логинов В.И., Попадько В.Е. Автоматизация производственных процессов в нефтяной и газовой промышленности. – М., Недра, 1983.
   
4. Техника чтения схем автоматического управления и контроля. Под. ред. Клюева А.С – М., Энергоиздат, 1991.
   
5. Информатика. Под. ред. Макаровой Н.В. – М., Финансы и статистика, 2002.
   
6. Клюев А.С. Автоматическое регулирование. М., Высшая школа, 1986.
   

Примерные экзаменационные вопросы.

1. История и перспективы развития автоматизации производственных процессов.
   
2. Классификация измерительных приборов.
   
3. Метрологические характеристики приборов.
   
4. Виды и степени автоматизации.
   
5. Классификация приборов для измерения температуры.
   
6. Классификация приборов для измерения давления.
   
7. Классификация приборов для измерения уровня.
   
8. Классификация приборов для измерения расхода.
   
9. Структурная схема и принцип действия САР.
   
10. Статические и динамические характеристики САР.
    
11. Классификация автоматических регуляторов.
    
12. Элементы и узлы унифицированной системы промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА).
    
13. Устройство и принцип действия термометров расширения.
    
14. Устройство и принцип действия термометров сопротивления.
    
15. Устройство и принцип действия термопар.
    
16. Устройство и принцип действия уравновешенного моста типа КСМ.
    
17. Устройство и принцип действия глубинного термометра сопротивления.
    
18. Устройство и принцип действия сигнализатора температуры типа СТМ.
    
19. Устройство и принцип действия деформационных манометров.
    
20. Устройство и принцип действия манометра типа МС – П.
    
21. Устройство и принцип действия счётчика вихреакустического типа СВА.
    
22. Устройство и принцип действия расходомера типа «Сапфир 22 ДД».
    
23. Устройство и принцип действия счётчика типа ДРК.
    
24. Устройство и принцип действия буйкового уровнемера типа УБ – П.
    
25. Устройство и принцип действия сигнализатора уровня типа СУ100.
    
26. Устройство и принцип действия уровнемера типа У 1500.
    
27. Устройство и принцип действия счётчика типа СКЖ.
    
28. Устройство и принцип действия влагомера типа ВСН1.
    
29. Устройство и принцип действия анализатора солей типа АУС 201.
    
30. Устройство и принцип действия регулятора типа ПР3.31.
    
31. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную ГЗУ «Дельта».
    
32. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную сепарационной установки типа СУ 2.
    
33. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную скважины, оборудованной ЭЦН.
    
34. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную насосного агрегата ДНС.
    
35. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную отстойника.
    
36. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную системы приточно – вытяжной вентиляции насосной станции.
    
37. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную ГЗУ «спутник А».
    
38. Выполнить и описать схему электрическую принципиальную периодической эксплуатации скважин, оборудованных СКН.
    
39. Выполнить и описать схему электрическую принципиальную управления двигателем привода задвижки на линии сброса воды из отстойника.
    
40. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную нагревателя нефти с огневым подогревом.
    
41. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную сепаратора с предварительным сбросом воды.
    
42. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную системы циркуляционной смазки насосного агрегата.
    
43. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную электродегидратора.
    
44. Выполнить и описать схему автоматического регулирования работы газлифтной скважины.
    
45. Выполнить и описать схему электрическую принципиальную управления двигателем насосного агрегата.
    
46. Выполнить и описать схему электрическую принципиальную управления маслонасосом системы маслоснабжения.
    
47. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную системы циркуляционной смазки насосного агрегата.
    
48. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную скважины, оборудованной СКН.
    
49. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную насосного агрегата БКНС.
    
50. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную узла учёта товарной нефти.
    
51. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную периодической эксплуатации газлифтной скважины.
    
52. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную товарного резервуара.
    
53. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную блочной установки для очистки сточных вод.
    
54. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную ГРС.
    
55. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную системы водоснабжения магистральной насосной станции.
    
56. Выполнить и описать схему электрическую принципиальную управления приточными вентиляторами.
    
57. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную установки низкотемпературной сепарации газа.
    
58. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную абсорбционного процесса осушки газа.
    
59. Выполнить и описать схему автоматизации функциональную процесса регенарации ДЭГ.
    
60. Рассчитать и построить частотные характеристики (АФХ, АЧХ, ФЧХ) динамических звеньев САР: апериодического, дифференцирующего, интегрирующего, колебательного, усилительного.
    

ДОМАШНЯЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА.

Задание.

Ответить на 3 теоретических вопроса и решить 2 задачи.


Вопрос1.

(номер вопроса соответствует варианту).

1. История и перспективы развития автоматизации производственных процессов добычи нефти и газа.
   
2. Общие сведения об измерениях. Методы измерений.
   
3. Погрешности измерений и источники их появления.
   
4. Меры и измерительные приборы. Классификация измерительных приборов.
   
5. Метрологические характеристики приборов.
   
6. Выбор измерительных приборов.
   
7. Принципы построения ГСП. Характеристика ветвей ГСП.
   
8. Пневмосиловые преобразователи ГСП.
   
9. Электросиловые преобразователи ГСП.
   
10. Поверка рабочих приборов.
    
11. Виды автоматизации.
    
12. Степени автоматизации.
    
13. Классификация приборов для измерения температуры.
    
14. Классификация приборов для измерения давления.
    
15. Классификация приборов для измерения расхода.
    
16. Классификация приборов для измерения уровня.
    
17. Системы автоматического управления (САУ): основные понятия, обратные связи, замкнутые и разомкнутые САУ.
    
18. Принцип действия систем автоматического регулирования (САР). Структурная схема.
    
19. Классификация систем автоматического регулирования.
    
20. Требования, предъявляемые к системам автоматического регулирования.
    
21. Статические и динамические характеристики САР.
    
22. Понятие устойчивости САР.
    
23. Показатели качества процесса автоматического регулирования.
    
24. Классификация автоматических регуляторов. Математические модели регуляторов.
    
25. Элементы и узлы унифицированной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА).
    
26. Классификация приборов для измерения давления в скважинах.
    
27. Особенности измерения температуры в скважинах. Классификация глубинных термометров.
    
28. Классификация приборов для измерения расхода в скважинах.
    
29. Методы измерения уровня в скважинах.
    
30. Назначение и принципы построения АСУ ТП.
    

Вопрос 2.

(номер вопроса соответствует варианту).

1. Устройство и принцип действия термометров расширения. Привести схемы.
   
2. Устройство и принцип действия манометрических термометров. Привести схему.
   
3. Устройство и принцип действия термометров сопротивления. Привести схему.
   
4. Устройство и принцип действия термоэлектрических термометров (термопар). Привести схему.
   
5. Устройство и принцип действия глубинного дистанционного термометра. Привести схему.
   
6. Устройство и принцип действия уравновешенного моста типа КСМ. Привести схему.
   
7. Устройство и принцип действия потенциометра типа КСП. Привести схему.
   
8. Устройство и принцип действия сигнализатора температуры типа СТМ – 10. Привести схему.
   
9. Устройство и принцип действия деформационных манометров. Привести схему.
   
10. Устройство и принцип действия электроконтактного манометра. Привести схему.
    
11. Устройство и принцип действия манометра типа МС – П. Привести схему.
    
12. Устройство и принцип действия манометра типа МЭД. Привести схему.
    
13. Устройство и принцип действия глубинного дистанционного манометра типа УГДМ 3. Привести схему.
    
14. Устройство и принцип действия турбинного расходомера типа НОРД – М; электронного блока расходомера НОРД Э3М. Привести структурную схему электронного блока.
    
15. Устройство и принцип действия счётчика вихреакустического типа СВА. Привести схему.
    
16. Устройство и принцип действия расходомера типа «Сапфир 22 ДД». Привести схему.
    
17. Устройство и принцип действия счётчика типа ДРК. Привести схему.
    
18. Устройство и принцип действия дебитомера типа СКЖ. Привести схему.
    
19. Устройство и принцип действия поплавкового уровнемера. Привести схему.
    
20. Устройство и принцип действия буйкового уровнемера типа УБ – П. Привести схему.
    
21. Устройство и принцип действия сигнализатора уровня типа СУ100. Привести схему.
    
22. Устройство и принцип действия акустического уровнемера. Привести схему.
    
23. Устройство и принцип действия уровнемера типа У1500. Привести схему.
    
24. Устройство и принцип действия датчика уровня типа ДУЖ 1М. Привести схему.
    
25. Устройство и принцип действия влагомера типа ВСН 1. Привести схему.
    
26. Устройство и принцип действия анализатора солей типа АУС 201. Привести схему.
    
27. Устройство и принцип действия регулятора типа ПР3.31. Привести схему.
    
28. Устройство и принцип действия расходомера – счётчика типа УРСВ «Взлёт МР». Привести схему.
    
29. Устройство и принцип действия датчика избыточного давления МИДА – ДИ – 13П. Привести схему.
    
30. Устройство и принцип действия вискозиметра с падающим шариком. Привести схему.