Автоматизации резервуарного парка нефтеперекачивающей станции

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. Краткая характеристика технологического процесса
1.1. Общие сведения о резервуарах
1.2. Материалы для резервуарных конструкций
1.3. Конструкции резервуаров
1.4. Оборудование резервуаров
2. Процессы, протекающие в объекте
2.1. Большие и малые дыхания и методы их предотвращения
2.2. Сепарация воды
2.3. Пути снижения образования парафина
2.4. Обоснование необходимости автоматизации резервуарного парка
2.5. Резервуарный парк как объект управления
3. Существующая практика управления резервуарным парком нефтеперекачивающей станции
4. Информационное обеспечение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Нефтяная промышленность является очень важной отраслью суверенного Казахстана и от ее состояния зависит развитие всей экономики нашего государства.
Нефть является одним из самых важных видов сырья для многих отраслей народного хозяйства. Она служит исходным материалом для получения горюче-смазочных и синтетических материалов, многочисленных химических продуктов.
Главные требования, предъявляемые к системам нефтеснабжения — надежность и бесперебойность доставки нефти потребителям при безопасной и экономичной работе всех технологических сооружений. Выполнение этих требований в полной мере возможно только при высоком уровне автоматизации.
Автоматизация нефтяной промышленности в целом (и резервуарных парков в частности) не только освобождает человека от большого количества трудного и повторяющегося физического труда, но и обеспечивает работу производства с такой скоростью, точностью, надежностью и экономичностью, которые человек свои непосредственным участием обеспечить не может.
Наиболее высокая эффективность работы резервуарного парка может быть достигнута при автоматическом управлении процессом перегонки нефти через парк в оптимальном режиме.
Под оптимальном автоматическим управлением резервуарным парком понимается функционирование объекта с автоматическим выбором такого технологического режима, при котором обеспечивается наибольшая пропускная способность парка с наилучшим использованием энергетических ресурсов.
Для этого был изучен парк и процессы, протекающие в нем, охарактеризован парк как объект управления, определена степень влияния его параметров на выходные показатели объекта.
В качестве метода исследования процесса перегонки нефти через резервуарный парк, позволяющим реализовать его при помощи современных средств вычислительной техники, отыскать оптимальные режимы ведения и условия управления процессом, был выбран метод математического моделирования, который заключается в установлении зависимостей между входными и выходными параметрами объекта.
Математическая модель, выбранная в данной работе для описания процесса распределения нефтепродуктов, поступающих из нефтепровода, по отдельным резервуарам парка, отражает процесс перегонки нефти через парк, его характерные особенности и призвана решить задачу создания системы оптимального управления парком.
1. Краткая характеристика технологического процесса
Для сбора, хранения и приема нефти строят склады нефти, которые состоят из нескольких резервуаров и связывающих их трубопроводов. Такие склады нефти на магистральных нефтепроводах называются резервуарными парками.
Крупные резервуарные парки, входящие в состав головных, промежуточных и конечных станций магистрального трубопровода, круглосуточно находятся в работе и имеют высокую оборачиваемость. До 10 резервуаров и более заняты на приеме от заводов разных сортов нефтепродуктов, на откачке в трубопровод или налив, на товарных операциях, связанных с внутрибазовой перекачкой и др. Особенностью работы резервуаров на станциях магистральных трубопроводов является повышенная скорость наполнения и опорожнения. Производительность перекачки может достигать 4000-7000 м3/ч.
1.1. Общие сведения о резервуарах
Резервуар представляет собой большой вертикально поставленный металлический цилиндр, поверхность которого изготовлена из рулонной стали. В верхней части резервуаров толщина стенок меньше, чем в нижней. Металлические резервуары устанавливают над поверхностью земли. Иногда строят железобетонные резервуары, стенки которого выполняют из железобетона. Железобетонные резервуары, кроме экономии металла, обладают еще рядом технологических преимуществ, так, например, в них медленнее происходит нагревание нефти за счет толстых стенок и уменьшаются потери от испарения. Резервуары этого типа по форме могут быть круглыми и прямоугольными. Наиболее экономичны резервуары круглой формы, в то же время резервуары прямоугольной формы наиболее просты в изготовлении.
В резервуарных парках используют резервуары различной вместимости — от 100 до 120000 м3. Вместимость резервуара определяется минимальным и максимальным уровнями заполнения. Минимальный уровень — это уровень, ниже которого не может осуществляться откачка из резервуара. По условиям размещения резервуара и насосов нижний уровень находится на оси приемно-раздаточных патрубков. Максимальный уровень определяется из условий полного заполнения резервуара без разрушения его конструкции. На случай неисправности системы автоматики и дистанционного управления конструкцией резервуара допускается превышение заполнения до аварийного уровня.
Объем нефти в резервуаре определяется в зависимости от высоты заполнения резервуара по градировочным таблицам, в которых на основании специально проведенных точных измерений указывается объем нефти, соответствующий через каждый сантиметр высоты любому уровню заполнения.
Нефть поступает в резервуар через приемные патрубки и откачивается через раздаточные. В ряде случаев один и тот же патрубок может использоваться и как приемный, и как раздаточный. Через патрубки соединительными трубопроводами резервуары подключаются к сборным трубопроводам (коллекторам) резервуарного парка. На соединительных трубопроводах вблизи резервуаров устанавливаются задвижки, отсекающие резервуар от коллекторов. Кроме того, для дублирования отсекающие задвижки устанавливаются на соединительных трубопроводах в местах подключения к коллекторам. Одни из этих задвижек являются оперативными и используются при технологических операциях, а другие обеспечивают отключение резервуара при неисправности оперативных задвижек.
В приемные коллекторы поступает нефть из нефтепровода и распределяется по резервуарам, а по раздаточным коллекторам нефть из резервуаров подается в подпорную насосную. Выбор коллектора на прием и раздачу производится задвижками на коллекторах. Технологической схемой резервуарного парка предусматривается выделение специальных резервуаров, в которые подается нефть через предохранительные клапаны в случае перекрытия задвижек на коллекторах из-за аварии или неправильных действий персонала.
1.2. Материалы для резервуарных конструкций
Нефтяные резервуары строят из несгораемых материалов в наземном, частично заглубленном и подземном исполнении. Для сбора, хранения и замера объема нефти в большинстве случаев используют цилиндрические стальные резервуары и реже бетонные и железобетонные.
Крыша стальных резервуаров изготавливается из листовой стали марки Ст.3 толщиной не менее 2,5 мм. Толщина листов стенки считая снизу вверх—14+6 мм.
Железобетонные резервуары используются реже, чем стальные и предназначены для хранения мазута, масел светлых нефтепродуктов.
Внутренние стенки железобетонных резервуаров покрываются сплошным защитным слоем, предотвращающим фильтрацию хранимого продукта через бетонные стенки резервуара.

1.3. Конструкции резервуаров
Нефтяные резервуары могут иметь различную форму и конструкцию и изготавливаются из листовой стали и железобетона. Конструкцию стальных резервуаров выбирают в зависимости от назначения, т. е. от технологических параметров. По расположению резервуары делятся на наземные и подземные, по форме на вертикальные и горизонтальные цилиндрические и сфероидальные. В зависимости от вида соединения листовых конструкций резервуары бывают сварные и клепанные, а от способа монтажа — полистовой и рулонной сборки, при сооружении корпуса вертикального резервуара стальные пояса могут располагаться четырьмя способами (рис. 1.1): ступенчатым (а), телескопическим (б), встык (в) и встык с одинаковым внутренним диаметром по всей высоте резервуара (г).
Железобетонные резервуары по форме могут быть круглыми и прямоугольными. Наиболее экономичны резервуары круглой формы, в то время как прямоугольные резервуары более просты в изготовлении. Железобетонные резервуары выгоднее стальных в плане экономии металла, кроме того, в них медленнее происходит нагревание нефти за счет толстых стенок и уменьшаются потери от испарения.
Вертикальные цилиндрические стальные резервуары могут быть вместимостью от 100 до 120 000 м3. Покрытие резервуаров может быть стационарным или в виде плавающей крыши — понтона.
Горизонтальные цилиндрические резервуары имеют вместимость от 3 до 200 м3 и могут располагаться на земле и под землей. Днища горизонтальных стальных резервуаров могут быть плоскими, коническими, сферическими или в форме усеченного конуса.
1.4. Оборудование резервуаров
На резервуарах устанавливается следующее оборудование: - люк-лаз на нижнем поясе резервуара для внутреннего осмотра, ремонта и очистки резервуара;
- световой люк на крышке резервуара для его проветривания и освещения;
- замерный люк для контрольного замера уровня жидкости в резервуаре и взятия проб на исследование при выходе из стоя автоматического уровнемера и пробоотборника;
- уровнемер;
- пробоотборник;
- хлопушка;
- огневой предохранитель, предотвращающий попадание огня или искры в ГП резервуара;
- пенокамера для тушения возникшего в резервуаре пожара;
- шарнирная подъемная труба для откачки нефти с различных уровней резервуара;
- дыхательный и предохранительный клапаны для защиты резервуара от аварий при сливно-наливных операциях и сокращения потерь легких фракций нефти.
Рассмотрим вкратце работу основного оборудования резервуара.
Хлопушка предназначена для предотвращения потерь нефти при разрыве трубопровода или выходе из строя резервуарной задвижки. Она состоит из корпуса с наклонным срезом и плотно прилегающей к нему крышкой, соединенной с корпусом рычажным механизмом.
Дыхательный клапан предназначен для регулирования давления газовоздушных паров в резервуаре в процессе подачи или отбора нефти, а также при колебании температуры в течение суток. При повышении давления внутри резервуара клапан поднимается и лишний газ выходит наружу, а при понижении давления внутри резервуара открывается клапан и в резервуар поступает воздух. Клапан регулируется на определенное давление, открываясь и закрываясь только когда давление или разряжение внутри резервуара достигнет определенной величины.
Предохранительный гидравлический клапан служит для регулирования давления газовоздушных паров в резервуаре при неисправности дыхательного клапана или если его сечение окажется недостаточным для быстрого пропуска газов или воздуха.
2. Процессы, протекающие в объекте
2.1. Большие и малые дыхания и методы их предотвращения
При заполнении опорожненного резервуара происходит сжатие паровоздушной смеси, находящейся над поверхностью жидкости, и выпуск ее через дыхательные клапаны. Такой процесс называется большим дыханием и сопровождается потерями нефтяных паров. На крыше
.....