- •Глава 2 общие сведения об измерениях и приборах
- •§ 1. Понятие об измерениях
- •§ 2. Физические величины и их единицы
- •§ 3. Погрешность результата измерения и источники ее появления
- •§ 4. Классификация средств измерении
- •§ 5. Погрешности средств измерений и классы точности
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 государственная система промышленных приборов и средств автоматизации
- •§ 1. Принципы построения
- •§ 2. Характеристика ветвей гсп
- •§ 3. Преобразователи с унифицированными сигналами
- •Контрольные вопросы
- •Системы дистанционных измерении
- •§ 1. Назначение и классификация методов дистанционной передачи
- •§ 2. Электрические системы и преобразователи с естественными сигналами
- •§ 3. Вторичные приборы электрических и пневматических систем дистанционных измерений
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 измерение давлении и разрежении
- •§ 1. Основные определения и классификация приборов
- •§ 2. Деформационные манометры
- •§ 3. Электрические манометры
- •§ 4. Скважинные манометры
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 измерение температур
- •§ 1. Температурная шкала
- •§ 2. Термометры манометрические
- •§ 3. Электрические термометры сопротивления
- •§ 4. Измерение средней температуры нефти и нефтепродуктов в резервуарах
- •§ 5. Измерение температуры в скважинах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7 измерение расхода жидкости, пара и газа
- •§ 1. Определение и классификация методов измерения
- •§ 2. Объемные расходомеры
- •§ 3. Расходомеры переменного перепада давления
- •§ 4. Расходомеры постоянного перепада давления
- •§ 5. Расходомеры переменного уровня
- •§ 6. Тахометрические расходомеры
- •§ 7. Вибрационный массовый расходомер
- •§ 8. Электромагнитные расходомеры
- •§ 9. Измерение расхода в скважине
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8 измерение уровня жидкостей в емкостях и скважинах
- •§ 1. Назначение и классификация приборов
- •§ 2. Поплавковые и буйковые уровнемеры
- •§ 3. Пьезометрические уровнемеры
- •§ 4. Измерение уровня жидкости в скважинах
- •Акустический метод измерения уровня в скважинах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9 измерение физических свойств веществ и примесей
- •§ 1. Измерение плотности
- •§ 2. Измерение вязкости
- •§ 3. Анализаторы содержания воды в нефти
- •§ 4. Анализаторы содержания солей в нефти
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10 контроль процессов бурения скважин
- •§ 1. Параметры контроля процессов бурения скважин
- •§ 2. Автономные измерительные установки. Измерение осевой нагрузки на забой
- •Измерение крутящего момента
- •§ 3. Системы наземного контроля процесса бурения
- •Преобразователи
- •§ 4. Каналы связи дистанционного контроля глубинных параметров бурения
- •§ 5. Устройства дистанционного контроля глубинных параметров бурения с электрическим каналом связи
- •§ 6. Устройства дистанционного контроля глубинных параметров бурения с гидравлическим каналом связи. Индикатор осевой нагрузки
- •Контрольные вопросы
- •Часть вторая системы автоматического регулирования и средства автоматизации
- •Глава 11
- •Основные понятия теории автоматического регулирования
- •§ 1. Система автоматического управления
- •§2. Обратные связи
- •§ 3. Разомкнутые и замкнутые сау
- •§ 4. Принцип действия системы автоматического регулирования
- •§ 5. Классификация систем автоматического регулирования
- •§ 6. Требования, предъявляемые к cap
- •§ 7. Понятие статической характеристики
- •§ 8. Понятие динамических характеристик
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12 расчет систем автоматического регулирования
- •§ 1. Типовые динамические звенья
- •§ 2. Способы соединения звеньев
- •§3 Понятия устойчивости системы
- •§ 4. Критерии устойчивости
- •§ 5. Оценка качества процесса автоматического регулирования
- •§ 6. Свойства объектов автоматического регулирования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13 общие сведения об автоматических регуляторах
- •§ 1. Классификация автоматических регуляторов
- •§ 2. Математические модели регуляторов
- •§ 3. Регуляторы прямого действия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14 пневматические регуляторы
- •§ 1. Основные особенности пневматических регуляторов
- •§ 2. Унифицированная система элементов промышленной пневмоавтоматики (усэппа)
- •§ 3. Основные регулирующие устройства и вторичные приборы системы старт
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15 исполнительные устройства
- •§ 1. Общая характеристика и классификация
- •Исполнительных устройств
- •§ 2. Регулирующие органы
- •§ 3. Исполнительные механизмы
- •§ 4. Основные характеристики и расчет исполнительных устройств
- •Контрольные вопросы
- •Глава 16 построение функциональных систем автоматизации технологических процессов
- •§ 1. Состав технической документации по автоматизации технологического процесса
- •§ 2. Условные обозначения средств автоматизации по конструктивному принципу
- •§ 3. Условные обозначения средств автоматизации по функциональному признаку приборов и устройств
- •§ 4. Функциональные схемы автоматизации
- •Глава 17
- •§ 1.Теоретические основы автоматического
- •§ 2. Фрикционные и гидравлические устройства подачи долота
- •§ 3. Электромашинные устройства подачи долота
- •§ 4. Забойные устройства подачи долота
- •Контрольные вопросы
- •Глава 18 автоматизация добычи и промыслового сбора нефти и нефтяного газа
- •§ 1 Характерные особенности нефтедобывающих предприятии и основные принципы их автоматизации
- •§ 2. Типовая технологическая схема автоматизированного нефтедобывающего предприятия
- •§ 3. Автоматизация нефтяных скважин
- •§ 4. Автоматизированные групповые измерительные установки
- •§ 5. Автоматизированные сепарационные установки
- •§ 6. Автоматизированные блочные дожимные насосные станции
- •Глава 19 автоматизация подготовки и откачки товарной нефти
- •§ 1.Характеристика технологического процесса и задачи автоматизации
- •§ 2. Автоматизированные блочные установки подготовки нефти
- •§ 3. Автоматическое измерение массы товарной нефти
- •§ 4. Автоматизация нефтеперекачивающих насосных станций
- •Контрольные вопросы
- •Глава 20 автоматизация объектов поддержания пластовых давлении
- •§ 1. Характеристика системы поддержания пластовых давлений (ппд)
- •§ 2. Автоматизированные блочные установки для очистки сточных вод и автоматизация водозаборных скважин
- •§ 3. Автоматизированные блочные кустовые насосные станции
- •Контрольные вопросы
- •Глава 21 автоматизация добычи и промысловой подготовки газа
- •§ 1. Характеристика газовых и газоконденсатных промыслов как объектов автоматизации
- •§ 2. Автоматическое управление добычей промысла
- •§ 3. Автоматическое управление процессом низкотемпературной сепарации газа
- •§ 4. Автоматизация абсорбционного процесса осушки газа
- •Контрольные вопросы
- •Глава 22 основные элементы и узлы комплекса технических средств асу тп
- •§ 1. Назначение и общие принципы организации асу тп
- •§ 2. Основные элементы систем телемеханики и вычислительной техники
- •§ 3. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23 основы вычислительной техники
- •§ 1. Общие сведения об эвм
- •§ 2. Принципы построения и области применения цвм
- •§ 3. Процессоры
- •§ 4. Запоминающие устройства
- •§ 5. Устройства ввода-вывода
- •§ 6. Порядок решения задачи на цвм
- •Контрольные вопросы
- •Глава 24 телемеханизация технологических процессов добычи нефти и газа
- •§ 1. Понятие об агрегатной системе телемеханической техники
- •§ 2. Телемеханизация нефтедобывающих предприятий
- •§ 3. Телемеханизация газодобывающих предприятий
- •§ 4. Микропроцессоры и некоторые перспективы их применения в нефтяной и газовой промышленности
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Оглавление
§ 4. Автоматизация абсорбционного процесса осушки газа
Процесс абсорбционной осушки газа основан на избирательном поглощении влаги раствором диэтиленгликоля в тарельчатых колоннах, особенностью которых является ступенчатый характер проводимого в них процесса. Газ и жидкость последовательно соприкасаются на отдельных ступенях (тарелках) аппарата. Поверхность соприкосновения фаз развивается потоком газа, распределяющимся в жидкости в виде пузырьков и струек. Среды движутся по аппарату по принципу противотока: сверху вниз движется абсорбент, а снизу вверх—осушаемый газ. В результате контакта фаз происходит массообмен: пары воды из газа переходят в раствор абсорбента. Степень осушки газа на абсорбционных установках определяется главным образом концентрацией подаваемого в абсорбер раствора, а концентрация раствора, в свою очередь, зависит от используемого на установке метода регенерации отработанного абсорбента. Для глубокой регенерации раствора и получения низких (от —20 до +30 °С) точек росы осушенного газа регенерацию ДЭГ проводят под вакуумом.
В промысловых условиях абсорбционные установки осушки подвержены различным внешним воздействиям, что и вызывает необходимость управления ими. Основная задача управления состоит в обеспечении заданной степени осушки газа при минимальных энергетических и материальных затратах и удовлетворении ограничений на технологические параметры процесса.
Процесс осушки газа на газовых промыслах осуществляют, как правило, в нескольких параллельно работающих абсорберах, входы и выходы которых подключены к коллекторам. Опыт эксплуатации их показывает, что, несмотря на одинаковые конструктивные характеристики аппаратов, их гидравлическое сопротивление различно. Это приводит к неравномерной нагрузке аппаратов и уменьшению общей эффективности их работы. Поэтому задача автоматического управления заключается не только в поддержании требуемой точки росы осушенного газа, но и в обеспечении равномерного распределения потоков газа между абсорберами. Эта задача решается каскадной автоматической системой (рис. 21.9), построенной по схеме, изображенной на рис. 21.2, из которой исключены блоки 1е, 1д и 1в, а регулирующий штуцер 1л устанавливают после абсорбера. Изменение расхода и влагосодержания осушаемого газа, а также условий массообмена (температуры контакта фаз, давления и др.) приводит к изменению влагосодержания осушенного газа. Для поддержания постоянного влагосодержания осушенного газа изменяют либо расход абсорбента, либо его концентрацию, либо то и другое одновременно.
Если абсорбер работает в переменном (по расходу газа) режиме, то система автоматического управления строится по принципу регулирования соотношения расход газа — расход абсорбента с коррекцией соотношения по отклонению влажности газа от заданного значения. Система функционирует следующим образом (рис. 21.9). Текущее значение влажности газа, воспринимаемое датчиком la, при помощи электропневматического преобразователя 1б преобразуется в пневматический унифицированный сигнал, который подается на вход ПИ-регулятора влажности 1в с вторичным прибором 1г системы «Старт» (РП3.21). От ручного задатчика вторичного прибора 1г (тип ПВ 17.1Э) на вход этого регулятора подается пневматический сигнал, пропорциональный заданному значению влажности. При отклонении текущего значения влажности газа от заданного регулятор по пропорционально-интегральному закону выдает корректирующий пневматический сигнал, который подается на вход регулятора соотношения 1ж с вторичным прибором 1и (рис. ПР3.24). Последний, действуя на исполнительный механизм 1к, изменяет расход адсорбента до тех пор, пока текущее значение влажности не станет равным заданному.
При изменении расхода газа нарушается величина соотношения расход газа—расход абсорбента и регулятор 1ж по сигналу от датчиков расхода газа 5а и 56 изменяет расход абсорбента. Ввод в контур регулирования сигнала от датчика расхода газа обеспечивает повышение динамической точности регулирования влажности.
В системе управления используют в основном пневматические приборы ГСП. Вторичный прибор 1и типа ПВ10.1Э предназначен для регистрации расхода абсорбента и дистанционного управления исполнительным механизмом 1д при переходе на ручное дистанционное управление. В качестве исполнительного механизма используют регулятор расхода жидкости типа РРЖ (см. рис. 21.6).
Заданная нагрузка абсорбера поддерживается при помощи системы автоматического регулирования, в состав которой входят: камерная диафрагма 5а, дифманометр 56, регулятор 5в, вторичный прибор 5г, регулирующий штуцер 5д. Заданное значение нагрузки устанавливается центральным регулятором давления (ЦРД).
Температурный режим абсорбера автоматически стабилизируется при помощи двух систем регулирования: температуры газа и температуры абсорбента на входе в абсорбер. Первая система состоит из манометрического термометра с пневмовыхедом 2а, Пи-регулятора 26 и регулирующего клапана 2в. Вторая представляет собой термометр сопротивления 3а и двухпозиционное регулирующее устройство 36, включающее или отключающее вентилятор Зв. В качестве двухпозиционного регулирующего устройства используется серийный электронный мост с двухпозиционным регулятором.
Уровень жидкости в абсорбере регулируется системой, состоящей из датчика уровня 4а типа УБ-П, пропорционального регулятора 46 типа ПР1.5 и регулирующего клапана 4в типа УКН.
Для обеспечения надежной осушки газа при переменном его поступлении необходимо поддерживать максимальный расход ДЭГ, постоянную его концентрацию, а также постоянную температуру контакта фаз. (Под максимальным понимается такой расход абсорбента, который при максимальной нагрузке аппарата по газу и постоянной концентрации гликоля обеспечивает заданную степень осушки газа.) Такая система управления обеспечивает инвариантность влажности газа по отношению к его расходу.
Система автоматического управления процессом регенерации абсорбента. Основная задача системы автоматического управления процессом регенерации абсорбента состоит в стабилизации концентрации регенерированного раствора диэтиленгликоля.
При постоянном вакууме в испарителе и колонне концентрация регенерированного раствора однозначно определяется температурой кипения. Чем больше концентрация ДЭГ в растворе, тем выше температура его кипения при одном и том же давлении (вакууме). При поддержании постоянных значений температуры и вакуума в испарителе обеспечивается постоянная концентрация регенерированного раствора.
Система автоматического управления, построенная на таком принципе, показана на рис. 21.10. Стабилизация температуры раствора осуществляется системой автоматического регулирования, состоящей из датчика температуры 1а, ПИ-регулятрра 16 и регулирующего клапана 1в. При отклонении температуры от заданного значения регулятор, действуя на регулирующий клапан, изменяет подачу пара в испаритель до тех пор, пока рассогласование не станет равным нулю. В качестве датчика и регулятора используются термометр сопротивления и электронный автоматический мост с регулирующим устройством. Могут быть применены также манометрические термометры с пневматическим выходным сигналом и регуляторы системы «Старт» типов ПР3.21 или ПР3.22. В качестве исполнительных механизмов используют мембранные регулирующие клапаны.
Стабилизация вакуума обеспечивается системой автоматического управления, состоящей из датчика вакуума 2а, ПИ-регулятора 26 и клапана 2в. Вакуум измеряется вакуумметром типа ВС-П1, пневмосигнал которого поступает на регулятор ПР3.21, который устанавливается на вторичном самопишущем приборе ПВ40.1Э. При отклонении текущего значения вакуума от заданного регулятор воздействует на мембранный регулирующий клапан 2в, установленный после вакуум-насоса, поддерживая рассогласование равным нулю. Для уменьшения потерь диэтиленгликоля, содержащегося в парах воды, предусматривается автоматическая стабилизация температуры верха колонны. Система регулирования включает датчик температуры 3а, ПИ-регулятор 36 и мембранный клапан 3в.
Уровни жидкости в испарителе и емкости флегмы автоматически поддерживаются пропорциональными регуляторами 4а, 5а, изменяющими проходное сечение регулирующих клапанов 46 и 56, установленных после насоса на трубопроводах отвода жидкости из аппаратов. Для регулирования уровня применяют регуляторы системы «Старт» типа ПР2.5 в комплекте с пневматическими датчиками уровня 2Б-П.
Температура флегмы на выходе воздушного холодильника-конденсатора регулируется включением одного или нескольких вентиляторов 6в, управляемых двухпозиционным регулятором температуры 66. Текущее значение температуры измеряется термометром сопротивления 6а.