Расчетно – пояснительная записка

к курсовому проекту

на тему:

«Разработка системы автоматизированного управления установки «Торнадо»

Москва, 2003

Содержание

Содержание. 2

1. Реферат. 3

2. Введение. 4

3. Описание процессной модели. 7

3.1 Деление технологии на процессы. 7

3.2 Выбор сервисных функций. 8

3.3 Выбор функций коррекции цели. 8

3.4 Штатные состояния установки. 8

3.5 Аварийные состояния. 8

3.6 Циклограммы работы установки. 9

4. Комплексная принципиальная схема. 9

5. Промышленный контроллер Mitsubishi AL-24MR-D.. 10

6. Датчики положения. 16

7. Расчёт электропитания. 16

Заключение. 18

Список использованной литературы.. 19

1. Реферат

Курсовой проект содержит 4 листа формата А1, выполненных в среде системы автоматического проектирования (САПР) Компас-3D 5.10 компании Аскон , а также расчетно-пояснительную записку в количестве 29 листов, выполненных в среде подготовки текстовой документации Word2000 компании Microsoft.

В курсовом проекте рассматривается конструкция установки «Торнадо» для очистки насосно-компрессорных труб от нефте-смолопарафинового осадка.

2. Введение

Насосно-компрессорные трубы составляют основной парк трубного хозяйства в нефтедобывающих компаниях и эксплуатируются непосредственно на нефтеносных скважинах. Одной из основных проблем при их эксплуатации является образование асфальто-смолопарафинистых и солевых отложений на внутренней поверхности НКТ, что ведет к уменьшению проходного сечения труб и, как следствие, снижению дебета скважины. Для восстановления проходного сечения и ремонта НКТ колонну труб поднимают на поверхность и транспортируют на базу трубного ремонта, которая имеется в каждом нефтегазодобывающем управлении (НГДУ). Ремонт НКТ заключается в очистке наружной и внутренней поверхности трубы от асфальто-смолопарафинистых отложений для последующей проверки профиля трубы внутренними шаблонами и дефектоскопии тела трубы, далее проводится нарезание новых резьбовых концов и гидроопрессовка трубы. Кроме того, перед нефтяниками остро стоит задача по удалению с внутренней поверхности НКТ солевых отложений и старых защитных покрытий (на основе эпоксидных смол). Применение таких установок позволит обеспечить быструю и качественную очистку внутренней поверхности НКТ от асфальто-смолопарафинистых и солевых отложений, а также удалить старые защитные покрытия и подготовить трубу под нанесение новых защитных составов.

Принцип действия установки основан на использовании энергии воды под высоким давлением (до 600 атм.) и вихревого эффекта (явление «смерча») создаваемого потоками горячей воды во внутренней полости трубы. Применение специальных гидровихревых головок позволит сформировать высокоскоростные (до 300м/с) спиральные потоки горячей воды в пристеночной области трубы, обеспечить мощное воздействие центробежных составляющих водяных потоков на загрязненную поверхность трубы (с центростремительными ускорениями до 10 000g), а также сконцентрировать всю кинетическую энергию потока воды точно на границе раздела сред «внутренняя поверхность трубы - удаляемое загрязнение». Такая организация водяных потоков позволит не «вымывать» удаляемое загрязнение постепенно - слой за слоем, а удалить его сразу путем отрыва и выноса всей его массы. Для интенсификации процесса очистки (особенно в зимнее время) установка будет оснащена специальной паровихревой головкой, которая в течение короткого времени (20…40с) разогреет смолопарафиновые отложения, что дополнительно повысит скорость очистки. Установка может оснащаться сменными зажимными устройствами и подвижной кареткой. Это позволит проводить очистку всего диапазона труб НКТ, применяемых в нефтяной промышленности. Установка будет оснащена компактным пароструйным подогревателем воды (типа ПВС) для непосредственного смешивания холодной воды и пара. Это позволит отказаться от традиционных трубчатых подогревателей и практически мгновенно подогревать воду до заданной температуры. Пароструйный подогреватель будет оснащен системой автоматического поддержания заданной температуры на основе регулятора прямого действия. Применение гибкого рукава высокого давления для ввода гидровихревой головки в НКТ в замен традиционной трубчатой штанги позволит в двое сократить внешние габариты установки (например, общая длина установки составит 15 м при максимальной длине трубы 12м). Подача рукава высокого давления осуществляется оригинальным блок-приводом оснащенным мотор-вариатор-редуктором (типа МВЧ-63). Скорость подачи рукава высокого давления может плавно регулироваться в диапазоне от 2 до 14 м/мин. Система управления установкой построена на базе промышленного контроллера и оснащена бесконтактными концевыми выключателями и системами безопасности на основе датчиков давления. Рабочий цикл очистки НКТ может осуществляется в автоматическом режиме по команде оператора.

Прямых аналогов данной технологии и оборудования, способных обеспечить одновременное решение всех задач по очистке НКТ от асфальто-смолопарафинистых и солевых отложений, а также для удаления старых защитных покрытий не существует. Технология защищена патентом РФ, а также получила серебренную медаль на выставке изобретателей «Эврика-96» в Брюсселе.

В настоящее время для частичного решения указанных задач нефтедобывающие компании применяют следующие виды оборудования:

• Моющие ванны (горячая вода с добавлением химических реагентов) для пакетной мойки НКТ;
• Активаторные установки типа «Волна» (та же моющая ванна, в которую установлены винтовые активаторы);
• Обдув пакета НКТ газовой струей реактивного двигателя.

Ни одна из указанных технологий не позволяет добиться качественной очистки внутренней поверхности НКТ от смолопарафинов и они совершенно не пригодны для удаления с внутренней поверхности НКТ твердых солевых отложений, и старых защитных покрытий.

Экономическая эффективность применения установки заключается в увеличении межремонтного периода эксплуатации колонны НКТ (для справки: стоимость спуска-подъема колонны НКТ для одной скважины составляет от 300 до 500 тыс. руб.). Высокий экономический эффект от применения данных установок заключается также в восстановлении и возврате в повторную эксплуатацию НКТ с сильными солевыми отложениями и с нарушенным защитным покрытием. В настоящее время стоимость новой НКТ доходит до 35 тыс. руб./т, а стоимость трубы, выведенной из оборота по причине сильных внутренних загрязнений составляет от 2 до 5 тыс. руб/т. По экономическим расчетам для возврата денежных средств вложенных в приобретение установки нефтедобывающей компании необходимо восстановить от 100 до 150 т НКТ. При этом общий парк НКТ среднего НГДУ составляет 50 000 … 75 000 т.

По проведенным предварительным исследованиям потребность в таких установках на территории России может составить от 100 до 150 установок. Прогнозируемый объем производства данных установок составляет 10-12 установок в год. Реализация данного проекта позволит разработать эффективное технологическое оборудование для топливно-энергетического комплекса и загрузить мощности заводов Российского агентства по боеприпасам.