Кафедра «Трубопроводный транспорт»

Кафедра «Трубопроводный транспорт»

ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПРОЕКТ

Автоматизация измерений показателей качества нефти в системе магистрального нефтепровода.

Выполнили

Студенты 3-НТФ-4

 Кузнецов Н.Ю.

Курочкин А.Д.

Мартиросян А.Э.

 

     Руководитель

    к.т.н. доцент

     Темникова О.Е

 

Самара, 2020

Аннотация

В связи со стремительным развитием техники и транспорта неуклонно повышаются требования к продукции нефтеперерабатывающих заводов, что в свою очередь влечет повышение требований к качеству исходного сырья. В системе магистрального транспорта нефти измерение показателей качества нефти является наименее автоматизированным процессом из всех товаротранспортных операций.

В состав существующих СИКН входит БИК, который позволяет производить автоматический отбор проб и измерение таких параметров как плотность, вязкость, температура и содержание воды. В данной работе авторы предлагают ввести в состав БИК дополнительные автоматические измерения показателей содержания механических примесей, хлористых солей и серы, что даст возможность автоматически получать массу нетто нефти.

В данной работе авторы пришли к выводу, что в настоящее время существует достаточное количество способов и приборов измерения показателей качества нефти, чтобы измерять такие показатели качества как плотность, вязкость, температуру, содержание серы, солей, воды и механических примесей, что в свою очередь позволит перейти к массе нетто нефти. Причем одним прибором с помощью одного и того же метода можно измерять сразу несколько показателей, что позволяет уменьшить количество компонентов в системе и снизить её стоимость.

Оглавление

Обозначения и сокращения. 4

Введение. 5

1 Цель и актуальность работы.. 6

Измерение показателей качества нефти. 7

СОСТАВ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И КАЧЕСТВА НЕФТИ: 7

Нормативные документы для контроля качества. 7

Устройства, автоматизирующие измерения показателей качества. 9

Методики и устройства для измерения содержания серы.. 10

2 Методики и устройства для измерения плотности и вязкости. 13

Методики и устройства для измерения плотности. 13

Портативный погружной плотномер DM-230.1B.. 14

Портативный погружной плотномер DM-230.2B.. 14

Вибрационный плотномер ВИП-2М.. 15

Электронный лабораторный плотномер (цифровой ареометр) DenDi 16

Поточный плотномер DC-50. 16

Стационарный вибрационный плотномер DC-40. 16

Методики и устройства для измерения вязкости. 17

2.3 Методы и устройства для измерения показателей балласта. 19

2.3.1. Методы и устройства для измерения воды.. 19

Методы и устройства для измерения механических примесей. 22

Методы и устройства для измерения хлористых солей. 23

2.4. Методы и устройства для измерения содержания парафинов и давления насыщенных паров 25

2.4.1 Методы и устройства для измерения содержания парафинов. 25

2.4.2. Методы и устройства для измерения насыщенных паров. 26

Автоматические системы измерения количества нефти (СИКН) 27

Конструкции и приборы СИКН.. 27

Блоки измерения показателей качества (БИК) в СИКН.. 28

3.3. Устройства автоматического отбора проб. 28

Заключение. 31

Список используемых источников. 32

Приложение А.. 33

ПРОЕКТНОЕ ЗАДАНИЕ.. 33

 

 

Обозначения и сокращения

СИКН -система измерения количества и качества нефти

СИКНС -система измерения количества и качества сырой нефти

БИК - Блок измерений показателей качества нефти

Блок фильтров (БФ) служит для очистки от механических примесей и предотвращения засорения рабочих узлов. В состав блока входит два фильтра (рабочий и резервный) с быстросъемной крышкой, входной и выходной коллекторы, запорная арматура, датчики дифференциального давления и манометры.

Блок измерительных линий (БИЛ) служит для измерения расхода и контроля параметров нефти. Количество и диаметр измерительных линий определяется расчетным путем в зависимости от максимального расхода и типа применяемого преобразователя расхода. В состав блока измерительных линий входят: измерительные линии, массовые и объемные преобразователи расхода, датчики давления и температуры, регуляторы расхода, узел подключения к поверочной установке, входной и выходной коллекторы, запорная арматура, приборы системы контроля протечек.

Блок измерения качества нефти (БИК) служит для контроля и измерения параметров качества перекачиваемой нефти и нефтепродуктов. Основное оборудование БИК: циркуляционные насосы (основной и резервный), фильтры тонкой очистки (основной и резервный), поточные преобразователи плотности, поточные преобразователи влагосодержания, поточные преобразователи вязкости, преобразователь расхода, датчики температуры и давления, манометры и термометры, автоматические пробоотборники, регуляторы расхода нефти, системы промывки, запорная арматура.

Блок поверочной установки (БПУ), основным элементом которой является трубопоршневая поверочная установка (ТПУ), которая служит для проведения контроля метрологических характеристик и поверки средств измерений объема и массы на месте эксплуатации.

Узел регулирования расхода и давления разрабатывается и проектируется при необходимости и устанавливается на выходе система измерения количества и качества нефти.

Система обработки информации (СОИ) обеспечивает автоматизированное выполнение функций сбора, обработки, отображения, регистрации информации по учету нефти и управление режимами работы СИКН (СИКНС).

 

 

Введение

Современные тенденции в развитии систем сбора, обработки информации и управления все более широко внедряются и в традиционно консервативные области измерений, каким является коммерческий учет нефти и нефтепродуктов.

По существу архитектура большинства вновь проектируемых узлов учета все еще базируется на принципах и оборудовании заложенных в 70-е годы прошлого столетия, притом, что за это время сменилось не одно поколение приборов и систем измерений.

Современные тенденции в автоматизации диктуют и новые подходы к развитию измерительных систем учета жидких углеводородов. В настоящей статье рассматривается архитектура узлов учета нового поколения, приводится сравнительный анализ с традиционными измерительными системами.

 

Традиционный узел учета, состоит, как правило, из следующих блоков и элементов:

- блока измерительных линий -состоящего, как правило, из 3 линий (рабочей, резервной и контрольной), включающие в себя фильтры, турбинные преобразователи расхода (ТПР), прямые участки до и после ТПР, струевыпрямители, запорную арматуру, датчики давления и температуры, клапаны регулирования расхода и пр.;

- блока контроля качества, в состав которого входят по 2 поточных плотномера и вискозиметра, автоматические пробоотборники и пробосборники, датчики давления и температуры, насосы, термостаты, сигнализаторы загазованности и пожара и пр.;

- вторичной аппаратуры и блока обработки информации;

- кроме того в состав узла учета входят про-боотборное устройство, стационарная поверочная установка (или предусмотрено подключение передвижной поверочной установки), сигнализатор содержания свободного газа, образцовые средства измерений для плотномеров и вискозиметров, дополнительные средства измерений.

 

Современные требования к средствам и системам измерения включают:

- средства измерения являются "интеллектуальными" - не только измеряют, но и обрабатывают информацию, современные полевые приборы являются "серверами" данных;

- полевые приборы многофункциональны, осуществляют измерения всех необходимых параметров в одной точке;

- передача информации от полевых приборов к системе осуществляется посредством цифровых протоколов, позволяющих передавать значительные массивы информации и исключающих дополнительные погрешности, связанные с передачей и преобразованием измеряемых параметров;

- система измерения должна обеспечивать возможность приема не отдельных физических сигналов от каждого средства измерения, а получать и обрабатывать массивы информации от "интеллектуальных" приборов.

Цель и актуальность работы

Цель работы: компановка БИК таким образом, чтобы на выходе можно было получить все необходимые показатели для вычисления массы нетто, а также содержание серы, как основного показателя качества нефти.

Актуальность работы: актуальность данной работы в том, что рассмотрены показатели нефти, регистрируемые для определения качества продукта; методы и устройства для измерения механических примесей, хлористых солей, парафинов и серы, а также давления насыщенных паров; конструкция и приборы СИКН, БИК в составе СИКН; устройства для отбора проб и автоматические системы измерения количества нефти в резервуаре. Выявлены недостатки существующих устройств для отбора проб, рассмотрены методики расчета массы брутто и массы нетто в резервуаре.

. Показатели качества нефти.

Поточный плотномер DC-50

Поточный плотномер DC-50 предназначен для измерения плотности жидких продуктов с динамической вязкостью до 1200 мПас.
В основе измерений лежит резонансный метод, обладающий непревзойденной стабильностью в работе и высокой точностью.

Преимущества

· Непрерывный контроль за процессами в режиме реального времени;

· Точные и быстрые измерения плотности жидкостей с вязкостью до 1200 мПас;

· Большой выбор заводских установочных модулей;

· Отсутствие подвижных частей, большой рабочий ресурс;

· Изготовление приборов с нестандартными техническими характеристиками.

Описание:

Аппарат предназначен для определения условной вязкости нефтяных битумов путем измерения времени, в течении которого определенное количество битума протекает через калиброванное отверстие цилиндра при заданной температуре. Основные параметры рабочих частей аппарата соответствуют требованиям ГОСТ 11503.

Вискозиметр автоматически обеспечивает:

• поддержание заданной температуры в термостате;

• измерение и индикацию температуры продукта и температуру в термостате;

• открытие отверстия истечения при достижении температуры испытания;

• включение и выключение электронного секундомера по уровням продукта в мерном цилиндре;

• индикацию результатов испытаний на цифровом табло;

• передачу данных на компьютер в реальном масштабе времени для отображения процесса анализа в графическом виде;

• звуковую сигнализацию окончания анализа.

Аппарат для определения условной вязкости нефтебитумов ВУБ-1М

Описание:

Основные параметры рабочих частей аппарата соответствуют требованиям ГОСТ 11503-74:

Автоматический аппарат для определения условной вязкости жидких нефтебитумов, сырья для битумного производства, других битумных продуктов. Режимы работы автоматический, полуавтоматический, ручной.

Влагомер ВСН-2ПП

Ведет учет внутри- и межпромысловый учет нефти (на узлах оперативного и бригадного учета нефти);
диапазон измерения влажности до 100 %:
измеряет значения влажности;
выдает сигнал о достижении предельной влажности.

Результаты измерений и вычислений представляются на матричном дисплее влагомера ВСН-2-ПП. Информация о влажности и объеме чистой нефти по запросу пользователя может передаваться на систему телемеханики и самопишущий прибор. Уставка предельной влажности может быть задана во всем диапазоне измерения влажности. Отстой свободной воды перед измерением влажности не требуется.

 

Метод А

• Комплект оборудования и лабораторного стекла для отгонки и очистки нафты

• Автоматический потенциометрический титратор Т50

 

Метод Б

• Комплект оборудования и лабораторного стекла для отгонки и очистки нафты

• Автоматический микрокулонометрический анали­затор ECS 3000

Метод Б устанавливает определение содержание органических хлоридов во фракции промытой нафты сырой нефти путем сжигания в среде кислорода с по­следующим микрокулонометрическим титрованием.

 

Метод В

• Комплект оборудования и лабораторного стекла для отгонки и очистки нафты;

•  волнодисперсионный рентгено-флуоресцентный анализатор СПЕКТРОСКАН MAKC-GV Диапазон измерений: 5 50 ррт

       Метод В устанавливает определение содержание органических хлоридов во фракции промытой нафты сырой нефти методом рентгено-флуоресцентной вол-нодисперсионной спектрометрии

Анализируемую пробу нафты помещают в пучок лучей, испускаемых источни­ком рентгеновского излучения. Измеряют характеристики энергии возбуждения от рентгеновского излучения и сравнивают сигнал, полученный от счетчика им­пульсов с сигналами счетчика, полученными при испытании заранее подготов­ленных калибровочных образцов

 

       Приборы для определения хлористых солей в нефти

Конструкции и приборы СИКН

       Системы измерения количества и параметров качества нефти (узлы учета нефти), далее СИКН, предназначены для автоматизированого (оперативного или коммерческого) учета при сдаче нефти от Поставщика Покупателю или при внутри-хозяйственном учете.

       Функционально СИКН состоит из следующих элементов (далее блоков).

       Основной состав технологической части:

· Блок измерительных линий (БИЛ)

· Блок измерений показателей качества нефти (БИК)

· Пробозаборное устройство (щелевого или трубчатого типа) (ПЗУ)

 

       Также в состав технологической части могут входить:

· Блок поверочной установки (БПУ), основным элементом которого является трубопоршневая поверочная установка. В зависимости от необходимой пропускной способности варьируется по следующему типовому ряду: м3/час =100, 300, 500. В случае необходимости ТПУ устанавливается в блок-бокс, обеспеченный системой жизнеобеспечения.

· Блок фильтров (БФ), который может быть выполнен как отдельно, так и в составе БИЛ. Как правило, в него входят два фильтра, которые оборудуются элементами дренажа жидкости и газа, комплектуются преобразователем перепада давления и (или) двумя показывающими манометрами для контроля перепада давления на фильтрующем элементе.

· Узел подключения передвижной (эталонной) ТПУ

· Узел регулирования давления.

· Технологические и дренажные трубопроводы.

· Блок эталонных средств (БСЭ).

       В комплект поставки СИКН также может входить система обработки информации СОИ, которая предназначена для сбора измерительной информации, которая формируется датчиками, установленными в технологических блоках СИКН, обработки формирования результирующей (в том числе упрвляющей) информации и (при необходимости) передачи на верхний уровень.

       СОИ, в зависимости от исполнения, может комплектоваться шкафом управления элементами жизнеобеспечения, шкафом дистанционного управления электроприводной арматуры, приборной стойкой и столом для размещения компьютера верхнего уровня и вторичной аппаратуры стационарной и передвижной ТПУ.

       СОИ устанавливается в укрытии (при необходимости в комплект поставки СИКН может входить операторный блок-бокс с системой жизнеобеспечения).

 

Заключение

В данной работе рассмотрены существующие методы и приборы определения качественных показателей нефти. Рассмотрено новое поколение приборов, позволяющих автоматизировать данный процесс без ухудшения точности измерений. Даны рекомендации по их применению.

Приложение А

ПРОЕКТНОЕ ЗАДАНИЕ

Студенту (студентам): Кузнецов Н.Ю., Мартиросян Э.А., Курочкин А.Д.

гр. 3-НТФ-4 Срок сдачи студентом готовой работы

30 декабря 2020

1. Тема проекта: Автоматизация измерений показателей качества нефти в системе магистрального нефтепровода.

2. Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

Компановка БИК таким образом, чтобы на выходе можно было получить все необходимые показатели для вычисления массы нетто, а также содержание серы, как основного показателя качества нефти.

3.  Дата выдачи задания на выполнение проекта

«9»сентября 2019

Руководитель проекта_____________/ (Подпись) (Ф И О)

 

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

выполнения проекта

Студенты: Кузнецов Н.Ю., Мартиросян Э.А., Курочкин А.Д.

Руководитель Темникова Елена Анантольевна

Дата выдачи «9» сентября 2019

 

№ п/п	Недели	Название разделов проекта/работы	Процент выполнения
1	1-2 неделя	Определение темы	5%
2	2 неделя	Выдача задания	5%
3	2 неделя	Выдача календарного плана, планирование работы по этапам	5%
4		1 Этап:	10%
5		2 Этап:	15%
6
7		Контрольная точка 1	Контроль 40%
8		Подготовка пояснительной записки	25%
9		Отзыв студентов: заполнение студентами листа обратной связи по проекту	5 %
10		Отзыв преподавателя	10%
11		Контрольная точка 2	Контроль 40%
12		Защита проекта	20%
		ИТОГО	100 %

 

РЕЗЮМЕ ПРОЕКТА

Полное наименование проекта

Автоматизация измерений показателей качества нефти в системе магистрального нефтепровода.

Даты начала и завершения проекта

9 сентября 2019 - 30 декабря 2020

 Идея проекта /решаемая проблема

Импорто замещение поточных приборов; Компановка БИК

Предпосылки проекта

Цели проекта

Выбор коэффициента припуска на коррозию

Результат/продукт проекта

Увеличение срока эксплуатации резервуаров

Общие инвестиционные затраты

Критерии оценки успешной реализации проекта

Больший срок доремонтного рабочего состояния резервуара

Ожидаемые эффекты проекта

Увеличение срока службы РВС

Структура Устава проекта

№	Раздел/Поле	Описание
1.	Аннотация	В связи со стремительным развитием техники и транспорта неуклонно повышаются требования к продукции нефтеперерабатывающих заводов, что в свою очередь влечет повышение требований к качеству исходного сырья. В данной работе авторы предлагают ввести в состав БИК дополнительные автоматические измерения показателей содержания механических примесей, хлористых солей и серы, что даст возможность автоматически получать массу нетто нефти.
2.	Терминология	СИКН-система измерения количества и качества нефти СИКНС-система измерения количества и качества сырой нефти БИК- Блок измерений показателей качества нефти БФ- блок фильтров БИЛ- блок измерительных линий БИК-блок измерения качества нефти БПУ-блок поверочной установки СОИ-система обработки информации
3.	Полное наименование проекта	Автоматизация измерений показателей качества нефти в системе магистрального нефтепровода.
4.	Краткое наименование проекта*	-
5.	Дата начала проекта*	-
6.	Дата завершения проекта*	27 мая 2020
7.	Цели проекта	Компановка БИК таким образом, чтобы на выходе можно было получить все необходимые показатели для вычисления массы нетто, а также содержание серы, как основного показателя качества нефти
8.	Предпосылки проекта	Адаптирование к современным требованиям средств и систем измерения
9.	Благоприятствующие связи с проектами	Связь с проектами, изучающими схожую тему
10.	Препятствующие связи с проектами	Политика декарбонизация
11.	Критерии оценки успешной реализации проекта	Рассмотрение новых приборов с более точными показаниями
12.	Ожидаемые эффекты проекта*	Получение с помощью приборов всех необходимых показателей для вычисления массы нетто, а также содержания серы, как основного показателя качества нефти.
13.	Объем проекта	-
14.	Необходимые материальные ресурсы	-
15.	Менеджер проекта	Кузнецов Николай Юрьевич
16.	Стейкхолдеры проекта	Мартиросян Эрик Арменович Курочкин Антон Денисович
17.	Организационная схема реализации проекта	-
18.	Функциональная ответственность Участников проектной команды	Кузнецов Николай Юрьевич-Сбор данных и анализ информации, составление презентации Мартиросян Эрик Арменович-Сбор данных и анализ информации, составление презентации Курочкин Антон Денисович-Сбор данных и анализ информации, составление презентации
19.	Коммуникации проекта	Выступление на научно-технических конференциях
20.	Перечень этапов работ и их результатов*	-
|21.	Матрица ответственности*	-
22.	Риски проекта	-
23.	Решение проблем проекта	Достижение того, чтобы одним прибором с помощью одного и того же метода можно было измерять сразу несколько показателей, что позволит уменьшить количество компонентов в системе и снизить её стоимость.

 

Кафедра «Трубопроводный транспорт»