Табиғи газды сепарациялау процесі және газды сепаратордағы газдың қысымын реттеу жұмысы


Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 7
1 Негізгі бөлім . Газды сепарациялау технологиясына қысқаша шолу ... ... 9
1.1 Газды кешенді дайындау қондырғысын сипаттау ... ... ... ... ... ... ... ... .. 9
1.2 Төмен температуралы сепарациялау қондырғысын сипаттау ... ... ... ... 11
1.3 Газ өнеркәсібіндегі табиғи газды сепарациялау процесі ... ... ... ... ... ... 12
1.4 Газды сепаратордың негізгі конструкциясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
1.5 Дипломдық жоба есептерінің қойылымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20
2 Арнайы бөлім. Газды сепаратордағы газ қысымын автоматты
реттеу жүйесін құру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
21
2.1 Газды төмен температуралы сепарациялаудың
технологиялық жүйесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
21
2.2 Газды сепарациялау процесінің тиімділігіне әсер ететін
факторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
23
2.3 Газды сепарациялау процесі автоматты реттеудің нысаны
ретінде ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
25
2.4 Газды сепаратордың беріліс функциясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 26
2.5 Өндірістегі газды сепаратордағы қысымды автоматты реттеу
жүйесінің контурын зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
27
2.6 ПИД.реттеуішті таңдау түсініктемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 32
2.7 Автоматты реттеу жүйесінің құрылымдық сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... .. 33
2.8 Реттеуіштің оптималды параметрлерін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... 34
2.9 Тұйықталған жүйені орнықтылыққа зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 40
2.10 Тұйықталған жүйенің өтпелі сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 43
2.11 Газды сепарациялау процесі кезіндегі қысымды реттеу
сапасының көрсеткіштері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
44
2.12 Автоматты реттеу жүйесінің техникалық құрылғылар кешені ... ... ... 44
3 Экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 54
3.1 Автоматтандыру жүйесіндегі шығындарды анықтау ... ... ... ... ... ... ... 54
3.2 Автоматтандыру жүйесінің бірінші нұсқасының құнын есептеу ... ... . 54
3.3 Автоматтандыру жүйесінің екінші нұсқасының құнын есептеу ... ... ... 59
4 Өміртіршілік қауіпсіздігі бөлімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 61
4.1 Жұмыс орнын ұйымдастыру ережелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 61
4.2 Жұмыс орнының жарықтандыру жүйесін таңдау,бөлменің
жасанды және табиғи жарықтандыруын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... .
62
4.3 Жұмыс орнындағы микроклимат ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 68
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 71
Қысқартулар тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 72
Қолданылған әдебиет ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 73
Қазіргі уақытта технологиялық процессті автоматты басқару жүйесін қолдануды қажет етпейтін өндіріс саласы жоқ. ТПАБЖ-ның негізгі артықшылықтары басқару процесінде адам факторын төмендету немесе мүлдем алшақтату, жұмыс персоналын қысқарту, шикізат шығынын азайту, бастапқы өнімнің сапасын арттыру және өндіріс тиімділігін ұлғайту болып табылады. Автоматты басқару жүйенің орындайтын негізгі функцияларын бақылау және басқару, мәліметтердің алмасуы, ақпаратты өңдеу, жинау және сақтау, дабыл сигналдарын қалыптастыру, графиктерді және есептемені жасау құрайды.
Заманауи әлемдік энергетикада табиғи газ үлкен рөлге ие. Қазіргі таңдағы даму үрдісінде газ айрықша кұнды әрі үнемді отын ретінде қарастырылады. Табиғи газды өндірудің дамуы, оны өндірілген аймақтан қолданыс аймағына тасымалдауға арналған магистральды газ құбырлар жүйесінің дамуымен байланысты.
1. Требин В.А., Макогон Ю.Ф. Добыча природного газа. – Москва: «Недра», 1976. – 336б.
2. Дурмишьян А.Г. Газоконденсатные месторождения. – Москва: «Недра», 1979. – 340б.
3. Мурин В.И. Технология переработки природного газа и конденсата. Справочник. – Москва: «Недра», 2002. – 517б.
4. http://www.mining-enc.ru/r/razrabotka-gazokondensatnyx-mestorozhdenij/
5. Омарәлиев Т.О. Мұнай және газды өңдеудің химиясы мен технологиясы. I бөлім. Оқулық. – Астана: «Фолиант», 2011. – 350б.
6. Кемпбел Д.М. Очистка и переработка природных газов. – Москва: «Недра», 1977. – 350б.
7. Каспарьянц К.С., Кузин В.И. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. – Москва: «Недра», 1977. – 255б.
8. Нұрсұлтанов Ғ.М., Абайылданов Қ.Н. Мұнай мен газды өндіріп, өңдеу. Оқулық. –Алматы: ҚазҰТУ, 2003.
9. http://gassystems.ru/produkt/prochee-oborudovanie/ustanovka-podgotovki-gaza
10. Шувалов С.И., Андреев А.А. Математическое описание движения частиц в сепараторе. – ИГЭУ имени В.И.Ленина: ГОУВПО , 2005.
11. Сорокина В.С., Владов Ю.Р. Построение системы управления процессом низкотемпературной сепарации газоконденсата. – Оренбург: ОГУ.
12. Исакович Р.Я., Логинов В.И. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. – Москва: «Недра», 1976. – 424б.
13. Радкевич, В.В. Системы управления объектами газовой промышленности. – Москва: «Серебряная нить», 2004. – 440б.
14. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. – Москва: «Наука», 1975. – 752б.
15. Ротач В.Я. Теория автоматического регулирования. – Москва: МЭИ, 2005. – 400б.

Пән: Мұнай, Газ
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 49 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1300 теңге




Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
7
1 Негізгі бөлім . Газды сепарациялау технологиясына қысқаша шолу ... ...
9
1.1 Газды кешенді дайындау қондырғысын сипаттау ... ... ... ... ... ... ... ... ...
9
1.2 Төмен температуралы сепарациялау қондырғысын сипаттау ... ... ... ...
11
1.3 Газ өнеркәсібіндегі табиғи газды сепарациялау процесі ... ... ... ... ... ...
12
1.4 Газды сепаратордың негізгі конструкциясы ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... .
13
1.5 Дипломдық жоба есептерінің қойылымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
20
2 Арнайы бөлім. Газды сепаратордағы газ қысымын автоматты
реттеу жүйесін құру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

21
2.1 Газды төмен температуралы сепарациялаудың
технологиялық жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

21
2.2 Газды сепарациялау процесінің тиімділігіне әсер ететін
факторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

23
2.3 Газды сепарациялау процесі автоматты реттеудің нысаны
ретінде ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

25
2.4 Газды сепаратордың беріліс функциясы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ...
26
2.5 Өндірістегі газды сепаратордағы қысымды автоматты реттеу
жүйесінің контурын зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

27
2.6 ПИД-реттеуішті таңдау түсініктемесі ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...
32
2.7 Автоматты реттеу жүйесінің құрылымдық сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ..
33
2.8 Реттеуіштің оптималды параметрлерін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ...
34
2.9 Тұйықталған жүйені орнықтылыққа зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
40
2.10 Тұйықталған жүйенің өтпелі сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
43
2.11 Газды сепарациялау процесі кезіндегі қысымды реттеу
сапасының көрсеткіштері ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

44
2.12 Автоматты реттеу жүйесінің техникалық құрылғылар кешені ... ... ...
44
3 Экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
54
3.1 Автоматтандыру жүйесіндегі шығындарды анықтау ... ... ... ... ... ... ...
54
3.2 Автоматтандыру жүйесінің бірінші нұсқасының құнын есептеу ... ... .
54
3.3 Автоматтандыру жүйесінің екінші нұсқасының құнын есептеу ... ... ...
59
4 Өміртіршілік қауіпсіздігі бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
61
4.1 Жұмыс орнын ұйымдастыру ережелері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... .
61
4.2 Жұмыс орнының жарықтандыру жүйесін таңдау,бөлменің
жасанды және табиғи жарықтандыруын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... .

62
4.3 Жұмыс орнындағы микроклимат ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
68
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
71
Қысқартулар тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
72
Қолданылған әдебиет ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
73

Кіріспе
Қазіргі уақытта технологиялық процессті автоматты басқару жүйесін қолдануды қажет етпейтін өндіріс саласы жоқ. ТПАБЖ-ның негізгі артықшылықтары басқару процесінде адам факторын төмендету немесе мүлдем алшақтату, жұмыс персоналын қысқарту, шикізат шығынын азайту, бастапқы өнімнің сапасын арттыру және өндіріс тиімділігін ұлғайту болып табылады. Автоматты басқару жүйенің орындайтын негізгі функцияларын бақылау және басқару, мәліметтердің алмасуы, ақпаратты өңдеу, жинау және сақтау, дабыл сигналдарын қалыптастыру, графиктерді және есептемені жасау құрайды.
Заманауи әлемдік энергетикада табиғи газ үлкен рөлге ие. Қазіргі таңдағы даму үрдісінде газ айрықша кұнды әрі үнемді отын ретінде қарастырылады. Табиғи газды өндірудің дамуы, оны өндірілген аймақтан қолданыс аймағына тасымалдауға арналған магистральды газ құбырлар жүйесінің дамуымен байланысты.
Кен орнынан өндірілген газ әртүрлі заттармен және басқа да қоспалармен қаныққан. Сондықтан газды осы қоспалардан бөлу және тасымалдауға дайындау газды өнеркәсіпте, пайдаланушыларды табиғи газбен үздіксіз қамтамасыз ету жүйесінде маңызды орынға ие. Қазіргі уақытта газды өндіретін және тасымалдайтын кәсіпорындардың негізгі мәселесі - газды тазалауды сапалы әрі минималды экономикалық шығынмен өткізу. Осы мәселені шешудегі негізгі бағыттардың бірі - газды сепарациялау процесін автоматтандыру, сепарацияның тиімділігін арттыру және газды сепараторлардың металлды сыйымдылығын төмендету.
Бұл жұмыста табиғи газды сепарациялау процесі және газды сепаратордағы газдың қысымын реттеу жұмысы қарастырылады.
Газды сепарациялау - ағындағы қатты, сұйық және газды фазалар құрамынан қатты және сұйық фазаны бөлу процесі. Сепарацияның жеткіліксіз деңгейі кәсіптік құбырлардың төмен гидравликалық тиімділігіне, газды сығуға арналған энергияның артық шығынына, пайдалану шығынының өсуіне, газды жинау және тасымалдау жүйелерінде гидратты кептелістердің пайда болуына, технологиялық жабдықтардың жұмысының тиімділігінің төмендеуіне әкеледі.
Газды сепарациялау процесін автоматтандыру сепарациялаудың тиімділігін ұлғайтуға мүмкіндік береді, газды тазалау технологиясын жетілдіруін қамтамасыз етеді. Автоматтандыру жүйесін енгізу өндірістік ақауды және қалдықты қысқартуға, шикізат және энергия шығынын үнемдеуге, негізгі жұмыс күштері санын азайтуға және газдың мұқият тазалануына мүмкіндік береді.
Газды сепаратор - газды және газдыконденсатты кен орын өнімдерін мұқият тазалауға және тиек-реттеуші арматураны және газды айдап қотаратын қондырғыларды ылғалдан, көмірсутектер конденсатынан және механикалық қоспалардан қорғауға арналған аппарат.
Дипломдық жұмыстың мақсаты газды сепаратордағы газдың қысымын автоматты басқару және реттеу жүйесін құрастыру. Жұмыста газды сепаратордағы газдың қысымын бақылау контуры зерттеледі. ГС-да газ қысымын реттеу жүйесінің реттеу заңы және реттеуіштің параметрлері анықталып, автоматты реттеу жүйесі орнықтылыққа зерттеледі, газды сепарациялау процесі кезіндегі қысымды реттеу сапасының көрсеткіштері анықталады. Газды сепаратордағы газдың қысымын автоматты реттеу жүйесінің техникалық құрылғылар кешені таңдалынады.

1 Негізгі бөлім. Газды сепарациялау технологиясына қысқаша шолу
0.1 Газды кешенді дайындау қондырғысын сипаттау

Магистральды газ құбыры арқылы таза газды жіберу оны іске қосудың тиімділігін арттырады, газды тасымалдау шығынын төмендетеді, құбырдың және технологиялық қондырғылардың жұмыс қорын ұзартады. Сондықтан газды тасымалдауға дайындау тікелей кен орнында жүзеге асырылады.
Газды кешенді дайындау қондырғысы газдыкоденсатты қоспаны табиғи ғаз бен газ конденсатын жинақтау және өңдеуді қамтамасыз ететін технологиялық қондырғылар мен қосалқы жүйелер кешенінен тұрады. Газды кешенді дайындау қондырғысының технологиялық сұлбасы 1.1 суретте келтірілген.

1.1 сурет - Газды кешенді дайындау қондырғысының құрылымдық сұлбасы

Газдыконденсатты ұңғымадан өндірілген өңделмеген газ шлейфтер бойымен ауыстырып қосу арматурасы пунктіне жинақталады. Кейін ауыстырып қосу арматурасының жинақтауыш коллекторынан технологиялық корпусқа жіберіледі. Технологиялық корпуста төрт технологиялық желі қатар жұмыс жасайды. Технологиялық корпус шығысында газ шығынын есептеу үшін газ өлшеуіш станциядан өтіп магистальді газ құбырларына тасымалданады.
Газды кешенді дайындау қондырғыларның тауарлық өнімі: газ кен орындарының құрғақ газы, газдыконденсатты кен орнындарының құрғақ бензинделген газы, газды конденсат болып келеді.
Газды кешенді дайындау қондырғысының технологиялық корпусында газды келесі кезеңдерден тұратын өңдеуден өтеді:
абсорбциялы немесе адсорбциялы құрғату;
төмен температуралы сепарация немесе абсорбция;
майлы абсорбция.
Газды кен орындарында газды дайындау оны құрғатуға негізделеді, сондықтан абсорбция немесе адсорбция процестері қолданылады. Ал газдыконденсатты кен орындарында құрғату және жеңіл конденсацияланатын көмірсуларды бөлу төмен температуралы сепарация, төмен температуралы абсорбция және төмен температуралы майлы абсорбция арқылы жүзеге асады.
Газды кешенді дайындау қондырғысының технологиялық корпусының құрамына келесі қондырғылар кіреді:
алдын ала тазалау блогі (төмен температуралы сепарация);
газды тазалау, құрғату және салқындату технологиялық қондырғылары;
сығу компрессорлық станциясы.
Алдын ала тазарту блогі газды тамшы ылғалдан, сұйық көмірсулардан және механикалық қоспалардан тазартуды қамтамасыз етеді. Сығу компрессорлық станциясы газды өндірістік өңдеу технологиясының жұмыстық параметрлерін қамтамасыз етеді, магистралды газқұбырына жіберілетін газдың қысымын сақтайды. Газды технологиялық дайындау қондырғысының алдында немесе одан кейін орналасады. Сығылған газдың температурасын азайту үшін станциядан кейін ауамен салқындату аппараттары орнатылады.
Газды кешенді дайындау қондырғысы құрамына кіретін қосалқы жүйелер:
газды өлшеуіш станция;
метанолды жіберуді басқару жүйесі;
гликольді регенерациялау цехі;
технологиялық сорғы
электр энергиясымен қамтамасыз ету;
жылумен қамтамасыз ету;
сумен қамтамасыз ету;
электрохимиялық қорғаныс;
өрт сөндіру;
байланыс құралдары орнатылған алаңдар;
оператор бөлмесі;
диэтиленгликоль және метанол сақтайтын резервуарлар.

11.1 Төмен температуралы сепарациялау қондырғысын сипаттау

Төмен температуралы сепарация (ТТС) қондырғысында температурасы төмен газдыконденсатты қоспаны бір рет кондесациялау жолымен құрамынан сұйық көмірсуларды бөліп алу процесі жүреді.
Газды дайындау кезіндегі оның температурасы газдың изоэнтальпиялы немесе изоэнтропиялы ұлғаюы және ауамен салқындату аппараттарын қолдану нәтижесінде төмендейді.
ТТС қондырғыларының тиімді жұмыс жасауына шиікізат газдың құрамы, температурасы, қысымы, қондырғының тиімділігі және сепарациялау сатысы әсер етеді.
ТТС технологиясы кез келген климаттық аумаққа жарамды, 97% дейінгі конденсатты бөліп алу дәрежесін қамтамасыз етеді. Сондықтан газдыконденсатты кен орындарында табиғи газды өңдеудің төмен температуралы тәсілі кең таралған.
ТТС қондырғыларының артықшылықтары:
еркін қысым айырымасы болған жағдайда төмен капиталдық салымдар және эксплуатациялық шығындар;
сепарация процесімен қатар газды магистральды газ құбырларымен тасымалдауға қажетті шық нүктесіне дейін құрғату процесі орындалады;
қондырғыларды эксплуатациялау және оларға техникалық қызмет көрсету жеңіл, сондықтан қызметкерлер біліктілігі орта дәрежелі болуы жеткілікті;
технологиялық процесті өндірістік жағдайда автоматтандырудың және реттеудің жеңілдігі;
қабаттағы газ қысымының төмендеуіне байланысты технологияны біртіндеп толықтыру және жетілдіру мүмкіндігі.
ТТС қондырғыларының кемшіліктері:
дроссельденген қысым мен температура кезіндегі қажетті компоненттерді ажыратудың бастапқы қоспа құрамына тәуелділігі, яғни газдың құрамы жеңілдесе және ТТС температурасы жоғарыласа процестің тиімділігі төмендейді;
еркін қысым айырымы таусылғаннан кейін салқындату көзін ауыстыру арқылы қондырғыда реконструкция жасау қажеттілігі;
гидрат түзілу ингибиторын қолдану қажеттілігі.
Газды кешенді дайындау қондырғыларында екісатылы және үшсатылы ТТС схемалары қолданылады. Сепарациялау сатысына байланысты қоспа құрамынан бөлініп алынатын салмақталған тамшылар өлшемдері өзгереді:
кіріс аумағында газ ағынындағы диаметрі 100-1000 мкм аралығындағы тамшылар;
сепарацияның бірінші сатысынан кейін диаметрі 30-150 мкм тамшылар;
сепарацияның екінші сатысынан кейін диаметрі 1-50 мкм аралығындағы ең ұсақ тамшылар.
ТТС қондырғысы келесі элементтерден тұрады:
гидрат түзілу ингибиторын алдын - ала бүрку және регенерациялау жүйелері;
рекуперацялы жылу алмастырғыш;
бір немесе бірнеше сепаратор;
салқындатқыш құрылғылар;
конденсатты тұрақтандыру жүйесі.
Газдыконденсатты ұңғымаларды ұзақ уақыт эксплуатациялау кезінде ТТС қондырғыларының жұмысының тиімділігі екі себеп бойынша кемиді:
қабаттағы газ қысымның төмендеуі нәтижесіндегі еркін қысым айырмасының азаюы;
газ құрамының жеңілдеуі.
Ұзақ уақыт эксплуатацияланған газоконденсатты кен орындарындағы кезінде ТТС қондырғыларының жұмысының тиімділігін арттыру үшін үшін сепарация процесін әлдеқайда төмен температурада жүргізу қажет.

6.1 Газ өнеркәсібіндегі табиғи газды сепарациялау процесі

Газдыконденсатты қоспаның - негізгі компоненттері шекті сутек, гелий, көмірсутектер, оттек, азот, көміртек диоксиді (көмірқышқыл газы) және күкіртті сутек болып табылады. Кен орнынан шығарылған газ механикалық қоспаларға, сұйықтыққа қанық болады. Бұл қоспалар газды тасымалдауды қиындатады және құбырлардың, кәсіптік қондырғылардың коррозиясының себебі болып табылады. Сондықтан газды сепарациялау процесі газ өнеркәсібінде маңызды кәсіптік процесс болып саналады.
Сепарация - әртекті қатты материалдардың қоспаларын, әртүрлі тығыздықтағы сұйықтық қоспаларын, газдағы немесе будағы қатты бөлшектерді немесе сұйықтықтарды бөлу процессі. Газды сепарациялау процесі кезінде әртекті газды сепараторлар қолданылады. Газды жинау, дайындау және тасымалдауға арналған кәсіби нысандарында сепараторлар маңызды жабдық болып табылады. Бұл жабдық газды сұйықтықтан, сұйықтықты газдан бөлуге арналған.
Газды өндіру жүйесінде сепарторлар қолданылады:
газды, газды конденсатты кен орындарында газды тасымалдауға дайындау мақсатында;
компрессорлы станциялардың алдында және олардан кейін кіруші және шығушы газ құрамындағы сұйықтық тамшыларды және механикалық қоспаларды кеміту мақсатында;
төмен температуралы конденсация түйінен кейін газды пайда болған конденсаттан тазарту үшін;
әртүрлі мақсатқа арналған колонналардан кейін жоғарғы өнімді бөлу үшін;
сұйық фазаның шығуын болдырмау мақсатында колонна ішінде қолданылады.
Орналастыру орнына және мақсатына байланысты сепараторларға келесі міндеттер қойылады:
сұйықтық - газ фазасының теңдігіне жету;
газдан механикалық қоспаларды максималды бөлу;
шығудағы газды сұйықтық тамшыларынан тазалау;
көпіріктің пайда болуын болдырмау;
газ ағыны пульсациясының әсерін төмендету;
сұйық фазаларды нақты бөлу.
Сепаратор келесі секциялар мен жабдықтардан тұрады:
газдан сұйықтық тамшыларын жоюға арналған бас сепарациялық секция, ауырлық күшінің әсерінен сұйықтықтың ұсақ тамшыларының тұнуына қамтамасыз ететіндей биік болуы керек;
газ құбырынан келіп түскен үлкен ауқымды сұйықтықты ұстауға арналған сыйымдылық;
сұйықтық тамшыларының жақсы тұнуын қамтамасыз ететін аппараттағы турбуленттік ағынды кемітуге арналған құрал;
ауырлық күші әсерінен тұнбайтын газдағы ұсақ тамшыларды ұстауға арналған коагулятор;
қысым және сұйықтық деңгейін бақылауға арналған құралдар.
Барлық сепарациялайтын құралдарды екі топқа жіктеуге болады: сепараторлар және скрубберлер. Скруббер деп сұйықтықты жинауға арналған сыйымдылығы, тамшылардың тұнуына арналған сепарациялық секциясы жоқ, қысым және сұйықтық деңгейін бақылауға арналған құралдары жабдықталмаған, тек газдан сұйықтықты бөлуге арналған құрылғыны айтады.

4.1 Газды сепараторлардың негізгі конструкциясы

Қазіргі уақытта әлемдік нарықта газды сепараторлардың көп түрлері бар. Бірақ барлық сепараторлардың конструкциясы келесі секциялардан құралады:
1) Басты сепарациялық секция. Кірістегі газдысұйықтық ағынды негізгі сұйықтықтан бөлуге арналған. Сепарацияның жоғарғы тиімділігі үшін және ағынның біркелкі таралуы үшін келесі құрылымдық жабдықтар қолданылады:
а) ағынды тангенциалды енгізу, бұл кезде ортадан серпетін күш әсерінен сұйықтық түтікшенің қабырғасына соғылады және қабырға бойымен ағады, ал газ аппараттың кесігі бойынша таралады және шығарылады. Ағынды тангенциалды енгізуі бар сепаратордың сұлбасы 1.2 суретте келтірілген;
б) шағылдырғыштық жабдық (тікбұрышты немесе дөңгелек пішіндегі, жартылай сфералы пластиналар), сепаратордың кірісінде орнатылады, сұлбасы 1.3 а және ә суреттерінде келтірілген;
в) көлденең сепараторлар кірісінде орнатылған кіріктірме циклон, сұлбасы 1.3 б суретте көрсетілген.

4.2 сурет - Ағынды тангенциалды енгізуі бар гравитациялық сепаратор

а) ә) б)

мұнда а - дөңгелек; ә - жартылай дөңгелек; б - тікбұрышты пластиналар; 1 - шағылыстыратын жартылай сфера; 2 - орнатылған циклон.
1.3 сурет - Басатын пластиналары бар көлденең сепаратор

2) Тұну секциясы. Бұл секцияда газ құрамынан сұйық тамшыларды бөлу жүргізіледі. Газды сепараторларда бұл секциядағы сұйықтық газдан гравитациялық күш әсерінен бөлінеді, ал газ түтік бойымен салыстырмалы аз жылдамдықпен қозғалады. Газды сепараторлардың кейбір конструкцияларында турбуленттікті төмендету үшін әртүрлі жабдықтар - пластиналар, цилиндрлік және жартылай цилиндрлік беттер қолданылады.
3) Сұйықтық жинау секциясы. Сепаратордағы температура және қысымда алдыңғы секцияларда құрамынан газ түгелге жуық шығарылған сұйықтықты жинауға арналған. Дегенмен сұйықтықта газдың біршама мөлшері болады. Газ және сұйық фазадағы жеңіл көмірсутектерді бөлуге арналған сепараторларда бұл секция көлемі газды көпіршіктің бетке шығуға және газды ағынға екінші ретті кіруге қажет уақыт ішінде сепарацияланған сұйықтықты ұстай алатындай таңдалынады.
4) Тамшытұту секциясы. Сепаратордан шығатын газдағы сұйықтық бөлшектерін ұстауға арналған. Әдетте секция керамикалық сақинадан, жалюзиден, сымнан торланған пакеттен және т.б. саптамалардан тұрады. Сұйықтық тамшыларының газдан бөлініп шығу тиімділігінің белгісі сұйықтықтың меншіктішығарылу мәні болып табылады, оның мәні 10...50 мгм3 аралығында болуы тиіс.
Газды сепаратордағы саптамалардың жұмыс тиімділігі келесі факторларға байланысты: газ қозғалысының мүмкін жылдамдығы, газбен келіп түскен сұйықтық мөлшері, саптаманың көлденең қима ауданы арқылы біркелкі жүктемесі.
Сепаратор конструкциясында жоғарыда аталған секциялардың функциясынан тыс зиянды газдысұйық ағынның пульсациясының газдың сепарациясына әсерін төмендететін элементтері болуы тиіс.
Кеңістікте тұратын орнына және геометриялық формасына қарай газды сепараторлар тік, көлденең және сфералық болып бөлінеді.
Газды сфералық сепаратор біршама жақын мерзімде пайда болды. Бұл типті газды сепаратор конкуренттік негізде пайда болды, ол орта қысымды газдың ағынынан аз мөлшердегі сұйықтықты ұстауға арналған.
Тік газды сепараторлар ең жетілген әрі тиімді сепараторлар болып саналады. Сондықтан бұл типті газды сепараторлар тек газ ағынынан сұйықтықтың кепілді бөлінуін қажет ететін жағдайда ғана орнатылады. Сұйықтық бойынша аппараттың жүктемесі және оның өлшемі аз болған жағдайда да тік сепараторторды орнату тиімді болады, өйткені оны құруға және орнатуға кеткен шығын салыстырмалы түрде аз болады. Егер газ-сұйықтық қатынасы аз болса, яғни газ ағынында сұйықтық мөлшері көп болса, әрқашан тік сепараторларды орнату ұсынылады. Әтрүрлі типті сепараторлардың артықшылығы мен кемшілігі 1.1 кестеде келтірілген.

1.1 кесте - Әртүрлі типті сепараторлардың сипаттамасы
Сепараторлар түрі
Артықшылығы
Кемшілігі

Тік

Сұйықтық деңгейін басқарудың жеңілдігі
Газ құрамынан үлкен көлемдегі құм мен шаңды толық ұстау
Аппаратты тазартудың жеңілдігі
Үлкен ауқымды сұйықтықты шоғырландыру қабілеттігі
Сұйықтықтың аз булануы
Орнатуға аз орын талап етуі
Басқа сепараторлар түрлеріне қарағанда құнының қымбаттығы
Тасымалдаудың қиындығы
Сепаратордың биіктігі монтаж және эксплуатация кезінде көп қиындық туғызуы
Көлденең сепаратормен бірдей өнімділік жағдайында аппараттың үлкен диаметрі

Сфералық
Тік және көлденең сепараторға қарағанда құнының төмендігі
Ықшамдылығы

Аз сепарациялық кеңістігі, сұйықтықты жинау сыйымдылығының аз өлшемдігі
Сұйықтық деңгейін басқарудың қиындығы

1.1 кестенің жалғасы
Көлденең

Тік сепараторға қарағанда құнының төмендігі
Тасымалдаудың жеңілдігі
Басқа сепараторларға қарағанда үлкен көлемді газды өңдеу мүмкіндігі
Құбырға жалғау жеңілдігі
Монтаждау және қызмет көрсетудің жеңілдігі
Көлденең сепаратормен бірдей өнімділік жағдайында аппараттың кіші диаметрі
Тік сепараторға қарағанда сұйықтық деңгейін басқарудың қиындығы
Аппаратты құмнан, ластан, парафиннен тазалаудыңқиындығы
Балшықтұндырғыштың және жақсы дренаждың болмауы
Аппаратың үлкен ауданды алуы

Газды сепараторлар әсер ету күшіне қарай келесі топтарға бөлінеді:
1) Гравитациялық сепаратор. Мұнда фазалардың бөлінуі газдың қатты бөлшектерінің немесе газ сұйықтығының тығыздықтарының айырымы арқасында жүзеге асады. Бүл типті сепараторлар газ және мұнай жинау жүйесінде қолданылады.
Негізгі сепарациялық жабдық - түтіктің бос көлемі. Көп фазалы жүйенің жылдамдығының және ағынның турбуленттігінің кенеттен төмендеуі газдағы өлшенген бөлшектерді ұстауға ықпал жасайды. Гравитациялық сепарация тек газ ағынының төмен жылдамдықты қозғалысында ғана бөлшектердің тұнуының жоғарғы дәрежесін қамтамасыз ете алады.
Қай гравитациялық сепаратордың (тік немесе көлденең) тиімді екеніне сараптама жасайық.

а) ә)

а - ағын бағыты жоғарыдан төменге; ә - ағын бағыты төменнен жоғары.
1.4 сурет - Тік сепаратордағы газды ағын бағытының сұлбасы

Тік сепараторда газды ағынның бағыты келесідей болуы мүмкін:
а) тік - жоғарыдан төмен.
Бұл кезде бөлшектер тек төмен түседі және олардың тұсу жылдамдығы мынаған тең

w0=w+v. (1.1)

ә) тік - төменнен жоғары.
Бұл кезде бөлшектер сепаратордан тыс шығарылуы, тұнуы және өлшенген күйде болуы мүмкін.
m бөлшектің төмен түскен шартында оның салыстырмалы жылдамдығы мынаған тең

w0=w-v, (1.2)

мұнда v - газ жылдамдығы;
w - бөлшек жылдамдығы.

Тұнудың максималды жылдамдығы ағынның жоғарыдан төменге қозғалысында, ал минималды жылдамдық - төменнен жоғарыға қозғалысында болатыны байқалынып тұр.
Яғни газ ағынының бағыты жоғарыдан төмен бағытталған сепараторлар ең тиімді, ал қоспаның бағыты төменнен жоғары бағытталған тік сепараторлардың тиімділігі аз болады.
Тік және көлденең гравитациялық сепараторлардың жалпы сұлбасы 1.5 суретте көрсетілген.

а) ә)

1.5 сурет - Тік (а) және көлденең (ә) сепараторлардың сұлбасы
Н0 мәні 600 мм кем және L 3 м кем көлемді сепараторларды қолдану ұсынылмайды, өйткені бұл жағдайда сепарацияның сапасы нашарлайды және газ ағынының мүмкін жылдамдығы азаюы тиіс.
Гравитациялық сепараторлардың конструкциясының негізгі айырмашылығы газдысұйықтық ағынды аппаратқа енгізу жолында: тарамдалған, тангенциалды, кіріктірмен циклон, сепаратор сыйымдылығынан тыс орналасқан циклонмен, газ және сұйықтықтың бөлек енгізілуі және т.б.
Тік сепараторларда H0 мәні 600 мм кем болса, сепарация тиімді болмайды. Газды ағынның жылдамдығын аппарат кесігі бойынша сепарациялық зона шегінде біркелкі тарату үшін газдың кірісі және шығысы штуцерлерінің тігінен арақашықтығы H0+D2 тең болуы тиіс.
Көлденең сепараторларда сепарациялық кеңістіктің ұзындығының L0 3м артық үлкеюі сепарациялық дәреженің біршама ұлғаюына ықпал етеді. Егер L0 3м артық болса көлденең сепаратордағы мүмкін болатын жылдамдықты сепарацияның дәрежесін өзгертпей арттыруға болады.
2) Саптамасы бар сепараторлар. Сепаратордың өнімділігін ұлғайту үшін және сепарацияның сапасын және тиімділігін арттыру үшін әртүрлі уатпа саптамалар қолданылады.
Уатпа саптамалар колонналық аппараттардың жоғарғы бөлігінде және ылғалұстағыш секцияларында орнатылады.
Саптамалардағы сұйық тамшылары әдетте инерция күші ықпалынан тұнады. Тамшыларды турбуленттік тасудың рөлі салыстырмалы түрде аз болады. 1.6 суретте жалпы процесі газды ағыннан сұйықтық тапшыларын бөлу және оларды саптамадан бұру әдісіне негізделген саптамалар көрсетілген.

а) ә) б) в) г) ғ) д)

а, ә, б - жалюзилік саптама; в - Рашига сақиналары саптамасы; г - торлы саптама; ғ, д - бұрышты саптама.
1.6 сурет - Сепаратордың сұйықтықты тамшылық және қабықшалы дренаждау элементтері

Сепаратор жұмысы кезінде осы саптамалардың элементтерінде сұйықтық тамшылары бірте-бірте үлкейеді және саптаманың төменгі бөлігінде сұйықтық қабықшасын құрап, ауырлық күші әсерінен оқтын-оқтын төменге ағады. Газ ағыны осы тамшыларға және сұйықтықтық қабықшасына әсер етеді, газды ағынның белгілі жылдамдығында сепаратордың қалыпты жұмысы тамшылардың төменге ағуының тоқтауына, газды ағын қозғалысының бағытында сұйықтықтың көбеюіне және саптаманың жиегінің жоғарғы бөлігінен қабықшаның жарылуына байланысты бұзылады.
Соңғы уақытта шетелдік және отандық тәжірибеде газдан және будан сұйықтық тамшыларын бөлу жабдығы ретінде торланған сым тор кең қолданысқа ие. Сым торлы уатқыштардың тиімділігі жылдамдықтың кең диапазонында 99 % асады. Газды ағынның төмен жылдамдығында сұйықтық тамшылары сым торлары арасынан өтеді, бұл уатқыштың тиімділігін төмендетеді. Газды ағынның жоғарғы жылдамдығында сұйықтық уатқышта жиналады және сұйықтықтың екінші ретті шығу болады.
Сепарацияның жоғарғы тиімділігін қамтамасыз ету үшін саптамасы бар уатқыштардағы газ жылдамдығы сұйықтықтың екінші ретті шығуын болдырмайтындай максималды жоғары болуы тиіс.
Торланған сым тор уатқышында қысым айырымы 0,005 МПа аралығында өзгереді. Қысым айырымы газдың жылдамдығына байланысты. Қысым айырымы сұйықтық тамшылары бойымен жүктеменің артуымен ұлғаяды, өйткені тор қабаттары сұйықтыққа тола бастайды, бұл өз кезегінде газды ағынның көлденең қима ауданы арқылы жеңіл өтуіне кедергі жасайды. Сұйықтық бойымен жүктеменің артуы уатқышта сұйықтық деңгейін тудырады. Торлы уатқыштың жұмысында 3 мезгілді байқауға болады:
сұйықтық торға соғылып, саптаманың төменгі бөлігінде жиналады, жиналған қабат 25-50 мм құрайды;
жылдамдық артқан сайын жиналған сұйықтық қайнайды және оның тұндырғыштағы деңгейі арта бастайды. Бұл ретте қысым айырымы артады, тұрақты өзгере отырып ол орнықсыз күйге айналады;
жылдамдықтың кейінгі артуында уатқыштағы қысым айырымы қаттырақ өзгереді, бұл сұйықтықтың екінші ретті шығуына әкеледі.
Торлы уатқыштың жұмыс тиімділігі көп жағдайда оның корпус ішіндегі орналасуына байланысты. Ең жақсы нәтиже көлденең орналасқан уатқышта болады. Тік орналасқан уатқыштарда екінші ретті шығу аз жылдамдықта пайда болады.
3) Циклонды сепаратор. Циклонды сепаратордың жұмыс принципі ортадан серпетін күш әсерінен сұйықтықты газдан бөлуге негізделген. 1.7 суретте газды циклонды сепаратордың сұлбасы көрсетілген.
Циклонды сепараторларда газ (2) кіріс келте құбыры арқылы циклонға тангенциалды енеді, мұнда газ айналмалы қозғалыс күйінде болады және азаймалы құйын ретінде бұранды сызық бойымен конус ұшына төмен бағытталады. Газды ағынның айналу жылдамдығы әсерінен (3) циклон ортасында түсіңкі статикалық қысым пайда болады. Қоспаның өлшенген бөлшектері циклон қыбырғасына сығылады және ауырлық күші әсерінен төмен (4) бункерге ағылады. Циклонның ортаңғы бөлігінің сиретілуіне байланысты тазартылған газдың айналмалы қабаттары бағытын өзгертеді және өрлеп келе жатқан ағын ретінде циклонның (1) шығыс келте құбырына бағытталады. Бункерде жиналған шаңның және сұйықтықтың бөлшектері уақытылы шығарылып тұрады.

1 - газдың шығуы; 2 - газдың енуі; 3 - циклон; 4 - бункер.
1.7 сурет - Газды циклонды сепаратордың сұлбасы

Циклонды сепарация аса тиімді. Циклонды сепаратор ішінде немесе сыртында орнатуға болады.

7.1 Дипломдық жоба есептерінің қойылымы

Газды өнеркәсібінде газ қысымын тұрақты ұстау басты мәселе болып табылады. Жоғарыда қарастырылған мәселелерге сай осы бітіру жұмыстың негізгі қойылатын есептері құрастырылды. Дипломдық жобада келесі есептер шешіледі:
газды сепарациялау технологиясын зерттеу;
өндірістегі газды сепаратордағы газдың қысымын бақылау контурын зерттеу;
газды сепаратордағы қысымды автоматты реттеу жүйесінің реттеу заңын және реттеуіштің оптималды параметрлерін анықтау;
автоматты реттеу жүйесін орнықтылыққа зерттеп, газды сепарациялау процесі кезіндегі қысымды реттеу сапасының көрсеткіштерін анықтау;
газды сепаратордағы қысымды автоматты реттеу жүйесінің техникалық құрылғылар кешенін таңдау;
жобаның экономикалық тиімділігін анықтау және өміртіршілік қауіпсіздігін талдау.

1 Арнайы бөлім. Газды сепаратордағы газдың қысымын автоматты реттеу жүйесін құру

1.1 Газды төмен температуралы сепарациялаудың технологиялық жүйесі

Төмен температуралы сепарациялау қондырғысында тасымалдауға арналған газ екі кезеңмен тазаланады.

1 - циклонды сепаратор; 2,5 - жылу алмастырғыш; 3 - дроссель; 4 - төмен температуралы сепаратор; 6 - ажыратқыш.
2.1 сурет - Газды төмен температуралы сепарациялау жүйесінің технологиялық сұлбасы

Газды тазалаудың бірінші сатысында газды циклонды сепаратор қолданылады. Алдын ала сепарциялау блогінде циклонды сепаратордың DP-LE1500X6200-10.3C типі қолданылады. Циклонды сепаратор газдың дөрекі тазалау жүйесін өткізеді. Заманауи қолданыс талабына сай газды тазалаудың тиімділігі жоғарғы деңгейде болуы тиіс. Осы мақсатта компрессорлы станцияда екінші сатылы тазалау жүйесі қарастырылған. Екінші сатылы тазалау жүйесінде ГС1-2.5-600-1 типті газды гравитациялы төмен температуралы сепаратор қолданылады. Ол газды ағынды сұйықтық, ұсақ дисперсиялы, аэрозольдық сұйықтық, майлар және қатты қоспалардан толық тазалауға арналған.
Гравитациялы сепаратор технологиялық жүйенің компоненттерін қираудан және ластанудан қорғауға, ағындағы термодинамикалық шарт күйінің өзгеруінен туған газды ағынның құрамындағы сұйықтық тамшыларын жоюға арналған. 2.2 суретте газды гравитациялы сепаратордың жалпы сұлбасы көрсетілген.

1 - корпус; 2 - сұйық жинағыш; 3 - алдын-ала (гравитациялы) сепарация секциясы; 4 - сақиналы жалюзилі саптама; 5 - гидробекітпесі бар ағызу құбыры.
2.2 сурет - Газды гравитациялы сепаратордың жалпы сұлбасы

ГС1-2.5-600-1 типті газды гравитациялы сепаратордың техникалық сипаттамасы 2.1 кестеде көрсетілген.

2.1 кесте - Газды гравитациялы сепратордың техникалық сипаттамасы
Сипаттама атауы
Мәні
Жұмыс қысымы
1,6... 8,8 МПа
Жұмыс көлемі
0,8... 16 м3
Жұмыс ортасы
Газ-мұнай, газдыконденсат
Жұмыс температурасы
-30 ... +100°С
Сепаратор шығысындағы сұйықтық мөлшері
0,004 гм³
Шығыстағы өлшенген бөлшектер құрамы
0,003 гм³

Газды гравитациялы сепаратор құрамына жүйеленген құрастыру өлшемі ретінде кіреді:
газды гравитациялы сепаратордың корпусы, құрамында газды сұйықтықтан тазалау, орнату және саптама элементтерінің бекіткіш құрылғысы бар;
жалюзилі саптама, әр түрлі пішінді пластиналардан, сүзгіш материалдардан жасалады.
Газды кешенді дайынау қондырғысында ГС1-2.5-600-1 типті газды гравитациялы сепаратор қолданылады. Ол газды мұқият тазалауға арналған. ГС-ның жұмыс принципінің жалпы сұлбасы 2.3 суретте көрсетілген.

2.3 сурет - Газды гравитациялы сепаратордың жұмыс принципі

Газды гравитациялы сепаратордың жұмыс принципі келесі жолмен жүзеге асырылады: дроссельді қондырғыдан өткен 8 МПа қысымды газдысұйықтық ағын сепаратордың газды енгізудің келте құбыры арқылы алдын-ала сепарациялау секциясына бағытталады, мұнда сұйықтықтың коагуляциясы және механикалық қоспалардан тазарту жүреді. Торлы коягулятор корпусындағы тесік арқылы газ екінші фильтрлейтін секция - сепарациялау секциясына бағытталады. Сепарациялау секциясында газдың ылғалдан толық тазалауы жүреді, бұл торлы саптама арқасында жүзеге асырылады. Механикалық қоспалар дренажды келте құбыр арқылы төменгі дренажды жинағына, одан әрі жер асты сыйымдылыққа жіберіледі.

15.1 Газды сепарациялау процесінің тиімділігіне әсер ететін факторлар

Сепарацияның тиімділігіне өңделіп жатқан өнімнің физикалық-химиялық қасиеті және процесстің параметрі әсер етеді: газдысұйық қоспаның температурасы және қысымы, сұйықтық тамшылары бөлшектің өлшемі және олардың газдағы концентрациясы, газдысұйық қоспаның жылдамдығы, газ-сұйықтық жүйесінің беттік керілуі. Әр факторға келіп тоқталайық:
1) Температура және қысым. Газды кәсіптік жинау, тасымалдауға дайындық және өңдеу процесінде көп фазалы жүйенің (мұнайгазсулы қоспалар) құрамдас бөлігі болып табылатын, көрсетілген фазалардың бірлескен қозғалысы және өңделуі болуы мүмкін. Бірақ көп фазалы жүйенің кәсіптік құрылыстардың технологиялық тізбегінің қозғалысында фазалардың кейінгі бірлескен ауысуы тиімсіз немесе мүмкін болмайтын момент болады. Бұл кезде сұйық фазаны газды фазадан бөлу керек.
Газды-сұйықтық теңдігінің шартын анықтауда Рауль және Дальтон заңдары қолданылады, заң бойынша теңдік константасы газды және сұйық фазадағы компоненттірдің молярлы бөлшектірінің қатынасымен немесе компоненттің парциалдық қысымының жүйенің жалпы қысымына қатынасымен сипатталынады. Жүйенің қысымы ұлғайған сайын газды фазадағы компоненттің молярлы концентрациясы азаяды. Температура жүйеге кері бағытта әсер етеді: температура артқан сайын газды фазадағы бу қысымы (демек компоненттің молярлы концентрациясы) артады.
Яғни Рауль және Дальтон заңдары сепарациядағы негізгі параметрлердің - қысым және температураның өзгеру әсерінен болатын процесстің физикалық мәнін ашады.
Қысым артқан сайын газдың тығыздығы мен тұтқырлығы ұлғаяды, ал газ құрамындағы қатты және сұйық бөлшектердің тығыздығы тұрақты болатынын ескеру қажет. Сондықтан ауырлық күші әсерінен қатты және сұйық бөлшектердің тұну жылдамдығы қысым артқан сайын азаяды. Дегенмен қысымның артуы газды қатты және сұйық бөлшектерден сепарациялауына біртекті әсер етпейді. Егер қысым артқан сайын қатты бөлшектердің бөлінуі нашарласа, бұл кезде сұйық бөлшектерде есептелуге келмейтін күрделі құбылыс пайда болады. Қысым артқан сайын сұйықтықтың булануы азаяды, ал газдағы будың конденсациясының артуына байланысты сұйық бөлшектердің өлшемі артады. Қысымның белгілі мәнінде сұйықтық тамшылары буланады және конденсацияланады. Қысымның өзгерісі газдың меншікті сыйымдылығының едәуір өзгеруіне әсер етеді. Қысым артқанда сұйық бөлшектердің бірігу мүмкіндігі артады, яғни сепарацияның тиімділігі де артады.
Тепература ұлғайған сайын газдың тығыздығы кемиді, ал газ тұтқырлығы артады. Сондықтан салыстырмалы үлкен бөлшектердің (қатты) тұну жылдамдығы газ тығыздығының кемуі әсерінен артады, ал ұсақ бөлшектердің тұну жылдамдығы тұтқырлықтың ұлғаюына байланысты артады. Сепаратордағы газ және қысымның өзгеруінен туған құбылыс сұйықтық бөлшектеріне күрделі болып келеді, өйткені бұл кезде сұйықтық бөлшектер конденсациялануы немесе булануы мүмкін.
Газдың қысымы мен температураның сепарацияға әсерінің анализі келесіні көрсетті: қатты бөлшектердің бөлінуіне төмен қысым және жоғарғы температура қолайлы, ал ұсақ бөлшектердің бөлінуі үшін - жоғарғы қысым және төмен температура.
2) Өлшенген бөлшектер өлшемі және олардың газдың құрамындағы концентрациясы. Газдың сұйықтықтан сепарациялануы кезінде, сұйықтық үлдірлі және тамшылы күйде болуы мүмкін, ал тамшылар өлшемі он мыңнан бір микрометрден миллиметрге дейін және одан да үлкен мәнде өзгеруі мүмкін. Өлшемі 2 мкм болатын газдағы өлшенген бөлшектерді тұну жылдамдығының төмен салдарынан және жай көзге түспегендіктен перманентті суспензия деп есептейді. Газдың бірлік көлеміндегі сұйықтық бөлшектерінің концентрациясы және сепараторға келіп түскен сұйықтықтың жалпы мөлшері сепарация кезінде үлкен мәнге ие. Сепарацияның тиімділігі - салыстырмалы шама, өйткені сепаратордың қандай жағдайда жұмыс жасайтыны және сепаратор бөле алатын сұйықтық тамшыларының минималды өлшеміне байланысты.
3) Беттік керілу. Механикалық араластырудан пайда болған газдағы сұйықтық бөлшектерінің өлшемі беттік керілуге кері пропорционалды әсер етеді, яғни газ-сұйықтық жүйесінің беттік керілуі ұлғайған сайын, сұйықтық тамшыларының өлшемі азаяды және керісінше. Сондай-ақ беттік керілу сұйықтық қабықшасының беріктігіне елеулі ықпал етеді. сұйықтық-қатты дене жүйесінің беттік керілуі төмендеген сайын, газды ағынның сұйықтық қабықшасын ұсақ тамшыларға бұзуы жеңіл болады. Әдетте кәсіптік шарттағы сепарацияда беттік керілу аз өзегереді және сепарацияның тиімділігіне елеулі ықпал тигізбейді.

15.2 Газды сепарациялау процесі автоматты реттеудің нысаны ретінде

Автоматты реттеу нысаны ретіндегі газды сепарациялау процесінің құрылымдық сұлбасы 2.4 суретте келтірілген.

Рг - сепаратордағы газдың қысымы; Нс - конденсат деңгейі; U1, U2, U3 - әсерді басқарушы; P1, P2, P3 - құбырдағы қысымның ауытқуы.
2.4 сурет - Автоматты реттеу нысаны ретіндегі газды сепарациялау процесінің құрылымдық сұлбасы

Сепарациялау қондырғысының автоматты реттеу нысаны ретіндегі зерттеу нәтижесі келесіні көрсетті: сепарация процесінің тиімділігінің жоғарғы көрсеткіші негізгі параметрлер режимдерін, яғни газ-сұйықтық фазасының үйлестіру деңгейі және сепаратордағы газдың қысымын тұрақтандыру арқылы жүзеге асуы мүмкін.
Газ механикалық қоспаларға және сұйықтықтық тамшыларға қанық болады, бұл ретте олар газды тасымалдау жүйесінде газдың қысымының ауытқуына әкеледі. Сондықтан газ тасымалдау әрі тазалау жүйесінде газдың тұрақты қысымда болуы маңызды рөлге ие.
Сепарация процесін реттеу үшін бөлшектердің газды ортада тұну заңдылығын анықтау қажет. Газдың жылдамдығы бөлшектердің тұну жылдамдығынан төмен болғанда, бөлшектер камера түбіне шөгеді.
Қатты бөлшек қозғалысына бірнеше күш әсер етеді, сол күштердің өзара әрекетін сипаттайтын теңдеу (2.2) құрастырамыз [10]. Оны шешу үшін сыртқы күш табиғатын және ауырлық күші әсеріндегі бөлшектің кедергісін анықтаймыз. Тұну жылдамдығы тұрақты, тұнуға өзге бөлшектер кедергі келтірмейді және тұну өтетін орта шектелмеген деп есептеп, келесі теңдеулер жазылды:

F=m*a, (2.1)

dωdt=g*1-ρρб-ξ*ρ*ω22m*f, (2.2)

мұнда dωdt - үдеу, мс[2];
g - еркін түсу үдеуі, мс[2];
ρ - сепаратордағы газдың тығыздығы, кгм[3];
ρб - бөлшектің тығыздығы, кгм[3];
ξ - кедергі коэффициенті;
m - бөлшектің массасы, кг;
f - тұнатын бөлшектердің көлденең қимасының ауданы, м2.

Шар тәрізді бөлешектің тұну жылдамдығы анықтау үшін (2.2) теңдеуі (2.3) түріне келеді [10]

ω=43*ρб-ρ*g*dбρ*ξ, (2.3)

мұнда dб - бөлшектің диаметрі, м.

15.3 Газды сепаратордың беріліс функциясы

Реттеу нысаны газды гравитациялы сепаратордағы газ қысымы болып табылады.
Реттеуіштің баптауын және газды гравитациялы сепаратордағы қысымды автоматты реттеу жүйесін есептеу қажет.
(2.1-2.3) теңдеулеріне сәйкес газды сепаратордың беріліс функциясы кешігуі жоқ бірінші ретті апериодты буын [11]

WHs=KнТнs+1. (2.4)
Басқару нысанның параметрлері:
oo нысанның тұрақты уақытысы Тн=2,103с;
oo кешігу уақытының тұрақтысы Kн=1,61.

Нысанның өтпелі сипаттамасы 2.5 суретте келтірілген.

2.5 сурет - Газ қысымын реттеу жүйесі үшін сепаратордың өтпелі сипаттамасының графигі

Нысанның беріліс функциясы

Wнs=1,612,103s+1.

15.4 Өндірістегі қысымды автоматты реттеу жүйесінің контурын зерттеу

Өндірістік реттеуіш (ӨР) (П-реттеуіш), орындаушы механизм (ОМ) және реттеуші (РЭ) элемент, басқару нысаны (БН) және кері байланыс датчигінен (Д) тұратын газдың сапасын қысым бойынша автоматты реттеу жүйесі берілген. Берілген Х сигналы және БН кірісіндегі сырқы әсер f ескерілді [11].
Статикалық режимдегі газ қысымын автоматты реттеу жүйесінің (АРЖ) құрылымдық сұлбасы 2.6 суретте келтірілген.

2.6 сурет - Статикалық режимдегі газ қысымын автоматты реттеу жүйесінің бастапқы құрылымдық сұлбасы

Жүйе буындарының күшейту коэффициенттерінің мәндері 2.2 кестеде көрсетілген [11].

2.2 кесте - Статикалық буындардың күшейту коэффициенттерінің мәндері
К1
2,136
К6
1,878
К2
1,803
К7
1,791
К3
1,636
К8
1,61
К4
1,183
К9
2,103
К5
1,823
К10
1,308

Күшейтудің эквивалентті коэффициентінің есептік мәнін анықтау үшін құрылымдық сұлбаны эквивалентті түрлендіру жүргізілді

K1-3=K1-K2+K3, (2.5)

K4-5 =K41-K4∙K5, (2.6)

K6-7=K6+K7, (2.7)

K9- =K91-K9, (2.8)

K9-10 =K9-1+K9-∙K10=K91-K9+K9∙K10. (2.9)

(2.5-2.9) теңдіктерінен табылған күшейту коэффициенттерін пайдаланып құрылған АРЖ құрылымдық схемасы 2.7 суретте келтірілген.

2.7 сурет - Түрлендірудің бірінші кезеңінен кейінгі АРЖ құрылымдық сұлбасы

Құрылымдық сұлбада қайта эквивалентті түрлендіру жүргізілді

K1-7=K1-3∙K4-5∙K6-7. (2.10)

K1-7 коэффициенті анықталғаннан кейін АРЖ құрылымдық сұлбасында екі сыртқы әсер болады: x және f (2.8 сурет)

2.8 сурет - Түрлендірудің екінші кезеңінен кейінгі АРЖ құрылымдық сұлбасы

Екі жағдай қарастырылды:
1) Беріліс сигналы х!=0, ал сыртқы әсер f=0 болғанда

Kpx=K1-7∙K8, (2.11)

Kx=Kpx1+Kpx∙K8. (2.12)

2) Беріліс сигналы х=0, ал сыртқы әсер f!=0 болғанда

Kocf=K1-7∙Koc, (2.13)

Kf=K81+K8∙Kocf. (2.14)

Күшейтудің эквивалентті коэффициенті

K=Kx+Kf. (2.15)

Күшейту коэффициенттерінің мәні қойылып, есептеулер жүргізілді

K1-3=2,136-1,803+1,636=1,969,

K4-5 =1,1831-1,183∙1,823= -1,023,

K6-7=1,878+1,791=3,669,

K9- =2,1031-2,103= -1,906,

K9-10 =-1,9061-1,906∙1,308= 1,276,

K1-7=1,969∙-1,023∙3,669=-7,389,

Kpx=-7,389∙1,61=-11,896,

Kx =-11,8961+(-11,896)∙1,61= 0,655,

Kocf=-7,389∙1,276=-9,431,

Kf =1,611+1,61∙(-9,431)= -0,1135.

Күшейтудің эквивалентті коэффициентінің есептік мәні

K=0,655+(-0,1135)=0,5418.

Өндірістегі газды сепаратордағы газ қысымын автоматты реттеу жүйесінің VisSim ортасында модельдеу сұлбасы құрылды (2.9 сурет). АРЖ-нің модельдеу сұлбасынан күшейтудің эквивалентті коэффициентінің графикалық мәні K=0,5684. Күшейтудің эквивалентті коэффициентінің есептік және графикалық мәндері жуық болғандықтан, басқару нысанының параметрлері қолайлы.

2.9 сурет - Өндірістік реттеуіші бар АРЖ модельдеу сұлбасы

Өндірістік реттеуіші (П-реттеуіш) бар жүйенің өтпелі сипаттамасы 2.10 суретте келтірілген. Жүйенің өтпелі сипаттамасы графигі бойынша реттеу уақыты tp=7,7 c.

2.10 сурет - Өндірістік реттеуіші бар АРЖ өтпелі сипаттамасы

П - реттеуіш статикалық режимде жұмыс жасайды, сондықтан реттеу дәлдігі төмен және статикалық қателігі бар. Қысымды АРЖ-нің сапасы жоғары болу үшін өндірістік реттеуішті басқа тиімді реттеуішпен алмастырған жөн.

15.5 ПИД-реттеуішті таңдаудың түсініктемесі

АРЖ құрылымы, оның барлық элементтерінің типі және сипаттамалары, элементтердің байланысу әдісі белгілі болғандықтан реттеуіштің типін және оның оптималды баптау параметрлерін анықтау жүргізілді.
Кешігу уақытының нысанның уақыт тұрақтысына қатынасы τнТн реттеудің динамикасына елеулі әсер ететіні белгілі. Берілген қатынас нысанды реттеудің ауырлық деңгейін анықтайды.
Реттеуіш типін анықтау үшін τнТн қатынасын анықтаймыз:

τнTн=02,1030,05.

2.3 кестеде τнТн қатынасы бойынша реттеу заңын және реттеуіш типін таңдауы көрсетілген.

2.3 кесте - τнТн қатынасы бойынша реттеу заңын және реттеуіш типін таңдау
τнТн қатынасы
Нысан сипаттамасы
Реттеу заңы және реттеуіш типі

инерциондық және кешігу бойынша
реттеу деңгейі бойынша

0 τнТн0,05
Кешігу жоқ
Өте жақсы реттелмелі
Релелік, үздіксіз П-,
ПИ-, ПД-, ПИД-реттеуіш
0,05 τнТн0,1
Үлкен инерционды және кешігуі аз
Өте жақсы реттелмелі
Релелік, үздіксіз П-,
ПИ-, ПД-, ПИД-реттеуіш
0,1 τнТн0,2
Елеулі транспорттық кешігумен
Жақсы реттелмелі
Релелік, үздіксіз П-,
ПИ-, ПД-, ПИД-реттеуіш
0,2 τнТн0,4
Елеулі транспорттық кешігумен
Реттелмелі
Үздіксіз немесе цифрлі ПИ-, ПД-, ПИД-реттеуіш
0,4 τнТн0,8
Елеулі транспорттық кешігумен
Қиын реттелмелі
Үздіксіз немесе цифрлі ПИ-, ПД-, ПИД-реттеуіш
0,8 τнТн1
Үлкен транспорттық кешігумен
Өте қиын
Реттелмелі
Үздіксіз немесе цифрлі ПИ-, ПД-, ПИД-реттеуіш
τнТн1
Үлкен транспорттық кешігумен
Өте қиын реттелмелі
Алдын алуы бар цифрлі реттеуіш

Реттеу заңын және реттеуіштің типін таңдаудағы негізгі мақсат - реттеуіштің минималды құнында және максималды сенімділікте белгіленген реттеудің сапасын қамтамасыз ете алатын реттеуіш типін таңдау.
Техникалық және физикалық басқару нысандары және оларды реттеу қондырғылары уақыт бойынша үздіксіз екені белгілі. Қазіргі өндірістегі барлық нысандар үздіксіз болып табылады, сондықтан нақты нысанға реттеу заңдарын типтік орындау қондырғылары арқасында жеңіл бейімдеу және реттеу заңдарын жеңіл әрі икемді өзгерту мүмкіндігі болуына байланысты үздіксіз нысанды үздіксіз реттеу қолданылды.
Қатынас 0τнТн0,05 болғандықтан, реттеу үшін үздіксіз пропорционалды интегралдаушы дифференциалдаушы (ПИД) реттеуішті қолданамыз. ПИД-реттеуіштің құрамы:
- П - құраушысы нақты уақыт бөлігінде реттелетін шаманың берілген мәнен ауытқуына қарсы әрекет ететін сигнал шығарады.
- И - құраушы статикалық қателікті ескеріп, қорытқы мәнді жинақтайды.
- Д - құраушы реттелетін шаманың ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Табиғи газды тасымалдауға дайындау
Табиғи газды өңдеуге дайындау
Шикі газды тасымалдаудың басқару жүйесі
Табиғи газды этаноламинды тазалау қондырғысының автоматтандырылуын жобалау
Газды комбинирлеу
Газды сығу және кептіру
Мұнай мен табиғи газды игеру
Газды электірлік әдіспен өңдеу
Сұйық мұнай газды пайдалану
Газды бетон
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь