Магистральді мұнай құбырының технологиялық есептелінуі
5
6
7
8
АҢДАТПА
Бұл дипломдық жұмыста Магистральді құбыр арқылы мұнай айдау
процессін басқару сұрақтары қарастырылған.
Магистральді сорғыларға
қысымның ең тиімді есебі мен жазбасын тарату көрсетілген. Мұнай айдау
стансасының, көмекші автоматты құрылғылардың жұмыс режимдерінің
барлық түрі қарастырылған. Магистральді мұнай құбырымен мұнай айдау
режимдерінің модельдеуін визуалды көрсету үшін Delphi 7 бағдарламалау
ортасы қолданылған.
Өміртіршілік қауіпсіздігі мәселелері көрсетілген. Стансадағы сорғының
шығаратын шуылы жұмысшыларға кері әсері тимейтіні есептелген.
Жұмыста басқару жүйесінің техника-экономикалық негізделуі көрсетілген,
инвестициялық шығындар, кіріс нормасы есептелінген, орындалған жұмыстың
экономикалық тиімділігі мен өтеу мерзімі есептелген.
АННОТАЦИЯ
В данной дипломной работе рассматривается вопрос управления
процессом перекачки нефти по магистральному нефтепроводу. Приводится
описание и расчет оптимального распределения давления по магистральным
насосам. Рассмотрены все возможные режимы работы нефтеперекачивающих
станций, вспомогательных средств автоматизации. Для визуального
представления моделирование режимов перекачки нефти по магистральному
нефтепроводу использовалась программа Delphi 7.
Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности. Рассчитаны, что
воздействие шум насосов в станциях не вредят персоналу.
В дипломной работе произведено технико-экономическое обоснование
проекта, выполнен расчет инветиционного расхода, норма дохода, рассчитана
экономическая эффективность и срок окупаемости системы управления
выполненной работы.
ANNOTATION
In this diploma work a management question is examined by the process of
pumping over of oil on a main oil pipeline. Description over and calculation of optimal
distribution of pressure are brought on main pumps. All possible modes of operations
of the нефтеперекачивающих stations, auxiliary facilities of automation are
considered. For visual presentation design of the modes of pumping over of oil on a
main oil pipeline the program Delphi 7 was used.
The questions of safety of vital functions are considered. Bargained that
influence noise of pumps in the stations does not harm to the personnel.
The feasability study of project is produced in diploma work, the calculation
of инветиционного expense, norm of acuests, is executed, economic efficiency and
term of recoupment of control system of the executed work are expected.
МАЗМҰНЫ
9
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...11
1 Магистральді мұнай құбыры технологиялық үрдісінің сипаттамасы ... ... .13
1.1 Магистральді мұнай құбыры туралы негізгі мәліметтер ... ... ... ... ... ..13
1.1.1 Мұнай айдаудың технологиялық үрдісінің ерекшелігі ... ... ... ... ... ...14
1.1.2 Магистральді мұнай құбырымен мұнай тасымалдау үрдісінің жалпы
технологиялық сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
1.2 Мұнай тасымалдау үрдісінің математикалық модельдері ... ... ... ... ... .19
1.2.1 Магистральді мұнай құбырының моделі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ...19
1.2.2 Сұйықтықтың құбыр арқылы ағу математикалық моделі ... ... ... .22
1.2.3 Сорғы стансасының және сызықты бөліктің статикалық моделі ... ... .26
1.2.4 Қарқын баланс теңдеуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..2 7
1.2.5 ММҚ қуатты пайдалану және технологиялық шектелу модельдері ... ..30
1.3 Технологиялық үрдістердің автоматизациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
1.3.1 Магистральді мұнай құбырын автоматтандыру нысан ретінде
қарастыру ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
1.3.2 Жалпы стансалық автоматика жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ...29
1.3.3 Сызықты бөлікті автоматтандыру жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ..33
1.3.4 Аралық мұнай айдау стансасының, сызықты бөліктің және сорғы
агрегаттарының автоматтандыру жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ..35
1.3.5 МТА пен МАС электрожіберудің жұмыс тәртібінің реттелуі ... ... ... ...38
1.3.6 Регулятордың жұмысы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...40
1.3.7 Пропорционалды-интегралды реттегіштердің оптималды
параметрлерінің есептеу әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ...41
1.3.8 ММҚ үшін таратылған басқару жүйенісін құру проблемалары мен
прициптері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .46
1.3.9 Жүйенің функционалды-алгоритмдік құрылымы ... ... ... ... ... ... ... ..49
2 Арнайы бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .55
2.1 Магистральді мұнай құбырының технологиялық есептелінуі ... ... ... ...55
2.2 Мұнай айдау стансаларын орналастыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...57
2.3 Магистралтьді мұнай құбыры арқылы мұнай айдау үрдісін модельдеу...59
3 Өміртіршілік қауыпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..67
3.1 Еңбек шарттарын талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ..67
3.2 Мұнай өндіру станциясындағы шартты еңбегінің қорытындысы ... ... ...67
3.3 Шудан корғану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 68
3.4 Жұмыс тапсырмасы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..69
3.5 Акустикалық есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..69
3.6 Жасанды жарық түсіру есебі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... .74
3.7 Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..74
4 Экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..75
4.1 Қарашығанақ сорғы станцияның экономикалық бағасы ... ... ... ... ... .75
4.2 Сорғы станцияның құрылуы бойынша мұнай айдаудың инвестицияның
есептелуі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..75
10
4.3 Инвестицияның финанс-экономикалық эффекттілігінің көрсеткіштерін
талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 83
Қорытында ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 86
6
Қабылдаған қысқартылған,
терминдер ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... 877
Қосымша А ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .89
КІРІСПЕ
11
Қазіргі уақытта магистральді мұнай құбыры арзан және сенімділігі
жоғары мұнай тасымалдаудың түрі болып табылады. Олар өте үлкен өткізгіш
қасиетімен, құбыр диаметрі 530 - 1440 мм аралығында және 50 км ұзындыққа
созылады. Мұнай құбырында мұнайды тасымалдау үшін керек қысымды
тудыру және ұстап тұру үшін мұнай айдау стансалары (МАС) қажет.
Қазіргі заманға сай мұнай құбыры деп біз құрылымдар комплексін
қарастырамыз, оған сызықты бөлім, бас және аралық сорғы стансалары және
соңғы пунктер кіреді. Магистральді мұнай құбырының (ММҚ) ең күрделі
буыны болып бас сорғы стансасы болып табылады, оған ара лық станса мен
резервуарлы парк кіреді.
Мерзімдік және жылдық мұнай алу тербелісінің нәтижесінде мұнай
көлемінің өзгеруі, мұнай құбырларында станционарлы емес үрдістердің пайда
болуы, ол әртүрлі технологиялық операцияларға және айдалынатын мұнайдың
физикалық парметрлерінің тербелісіне байланысты, сонымен қатар авария
және жөндеу жұмыстары стансалардың жұмыс режимдерінің өзгеруіне
әкеледі. Кейбір жағдайларда бұл өзгерістер МАС - тың авариялық
тоқтатылуына және тағы басқа жағымсыз жағдайларға әкеледі, соңында
көптеген экономикалық шығынға ұшыратады. Сондықтан тасымалдаудың
барлық учаскелерінде стансалардың жұмысының сәйкес үзіліссіздігін,
сонымен бірге мұнай құбыры мен құрылғылардың қорғанысын қамтамасыз
ету керек.
Сонымен бірге, магистральді мұнай құбыры арқылы мұнайды
тасымалдау технологиялық үрдісінің стохастикалық модельдердің, өзара
байланыс пен өзара әсерлесу толық емес ақпарат кезінде, модельдің барлық
параметрлері белгісіз болуы және барлық орта жағдайының іске аспауы
мағынасында негіздеуі мен анализі қажет. Мұндай анализ ММҚ аралық
стансаларымен көптеген стационарлы емес технологиялық нысанның
жұмысының анықталуына пайдалы.
Мұнайды тасымалдау мен айдаудың эффектлігін көтеру, технологиялық
құрылғылардың авариясыз жұмысын және сенімділігін көтеру, ақпаратты
өңдеудің сенімділігі және оперативтіліктің көтерілуі халықшаруашылықтың
проблемаларының бірі болып табылады. Осындай автоматты жүйелерді құру
үшін орталықтанған құрылымды енгізу қажет.
12
1
МАГИСТРАЛЬДІ МҰНАЙ ҚҰБЫРЫ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ
ҮРДІСІНІҢ СИПАТТАМАСЫ
1.1 Магистральді мұнай құбыры туралы негізгі мәліметтер
Құбырдың сызықтық бөлігінің сипаттамасы бойынша бөлінеді:
қарапайым бір жіпті магистральді (бастапқы станциядан соңғы
станцияға дейін бірдей диаметрлі ) және телескоптық (жол бойындағы
құбырдың әртүрлі диаметрлі), сонымен қатар көп жіпті, негізгі жіпке екінші,
үшінші жіп орналасқан;
дөңгелектік, ірі қалалардың айналасында орналасатын, олар газбен
сенімді түрде қамтамасыздандыру үшін (мұнай өнімдерімен) және газдың
бірқалыпты берілуін қамтамасыздандырады (мұнай өнімдері).
Магистральді мұнай құбыры деп олар арқылы мұнай, мұнай өнімдері,
табиғи немесе жасанды газдар (газ немесе сұйытылған түрінде), су өндіру,
өңдеу орнынан, құбырдың бастапқы нүктесінен тұтынушы жерлерге (соңғы
нуктеге) тасымалдалынуы.
Тасымалданатын өніміне байланысты құбырлар тар мағынада, қолдану
мақсатына қарай газ құбыры, мұнай құбыры, мұнай өнімдері құбыры, су
құбыры, конденсат құбыры т.б. болып бөлінеді.
Құбырдың бастапқы және соңғы нүктелері тасымалданатын өнімнің
негізгі бастау көздері қалыптасқан және тұтынушылары орналасқан жерде
болады, [1].
Мұнай құбыры - тек мұнай айдау үшін ғана емес, сондай-ақ мұнай
өнімдерін тасымалдау үшін арналған. Тасымалданатын өнім түріне
байланысты құбырлар бензин құбыры, керосин құбыры, мазут құбыры деп
аталуы мүмкін.
Өзінің тағайындалуына байланысты мұнай құбырлары 3 топқа бөлінеді:
ішкі (зауыттың ішіндегі) - мұнай өңдейтін зауыттарда және мұнай
базаларында әртүрлі объекттер мен құрылғыларды қосады;
жергілікті - ішкі құбырлармен салыстырғанда үлкен қашықтыққа
созылады (бірнеше ондаған километрлер) және мұнай өңдеу зауыттарын
басты магистральді мұнай құбыры станцияларымен немесе құйылу
пункттерімен қосады;
магистральді - үлкен қашықтықпен сипатталады (1000 километрден
астам), сондықтан мұнай тасымалдау трасса бойында үзіліссіз (қысқа уақытқа
кездейсоқ немесе жөндеу жұмыстарымен тоқтатылуы мүмкін) орналасқан бір
немесе бірнеше сорғы станцияларымен жүргізіледі, [2].
13
1.1.1 Мұнай айдаудың технологиялық үрдісінің ерекшелігі
Технологиялық үрдіс (ТҮ) дегеніміз бастапқы материалдарға еңбек
құралдарының көмегімен тізбектей әрекет ету, нәтижесінде берілген
қасиетімен
пайдалы өнім алынады. Сонымен, мұнайдың тізбектей
тасымалдану ТҮ тізбектей іс - әрекеттің көмегімен резервуарлы паркте (РП),
мұнай айдау станциясында (МАС), сызықты бөлікте (СБ) орналасқан
құрылғылардың электр энергиясының мұнайдың алға қозғалысына айналуы.
Мұнда пайдалы өнім ретінде берілген мұнай көлемін берілген қасиетімен
белгілі бір уақытты соңғы нүктеге жеткізу болып саналады.
ММҚ бірқатар жұмысының сараптамасы келесі ерекшеліктерді бөліп
көрсетеді:
ТҮ сипаттамасының әлсіз қалыптасуы көптеген қалыпты емес
жағдайларға байланысты математикалық модельдердің құрылуының мүмкін
еместігі;
эволюциялық
-
құрылғылардың құрамының және олардың
элементтерінің өзгеруі, өзара байланысы, уақыт аралығындағағы
математикалық модельдерінің параметрлерінің мәні, мұнай қасиетінің
парметрлерінің өзгеруі, басқару әдістерінің толық жетілдіруі;
жағдайлық - ММҚ нақты жағдайына жұмыс жасау мақсатының
тәуелділігі;
ақпараттың жетіспеуі
-
датчиктердің орнатылуының мүмкін
еместігінен өлшеулердің болмауы және нысанның таратылуы;
басқарылуы - ММҚ басқарылу шешімін қабылдайтын және оған
жауапты адамның міндетті түрде болуы.
Құбыр арқылы тізбектей мұнай айдау аяқталған технологиялық цикл
үрдісі келесі үрдістерден тұрады: РП - ке мұнай партиясының тізбектей
сақталынуы және қабылданылуы, жаңа партияның құрылыуы және оның
мұнай құбырына айдалынуы; мұнай партясының бүкіл тасымалдану жолында
айдалынуы және қадағалануы; берілген қасиеті бойынша тұтынушыға мұнай
партиясын беру.
ТҮ басқарушы парметрлары болып келесі бұйрықтар табылады: сорғы
станциялары туғызатын қарқын өзгерісі, сызықты аймақтың
конфигурациялары; РП жұмысының ауыстыру режимдері.
ТҮ жүруіне шектеу болып: технологиялық құрылғылардың жұмысына
рұқсат етілген режимдердің тізбегі; электр энергиясын қолдану шектеулігі ;
резервуарлы парктегі мұнай қоры; сызықты аймақтың өткізгіш қасиеті; МАС
тудыратын қарқын; мұнай партиясында күкірттің бар болуы.
ТҮ жүруінің бағалану белгілеріне МАС-ң максимум пайдалы әсер
коэффициенті (энергия шығынының
тасымалданған мұнай көлеміне
байланыстылығы ) ; белгілі бір аралықта немесе нақты уақытта берілген мұнай
көлеміне электр энергиясының минимум шығыны; белгілі бір аралық немесе
14
берілген уақыт аралығындағы максималды мүмкін өнімділігі; араластыру
үрдісінің нәтижесінде күкүрті аз мұнайдың минимум жоғалтылуы.
Магистральді мұнай құбырының технологиялық нысанына келесі
құрамдастар кіреді.
Сурет 1.1 - Магистральді мұнай құбырының сұлбасы
Сызықты аймақта диаметрі 150 мм кем емес және ұзындығы 50 км
құбыр түрінде, онда ысырма қималары мен лупингтар (құбыр бөліктері,
негізгі құбырға параллельді орнатылған, авария қаупі бар аймақтарда
қолданады) орналасқан, протекторлы және катодты қорғау станциялары,
қырғышты жіберу камералары; қима ысырмасымен, резервуарларымен,
көмекші сорғы станцияларымен, ағындағы мұнайды араластыру
реттегіштерімен резервуарлы парк; магистральді мұнай айдау станциясы
(сорғы агрегаттарымен, кіріс фильтрлі электр моторларымен, қысым
реттегіштерімен және толқынды реттеу құрылғыларымен, көмекші
жүйелермен және қырғышты жіберу камералармен).
1.1.2 Магистральді мұнай құбырымен мұнай тасымалдау үрдісінің
жалпы технологиялық сұлбасы
Магистральді мұнай құбыры (ММҚ) біртұтас гидравликалық жүйе,
трассасында мұнай айдайтын станциялар орналастырылған үлкен диаметрлі
құбырды ұсынады. Мұндай мұнай құбыры сорғыдын сорғыға
технологиялық сұлбасы бойынша жұмыс iстейдi. Резервуарлы паркте,
сызықты аймақтағы мұнай айдау станцияларында және электр энергиясының
мұнайды iлгерiлемелi қозғалысқа айналдыру құрылғыларының тізбектелген
әсерлерi тасымалдау немесе тізбектей мұнай айдау технологиялық үрдісін
сипаттайды. Бұл жерде пайдалы өнiм нақтылы мерзiмде шеткi нүктеге
берілген сапамен мұнайды жеткiзу болып табылады.
Аяқталған технологиялық айналысы бар мұнай құбыры бойынша мұнай
тасымалдау процессі келесі iшкi процесстерден тұрады: РП-ға мұнай
партиясын қабылдау және келесiлерін сақтау; жаңа партияның құрылуы және
оны мұнай құбырына айдау; берілген сапасы бар мұнай партияларын
шектелген бөлiмнен айдау және бақылау, [3].
Магистралдi мұнай құбыры технологиялық нысан ұсынады және
бiрнеше жүйеге бөлiнген жергiлiктi диспетчер тармағының автоматикасының
құралдарының кешенiн алады, ол жалпы станциялық автоматиканың
жүйелерін қосады, орталықтандырылған бақылау және келесi технологиялық
жабдықтарды қамтиды: бас мұнай айдау станциясы; аралық мұнай айдау
15
станциясы; магистралдi сорғы станциясы; магистралдi сорғы агрегаттары;
тiрек сорғы станциясы (ТСС); тiрек сорғы агрегаттары; қосалқы жүйе;
қысымды реттеу жүйесі; энергия жабдықтауды жүйесі; катодтық қорғанысты
жүйе; резервуарлы парк; мұнайды есепке алу тораптары; - қырғышты жiберу -
қабылдау құрылғылары; сызықты бөлiмшенiң тексерiлетiн тармақтары.
Мұнай айдау үрдісінің ортақ технологиялық сұлбасы 1.1-суретте көрсетілген.
Технологиялық сұлбаға сәйкес мұнай айдау үш құбыр Ф арқылы
беріледі онда механикалық қоспадан айырылады. Содан соң бұл ағын Т
арқылы қима ысырмалардың көмегiмен РП және ТСС-ға таратылады. Бұл
жерде РП-тің төрт жұмыс тәртiптерi болуы мүмкiн. Бірінші режим -
транзит мұнда резервуарлар мұнай ағынына қосылмайды. Екiншi -
қосылған сыйымдылығы бар мұнда негiзгi ағынға параллель резервуар
(немесе резервуарлар тобы ) қосылғанда болады. Үшiншi - сыйымдылық
арқылы бұл айдау резервуарға (резервуарлар тобына) апаратын, ал тартып
шығару осы резервуардан (резервуарлар тобынан) iске асады. Және төртiншi
режим
бiр резервуарға(резервуарлар тобына)
мұнайды
айдап,
басқа
резервуардан (резервуарлар тобынан) тартып шығаруға мүмкiндiк бередi.
РП шығысындағы қысым (олардың кiрiсінде 5 атмосфералық қысымнан
аз болғанда ортадан тепкiш сорғы аймағын 10 - 30 секунд бойы қирататын
кавитация құбылысы пайда болады ) МСА жұмысына жеткiлiксіз, сондықтан
МСА мұнай ағыны ТСС арқылы бағытталады. Бiр МСА өнiмдiлiгi 10000
м3сағ мәніне жетеді, ал ол тудыратын қарқын 20 атмосфералық қысымға
жетеді. Сондықтан бiрнеше МСА МАС-ға қосылуы артық қысымға әкеледі, ол
құбырды қиратуға әкеп соғады. Бұл жағдайға артық қысымды жоятын,
дросселденетiн жапқыш (ДЖ) деп аталатын, құбыр iшiнде орналасқан диск
түріндегі құрылғы қарастырылған.
Сурет 1.2 - Мұнай айдау үрдісінің жалпы сұлбасы
16
Ф - фильтр; Т - таратушы; РП - резервуарлы парк; МТС - мұнай
тасымалдайтын станция; БМТС - бас мұнай тасымалдайтын станция; ТСС -
тірек сорғы станциясы; МСА - магистральді сорғы агрегаты; ДЖ -
дроссельдеуші жапқыш; СБ - сызықты бөлімше.
Дросселденетiн жапқыштардан кейiн мұнай ағыны СБ-ге, 150-1200 мм
диаметрiмен (200 км-ге дейiн) ұзын құбырмен, оның бойында қима
ысырмалар және лупингтермен (құбыр бөліктері, негізгі құбырға параллельді
орнатылған, авария қаупі бар аймақтарда қолданады) бағытталады. Осы
ысырмалар көмегімен СБ конфигурациясын өзгертуге және оның жеке
элементтерiн iске қосуға (кесiп тастауға) қайта жабуға болады, мысалы
қырғыштың iске қосуға болады.
ММҚ бойынша мұнай айдауды жүзеге асыруға электр энергиясынын
қолданылатынын атап өтуi керек. 1.1-суретте оның негiзгi ағындары екi есе
сызықпен көрсетiлген, [4].
Сонымен бiрге 1.2-суретiнде аяқталған технологиялық циклмен ММҚ
бойынша тізбектей мұнай айдау сұлбаларының біреуі келтірілген.
Сурет 1.3 - ММҚ бойынша мұнай айдаудың тізбектелген сұлбасы
Бұл жерде ТСС құрамына үш тірек сорғы агрегаттары кіреді, ал МАС
құрамына төрт магистральді сорғы агрегаттары кіреді.
Технологиялық үрдiстiң негiзінде ММҚ бүкіл автоматтандыру жүйесі
құрылады (қосалқы жүйелер және т.б. автоматикасы, сорғы агрегатының
автоматикасы, жалпы станциялық автоматика).
Мұнайды тасымалдаудың ТҮ моделі, аяқталған технологиялық циклмен
ММҚ-на сәйкес, бірнеше тәуелсіз модельдерге бөлінген, олар бір-бірімен
мұнайды шығаратын және айдайтын партияларымен байланысады. Берілген
модельдерді жалпы жағдайда РП, МАС, СБ үш автономды, бір-бірімен қарқын
баланс теңдеуімен байланысқан, модельдерімен көрсетуге болады.
ММҚ басқару нысаны ретінде қайта құрылатын құрылыммен және
өзгеретін параметрлерімен күрделі жүйені құрады. ММҚ басқару үшін
дәстүрлі түрде басқару жүйесі құрылған, оған келесі деңгейлер жатады:
17
1) агрегаттар және құрылғылармен басқару деңгейі, оған сорғы
агрегаттарымен, дросселдеуші жапқышпен, көмекші жүйелермен, ағындағы
мұнайды араластыру реттегіштерімен, есеп түйіндерімен басқару жүйесі
кіреді. Мұнай тасымалдаудың ТҮ басқарушы айнымалылары болып
технологиялық құрылғыларды ауыстырып қосу және реттегішті реттеу
бұйрығы болып табылады. Басқарылатын айнымалы болып РП-тің
шығысындағы мұнай сапа көрсеткіштері, мұнай шығыны, ММҚ берілген
нүктелеріндегі қысым, МАС, ТСС туғызатын қарқын табылады.
2) жергілікті диспетчерлік пункт деңгейі (ЖДП). Бұл деңгейде
магистральді МАС, сонымен бірге тірек сорғы станциясындағы (ТСС)
үрдістердің, сызықты бөлімшедегі (СБ) және аралық резервуарлардағы, бас
МАС мұнай сапасын бақылайтын торапта және резервуарлы парктегі
үрдіспен басқару есептері шешіледі.
3) аудандық диспетчерлік пункт (АДП). Бұл жерде аяқталған
технологиялық циклмен мұнайды ММҚ арқылы тасымалдау режимдерін
басқару есептері шешіледі. Олар: режимді қолдау, бір режимнен екінші
режимге ауыстыру, мұнай құбырын жіберу және тоқтату, мұнай партиясының
өтуін бақылау, қырғышты жіберу және бақылау, РП мұнай көлемін есептеу,
ММҚ бойынша тепе-теңдік, сонымен қатар аяқталған технологиялық
циклімен ММҚ жұмысын басқару және бағыттау.
ММҚ басқарудың бірінші және екінші деңгейлері үшін құралдар жиыны
мен басқару жүйелерін келесі схема түрінде көрсетуге болады, [5].
Сурет 1.4 - Магистральді мұнай құбырын басқару сұлбасы
1 - бас мұнай айдау станциясының автоматтандыру жүйесі; 2 -
автоматты басқару; 3 - жалпы станциялық автоматика; 4 - сорғы
агрегаттарының автоматикасы; 5 - технологиялық құрылғылардың жұмысын
және жұмыс шарттарын қолдау үшін көмекші жүйелердің автоматикасы; 6 -
сызықты телемеханика жүйесі, бақыланатын пунктер; 7 - резервуарлы
18
парктің, есеп тораптарының, тасымалданатын заттың сапа есебінің автоматика
жүйесі.
1.2 Мұнай тасымалдау үрдісінің математикалық модельдері
Кез-келген технологиялық үрдістің автоматтандыру және оптималдау
есептерін шешу үшін адекватты математикалық моделін құру теориялық және
экспериментті зерттеуден бастайды.
Зерттелетін үрдіс ағынын анықтау үшін физика-химия заңдылықтары
ескерілетін модельдерді аналитикалық деп атаймыз.
Аналитикалық модельдер және әдістер жобалау стадиясында
технологиялық үрдістерді есептеу, технологиялық параметрлердің рұқсат
етілген облысын бағалау, көп байланысты реттеудің құрылымдық сұлбасын
жасау үшін қолданылады.
Аналитикалық әдістер үрдісті идеалдандырылған оптимизация жасау
және конструкторлық реализация жасауынсыз потенциалдық мүмкіндіктерін
бағалау мүмкіндігін жасайды.
Технологиялық үрдістің аналитикалық моделін жасамас бұрын негізгі
сақталу заңдарын заттардың және энергияның алмасу заңын білу керек және
олардың математикалық формулаларын білу қажет, [3].
1.2.1 Магистральді мұнай құбырының моделі
Басқару нысаны ретінде магистральді мұнай құбыры өзгеретін
параметрлерімен және қайта құрылатын құрылымымен күрделі жүйені
құрайды.
Бұндай жүйенің кіріс (басқарылатын)
параметрлері болып
қосуөшіру сорғы агрегаттары, МАС орналасқан және ММҚ сызықты
аймағында орнатылған
қима ысырмаларының жабуашу бұйрықтары
табылады.
Жүйенің шығыс параметрлері (1.5-сурет) болып: мұнай айдаудың
өнімділігі (Q); берілген нүктедегі ММҚ қысым мәндері (W); барлық МАС
тудыратын және әр СБ тудыратын қарқын (Н); сызықты бөлімде қарқынды
жоғалту (h).
19
Сурет 1.5 - Магистральді мұнай құбырының кіріс-шығыс парметрлары
ММҚ басқару жұмысы құрылғының жұмысқа қосылу
конфигурациясының өзгеруі жолымен, яғни ММҚ құрылымының өзгеруімен
жүргізіледі.
Бір жіпті лупингті ММҚ (1.5-сурет) үшін қарапайым, жоғарыда
көрсетілгендей бір - бірімен орнатылған байланыс кіріс және шығыс
айнымалылары мұнай айдаудың стационарлы режимдері үшін, модельді
қарастырамыз.
ММҚ мұнай шығыны моделі. Мұнай шығынын (Q) анықтау үшін
қарқын баланс теңдеуін жазамыз
H j H ij U ij (aij bij Q 2 )
(1)
және пайдаланып
i
i
келесіні аламыз:
Q U ioQi U io [
i i
Bio
]
(2)
Q {( U ij aij Z j ) [ j (( Lrj (VJrk D jrr )
2 m
'
J
1
2
(3)
i
j
j
j
r
k
i
j
МАС ММҚ қолданатын қуат үшін:
W Q p j U ij H ij nij ;
(4)
j
i
20
(H io Aio ) 12
) L ) U ij bij ]}
Мұндағы, nij cij f ij Q 2
- пайдалы әсер коэффициенті i-ші СА, j-ші
МАС- ғы . cij, fij - бір СА электр энергиясын пайдалану П.Ә.К математикалық
модель коэффициенттері; pj -- j-ші СБ мұнай тығыздығы.
Берілген нүктедегі қысымды анықтау модельдері. МАС ММҚ кіріс және
шығыс берілген нүктелеріндегі қысым мәндері келесі қатынастан табылады:
Pвхj Pвхо ( U ij h1 # Z1),
(5)
j
i
Pвыхj Pвхj U ij H ij
(6)
i
Мұндағы, Рвхj, Рвыхj -- j-ші МАС кірісіндегі және шығысындағы қысым.
Мұнайды магистральді мұнай құбыры арқылы мұнайды айдауды
басқару моделі белгілі бір уақыт мезетіндегі басқару матрица элементтерін
беру жолымен көрсетіледі. U ij және Vskr
Жоғарыда көрсетілген ММҚ моделін көрініс ретінде көру үшін келесі
мысалды қарастырамыз. Мұнай құбыры аяқталған технологиялық циклмен
сипатталсын және төрт СА бар бір тірек сорғы стансасынан, әрқайсысында
төрт СА бар екі МАС және бірдей диаметрлі СБ тұрсын. Әр СБ екі лупингті
және екі лупингсізден тұрады, лупингтағы максималды жіп саны екіге тең.
Модельдің шығыс параметрлерін есептеу керек, егер басқару әсерлері келесі
матрица түрінде берілсе.
Есептеуді қарапайымдау үшін СА математикалық модельдері
коэффициенттерін Aio =- 1, Bio - 1, ay = 1, by = -1, Lsrk= 1, i= 1,...,4; j=0,...,2;
m=0 тең деп аламыз.
СБ {Ys} = {0.11; 1; 1}, #Zs = О, s=0,...,2 вектор көмегі арқылы жазамыз.
Есептеу тәртібі келесідей. (3), (2) қатынастарынан ТСС моделінің
коэффициенттерін келесі түрге келтіреміз:
Н 0 а0 b0Q 2 U io
(8)
i
(5)-қатынасымен шығын Q = 0,73 мәнін есептейміз. Содан соң, (4), (6),
(7), (8) теңдеулері арқылы қалған айнымалыларды есептейміз. Есептеу 1 .5 -
суретте. көрсетілген.
Жоғарыда айтылған ММҚ моделінің көмегімен оның сипаттамаларын
басқару матрицаларын беру жолымен анықтауға болады. Кері есепті де
шығаруға болады. Оптималдау критерийлерінен басқару матрица
21
элементтерінің мәндерін табуға болады. Критерий ретінде ММҚ максималды
өнімділігінің критериі немесе электр энергиясының минимум шығыны
таңдалынуы мүмкін.
Магистральді мұнай құбырының ұсынылған модельін қолданып келесі
қойылыммен ММҚ жұмысының оптималды режимінің есебі қойылған және
шешілген.
МАС-ғы сорғы агрегаттарының қосылу матрицасын табу Uij; берілген
өнімділік О* мәндерімен және кіріске және шығысқа түсетін қысымдар
шектелуінен, берілген уақыт мезетіндегі электр энергиясын минимум
пайдалану критериінен дросселдену (Р) мәнін табу керек.
Қазіргі кездің өзінде жоғарыда айтылған қойылыммен ММҚ
жұмысының оптималды режимін табу үшін модификацияланған алгоритмдер
саны көп, есептің шешілуіне өте аз уақыт кетіреді.
Осылайша,
жоғарыда көрсетілген,
стационарлы жағдайда ММҚ
қозғалысын сипаттау қатынастары арқылы ТҮ белгісіз параметрлерін және
мұнай айдаудың оптималды режимдерін есептеуге болады.
Сурет 1.6 - Қысымның таратылуы
1.2.2 Сұйықтықтың құбыр арқылы ағу математикалы қ моделі
Ғылыми әдебиеттерде құбыр арқылы қозғалатын сұйықтық ағынының
динамикалық үрдісі кең көрсетілген. Берілген үрдістердің қасиеттері, t
уақыттан басқа, кеңістік координатасы х-тан тәуелді және m өлшемді кеңістік
R облысында анықталған, таратылған парметрлері бар үрдіс φi ( t ,x ) i=l, n
жүйе функциясымен анықталады, мұндағы to t оо уақыт аралығында үрдіс
жүреді. Бұл жерде х = (x 1 ,...,x n ),ал x1, X 2 ,...,x m - r R m облысының нүкте
координаттары. Жүйе функциясы кейбір берілген шекара шарттарын, нысан
әсерлерін және бастапқы шартты ескеретін фi0(х)= фi (t0 , х) (i=l, n), нысанның
қалпын бастапқы уақыт мезетінде сипаттайтын және үрдіске әсерін көрсететін
шарттарын қамтамасыз етеді.
22
Магистральді құбыр арқылы мұнайдың ағу жағдайы сұйықтықтың ағуы
жалпы жағдайда бастапқы шарттармен p (x,t0)=p0(x)
шарттарымен p (0,t)=p0(t) теңдеу түрінде көрсетіледі:
және шекара
l p
2
( p )
x
(9)
мұндағы p(t,х) - қысым;
ω(t,x) - құбырдың көлденең қимасы арқылы сұйықтықтың орташа
жылдамдығы;
ρ - қарастырылып отырған көлемдегі сұйықтық тығыздығы;
рω - массалық жылдамдық;
с - берілген ортадағы дыбыс жылдамдығы (сұйықтық);
х - кеңістік координатасы; 0 х 1 ;
l - құбыр ұзындығы.
Жүйенің (9) бірінші теңдеуінің екінші қосындысының параметрі
а(λ,δ,ω),
сызықсыз болып табылады ол құбыр арқылы кез-келген
сұйықтықтың қозғалысының қасиетін сипаттайды, гидравликалық радиус δ-
дан, гидравликалық кедергі коэффициентінен λ және сұйықтық қозғалысының
орташа жылдамдығынан ω тәуелді. Мұндағы
өрнегі сұйықтықтың
инерционды қасиетімен байланысты, ал а(λ,δ,ω)(ρω) қосындысы құбырдың
қабырғасының кедергісімен байланысты. Сызықтандыру (9) теңдеу жүйесін
ескеріп немесе а параметрі ω-дан тәуелсіз болған кезде теңдеулер жүйесі
таратылған параметрлері бар сызықты теңдеулер жүйесін ұсынады.
(9) теңдеулер жүйесін қысымға да байланысты көрсетуге болады:
(10)
Сондай-ақ массалық жылдамдыққа байланысты:
(11)
Егер (10), (11) теңдеулеріндегі үйкеліске кеткен шығындарды есепке
алмасақ, онда ол қысқа құбырларға әділетті болады, осылай берілген
теңдеулер толқынды түрде ұсынылады:
23
c t
(12)
қысымға қатысты
(13)
массалық жылдамдыққа қатысты.
Магистральді мұнай құбырларына инерционды құрастырушылар құбыр
арқылы мұнайдың қозғалу үрдіс сипатына, үйкеліске кеткен қысым
шығындары құрастырушыларына қарағанда аз әсер етуі ыңғайлы осы кезде
қысымға және массалық жылдамдыққа сәйкес теңдеуді былай жазуға болады:
(14)
(15)
ол жылу өткізгіштік түріндегі теңдеуді ұсынады.
Магистральді құбыр аралық сорғы станцияларымен сұйықтық
қозғалысының математикалық моделі, [5].
Мұнайдың құбыр арқылы аралық сорғы станциялармен стационарлы
емес сұйықтықтың ағуы математикалық моделінің құрылымын құру дербес
туындылары бар дифференциалды теңдеулердің жүйелерін қосады, 0х1,
0tt n аймағындағы қозғалыс және энергия үзіліссіздігін көрсетеді.
Аралық сорғы стансасының магистральді мұнай құбыры арқылы
мұнайдың қозғалысының қысым өзгеруін және мұнай қозғалысының
жылдамдығын есепке алуы (9) - (15) модельдерін қолдану мүмкіндігі бар,
мысалы, сызықтандырылған теңдеулер жүйесі:
(16)
(17)
Аралық сорғы стансасының мұнай қозғалысының сипаты шекаралық
шарттарды ескереді, магистральді мұнай құбыры біртекті гидравликалық
жүйені, трассасында мұнай айдау стансалары орналасқан үлкен диаметрлі
24
құбырды ұсынады. Мұндай мұнай құбыры сорғыдан сорғыға
технологиялық сұлбасы бойынша жұмыс істейді.
Егер сұйықтық қозғалысы Ох осі бойынша бағытталса, онда бір сорғы
стасасының бар болуы теңдеу жүйелерін(16) - (17) келесі түрге келтіреді:
(18)
мұндағы рст - қысым, х = х1(0 х 1) нүктесінде орналасқан сорғы
стансасының туғызатын қысымы ; δ( x - х 1 ) - Дирак дельта функциясы:
(19)
Берілген жағдай үшін сұйықтық қозғалыс теңдеуін (18) пайда болған
қысымға байланысты келесі түрде көрсетсе болады:
(20)
осыдан, дербес жағдай ретінде, сұйықтық қозғалысын сипаттайтын,
сұйықтық инерциясын есептемеуге болатын келесі теңдеу шығады:
(21)
құбыр қабырғасына өте аз шамада үйкелісі
(22)
және құбырдағы сұйықтықтың орныққан қозғалысы кезінде
(23)
Егер енді тек сорғы стансаларының орналасуын ана емес, сонымен бірге
олардың қосылу уақытын ескерсек, онда (20) теңдеуін келесі түрде жазуға
болады:
(24)
25
мұндағы σ(t) - бірлік функция.
Егер
n
сорғы стансалары, магистральді мұнай құбырының
x=xi=i=1,2,...,n( 0 х 1 ...1) нүктелерінде орналасса, әртүрлі уақыт t 1,..., t n
моменттерінде қосылса, онда (24) теңдеуі келесі түрде болады:
(25)
Егер n сорғы стансаларын t =0 кезінде қоссақ, ал уақыт мәндерін tl,...,tn
сорғы стансаларының өшірілу мезеттері деп санасақ, онда теңдеуді (2.24)
келесі түрде жазса болады:
(26)
Сол сияқты
(25), (26)
теңдеулерімен анықталған құбырдағы
сұйықтықтың қозғалу үрдісіне сорғы стансаларының әсер етуін (19) - (22)
теңдеулерімен жазылғандағыдай жазуға болады.
1.2.3 Сорғы стансасының және сызықты бөліктің статикалық
моделі
ММҚ жұмысына аяқталған технологиялық циклмен магистральді мұнай
айдайтын стансалар (МАС), тірек сорғы стансалары (ТСС) және көмекші тірек
стансалары (КТС) қатысады. Осы құрылымдардың ішіне негізгі болып сорғы
агрегаттары (СА) кіреді. Олардың модельдерін қарастырайық.
Сорғы агрегатымен тудырылатын қарқын моделі. j-ші МАС-ғы j-ші СА
тудыратын қарқын үшін, әділ:
(27)
мұндағы aij, bij
коэффициенттері;
-
сорғы агрегаттарының қарқын сипаттама
m - ММҚ арқылы мұнайдың ағуының режимін сипаттайтын, белгілі
параметр.
Мұнай айдайтын стансасының қарқын моделі. j-ші МАС математикалық
моделі барлық СА пайда болатын, оған тізбектей қосылған, қарқынның
қосындысымен сипатталады және келесі түрде болады:
26
(28)
мұндағы aij, bij - j-ші МАС-ғы і-ші СА моделінің коэффициенті.
ТСС және КТС модельдері. ТСС және КТС математикалық модельдері
барлық СА пайда болатын, әрбіреуіне параллель қосылған, шығынның
қосындысымен сипатталады және келесі түрде болады:.
(29)
мұндағы ai0, bi0 - СА қарқын сипаттамаларының математикалық
модельдерінің коэффициенттері; Q i - і-ші СА пайда болатын мұнай шығыны.
Барлық ММҚ СБ қарқынды жоғалту статикалық моделі келесі түрде
болады:
(30)
мұндағы
-
s-ші СБ лупингті санамаған кездегі
келтірілген ұзындығы;
Lsr - r-ші лупингті бөлімшенің ұзындығы;
dsrk - s- СБ-нің r-ші лупигті k-ші жіптің диаметрі;
d - эквивалентті диаметр, оған барлық ММҚ димеметрі келтіріледі;
Δzs - МАС орнатылған АБЖ биіктіктерінің әртүрлі болуынан
қарқынның жоғалуы;
y s - s-ші СБ гидравликалық еңісін сипаттайтын және мұнай
айдаудың оптималды режимдерінің коэффициенті.[7]
ММҚ мұнай шығынының моделі. Мұнай шығынын Q анықтау үшін
қарқын баланс теңдеуін жазамыз (27) және (28) қолданып келесіні аламыз:
(31)
1.2.4 Қарқын баланс теңдеуі
Егер сұйықтық ағынына құбырдағы тек кедергіні ғана емес, сонымен
бірге Δz биіктігіне көтерілсе, сорғыны қозғалысқа келтіру үшін механикалық
жұмыс істесе, онда
p1 p2
L v 2
Dвн 2
g z
N
M
,
(32)
мұндағы, N - қуат;
M - массалық шығын.
27
Қарқынға келсек,
M Qρ Q
γ
g
және N=Q Hcт,
мұндағы, Нст - қарқын, сорғы стансасы туғызатын, трассасында n мұнай
айдау стансасы орналасқан.
pi
nH cт h z
p
2
.
(33)
Егер р1 құбыр жүйесінде негізгі сорғы стансаның (hвс) сорып
шығаратын жағында қарқын шығынын алып тастасақ, онда бірінші негізгі
сорғының сорып кіргізетін жағында - тіректі ( Н1) аламыз.
h құрамына магистральдағы үйкеліске (iL) және n мұнай айдау
стансасының коммуникациясына (nhст) жоғалтқан қарқын шығыны кіреді.
Мұнай құбырының р2 соңғы пунктінде қарқын hк.п былай белгіленген.
Бұл қарқынның соңғы нүктедегі коммуникациядағы, қабылдайтын
резервуардағы деңгей биіктігін қосқанда жоғалуы, [14].
Магистральді мұнай құбырына n бірдей МАС үшін теңдеуді (4.20)
келесі түрде көрсетуге болады.
Н1+nHст=iL+ z+nhст+hк.п.
(34)
немесе
Н1+nHст=iL+ z.
(35)
(33), (34), (35) теңдеулері қарқын баланс теңдеулері деп аталады.
Бір станса тудыратын қарқынды Hст=a-bQ2-m түрінде көрсетіп және i=fQ2-m
түрінде гидравликалық еңісті өрнектесек, қарқын баланс теңдеуін табамыз
H1+n(a-bQ2-m)=fQ2-mL+ z.
ΔH1 тұрақты шама деп санап, (36) теңдеуінен аламыз.
(36)
Q 2 m
H1 na z
nb fL
(37)
Q 2 m
d 5 m
m l
(H max H min )
(38)
28
β - коэффициент;
ν - мұнай тұтқырлығы;
l - ұзындық;
∆Z - биіктікке көтерілу шамасы;
H - мұнай тасымалдайтын станцияның қарқыны;
Q - ды анықтап, стансалар туғызатын қарқын мен құбырдағы қарқынның
шығынын есептеуге болады. Бұл екі шамалар бір-біріне тең (қарқын балансы).
Шығын мен қарқынның сол мәндерін графикалық түрде тапса болады,
бір сызбада құбыр және сорғы стансасының сипаттамаларын тұр ғызу арқылы
(бірлескен сипаттамалар). Н(Q) қиылысу нүктесі бірлескен сипаттамада
жұмысшы нүктесі деп аталады. Бұл нүктенің координаттары - сорғы
стансалары - құбыр жүйесіндегі шығын және сорғы стансалары тудыратын
қарқын (құбырдағы қарқын шығыны).
Бірлескен сипаттамаларды жеке сорғы стансаларына да құбырдың
бөліктеріне сәйкес тұрғызуға болады.
Трассада орналасқан кез-келген бірдей сорғы стансалары бір қарқын
тудырады, онымен түйіскен айдаудың белгіленген басы мен аяғына,
ұзындығы мен айырмашылығына тәуелсіз.
Қарқын балансы және құбырдағы шығынға сорғының беру теңдігі
келесі маңызды қорытындыға әкеледі: құбыр және сорғы стансалары біріккен
гидравликалық жүйені құрайды. Кез - келген бір стансаның жұмыс істеу
режимінің өзгеруі (мысалы, сорғының бөлігінің өшірілуі) басқа стансалардың
режимдерін бұзады да құбырдың жұмыс істеу режимінің өзгеруіне әкеледі,
керісінше, құбырдағы кедергінің өзгеруі стансалардағы сорғы режимінің
өзгеруіне алып келеді.
Егер тек берілген шығында қарқын жоғалтуы есептелсе және сорғы
таңдалынып алынса, кез - келген құбырдың гидравликалық есебін аяқталған
деп қарастыруға болмайды. Есептеулер нәтижесінде нақты шығын анықталуы
керек, ол сорғы -құбыр жүйесінде орнығуы керек, сонымен бірлескен
сипаттамада жұмысшы нүктеге сәйкес шығын. МАС санын табу және оларды
құбыр бойымен технологиялық параметрлерімен орналастыру үшін құбыр
беріктілік сипаттамаларын білу керек.
Негізгі жүк болып құбырға ішкі қысым түседі, сондықтан құбырдың
қабырғасының қалыңдығы осы қысыммен анықталады. Егер құбыр
қабырғасының қалыңдығы δ белгілі болса, беріктілік есептеулерінің негізінде
ішкі қысым p анықтап, әрбір сорғы стансасының шығысындағы шеткі
қысымды білуге болады.
Басқа жолмен де есептеуге болады, МАС шығысына есептік қысымды
беріп, құбырдың керек қабырға қалыңдығын анықтауға болады, [12].
29
1.2.5 ММҚ қуатты пайдалану және технологиялық шектклу
модельдері
Барлық МАС ММҚ пайдаланатын қуат үшін:
(39)
мұндағы
j-ші СА толық жұмыс жасау коэффициенттері;
Сij, fjj - бір СА электр энергиясының пайдалану ПӘК математикалық
модель коэффициенттері;
р - j-ші СБ мұнай тығыздығы.
Берілген нүктедегі қысымды анықтау моделі. Берілген нүктедегі
қысымның мәндері МАС ММҚ кірісі және шығысында келесі қатынас арқылы
анықталады:
(40)
(41)
мұндағы Рвх і, Рвых i - j-ші МАС кірісіндегі және шығысындағы қысымы.
Мұнайды ММҚ бойынша айдау модельде белгілі уақыт мезеттерінде
басқару матрицасының [ U i j ] и [Vsrk] элементтерін беру жолымен көрсетіледі.
Айтылып кеткен ерекшеліктер мен модельдерден басқа, оптималды
басқарудың анализі мен синтезі басты рөль ретінде қолданылады, сонымен
қатар ММҚ басқа да қасиеттері бар. Басқарудың есеп қойылымы мен олардың
шығару әдістерін таңдауын анықтағандағы шектелудің өте үлкен маңызы бар.
Технологиялық шектеулерге:
МАС шығысындағы максималды қарқын, құбыр және ММҚ
бөліктерінің беріктілігінің шегімен анықталады:
H ip H ipmax
берілген стансадағы сорғылардың тудыратын максималды қысымы:
Pip Pipmax
минималды рұқсат етілген кавитационды қор:
H ik H ikmin
берілген аралық стансаның кірісіндегі минималды қысым:
30
Pik Pikmin
СС қарқын бойынша бөлек сорғылар шектелуі, i - ші СС j - ші сорғы
тудыратын:
hij hijmax
МАС агрегат бойынша пайдаланатын қуаттың шектелуі
Wi Wimax Wi Wimax
берілген көлемдегі айдалынатын мұнайдың шектелуі
ортадан тепкіш сорғылардың максималды
айналым
санының
шектелуі, дроссельдеу кранының шегі, [5].
1.3 Технологиялық үрдістердің автоматизациясы
1.3.1 Магистральді мұнай құбырын автоматтандыру нысан ретінде
қарастыру
Магистральді мұнай құбыры - автоматтандыру нысанына өте ыңғайлы
болып келеді, қарапайым негізгі технологиялық процесстің анықтамасы
ретінде, берілген көлемдегі мұнайды үздіксіз мұнай құбыры арқылы берілген
мөлшерде айдау және сору қысымдарын, қойылған режимдегі айдауға кеткен
энергияны минимальды болуын реттеп негіздейді.
Магистральді мұнай құбырының жұмыс тәртібі айдау жұмыс тәртібімен
анықталады: сыйымдылық арқылы, қосылған сыйымдылықпен және
сыйымдылықсыз.
Сыйымдылық арқылы
режимінде мұнай бір немесе бірнеше
стансадағы қорға жеткізіледі, айдаудағы құбырдағы мұнай сол уақытта тірек
сорғыдан басқа қорға немесе қор топтарына түседі. Бұл режим әдетте басты
стансаларда қолданылады, сыйымдылық өлшемі жоқ жерлерде, мұнайдың
салмағы мен сапасы, сонымен қатар түсетін және айдалатын мұнайдың саны
мен сапасы қордағы өлшеммен анықталады.
Қосылған сыйымдылықпен режимінде негізгі толассыз мұнай,
стансаға келетін құбырдан , тіректі сорғыға соруға жіберіледі, ал қорға
31
мұнайдың көлемі ғана түседі, станцияға дейін және кейін қорлардың арасына
бірқалыпты жеткізуі маңызды.
Сыйымдылықсыз(сорғыдан сорғыға) режимінде стансаға келетін
құбырдағы бүкіл толассыз мұнай негізгі магистральді мұнай сорғысына
соруға түседі. Бұл стансада қорлар және тіректі сорғылар жасалмайды.
Құбырлы баулау неғұрлым жеңілдетілген. Бұл режим арақашықтық
станцияларда қолданылады, магистральді құбырдағы немесе осы стансадағы
авариялық жағдайда пайдаланушыдан келген мұнайдың сыйымдылығын
қажет етпейді.
Сорғыдан сорғыға
режимінің кемшілігі стансаның алдында
магистральді мұнай құбырының өткізу қабілетінің төмендеуінде, осы режимге
жұмыс істеудің , қолда бар сыйымдылықпен жұмыс істеуін салыстырғанда,
кавитациялық сорғы агрегатының шарты бойынша негізгі сорғының сору
қысымын минимальды жағдайдан төмендетуге болмайды. Сыйымдылық
арқылы немесе қосылған сыйымдылықпен режимімен жұмыс істеу
стансаларымен салыстырғанда үлкен диаметірлі мұнай құбырындағы өткізу
қабілетінің төмендеуі 10 процентке жетеді. Максималды жіберу қабілетін
қамтамасыз ету құбырда минимальді көлемде сыйымдылықты аралық
стансада технологиялық схеманы қолдануға болады, сорғыдан сорғыға
режимін қамтамасыз ету, сонымен қатар қосылған сыйымдылықпен,
сыйымдылықты толтыруына байланысты бір режимнен басқасына автоматты
түрде ауысуы.
Айдау сорғы станциялары құбырдағы мұнайдың еркін қозғалысын
қамтамасыз етеді. Айдау стансаларының саны (МАС) және арақашықтығын
есептеу жолымен анықталады.
Айдау сорғысында әдетте 3-4 бір типті магистральді сорғы агрегат
орналастырылады, оның біреуі резервті болады. Әр агрегат центірлі жоғарғы
вольтті электроқозғалтқыштан тұрады, [8].
1.3.2 Жалпы стансалық автоматика жүйесі
Технологиялық талаптарға сай МҚҚ құрал-жабдықтары айтарлықтай
бақылау параметрлеріне тапсырыс береді. Параметрдің берілген талаптардан
асып істен шығатын болса авариялық жағдайға әкеліп соғуы мүмкін. Бұл
жағдайда автоматтық жүйе қорғанысы қамтамасыз ету керек:
- магистральді насосты агрегаттың жұмысын тоқтату;
- көмекші жүйелердің қосылуы, авариялық жағдайдағы зақымдануы
мен ескертуіне арналған;
- технологиялық ауыстыру,
авариялық жағдайда құбырдағы
қозғалысты сақтау мақсатымен.
Сорғы агрегаттың қорғанып өшірілуі әртүрлі жағдайда болуы мүмкін.
МАС-та жұмыс істеп жатқан агрегаттарды бір уақытта өшіруге болады. Бірақ
бұл жағдайда МАС-та қысым бірден жоғарылап кетеді, бұл жоғарылау келесі
стансадан өтіп бүкіл мұнай құбырының жұмыс тәртібін бұзуы мүмкін. Барлық
32
агрегаты бір уақытта өшірмеуге болады, бірінен кейін бірін 20 - 30 секунд
аралығында өшіруге болады. Бұл жағдайда қысым баяу көтеріліп басқа
стансаларға зақымын тигізбейді.
Мұнай құбырының негізгі қауіпсіз жұмысы қысымды бақылау.
Қысымды бақылау технологиялық сызбаның барлық нүктелерінде
орындалады, магистральді ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
6
7
8
АҢДАТПА
Бұл дипломдық жұмыста Магистральді құбыр арқылы мұнай айдау
процессін басқару сұрақтары қарастырылған.
Магистральді сорғыларға
қысымның ең тиімді есебі мен жазбасын тарату көрсетілген. Мұнай айдау
стансасының, көмекші автоматты құрылғылардың жұмыс режимдерінің
барлық түрі қарастырылған. Магистральді мұнай құбырымен мұнай айдау
режимдерінің модельдеуін визуалды көрсету үшін Delphi 7 бағдарламалау
ортасы қолданылған.
Өміртіршілік қауіпсіздігі мәселелері көрсетілген. Стансадағы сорғының
шығаратын шуылы жұмысшыларға кері әсері тимейтіні есептелген.
Жұмыста басқару жүйесінің техника-экономикалық негізделуі көрсетілген,
инвестициялық шығындар, кіріс нормасы есептелінген, орындалған жұмыстың
экономикалық тиімділігі мен өтеу мерзімі есептелген.
АННОТАЦИЯ
В данной дипломной работе рассматривается вопрос управления
процессом перекачки нефти по магистральному нефтепроводу. Приводится
описание и расчет оптимального распределения давления по магистральным
насосам. Рассмотрены все возможные режимы работы нефтеперекачивающих
станций, вспомогательных средств автоматизации. Для визуального
представления моделирование режимов перекачки нефти по магистральному
нефтепроводу использовалась программа Delphi 7.
Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности. Рассчитаны, что
воздействие шум насосов в станциях не вредят персоналу.
В дипломной работе произведено технико-экономическое обоснование
проекта, выполнен расчет инветиционного расхода, норма дохода, рассчитана
экономическая эффективность и срок окупаемости системы управления
выполненной работы.
ANNOTATION
In this diploma work a management question is examined by the process of
pumping over of oil on a main oil pipeline. Description over and calculation of optimal
distribution of pressure are brought on main pumps. All possible modes of operations
of the нефтеперекачивающих stations, auxiliary facilities of automation are
considered. For visual presentation design of the modes of pumping over of oil on a
main oil pipeline the program Delphi 7 was used.
The questions of safety of vital functions are considered. Bargained that
influence noise of pumps in the stations does not harm to the personnel.
The feasability study of project is produced in diploma work, the calculation
of инветиционного expense, norm of acuests, is executed, economic efficiency and
term of recoupment of control system of the executed work are expected.
МАЗМҰНЫ
9
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...11
1 Магистральді мұнай құбыры технологиялық үрдісінің сипаттамасы ... ... .13
1.1 Магистральді мұнай құбыры туралы негізгі мәліметтер ... ... ... ... ... ..13
1.1.1 Мұнай айдаудың технологиялық үрдісінің ерекшелігі ... ... ... ... ... ...14
1.1.2 Магистральді мұнай құбырымен мұнай тасымалдау үрдісінің жалпы
технологиялық сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
1.2 Мұнай тасымалдау үрдісінің математикалық модельдері ... ... ... ... ... .19
1.2.1 Магистральді мұнай құбырының моделі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ...19
1.2.2 Сұйықтықтың құбыр арқылы ағу математикалық моделі ... ... ... .22
1.2.3 Сорғы стансасының және сызықты бөліктің статикалық моделі ... ... .26
1.2.4 Қарқын баланс теңдеуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..2 7
1.2.5 ММҚ қуатты пайдалану және технологиялық шектелу модельдері ... ..30
1.3 Технологиялық үрдістердің автоматизациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
1.3.1 Магистральді мұнай құбырын автоматтандыру нысан ретінде
қарастыру ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
1.3.2 Жалпы стансалық автоматика жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ...29
1.3.3 Сызықты бөлікті автоматтандыру жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ..33
1.3.4 Аралық мұнай айдау стансасының, сызықты бөліктің және сорғы
агрегаттарының автоматтандыру жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ..35
1.3.5 МТА пен МАС электрожіберудің жұмыс тәртібінің реттелуі ... ... ... ...38
1.3.6 Регулятордың жұмысы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...40
1.3.7 Пропорционалды-интегралды реттегіштердің оптималды
параметрлерінің есептеу әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ...41
1.3.8 ММҚ үшін таратылған басқару жүйенісін құру проблемалары мен
прициптері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .46
1.3.9 Жүйенің функционалды-алгоритмдік құрылымы ... ... ... ... ... ... ... ..49
2 Арнайы бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .55
2.1 Магистральді мұнай құбырының технологиялық есептелінуі ... ... ... ...55
2.2 Мұнай айдау стансаларын орналастыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...57
2.3 Магистралтьді мұнай құбыры арқылы мұнай айдау үрдісін модельдеу...59
3 Өміртіршілік қауыпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..67
3.1 Еңбек шарттарын талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ..67
3.2 Мұнай өндіру станциясындағы шартты еңбегінің қорытындысы ... ... ...67
3.3 Шудан корғану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 68
3.4 Жұмыс тапсырмасы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..69
3.5 Акустикалық есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..69
3.6 Жасанды жарық түсіру есебі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... .74
3.7 Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..74
4 Экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..75
4.1 Қарашығанақ сорғы станцияның экономикалық бағасы ... ... ... ... ... .75
4.2 Сорғы станцияның құрылуы бойынша мұнай айдаудың инвестицияның
есептелуі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..75
10
4.3 Инвестицияның финанс-экономикалық эффекттілігінің көрсеткіштерін
талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 83
Қорытында ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 86
6
Қабылдаған қысқартылған,
терминдер ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... 877
Қосымша А ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .89
КІРІСПЕ
11
Қазіргі уақытта магистральді мұнай құбыры арзан және сенімділігі
жоғары мұнай тасымалдаудың түрі болып табылады. Олар өте үлкен өткізгіш
қасиетімен, құбыр диаметрі 530 - 1440 мм аралығында және 50 км ұзындыққа
созылады. Мұнай құбырында мұнайды тасымалдау үшін керек қысымды
тудыру және ұстап тұру үшін мұнай айдау стансалары (МАС) қажет.
Қазіргі заманға сай мұнай құбыры деп біз құрылымдар комплексін
қарастырамыз, оған сызықты бөлім, бас және аралық сорғы стансалары және
соңғы пунктер кіреді. Магистральді мұнай құбырының (ММҚ) ең күрделі
буыны болып бас сорғы стансасы болып табылады, оған ара лық станса мен
резервуарлы парк кіреді.
Мерзімдік және жылдық мұнай алу тербелісінің нәтижесінде мұнай
көлемінің өзгеруі, мұнай құбырларында станционарлы емес үрдістердің пайда
болуы, ол әртүрлі технологиялық операцияларға және айдалынатын мұнайдың
физикалық парметрлерінің тербелісіне байланысты, сонымен қатар авария
және жөндеу жұмыстары стансалардың жұмыс режимдерінің өзгеруіне
әкеледі. Кейбір жағдайларда бұл өзгерістер МАС - тың авариялық
тоқтатылуына және тағы басқа жағымсыз жағдайларға әкеледі, соңында
көптеген экономикалық шығынға ұшыратады. Сондықтан тасымалдаудың
барлық учаскелерінде стансалардың жұмысының сәйкес үзіліссіздігін,
сонымен бірге мұнай құбыры мен құрылғылардың қорғанысын қамтамасыз
ету керек.
Сонымен бірге, магистральді мұнай құбыры арқылы мұнайды
тасымалдау технологиялық үрдісінің стохастикалық модельдердің, өзара
байланыс пен өзара әсерлесу толық емес ақпарат кезінде, модельдің барлық
параметрлері белгісіз болуы және барлық орта жағдайының іске аспауы
мағынасында негіздеуі мен анализі қажет. Мұндай анализ ММҚ аралық
стансаларымен көптеген стационарлы емес технологиялық нысанның
жұмысының анықталуына пайдалы.
Мұнайды тасымалдау мен айдаудың эффектлігін көтеру, технологиялық
құрылғылардың авариясыз жұмысын және сенімділігін көтеру, ақпаратты
өңдеудің сенімділігі және оперативтіліктің көтерілуі халықшаруашылықтың
проблемаларының бірі болып табылады. Осындай автоматты жүйелерді құру
үшін орталықтанған құрылымды енгізу қажет.
12
1
МАГИСТРАЛЬДІ МҰНАЙ ҚҰБЫРЫ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ
ҮРДІСІНІҢ СИПАТТАМАСЫ
1.1 Магистральді мұнай құбыры туралы негізгі мәліметтер
Құбырдың сызықтық бөлігінің сипаттамасы бойынша бөлінеді:
қарапайым бір жіпті магистральді (бастапқы станциядан соңғы
станцияға дейін бірдей диаметрлі ) және телескоптық (жол бойындағы
құбырдың әртүрлі диаметрлі), сонымен қатар көп жіпті, негізгі жіпке екінші,
үшінші жіп орналасқан;
дөңгелектік, ірі қалалардың айналасында орналасатын, олар газбен
сенімді түрде қамтамасыздандыру үшін (мұнай өнімдерімен) және газдың
бірқалыпты берілуін қамтамасыздандырады (мұнай өнімдері).
Магистральді мұнай құбыры деп олар арқылы мұнай, мұнай өнімдері,
табиғи немесе жасанды газдар (газ немесе сұйытылған түрінде), су өндіру,
өңдеу орнынан, құбырдың бастапқы нүктесінен тұтынушы жерлерге (соңғы
нуктеге) тасымалдалынуы.
Тасымалданатын өніміне байланысты құбырлар тар мағынада, қолдану
мақсатына қарай газ құбыры, мұнай құбыры, мұнай өнімдері құбыры, су
құбыры, конденсат құбыры т.б. болып бөлінеді.
Құбырдың бастапқы және соңғы нүктелері тасымалданатын өнімнің
негізгі бастау көздері қалыптасқан және тұтынушылары орналасқан жерде
болады, [1].
Мұнай құбыры - тек мұнай айдау үшін ғана емес, сондай-ақ мұнай
өнімдерін тасымалдау үшін арналған. Тасымалданатын өнім түріне
байланысты құбырлар бензин құбыры, керосин құбыры, мазут құбыры деп
аталуы мүмкін.
Өзінің тағайындалуына байланысты мұнай құбырлары 3 топқа бөлінеді:
ішкі (зауыттың ішіндегі) - мұнай өңдейтін зауыттарда және мұнай
базаларында әртүрлі объекттер мен құрылғыларды қосады;
жергілікті - ішкі құбырлармен салыстырғанда үлкен қашықтыққа
созылады (бірнеше ондаған километрлер) және мұнай өңдеу зауыттарын
басты магистральді мұнай құбыры станцияларымен немесе құйылу
пункттерімен қосады;
магистральді - үлкен қашықтықпен сипатталады (1000 километрден
астам), сондықтан мұнай тасымалдау трасса бойында үзіліссіз (қысқа уақытқа
кездейсоқ немесе жөндеу жұмыстарымен тоқтатылуы мүмкін) орналасқан бір
немесе бірнеше сорғы станцияларымен жүргізіледі, [2].
13
1.1.1 Мұнай айдаудың технологиялық үрдісінің ерекшелігі
Технологиялық үрдіс (ТҮ) дегеніміз бастапқы материалдарға еңбек
құралдарының көмегімен тізбектей әрекет ету, нәтижесінде берілген
қасиетімен
пайдалы өнім алынады. Сонымен, мұнайдың тізбектей
тасымалдану ТҮ тізбектей іс - әрекеттің көмегімен резервуарлы паркте (РП),
мұнай айдау станциясында (МАС), сызықты бөлікте (СБ) орналасқан
құрылғылардың электр энергиясының мұнайдың алға қозғалысына айналуы.
Мұнда пайдалы өнім ретінде берілген мұнай көлемін берілген қасиетімен
белгілі бір уақытты соңғы нүктеге жеткізу болып саналады.
ММҚ бірқатар жұмысының сараптамасы келесі ерекшеліктерді бөліп
көрсетеді:
ТҮ сипаттамасының әлсіз қалыптасуы көптеген қалыпты емес
жағдайларға байланысты математикалық модельдердің құрылуының мүмкін
еместігі;
эволюциялық
-
құрылғылардың құрамының және олардың
элементтерінің өзгеруі, өзара байланысы, уақыт аралығындағағы
математикалық модельдерінің параметрлерінің мәні, мұнай қасиетінің
парметрлерінің өзгеруі, басқару әдістерінің толық жетілдіруі;
жағдайлық - ММҚ нақты жағдайына жұмыс жасау мақсатының
тәуелділігі;
ақпараттың жетіспеуі
-
датчиктердің орнатылуының мүмкін
еместігінен өлшеулердің болмауы және нысанның таратылуы;
басқарылуы - ММҚ басқарылу шешімін қабылдайтын және оған
жауапты адамның міндетті түрде болуы.
Құбыр арқылы тізбектей мұнай айдау аяқталған технологиялық цикл
үрдісі келесі үрдістерден тұрады: РП - ке мұнай партиясының тізбектей
сақталынуы және қабылданылуы, жаңа партияның құрылыуы және оның
мұнай құбырына айдалынуы; мұнай партясының бүкіл тасымалдану жолында
айдалынуы және қадағалануы; берілген қасиеті бойынша тұтынушыға мұнай
партиясын беру.
ТҮ басқарушы парметрлары болып келесі бұйрықтар табылады: сорғы
станциялары туғызатын қарқын өзгерісі, сызықты аймақтың
конфигурациялары; РП жұмысының ауыстыру режимдері.
ТҮ жүруіне шектеу болып: технологиялық құрылғылардың жұмысына
рұқсат етілген режимдердің тізбегі; электр энергиясын қолдану шектеулігі ;
резервуарлы парктегі мұнай қоры; сызықты аймақтың өткізгіш қасиеті; МАС
тудыратын қарқын; мұнай партиясында күкірттің бар болуы.
ТҮ жүруінің бағалану белгілеріне МАС-ң максимум пайдалы әсер
коэффициенті (энергия шығынының
тасымалданған мұнай көлеміне
байланыстылығы ) ; белгілі бір аралықта немесе нақты уақытта берілген мұнай
көлеміне электр энергиясының минимум шығыны; белгілі бір аралық немесе
14
берілген уақыт аралығындағы максималды мүмкін өнімділігі; араластыру
үрдісінің нәтижесінде күкүрті аз мұнайдың минимум жоғалтылуы.
Магистральді мұнай құбырының технологиялық нысанына келесі
құрамдастар кіреді.
Сурет 1.1 - Магистральді мұнай құбырының сұлбасы
Сызықты аймақта диаметрі 150 мм кем емес және ұзындығы 50 км
құбыр түрінде, онда ысырма қималары мен лупингтар (құбыр бөліктері,
негізгі құбырға параллельді орнатылған, авария қаупі бар аймақтарда
қолданады) орналасқан, протекторлы және катодты қорғау станциялары,
қырғышты жіберу камералары; қима ысырмасымен, резервуарларымен,
көмекші сорғы станцияларымен, ағындағы мұнайды араластыру
реттегіштерімен резервуарлы парк; магистральді мұнай айдау станциясы
(сорғы агрегаттарымен, кіріс фильтрлі электр моторларымен, қысым
реттегіштерімен және толқынды реттеу құрылғыларымен, көмекші
жүйелермен және қырғышты жіберу камералармен).
1.1.2 Магистральді мұнай құбырымен мұнай тасымалдау үрдісінің
жалпы технологиялық сұлбасы
Магистральді мұнай құбыры (ММҚ) біртұтас гидравликалық жүйе,
трассасында мұнай айдайтын станциялар орналастырылған үлкен диаметрлі
құбырды ұсынады. Мұндай мұнай құбыры сорғыдын сорғыға
технологиялық сұлбасы бойынша жұмыс iстейдi. Резервуарлы паркте,
сызықты аймақтағы мұнай айдау станцияларында және электр энергиясының
мұнайды iлгерiлемелi қозғалысқа айналдыру құрылғыларының тізбектелген
әсерлерi тасымалдау немесе тізбектей мұнай айдау технологиялық үрдісін
сипаттайды. Бұл жерде пайдалы өнiм нақтылы мерзiмде шеткi нүктеге
берілген сапамен мұнайды жеткiзу болып табылады.
Аяқталған технологиялық айналысы бар мұнай құбыры бойынша мұнай
тасымалдау процессі келесі iшкi процесстерден тұрады: РП-ға мұнай
партиясын қабылдау және келесiлерін сақтау; жаңа партияның құрылуы және
оны мұнай құбырына айдау; берілген сапасы бар мұнай партияларын
шектелген бөлiмнен айдау және бақылау, [3].
Магистралдi мұнай құбыры технологиялық нысан ұсынады және
бiрнеше жүйеге бөлiнген жергiлiктi диспетчер тармағының автоматикасының
құралдарының кешенiн алады, ол жалпы станциялық автоматиканың
жүйелерін қосады, орталықтандырылған бақылау және келесi технологиялық
жабдықтарды қамтиды: бас мұнай айдау станциясы; аралық мұнай айдау
15
станциясы; магистралдi сорғы станциясы; магистралдi сорғы агрегаттары;
тiрек сорғы станциясы (ТСС); тiрек сорғы агрегаттары; қосалқы жүйе;
қысымды реттеу жүйесі; энергия жабдықтауды жүйесі; катодтық қорғанысты
жүйе; резервуарлы парк; мұнайды есепке алу тораптары; - қырғышты жiберу -
қабылдау құрылғылары; сызықты бөлiмшенiң тексерiлетiн тармақтары.
Мұнай айдау үрдісінің ортақ технологиялық сұлбасы 1.1-суретте көрсетілген.
Технологиялық сұлбаға сәйкес мұнай айдау үш құбыр Ф арқылы
беріледі онда механикалық қоспадан айырылады. Содан соң бұл ағын Т
арқылы қима ысырмалардың көмегiмен РП және ТСС-ға таратылады. Бұл
жерде РП-тің төрт жұмыс тәртiптерi болуы мүмкiн. Бірінші режим -
транзит мұнда резервуарлар мұнай ағынына қосылмайды. Екiншi -
қосылған сыйымдылығы бар мұнда негiзгi ағынға параллель резервуар
(немесе резервуарлар тобы ) қосылғанда болады. Үшiншi - сыйымдылық
арқылы бұл айдау резервуарға (резервуарлар тобына) апаратын, ал тартып
шығару осы резервуардан (резервуарлар тобынан) iске асады. Және төртiншi
режим
бiр резервуарға(резервуарлар тобына)
мұнайды
айдап,
басқа
резервуардан (резервуарлар тобынан) тартып шығаруға мүмкiндiк бередi.
РП шығысындағы қысым (олардың кiрiсінде 5 атмосфералық қысымнан
аз болғанда ортадан тепкiш сорғы аймағын 10 - 30 секунд бойы қирататын
кавитация құбылысы пайда болады ) МСА жұмысына жеткiлiксіз, сондықтан
МСА мұнай ағыны ТСС арқылы бағытталады. Бiр МСА өнiмдiлiгi 10000
м3сағ мәніне жетеді, ал ол тудыратын қарқын 20 атмосфералық қысымға
жетеді. Сондықтан бiрнеше МСА МАС-ға қосылуы артық қысымға әкеледі, ол
құбырды қиратуға әкеп соғады. Бұл жағдайға артық қысымды жоятын,
дросселденетiн жапқыш (ДЖ) деп аталатын, құбыр iшiнде орналасқан диск
түріндегі құрылғы қарастырылған.
Сурет 1.2 - Мұнай айдау үрдісінің жалпы сұлбасы
16
Ф - фильтр; Т - таратушы; РП - резервуарлы парк; МТС - мұнай
тасымалдайтын станция; БМТС - бас мұнай тасымалдайтын станция; ТСС -
тірек сорғы станциясы; МСА - магистральді сорғы агрегаты; ДЖ -
дроссельдеуші жапқыш; СБ - сызықты бөлімше.
Дросселденетiн жапқыштардан кейiн мұнай ағыны СБ-ге, 150-1200 мм
диаметрiмен (200 км-ге дейiн) ұзын құбырмен, оның бойында қима
ысырмалар және лупингтермен (құбыр бөліктері, негізгі құбырға параллельді
орнатылған, авария қаупі бар аймақтарда қолданады) бағытталады. Осы
ысырмалар көмегімен СБ конфигурациясын өзгертуге және оның жеке
элементтерiн iске қосуға (кесiп тастауға) қайта жабуға болады, мысалы
қырғыштың iске қосуға болады.
ММҚ бойынша мұнай айдауды жүзеге асыруға электр энергиясынын
қолданылатынын атап өтуi керек. 1.1-суретте оның негiзгi ағындары екi есе
сызықпен көрсетiлген, [4].
Сонымен бiрге 1.2-суретiнде аяқталған технологиялық циклмен ММҚ
бойынша тізбектей мұнай айдау сұлбаларының біреуі келтірілген.
Сурет 1.3 - ММҚ бойынша мұнай айдаудың тізбектелген сұлбасы
Бұл жерде ТСС құрамына үш тірек сорғы агрегаттары кіреді, ал МАС
құрамына төрт магистральді сорғы агрегаттары кіреді.
Технологиялық үрдiстiң негiзінде ММҚ бүкіл автоматтандыру жүйесі
құрылады (қосалқы жүйелер және т.б. автоматикасы, сорғы агрегатының
автоматикасы, жалпы станциялық автоматика).
Мұнайды тасымалдаудың ТҮ моделі, аяқталған технологиялық циклмен
ММҚ-на сәйкес, бірнеше тәуелсіз модельдерге бөлінген, олар бір-бірімен
мұнайды шығаратын және айдайтын партияларымен байланысады. Берілген
модельдерді жалпы жағдайда РП, МАС, СБ үш автономды, бір-бірімен қарқын
баланс теңдеуімен байланысқан, модельдерімен көрсетуге болады.
ММҚ басқару нысаны ретінде қайта құрылатын құрылыммен және
өзгеретін параметрлерімен күрделі жүйені құрады. ММҚ басқару үшін
дәстүрлі түрде басқару жүйесі құрылған, оған келесі деңгейлер жатады:
17
1) агрегаттар және құрылғылармен басқару деңгейі, оған сорғы
агрегаттарымен, дросселдеуші жапқышпен, көмекші жүйелермен, ағындағы
мұнайды араластыру реттегіштерімен, есеп түйіндерімен басқару жүйесі
кіреді. Мұнай тасымалдаудың ТҮ басқарушы айнымалылары болып
технологиялық құрылғыларды ауыстырып қосу және реттегішті реттеу
бұйрығы болып табылады. Басқарылатын айнымалы болып РП-тің
шығысындағы мұнай сапа көрсеткіштері, мұнай шығыны, ММҚ берілген
нүктелеріндегі қысым, МАС, ТСС туғызатын қарқын табылады.
2) жергілікті диспетчерлік пункт деңгейі (ЖДП). Бұл деңгейде
магистральді МАС, сонымен бірге тірек сорғы станциясындағы (ТСС)
үрдістердің, сызықты бөлімшедегі (СБ) және аралық резервуарлардағы, бас
МАС мұнай сапасын бақылайтын торапта және резервуарлы парктегі
үрдіспен басқару есептері шешіледі.
3) аудандық диспетчерлік пункт (АДП). Бұл жерде аяқталған
технологиялық циклмен мұнайды ММҚ арқылы тасымалдау режимдерін
басқару есептері шешіледі. Олар: режимді қолдау, бір режимнен екінші
режимге ауыстыру, мұнай құбырын жіберу және тоқтату, мұнай партиясының
өтуін бақылау, қырғышты жіберу және бақылау, РП мұнай көлемін есептеу,
ММҚ бойынша тепе-теңдік, сонымен қатар аяқталған технологиялық
циклімен ММҚ жұмысын басқару және бағыттау.
ММҚ басқарудың бірінші және екінші деңгейлері үшін құралдар жиыны
мен басқару жүйелерін келесі схема түрінде көрсетуге болады, [5].
Сурет 1.4 - Магистральді мұнай құбырын басқару сұлбасы
1 - бас мұнай айдау станциясының автоматтандыру жүйесі; 2 -
автоматты басқару; 3 - жалпы станциялық автоматика; 4 - сорғы
агрегаттарының автоматикасы; 5 - технологиялық құрылғылардың жұмысын
және жұмыс шарттарын қолдау үшін көмекші жүйелердің автоматикасы; 6 -
сызықты телемеханика жүйесі, бақыланатын пунктер; 7 - резервуарлы
18
парктің, есеп тораптарының, тасымалданатын заттың сапа есебінің автоматика
жүйесі.
1.2 Мұнай тасымалдау үрдісінің математикалық модельдері
Кез-келген технологиялық үрдістің автоматтандыру және оптималдау
есептерін шешу үшін адекватты математикалық моделін құру теориялық және
экспериментті зерттеуден бастайды.
Зерттелетін үрдіс ағынын анықтау үшін физика-химия заңдылықтары
ескерілетін модельдерді аналитикалық деп атаймыз.
Аналитикалық модельдер және әдістер жобалау стадиясында
технологиялық үрдістерді есептеу, технологиялық параметрлердің рұқсат
етілген облысын бағалау, көп байланысты реттеудің құрылымдық сұлбасын
жасау үшін қолданылады.
Аналитикалық әдістер үрдісті идеалдандырылған оптимизация жасау
және конструкторлық реализация жасауынсыз потенциалдық мүмкіндіктерін
бағалау мүмкіндігін жасайды.
Технологиялық үрдістің аналитикалық моделін жасамас бұрын негізгі
сақталу заңдарын заттардың және энергияның алмасу заңын білу керек және
олардың математикалық формулаларын білу қажет, [3].
1.2.1 Магистральді мұнай құбырының моделі
Басқару нысаны ретінде магистральді мұнай құбыры өзгеретін
параметрлерімен және қайта құрылатын құрылымымен күрделі жүйені
құрайды.
Бұндай жүйенің кіріс (басқарылатын)
параметрлері болып
қосуөшіру сорғы агрегаттары, МАС орналасқан және ММҚ сызықты
аймағында орнатылған
қима ысырмаларының жабуашу бұйрықтары
табылады.
Жүйенің шығыс параметрлері (1.5-сурет) болып: мұнай айдаудың
өнімділігі (Q); берілген нүктедегі ММҚ қысым мәндері (W); барлық МАС
тудыратын және әр СБ тудыратын қарқын (Н); сызықты бөлімде қарқынды
жоғалту (h).
19
Сурет 1.5 - Магистральді мұнай құбырының кіріс-шығыс парметрлары
ММҚ басқару жұмысы құрылғының жұмысқа қосылу
конфигурациясының өзгеруі жолымен, яғни ММҚ құрылымының өзгеруімен
жүргізіледі.
Бір жіпті лупингті ММҚ (1.5-сурет) үшін қарапайым, жоғарыда
көрсетілгендей бір - бірімен орнатылған байланыс кіріс және шығыс
айнымалылары мұнай айдаудың стационарлы режимдері үшін, модельді
қарастырамыз.
ММҚ мұнай шығыны моделі. Мұнай шығынын (Q) анықтау үшін
қарқын баланс теңдеуін жазамыз
H j H ij U ij (aij bij Q 2 )
(1)
және пайдаланып
i
i
келесіні аламыз:
Q U ioQi U io [
i i
Bio
]
(2)
Q {( U ij aij Z j ) [ j (( Lrj (VJrk D jrr )
2 m
'
J
1
2
(3)
i
j
j
j
r
k
i
j
МАС ММҚ қолданатын қуат үшін:
W Q p j U ij H ij nij ;
(4)
j
i
20
(H io Aio ) 12
) L ) U ij bij ]}
Мұндағы, nij cij f ij Q 2
- пайдалы әсер коэффициенті i-ші СА, j-ші
МАС- ғы . cij, fij - бір СА электр энергиясын пайдалану П.Ә.К математикалық
модель коэффициенттері; pj -- j-ші СБ мұнай тығыздығы.
Берілген нүктедегі қысымды анықтау модельдері. МАС ММҚ кіріс және
шығыс берілген нүктелеріндегі қысым мәндері келесі қатынастан табылады:
Pвхj Pвхо ( U ij h1 # Z1),
(5)
j
i
Pвыхj Pвхj U ij H ij
(6)
i
Мұндағы, Рвхj, Рвыхj -- j-ші МАС кірісіндегі және шығысындағы қысым.
Мұнайды магистральді мұнай құбыры арқылы мұнайды айдауды
басқару моделі белгілі бір уақыт мезетіндегі басқару матрица элементтерін
беру жолымен көрсетіледі. U ij және Vskr
Жоғарыда көрсетілген ММҚ моделін көрініс ретінде көру үшін келесі
мысалды қарастырамыз. Мұнай құбыры аяқталған технологиялық циклмен
сипатталсын және төрт СА бар бір тірек сорғы стансасынан, әрқайсысында
төрт СА бар екі МАС және бірдей диаметрлі СБ тұрсын. Әр СБ екі лупингті
және екі лупингсізден тұрады, лупингтағы максималды жіп саны екіге тең.
Модельдің шығыс параметрлерін есептеу керек, егер басқару әсерлері келесі
матрица түрінде берілсе.
Есептеуді қарапайымдау үшін СА математикалық модельдері
коэффициенттерін Aio =- 1, Bio - 1, ay = 1, by = -1, Lsrk= 1, i= 1,...,4; j=0,...,2;
m=0 тең деп аламыз.
СБ {Ys} = {0.11; 1; 1}, #Zs = О, s=0,...,2 вектор көмегі арқылы жазамыз.
Есептеу тәртібі келесідей. (3), (2) қатынастарынан ТСС моделінің
коэффициенттерін келесі түрге келтіреміз:
Н 0 а0 b0Q 2 U io
(8)
i
(5)-қатынасымен шығын Q = 0,73 мәнін есептейміз. Содан соң, (4), (6),
(7), (8) теңдеулері арқылы қалған айнымалыларды есептейміз. Есептеу 1 .5 -
суретте. көрсетілген.
Жоғарыда айтылған ММҚ моделінің көмегімен оның сипаттамаларын
басқару матрицаларын беру жолымен анықтауға болады. Кері есепті де
шығаруға болады. Оптималдау критерийлерінен басқару матрица
21
элементтерінің мәндерін табуға болады. Критерий ретінде ММҚ максималды
өнімділігінің критериі немесе электр энергиясының минимум шығыны
таңдалынуы мүмкін.
Магистральді мұнай құбырының ұсынылған модельін қолданып келесі
қойылыммен ММҚ жұмысының оптималды режимінің есебі қойылған және
шешілген.
МАС-ғы сорғы агрегаттарының қосылу матрицасын табу Uij; берілген
өнімділік О* мәндерімен және кіріске және шығысқа түсетін қысымдар
шектелуінен, берілген уақыт мезетіндегі электр энергиясын минимум
пайдалану критериінен дросселдену (Р) мәнін табу керек.
Қазіргі кездің өзінде жоғарыда айтылған қойылыммен ММҚ
жұмысының оптималды режимін табу үшін модификацияланған алгоритмдер
саны көп, есептің шешілуіне өте аз уақыт кетіреді.
Осылайша,
жоғарыда көрсетілген,
стационарлы жағдайда ММҚ
қозғалысын сипаттау қатынастары арқылы ТҮ белгісіз параметрлерін және
мұнай айдаудың оптималды режимдерін есептеуге болады.
Сурет 1.6 - Қысымның таратылуы
1.2.2 Сұйықтықтың құбыр арқылы ағу математикалы қ моделі
Ғылыми әдебиеттерде құбыр арқылы қозғалатын сұйықтық ағынының
динамикалық үрдісі кең көрсетілген. Берілген үрдістердің қасиеттері, t
уақыттан басқа, кеңістік координатасы х-тан тәуелді және m өлшемді кеңістік
R облысында анықталған, таратылған парметрлері бар үрдіс φi ( t ,x ) i=l, n
жүйе функциясымен анықталады, мұндағы to t оо уақыт аралығында үрдіс
жүреді. Бұл жерде х = (x 1 ,...,x n ),ал x1, X 2 ,...,x m - r R m облысының нүкте
координаттары. Жүйе функциясы кейбір берілген шекара шарттарын, нысан
әсерлерін және бастапқы шартты ескеретін фi0(х)= фi (t0 , х) (i=l, n), нысанның
қалпын бастапқы уақыт мезетінде сипаттайтын және үрдіске әсерін көрсететін
шарттарын қамтамасыз етеді.
22
Магистральді құбыр арқылы мұнайдың ағу жағдайы сұйықтықтың ағуы
жалпы жағдайда бастапқы шарттармен p (x,t0)=p0(x)
шарттарымен p (0,t)=p0(t) теңдеу түрінде көрсетіледі:
және шекара
l p
2
( p )
x
(9)
мұндағы p(t,х) - қысым;
ω(t,x) - құбырдың көлденең қимасы арқылы сұйықтықтың орташа
жылдамдығы;
ρ - қарастырылып отырған көлемдегі сұйықтық тығыздығы;
рω - массалық жылдамдық;
с - берілген ортадағы дыбыс жылдамдығы (сұйықтық);
х - кеңістік координатасы; 0 х 1 ;
l - құбыр ұзындығы.
Жүйенің (9) бірінші теңдеуінің екінші қосындысының параметрі
а(λ,δ,ω),
сызықсыз болып табылады ол құбыр арқылы кез-келген
сұйықтықтың қозғалысының қасиетін сипаттайды, гидравликалық радиус δ-
дан, гидравликалық кедергі коэффициентінен λ және сұйықтық қозғалысының
орташа жылдамдығынан ω тәуелді. Мұндағы
өрнегі сұйықтықтың
инерционды қасиетімен байланысты, ал а(λ,δ,ω)(ρω) қосындысы құбырдың
қабырғасының кедергісімен байланысты. Сызықтандыру (9) теңдеу жүйесін
ескеріп немесе а параметрі ω-дан тәуелсіз болған кезде теңдеулер жүйесі
таратылған параметрлері бар сызықты теңдеулер жүйесін ұсынады.
(9) теңдеулер жүйесін қысымға да байланысты көрсетуге болады:
(10)
Сондай-ақ массалық жылдамдыққа байланысты:
(11)
Егер (10), (11) теңдеулеріндегі үйкеліске кеткен шығындарды есепке
алмасақ, онда ол қысқа құбырларға әділетті болады, осылай берілген
теңдеулер толқынды түрде ұсынылады:
23
c t
(12)
қысымға қатысты
(13)
массалық жылдамдыққа қатысты.
Магистральді мұнай құбырларына инерционды құрастырушылар құбыр
арқылы мұнайдың қозғалу үрдіс сипатына, үйкеліске кеткен қысым
шығындары құрастырушыларына қарағанда аз әсер етуі ыңғайлы осы кезде
қысымға және массалық жылдамдыққа сәйкес теңдеуді былай жазуға болады:
(14)
(15)
ол жылу өткізгіштік түріндегі теңдеуді ұсынады.
Магистральді құбыр аралық сорғы станцияларымен сұйықтық
қозғалысының математикалық моделі, [5].
Мұнайдың құбыр арқылы аралық сорғы станциялармен стационарлы
емес сұйықтықтың ағуы математикалық моделінің құрылымын құру дербес
туындылары бар дифференциалды теңдеулердің жүйелерін қосады, 0х1,
0tt n аймағындағы қозғалыс және энергия үзіліссіздігін көрсетеді.
Аралық сорғы стансасының магистральді мұнай құбыры арқылы
мұнайдың қозғалысының қысым өзгеруін және мұнай қозғалысының
жылдамдығын есепке алуы (9) - (15) модельдерін қолдану мүмкіндігі бар,
мысалы, сызықтандырылған теңдеулер жүйесі:
(16)
(17)
Аралық сорғы стансасының мұнай қозғалысының сипаты шекаралық
шарттарды ескереді, магистральді мұнай құбыры біртекті гидравликалық
жүйені, трассасында мұнай айдау стансалары орналасқан үлкен диаметрлі
24
құбырды ұсынады. Мұндай мұнай құбыры сорғыдан сорғыға
технологиялық сұлбасы бойынша жұмыс істейді.
Егер сұйықтық қозғалысы Ох осі бойынша бағытталса, онда бір сорғы
стасасының бар болуы теңдеу жүйелерін(16) - (17) келесі түрге келтіреді:
(18)
мұндағы рст - қысым, х = х1(0 х 1) нүктесінде орналасқан сорғы
стансасының туғызатын қысымы ; δ( x - х 1 ) - Дирак дельта функциясы:
(19)
Берілген жағдай үшін сұйықтық қозғалыс теңдеуін (18) пайда болған
қысымға байланысты келесі түрде көрсетсе болады:
(20)
осыдан, дербес жағдай ретінде, сұйықтық қозғалысын сипаттайтын,
сұйықтық инерциясын есептемеуге болатын келесі теңдеу шығады:
(21)
құбыр қабырғасына өте аз шамада үйкелісі
(22)
және құбырдағы сұйықтықтың орныққан қозғалысы кезінде
(23)
Егер енді тек сорғы стансаларының орналасуын ана емес, сонымен бірге
олардың қосылу уақытын ескерсек, онда (20) теңдеуін келесі түрде жазуға
болады:
(24)
25
мұндағы σ(t) - бірлік функция.
Егер
n
сорғы стансалары, магистральді мұнай құбырының
x=xi=i=1,2,...,n( 0 х 1 ...1) нүктелерінде орналасса, әртүрлі уақыт t 1,..., t n
моменттерінде қосылса, онда (24) теңдеуі келесі түрде болады:
(25)
Егер n сорғы стансаларын t =0 кезінде қоссақ, ал уақыт мәндерін tl,...,tn
сорғы стансаларының өшірілу мезеттері деп санасақ, онда теңдеуді (2.24)
келесі түрде жазса болады:
(26)
Сол сияқты
(25), (26)
теңдеулерімен анықталған құбырдағы
сұйықтықтың қозғалу үрдісіне сорғы стансаларының әсер етуін (19) - (22)
теңдеулерімен жазылғандағыдай жазуға болады.
1.2.3 Сорғы стансасының және сызықты бөліктің статикалық
моделі
ММҚ жұмысына аяқталған технологиялық циклмен магистральді мұнай
айдайтын стансалар (МАС), тірек сорғы стансалары (ТСС) және көмекші тірек
стансалары (КТС) қатысады. Осы құрылымдардың ішіне негізгі болып сорғы
агрегаттары (СА) кіреді. Олардың модельдерін қарастырайық.
Сорғы агрегатымен тудырылатын қарқын моделі. j-ші МАС-ғы j-ші СА
тудыратын қарқын үшін, әділ:
(27)
мұндағы aij, bij
коэффициенттері;
-
сорғы агрегаттарының қарқын сипаттама
m - ММҚ арқылы мұнайдың ағуының режимін сипаттайтын, белгілі
параметр.
Мұнай айдайтын стансасының қарқын моделі. j-ші МАС математикалық
моделі барлық СА пайда болатын, оған тізбектей қосылған, қарқынның
қосындысымен сипатталады және келесі түрде болады:
26
(28)
мұндағы aij, bij - j-ші МАС-ғы і-ші СА моделінің коэффициенті.
ТСС және КТС модельдері. ТСС және КТС математикалық модельдері
барлық СА пайда болатын, әрбіреуіне параллель қосылған, шығынның
қосындысымен сипатталады және келесі түрде болады:.
(29)
мұндағы ai0, bi0 - СА қарқын сипаттамаларының математикалық
модельдерінің коэффициенттері; Q i - і-ші СА пайда болатын мұнай шығыны.
Барлық ММҚ СБ қарқынды жоғалту статикалық моделі келесі түрде
болады:
(30)
мұндағы
-
s-ші СБ лупингті санамаған кездегі
келтірілген ұзындығы;
Lsr - r-ші лупингті бөлімшенің ұзындығы;
dsrk - s- СБ-нің r-ші лупигті k-ші жіптің диаметрі;
d - эквивалентті диаметр, оған барлық ММҚ димеметрі келтіріледі;
Δzs - МАС орнатылған АБЖ биіктіктерінің әртүрлі болуынан
қарқынның жоғалуы;
y s - s-ші СБ гидравликалық еңісін сипаттайтын және мұнай
айдаудың оптималды режимдерінің коэффициенті.[7]
ММҚ мұнай шығынының моделі. Мұнай шығынын Q анықтау үшін
қарқын баланс теңдеуін жазамыз (27) және (28) қолданып келесіні аламыз:
(31)
1.2.4 Қарқын баланс теңдеуі
Егер сұйықтық ағынына құбырдағы тек кедергіні ғана емес, сонымен
бірге Δz биіктігіне көтерілсе, сорғыны қозғалысқа келтіру үшін механикалық
жұмыс істесе, онда
p1 p2
L v 2
Dвн 2
g z
N
M
,
(32)
мұндағы, N - қуат;
M - массалық шығын.
27
Қарқынға келсек,
M Qρ Q
γ
g
және N=Q Hcт,
мұндағы, Нст - қарқын, сорғы стансасы туғызатын, трассасында n мұнай
айдау стансасы орналасқан.
pi
nH cт h z
p
2
.
(33)
Егер р1 құбыр жүйесінде негізгі сорғы стансаның (hвс) сорып
шығаратын жағында қарқын шығынын алып тастасақ, онда бірінші негізгі
сорғының сорып кіргізетін жағында - тіректі ( Н1) аламыз.
h құрамына магистральдағы үйкеліске (iL) және n мұнай айдау
стансасының коммуникациясына (nhст) жоғалтқан қарқын шығыны кіреді.
Мұнай құбырының р2 соңғы пунктінде қарқын hк.п былай белгіленген.
Бұл қарқынның соңғы нүктедегі коммуникациядағы, қабылдайтын
резервуардағы деңгей биіктігін қосқанда жоғалуы, [14].
Магистральді мұнай құбырына n бірдей МАС үшін теңдеуді (4.20)
келесі түрде көрсетуге болады.
Н1+nHст=iL+ z+nhст+hк.п.
(34)
немесе
Н1+nHст=iL+ z.
(35)
(33), (34), (35) теңдеулері қарқын баланс теңдеулері деп аталады.
Бір станса тудыратын қарқынды Hст=a-bQ2-m түрінде көрсетіп және i=fQ2-m
түрінде гидравликалық еңісті өрнектесек, қарқын баланс теңдеуін табамыз
H1+n(a-bQ2-m)=fQ2-mL+ z.
ΔH1 тұрақты шама деп санап, (36) теңдеуінен аламыз.
(36)
Q 2 m
H1 na z
nb fL
(37)
Q 2 m
d 5 m
m l
(H max H min )
(38)
28
β - коэффициент;
ν - мұнай тұтқырлығы;
l - ұзындық;
∆Z - биіктікке көтерілу шамасы;
H - мұнай тасымалдайтын станцияның қарқыны;
Q - ды анықтап, стансалар туғызатын қарқын мен құбырдағы қарқынның
шығынын есептеуге болады. Бұл екі шамалар бір-біріне тең (қарқын балансы).
Шығын мен қарқынның сол мәндерін графикалық түрде тапса болады,
бір сызбада құбыр және сорғы стансасының сипаттамаларын тұр ғызу арқылы
(бірлескен сипаттамалар). Н(Q) қиылысу нүктесі бірлескен сипаттамада
жұмысшы нүктесі деп аталады. Бұл нүктенің координаттары - сорғы
стансалары - құбыр жүйесіндегі шығын және сорғы стансалары тудыратын
қарқын (құбырдағы қарқын шығыны).
Бірлескен сипаттамаларды жеке сорғы стансаларына да құбырдың
бөліктеріне сәйкес тұрғызуға болады.
Трассада орналасқан кез-келген бірдей сорғы стансалары бір қарқын
тудырады, онымен түйіскен айдаудың белгіленген басы мен аяғына,
ұзындығы мен айырмашылығына тәуелсіз.
Қарқын балансы және құбырдағы шығынға сорғының беру теңдігі
келесі маңызды қорытындыға әкеледі: құбыр және сорғы стансалары біріккен
гидравликалық жүйені құрайды. Кез - келген бір стансаның жұмыс істеу
режимінің өзгеруі (мысалы, сорғының бөлігінің өшірілуі) басқа стансалардың
режимдерін бұзады да құбырдың жұмыс істеу режимінің өзгеруіне әкеледі,
керісінше, құбырдағы кедергінің өзгеруі стансалардағы сорғы режимінің
өзгеруіне алып келеді.
Егер тек берілген шығында қарқын жоғалтуы есептелсе және сорғы
таңдалынып алынса, кез - келген құбырдың гидравликалық есебін аяқталған
деп қарастыруға болмайды. Есептеулер нәтижесінде нақты шығын анықталуы
керек, ол сорғы -құбыр жүйесінде орнығуы керек, сонымен бірлескен
сипаттамада жұмысшы нүктеге сәйкес шығын. МАС санын табу және оларды
құбыр бойымен технологиялық параметрлерімен орналастыру үшін құбыр
беріктілік сипаттамаларын білу керек.
Негізгі жүк болып құбырға ішкі қысым түседі, сондықтан құбырдың
қабырғасының қалыңдығы осы қысыммен анықталады. Егер құбыр
қабырғасының қалыңдығы δ белгілі болса, беріктілік есептеулерінің негізінде
ішкі қысым p анықтап, әрбір сорғы стансасының шығысындағы шеткі
қысымды білуге болады.
Басқа жолмен де есептеуге болады, МАС шығысына есептік қысымды
беріп, құбырдың керек қабырға қалыңдығын анықтауға болады, [12].
29
1.2.5 ММҚ қуатты пайдалану және технологиялық шектклу
модельдері
Барлық МАС ММҚ пайдаланатын қуат үшін:
(39)
мұндағы
j-ші СА толық жұмыс жасау коэффициенттері;
Сij, fjj - бір СА электр энергиясының пайдалану ПӘК математикалық
модель коэффициенттері;
р - j-ші СБ мұнай тығыздығы.
Берілген нүктедегі қысымды анықтау моделі. Берілген нүктедегі
қысымның мәндері МАС ММҚ кірісі және шығысында келесі қатынас арқылы
анықталады:
(40)
(41)
мұндағы Рвх і, Рвых i - j-ші МАС кірісіндегі және шығысындағы қысымы.
Мұнайды ММҚ бойынша айдау модельде белгілі уақыт мезеттерінде
басқару матрицасының [ U i j ] и [Vsrk] элементтерін беру жолымен көрсетіледі.
Айтылып кеткен ерекшеліктер мен модельдерден басқа, оптималды
басқарудың анализі мен синтезі басты рөль ретінде қолданылады, сонымен
қатар ММҚ басқа да қасиеттері бар. Басқарудың есеп қойылымы мен олардың
шығару әдістерін таңдауын анықтағандағы шектелудің өте үлкен маңызы бар.
Технологиялық шектеулерге:
МАС шығысындағы максималды қарқын, құбыр және ММҚ
бөліктерінің беріктілігінің шегімен анықталады:
H ip H ipmax
берілген стансадағы сорғылардың тудыратын максималды қысымы:
Pip Pipmax
минималды рұқсат етілген кавитационды қор:
H ik H ikmin
берілген аралық стансаның кірісіндегі минималды қысым:
30
Pik Pikmin
СС қарқын бойынша бөлек сорғылар шектелуі, i - ші СС j - ші сорғы
тудыратын:
hij hijmax
МАС агрегат бойынша пайдаланатын қуаттың шектелуі
Wi Wimax Wi Wimax
берілген көлемдегі айдалынатын мұнайдың шектелуі
ортадан тепкіш сорғылардың максималды
айналым
санының
шектелуі, дроссельдеу кранының шегі, [5].
1.3 Технологиялық үрдістердің автоматизациясы
1.3.1 Магистральді мұнай құбырын автоматтандыру нысан ретінде
қарастыру
Магистральді мұнай құбыры - автоматтандыру нысанына өте ыңғайлы
болып келеді, қарапайым негізгі технологиялық процесстің анықтамасы
ретінде, берілген көлемдегі мұнайды үздіксіз мұнай құбыры арқылы берілген
мөлшерде айдау және сору қысымдарын, қойылған режимдегі айдауға кеткен
энергияны минимальды болуын реттеп негіздейді.
Магистральді мұнай құбырының жұмыс тәртібі айдау жұмыс тәртібімен
анықталады: сыйымдылық арқылы, қосылған сыйымдылықпен және
сыйымдылықсыз.
Сыйымдылық арқылы
режимінде мұнай бір немесе бірнеше
стансадағы қорға жеткізіледі, айдаудағы құбырдағы мұнай сол уақытта тірек
сорғыдан басқа қорға немесе қор топтарына түседі. Бұл режим әдетте басты
стансаларда қолданылады, сыйымдылық өлшемі жоқ жерлерде, мұнайдың
салмағы мен сапасы, сонымен қатар түсетін және айдалатын мұнайдың саны
мен сапасы қордағы өлшеммен анықталады.
Қосылған сыйымдылықпен режимінде негізгі толассыз мұнай,
стансаға келетін құбырдан , тіректі сорғыға соруға жіберіледі, ал қорға
31
мұнайдың көлемі ғана түседі, станцияға дейін және кейін қорлардың арасына
бірқалыпты жеткізуі маңызды.
Сыйымдылықсыз(сорғыдан сорғыға) режимінде стансаға келетін
құбырдағы бүкіл толассыз мұнай негізгі магистральді мұнай сорғысына
соруға түседі. Бұл стансада қорлар және тіректі сорғылар жасалмайды.
Құбырлы баулау неғұрлым жеңілдетілген. Бұл режим арақашықтық
станцияларда қолданылады, магистральді құбырдағы немесе осы стансадағы
авариялық жағдайда пайдаланушыдан келген мұнайдың сыйымдылығын
қажет етпейді.
Сорғыдан сорғыға
режимінің кемшілігі стансаның алдында
магистральді мұнай құбырының өткізу қабілетінің төмендеуінде, осы режимге
жұмыс істеудің , қолда бар сыйымдылықпен жұмыс істеуін салыстырғанда,
кавитациялық сорғы агрегатының шарты бойынша негізгі сорғының сору
қысымын минимальды жағдайдан төмендетуге болмайды. Сыйымдылық
арқылы немесе қосылған сыйымдылықпен режимімен жұмыс істеу
стансаларымен салыстырғанда үлкен диаметірлі мұнай құбырындағы өткізу
қабілетінің төмендеуі 10 процентке жетеді. Максималды жіберу қабілетін
қамтамасыз ету құбырда минимальді көлемде сыйымдылықты аралық
стансада технологиялық схеманы қолдануға болады, сорғыдан сорғыға
режимін қамтамасыз ету, сонымен қатар қосылған сыйымдылықпен,
сыйымдылықты толтыруына байланысты бір режимнен басқасына автоматты
түрде ауысуы.
Айдау сорғы станциялары құбырдағы мұнайдың еркін қозғалысын
қамтамасыз етеді. Айдау стансаларының саны (МАС) және арақашықтығын
есептеу жолымен анықталады.
Айдау сорғысында әдетте 3-4 бір типті магистральді сорғы агрегат
орналастырылады, оның біреуі резервті болады. Әр агрегат центірлі жоғарғы
вольтті электроқозғалтқыштан тұрады, [8].
1.3.2 Жалпы стансалық автоматика жүйесі
Технологиялық талаптарға сай МҚҚ құрал-жабдықтары айтарлықтай
бақылау параметрлеріне тапсырыс береді. Параметрдің берілген талаптардан
асып істен шығатын болса авариялық жағдайға әкеліп соғуы мүмкін. Бұл
жағдайда автоматтық жүйе қорғанысы қамтамасыз ету керек:
- магистральді насосты агрегаттың жұмысын тоқтату;
- көмекші жүйелердің қосылуы, авариялық жағдайдағы зақымдануы
мен ескертуіне арналған;
- технологиялық ауыстыру,
авариялық жағдайда құбырдағы
қозғалысты сақтау мақсатымен.
Сорғы агрегаттың қорғанып өшірілуі әртүрлі жағдайда болуы мүмкін.
МАС-та жұмыс істеп жатқан агрегаттарды бір уақытта өшіруге болады. Бірақ
бұл жағдайда МАС-та қысым бірден жоғарылап кетеді, бұл жоғарылау келесі
стансадан өтіп бүкіл мұнай құбырының жұмыс тәртібін бұзуы мүмкін. Барлық
32
агрегаты бір уақытта өшірмеуге болады, бірінен кейін бірін 20 - 30 секунд
аралығында өшіруге болады. Бұл жағдайда қысым баяу көтеріліп басқа
стансаларға зақымын тигізбейді.
Мұнай құбырының негізгі қауіпсіз жұмысы қысымды бақылау.
Қысымды бақылау технологиялық сызбаның барлық нүктелерінде
орындалады, магистральді ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz