ВКР (дипломная)АвтоматизацияГод: 2025ТИУ: Тюменский индустриальный университет
👁 12💼 0

Готовая ВКР: Автоматизация блока выделения бензина АВТ

Загружена: 19.02.2026 08:43

Автоматизация блока выделения бензина на установке АВТ: выбор датчиков, регуляторов и ПЛК, разработка алгоритма подачи перегретого пара и расчёт переходного процесса. Практическая ценность — готовая схема АСУТП, перечень приборов и настроенные параметры регулирования для реализации на производстве.

Содержание

Введение	4
1 Описание технологического процесса	6
1.1 Общие представления о процессе	6
1.2 Блок атмосферной перегонки	8
1.3 Блок вакуумной перегонки	9
1.4 Сырье и продукция	11
2 Автоматизация технологического процесса	12
2.1 Обзор элементов устройств управления	13
2.2 Выбор и обоснование параметров контроля и регулирования	15
3 Обоснование и выбор технических средств автоматизации	19
3.1 Выбор датчиков температуры	20
3.2 Выбор датчиков давления	20
3.3 Выбор датчиков уровня	20
3.4 Выбор датчиков расхода	20
3.5 Выбор датчиков качества	20
3.6 Выбор регуляторов	21
3.7 Выбор дисплейной станции	22
3.8 Выбор исполнительных механизмов	23
3.9 Выбор преобразователей	23
3.10 Обоснование выбора контроллера для системы управления блока выделения бензина	25
3.10 SCADA-система	27
3.11 Алгоритм работы регулирующего клапана подачи водяного пара в колонну К-1.	30
4 Разработка программно-аппаратной части АСУ ТП	31
4.1 Выбор закона регулирования и типа регулятора	31
4.2 Исследование качества процесса регулирования	35
4.3 Анализ устойчивости по корням характеристического уравнения.	38
4.2 Получение передаточной функции	38
Выводы	40
Список использованной литературы	41
Приложение А	45
Приложение Б	47
Приложение В	55
Приложение Г	57
Приложение Д	58
Приложение Е	60
Приложение Ж	61

Введение

Автоматизация технологических процессов нефтяной и газовой промышленности является одним из ведущих направлений технического прогресса и эффективных путей повышения эффективности труда. Широкое внедрение автоматизации производственных процессов изменяет характер труда, улучшает экологические показатели, повышает культуру производства и его безопасность [1].
Автоматизация признаётся направлением научно-технического прогресса, которое находит выражение в применении саморегулирующих технических средств, способов и систем управления, полностью освобождающих человека от участия в процессах производства или сбора информации. 
Основными целями автоматизации технологических процессов являются: 
 повышение эффективности и совершенства производственного процесса; 
 повышение и обеспечение безопасности производственного процесса [2].
Автоматизация производственного процесса, как правило, создается при помощи автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП). АСУТП является комплексным решением, которое обеспечивает автоматизацию основных производственных операций [3].
Для повышения эффективности функционирования систем автоматизации управления промышленными установками первичной переработки нефти возникает необходимость исследования рабочего процесса и создания методики выбора рациональных алгоритмов и параметров настройки элементов этих устройств.
В основу первичной переработки нефти входят два процесса: обессоливание нефти, протекающий на типовых установках ЭЛОУ (электрообессоливающая установка), и разделение нефти на фракции по интервалам температур кипения, протекающий на типовых установках АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка). Эти установки являются основополагающими, от которых зависят количество и качество получаемой продукции на процессах вторичной переработки [4].

Заключение

В ходе выполнения работы была достигнута поставленная цель – исследование системы автоматизации типовой установки первичной переработки нефти, подбор оптимальных параметров контроля и регулирования основных технологических параметров, обеспечивающих требуемое качество получаемого продукта и безопасную эксплуатацию объекта.
Основные задачи, решенные в работе:
	Проанализирована нормативная, научная, методическая и специальная литература по проблематике;
	Проанализирован рассматриваемый технологический процесс;
	Выбраны технические средства автоматизации для рассматриваемой установки;
	Выбран закон регулирования и тип регулятора.

Список литературы

1.	Рахманкулов Э. Д. Повышение производительности технологических установок в нефтехимии, нефтепереработке и нефтедобыче за счет использования новых средств автоматизации: на примере предприятий Республики Башкортостан : 02.00.13: автореф. дис. канд . техн. наук / Э.Д. Рахманкулов; НИИРЕАКТИВ. – Уфа, 2006 г. – 24 с. – Текст: непосредственный.
2.	Клокотов И.Ю. Автоматизация технологических процессов // Международный журнал прикладных наук и технологий «Integral». 2019. № 1. С. 138 – 142.
3.	Селевцов Л.И. Автоматизация технологических процессов. Издательский центр «Академия», 2014. 352 с.
4.	ВНИИНП Алгоритмы и математические модели в нефтепереработке и нефтехимии [Текст] / вып. 59: сб. науч. трудов. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1989. – 100с.
5.	Бекиров Т.М. Первичная переработка природных газов [Текст] / Т. М. Бекиров. - М.: Химия, 1987. –256с.
6.	Капустин В.М. Технология переработки нефти. 4.2. Деструктивные процессы: учеб. пособ. для вузов [Текст] / В. М. Капустин, А. А. Гуреев. - М.: Колосс, 2007. – 334с.
7.	Коротков П.И. Первичная переработка нефти на высокопроизво-дительных атмосферно-вакуумных установках [Текст] / П. И. Коротков, Исаев Б.Н., Тетерук В.Г. – М.: Химия, 1975. - 120с.
8.	Липатов Л.Н. Типовые процессы химической технологии как объекты управления [Текст] / Л. Н. Липатов. – М.: Химия, 1973. – 320с.
9.	Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей: учеб. пособ. для вузов [Текст] / А. К. Мановян. - М.: Химия; КолоссС, – 456с.
10.	Технология переработки нефти. 4.1. Первичная переработка нефти: учеб. пособ. для вузов [Текст] / под ред. О.Ф.Глаголевой, В.М.Капустина. - М.: Химия; КолосС, 2006. - 400с.
11.	Нефтепереработка и нефтехимия - 2003: В 2-х ч. 4.2: Материалы научно-практической конференции [Текст] /. - Уфа: ОАО "Башнефтехим", 2003. - 170с.
12	Норенков И. П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем [Текст]. — М.: Высш. шк., 1986.
13	Технология переработки нефти и газа. Нефтехимия: вып. 20: сб. науч. трудов [Текст] / ГрозНИИ. - М.: Химия, 1966. - 272с.
14	Толмасская И.И., Шапиро И.Я. Интегрированные АСУ - ключ к повышению эффективности производства [Текст] / Толмасская И.И., Шапиро И.Я., № 12.-С.86-89, 2001, Нефтяное хозяйство
15.	Михайлова П. Г. Разработка интеллектуальной системы поддержки принятия решений по управлению безопасностью химических произ¬водств [Текст] /диссертация кандидата технических наук : 05.13.01 Москва, 2006 194 с.
16.	Попов П.М. Оптимальное управление в ходе эволюционного развития процессов и систем [Текст] \ Ф.Е. Ляшко: Учебное пособие. - Уль¬яновск: УлГТУ, 2000. - 148 с.
17.	Лазарева Т. Я. Основы теории автоматического управления [Текст] \ Ю. Ф. Мартемьянов: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. 352 с.
18.	Михайлова П. Г. Разработка интеллектуальной системы поддержки принятия решений по управлению безопасностью химических производств [Текст] /диссертация кандидата технических наук : 05.13.01 Москва, 2006 194 с.
19.	Сафронов В.В. Учебные задачи по теории автоматического управ-ления [Текст] /. Саратов СВВКИУ, 1991. - 28 с.
20.	Саитгалиев И.И., Саитгалиева Г.И. Обоснование номенклатуры технических средств автоматизации при проектировании систем обеспечения безопасности // Автоматизация в промышленности. 2015. С. 31 – 33.
21.	Веревкин А.П., Саитгалиева Г.И. Обоснование выбора комплекса технических средств автоматизации для систем обеспечения безопасности // Территория Нефтегаз. 2015. №6. С. 26 – 30.
22.	Международный стандарт IEC 61508 «Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety Related Systems».
23.	Ахметов С.А, Веревкин А.П., Докучаев Е.С., Ишмияров М.Х., Малышев Ю.М. Технология, экономика и автоматизация управлением процессами нефтегазопереработки: Учеб. Пособие. – Уфа: Химия, 2004. – Ч. 3. – 151 с.
24.	Федеральный закон № 116-ФЗ от 21.07.1997 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».
25.	Болонкин А. В. Сравнительный анализ отечественных SCADA-систем  [Электронный ресурс] / А. В. Болонкин. – Режим доступа : http://lab18.ipu.ru/projects/conf2004/2/8.htm.
26.	Богачев ИВ., Самородова Л.Л., Якунина Ю.С. Анализ конкурентных преимуществ отечественных SCADA-систем на рынке автоматизации производства в России. Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Роль технических наук в развитии общества» (Кемерово, 26-27.11.2015г.).
27.	Якупов Д.А., Борисова О.В. Российские контроллеры: преимущества использования. Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Современные научные исследования: проблемы, тенденции, перспективы» (Анапа, 17.04.2023г.).
28.	Федоров Ю.Н. Основы построения АСУТП взрывоопасных производств: в 2-х т. Т.2: Проектирование / Ю. Н. Федоров. - М.: СИНТЕГ, 2006. - 632с.: ил. - (Автоматизация технологических процессов).
29.	Федоров Ю.Н. Основы построения АСУТП взрывоопасных производств: в 2-х т. Т.1: Методология / Ю. Н. Федоров. - М.: СИНТЕГ, 2006. - 720с.: ил. - (Автоматизация технологических процессов).
30.	Федорова E.H., Ермаков A.B. Оптимизация ресурсов предприятий путем внедрения современных систем управления / Федорова E.H., Ермаков A.B.
31.	Щербаков B.C., Руппель A.A., Глушец В.А. Основы моделирования систем автоматического регулирования и электротехнических систем в среде MatLab и Simulink: Учебное пособие. — Омск: Изд-во СибАДИ, 2003.- 160 с.

Подробное описание

📘 О чем эта работа

Выпускная квалификационная работа посвящена автоматизации блока выделения бензина типовой установки первичной переработки нефти (АВТ). Объект исследования — блок атмосферно-вакуумной перегонки с фокусом на контуре подачи перегретого водяного пара и поддержании технологических параметров колонн для обеспечения требуемого качества бензина и безопасной эксплуатации.

📚 Что внутри

В работе представлены подробные инженерные обоснования и практические материалы:

  • Описание технологического процесса АВТ: атмосферная и вакуумная перегонка, назначение вынимаемых фракций.
  • Перечень технических средств (Таблица 1): термопреобразователи ТХАУ-205, манометр-датчик Сапфир-22-ДИ, преобразователь перепада Сапфир-22-ДД, манометр-датчик Метран-43-ДГ, расходомерные диафрагмы ДКС различных Ду, газовый хроматограф ХП-499, жидкостной ХПА-3-150 П.
  • Выбор регулятора и контроллера: микропроцессорный комплекс 'Ремиконт Р-130' для локальных контуров и обоснование применения ПЛК SIMATIC S7-400 для распределённой автоматизации и интеграции с SCADA.
  • Алгоритм контура подачи перегретого пара: поэтапная логика (считывание уставки и расхода, вычисление ошибки, ПИД-регулирование, ограничение управляющего сигнала, отправка сигнала на клапан, мониторинг аварийных состояний и обновление интегральных величин).
  • Расчёты: получение передаточной функции контура, исследование качества процесса регулирования, анализ устойчивости по корням характеристического уравнения. По результатам: время регулирования t = 18,2 с, перерегулирование σ = 17,9%.
  • Заключение и практические рекомендации: готовые уставки, список приборов, алгоритмы и схемы подключения для внедрения.

📊 Для кого подходит

Материал полезен студентам инженерных специальностей 'Автоматизация технологических процессов', 'Нефтегазовое дело', а также инженерам по АСУТП для проектирования и пусконаладки блока выделения бензина и связанных контуров регулирования.

✨ Особенности

Работа содержит конкретные практические решения: полный перечень применяемых приборов с моделями, алгоритм управления клапаном подачи пара, обоснование выбора режима регулятора (П-режим при наличии интегрирующей составляющей исполнительного механизма), расчёты переходного процесса и параметры регулятора, рекомендации по интеграции в SCADA/PLC-инфраструктуру и таблицу средств измерений.

❓ Частые вопросы

Подойдет ли для моего ВУЗа?
Структура работы (введение, главы с расчётами, выводы, список литературы, приложения, презентация) соответствует требованиям ВКР и легко адаптируется под внутренние нормативы вуза.

Можно адаптировать?
Да. Перечни приборов, схемы и алгоритмы оформлены так, чтобы их можно было корректировать под конкретные марки оборудования и местные регламенты.