Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Пояснительная записка'
В настоящее время в Нижегородской области реализуется программа в рамках патриотического движения учащихся Нижнего Новгорода «Мы - творцы», которая д...полностью>>
'Программа дисциплины'
учебная программа дисциплины "Экономико-математические методы и модели в логистических исследованиях" федерального компонента цикла ДС соста...полностью>>
'Закон'
Редакции газеты «Листок» за публикацию статьи «Мальчик, погибший под колесом джипа сына главы района и четыре человека, убитых 16-летним парнем: звень...полностью>>
'Документ'
Весна вступила в свои права, и настоящие картофелеводы беспокоятся о будущем урожае. Один из главных вопросов - какие сорта картофеля посадить на сво...полностью>>

Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего (2)

Главная > Методические указания
Сохрани ссылку в одной из сетей:

Открытое акционерное общество «Газпром»

Негосударственное образовательное учреждение

Среднего профессионального образования

Новоуренгойский техникум газовой промышленности

«Автоматизация производственных процессов»

Методические указания и контрольные задания

для студентов-заочников

образовательных учреждений среднего

профессионального образования

для специальности 13050351 «Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений»

среднего профессионального образования

(базовый уровень)

Новый Уренгой, 2005

1 Введение

Рабочая программа дисциплины «Автоматизация производственных процессов» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки студентов по специальности 13050351 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» и является единой для всех форм обучения. Рабочая программа составлена в соответствии с примерной программой, утвержденной учебно-методическим кабинетом по горному, нефтяному, энергетическому образованию – Государственное образовательное учреждение Минэнерго России от 14.04.2003 г.

Учебная дисциплина «Автоматизация производственных процессов» является специальной, устанавливающей базовые знания для усвоения других дисциплин и получения практических навыков и умений при работе со средствами автоматизации.

Изучение дисциплины основывается на знаниях и умениях, полученных студентами при изучении дисциплин: «Физика», «Математика», «Информатика», «Электротехника и электроника», «Гидравлика», «Техническая механика», «Термодинамика».

Полученные знания и умения по дисциплине являются необходимыми для изучения дисциплин: «Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», «Сбор и подготовка скважинной продукции», «Нефтегазопромысловое оборудование», «Электрооборудование нефтегазопромыслов».

Программой дисциплины предусматривается изучение конструкции, принципа действия, применения средств измерений и автоматизации, основ теории автоматического регулирования, автоматизации производственных процессов добычи, подготовки газа, газоконденсата, нефти, структуры, обеспечения и режимов работы АСУ ТП.

Учитывая специфику подготовки специалистов для региона, рассматриваются схемы автоматизации добычи, промысловой подготовки газа, газоконденсата и нефти на Уренгойском месторождении. Материал программы необходимо систематически пополнять о новых средствах измерений и автоматизации, о достижениях в области автоматизации производства.

По учебному плану изучение данной дисциплины предусматривает проведение обзорных лекций и лабораторных работ в период лабораторно-экзаменационной сессии и межсессионных консультаций. Большая часть теоретического материала подлежит самостоятельному изучению студентами-заочниками, и в качестве одной из форм самостоятельной работы студентов предусмотрено выполнение домашней контрольной работы, включающей задания практического характера. Лабораторные работы предназначены для углубленного изучения теоретического материала и получения практических навыков и умения при работе со средствами измерения и автоматизации.

В качестве итогового контроля знаний предусматривается экзамен.

В результате изучения дисциплины студент должен

знать:

  • конструкцию, принцип действия и применение средств измерений и автоматизации;

  • назначение и функции каждого элемента в системе автоматического регулирования;

  • типовые схемы автоматизации технологических процессов;

  • использование ЭВМ в АСУ ТП.

уметь:

  • выбирать по заданным условиям, справочной литературе, каталогам средства измерений и автоматизации;

  • работать с приборами и производить основные технические измерения;

  • составлять и читать функциональные схемы автоматизации.

Цель методических указаний – оказать помощь студентам-заочникам при выполнении домашней контрольной работы и изучении теоретического курса дисциплины.

2 Тематический план

Наименование

разделов и тем

Кол-во ауд. часов при очной форме обучения

всего

Лаб. и практ

занятий

Введение

2

-

Раздел 1 Технические средства измерений и автоматизации

42

12

Тема 1.1 Основы метрологии

4

-

Тема 1.2 Измерение давления

10

4

Тема 1.3 Измерение температуры

10

6

Тема 1.4 Измерение расхода и количества вещества

6

2

Тема 1.5 Измерение уровня жидкости

4

Тема 1.6 Измерение физических свойств веществ

6

Тема 1.7 Диагностика нефтегазопромыслового оборудования

2

Раздел 2 Системы автоматического регулирования

22

6

Тема 2.1 Основы теории автоматического регулирования

6

Тема 2.2 Технические средства автоматизации

12

6

Тема 2.3 Исполнительные устройства автоматических систем

4

Раздел 3 Автоматизация и телемеханизация объектов нефтяных, газовых и газоконденсатных промыслов

30

Тема 3.1 Принципы построения схем автоматизации

4

Тема 3.2 Автоматизация добычи и промыслового сбора нефти

8

Тема 3.3 Автоматизация подготовки и откачки товарной нефти

8

Тема 3.4 Автоматизация добычи и промысловой подготовки газа

6

Тема 3.5 Телемеханизация объектов нефтяных и газовых промыслов

4

Раздел 4 Автоматизированные системы управления

5

Тема 4.1 Автоматизированные системы управления технологическими процессами

5

Итого

101

18

4 Перечень лабораторных работ

рабо

ты

Наименование работы

Кол-во часов

1

Лабораторная работа № 1

Изучение конструкции и поверка манометра

2

2

Лабораторная работа № 2

Изучение конструкции и поверка измерительного преобразователя давления

2

3

Лабораторная работа № 3

Моделирование систем автоматического управления с использованием программируемого логического контроллера

2

5 Литература

Основная:

  1. Исакович Р.Я., Попадько В.Е. Контроль и автоматизация добычи нефти и газа, М., Недра, 1985.

  2. Исакович Р.Я., Логинов В.И. Автоматизация производственных процессов в нефтяной и газовой промышленности, М., Недра, 1985.

  3. Клюев А.С. и др. Проектирование систем автоматизации технологических процессов, М. Энергия, 1980.

  4. Подкопаев А.П. Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы, М., Недра, 1986.

  5. Болтон У. справочник инженера метролога, М., Додэка-XXI, 2002.

  6. Андреев Е.Б. и др. Технические средства систем управления технологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности, М., РГУ нефти и газа, 2004.

Дополнительная:

  1. Плотников В.М. Средства контроля и автоматизации объектов транспорта газа, М., Недра, 1985.

  2. Третьяков Э. А., Игнатова Л.А. Автоматизированные системы управления производством, М., Машиностроение, 1997.

  3. Справочник по автоматизации в газовой промышленности, М., Недра, 1990

  4. Меньшов Б.Г., Суд И.И. Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности, М., Недра, 1984.

  5. Геворкян В.Г. Основы сварочного дела, М., Высшая школа, 1991.

  6. Ялышко Г.Ф. Сварка трубопроводов высокого давления, М., Стройиздат, 1993.

  7. Неразрушающий контроль и техническая диагностика. Справочник /Под редакцией В. Клюева, М., Машиностроение, 2005.

  8. Неразрушающие методы контроля Т.1, 2, 3 /Под редакцией В.Я. Кершенбаума, М., Наука и техника, 1992.

  9. Журналы «Контрольно – измерительные приборы и системы».

  10. Журнал «Компьютер - пресс».

Стандарты

ГОСТ 21.404–85 СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные.

ГОСТ 8.009-84 Нормированные метрологические характеристики средств измерений.

ГОСТ Р 9.585-2001 ГСИ. Термопары. Номинальные статические характерис-тики преобразователя.

ГОСТ 2405-88 Манометры, вакуумеры, моновакуумеры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры.

6 Методические указания

к выполнению контрольной работы

Учебным планом предусматривается одна домашняя контрольная работа.

Контрольная работа является составной частью самостоятельной работы студента заочной формы обучения по усвоению программы дисциплины.

Контрольное задание включает три задачи и два теоретических вопроса. При выполнении задач предусматривается определение параметров и характеристик приборов и измерительных преобразователей температуры, давления, расхода газа и жидкости, уровня жидкости, влажности газа и воздуха. Задачи, расчеты и теоретические вопросы должны выполняться с подробными пояснениями и ссылками на литературу. При решении задач необходимо использовать методические указания, (п.п. 6.1-6.5), Приложения, рекомендуемую литературу.

Перед выполнением каждого задания необходимо изучить программный материал курса, относящийся к данной теме.

При выполнении контрольной работы необходимо :

- правильно оформить графики. Оси координат должны быть обозначены, на осях проставлены масштабные деления и их цифровые значения. Чертить графики необходимо на клетчатой или миллиметровой бумаге;

- схемы чертить в соответствии с действующими стандартами на буквенные и графические обозначения элементов схем (схемы можно выполнить в графическом редакторе на компьютере);

- список литературы должен быть приведен в конце контрольной работы. При выполнении работы должны быть приведены ссылки на использованную литературу;

  • все расчеты производятся в системе СИ;

  • справочные данные и коэффициенты указаны в Приложении методических указаний или в справочной литературе

Применение ксерокопий в задании, требующем графического выполнения схем, не допускается.

Контрольные задания разработаны на 30 вариантов. Номер варианта соответствует порядковому номеру студента по списку в журнале учебных занятий.

Контрольные работы, выполненные небрежно, с нарушением предъявляемых требований и не соответствующие заданному варианту, не зачитываются.

6.1 Измерение температуры (задача № 1 для вариантов 1 – 30)

1 Термометры расширения действуют на основании способности жидкости изменять свой объем, а твердых тел – размер при изменении температуры.

Жидкостный термометр расширения состоит из резервуара, заполненного жидкостью (ртуть, спирт), капиллярной трубки и шкалы. Объем жидкости в зависимости от температуры определяется по формуле

V = V0 [ 1+ αV (Т– Т0)] (6.1)

где V и V0 – объемы жидкости при температурах Т и Т0, м3;

αV - коэффициент объемного расширения, 1/K.

Дилатометрический термометр расширения действует на основании использования теплового линейного расширения твердых тел (стержней, пластинок, спиралей). Линейные размеры стержня в зависимости от температуры определяются по формуле

l = l0 [1 +α l (Т – Т0)] (6.2)

где l и l0 – линейные размеры при температуре t и t0, м;

α l - коэффициент линейного расширения, 1/К.

Перемещение стержня с большим коэффициентом линейного расширения передается через рычажную передачу указательной стрелке. Относительное перемещение стрелки l, вызванное изменением температуры, находят по формуле

l = k l0 α e Т, (6.3)

где k – отношение плеч рычага;

l0 – начальная длина стержня, м;

Т - изменение температуры, К.

2 Манометрический термометр состоит из чувствительного элемента – термобаллона, погруженного в измерительную среду, капиллярной трубки и трубчато-пружинного манометра. Все элементы соединены герметично, вследствие чего внутренняя полость термометра представляет собой замкнутое пространство, заполненное газом или жидкостью. При нагревании термобаллона в системе создается давление, которое вызывает перемещение механизма указателя.

В газовых термометрах термобаллон заполнен азотом, аргоном или гелием, и зависимость давления от температуры определяется по формуле:

Р = Р0 [ 1+ αV (Т – Т0)] (6.4)

где Р, Р0 – давление газа при температурах Т и Т0, Па;

α V - коэффициент объемного расширения газа, 1/К.

3 Термоэлектрический преобразователь (термопара) работает на основании возникновения термо-ЭДС в цепи, состоящей из двух разнородных проводников при наличии разности температур t и t0 соединений их концов.

Одно из соединений термопары (холодный спай) находится в среде с постоянной температурой, а другое (горячий спай) – в измерительной среде. Зависимость Е = f (t,t0) , близка к линейной и определяется материалами проводников термоэлектрической цепи. Для расчетов используются градуировочные таблицы значений Е= f (t,t0) при t0=0оС, которые приведены в приложении А.

Обычно измерения проводят в окружающей среде, температура которой отличается от 0оС, поэтому необходимо вводить поправку на температуру холодных спаев. Её можно рассчитать по формуле:

tист = tи + k(tх – t0)], (6.5)

где tист и tи – истинное и измеренное значение температуры, оС;

tх и t0 - температура холодных спаев при измерении и градуировке

(t0 = 0оС);

k - поправочный коэффициент, значение которого приведено в приложении А.

Термопара работает в комплекте со вторичными приборами: милливольтметром и потенциометром.

Напряжение на выводах милливольтметра связано с термо-ЭДС соотношением

Et

U = (6.6)

1 + Rвн / RV

где Rвн – сопротивление измерительной цепи (термопары, соединительных проводов, контактов и т.д.), Ом;

RV - внутреннее сопротивление вольтметра, Ом.

4 Термопреобразователи сопротивления служат для преобразования температуры в параметр электрической цепи (сопротивление). Они бывают металлические проволочные и полупроводниковые.

Металлические проволочные термосопротивления характеризуются следующими зависимостями сопротивления от температуры: платиновые (ТСП) в диапазоне от 0о до 650оС

Rt = Ro (1+ α 1t + α2t2), (6.7)

где α 1 = 3,97 10-3 1/C температурные коэффициенты

α 2 = -5,85 10-7 1/C2 сопротивления

медные (ТСМ) в диапазоне от -50оС до 180оС

Rt = Ro (1+ α t t) (6.8)

где α t = 4,26 10-3 1/Cо.

Сопротивление Ro градуируют при 0оС. В Приложении Б показаны основные данные термосопротивлений.

Термосопротивления работают в комплекте со вторичными приборами: логометрами и измерительными мостами.

Схема уравновешенного моста приведена на рисунке 1. В одно из плеч моста включено термосопротивление. Питание от источника напряжения GB подключено к одной из диагоналей моста, в другую включен измерительный прибор. Если мост уравновешен, то ток в измерительной диагонали равен нулю. Условие равновесия моста определяется по формуле

R2Rt = R1R3 (6.9)

Рисунок 1 – Схема уравновешенного моста

Принцип измерения температуры состоит в том, что при изменении сопротивления Rt с помощью переменного резистора R3 добиваются равновесия моста. Указатель шкалы связан с подвижным контактом переменного резистора R3 (шкала отградуирована в оС).

6.2 Измерение давления (задача 2 для вариантов 1-14)

1 Жидкостные манометры.

В жидкостных манометрах используется принцип сообщающихся сосудов. Действие их основано на уравновешивании измеряемого давления силой тяжести столба жидкости.

Для U-образного двухтрубного манометра давление определяется по разности уровней жидкости в трубах, в которые подаются атмосферное и абсолютное давления (или разность давлений)

Ризб = gh (6.10)

P = P1 – P2 = qh, (6.11)

где  - плотность заполняющей трубки жидкости, кг/м3

q - ускорение силы тяжести, м/с2.

Рисунок 2 – Жидкостный манометр

2 Деформационные манометры действуют по принципу преобразования давления в перемещение упругого элемента. В зависимости от типа применяемых элементов различают мембранные, сильфонные, трубчато-пружинные манометры.

1 – мембрана; 2 - рычаг; 3 – стрелка; 4 – шкала

Рисунок 3 – Деформационный манометр (мембранный)

Максимальное перемещение центра мембраны max, мм под действием давления (рисунок 3) определяется по формуле:

PD4

max = 0,17 (6.12)

16 EG h3

где ЕG – модуль упругости, Па;

D - диаметр мембраны, мм;

h - толщина мембраны, мм;

Р – давление, Па.

Максимальное допустимое механическое напряжение на мембране max ,Па определяется по формуле

PD2

max= 0,75 (6.13)

4h2

3 Электрические преобразователи давления действуют по принципу преобразования давления в электрический сигнал. К таким преобразователям относятся пьезоэлектрические, тензометрические, емкостные.

В пьезоэлектрических преобразователях используется явление возникновения напряжения на гранях кристаллов при воздействии на них механического усилия или давления. Напряжение U, В на гранях пьезокристаллов определяется по формуле

1012 К Р S

U = (6.14 )

Cвх/ n + Co

где К- пьезоэлектрическая постоянная, Кл/н

( для кварца К = 2,2 10-12 Кл/н);

S – площадь поверхности кристалла, м2

Свх – емкость измерительной цепи, пФ;

Со – емкость кристалла, пФ;

n - число пластинок кристалла;

Р - давление, Па.

Емкость Со, пФ пьезокристалла определяется по формуле:



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего (1)

    Методические указания
    Рабочая программа учебной дисциплины «Автоматизация производственных процессов» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 13050251 «Сооружение и
  2. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего (3)

    Методические указания
    Программа дисциплины «Электрооборудование предприятий нефтегазовой отрасли» предусматривает изучение электротехнических установок и комплексов предприятий добычи нефти и газа.
  3. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности 240404 «Переработка нефти и газа»

    Методические указания
    Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников со­ставлены на основе ГОС СПО по специальности240404 «Переработка нефти и газа» и примерной программы по дисциплине «Химия и технология нефти и газа» базового уровня СПО.
  4. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности 27011651

    Методические указания
    Дисциплина «Основы электронной и микропроцессорной техники» предназначена для реализации Государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки студентов по специальности 27011651 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования
  5. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности 250202 Лесное и лесопарковое хозяйство (2)

    Методические указания
    Целью изучения дисциплины «Ботаника» является профессиональная подготовка выпускников в области морфологии, анатомии, физиологии и систематики растений.

Другие похожие документы..