Автоматизация установки очистки нефтесодержащих сточных вод

ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОПИСАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД 9
1.1 Особенности состава нефтесодержащих сточных вод и его влияние на очистку. 9
1.2 Способы очистки воды на предприятиях 19
1.3 Автоматизированные модульные установки для очистки сточных вод 25
1.4 Описание установок и их особенности 28
2. СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ 35
2.1 Функциональная схема САУ 37
2.2 Принцип работы САУ 38
2.3 Исследование технологических средств автоматизации 39
2.4 Построение модели черного ящика 44
3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД 49
3.1 Выбор среды моделирования 49
3.2 Построение компьютерной модели в SimInTech 50
3.3 Исследование АСУТП 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 67
ПРИЛОЖЕНИЕ А 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 74
ПРИЛОЖЕНИЕ В 76
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 77
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 79
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 80

Весь текст будет доступен после покупки

Автоматизация – ключевой тренд развития современного международного производства. Технологии постепенно берут на себя не только физические, но и интеллектуальные функции, которые ранее выполнял человек. Сегодня техника самостоятельно осуществляет технологические операции и контролирует их выполнение.
Роль человека во многих отраслях сводится к контролю над автоматизированными процессами и решению нестандартных задач. Внедрение комплексных систем автоматизации на базе современной вычислительной техники позволяет:
• Значительно повысить производительность труда.
• Свести к минимуму риск аварийных ситуаций.
• Освободить персонал от выполнения монотонных операций.
Основу автоматизации составляют технические средства, включающие датчики (сенсоры), устройства ввода, программируемые контроллеры и исполнительные механизмы. Эти компоненты используют электронные и вычислительные методы, в некоторой степени имитирующие мыслительные функции человека.
Стоит различать понятия «автоматический» (полностью независимый от человека процесс) и «автоматизированный» (процесс, предполагающий активное участие человека в управлении и контроле).
Основным источником загрязнения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных предприятий. Попадая в воду, нефтепродукты образуют плавающую пленку и тяжелые донные отложения, что снижает способность водоемов к самоочищению и придает воде токсичные свойства.
Анализ состояния водных объектов, например, в Красноярском крае, показывает устойчивую тенденцию к ухудшению качества поверхностных вод. Решением этой проблемы является эффективная очистка сточных вод и их последующее использование в системах оборотного водоснабжения.
Для удаления нефтепродуктов и механических примесей применяются три основных метода:
1. Механический.
2. Физико-химический.
3. Биологический.
Ни один из них не является универсальным, и каждый эффективен в своей конкретной области. Выбор оптимального метода зависит от ряда факторов: состава и концентрации загрязнений, объема и режима поступления стоков, технологических требований к очищенной воде, а также необходимости ее регенерации и повторного использования.
Особое внимание уделяется электрохимическим методам очистки, которые считаются прогрессивными и высокоэффективными. Их ключевые преимущества – отсутствие увеличения солевого состава воды и меньшее объем образующегося осадка. Для регионов Сибири и Крайнего Севера эти технологии обладают существенными преимуществами перед традиционными [1].
Актуальность выпускной квалификационной работы, посвященной автоматизации очистки нефтесодержащих сточных вод, обусловлена комплексом взаимосвязанных экологических, экономических и технологических факторов.

Весь текст будет доступен после покупки

ОПИСАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД
1.1 Особенности состава нефтесодержащих сточных вод и его влияние на очистку.
Нефтесодержащие сточные воды (НСВ) представляют собой один из наиболее сложных и опасных видов промышленных стоков, образующихся на различных этапах деятельности предприятий топливно-энергетического комплекса. Их формирование происходит при добыче, транспортировке, переработке и хранении нефти и нефтепродуктов, а также при эксплуатации транспортных средств и энергетических установок. Особую актуальность проблеме очистки НСВ придает тот факт, что даже незначительные концентрации нефтепродуктов оказывают резко негативное воздействие на водные экосистемы, нарушая кислородный режим, угнетая жизнедеятельность гидробионтов и делая воду непригодной для хозяйственно-питьевого использования.
Главная особенность этих вод – чрезвычайно сложный, многокомпонентный и вариабельный состав, который определяется множеством факторов и кардинальным образом влияет на выбор технологий, эффективность и экономическую целесообразность процессов очистки. Непонимание или недооценка специфики загрязняющих веществ неминуемо leads к неудачам в работе очистных сооружений, срыву установленных нормативов сброса и, как следствие, к значительному экологическому ущербу. Таким образом, глубокий анализ состава НСВ является не просто теоретической необходимостью, а фундаментальной основой для проектирования, эксплуатации и оптимизации любых очистных комплексов.
Данный текст детально рассматривает классификацию и источники образования НСВ, дает развернутую характеристику всех основных групп загрязняющих веществ, анализирует формы нахождения нефтепродуктов в воде и, что наиболее важно, прослеживает прямую и опосредованную взаимосвязь между составом стоков и применяемыми методами их очистки. Особое внимание уделяется синергетическому эффекту от совместного присутствия различных загрязнителей и тем вызовам, которые это создает для современных очистных технологий.
Прежде чем анализировать состав, необходимо четко определить происхождение стоков, поскольку именно источник во многом предопределяет их качественные и количественные характеристики. Условно все НСВ можно разделить на три крупные категории, каждая из которых имеет свои ярко выраженные особенности.
Промысловые сточные воды
Образуются на самой начальной стадии – при добыче нефти. Это, прежде всего, пластовые воды, которые извлекаются на поверхность вместе с нефтью из нефтяных скважин, формируя так называемую «водонефтяную эмульсию». Объем пластовых вод зачастую в несколько раз превышает объем добытой нефти и постоянно возрастает по мере истощения месторождения.
Характерные особенности состава:
Высочайшее солесодержание (минерализация): Может достигать 100–300 г/л и более. Соли представлены преимущественно хлоридами, сульфатами и гидрокарбонатами натрия, кальция и магния. Это одна из самых определяющих черт промысловых вод, кардинально влияющая на выбор методов очистки.
Высокое содержание механических примесей: Частицы породы (глина, песок), продукты коррозии трубопроводов и оборудования.
Наличие растворенных газов: Сероводород (H?S), диоксид углерода (CO?), который придает воде агрессивность.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Анализ и внедрение систем промышленного интернета весов (IIoT) на нефтеперерабатывающих предприятиях // Нефтегазовое дело. – 2023. – Т. 21, № 1. – С. 120–134.
2) Белов, А.В. Применение машинного обучения для прогнозирования качества очищенных сточных вод / А.В. Белов, К.Р. Смирнова // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. – 2022. – № 5(149). – С. 38–45.
3) ГОСТ Р 58888-2020 «Системы управления промышленной автоматикой. Требования к функциональной безопасности». – Введ. 2021–07–01. – М. : Стандартинформ, 2020. – 45 с.
4) Дронов, И.С. Современные SCADA-системы в управлении технологическими процессами водоподготовки: учебное пособие / И.С. Дронов. – СПб.: Лань, 2022. – 220 с.
5) Иванова, Д.А. Электрохимические методы в комплексной технологии очистки сточных вод предприятий ТЭК: дис. ... канд. техн. наук / Д.А. Иванова. – М.: РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2021. – 145 с.
6) Кодиров, Р.Ш. Автоматизированные системы мониторинга и управления энергоэффективностью в реальном времени / Р.Ш. Кодиров // Автоматизация в промышленности. – 2023. – № 5. – С. 25–29.
7) Кузнецов, Е.Ю. Цифровые двойники как инструмент оптимизации технологических процессов очистки воды / Е.Ю. Кузнецов, Т.П. Лебедева // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. – 2022. – Т. 15, № 3. – С. 67–79.
8) Модернизация систем оборотного водоснабжения с использованием мембранных биореакторов / под ред. В.К. Орлова. – М.: Инфра-Инженерия, 2021. – 180 с.

Весь текст будет доступен после покупки