Методические указания и задания на контрольную работу для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования для специальности 131018 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» ПМ01 Проведение тех

Министерство образования РБ

Государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Нефтекамский  нефтяной колледж

                                                              Утверждаю

Заместитель директора

по учебной работе

____________Ф.А.Бадикшина

«___»____________2013 г.

Методические указания и задания на контрольную работу

для студентов-заочников образовательных учреждений

среднего  профессионального образования

для специальности 131018  «Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений»

ПМ01 Проведение технологических процессов разработки и эксплуатации нефтяных и газовых скважин

МДК 01.02 Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Тема 2.4 Использование средств автоматизации в добыче нефти и газа

Нефтекамск - 2013г.

Методические указания и

задания на контрольную работу  подготовила

преподаватель нефтяных дисциплин

Нефтекамского нефтяного колледжа:

__________________   Л.Х.Галлямова

Ответственный за выпуск

Заведующий заочным отделением:          ___________               В.В.Лихачев

Рассмотрено на заседании

ПЦК нефтяных дисциплин

пр №_____

от «_____»____________2013 г.

Председатель ПЦК                                                                      М.А.Шестернева

                                                                               
Общие методические указания 

   Учебным планом предусматривается выполнение одной домашней контрольной работы по дисциплине  «Автоматизация производственных процессов»..

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

Контрольное задание включает  3  теоретических вопроса и задачи. 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.

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

Контрольные задания разработаны на 30 вариантов. Вариант задания определяется по двум последним цифрам шифра студента.

Ответы на вопросы должны быть четкими и конкретными, не должны представлять собой переписывание из учебников отдельных абзацев, должны содержать поясняющие схемы, эскизы, рисунки и графики.

При решении задач записывают условие задачи, исходные данные с полным наименованием, обозначением, размерностями величин, с расчетным схемами.

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

Единицы измерения величин в расчетах принимают в системе СИ.

В ответах на вопросы и в решении задач необходимо делать ссылки на источники, в конце работы приводят список использованной литературы.

Таблица1 – Исходные данные для вариантов

Варианты	№ вопросов	Задача 1	Задача 2	Задача 3	Задача 4
1	1, 31,90	*	*	*	*
2	2, 33,89	*	*	*	*
3	3,35,88	*	*	*	*
4	4,37,87	*	*	*	*
5	5,39,86	*	*	*	*
6	6,41,85	*	*	*	*
7	7,43,84	*	*	*	*
8	8,45,83	*	*	*	*
9	9,47,82	*	*	*	*
10	10,49,81	*	*	*	*
11	11,51,80	*	*	*	*
12	13,53,79	*	*	*	*
13	15,55,78	*	*	*	*
14	17,57,77	*	*	*	*
15	19,59,76	*	*	*	*
16	21,32,75	*	*	*	*
17	12,34,74	*	*	*	*
18	14,36,73	*	*	*	*
19	16,38,72	*	*	*	*
20	18,40,71	*	*	*	*
21	20,42,70	*	*	*	*
22	22,44,69	*	*	*	*
23	23,46,68	*	*	*	*
24	24,48,67	*	*	*	*
25	25,50,66	*	*	*	*
26	26,52,65	*	*	*	*
27	27,54,64	*	*	*	*
28	28,56,63	*	*	*	*
29	29,58,62,	*	*	*	*
30	30,60,61	*	*	*	*

Вопросы к контрольной работе:

1.  Понятие об измерениях. Погрешность результата измерения и источники ее появления.

2.  Основные термины и определения погрешности измерений. Классификация погрешностей измерений.

3. Классификация средств измерений. Погрешности средств измерений и классы точности.

4.  Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Характеристики ветвей ГСП.

5.Назначение и классификация методов дистанционной передачи. Электрические системы и преобразователи с естественными сигналами.

7. Трубчато-пружинный манометр. Манометр с винтовой трубчатой пружиной. Мембранный манометр. (устройство, схема и принцип действия

8. Манометрический термометр (устройство, схема и принцип действия).

8.Приборы с дифференциально-трансформаторными преобразователями типа МЭД (устройство, схема и принцип действия).

9. Виброустойчивые манометры

10. Дифференциальные манометры

11. Сигнализирующие манометры. Общие понятия и принцип действия.

12. Промышленные приборы.

13. Тензометрические преобразователи давления

14. Преобразователи с емкостными сенсорами

15. Преобразователи с электромагнитными системами

16. Самопишущие манометры. Автономные регистрирующие устройства.

17. Автономные регистрирующие устройства.

18. Средства цифровой техники. Микропроцессорные системы  измерения давления.

19. Принцип действия скважинных автономных манометров-термометров  серии АМТ08,SAMT

20. Термопары: устройство, принцип действия, схемы подключения термопары.

21. Классификация приборов для измерения температуры. Манометрические термометры.

22. Термометры сопротивления. Схемы включения термометров сопротивления.

23. Манометр устьевой автономный, манометр-термометр магистральный автономный МИКОН.

24. Классификация приборов для измерения расхода.  Расходомеры переменного перепада давления. Тахометрические (турбинные) расходомеры.

25. Ультразвуковые расходомеры: Расходомер счетчик жидкости ультразвуковой КАРАТ -РС

26. Электромагнитные расходомеры. Кориолисовы расходомеры. Вихревые расходомеры

27. Скважинные расходомеры

28. Механический поплавковый уровнемер. Буйковый уровнемер. Измерение уровня в резервуарах

29. Гидростатический уровнемер. Ультразвуковой уровнемер. Радарный уровнемер.

30. Измеритель температуры точки росы. Влагомер сырой нефти Анализатор концентрации воды в нефти.

31. Датчики с двухпроводной токовой линией связи. Датчики для невзрывоопасной зоны

32. Датчики для взрывоопасной зоны. Барьеры безопасности.

33. Интеллектуальные датчики

34. Принцип действия и классификация систем автоматического управления.

35. Структурная схема САР. Статические и динамические характеристики элементов САР.

36. Типовые динамические звенья САР.

37. Статика и динамика САР.

38. Понятие устойчивости и показатели качества САР.

39. Свойства объектов регулирования.

40.Законы регулирования

41. Влияние параметров настройки регулятора на показатели качества регулирования. Выбор типа автоматического регулятора и определение параметров его настройки.

42. Регуляторы  прямого действия.

43.Регуляторы уровня

44. Основные технические характеристики исполнительных устройств САР. Конструкции регулирующих органов исполнительных устройств.

45. Основные функции ПЛК.

46. Принципы построения.

47. Характеристика процессора. Характеристика каналов ввода-вывода

48. Канал. Сетевая архитектура системы управления. Эксплуатационные характеристики.

49. Телемеханические контроллеры фирм  BRISTOL, MOTOROLLA

50. Общепромышленные контроллеры фирм  ALLEN, SIEMENS

51. Противоаварийные контроллеры TRICON

52. Язык функциональных блоков и язык релейной логики стандартных языков программирования ПЛК

53. Язык  последовательных функциональных схем , язык инструкций, язык структурного текста стандартных языков программирования ПЛК

54. Инструментальная среда программирования

55. Основные функции  SCADA-систем. Архитектурное построение  SCADA-систем

56. SCADA как открытая система

57. Организация доступа к SCADA- приложениям. Надежность SCADA-систем

58. Графический интерфейс SCADA-пакетов

59. Подсистема сигнализации

60. Подсистема регистрации, архивирования и отображения данных в виде трендов

61. Состав и особенности построения  DCS –системы. DCS –система аппаратные средства, управляющие процессоры

62. Рабочие станции: программные средства, DCS подсистема ввода и вывода

63. Объекты  автоматизации

64. Объемы  автоматизации

65. Условные обозначения средств автоматизации на функциональных схемах

66. Примеры условных изображений контроля и регулирования технологических параметров по конструктивному принципу

67. Типовая технологическая схема автоматизированного нефтедобывающего предприятия

68. Автоматизация нефтяных скважин

69. Автоматизация групповых замерных установок «Спутник»

70. Автоматизация сепарационных установок

71. Автоматизация блочной сепарационной установки с насосной откачкой

72. Автоматизация концевых блочных сепарационных установок

73. Автоматизация блочных дожимных насосных станций

74. Автоматизация деэмульсационной установки «Тайфун 1-4000»

75. Автоматизация деэмульсационной установки «Тайфун 1-1000»

76. Автоматизация блока нагрева и контроля

77. Автоматическое измерение товарной нефти

78. Автоматизация нефтеперекачивающих насосных станций

79. Автоматизация блочных установок для очистки сточных вод

80. Автоматизация блочных кустовых насосных станций

81. Автоматическое управление добычей промысла. Режим работы

82. Автоматическое управление процессом низкотемпературной сепарации газа

83.Система автоматического регулирования дебита скважины

84.Система автоматического регулирования температурного режима

85. Автоматизация абсорбционного процесса осушки газа

86. Система телемеханики кустов газовых скважин  на базе технических средств фирмы BRISTOL BABCOCK

87. Система телемеханики кустов газовых скважин  на базе технических средств фирмы MOTOROLLA

88. АСУТП абсорбционной установки комплексной подготовки газа на базе технических средств фирмы SIEMENS

89. АСУТП установки комплексной подготовки газа Валанжинской залежи c  НТС на базе технических средств фирмы  GE FANUC

90. АСУТП  абсорбционной установки комплексной подготовки газа Сеноманской  залежи на базе технических средств фирмы   FOXPRO

Задача 1

Проведен ряд измерений температуры кипения воды в барометрическом термостате, при этом были получены следующие результаты: смотреть таблицу 1.1

Таблица 1.1 Исходные данные

Варианты	Результаты измерений
1	97,1; 97,5; 97,2; 98,3; 99,5; 98,7; 97,6; 97,8
2	98,4 ; 99,7; 97,9;98,4; 97,9;97,5; 94,9; 99,5
3	95,8; 94,8; 96,7; 97,2; 99,3; 97,2; 94,8; 95,8
4	98,3; 97,5; 92,9; 94,3; 96,5; 94,7; 96,8; 97,2
5	95,3; 97,2; 98,8;  99,1; 94,8; 98,9; 98,8
6	98,4; 99,7; 97,9;98,4; 98,3; 97,5; 92,9; 94,3
7	98,7; 97,6; 97,8; 97,9; 98,4; 97,9; 97,5; 99,9
8	96,7; 97,2; 99,3; 97,2; 95,3; 97,2; 98,8; 98,9;
9	95,3; 97,2; 98,8;  98,4; 97,9; 97,5; 99,9
10	96,7; 97,2; 99,3; 95,8; 94,8; 96,7; 97,2; 99,3

По полученным результатам дать заключение, какая погрешность систематическая или случайная – является определяющей.

Задача 2

Определить доверительную погрешность результата многократных измерений и представить результат с погрешностью, если дано: Хm – среднеарифметическое значение ряда измерений; σ- среднеквадратическое отклонение (среднеквадратическая погрешность);  n – число измерений; Р – вероятность результата.

Таблица  1.2  -  Исходные данные для расчетов

Варианты	Xm	σ	n	P
1	12.5	0.12	4	0.95
2	43.84	0.233	5	0.9
3	120.8	1.2	6	0.997
4	5.67	0.24	7	0.683
5	26.67	0.75	8	0.95
6	89.11	0.08	9	0.9
7	1356.4	11.6	10	0.997
8	36.65	0.53	15	0.683
9	0.76	0.022	25	0.95
10	98.1	1.13	40	0.99

  Методические указания  к решению задач  № 1,2

Порядок расчетов для определения доверительных границ случайной  погрешности:

1)    среднеарифметическое значение ряда измерений

(1.1)

2)    среднеквадратическое отклонение

(1.2)

3)    доверительная граница случайной погрешности

		(1.3)

где t – коэффициент Стьюдента, который зависит от числа опытов и принятой доверительной вероятности.

   4) вычисляют границы не исключенной систематической погрешности  (НСП) результата. Она образуется из НСП метода, средств измерений и др., которые суммируются как случайные величины:

(1.4)

Задача 3

 Образец прямоугольного сечения  a.b ( рис. 1) из стали, имеющей модуль упругости   Е= 2·105 МПа, растягивается силой F.

Рисунок 1

Механическое напряжение в поперечном сечении образца определяют по формуле   σ = F/(a.b).  На образец наклеен тензодатчик, включенный в мост  (рис. 2)  вместо сопротивления  R1. Материал проволочки тензодатчика указан в табл. 3.2. Сопротивление измерительного прибора  RG= 100 Ом, сопротивление тензодатчика 560 Ом, напряжение источника питания U = 12 В. Определить ток   I в  диагонали моста и построить зависимость тока от силы  F по четырем точкам, варьируя силу в диапазоне ± 40% от заданного. Данные для расчета по вариантам приведены в табл. 3.1.

  Таблица  3.1 -   Данные для расчета измерительной схемы

Таблица 3.2   Данные тензочувствительных материалов

Методические указания  к решению задачи   № 3

Коэффициент тензочувствительности определяют по формуле:

Рисунок  2

Здесь  R1, R2, R3 R4 – сопротивления.

Условие равновесия моста:

(3.1)

Ток в диагонали 1-2, проходящий через измерительный прибор G

(3.2)

Сопротивление   RM   равно:

( 3.3)

Напряжение U1-2 находится по формуле

(3.4)

Задачи 4

При установке диафрагмы в трубопроводе предполагалось, что номинальный расход среды составляет ….. т/ч, диафрагма была рассчитана на максимальный расход QMAX  …. т/ч, а дифференциальный манометр рассчитан на перепад давления Δp ….. кПа. Но в процессе эксплуатации выяснилось, что расход среды будет равен …… т/ч, а сменить диафрагму не представляется возможным.

Требуется подобрать дифманометр с таким пределом измерения, чтобы с его помощью измерить расход.

Таблица  4.1  Исходные данные

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Qном, т/ч	230	280	210	290	270	290	240	280	310	260
QMAX, т/ч	250	320	240	350	310	340	275	340	370	380
Δp, кПА	4	6	5	6	4	6	4	6	6	4
Q среды, т/ч	380	410	280	420	400	430	390	450	460	460

Продолжение таблицы  4.1 

Вариант	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Qном, т/ч	240	245	255	260	280	275	310	340	310	255
QMAX, т/ч	260	270	290	290	340	325	340	380	360	295
Δp, кПА	3	4	5	6	5	4	6	4	4	6
Q среды, т/ч	380	390	320	420	460	410	450	460	430	380

Продолжение таблицы  4.1 

Вариант	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Qном, т/ч	260	240	340	320	285	210	180	270	280	270
QMAX, т/ч	320	290	380	360	390	260	250	320	310	340
Δp, кПА	6	4	6	5	4	4	6	6	4	6
Q среды, т/ч	380	350	450	480	440	320	345	390	370	420

Методические указания  к решению задачи   №4

Схема сужающего устройства приведена на рис. 3.

Рисунок  3 Схема сужающего устройства

Разность давлений, возрастающая с увеличением скорости потока,  служит мерой расхода.

(4.1)

(4.2)

Рекомендуемая литература

Основная:

1        Андреев Е.Б. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа, М., Недра,2008

Дополнительная:

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

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

4        Калиниченко А.В. Справочник инжернера по контрольно-измерительным приборам и автоматике, М.; «Инфра-инженерия», 2008.576 с

5        Крамарухин Ю.Е. Приборы для измерения температуры, М.,Машиностроение,1990.

6        Мулев Ю.В. Манометры, Минск., ООО Юстмаж, 2001

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

Журналы «Контрольно – измерительные приборы и системы».

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 характеристики преобразователя.

ГОСТ 2405-88      Манометры, вакууметры, мановакуумеры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры.