Краткая теория. Тема: Построить математическую модель газожидкостного сепаратора

“МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ”

Студент_______Иванов Ю.Ю.________________группы____АТ-ХХ-Х____________

Тема: Построить математическую модель газожидкостного сепаратора

Исходные данные: по расчетной части: для расчета и построения статической и динамической характеристик____таблица рабочих режимов сепаратора___________

Литература: 1. Исакович Р.Я., Логинов В.И., Попадько В.Е., “Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности”, Москва 1983.

2. Скобло А.И. и др. “Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности”, Москва 1982.

Представить следующий материал:

1. Пояснительную записку, включающую:

а) краткую характеристику технологии реального объекта или процесса и определение числовых значений технологических параметров,

б) обзор и анализ существующих методов построения математических моделей, применяемых для получения описания заданного объекта или процесса, обоснование выбора метода,

в) получение модели заданного объекта или процесса,

г) исследование характеристик полученной модели на ЭВМ:

- составление блок-схемы алгоритма расчета характеристик исследуемого объекта,

- составление и отладка программы или адаптация полученной модели к существующим программным продуктам,

- расчет характеристик,

- анализ полученных результатов.

2. Графическую часть, состоящую из технологической схемы, блок-схем программ, структурной схемы, графиков характеристик.

Дата выдачи задания__________ _____________________ 200____ г.

Срок представления___________ _____________________ 200____ г.

Руководитель:____________________ Студент:_______________________

Содержание:

	стр.
Краткая характеристика технологического процесса сепарации нефти____________________________________________________	xx
Обзор и анализ существующих методов построения математических моделей, применяемых для получения модели процесса сепарации________________________________________________	хх
Построение математической модели газожидкостной сепарационной установки аналитическим методом___________________________	хх
Построение динамических характеристик _____________________	хх
Построение статических характеристик _______________________	хх

Часть 1. Краткая характеристика процесса сепарации нефти от попутного газа.

Газонефтяные сепараторы классифицируются по форме, расположению и количеству рабочих емкостей и принципу разделения газожидкостной смеси. Сепараторы могут быть цилиндрические и сферические, вертикальные и горизонтальные, с одной или двумя рабочими емкостями. Наиболее широкое распространение на промыслах получили цилиндрические горизонтальные сепараторы.

В зависимости от принципа разделения рабочего агента можно выделить сепараторы: гравитационные, в которых разделение продукции скважины происходит под действием силы тяжести компонентов смеси; центробежные, в которых разделение происходит под действием центробежной силы, и комбинированные. Несмотря на многообразие конструктивных решений газонефтяных сепараторов, в каждом из них условно можно выделить четыре секции (рис. 1). Отметим, что в работе необходимо приводить более подробную схему технологического объекта, отражающую характерные особенности конкретного аппарата – рассекатели, каплеотбойники и.т. п., для учета в последующем при построении модели.

Секция I (основная секция). Ввод продукции в секцию осуществляется разными способами. Наиболее широко применяемые следующие: - 2/3 продукции вводится специальным образом, остальная часть нормально, с применением отбойников; - 2/3 продукции вводится радиально-щелевым способом, остальная - нормально. Характер ввода смеси важен для обеспечения равномерного распределения потока по сечению сепаратора и качественной сепарации. В этой секции продукция скважины разделяется на жидкую и газовую фазы.

газ

газожидк. cмесь IV

I II III

жидкость

Рис. 1. Технологическая схема сепаратора.

Секция II. Осадительная секция, в которой под действием сил гравитации происходит дальнейшее выделение пузырьков газа находящихся в жидкости, и не успевших выделиться в секции I. Эффективность выделения газа повысится, если жидкость будет стекать по наклонным полкам и плавно, не разбрызгиваясь, сливаться в нижнюю часть сепаратора.

Секция III. Секция сбора жидкости, в которой собирается жидкость, почти полностью освобожденная от газа, способного выделиться из жидкости при данном давлении и температуре.

Секция IV. Каплеотбойная секция, в которой мельчайшие капельки жидкости удаляются из газового потока, выходящего из сепаратора.

Таблица 1.

Основные технологические характеристики:

Номинальная производительность	750-5000
Рабочее давление	0,16- 0,75 МПа
Газовый фактор	до 120
Оптимальная скорость ввода смеси (объемная)	20-30
Температура сепарации	от 20°С до 70°С в зависимости от давления сепарации
Плотность газа при 0°С	0,942 кг/
Плотность нефти	831 ¸ 837 кг/
Вязкость нефти	4,9 ¸ 6,5 МПа×с
Давление смеси на входе	0,7 МПа
Давление газа на выходе	0,1 МПа
Давление нефти на выходе	0,1 МПа
Размеры сепаратора:
Нижняя камера	H= 1,2 м, = 4,2м
Верхняя камера	= 0,6м, = 0,62м
Размеры патрубка	D = 0,1 м, l = 0,1м

Данные взяты из характеристик Самотлорского нефтяного месторождения.

Часть 2. Обзор и анализ существующих методов построения математических моделей, применяемых для получения описания заданного процесса сепарации.

Учитывая, что технологический процесс сепарации рассмотренный ранее, подробно изучен и имеются аналитические зависимости характеризующие его, то наиболее адекватным методом получения модели является аналитический метод. Таким образом, применив аналитический метод построения, с помощью которого с достаточной точностью можно оценить допустимую область изменения параметров и учесть особенности процесса сепарации.

Часть 3. Построение математической модели газожидкостной сепарационной установки аналитическим методом.

На основе анализа технологии процесса работу сепарационной установки можно представить в виде следующей упрощенной схемы (рис. 2).

Краткая теория

Цель работы. Изучение принципов конвейерной обработки с помощью простейшей имитационной модели.

Максимальная производительность современных процессоров и ЭВМ определяется, в первую очередь, уровнем развития соответствующей технологии, которая ограничивает время распространения сигнала по электронным схемам. Дальнейшее увеличение производительности возможно за счёт архитектурных решений. Одним из основных способов построения высокопроизводительных систем является параллелизм. Параллельная обработка реализуется двумя способами:

· во времени и

· в пространстве.

Первый способ называют конвейерным, а второй - матричным. В обоих случаях необходимо использовать несколько обрабатывающих устройств, количество которых определяет максимальное число параллельных процессов.

Известно, что типичную арифметическую команду можно разделить на следующие микрооперации:

1) выборка команд из памяти (по адресу в счётчике команд);

2) декодирование кода операции;

3) выборка операндов из регистров;

4) выполнение операции в АЛУ;

5) запоминание результата в регистре.

Если система содержит 5 обрабатывающих устройств, каждое из которых обеспечивает выполнение одной из перечисленных микроопераций, то имеется возможность реализовать конвейерную обработку. Устройства должны быть специализированными. Их необходимо расположить в порядке следования микроопераций в типовой команде, что позволит совместить выполнение отдельных микроопераций разных команд и сократить общее время обработки данных.

Если предположить, что каждая микрооперация занимает один такт машинного времени, то реализация последовательности из нескольких (например, трёх) команд с совмещением может быть представлена в виде схемы рис.1.1. Из рисунка видно, что результат первой команды будет получен после 5-го такта, второй - после 6-го, а третьей - после 7-го. Таким образом, среднее время выполнения последовательности из трех команд будет равно 2.33 такта. С увеличением длины последовательности это время уменьшается и в пределе стремится к 1 такту. Такой эффект наблюдается только при одинаковых длительностях микроопераций. Если эти длительности отличаются, то некоторые устройства будут простаивать, и среднее время выполнения команды увеличится. Для согласования работы устройств в таких условиях применяют буферизацию.

(1)	(2)	(3)	(4)	(5)
	(1)	(2)	(3)	(4)	(5)
		(1)	(2)	(3)	(4)	(5)

Рис. 1.1. Возможное совмещение микроопераций
при выполнении трех последовательных команд
(в скобках указаны номера микроопераций)

Эффективность работы произвольного конвейера определяется величиной разности между средним временем выполнения команды в нем и предельным временем. Целью предлагаемой лабораторной работы является исследование влияния длины последовательности команд и соотношения длительностей отдельных микроопераций на эффективность работы конвейера.