Установка разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты как объект управления по уровню жидкости

Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ»
Выпуск 2, март – апрель 2014
Опубликовать статью в журнале - http://publ.naukovedenie.ru

Институт Государственного управления, 

права и инновационных технологий (ИГУПИТ)
Связаться с редакцией: publishing@naukovedenie.ru

1

http://naukovedenie.ru 31TVN214

УДК
681.5:62-5 (66.011)

05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими
процессами и производствами (промышленность)

Жежера Николай Илларионович

ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

Россия, Оренбург1

Доктор технических наук, профессор

E-Mail: nik-gegera@mail.ru

Установка разделения нефтеводогазовой смеси на 

компоненты как объект управления по уровню жидкости

Аннотация: Приводится вывод теоретических положений применительно к установке 

разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты как объекту управления по уровню 
жидкости с учетом давления газа в установке. Составлено нелинейное дифференциальное 
уравнение, устанавливающее взаимосвязь между уровнем жидкости в установке и массовым
расходом и давлением нефтеводогазовой смеси, поступающей в установку, расходами и 
давлениями газа, нефти и воды, выходящих из установки разделения, объема установки, 
уровня жидкости в установке и площадей проходных сечений регулирующих клапанов.

Проведена линеаризация составленного дифференциального уравнения и определены

аналитические выражения для его коэффициентов и постоянных времени, выполнено 
преобразование дифференциального уравнения к операторному виду и выделение типовых 
динамических звеньев. Используя полученные типовые динамические звенья, составлена 
структурная схема установки разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты как объекта 
управления по уровню жидкости с учетом давления газа в установке.

Установленные дифференциальное уравнение и выражения для определения

коэффициентов этого уравнения позволяют проектировать и эксплуатировать цифровые 
системы управления установками разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты по 
уровню жидкости с учетом давления газа в установке.

Ключевые слова: Нефть; газ; вода; установка; разделение нефтеводогазовой смеси; 

уровень; давление; компоненты; дифференциальное уравнение; линеаризация; объект 
управления; типовые динамические звенья.

Идентификационный номер статьи в журнале 31TVN214

1 460018, г. Оренбург, просп. Победы, д. 13

Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ»
Выпуск 2, март – апрель 2014
Опубликовать статью в журнале - http://publ.naukovedenie.ru

Институт Государственного управления, 

права и инновационных технологий (ИГУПИТ)
Связаться с редакцией: publishing@naukovedenie.ru

2

http://naukovedenie.ru 31TVN214

Системы регулирования уровня нефти, уровня воды и давления газа являются 

основными системами управления установками разделения нефтеводогазовой смеси на
компоненты на станциях первичной переработки нефти. Аналоговые системы управления,
которыми снабжены установки разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты, в 
настоящее время заменяются на цифровые системы управления. Разработка цифровых систем 
управления технологическими процессами промышленных установок с использованием 
микропроцессорных устройств требует более полного математического описания объектов
управления [1].

В работах [2; 3; 4; 5] рассмотрены математические основы описания устройств и 

технологических процессов испытаний изделий на герметичность как объектов систем
управления, в которые поступает смесь жидкости с газом.

Математическое описание установки разделения нефтеводогазовой смеси
на

компоненты, схема которой приведена на рисунке 1, рассматривается применительно к 
системе регулирования уровня жидкости с учетом давления газа в установке.

Рис. 1. Схема установки разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты как объекта

управления по уровню жидкости с учетом давления газа в установке

Установки разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты содержит трубопровод 

1 подвода смеси нефтяного газа, нефти и воды, на котором установлен регулируемый клапан 
2, емкость 3, которая в нижней части заполнена водой 4, в средней части - нефтью 5, а газ 
находится в верхней части 6 установки разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты.

Углеводородный газ отводится из установки разделения нефтеводогазовой смеси на

компоненты по трубопроводам 7 и 9 через регулирующий клапан 8, управляемый регулятором
давления газа. Трубопровод 11 предназначен для отвода нефти из установки разделения
нефтеводогазовой 
смеси 
на
компоненты. 
На 
этом 
трубопроводе 
устанавливается 

регулирующий клапан 10, управляемый регулятором уровня нефти. По трубопроводу 13 
отводится вода из установки разделения нефтеводогазовой смеси, на котором устанавливается 
регулирующий клапан 12 системы регулирования уровня воды.

Динамика установок разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты как объектов

управления обычно рассматривается отдельно по уровням нефти и воды и по давлению газа в 
установке [6]. Однако давление газа в установки разделения нефтеводогазовой смеси 
оказывает существенное влияние на изменение уровня жидкости, а именно: изменение уровня 
нефти и уровня воды. Поэтому в настоящей статье рассматривается модель установки