Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Автоматизация дожимной компрессорной станции Фаинского месторождения

Объекты автоматизации

Предусматривается автоматизация следующих объектов:

- площадка компрессоров (компрессоры К1.1, К1.2);

- площадка технологического оборудования:

1) ёмкость сбора конденсата ЕК1;

2) ёмкость буферная Е1;

3) сепаратор приемный C1;

4) АВО газа (Х1.1, Х1.2);

5) блок компримирования газа КСУ;

6) емкость приемная Е2;

7) блоки управления;

- операторная.

Объём автоматизации ДКС

Структурная схема автоматизации представлена на рисунке 3.1. Данная АСУТП разделена по объектам управления:

- компрессорный блок (блочные компрессора К1.1 и К2.2);

- блок компримирования газа КСУ;

- система контроля и сигнализации загазованности.

Соединение данных элементов с АРМ осуществляется по стандарту RS-485.

Соединение АРМ между собой осуществляется по кабелю Ethernet. Таким образом все элементы системы взаимосвязаны.

Перечень используемых средств автоматизации.

В таблице 3.1 приведен перечень используемых на станции средств автоматизации.

Приборы и средства автоматизации, предусмотренные для оснащения проектируемых объектов установки производятся заводами и объединениями Российской Федерации, внесены в Госреестр средств измерений.

Для местного контроля температуры предусматриваются термометры биметаллические показывающие марки ТБ-Сд2.

Для местного контроля давления в выкидных трубопроводах насосов предусматриваются манометры технические показывающие виброустойчивые марки М-3ВУ.

Для местного контроля давления в технологических аппаратах предусматриваются манометры технические показывающие МП4-У и мановакуумметры МТИ-1218.

Для дистанционного измерения давления предусматриваются интеллектуальные датчики избыточного давления взрывозащищённые Метран-100-Ех-ДИ, а на выкиде насосов - малогабаритные датчики давления Метран-55-Ех-ДИ взрывозащищенного исполнения.

Таблица 3.1 - Перечень средств автоматизации

Наименование вида оборудования

Кол-во

Примечание

Приборы и средства автоматизации

Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом ТСМУ-274-08-Ехd-630/80-0,5 - Н10, (-50…+50°С) - 4-20мА-ТБ-Т5-У1.1, (-45…70°С) - ГП, «Метран» г. Челябинск

6

0ExiaIICT6

Нормирующий преобразователь НП-03

6

Интеллектуальный датчик избыточного давления Метран-100-Ех-ДИ, внесен в Госреестр средств измерений, Сертификат №11320

6

ExiаIIСT5X

Преобразователь давления D-10-7

6

Датчик уровня ультразвуковой

ДУУ4 - -01-ТВ взрывозащищенный;

ЗАО «Альбатрос» г. Москва; сертификат Гостехнадзора РФ и Госстандарта РФ

2

IExibIIBT5X

Сигнализатор уровня ультразвуковой

СУР-6; взрывозащищенный; ЗАО «Альбатрос» г. Москва; сертификат Гостехнадзора РФ и Госстандарта РФ

2

IExibIIBT5Х

Выключатель путевой взрывозащищенный ВПВ-1А11У3

9

0ExiаIIBT5

Сигнализатор уровня ультразвуковой

СУР-5; взрывозащищенный;

ЗАО «Альбатрос» г. Москва; сертификат Гостехнадзора РФ и Госстандарта РФ

6

0ExiaIIBT5

Счётчик нефти турбинный «МИГ»,

в комплекте:

а) турбинный преобразователь расхода МИГ-50-1,6 -1 шт.

б) датчик магнитоиндукц. НОРД-И2У-02 - 1 шт.

в) блок обработки данных «VEGA-03»

1

1ЕхdIIBT4

Малогабаритный датчик избыточного давления Метран-55-Ех-ДИ;

ПГ «Метран» г. Челябинск;

внесен в Госреестр средств измерений, Сертификат №6312

1

IExiаIIСT5X

Термометр биметаллический ТБ-Сд2, «Теплоприбор» г. Казань

7

1ExdiaIIВТ4

Мановакуумметр для точных измерений МТИ-1218, внесен в Госреестр средств измерений

8

Манометр технический показывающий виброустойчивый М-3ВУ,

ОАО «Манотомь», г. Томск, Сертифицирован и внесен в Госреестр Российской Федерации

1

Сигнализатор загазованности с диффузионной подачей пробы СТМ-10 в комплекте с датчиками;

ФГУП СПО «АНАЛИТПРИБОР»,

продукция СПО сертифицирована Госстандартом РФ

3

1ExdIICT4

Выключатель путевой взрывозащищенный ВПВ-1А11У3

9

0ExiаIIBT5

Микровыключатель МП2101Л

1

Узел учёта газа с системой обработки информации на базе ИВК «МикроТЭК»

1

контроллер XPAC-8000

2

Устройство коммутационное УК64М

1

Источник бесперебойного питания

АРС Smart-UPS RT 3000 VA 230V

1

Комплексы средств автоматизации

АРМ оператора с базовым и прикладным ПО, монитор 21, источник бесперебойного питания, принтер

2

Сервер базы данных, с базовым ПО, Industrial SQL server, DDE/OPC server

1

Станция управления (технологическими площадками) с базовым и прикладным ПО

1

Для дистанционного измерения давления предусматриваются интеллектуальные датчики избыточного давления взрывозащищённые Метран-100-Ех-ДИ, а на выкиде насосов - малогабаритные датчики давления Метран-55-Ех-ДИ взрывозащищенного исполнения.

Для дистанционного измерения температуры в технологических аппаратах и в трубопроводах предусматриваются термопреобразователи сопротивления с унифицированным выходным сигналом ТСМУ-205-Ех, ТСМУ-274-Ехd взрывозащищенного исполнения.

Для дистанционного измерения уровня жидкости в емкостях предусматриваются датчики уровня ультразвуковые ДУУ4-ТВ взрывозащищенного исполнения, маркировка IExibIIBT5 X.

Для сигнализации предельных уровней в технологических аппаратах предусматриваются датчики уровня ультразвуковые СУР-5 и СУР-6 с маркировкой взрывозащиты IExibIIBT5 X.

Для измерения расхода газа после компрессоров предусматривается узел учёта газа в блочном исполнении.

Для измерения расхода газового конденсата предусматривается счётчик турбинный МИГ-50-1,6 с блоком обработки данных «VEGA-03».

Для автоматического непрерывного контроля довзрывоопасных концентраций многокомпонентных воздушных смесей горючих газов предусматривается сигнализатор СТМ-10, с датчиками для диффузионного отбора пробы, маркировка по взрывоза щите 1ExdIICT4.

Датчики, измерительные преобразователи и сигнализаторы, размещаемые на открытой площадке без обогрева, имеют климатическое исполнение для работы при температуре от минус 500С до плюс 500С и исполнение по степени защиты от пыли и воды не ниже IP65 по ГОСТ14254-80.

Размещение средств автоматизации.

Средства автоматизации, монтируемые на трубопроводах и технологическом оборудовании, устанавливаются с помощью закладных деталей, рекомендуемых в нормативных документах и инструкциях на приборы заводов-изготовителей, а также с использованием штуцеров, встроенных в технологическое оборудование.

Вторичные приборы, блоки питания, сигнальная аппаратура, аппаратура управления, программно-технический комплекс АСУ ТП, АРМ оператора и другие устройства размещаются в помещении операторной.

Станции управления компрессорами размещены в блоках управления.

Датчики давления типа Метран-100-Ех-ДИ, устанавливаемые на открытых технологических площадках, размещаются в утепленных обогреваемых шкафах типа КШО-Э [2].

Основные решения по сетям контроля и управления.

Внешние проводки цепей управления и сигнализации от объектов до операторной прокладываются в коробах по проектируемым кабельным эстакадам и по сущеструющим кабельным контрукциям.

Для взрывоопасных установок применяются кабели и провода с медными жилами согласно требованиям ПУЭ.

Система противоаварийной защиты.

Противоаварийная защита осуществляется по следующим показателям регулирования технологическим процессом:

- уровень жидкости;

- загазованность.

Надежность функционирования систем обеспечения безопасности опасных объектов промышленности целиком зависит от состояния электронных и программируемых электронных систем, связанных с безопасностью. Эти системы называются системой противоаварийной защиты (ПАЗ). Такие системы должны быть способны сохранять свою работоспособность даже в случае отказа других функций АСУ ТП нефтеперекачивающей станции.

Рассмотрим главные задачи, возлагаемые на такие системы:

- предотвращение аварий и минимизация последствий аварий;

- блокирование (предотвращения) намеренного или ненамеренного вмешательства в технологию объекта, могущего привести к развитию опасной ситуации и инициировать срабатывание ПАЗ [3].

В таблице 3.2 приведены условия срабатывания защитных контуров.

Таблица 3.2 - Пределы измерений, блокировок, сигнализаций

Номер сценария

Позиционное обозначение

Условие срабатывания

Действие защиты

1

4

Превышение аварийной уставки по уровню (ВАУ>1000 мм)

открытие задвижки

2

8

Превышение аварийной уставки по уровню (ВАУ>900 мм)

открытие задвижки

3

14

Превышение аварийной уставки по уровню (ВАУ>800 мм)

закрытие задвижки

4

24

Превышение аварийной уставки по уровню (ВАУ=1500 мм)

включение насоса

5

5

Превышение НКПРП (НКПРП>=50%)

отключение оборудования

На технологических площадках и в блоках технологического оборудования предусматриваются установка датчиков сигнализатора загазованности СТМ-10, посты звуковой и световой сигнализации и пост управления, кнопочный, для съема звукового сигнала загазованности.

При достижении концентрации взрывоопасных веществ 20% НКПРП (порог срабатывания «1») и 50% НКПРП (порог срабатывания «2») подаются звуковой и световой сигналы по месту и в операторной. А также при достижении взрывоопасной концентрации 50% НКПРП предусматривается отключение технологического оборудования.

При неисправности приборов СТМ-10 подаются световой и звуковой сигналы в операторной.

Произведем подробный обзор нескольких приборов используемых в системе автоматизации.

Датчик давления Метран-100.

Датчики давления Метран-100 (в дальнейшем датчики) предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин - давления избыточного, абсолютного, разрежения, давления - разрежения, разности давлений, гидростатического давления нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи, цифровой сигнал на базе HART протокола и цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485 с протоколами обмена ICP или ModBus.

Датчики Метран-100 предназначены для преобразования давления рабочих сред: жидкости, пара, газа (в т.ч. газообразного кислорода и кислородосодержащих газовых смесей) в унифицированный токовый выходной сигнал, цифровой сигнал на базе HART протокола и цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485.

Датчики разности давлений могут использоваться в устройствах, предназначенных для преобразования значения уровня жидкости, расхода жидкости, пара или газа в унифицированный токовый выходной сигнал, цифровой сигнал на базе HART протокола и цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485 с протоколами обмена ICP или Modbus.

Датчики Метран-100-Ех, выполняются с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» с уровнем взрывозащиты - «особовзрывобезопасный», маркировка по взрывозащите - ЕхiaIIСТ5Х.

Датчики с HART протоколом передают информацию об измеряемой величине в цифровом виде по двухпроводной линии связи вместе с сигналом постоянного тока 4-20 мА. Этот цифровой сигнал может приниматься и обрабатываться любым устройством, поддерживающим протокол. Цифровой выход используется для связи датчика с портативным ручным-коммуникатором или с персональным компьютером через стандартный последовательный порт и дополнительный модем, при этом может выполняться настройка датчика, выбор его основных параметров, перестройка диапазонов измерений, корректировка «нуля» и ряд других операций.

Таким образом, по двухпроводной связи передается два типа сигналов - аналоговый сигнал 4-20 мА и цифровой сигнал на базе протокола HART, который накладывается на аналоговый выходной сигнал датчика, не оказывая на него влияния.

Датчики Метран-100 являются многопредельными и настраиваются на верхний предел измерений или диапазон измерений от Pmin до Pmax Датчики могут быть настроены на верхний предел измерений или диапазон измерений по стандартному ряду давлений или на верхний предел или диапазон измерений, отличающийся от стандартного.

Датчики предназначены для работы с вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, системами управления, воспринимающими стандартные сигналы постоянного тока 4-20 мА, цифрового сигнала на базе НАRТ-протокола и цифрового сигнала на базе интерфейса.

Датчики Метран-100 всех исполнений имеют линейно-возрастающую или линейно-убывающую зависимость аналогового выходного сигнала от входной измеряемой величины (давления).

В режиме нормального функционирования датчик обеспечивает постоянный контроль своей работы и формирует сообщение о неисправности в виде установления аналогового выходного сигнала.

Датчик состоит из преобразователя давления (в дальнейшем сенсорный блок) и электронного преобразователя. Датчики имеют унифицированный электронный преобразователь.

Электронный преобразователь датчика преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.

Функционально электронный преобразователь (блок - схема изображена на рисунке 3.2) состоит из аналого - цифрового преобразователя (АЦП), блока памяти АЦП, микроконтроллера с блоком памяти, цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), стабилизатора напряжения, фильтра радиопомех и блока регулировки и установки параметров для преобразователя.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура кремний на сапфире (КНС), рисунок 3.3), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.

Измеряемый параметр подается в камеру измерительного блока и вызывает деформацию чувствительного элемента мембраны.

Деформация мембраны передается тензопреобразователю и вызывает изменение сопротивления его тензорезисторов, соединенных в мостовую схему. Изменение сопротивлений приводит к разбалансу мостовой схемы [4].

Электрический сигнал, возникающий при разбалансе мостовой схемы, поступает в электронный преобразователь и преобразуется в токовый выходной сигнал, пропорциональный величине измеряемого параметра.

Электрический сигнал, возникающий при разбалансе мостовой схемы, поступает в электронный преобразователь и преобразуется в токовый выходной сигнал, пропорциональный величине измеряемого параметра. Технические характеристики прибора представлены в таблице 3.3.

При включении и в процессе измерения давления датчик выполняет диагностику своего состояния. При включении питания в датчике автоматически проверяется:

- состояние микропроцессора;

- наличие связи с платой АЦП;

- наличие связи АЦП с тензопреобразователем;

- состояние энергонезависимой памяти платы АЦП и платы процессора.

Таблица 3.3 - Технические характеристики датчика Метран-100

Наименование показателя

Значение

Основная приведенная погрешность

±0,15%

Влияние температуры окружающей среды

±0,09% / 10°С

Влияние статического давления

±0,04% / 1 MPa

Перенастройка диапазона

1:25

Температура окр. среды,°С

от -40 до +70

Степень защиты от воздействия пыли и влаги

IP65

Поворот корпуса/ поворот ЖКИ,°

-90° / ±180°

Датчики уровня ультразвуковые ДУУ4.

Датчики уровня ультразвуковые ДУУ4 (далее «датчики») предназначены для измерения уровня различных жидких продуктов (нефти и нефтепродуктов, сжиженных газов) и уровней раздела сред многофазных жидкостей (нефть - эмульсия - подтоварная вода и т.п.), определяемых положением поплавков датчика, скользящих по чувствительному элементу датчика, а также измерения температуры и давления контролируемой среды. В специальном исполнении датчики могут применяться для измерения уровня кислот, щелочей, растворителей и других агрессивных сред.

Датчики могут осуществлять:

- контактное автоматическое измерение уровня жидких продуктов;

- контактное автоматическое измерение до четырех уровней раздела несмешиваемых жидких продуктов;

- измерение температуры контролируемой среды в одной точке;

- измерение давления контролируемой среды.

Датчик состоит из первичного преобразователя (ПП), обеспечивающего измерение текущих значений контролируемых параметров и выдающего информацию о результатах измерений, и блока (в зависимости от комплекта), обеспечивающего питание подключенного к нему ПП и формирование выходных информационных сигналов на основе полученных результатов измерений ПП.

Измерение уровня продукта основано на измерении времени распространения в стальной проволоке короткого импульса упругой деформации.

По всей длине проволоки намотана катушка, в которой протекает импульс тока, создавая магнитное поле. В месте расположения поплавка с постоянным магнитом, скользящего вдоль проволоки, в ней под действием магнитострикционного эффекта возникает импульс продольной деформации, который распространяется по проволоке и фиксируется пьезоэлементом, закрепленным на ней.

Кроме того, возникает импульс упругой деформации, отраженный от нижнего конца чувствительного элемента (ЧЭ) датчика и фиксируемый пьезоэлементом.

Первичный преобразователь датчика состоит из:

- чувствительного элемента (ЧЭ);

- поплавка, скользящего вдоль продетого сквозь него ЧЭ;

- преобразователя сигналов (ПС), включающего пьезоэлемент.

ЧЭ включает в себя стальную проволоку, свободно размещенную в диэлектрической трубке, на которую намотана катушка возбуждения. Эта катушка с сердечником помещена в глухой металлический корпус из нержавеющей трубы диаметром 14 мм. На трубу надета фторопластовая оболочка для уменьшения трения при скольжении поплавка. Катушка индуктивности со стальным сердечником покрыта слоем фторопластовой изоляции.

Для измерения температуры на нижнем конце ЧЭ расположен цифровой интегральный термометр. Измерение давления в резервуаре осуществляется с помощью ячейки измерения давления.

ПС представляет собой электронный узел, выполняющий следующие функции:

- генерацию импульсов возбуждения;

- фильтрацию, усиление и детектирование ответного сигнала;

- считывание сигнала интегрального термометра и ячейки измерения давления;

- выдачу информации по командам блоков в линию связи.

ПП имеет литой корпус с крышкой и кабельным сальниковым вводом, снабженным хомутом для закрепления гибкой защитной оболочки кабеля. Кроме того, на корпусе ПП имеется болт защитного заземления. Внутри корпуса расположена электронная плата ПС. На плате имеется клеммный соединитель для подключения внешнего кабеля.

Структурная схема ПП датчиков приведена на рисунке 3.4.

ПП датчика содержит следующие узлы и элементы:

- пьезоэлемент (ПЭ);

- катушка возбуждения (КВ);

- усилитель-формирователь (УФ);

- компаратор (КОМП);

- масштабирующий усилитель (МУ);

- микроконтроллер (МК);

- термометр (Т);

- ячейка измерения давления (ЯИД).

МК выдает импульс тока в катушку возбуждения (КВ) ПП. Под действием магнитного поля магнитов поплавков и импульса тока в катушке в стальной проволоке - звуководе ПП - возникают ультразвуковые импульсы, которые, распространяясь по проволоке, достигают ПЭ датчика.

Структурная схема первичного преобразователя ДУУ4

ПЭ преобразует механическое колебание проволоки в электрический импульс. Аналоговый импульс с ПЭ усиливается УФ. Выделить импульс с ПЭ с высокой точностью в заданном температурном диапазоне работы электронной схемы датчика позволяет КОМП. МК вычисляет и сохраняет в своей памяти время, прошедшее между импульсом тока в катушке и сигналами с КОМП.

Для включения в схему цифрового термометра предусмотрена двухсторонняя линия связи с МК, по которой МК опрашивает цифровой термометр. Сигнал с ячейки измерения давления считывается через МУ.

По сигналам с линии «Запрос» от блока МК ПП выдает асинхронно в линию «Ответ» значения времен распространения сигналов в звуководе, температуры и давления [5].

Технические характеристики ДУУ4 представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Технические характеристики ДУУ4

Наименование показателя

Значение

Длина чувствительного элемента, м

от 1,5 до 25 (гибкий ЧЭ)

Температура контролируемой среды,°С

от -45 до +65

Давление контролируемой среды, МПа

до 0,15

Плотность контролируемой среды, кг/м3

от 600 до 1500

Погрешность измерения уровня давления, %

±1,5

Маркировка взрывозащиты

1ExibIIBT5X

Температура внешней среды,°С

от -45 до +75

Степень защиты от воздействия пыли и влаги

IP 68

Термопреобразователи ТСМУ-205Ех.

Термопреобразователи ТСМУ-205Ех с унифицированным выходным сигналом, предназначены для измерения температуры различных сред путем преобразования сигнала первичного преобразователя температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока измерительным преобразователем (ИП), который вмонтирован непосредственно в головке первичного преобразователя.

ТП состоят из термозондов и измерительных преобразователей с выходным сигналом 0-5 или 4-20 мА. Термозонды снабжены либо чувствительными элементами (медным ЭЧМ, платиновым ЭЧП), либо термоэлектрическим чувствительным элементом (ТХА).

Измеряемый параметр для ТСМУ - температура, преобразуемая в изменение омического сопротивления терморезистора, размещенного в термозонде. Измерительный преобразователь преобразует напряжение, возникшее на термочувствительном элементе, в токовый выходной сигнал. Технические характеристики ТСМУ-205Ех представлены в таблице 3.5.

Измерение температуры основано на явлении возникновения в цепи термопреобразователя термоэлектродвижущей силы при разности температур между его рабочими и свободными концами. Конструктивная схема датчика ТСМУ представлена на рисунке 3.5.

1 - корпус измерительного преобразователя; 2 - пробка; 3 - накидная гайка;

4 - термозонд; 5 - термочувствительный элемент; 6 - кабельный ввод;

7 - измерительный преобразователь; 8 - колодка измерительного преобразователя

Рисунок 3.5 - Конструктивная схема датчика ТСМУ

Таблица 3.5 - Технические характеристики ТСМУ-205Ех

Наименование показателя

Значение

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности, %

1,0

Напряжение питания постоянного тока, В

от 18 до 36

Диапазон измеряемой температуры,°С

от -50 до +200

Выходной сигнал, мА

4-20

Влияние температуры окружающей среды

±0,05% / 10°С

Маркировка взрывозащиты

ЕхiaIICT6X

Температура внешней среды,°С

от -50 до +70

Степень защиты от воздействия пыли и влаги

IP54

Термопреобразователи обеспечивают измерение температуры как нейтральных, так и агрессивных сред и обеспечивают непрерывное преобразование температуры в унифицированный токовый сигнал.

Предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в промышленных условиях разных отраслей [6].

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее