Автоматизация технологических процессов НПС

Микроконтроллер, установленный на микропроцессорной  плате, принимает цифровые сигналы  с платы АЦП вместе с коэффициентами коррекции, производит коррекцию и  линеаризацию характеристики сенсорного блока, вычисляет скорректированное  значение выходного сигнала датчика  и передаёт его в цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Цифро-аналоговый преобразователь преобразует цифровой сигнал, поступающий с микроконтроллера, в выходной аналоговый токовый сигнал.

 

3.2.3 Виброизмерительный прибор "Янтарь"

Для создания систем вибрационного мониторинга, диагностики и балансировки необходимы соответствующие технические средства. Типовая структура системы, основанной на анализе параметров вибрации электрических  машин, состоит из следующих основных элементов:

- датчики  вибрации;

- прибор  для измерения и анализа вибрации;

- персональный  компьютер;

- пакет  программ для мониторинга, глубокой  диагностики и прогноза состояния  оборудования;

- линии  связи датчиков со средствами  анализа сигналов, приборов с  компьютерами, компьютеров с компьютерными  сетями;

- устройства  коммутации и усиления.

При оценке вибрации электрических машин за основные величины принимаются:

• вибрационное смещение S – мгновенное значение отклонения колеблющегося элемента относительно положения равновесия;
• вибрационная скорость v – мгновенное значение скорости колеблющегося элемента:

 v = dS/dt (3.1)

• вибрационное ускорение а –мгновенное ускорение колеблющегося элемента:

a = d²S/dt² = dv/dt (3.2)

При гармонических  колебаниях достаточно измерить частоту  и одну из основных величин, а затем  рассчитать остальные. Так, при частоте w и амплитуде вибрационного смещения S амплитуда вибрационной скорости:

 

v = wS (3.3)

и амплитуда  вибрационного ускорения:

А = v w = w² S. (3.4)

 

Виброизмерительный  прибор "Янтарь"- это разработка фирмы "Диамех 2000" - виброизмерительный прибор модели "Янтарь", позволяет проводить измерения общего уровня виброскорости, виброускорения и виброперемещения в стандартных и установленных пользователем частотных диапазонах с заданным временем усреднений, а также сравнение полученных данных с установленными нормами.

Для контроля вибрации и экспресс-диагностики оборудования, установленного во взрывоопасных помещениях категорий В-1а, В-1б, В-1г, имеется взрывозащищенная версия - "Янтарь-В" с уровнем взрывозащиты "Повышенная надежность". Маркировка взрывозащиты: 2ExnLIICT4X (рисунок 3.2.3).

 

Рисунок 3.2.3- Виброизмерительный прибор "Янтарь"

 

3.2.4. Задвижки 30с976нж

    Задвижка с электроприводом - трубопроводная запорная или запорно-регулирующая арматура. Электропривод в данном случае идет в комплекте с задвижкой. Данная задвижка используется для перекрытия и регулировки параметров потока рабочей среды или предотвращения аварийной ситуации. Управление задвижками с электроприводом может осуществляться с дистанционного пульта или непосредственно на месте размещения. Применяются задвижки под электропривод в трубопроводах на объектах нефтегазовой, атомной, химической и других отраслей промышленности, где необходима механизация или автоматизация перекрытия потоков рабочей среды. Задвижки с электроприводом могут функционировать как дистанционно, так и с ручным дублером. Эффективность работы задвижки с электроприводом не зависит от диаметра трубопровода, условного давления и температуры рабочей среды.

Таблица 3.2.1 - Характеристики

Характеристики	Ед. измерения	Показатель
Диаметр	мм	50-600
Давление	кг/см2	63
Материал корпуса		углеродистая сталь
Среда		вода, пар, газ, нефтепродукты
Тип соединения		фланцевое
Тип привода		электропривод

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.2.4 - Задвижка с электроприводом  серии 30с976нж

 

4. ПРОГРАММА УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНЫМ АГРЕГАТОМ

 

4.1 Контроль технологического процесса  работы НПС

 

Управление  и контроль за технологическим процессом  работы НПС осуществляется из операторной  НПС по системе телемеханики из РДП .

На НПС  предусмотрено:

– централизованное управление за всеми устройствами из помещения операторной;

– центральное управление магистральными и подпорными агрегатами из РДП;

– автоматическая защита насосной по общестанционным параметрам;

– автоматическое регулирование давления в трубопроводе;

– автоматическое управление вспомогательными системами.

 

4.2 Алгоритм управления магистральным  насосным агрегатом

 

Основным  режимом управления является телемеханический режим управления.

При нажатии  кнопки Pusk формируются команды управления:

– открыть входную задвижку на приеме насоса, включить приточный вентилятор обдува электродвигателя, включить маслонасос;

– открыть задвижку на выкиде насоса;

Автоматически включается в работу система регулирования  и защит.

При нормальном уровне давления масла в выносном баке и заданном уровне давления системы  охлаждения включается электродвигатель насоса.

При отклонении от нормального уровня давления масла  в выносном баке или заданного  значения давления системы охлаждения срабатывает сигнализация, подается сигнал о закрытии входной и выходной задвижек. После закрытия задвижек подается сигнал отключения сигнализации.

При превышении температуры подшипников насоса и электродвигателя срабатывает  аварийная сигнализация и включается программа "остановка насосного агрегата". При вибрации агрегата превышающей уставку 18 мм/с срабатывает аварийная сигнализация и включается программа "остановка насосного агрегата". При превышении давления за допустимые пределы срабатывает система защиты по давлению - закрываются входная и выходная задвижка.

Система автоматической аварийной защиты насосной предусматривает два вида аварийных  отключений магистральных агрегатов:

– отключение агрегата кнопкой по месту, допускающее только местный повторный запуск после деблокировки в операторной специальной кнопкой;

– отключение агрегата оператором, допускающее дистанционный запуск.

При срабатывании защиты включается аварийная сигнализация и включается программа "остановка насосного агрегата": выключить электродвигатель; закрыть задвижку на входе и задвижку на выходе насосного агрегата; выключить приточный вентилятор обдува электродвигателя и выключить маслонасос.

 

4.3 Входные и выходные параметры

 

Таблица входных и выходных параметров

Входные сигналы	Выходные сигналы
Давление на входе насоса	Задвижка на входе насоса
Давление на выходе насоса	Задвижка на выходе насоса
Давление масла в выносном баке	Маслонасос
Давление масла в системе охлаждения	Приточный вентилятор обдува электродвигателя
Температура переднего  подшипника насоса МА	Сигнализация по давлению
Температура заднего подшипника насоса МА	Сигнализация по вибрации
Температура переднего  подшипника электродвигателя МА	Сигнализация по температуре
Температура заднего подшипника электродвигателя МА
Температура корпуса насоса МА
Температура воздуха в  корпусе электродвигателя
Осевое смещение ротора насоса МА
Вибрация (верт) заднего подшипника насоса
Вибрация (верт) переднего подшипника насоса
Вибрация (верт) пеpеднего подшипника электродвигателя МА
Вибрация (верт) заднего подшипника электродвигателя МА

 

4.4 Блок-схема процесса

 

 

 

 

Рисунок 4.4.1 - Блок-схема процесса

 

 

 

4.5 Разработка процесса в CoDeSys

 

Рисунок 4.5.1 - Основное окно

Рисунок 4.5.2 - Окно ввода уставок

 

 

Рисунок 4.5.2 - Окно МНА №1

4.6 Программы пуска и остановки  МНА

 

На языке ST:

IF Pusk1=TRUE THEN  ZADVVH1:=TRUE; VENT:=VENT - 2; MN:=TRUE;  ZADVIH1:=TRUE;

END_IF;

IF Stop1=TRUE  THEN  ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Pusk1:= FALSE; DAVLvh1:=0; DAVLvih1:=0;

END_IF;

IF DAVLMNI1>DAVLMN  THEN  A1:=TRUE; ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE; DAVLMNI1:=DAVLMNI1-1;

END_IF;

IF DAVLSOI1>DAVLSO  THEN  A1:=TRUE; ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE; DAVLSOI1:=DAVLSOI1-1;

END_IF;

IF DAVLvh1>DAVLvh THEN  A1:=TRUE; ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE; DAVLvh1:=DAVLvh-1;

END_IF;

IF DAVLvih1>DAVLvih THEN  A1:=TRUE; ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE; DAVLvih1:=DAVLvih-1;

END_IF;

IF TNI1>TN1 THEN A3:=TRUE; ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE; TNI1:=TNI1-1;

END_IF;

IF TDI1>TD1 THEN A3:=TRUE; ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE; TDI1:=TDI1-1;

END_IF;

IF VNI1>VN1 THEN A2:=TRUE; ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE; VNI1:=VNI1-1;

END_IF;

IF VDI1>VD1 THEN A2:=TRUE;ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE;VDI1:=VDI1-1;

END_IF;

 

IF Pusk2=TRUE THEN  ZADVVH2:=TRUE; VENT:=VENT - 5; MN:=TRUE;  ZADVIH2:=TRUE;

END_IF;

IF Stop2=TRUE  THEN  ZADVVH2:=FALSE; ZADVIH2:=FALSE; Pusk2:= FALSE; DAVLvh2:=0; DAVLvih2:=0;

END_IF;

IF DAVLMNI2>DAVLMN  THEN  A1:=TRUE; ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE; DAVLMNI2:=DAVLMNI2-1;

END_IF;

IF DAVLSOI2>DAVLSO  THEN  A1:=TRUE; ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE; DAVLSOI2:=DAVLSOI2-1;

END_IF;

IF DAVLvh2>DAVLvh THEN  A1:=TRUE; ZADVVH2:=FALSE; ZADVIH2:=FALSE; Stop2:=TRUE; Pusk2:=FALSE; DAVLvh2:=DAVLvh-2;

END_IF;

IF DAVLvih2>DAVLvih THEN  A1:=TRUE; ZADVVH2:=FALSE; ZADVIH2:=FALSE; Stop2:=TRUE; Pusk2:=FALSE; DAVLvih2:=DAVLvih-2;

END_IF;

IF TNI2>TN1 THEN A3:=TRUE; ZADVVH2:=FALSE; ZADVIH2:=FALSE; Stop2:=TRUE; Pusk2:=FALSE; TNI2:=TNI2-1;

END_IF;

IF TDI2>TD1 THEN A3:=TRUE; ZADVVH2:=FALSE; ZADVIH2:=FALSE; Stop2:=TRUE; Pusk2:=FALSE; TDI2:=TDI2-1;

END_IF;

IF VNI2>VN1 THEN A2:=TRUE; ZADVVH2:=FALSE; ZADVIH2:=FALSE; Stop2:=TRUE; Pusk2:=FALSE; VNI2:=VNI2-1;

END_IF;

IF VDI2>VD1 THEN A2:=TRUE; ZADVVH2:=FALSE; ZADVIH2:=FALSE; Stop2:=TRUE; Pusk2:=FALSE; VDI2:=VDI2-1;

END_IF;

 

IF Pusk3=TRUE THEN  ZADVVH3:=TRUE; VENT:=VENT - 5; MN:=TRUE;  ZADVIH3:=TRUE;

END_IF;

IF Stop3=TRUE  THEN  ZADVVH3:=FALSE; ZADVIH3:=FALSE; Pusk3:= FALSE; DAVLvh3:=0; DAVLvih3:=0;

END_IF;

IF DAVLMNI3>DAVLMN  THEN  A1:=TRUE; ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE; DAVLMNI3:=DAVLMNI3-1;

END_IF;

IF DAVLSOI3>DAVLSO  THEN  A1:=TRUE; ZADVVH1:=FALSE; ZADVIH1:=FALSE; Stop1:=TRUE; Pusk1:=FALSE; DAVLSOI3:=DAVLSOI3-1;

END_IF;

IF DAVLvh3>DAVLvh THEN  A1:=TRUE; ZADVVH3:=FALSE; ZADVIH3:=FALSE; Stop3:=TRUE; Pusk3:=FALSE; DAVLvh3:=DAVLvh-3;

END_IF;

IF DAVLvih3>DAVLvih THEN  A1:=TRUE; ZADVVH3:=FALSE; ZADVIH3:=FALSE; Stop3:=TRUE; Pusk3:=FALSE; DAVLvih3:=DAVLvih-3;

END_IF;

IF TNI3>TN1 THEN A3:=TRUE; ZADVVH3:=FALSE; ZADVIH3:=FALSE; Stop3:=TRUE; Pusk3:=FALSE; TNI2:=TNI2-1;

END_IF;

IF TDI3>TD1 THEN A3:=TRUE; ZADVVH3:=FALSE; ZADVIH3:=FALSE; Stop3:=TRUE; Pusk3:=FALSE; TDI2:=TDI2-1;

END_IF;

IF VNI3>VN1 THEN A2:=TRUE; ZADVVH3:=FALSE; ZADVIH3:=FALSE; Stop3:=TRUE; Pusk3:=FALSE; VNI2:=VNI2-1;

END_IF;

IF VDI3>VD1 THEN A2:=TRUE; ZADVVH3:=FALSE; ZADVIH3:=FALSE; Stop3:=TRUE; Pusk3:=FALSE;  VDI2:=VDI2-1;

END_IF;

 

IF STOPNPS=TRUE  THEN Stop1:=TRUE; Stop2:=TRUE; Stop3:=TRUE;

END_IF;

 

 

 

Заключение

 

В данной курсовой работе рассмотрели контрольно-измерительную аппаратуру, вспомогательные механизмы и контроллеры, используемые в системе автоматизации магистрального насосного агрегата.

Благодаря внедрению автоматизации и телемеханизации  в технологические процессы перекачки  нефти достигается следующее:

• автоматическое выполнение правильной последовательности операций при включении и отключении насосно-силового агрегата, автоматическое открытие и закрытие задвижек, включение в работу вспомогательных систем и резервного оборудования, срабатывание защит станции по различным параметрам и т.д.;
• постоянный контроль и сигнализация параметров работы насосно-силового агрегата, изменение которых может привести к аварийной ситуации;
• управление по каналам телемеханики.

Актуальным  на сегодняшний день вопросом является полная автоматизация каждой НПС  на основе микропроцессорной системы  автоматики с управлением всеми  технологическими процессами через  персональный компьютер. Целью создания системы автоматизации НПС является обеспечение выполнения заданных объемов транспортирования и поставки нефти с минимальными затратами энергетических, материально-технических и трудовых ресурсов, повышение надежности и живучести технологического оборудования и средств автоматизации НПС, расширение функциональных возможностей, увеличение периодичности технического обслуживания и ремонта станции.

 

Список  использованных источников

 

1. Антропов А.Т. Программно-технический комплекс для автоматизации нефтеперекачивающих станций. /Нефтяное хозяйство/, 2001. - №10
2. ЕП-40м3 / ЕПП-40м3, емкости подземные дренажные [Эл. ресурс]. – Режим доступа: http://r-stroitel.ru/catalog/emkosti-podzemnye-drenajnye/ep-40. ЕП-40м3 / ЕПП-40м3, емкости подземные дренажные.
3. Задвижка 30с976нж [Эл. ресурс]. – Режим доступа: http://avisar-arm.com/zadvizhka-30s976nzh/. Задвижка 30с976нж
4. Мастобаев Б. Н., Руфанова И.М. Эксплуатация насосных станций: Учеб. пособие. – Уфа: Издательство УГНТУ, 2000. – 135 с.
5. ООО Синкросс. Автоматизация производственных процессов. САРД "Вектор"[Эл. ресурс]. – Режим доступа: http://sinkross.neobroker.ru/list/Izmeriteli-davlenija/SARD-VEKTOR.html. САРД "Вектор".
6. Прахова М.Ю. Автоматизация производственных процессов в трубопроводном транспорте: Учеб. пособие: В 3ч. – Уфа: Издательство УГНТУ, 2002. – Ч.3. Автоматизация некоторых объектов транспорта нефти. -304 с.
7. Певзнер В.Б. Основы автоматизации нефтегазопроводов и нефтебаз. – М.: Недра, 1975, - 240 с.
8. Руководящий документ. Автоматизация и телемеханизация магистральных нефтепроводов. Основные положения. ОАО «АК «Транснефть»               2008 г.
9. Quantum. Высокоэффективная архитектура для систем автоматизации [Эл. ресурс]. – Режим доступа: http://www.is-com.ru/files/modicon_tsx_quantum_2.pdf. Quantum. Высокоэффективная архитектура для систем автоматизации.