Имитационное моделирование типовых технологических объектов и компьютерный тренинг навыкам управления

При решении статической задачи необходимо учитывать неточность (а иногда и противоречивость) регламентных данных или возможность их отсутствия. В частности, определенные согласно (2.14) и (2.15) величины входной концентрации должны соответствовать друг другу; должно также удовлетворяться условие материального баланса (2.13). В противном случае необходимо попытаться составить другой набор наблюдаемых переменных или привлечь методы балансировки и верификации данных. При определении наблюдаемых и ненаблюдаемых переменных статической системы надо иметь в виду различные случаи соотношения количества значимых уравнений и числа определяемых переменных и статических параметров. Если число уравнений равно числу неизвестных (как в рассматриваемом примере), система разрешается однозначно. Если неизвестных больше чем уравнений, необходимо привлечь новые статические уравнения (например, отвечающие другому стационарному режиму). Это будет способствовать также привязке определяемых статических параметров к поведению процесса в нескольких разных стационарных режимах. Если, наконец, независимых уравнений больше, чем неизвестных, то область решения статической системы может оказаться пустой. Тогда, как и при отсутствии решения из-за ограничений (2.18), может потребоваться возвращение к этапу дедуктивного моделирования для модификации структуры модели.

2.3.2 Динамические параметры

Коэффициенты, описывающие скорость переходных процессов от одного стационарного состояния объекта к другому, естественно, не могут быть определены из решения статической задачи. Если их значения никак не следуют из регламентных данных (как, например, при определении скорости изменения накопленного объема при заданных входных и выходных потоках в аппарате), то их получают путем наблюдения за поведением реального объекта или даже путем проведения специальных экспериментов.

3. Насос и клапан

Регулирующий клапан - один из конструктивных видов регулирующей регулирующей трубопроводной арматуры. Это наиболее часто применяющийся тип регулирующей арматуры как для непрерывного (аналогового), так и для дискретного регулирования расхода и давления. Выполнение этой задачи регулирующие клапаны осуществляют за счёт изменения расхода среды через своё проходное сечение.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации применяются различные виды управления регулирующей арматурой, чаще всего при этом используются специальные приводы и управление с помощью промышленных микроконтроллеров по команде от датчиков, фиксирующих параметры среды в трубопроводе.

Используются электрические, пневматические, гидравлические и электро-магнитные приводы для регулирующих клапанов. В современной промышленности уже редко, но все же встречается, основной способ управления регуляторами в прошлом - ручное управление

Конструкции регулирующих органов

Односедёльные и двухседёльные клапаны

В седёльных клапанах подвижным элементом служит плунжер, который может быть игольчатым, стержневым или тарельчатым. Плунжер перемещается перпендикулярно оси потока среды через седло (или сёдла), изменяя проходное сечение. Наиболее часто встречаемые - двухседёльные клапаны, так как их затвор хорошо уравновешен. Это позволяет их применять для непрерывного регулирования давления до 6,3 МПа в трубопроводах диаметром до 300 мм, при этом используя исполнительные механизмы меньшей мощности, чем односедёльные. Односедёльные клапаны применяются чаще всего для небольших диаметров прохода из-за своего неуравновешенного плунжера. Также преимущество двухседёльных клапанов состоит в том, что такой конструкцией гораздо легче обеспечить требуемую для запорно-регулирующей арматуры герметичность с помощью плунжера, имеющего специальный регулирующий профиль для контакта с одним седлом, а для посадки в другое седло - уплотнительную поверхность для более плотного контакта.

Односедёльный регулирующий клапан.	Двухседельные клапаны для систем механической очистки

Клеточные клапана

Затвор клеточных клапанов выполняется в виде полого цилиндра, который перемещается внутри клетки, являющейся направляющим устройством и, одновременно, седлом в корпусе. В клетке имеются радиальные отверстия (перфорация), позволяющие регулировать расход среды. Ранее такие клапаны назывались поршневыми перфорированными. Клеточные клапаны за счёт своей конструкции позволяют снизить шум, вибрацию и кавитацию при работе арматуры.

Мембранные клапаны

В клапанах этого типа используются встроенные или вынесенные мембранные пневмо- или гидроприводы. В случае встроенного привода расход рабочей среды напрямую изменяется за счёт перекрытия прохода в седле гибкой мембраной из резины, фторопласта или полиэтилена, на которую воздействует давление управляющей среды. Если привод вынесен, то перестановочное усилие передаётся через мембрану на опору штока клапана, а через него на регулирующий орган; когда давление управляющей среды сбрасывается, пружина возвращает мембрану в начальное положение. Чтобы усилия от среды и сила трения в направляющих и уплотнении не приводили к снижению точности работы клапана, в такой арматуре часто используются дополнительные устройства - позиционеры, контролирующие положение штока. Мембранные клапаны могут быть как одно-, так и двухседёльные.

Золотниковые клапаны

Основным достоинством таких клапанов является высокая герметичность подвижного соединения и коррозионная стойкость материалов, из которых изготавливаются мембраны, что позволяет обеспечить хорошую защиту внутренних поверхностей арматуры от воздействия рабочих сред, которые могут быть агрессивными.

В этих устройствах регулирование расхода среды происходит при повороте золотника на необходимый угол, в отличие от других клапанов с поступательным движением штока или мембраны. Такие клапаны применяются, как правило, в энергетике и имеют альтернативное название «регулирующий кран», так как по принципу действия принадлежат к кранам

Современный регулирующий клапан с электрическим приводом

Насос - гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя или мускульную энергию (в ручных насосах) в энергию потока жидкости, служащая для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твёрдыми и коллоидными веществами или сжиженных газов. Разность давлений жидкости на выходе из насоса и присоединённом трубопроводе обусловливает её перемещение.



Центробежный насос -- насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость.

Центробежный насос в разрезе

3.1 Описание технологического узла

В тренажере моделируется система из двух герметизированных емкостей: всасывающей (Е-1) и рабочей (Е-2) - между которыми насосом перекачивается рабочая жидкость (рис. 3.1).

Рис.3.1.Технологическая установка из двух емкостей

Расход жидкости поддерживается регулятором, клапан которого расположен на перетоке. В качестве рабочей жидкости используется вода, емкости герметизируются защитным слоем азота. Эта система позволяет обучать Операторов управлению насосом и клапанной сборкой регулятора.

3.2 Принципы управления

Вода подается в емкость всасывания насосов Е-1. Датчик LIR-401 контролирует уровень жидкости в Е-1.

Давление в емкости Е-1 поддерживает двухканальный регулятор PIRC-210. Клапан «А» регулятора выпускает азот в атмосферу, когда давление превосходит вставку регулятора, а через клапан «В» азот подается в емкость, если давление ниже вставки.

Вода из Е-1 откачивается основным насосом Н-1А (или резервным насосом Н-1В) в рабочую емкость Е-2; ее расход поддерживает регулятор FIRC-110 с помощью клапана FV110, расположенного на трубопроводе от насосов в емкость Е-2. Датчик PIR-220 показывает давление в линии нагнетания насосов Н-1/А, В. Давление в емкости Е-2 также поддерживается с помощью азота и регулируется двухканальным регулятором PIRC-230, аналогичным PIRC-210. Датчик LIR-402 контролирует уровень жидкости в Е-2.

3.3 Измеряемые и управляющие переменные технологического узла и их значения в нормальном режиме работы

3.3.1 Измеряемые переменные (датчики)

№ позиции (тэг)	Измеряемая переменная	Единица измерения	Значение в нормальном режиме
FIRС-110	Поток воды из Е-1 в Е-2	мі/ч	227.00
LIR-401	Уровень в емкости Е-1	%	50.00
LIR-402	Уровень в емкости Е-2	%	50.00
РIR-220	Давление нагнетания насосов Н-1/А,В	кг/смІ	4.95
РIRС-210	Давление в емкости Е-1	кг/смІ	2.52
РIRС-230	Давление в емкости Е-2	кг/смІ	2.52

3.3.2 Аналоговые управляющие параметры (регуляторы)

№ позиции (тэг)	Регулируемая переменная	Выход на клапан (%)	Режим управления	Тип регулиров
FIRC-110	Поток воды из Е-1 в Е-2	38.3	Автомат.	Локальн.
НС-110	Задвижка на байпасе регул. клапана прибора FIRC-110	0.0	Ручн.	-
PIRС-210	Давление в емкости Е-1	«А» 0.0	Автомат.	Локальн.
		«B» 0.0
PIRС-230	Давление в емкости Е-2	«А» 0.0	Автомат.	Локалн.
		«B» 0.0

3.3.3 Дискретные управляющие параметры (Операторские ключи)

Имя ключа (тэг)	Оборудование / Назначение	Положение ключа
ВV-110	Отсекатели регулирующего клапана FV-110	ОТКР
HV-001	Отсекатель на линии подачи жидкости в емкость Е-1	ОТКР
HV-002	Отсекатель на линии отвода жидкости из емкости Е-2	ОТКР
HV-003	Отсекатель на линии дренажа емкости Е-1	ЗАКР
HV-004	Отсекатель на линии дренажа емкости Е-2	ЗАКР
Н-1А	Основной насос откачки воды из емкости Е-1	ВКЛ
Н-1В	Резервный насос откачки воды из емкости Е-1	ВЫКЛ

3.4 Стандартные процедуры

К числу стандартных процедур в тренажерной модели «Насос и клапан» относятся «Холодный старт» и «Нормальный останов». Стратегия действий оператора и подробная последовательность операций приведены ниже.

3.4.1 Холодный старт

Общие замечания

Цель упражнения «Холодный старт» - научить Вас последовательности действий, необходимых для безопасного и правильного пуска узла перекачки жидкости.

Предполагается, что необходимое оборудование до и после системы емкостей (т.е. выше и ниже ее по технологической цепочке) готово к пуску. Прежде, чем подавать рабочую жидкость в технологический узел, необходимо, чтобы все системы общего пользования были запущены, проверены и готовы к работе.

Предполагается, что следующие системы, которые не моделируются в тренажере, находятся в состоянии готовности для пуска:

1. Оборудование для подачи рабочей жидкости

2. Емкость для приема рабочей жидкости

3. Заводские системы общего назначения:

• Заводской и приборный воздух

• Система электроснабжения

• Система подачи азота

• Дренажная система.

Оператор должен быть уверен, что все из перечисленных ниже предпусковых операций выполнены и оборудование готово к началу пуска.

Предпусковые операции:

1. Промывка и очистка трубопроводов и оборудования, удаление заглушек.

2. Проверка проходимости трубопроводов по всей технологической цепочке с обязательным контролем наличия давления.

3. Прием на установку электроэнергии, воздуха КИП и технологического воздуха, азота.

4. Проверка работоспособности оборудования, подготовка к работе и обкатка насосов.

5. Проверка и введение в работу приборов КИП (все регуляторы должны находиться в ручном режиме с закрытыми регулирующими клапанами).

6. Уведомление о начале пуска персонала всех служб, связанных с работой узла.

Ниже описывается процедура пуска, т.е. последовательность действий оператора при пуске технологического узла.

Процедура

Оператор должен выполнить следующие действия:

1. Подать воду в емкость Е-1. Для этого открыть отсекатель HV-001 на линии воды в Е1. Уровень в емкости контролировать по показаниям датчика LIR-401.

На реальной установке, если емкосты не снабжена уровнемером, контроль заполнения ведут по мерному стеклу.

2. Пустить азот в Е-1. Для этого открыть клапан «В» регулятора PIRC-210.

3. Когда давление в Е-1 будет близко к 2.52 кг/см², перевести регулятор PIRC-210 в автоматический режим с уставкой 2.52 кг/см².

4. Аналогичным образом герметизировать емкость Е-2, используя клапан «В» регулятора PIRC-230. Перевести регулятор в автоматический режим с уставкой 2.52 кг/см².

5. Когда уровень в емкосты Е-1 повысится приблизительно до 40%, включить насос Н1А.

6. Открыть отсекатели (BV-110) регулирующего клапана на клапанной сборке прибора FIRC-110.

7. Вручную открыть клапан FV-110 регулятора расхода FIRC-110 на 10-20%.

8. Следить за ростом уровня в емкости Е2 по показаниям датчика LIR-402.

9. Когда уровень в емкости Е1 повысится до 50%, для поддержания его вблизи 50% постепенно увеличивать расход воды через насосы, открывая клапан FV-110. Когда расход воды будет близок к 227.0 м3/ч, перевести регулятор расхода воды FIRC-110 в автоматический режим с уставкой 227.0 м3/ч.

10. Когда уровень повысится до 45-50%, открыть отсекатель HV-002 на линии отвода жидкости из Е-2.

Через некоторое время узел перекачки жидкости выйдет на нормальный режим работы.

3.4.2 Нормальный останов

Общие замечания.

Цель упражнения. «Нормальный останов» - научить Оператора необходимой последовательности действий для правильного и безопасного отключения оборудования.

Полный останов узла перекачки жидкости производится обычно для проведения планового ремонта основного оборудования или из-за производственной необходимости по указанию руководства. Все заинтересованные службы должны быть уведомлены о предстоящем отключении.

Процедура.

Оператор должен выполнить следующие действия:

1. Прекратить подачу воды в Е-1, закрыв отсекатель HV-001.

2. Когда уровень в Е-1 понизится до 5-10%, перевести регулятор расхода FIRC-110 в ручной режим и закрыть клапан. Закрыть отсекатели BV-110 у регулирующего клапана на клапанной сборке прибора FIRC-110.

3. Выключить насос Н-1А.

4. Дренировать остаток жидкости из емкости Е-1. Для этого открыть отсекатель HV-003 на линии дренажа из Е-1. После опустошения емкости отсекатель закрыть.

5. Перевести регулятор давления PIRC-210 в ручной режим. Закрыть клапан «B» и открыть клапан «A», чтобы сбросить давление в емкости Е-1.

6. Когда уровень в Е2 понизится до 5%, закрыть отсекатель HV-002 на линии отвода воды.

7. Дренировать остаток жидкости из емкости Е-2. Для этого открыть отсекатель HV-004 на линии дренажа из Е2 После опустошения емкости отсекатель закрыть.

8. Перевести регулятор давления PIRC-230 в ручной режим. Закрыть клапан «B» и открыть клапан «A», чтобы сбросить давление в емкости Е2.

9. Когда давление в емкостях Е-1 и Е-2 понизится до значений, близких к 0 кг/см2, закрыть оба клапана «А».

На реальном производстве далее следует сбросить давление с корпусов насосов подготовить систему для безопасной работы пеpсонала при ремонте или техническом обслуживании оборудования. Эти операции в тренажере не моделируются и должны выполняться в соответствии с действующими на предприятии инструкциями.

3.5 Тренировочные упражнения

Для каждого из описанных ниже упражнений в раздел «Наблюдения» включены наиболее заметные изменения, которые возникают при нарушении нормальной работы технологического узла.

3.5.1 Упражнение 1 - Отказ основного насоса воды Н-1А

Цель упражнения. Научить оператора распознавать эту аварию по изменениям показаний приборов и предпринимать необходимые действия для возврата к нормальному режиму.

Описание ситуации. Узел функционирует в нормальном режиме, когда внезапно отказывает работающий насос воды Н-1А, и расход воды (FIRC-110) резко падает до нуля.

Признаки. Будут иметь место следующие изменения:

1. Расход воды (FIRС-110) упадет до нуля.

2. Давление нагнетания Н-1/A, B (PIR-220) уменьшится.

3. Уровень в емкости Е-1 (LIR-401) увеличится.

4. Уровень в емкости Е-2 (LIR-402) уменьшится.

Требуемые действия. Когда насос питающей воды отказывает, пропадает поток воды в Е-2. Это должно быть исправлено прежде, чем повлияет на работу аппаратов далее по ходу процесса. Запуск резервного насоса вернет процесс обратно в нормальный режим.

Процедура.

Определив причину нарушения, оператор должен выполнить следующие действия:

1. Отключить основной насос воды Н-1А.

2. Перевести регулятор расхода FIRC-110 в ручной режим и прикрыть клапан до 10-20%.

3. Запустить резервный насос воды Н-1В.

4. Управляя клапаном регулятора расхода FIRC110, установить уровень в емкости Е-1 вблизи 50%.

5. Перевести регулятор FIRC-110 в автоматический режим с уставкой 227 м³/ч.

6. Следить за уровнем в емкости Е-2 по показаниям датчика LIR-402. Для того чтобы не упустить уровень, при необходимости использовать отсекатель HV-002, расположенный на линии отвода воды из Е-2.

Режим работы узла перекачки жидкости постепенно вернется к норме.

3.5.2 Упражнение 2 - Отказ основного и резервного насосов воды Н-1/A,B

Цель упражнения. Научить Оператора распознавать эту аварию по изменениям показаний приборов и предпринимать необходимые действия.

Описание ситуации. Технологический узел функционирует в нормальном режиме, когда внезапно отказывает работающий насос воды Н-1А, и расход воды через клапан регулятора FIRC-110 падает до нуля. При этом резервный насос Н-1В также неисправен (или не готов к работе).

Признаки. Будут иметь место следующие изменения:

1. Расход воды (FIRС-110) упадет до нуля.

2. Давление нагнетания насосов Н-1/A, B (PIR-220) уменьшится.

3. Уровень в емкости Е-1 (LIR-401) увеличится.

4. Уровень в Е2 (LIR-402) уменьшится.

Требуемые действия. Когда отказывают оба водяных насоса, становится невозможным поддерживать функционирование всей системы. Если подача воды не будет восстановлена за короткое время, то вода перестанет поступать в аппараты, расположенные далее по ходу процесса. Так как нет исправного водяного насоса, потребуется отключить технологический узел до восстановления работоспособности одного из насосов.

Процедура.

Если ни один из двух водяных насосов не удается привести в рабочее состояние, то необходимо остановить технологический узел. Для этого оператор должен:

1. Перевести регулятор FIRC-110 в ручной режим и закрыть его клапан.

2.Убедиться, что основной и резервный насосы воды Н-1/А, В выключены.

3. Прекратить подачу воды в емкость Е-1, закрыв отсекатель HV-001.

4. Открыть отсекатель HV-003, расположенный на линии дренажа из емкости Е-1, и оставить его открытым до тех пор, пока Е-1 не будет опорожнена.

5. Когда уровень в емкости Е-2 понизится до 5%, закрыть отсекатель HV-002 на линии отвода воды из Е-2.

6. Открыть отсекатель HV-004, расположенный на линии дренажа из емкости Е-2, и оставить его открытым до тех пор, пока емкость Е-2 не будет опорожнена.

7. Перевести регуляторы давления PIRC-210 и PIRC-230 в ручной режим. Закрыть клапаны «B» и открыть клапаны «A», чтобы сбросить давление до 0 кг/см².

8. Закрыть все регулирующие клапаны и отсекатели.

Узел перекачки жидкости остановлен. На реальной установке необходимо сбросить давление с корпуса насосов Н-1/A, B и оповестить ремонтные службы о неисправности насосов.

3.5.3 Упражнение 3 - Отказ клапана FV-110 на линии в Е-2 в положении ОТКРЫТ

Цель упражнения. Распознавание отказа клапана регулятора на линии отвода воды в емкость Е2 по его последствиям, изучение правильных действий в такой ситуации.

Описание ситуации. Технологический узел функционирует в нормальном режиме, когда расход воды на перетоке из Е-1 в Е-2 (FIRC-110) резко возрастает.

Признаки. Будут иметь место следующие изменения:

1. Расход воды (FIRС-110) увеличится.

2. Давление нагнетания насосов Н-1/A,B (PIR- 220) уменьшится.

3. Уровень в емкости Е1 (LIR-401) уменьшится.

4. Уровень в емкости Е2 (LIR-402) увеличится.

Требуемые действия. Оператор должен быстро распознать такой отказ регулирующего клапана, не допуская опорожнения емкости Е-1 и сброса насосов. Необходимо отсечь отказавший клапан задвижками и перейти на управление отводом воды по байпасу клапанной сборки. Если это невозможно, следует остановить работу узла.

Процедура.

Когда оператор определит повреждение, он должен выполнить следующие действия:

1. Отсечь неисправный регулирующий клапан FV-110 прибора FIRC-110, закрыв отсекатели BV-110.

2. Дождаться, пока уровни в емкостях Е-1 и Е-2 окажутся вблизи нормы.

3. Открыть задвижку НС-110 на байпасе клапанной сборки так, чтобы вернуть расход воды из Е-1 в Е-2 к норме 227.0 м³/ч. Расход воды контролировать по показаниям датчика FIRС-110. Если жидкость в Е-1 отсутствует, то происходит сброс насоса Н-1А. В этом случае перед открытием байпасной задвижки HC-110 следует перепустить (выключить и включить) насос Н-1А.

Нормальный режим работы технологического узла постепенно восстановится.

На реальном производстве необходимо сообщить о неисправности клапана в службу КИП и управлять отводом воды вручную, пока клапан не будет отремонтирован.

3.5.4 Упражнение 4 - Отказ клапана FV-110 на линии в Е-2 в положении ЗАКРЫТ

Цель упражнения. Распознавание отказа клапана регулятора на линии отвода воды в емкость Е-2 по его последствиям, изучение правильных действий в такой ситуации.

Описание ситуации. Установка функционирует в нормальном режиме, когда клапан регулятора расхода на линии перетока воды в емкость Е-2 внезапно закрывается и расход воды (FIRC-110) падает до нуля.

Признаки. Будут иметь место следующие изменения:

1. Расход воды (FIRС-110) уменьшится до нуля.

2. Давление нагнетания насосов Н-1/A, B (PIR-220) увеличится.

3. Уровень в емкости Е-2 (LIR-402) уменьшится.

4. Уровень в емкости Е-1 (LIR-401) увеличится.

Требуемые действия. Оператор должен быстро распознать такой отказ регулирующего клапана, не допуская переполнения емкости Е-1 и опустошения емкости Е-2. Необходимо отсечь отказавший клапан задвижками и перейти на управление отводом воды по байпасу клапанной сборки. Если это сделать невозможно, то следует остановить работу узла.

Процедура.

Когда оператор определит повреждение, он должен выполнить следующие действия:

1. Отсечь неисправный регулирующий клапан FV-110 прибора FIRC-110, закрыв отсекатели BV-110.

2. Изменяя положение задвижки НС-110 на байпасе клапанной сборки, отрегулировать уровень в емкости Е-1 вблизи нормы (50%).

3. Отрегулировать положение задвижки НС-110 на байпасе клапанной сборки так, чтобы вернуть расход воды из Е-1 в Е-2 к норме (227.0 м³/ч). Расход воды контролировать по показаниям датчика FIRС-110.

4. Следить за уровнем в емкости Е2 по показаниям датчика LIR-402. Для того, чтобы не упустить уровень, при необходимости использовать отсекатель HV-002, расположенный на линии отвода воды из Е-2.

Нормальный режим работы технологического узла постепенно восстановится.

На реальном производстве необходимо сообщить о неисправности клапана в службу КИП и управлять отводом воды вручную, пока клапан не будет отремонтирован.

3.5.5 Упражнение 5 - Колебания клапана FV-110 на линии откачки воды в емкость Е-2

Цель упражнения. Научить оператора распознавать неисправность регулирующего клапана на линии отвода воды в Е-2 и устранять ее.

Описание ситуации. Узел функционирует в нормальном режиме, когда датчик FIRС-110 показывает колебания расхода.

Признаки. Будут иметь место следующие изменения:

1. Расход воды (FIRС-110) будет колебаться от нулевого до максимального значений.

2. Уровни воды в емкостях Е-1 (LIR-401) и Е-2 (LIR402) будут колебаться.

Требуемые действия. Оператор должен распознать такой отказ клапана регулятора и взять систему под контроль. Необходимо отсечь отказавший клапан и перейти на управление отводом воды по байпасу клапанной сборки. Если это невозможно, следует остановить работу узла.

Процедура.

Когда оператор определит повреждение, он должен выполнить следующие действия:

1. Перевести регулятор FIRC-110 в ручной режим. Убедиться, что клапан не управляется вручную - колебания расхода через клапан продолжаются.

2. Отсечь неисправный регулирующий клапан FV-110 прибора FIRC-110, закрыв отсекатели BV-110.

3. Изменяя положение задвижки НС-110 на байпасе клапанной сборки, отрегулировать уровень в емкости Е-1 вблизи нормы (50%).

4. Отрегулировать положение задвижки НС-110 на байпасе клапанной сборки так, чтобы вернуть расход воды из Е-1 в Е-2 к норме (227.0 м³/ч). Расход воды контролировать по показаниям датчика FIRС-110.

5. Следить за уровнем в емкости Е2 по показаниям датчика LIR-402. Для того, чтобы не упустить уровень, при необходимости использовать отсекатель HV-002, расположенный на линии отвода воды из Е-2.

Нормальный режим работы технологического узла постепенно восстановится.

На реальном производстве необходимо сообщить о неисправности клапана в службу КИП и управлять отводом воды вручную, пока клапан не будет отремонтирован.

4. Система емкостей

Ёмкость - сосуд, контейнер или резервуар для хранения или транспортирования жидкостей, газов или сыпучих тел.

Резервуар - представляет собой герметично закрываемый или открытый, стационарный сосуд, наполняемый жидким или газообразным веществом

4.1 Описание технологического узла

Моделируется система из двух емкостей, между которыми самотеком перетекает рабочая жидкость (рис. 4.1). Эта система позволяет демонстрировать принципы гидростатики. Емкости расположены на разной высоте. Чтобы изменить расход рабочей жидкости на перетоке между емкостями, можно изменять давления и уровни в емкостях.

В качестве рабочей жидкости используется вода.



Рис. 4.1. Схема системы емкостей

4.2 Принципы управления

Вода подается в емкость Е-1 с расходом, который поддерживается регулятором FIRC110 с помощью клапана FV-110, расположенного на трубопроводе подачи воды в Е-1. Датчик PIR-200 контролирует давление во входном трубопроводе, датчик PIR-201 - на входе в Е-1.

Давление в емкости Е-1 поддерживает двухканальный регулятор PIRC-210. Клапан «А» регулятора выпускает азот в атмосферу, когда давление превосходит уставку регулятора, а через клапан «В» азот подается в емкость, когда давление ниже уставки. Имеется зона нечувствительности, когда оба клапана закрыты: азот не выпускается из емкости и не подается в нее.

Вода вытекает из нижней части емкости Е-1 по трубопроводу, на котором расположен клапан LV-410 регулятора LIRC-410, поддерживающего заданный уровень в емкости Е-1. Датчик давления PIR-211 показывает давление на выходе из емкости Е-1.

Вода перетекает в емкость Е-2, датчик FIR-120 показывает расход воды на перетоке в Е2, датчик PIR-220 - давление на входе в Е-2. Давление в емкости Е2, как и давление в емкости Е1, поддерживается с помощью азота и регулируется двухканальным регулятором PIRC230.

Вода из Е-2 откачивается основным насосом Н-1А или резервным насосом Н-1В по трубопроводу с клапаном LV-430 регулятора LIRC-430, который поддерживает заданный уровень в емкости Е-2. Датчик PIR-231 показывает давление выпуска воды из Е-2, датчик PIR-232 - давление нагнетания насосов Н-1/А, В, датчик PIR-233 - давление после клапана LV-430, датчик FIR-130 - расход воды из Е-2. При уходе уровня в емкости Е-2 насосы Н-1/А, В сбрасывают. Для возврата их в работу требуется их перепуск (выключить и снова включить).

4.3 Измеряемые и управляющие переменные системы емкостей и их значения в нормальном режиме работы

4.3.1 Измеряемые переменные (датчики)

№ позиции (тэг)	Измеряемая переменная	Единица измерения	Значение в нормальном режиме
FIRC-110	Расход воды в емкость Е-1	м3/ч	227.00
FIR-120	Расход воды из Е-1 в Е-2	м3/ч	227.00
FIR-130	Расход воды из Е-2	м3/ч	227.00
LIRC-410	Уровень воды в емкости Е-1	%	50.00
LIRC-430	Уровень воды в емкости Е-2	%	50.00
PIR-200	Давление воды во входном трубопроводе	кг/см2	5.33
PIR-201	Давление воды на входе в Е-1	кг/см2	4.22
PIRС210	Давление в емкости Е-1	кг/см2	4.22
PIR-211	Давление воды на выходе из Е-1	кг/см2	4.68
PIR-220	Давление воды на входе в Е-2	кг/см2	2.11
PIRС-230	Давление в емкости Е-2	кг/см2	2.11
PIR-231	Давление воды на выходе из Е-2	кг/см2	2.58
PIR-232	Давление нагнетания насосов Н-1/А, В	кг/см2	5.02
PIR-233	Давление после клапана LV-430	кг/см2	2.52

4.3.2 Аналоговые управляющие параметры (регуляторы)

№ позиции (тэг)	Регулируемая переменная	Выход на клапан (%)	Режим управления	Тип регулиров.
FIRC-110	Поток воды в Е-1	50.0	Авто	Лок
НС-110	Задвижка на байпасе регул. - клапана прибора FIRC-110	0.0	Ручн	-
НС-410	Задвижка на байпасе регул. клапана прибора LIRC-410	0.0	Ручн	-
НС-430	Задвижка на байпасе регул. клапана прибора LIRC-430	0.0	Ручн	-
LIRC-410	Уровень воды в Е-1	40.3	Авто	Лок
LIRC-430	Уровень воды в Е-2	39.6	Авто	Лок
PIRС-210	Давление газа в емкости Е-1	«А» 0.0 «B» 0.0	Авто	Лок
PIRС-230	Давление газа в емкости Е-2	«А» 0.0 «B» 0.0	Авто	Лок

4.3.3 Дискретные управляющие параметры (Операторские ключи)

Имя ключа (тэг)	Оборудование / Назначение	Положение ключа
ВV-110	Отсекатели регулирующего клапана FV-110	ОТКР
ВV-410	Отсекатели регулирующего клапана LV-410	ОТКР
ВV-430	Отсекатели регулирующего клапана LV-430	ОТКР
HV-001	Отсекатель на линии дренажа емкости Е-1	ЗАКР
HV-002	Отсекатель на линии дренажа емкости Е-2	ЗАКР
Н-1А	Основной насос воды	ВКЛ
Н-1В	Резервный насос воды	ВЫКЛ

4.4 Стандартные процедуры

К числу стандартных процедур в тренажерной модели «Система емкостей» относятся «Холодный старт» и «Нормальный останов». Стратегия действий оператора и подробная последовательность операций приведены ниже.

4.4.1 Холодный старт

Упражнение «Холодный старт» позволит Вам изучить последовательных действий, необходимых для безопасного и правильного пуска узла.

Предполагается, что необходимое оборудование до и после системы емкостей (т.е. выше и ниже ее по технологической цепочке) готово к пуску. Прежде, чем подавать рабочую жидкость в технологический узел, необходимо, чтобы все системы общего пользования были запущены, проверены и готовы к работе.

Предполагается, что следующие системы, которые не моделируются в тренажере, находятся в состоянии готовности для пуска:

1. Оборудование для подачи рабочей жидкости

2. Емкость для приема рабочей жидкости

3. Заводские системы общего назначения:

• Заводской и приборный воздух

• Система электроснабжения

• Система подачи азота

• Дренажная система.

Оператор должен быть уверен, что все из перечисленных ниже предпусковых операций выполнены и оборудование готово к началу пуска.

Предпусковые операции:

1. Промывка и очистка трубопроводов и оборудования, удаление заглушек.

2. Проверка проходимости трубопроводов по всей технологической цепочке с обязательным контролем наличия давления.

3. Прием на установку электроэнергии, воздуха КИП и технологического воздуха, азота.

4. Проверка работоспособности оборудования, подготовка к работе и обкатка насосов.

5. Проверка и введение в работу приборов КИП (все регуляторы должны находиться в ручном режиме с закрытыми регулирующими клапанами).

6. Уведомление о начале пуска персонала всех служб, связанных с работой узла.

Ниже описывается процедура пуска, т.е. последовательность действий Оператора при пуске технологического узла.

Процедура.

Оператор должен выполнить следующие действия:

1. Подать воду в емкость Е-1. Для этого открыть отсекатели BV-110 регулирующего клапана на клапанной сборке и клапан регулятор расхода FIRC-110 на 25 %.

2. Открыть клапан «В» регулятора PIRC210 приблизительно на 50%, чтобы пустить азот в емкость Е-1.

3. Когда давление в Е-1 будет близко к 4.22 кг/см², перевести регулятор PIRC-210 в автоматический режим с уставкой 4.22 кг/см².

4. Когда уровень жидкости в емкости Е-1 (датчик LIRC-410) приблизится к 30%, открыть отсекатели BV-410 регулирующего клапана на клапанной сборке прибора LIRC-410 Открыть вручную клапан LV-410 на перетоке, чтобы подать жидкость в емкость Е-2.

5. Когда датчик LIRC-430 зафиксирует повышение уровня в емкости Е-2 приблизительно до 10%, открыть клапан «В» регулятора PIRC-230 примерно на 20%, чтобы пустить азот.

6. Когда давление в емкости Е-2 приблизится к 2.11 кг/см², перевести регулятор PIRC-230 в автоматический режим с уставкой 2.11 кг/см².

7. Когда уровень в емкости Е-1 повысится до 50%, перевести регулятор LIRC-410 в автоматический режим с уставкой 50%.

8. Когда уровень в емкости Е-2 повысится приблизительно до 40%, запустить насос Н1А.

9. Открыть отсекатели BV-430 регулирующего клапана на клапанной сборке прибора LIRC-430.

10. Вручную слегка открыть клапан LV-430 регулятора LIRC-430, чтобы установить небольшой отвод жидкости из Е-2.

11. Когда уровень в Е-2 повысится до 50%, перевести регулятор LIRC-430 в автоматический режим с уставкой 50%.

12. Перевести регулятор расхода воды FIRC-110 в автоматический режим и постепенно увеличивать уставку на расход до 227.0 м³/ч.

После этого система емкостей выйдет на расчетный режим работы.

4.4.2 Нормальный останов

Общие замечания.

Цель упражнения «Нормальный останов» -научиться последовательности действий для правильного и безопасного отключения узла.

Полный останов технологического узла производится обычно для проведения планового ремонта основного оборудования или из-за производственной необходимости по указанию руководства. Все заинтересованные службы должны быть уведомлены о предстоящем отключении.

Процедура.

Оператор должен выполнить следующие действия:

1. Прекратить подачу воды в емкость Е-1. Для этого перевести регулятор FIRC-110 в ручной режим и полностью закрыть его клапан.

2. Перевести регулятор LIRC-410 в ручной режим и оставить клапан открытым, чтобы опорожнить емкость Е-1.

3. Когда уровень в емкости Е-1 понизится приблизительно до 5%, закрыть клапан регулятора LIRC-410.

4. Перевести регулятор LIRC-430 в ручной режим с открытым клапаном, чтобы осушить емкость Е-2.

5. Когда уровень в емкости Е-2 (датчик LIRC-430) составит 5-10%, отключить насос Н-1А.

6. Открыть отсекатели HV-001 и HV-002, чтобы сдренировать остатки жидкости из емкостей Е-1 и Е-2 соответственно. После опустошения емкостей закрыть отсекатели HV-001 и HV-002.

7. Перевести регуляторы давления PIRC210 и PIRC230 в ручной режим. Закрыть клапаны «B» и открыть клапаны «A», чтобы сбросить давление.

8. Когда датчики PIRC-210 и PIRC-230 покажут 0 кг/см², закрыть все регулирующие клапаны.

9. Закрыть отсекатели BV-110, BV-410, BV-430 регулирующих клапанов на всех клапанных сборках.

Операции по подготовке аппаратов к ремонту в тренажере не моделируются и должны выполняться в соответствии с действующими на предприятии инструкциями.

4.5 Тренировочные упражнения

Для каждого из описанных ниже упражнений в раздел «Наблюдения» включены наиболее заметные изменения, которые возникают при нарушении нормальной работы технологического узла.

4.5.1 Упражнение 1 - Отказ основного насоса воды Н-1А

Цель упражнения. Научить Оператора распознавать эту аварию по изменениям показаний приборов и предпринимать необходимые действия для возврата к нормальному режиму.

Описание ситуации. Система функционирует в нормальном режиме, когда внезапно отказывает работающий насос воды Н-1А.

Признаки. Будут иметь место следующие изменения:

1.Расход воды из Е-2 (FIR-130) упадет до нуля.

2.Давление воды из Е2 (PIR-231) вырастет.

3.Уровень воды в Е-2 (LIRC-430) вырастет. Клапан LV-430 откроется).

4.Давление нагнетания насосов Н-1/A, B (PIR-232) и давление после клапана (PIR-233) уменьшатся.

Требуемые действия. Когда отвод воды из Е2 прекращается, необходимо быстро его восстановить, прежде чем это повлияет на последующие аппараты. Чтобы вернуть процесс к норме, необходимо быстро запустить резервный насос.

Процедура.

Определив причину нарушения, Оператор должен выполнить следующие действия:

1. Перевести регулятор уровня LIRC-430 в ручной режим и прикрыть клапан до 10-20%.

2. Отключить основной насос воды Н-1А.

3. Запустить резервный насос воды Н-1В.

4. Управляя клапаном регулятора уровня LIRC-430, понизить уровень в емкости Е-2 до нормы 50%.

5. Перевести регулятор LIRC-430 в автоматический режим. Режим постепенно вернется к норме.

4.5.2 Упражнение 2 - Самозапуск резервного насоса воды Н-1B

Цель упражнения. Научить Оператора распознавать такой отказ насоса по изменениям показаний приборов и предпринимать необходимые действия для возврата к нормальному режиму.

Описание ситуации. Система емкостей функционирует в нормальном режиме, когда самопроизвольно запускается резервный насос откачки воды Н-1В.

Признаки. Будут иметь место следующие изменения:

1. Давление нагнетания насосов Н-1/A, B (РIR-232) увеличится.

2.Расход воды из емкости Е-2 (FIR-130) увеличится, а затем вернется к норме.

3.Уровень в емкости Е-2 (LIRC-430) уменьшится, а затем вернется к норме.

4. Клапан LV-430 прикроется.

Требуемые действия. Данная неисправность несерьезная, от Оператора требуется только определить причину и отключить резервный насос Н1В.

Процедура.

Когда система в положение САМОЗАПУСК.

Определив причину нарушения, Оператор должен сообщить о ней Инструктору и попросить отключить резервный насос воды Н-1В.

Система постепенно вернется к нормальному режиму работы.

4.5.3 Упражнение 3 - Отказ основного и резервного насосов воды Н-1/A, B

Цель упражнения. Научить Оператора распознавать эту аварию по изменениям показаний приборов и предпринимать необходимые действия для возврата к нормальному режиму.

Описание ситуации. Система емкостей функционирует в нормальном режиме, когда внезапно отказывает работающий насос воды Н-1А. Резервный насос Н1В также неисправен.

Признаки. Будут иметь место следующие изменения:

1.Расход воды из Е-2 (FIR-130) уменьшается до нуля. (Клапан LV-430 откроется на 100%.)

2.Давление нагнетания насосов Н-1/A, B (РIR232) и давление после клапана (PIR-233) уменьшаются.

3.Уровень воды в Е-2 (LIRС-430) увеличивается.

4.Давление воды на выходе из Е-2 (РIR-231) увеличивается.

Требуемые действия. Когда отказывают оба водяных насоса, становится невозможно поддерживать функционирование всей системы. Требуется отключить ее по крайней мере на время, пока какой-нибудь из водяных насосов нельзя будет вернуть в работу.

Процедура.

Когда система в положение ОТКАЗ В ПОЛОЖЕНИИ ВЫКЛ.

Определив причину нарушения рабочего режима и обнаружив неработоспособность также и резервного насоса Н-1B, оператор должен сообщить об этом инструктору и выполнить следующее:

1. Перевести регуляторы FIRC-110, LIRC-410 и LIRC-430 в ручной режим и закрыть их клапаны. (Регуляторы давления PIRC-210 и PIRC-230 можно оставить в автоматическом режиме.)

2. Включить исправный насос воды.

3. Вручную открыть клапан LV-430 регулятора уровня LIRC-430 и установить уровень в Е2 около нормы (50%).

4. Перевести регулятор LIRC-430 в автоматический режим с уставкой 50%.

5. Вручную открыть клапан FV-110 регулятора FIRC-110 на линии подачи воды так, чтобы расход был около 55-60 м³/ч.

6. Вручную открыть клапан LV-410 регулятора уровня LIRC-410 и установить уровень в Е-1 близко к норме (50%).

7. Перевести регулятор LIRC-410 в автоматический режим с уставкой 50%.

8. Постепенно увеличить расход воды в Е-1 до нормы (227.0 м³/ч) и перевести регулятор FIRC-110 в автоматический режим с уставкой 227.0 м³/ч.

Теперь переведите один из ключей MF-001 или MF-002 в положение «Норма», чтобы Оператор мог вернуть систему емкостей к нормальному режиму.

Для этого Оператору необходимо проделать следующие действия: Система постепенно вернется к нормальному режиму работы.

Если ни один из двух водяных насосов не удастся привести в рабочее состояние за короткое время, то необходимо остановить технологический узел. Для этого Оператор должен сделать следующее

1. Выключить основной и резервный насосы воды Н-1/А, В.

2. Открыть отсекатель HV-001, расположенный на линии дренажа из емкости Е-1, и оставить его открытым до тех пор, пока емкость Е-1 не будет опорожнена.

3. Открыть отсекатель HV-002, расположенный на линии дренажа из емкости Е-2, и оставить его открытым до тех пор, пока емкость Е-2 не будет опорожнена.

4. Перевести регуляторы давления PIRC-210 и PIRC-230 в ручной режим. Закрыть клапаны «B» и открыть клапаны «A», чтобы сбросить давление.

5. Когда датчики PIRC-210 и PIRC-230 покажут 0 кг/см², закрыть все регулирующие клапаны.

4.5.4 Упражнение 4 - Отказ клапана LV-430 на линии откачки воды в положении ОТКРЫТ

Цель упражнения. Распознавание отказа клапана регулятора на линии отвода воды из емкости Е2 по его последствиям, изучение правильных действий в такой ситуации.

Описание ситуации. Система емкостей функционирует в нормальном режиме, когда клапан регулятора уровня на линии откачки воды из системы внезапно отказывает в открытом положении.

Признаки. Будут иметь место следующие изменения:

1. Расход воды из Е-2 (FIR-130) возрастет.

2. Уровень в Е-2 (LIR-430) уменьшится.

3. Давление нагнетания насосов Н-1/A, B (PIR-232) слегка уменьшится.

4. Давление воды после клапана (PIR-233) слегка увеличится.

Требуемые действия. Оператор должен быстро распознать такой отказ регулирующего клапана, не допуская опорожнения емкости Е-2. Необходимо отсечь отказавший клапан задвижками и перейти на управление отводом воды по байпасу клапанной сборки.

Процедура.

Определив причину нарушения рабочего режима, Оператор должен выполнить следующие действия:

1. Отсечь неисправный регулирующий клапан прибора LIRC-430, закрыв отсекатели BV-430.

2. Когда в емкости Е-2 восстановится нормальный уровень (50%), слегка открыть задвижку НС-430 на байпасе клапанной сборки.

3. Постепенно открыть задвижку НС-430 на байпасе клапанной сборки так, чтобы поддерживать уровень в емкости Е-2 в пределах 50%. Расход воды контролировать по показаниям датчика FIR-130. Если уровень жидкости в Е-2 будет упущен, то это приведет к сбросу работающего насоса жидкости. В таком случае перед открытием байпасной задвижки HC-430 следует перепустить (выключить и включить) сбросивший насос.

Нормальный режим работы системы емкостей постепенно восстановится.

На реальном производстве необходимо сообщить о неисправности клапана в службу КИП и управлять отводом воды вручную, пока клапан не будет отремонтирован.

4.5.5 Упражнение 5 - Отказ клапана LV-430 на линии откачки воды в положении ЗАКРЫТ

Цель упражнения Распознавание отказа клапана регулятора на линии отвода воды из емкости Е-2 по его последствиям, изучение правильных действий в такой ситуации.

Описание ситуации Система емкостей функционирует в нормальном режиме, когда клапан регулятора уровня на линии откачки воды из системы внезапно закрывается.

Признаки. Будут иметь место следующие изменения:

1.Расход воды из Е-2 (FIR-130) уменьшится до нуля.

2.Уровень воды в Е-2 (LIRC-430) увеличится.

3.Давление нагнетания насосов Н-1/A, B (PIR232) увеличится.

4. Давление воды после клапана (PIR-233) уменьшится.

Требуемые действия Оператор должен быстро распознать такой отказ регулирующего клапана, не допуская переполнения емкости Е2. Необходимо отсечь отказавший клапан задвижками и перейти на управление отводом воды по байпасу клапанной сборки.

Процедура.

Определив причину нарушения рабочего режима, Оператор должен выполнить следующие действия:

1. Отсечь неисправный регулирующий клапан прибора LIRC-430. Для этого закрыть отсекатели BV-430.

2. Открыть задвижку НС-430 на байпасе клапанной сборки, чтобы понизить уровень в емкости Е-2.

3. Когда уровень в Е-2 будет близок к норме (50%), прикрыть задвижку НС-430 на байпасе клапанной сборки так, чтобы вернуть отвод воды из Е-2 к норме - 227.0 м³/ч. Расход воды контролировать по показаниям датчика FIR-130.

Нормальный режим работы системы емкостей постепенно восстановится.

На реальном производстве необходимо сообщить о неисправности клапана в службу КИП и управлять отводом воды вручную, пока клапан не будет отремонтирован.

4.5.6 Упражнение 6 - Колебания клапана LV-430 на линии откачки воды

Цель упражнения. Научить Оператора распознавать неисправность регулирующего клапана на линии отвода воды из емкости Е-2 и устранять ее.

Описание ситуации. Система функционирует в нормальном режиме, когда датчик FIR-130 показывает колебания расхода.

Признаки. Будут иметь место следующие изменения:

1. Расход воды (FIR-130) будет колебаться.

2. Клапан LV-430 будет колебаться от 0% до 100% открытия.

3. Уровень в Е-2 (LIRC-430) будет колебаться.

4. Давление нагнетания насосов Н-1/A, B (PIR-232) и давление после клапана (PIR-233) будут колебаться.

5.Давление в Е-2 (РIRC-230) будет колебаться.

Требуемые действия. Оператор должен распознать такой отказ клапана регулятора и взять систему под контроль. Необходимо отсечь отказавший клапан и перейти на управление отводом воды по байпасу клапанной сборки.

Процедура.

Определив причину нарушения рабочего режима, Оператор должен выполнить следующие действия:

1. Перевести регулятор LIRC-430 в ручной режим. Убедиться, что клапан не управляется вручную - колебания клапана продолжаются.

2. Отсечь неисправный регулирующий клапан прибора LIRC-430. Для этого закрыть отсекатели BV-430.

3. Открыть задвижку НС-430 на байпасе клапанной сборки и установить уровень в емкости Е-2 около нормы (50%).

4. Когда уровень в Е-2 будет близок к норме (50%), прикрыть задвижку НС-430 на байпасе клапанной сборки так, чтобы вернуть отвод воды из Е-2 к норме (227.0 м³/ч). Расход воды контролировать по показаниям датчика FIR-130.

Нормальный режим работы системы емкостей постепенно восстановится.

На реальном производстве необходимо сообщить о неисправности клапана в службу КИП и управлять отводом воды вручную, пока клапан не будет отремонтирован.

5. Центробежный компрессор

Центробежный компрессор (турбокомпрессор) - это такой компрессор, через диффузор и лопатки которого продвигается сжижаемая среда. Движение этой среды в большинстве случаев происходит перпендикулярно оси вращения.

Компрессор (от лат. compressio - сжатие) - устройство промышленного применения для сжатия и подачи воздуха и других газов под давлением.

Принцип работы центробежного компрессора

Во время работы компрессора поток рабочего тела (в основном воздух) движется вдоль оси двигателя, попадая на рабочее колесо. Это колесо в центробежном компрессоре представляет собой диск с заборными (от «забор воздуха») лопатками, которые расходятся от его центра к краям.

Воздух, попадая в межлопаточный диффузорный канал, меняет направление и начинает двигаться от оси колеса к периферии по радиусу. При таком движении на частицы воздуха воздействует центробежная сила, придавая им дополнительную кинетическую энергию. Под действием данной силы рабочее тело сжимается и увеличивает свою скорость.

Сошедший с рабочего колеса воздух уже обладает скоростью, превышающей скорость его вхождения. Устройство под названием диффузор, которое есть в каждом агрегате, позволяет снизить скорость воздушных частиц после того, как они сойдут с рабочего колеса. В диффузоре возросшая кинетическая энергия преобразуется в статическую, что и позволяет на выходе получить более сжатый воздух.

Сферы применения

Препарированный ТРД General Electric J-31 с радиальным центробежным компрессором.

Эти компрессоры используются для получения промышленного воздуха во многих производственных отраслях, включая пищевую, текстильную, фармацевтическую, автомобильную, электронную и химическую промышленность. Без центробежных компрессоров не могут обойтись космонавтика и авиация, нефтепромышленность, компании занимающиеся очисткой воды.

5.1 Описание узла компримирования

Моделируется типичный центробежный компрессор с паровым приводом вместе с его базовым оборудованием (см. рис. 3). Рабочим газом является газообразный пропан. Назначение тренажера состоит в том, чтобы выработать у Операторов понимание принципов сжатия газа и навыки управления узлом компримирования.

Рабочий газ проходит через всасывающую емкость с регулируемым давлением, после чего попадает на всасывающую сторону (на «прием») компрессора. Газ сжимается и проходит в выходной трубопровод («выкид» компрессора) с регулируемым давлением перед тем, как выйти из системы.

Компрессор имеет байпас минимального расхода, который используется для предотвращения помпажа, когда прямоток газа меньше, чем минимально необходимый для компрессора.

Скорость паротурбинного привода регулируется по выходному давлению газа от компрессора.



Рис. 5.1. Схема узла компримирования.

5.2 Принципы управления

Холодный рабочий газ подается во всасывающий барабан Е-1 и, далее, в приемный трубопровод компрессора. Давление во входном трубопроводе из Е-1 поддерживает регулятор PIRC-200, клапан которого PV-200 расположен в линии подачи газа в Е-1. Датчик TIR-310 контролирует температуру в Е-1, датчик FIR-100 - расход рабочего газа в емкость Е-1.

Уровень конденсата в Е-1 контролирует датчик LIR-400. Конденсат по мере набора уровня сбрасывается из Е-1 через ручную задвижку НС-001. Для аварийного сброса давления на емкости Е-1 установлен предохранительный клапан с регулируемой задвижкой НС-003 на байпасе пружинного предохранительного клапана (ППК).

Газ поступает на всасывающую сторону компрессора ТК-1 и сжимается до более высокого давления, когда проходит через ступени компрессора. Сжатый газ выходит из компрессора при заданном давлении, которое поддерживает регулятор PIRС-210. При сжатии температура рабочего газа повышается, ее показывает датчик TIR-320.

Регулятор PIR-210 управляет скоростью паротурбинного привода с помощью клапана PV-210, расположенного на линии подачи пара к турбине. Датчик XIR-700 показывает скорость компрессора.

Газ затем проходит в выходной трубопровод компрессора и отводится после охлаждения в водяном холодильнике Х-1 в емкость с постоянным давлением 10 кг/см². Газ отводится через клапан FV-130 регулятора расхода FIRC-130. Датчик TIR-330 показывает температуру газа после холодильника Х-1.

Если прямоток газа от ТК-1 станет ниже уровня помпажа компрессора, регулятор FIRC-120 открывает клапан FV-120 на байпасе компрессора, чтобы предотвратить возникновение помпажа. После охлаждения газ возвращается в емкость Е-1 на всасывающую сторону компрессора. Датчик FIR-110 контролирует расход газа по байпасу.

При выходе основных параметров узла компримирования за границы рабочего диапазона появляется предупредительная или аварийная сигнализация.

При уменьшении расхода газа от компрессора появляется предупредительное сообщение оператору: «ВОЗМОЖЕН ПОМПАЖ».

При увеличении скорости компрессора выше 18 тыс. оборотов в минуту или по достижении в емкости Е-1 60%-ного уровня срабатывает автоматическая блокировка: закрывается отсекатель HV-010 на линии пара к турбине, чтобы остановить турбокомпрессор.

...