Система автоматического управления установкой нефтеперерабатывающего завода Товарищества с ограниченной ответственностью "Тенгизшевройл"

Таблица 2.1 - Перечень регулируемых параметров

2.1.2 Перечень контролируемых параметров

Система контроля и управления предназначена для оперативного учета, поддержания заданных значений параметров технологического процесса и предотвращения возникновения аварийных ситуаций.

Таблица 2.2 - Перечень контролируемых параметров

2.1.2 Перечень регулируемых параметров

Перечень регулируемых параметров и пределов регулирования отображены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Перечень регулируемых параметров

2.1.3 Приборы для контроля технологических параметров

Для выполнения контроля за технологическими параметрами дожимной насосной станции предусматривается следующие приборы, отображенные ниже.

Преобразователь избыточного давления Метран-150-TG и преобразователь разности давлений Метран-150-CD.

Для измерения давления используются преобразователи избыточного давления Метран-150-TG, для контроля за степенью загрязнения фильтра на нагнетающем трубопроводе используется преобразователь разности давлений Метран-150-CD (рисунок 2.1) [6].

Рисунок 2.1 - Преобразователь избыточного давления Метран-150-TG

Таблица 2.2 - Технические характеристики

Датчики давления серии Метран-150 предназначены для непрерывного преобразования в унифицированный токовый выходной сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART входных измеряемых величин:

– избыточного давления;

– абсолютного давления;

– разности давлений;

– давления-разрежения;

– гидростатического давления (уровня).

Управление параметрами датчика:

– с помощью HART-коммуникатора;

– удаленно с помощью программы HART-Master, HART-модема и компьютера или программных средств АСУТП;

– локального интерфейса оператора

– удаленно с помощью AMS.

Обеспечение взрывозащищенности датчиков с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» достигается размещением их электрических частей во взрывонепроницаемую оболочку по ГОСТ 30852.1, которая имеет высокую степень механической прочности при отсутствии встроенного индикатора и нормальную степень механической прочности при наличии индикатора. Указанный вид взрывозащиты исключает передачу взрыва внутри датчика в окружающую взрывоопасную среду.

Датчик давления выбран по критериям надежности благодаря улучшенной конструкции чувствительного элемента и повышенной устойчивости к перегрузочному давлению. Кроме того, электроника Метран-150 каждые 30 секунд проверяет 64 различных параметра самого датчика и выдает сигнал о состоянии датчика. У преобразователя есть взрывозащищённое исполнение типа взрывонепроницаемая оболочка и искробезопасная цепь. Также в жидкокристаллическом индикаторе датчика Метран-150 применяется know-how мирового уровня - технология COG (Chip on Glass - микросхема в стекле). Микросхема в стекле обеспечивает работу индикатора в условиях очень низких и высоких температур и уменьшает количество контактов электроники и самого индикатора.

Термопреобразователи сопротивления Omnigrad M TR10.

Для измерения температуры используются термопреобразователи сопротивления Omnigrad M TR10 (рисунок 2.2) [7].

Рисунок 2.2 - Термопреобразователь сопротивления Omnigrad M TR10

Таблица 2.3 - Технические характеристики

Универсальный термопреобразователь сопротивления TR10 предназначен для применений в любых отраслях промышленности. Для повышения надежности измерения температуры, термопреобразователь опционально комплектуется нормирующим преобразователем с различными типами прокола передачи данных (4/20мА, HART, Profibus PA, FOUNDATION Fieldbus). Различные присоединения к процессу и материалы смачиваемых частей обеспечивают универсальность применения.

Преимущество прибора:

– Высокая степень универсальности, обусловленная модульной конструкцией, в которой используются стандартные клеммные головки, соответствующие DIN EN 50446, и погружные части с любой необходимой погружной длиной;

– Модульность, универсальность конструкции (DIN 43772);

– Удлинительная шейка для защиты встроенного нормирующего преобразователя от перегрева;

– Короткое время отклика при использовании суженного наконечника термогильзы (опция);

– Тип взрывозащиты: Ex ia;

– Различные типы выходных сигналов: 4..20мА, HART, Profibus PA, FOUNDATION Fieldbus.

Термопреобразователь сопротивления Omnigrad M TR10 является отличным решением для применения в настоящих условиях в связи с наличием взрывозащищенного исполнения, дисплея для контроля по месту и наличия встроенного преобразователя, который выдает унифицированный токовый сигнал 4-20 мА.

Датчик уровня поплавковый (ультразвуковой) ДУУ2М.

Для измерения уровня используется датчик уровня поплавковый (ультразвуковой) ДУУ2М (рисунок 2.3) [8].

Рисунок 2.3 - Датчик уровня поплавковый (ультразвуковой) ДУУ2М

Таблица 2.4 - Технические характеристики

Датчики уровня ультразвуковые ДУУ2М (далее «датчики») предназначены для измерения уровня различных жидкостей, уровней раздела сред многофазных жидкостей (нефть - эмульсия - подтоварная вода и т.п.), а также измерения температуры и давления контролируемой среды.

Применяются в системах автоматизации производственных объектов нефтегазовой, нефтехимической, химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности в аппаратах с атмосферным или избыточным (до 2,0 МПа) давлением.

Датчики устанавливаются на объектах в зонах класса 1 и класса 2 по ГОСТ Р 51330.9, где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории IIB по ГОСТ Р 51330.11 температурной группы T4 (для датчиков ДУУ2М-02Т, -02ТА, -10Т, -10ТА) или температурной группы T5 (для всех остальных датчиков); датчики с номерами разработок, содержащих букву «А», предназначены также для размещения на объектах в зонах класса 0 по ГОСТ Р 51330.9.

Датчики имеют взрывозащищенное исполнение. Соответствие датчиков требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 012/2011 обеспечивается выполнением требований ГОСТ Р 51330.0, ГОСТ Р 51330.10. Датчики соответствуют требованиям технических условий и комплекту КД, согласованной и утвержденной в установленном порядке в соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 012/2011, и «Общим правилам взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств ПБ 09-540-03», имеют вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь», уровень взрывозащиты «Взрывобезопасный» (для датчиков с номерами разработок без буквы «А») или «Особовзрывобезопасный» (для датчиков с номерами разработок с буквой «А») для взрывоопасных смесей категории IIB по ГОСТ Р 51330.11 температурной группы T4 (для датчиков ДУУ2М-02Т, -02ТА, -10Т, -10ТА) или температурной группы T5 (для всех остальных датчиков), маркировку взрывозащиты «1ExibIIBT4 X» (для датчиков ДУУ2М-02Т, -10Т), или «1ExibIIBT5 X» (для остальных датчиков с номерами разработок без буквы «А»), или «0ExiаIIBT4 X» (для датчиков ДУУ2М-02ТА, -10ТА), или «0ExiаIIBT5 X» (для остальных датчиков с номерами разработок с буквой «А») по ГОСТ Р 51330.0 и могут применяться во взрывоопасных зонах согласно требованиям главы 7.3 ПУЭ (Шестое издание) или других нормативно-технических документов, регламентирующих применение оборудования во взрывоопасных зонах.

Датчики предназначены для построения систем автоматизации совместно с контроллерами ГАММА-7М; ГАММА-8М; ГАММА-8МА; ГАММА-10М; ГАММА-11; блоком сопряжения с датчиками БСД; блоком сопряжения с датчиками БСД4 (в составе уровнемера ДУУ4МА).

Датчики выбраны по критерию надежности, наличие существующих датчиков аналогичного типа на производстве, что позволит хранить на складе запасных частей меньшее количество преобразователей. У датчиков также имеется взрывозащищенное исполнения.

Интеллектуальный вихревой расходомер ЭМИС-ВИХРЬ 200.

Для измерения расхода предусматривается использование интеллектуального вихревого расходомера ЭМИС-ВИХРЬ 200 (рисунок 2.4) [9].

Рисунок 2.4 - Интеллектуальный вихревой расходомер ЭМИС-ВИХРЬ 200

Таблица 2.5 - Технические характеристики

Вихревой расходомер газа и пара ЭМИС-ВИХРЬ 200 предназначен для измерения объемного расхода жидкостей, газа и пара в широком диапазоне изменения расхода, давления и температуры измеряемой среды.

Вихревые расходомеры отличаются высокой надежностью и неприхотливостью, поэтому широко применяются для измерения расхода технологических газов и жидкостей, например:

– расход сжатого воздуха и углекислого газа

– расход кислорода, водорода и других газов

– расход нефти с водой и нефтепродуктов невысокой вязкости

– расход технологических жидкостей, в том числе агрессивных и взрывоопасных

Максимальная эффективность использования приборов обеспечивается, если:

Необходимо измерять расход пара или газа с достаточно высоким содержанием жидкости

Газ в трубопроводе содержит твердые механические включения, и установка фильтра не допускается или экономически не выгодна

Необходимо обеспечить максимальную надежность и безопасность при измерении расхода сред с высокой температурой и агрессивных сред

Параметры расхода, давления, температуры, плотности измеряемой среды могут изменяться в процессе измерения, в том числе и скачкообразно

Высокая точность измерений позволяет использовать вихревой расходомер газа и пара ЭМИС-ВИХРЬ 200 для коммерческого учета в составе теплосчетчиков и счетчиков газа:

– учет насыщенного и перегретого пара

– учет природного газа

– учет воды в системах горячего и холодного водоснабжения (ГВС и ХВС).

–

2.1.4 Приборы для регулирования технологических параметров

Регулирование производится при помощи промышленного контроллера. Для регулирования технологических параметров используются исполнительные механизмы, приведенные ниже.

Регулирующий клапан с электроприводом AUMA.

Для осуществления регулирования технологическими параметрами предусматриваются регулирующие клапана с электроприводом (рисунок 2.5) [11].

Рисунок 2.5 - Регулирующий клапан с электроприводом AUMA

Таблица 2.6 - Технические характеристики

Клапаны КР, КП, КРП используются для регулирования и перекрывания потоков различных сред, в том числе вязких, агрессивных, загрязненных, в диапазонах условных давлений от 1,6 до 25 МПа, условных диаметров от 10 до 400 мм, температур от -200°С до +650°С.

Конструкция клапанов КР, КП, КРП реализована на применении в кованом или литом корпусе дроссельного узла «седло - плунжер - перфорированная втулка».

Геометрия дроссельного узла (профиль плунжера, расположение и размер отверстий на втулке) позволяет получить различные регулировочные характеристики. В зависимости от назначения клапана и параметров регулируемой среды может быть использована неразгруженная или разгруженная конструкция клапана.

Применение специальных материалов уплотнения и взаимное профилирование пары «седло-плунжер» позволяет реализовать конструкции, требующие повышенного класса герметичности.

Для тяжелых условий эксплуатации, таких как высокие и низкие температуры сред, кавитирующие в дроссельном узле потоки, загрязненные, вязкие среды и др., клапаны КР, КП, КРП изготавливаются в специальном исполнении.

2.1.5 Приборы для управления технологическим процессом: контроллеры: конфигурация, программирование

Для управления технологическим процессом предусматривается программируемый логический контроллер Siemens S7-400 [11].

Состав программируемого котроллера для управления технологическим процессом отображен в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Состав программируемого контроллера

При выборе программируемого логического контроллера (ПЛК) необходимо учесть количество регулируемых и контролируемых параметров, а также возможность дальнейшего усовершенствования системы автоматизации.

Для данного уровня автоматизации подходит ПЛК Siemens S7-400 (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6 - Вид контроллера Siemens S7-400

SIMATIC S7-400 - это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации средней и высокой степени сложности.

Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления в различных областях промышленного производства.

Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров.

Основные особенности контроллера:

– модульная конструкция, монтаж модулей на профильной шине (рельсе);

– естественное охлаждение;

– применение локального и распределенного ввода-вывода;

– возможности коммуникаций по сетям MPI, Profibus, Industrial Ethernet / Profinet, AS-Interface, BACnet, Modbus TCP;

– поддержка на уровне операционной системы функций, обеспечивающих работу в реальном времени;

– поддержка на уровне операционной системы аппаратных прерываний;

– поддержка на уровне операционной системы обработки аппаратных и программных ошибок;

– свободное наращивание возможностей при модернизации системы;

– возможность использования распределенных структур ввода-вывода и простое включение в различные типы промышленных сетей.

Основные типы применяемых модулей:

PS - блоки питания, служащие для преобразования переменного напряжения 120/230 В или постоянного тока напряжением 24/48/60/110 В в необходимые для питания станции напряжения.

CPU - центральные процессоры -- модули, отличающиеся от функциональных или интерфейсных большей производительностью, большим объёмом памяти, наличием встроенных входов-выходов и специальных функций, встроенными коммуникационными интерфейсами.

SM - сигнальные модули, предназначены для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов.

CP - коммуникационные процессоры, предназначены для включения в различные типы промышленных сетей.

FM - функциональные модули, решающие отдельные типовые задачи автоматизации, позволяют разгрузить центральный процессор. Функциональные модули снабжены встроенным микропроцессором и способны выполнять возложенные на них функции даже в случае остановки центрального процессора программируемого контроллера.

IM - интерфейсные модули, позволяют объединить несколько стоек, составляющих одну станцию.

Система АСУ ТП установки имеет трехуровневую иерархическую структуру согласно структурной схеме автоматизации 220700.КП.103.2012.275.А1.

Технические средства АСУТП получают значения контролируемых параметров и выдают управляющие воздействия в виде сигналов или в виде кодовых посылок через соответствующие машинные интерфейсы. Сигналы о величине или значении контролируемых параметров формируются средствами контроля (датчиками), основой которых является чувствительный элемент. Сигналы чувствительных элементов обычно преобразуются для передачи на расстояние и использования в качестве входных сигналов технических средств АСУТП. В качестве входных и выходных сигналов технических средства АСУТП используются электрические сигналы нормированных значений. При этом если средства контроля формируют не нормированный сигнал, то для их подключения используются нормирующие преобразователи.

По временным характеристикам используемые сигналы разделяются на:

- аналоговые (значение сигнала непрерывно во времени);

- дискретные (сигнал имеет два предельных значения);

- импульсные (значение сигнала квантовано во времени).

В качестве аналоговых электрических сигналов используются сиг...