Пуск резервного насоса

Размещено на http://allbest.ru

Кемеровское открытое акционерное общество «АЗОТ»

Структурное подразделение предприятия (ЦСО КИП и А №1)

Секция Автоматизация

Тема работы

Пуск резервного насоса

Выполнил: Шуваев Р.Е

Консультант: Фомичев С.А (Старший мастер)

Кемерово

2016

Введение

Данное техническое решение основано на принципах построения системы Bently Nevada 3500 на химических предприятиях.

Основными критериями при разработке данного технического решения являются:

- Высокая надежность системы Bently Nevada 3500, использование современных технологий в области защиты критического оборудования.

- Соответствие стандарту API 670.

- Возможное в будущем расширение функций системы.

- Богатый опыт применения систем мониторинга и диагностики Bently Nevada.

Данное техническое решение является обобщенным, основанным на практиках внедрения и использования систем мониторинга и диагностики, в частности на нашем предприятии.

Цели и задачи работы. В настоящее время пуск двигателя резервного насоса поз 314 Б , в случае остановки основного насоса поз. 314 А, происходит от дискретного электрического сигнала концевого выключателя при закрытии регулирующего клапана поз. HCVA 3014 на линии подачи пара 40 на турбину 314 А.

Данная схема имеет ряд недостатков:

1) морально и физически устарела, проблема обеспечения запчастями для ремонта концевого выключателя, громоздкостью его монтажной конструкции на исполнительном механизме, неудобство и трудоемкость конструкции, частое тех. обслуживание и проверка работоспособности.

2) Уязвимость к воздействию высоких температур от возможных пропусков пара в сальниковые уплотнения клапана, а также масла, воды, МДЭА раствора, а так же вибрации.

3) Высокий гистерезис и не стабильность момента срабатывания в виду конструктивной недостаточности механической рычажной системы и износа межштоковых сочленений.

Основной задачей работы является реализация пуска резервного насоса поз. 314 Б от системы Bently Nevada, так как она должна инициировать все пусковые операции.

Техническое решение

Я предлагаю реализовать схему пуска резервного электродвигателя на основе имеющейся системы Bently Nevada 3500, так как она зарекомендовала себя надежной и безотказной, так же, реализация возможна на основе имеющихся материальных средств. Ниже на рисунке 1 представлен интерфейс системы Bently Nevada 3500.

Рисунок 1-Интерфейс и интеграция системы Bently Nevada в РСУ и ПАЗ

Система Bently Nevada не подменяет функции цеховой системы и защиты, но является звеном обратной связи для оператора и инженерного состава предприятия, обеспечиваея быструю и точную оценку изменений в технологическом процессе.

Описание системы Bently Nevada

В качестве системы мониторинга и диагностики в нашем цехе используется система 3500, обеспечивающая постоянный мониторинг в реальном масштабе времени для защиты роторного и поршневого оборудования и полностью спроектирована в соответствии со стандартом API 670 Американского института нефти (American Petroleum Institute). Данная система является наиболее функциональной и гибкой системой Bently Nevada, поставляется для стандартного монтажа в шкаф.

В состав модульной конструкции системы под нашу задачу входят:

- Системное шасси поз.1

- Блок питания поз. 2,3 (2шт.)

- Системный интерфейсный модуль поз. 4

- Монитор поз. 5

- Релейный модуль поз. 6

Системное шасси или стойка 3500/05(поз.1) вмещает в себя релейные модули и модули монитора, источников питания.

В нашем случае монтаж осуществляется на 19-дюймовых рейках EIA. Монтаж проводов и доступ к модулям ввода вывода осуществляется с тыльной стороны.

Источники питания и модуль интерфейса стойки устанавливаются в крайние левые слоты. В оставшиеся 14 слотов полноразмерной модули можно устанавливать в любом порядке.

Блок питания 3500/15 (поз.2,3) осуществляет питание системы переменным током в диапазоне от 178 до 256 вольт, с максимальным током потребления с полностью укомплектованной шасси до 3 ампера. Так же на передней панели имеется светодиодный индикатор, оповещающий об исправности.

В нашем случае так же установлен резервный блок питания, это означает, что отказ одного блока питания не приведет к отказу системы.

Интерфейсный модуль шасси (RIM) представляет собой основной интерфейс шасси 3500 (поз.4).

Он поддерживают пользовательский протокол, используемый для конфигурирования и получения информации об оборудовании.

RIM должен размещаться в первом разъеме шасси (возле блоков питания). RIM обеспечивает соединения, необходимые для поддержки совместимых внешних коммуникационных процессоров Bently Nevada, таких как TDXnet, TDIX и DDIX.

Несмотря на то что RIM обеспечивает определенные функции, общие для всего шасси, он не является частью критически важного тракта контроля и не влияет на надлежащую, штатную работу системы 3500 в целом. Для одного шасси требуется один модуль RIM.

Прибор 3500/42M (поз.5) представляет собой 4-канальный монитор, который принимает входные сигналы с датчиков оборотов, обрабатывает эти сигналы с целью измерения, и сравнивает обработанные сигналы с запрограммированными оператором пределами тревоги. Каждый канал монитора 3500/42M можно запрограммировать с помощью программного приложения 3500 Rack Configuration.

4-канальный модуль реле 3500/32 (поз.6), занимающий весь паз, имеет четыре релейных выхода.

В любые паз и справа от интерфейсного модуля шасси (ИМШ) можно установить произвольное число 4-канальных модулей реле. Каждый выход 4-канального модуля реле можно независимо запрограммировать на реализацию требуемой логики голосования.

В каждом реле, используемом в 4-канальном модуле реле, реализована "логическая последовательность управления сигнализацией". Логическая последовательность управления сигнализацией, программируемая при помощи логических функций И и ИЛИ, может использовать входные сигналы предупредительной и тревожной сигнализации, поступающие от любого канала монитора или комбинации каналов мониторов в шасси. Логика управления сигнализацией программируется при помощи программы конфигурирования шасси 3500 в соответствии с конкретными потребностям варианта применения системы. Общий вид конфигурации системы для реализации измерения и резервирования, представлена на рисунке 1.

Рисунок 1- Общий вид конфигурации системы

Для применений, где датчики установлены во взрывоопасных зонах, система 3500 может использоваться с внутренними или внешними искробезопасными барьерами. (Рисунок 2)

Рисунок 2-Искробезопасный барьер

Обладая точными знаниями о механическом состоянии агрегатов можно минимизировать простой производства. Современная система защиты/мониторинга может определить проблему на ранней стадии и позволяет спланировать эффективный и менее затратный путь решения. В ряде случаев система окупается за два дня простоя агрегата или меньше.

Полевое оборудование

Первичным измерительным элементом является система, в состав которой входят:

* Измерительный элемент с 8-мм измерительной головки серии 3300 XL

* Кабель-удлинитель серии 3300 XL

* Преобразователь Proximitor® системы серии 3300 XL

* Соединительный кабель КВЭВЭ нг - 2х3х1

Система обеспечивает выдачу напряжения, прямо пропорционального расстоянию между наконечником измерительной головки и контролируемой проводящей поверхностью.

График зависимости сигнала от зазора и температуры представлен на рисунке 3.

Рисунок 3-Зависимость сигнала от зазора и температуры

Схема измерительной головки представлена на рисунке 4.

Рисунок 4-Измерительная головка

Схема установки и размеры проксиметра представлены на рисунке 5.

Рисунок 5-Схема установки и размеры проксиметра

Реализация проекта

Упрощенная схема взаимосвязи системы 3500 с системами ПАЗ и РСУ представлена на рисунке 6.

Рисунок 6-Связь систем

Что бы рассмотреть схему подключения датчика оборотов более подробно обратимся к рисунку 7.

Рисунок 7-Схема подключения датчика оборотов

Сигналы с агрегата от датчика Z314А (существующий) поступают в систему 3500, первый канал модуля 3500/42М, который обрабатывает их, непрерывно передавая сигнал в РСУ по шине 4-20 мА.

В случае рассогласования (не аварийного) генерируются сообщения как в системе 3500 так на РСУ в виде сигнализации (Alarm), а при достижении величины сигнала аварийной уставки, генерируется дискретный сигнал в систему ПАЗ от модуля 3500/32 (первый канал, нормально-открытый контакт, 220В), которая в свою очередь выполняет функции включения резерва. Логика проста, если не углубляться в программный код. Система 3500 считывает сигнал с датчика в реальном времени, при этом передавая его по шине 4-20 мА в РСУ.

Мы задаем уставку, что при уменьшении оборотов до 1100 об\мин должна пройти сигнализации(Alarm), предминимум. Сигнализация отображается на рабочем месте оператора и начальника смены, что бы тот в свою очередь принял необходимые меры. Так как обороты турбины падают, падает и расход МДЭА по датчику Q302, при падении до 350 м3/ ч проходит сигнализация. Позиция Q302 заведена в систему ПАЗ. При дальнейшем падении давления пара 40 и падении оборотов до значения 1000 об/мин, что соответствует условию по выдаче дискретного сигнала в ПАЗ (Danger), и падении расхода до 300м3/ч, что в свою очередь тоже является условием для действия, происходит включение резервного электродвигателя. Так как концевой выключатель не будет убран из схемы, он должен сигнализировать о закрытии клапана HCV3014 по давлению пара 40 . (Рисунок 8)

Рисунок 8-Схема сигнализации о закрытии клапана HCV3014

Ниже представлена выкопировка из схемы управления пуском насоса поз. 314Б (Рисунок 9, 10) из которой видно, пуск насоса по необходимости возможен как с места, так и дистанционно. Автоматический пуск происходит по сигналу от системы Bently Nevada или по датчику расхода Q302 (МДЭА-2 поток ,ПАЗ шкаф№4 ХТ3.21, ХТ3.22) замыкая контакт KL 90 (клеммы 7XT351, 7XT352), шкаф ПАЗ №7. Для сигнала от системы Bently Nevada определим новый канал с адресом 6XT5.53,54.

Рисунок 9-Схема заведения сигнала от Bently Nevada

Дистанционный пуск с ЦПУ возможен по сигналу от РСУ NO8 08F-MRO-04, замыкая контакты 09А, 09С.

Пуск с места происходит с кнопки, которая замыкает контакты 4ХТ3.23, 4ХТ3.24 (входной дискретный сигнал ПАЗ NO4).

Рисунок 10-Ручной и дистанционный пуск двигателя поз. 314Б

Матрица блокировок представлена на рисунке 11.

Рисунок 11-Матрица блокировок

Из нее видно, что с системы ПАЗ реализуется ручной и дистанционный пуск резервного насоса поз. 314Б через логическую функцию «или», т.е достаточно сигнала по одному из каналов системы. Так же реализована логика по расходу и оборотам, но с одним исключением - возможно снятие блокировки по каналу датчика Q302.

Реализация проекта в SCADA TRACE MODE

TRACE MODE 6 предназначена для автоматизации промышленных предприятий, энергетических и химических объектов, интеллектуальных зданий, объектов транспорта, систем энергоучета и т.д.

Масштаб систем автоматизации, создаваемых в TRACE MODE, может быть любым - от автономно работающих управляющих контроллеров и рабочих мест операторов (АРМ), до территориально распределенных систем управления, включающих десятки контроллеров и АРМ, обменивающихся данными с использованием различных коммуникаций - локальная сеть, интранет/интернет, последовательные шины на основе RS-232/485.

TRACE MODE 6 располагает встроенными драйверами, позволяющими подключать более двух тысяч наименований устройств ввода/вывода - программируемых логических контроллеров, удаленного УСО, плат ввода/вывода и промышленных сетей.

Поддержка спецификаций OPC DA и HDA, протоколов DDE и NetDDE, а также открытый формат драйвера ввода/вывода и возможность прямого обращения к динамическим библиотекам (DLL) средствами языка программирования ST определяют беспрецедентные возможности по включению в состав систем автоматизации, разрабатываемых в TRACE MODE, разнообразного оборудования и обмену данными с внешними приложениями. диагностика сигнализация резервный электродвигатель

В данной пункте мы разработали визуализацию для нашей системы. Модель пока не имеет динамики, но мы работаем над этим.

В дальнейшем наша модель будет полностью динамическая, будут прописаны формулы и зиконы пид-регилирования (регулирующий клапан давления пара 40)

На рисунке 12 представлена разработанная нами экранная форма.

Рисунок 12

В начале разработки я определил нужные параметры объекта, который буду моделировать.

В их число входят: два расхода, давление и обороты турбины. Изображение экранной формы базы каналов представлено ниже.

Рисунок 13-Экранная форма базы каналов.

Далее была разработана экранная форма технологического участка производства. В него входят два насоса, один на паровой турбине один на электроприводе. Экранная форма представлена на рисунке 14.

Рисунок 14-Экранная форма участка технологического процесса.

Помимо самого оборудования для наглядности изменения параметров были размещены графические элементы-тренды.

Сигнализация предельных параметров была реализована как по миганию показывающего индикатора на мнемосхеме (красный цвет), так и по сигнальной арматуре-лампочкам. Предельные значения параметров и уставок были описаны в пункте 2.2. Здесь же имеется кнопка пуск, которая реализует пуск резервного насоса с ЦПУ.

Как таковой программной реализации нет, нет динамики. Параметры процесса изменяются жестко по заданной программе. Код программы представлен на рисунке 15.

Рисунок 15-Програмный код

В дальнейшем планируется создание динамической модели процесса.

Производственный эффект

Уменьшение стоимости технического обслуживания за счет применения процедур технического обслуживания по фактическому состоянию агрегатов. Современная система защиты и диагностики предоставляет наиболее точные сведения в реальном масштабе времени. Более точная и полная информация даст возможность техническому персоналу предсказывать механическое состояние и оптимально планировать ремонты. Решения по проведению ремонта могут приниматься более обоснованно и с большей степенью уверенности.

Обладая точными знаниями о механическом состоянии агрегатов можно минимизировать простой производства. Современная система защиты/мониторинга может определить проблему на ранней стадии и позволяет спланировать эффективный и менее затратный путь решения. В ряде случаев система окупается за два дня простоя агрегата или меньше.

Увеличение эффективности и производительности обслуживания оборудования для дальнейшего снижения производственных затрат и рисков.

Заключение

Система Bently Nevada 3500 не подменяет функций агрегатной и/или цеховой систем управления. Основная задача системы диагностики состоит в раннем обнаружении неисправностей оборудования и выявлении их причин.

Реализация данного проекта позволит повысить надежность и безотказность системы пуска резервного насоса поз.314Б; даст высокую информативность и наглядность процесса контроля за технологическим параметром; даст более качественные параметры регулирования.

Приложение 1

Размещено на Allbest.ru