РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА КОМПРЕССОРНЫМ ЦЕХОМ "РИУС-КЦ"

Полезная модель относится к области автоматизации управления технологическим процессом компримирования газа, конкретно к распределенным информационно-управляющим системам компрессорным цехом газоперекачивающих станций.
Известна распределенная информационно-управляющая система компрессорным цехом (RU 63878, кл. F04D 27/00, 2007), содержащая установленные в операторной цеха аппаратуру экстренного управления, автоматизированные рабочие места дистанционного управления, блок цифровых коммутаторов, а также, установленную на промышленной площадке цеха непосредственно у вспомогательных объектов цеха систему автоматического управления вспомогательным оборудованием, удаленную на безопасное расстояние от операторной цеха и соединенную с ней основными и резервными линиями связи.
Недостатком данной системы является то, что она обладает недостаточной надежностью и живучестью из-за отсутствия самоконтроля системы управления. Отсутствие системы самоконтроля может привести к потере контроля и управления кранами газовых коммуникаций, воздушным охлаждением газа и подготовкой пускового топливного и импульсного газа и, как показывает практика, - к авариям на газоперекачивающих станциях при недостаточном качестве контроля и квалификации операторов диспетчерской службы.
Задачей полезной модели является повышение надежности и живучести информационно-управляющей системы компрессорным цехом.
Техническим результатом полезной модели является введение самоконтроля управления вспомогательным оборудованием цеха.
Решение поставленной задачи и достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что распределенная информационно-управляющая
система компрессорным цехом, содержащая установленные в операторной цеха аппаратуру экстренного управления, автоматизированные рабочие места дистанционного управления, блок цифровых коммутаторов, а также, установленную на промышленной площадке цеха непосредственно у вспомогательных объектов цеха систему автоматического управления вспомогательным оборудованием, удаленную на безопасное расстояние от операторной цеха и соединенную с ней основными и резервными линиями связи, согласно полезной модели она дополнительно содержит основное и резервное устройства сбора и цифровой обработки информации, соединенные между собой и с системой управления вспомогательными объектами цеха через блок цифровых коммутаторов, причем основное и резервное устройства сбора и цифровой обработки информации выполнены в виде стационарных компьютеров, установленных в операторной цеха, а вспомогательное оборудование содержит систему автоматического управления кранами газовых коммуникаций, систему автоматического управления воздушного охлаждением газа и систему автоматического управления установкой и подготовкой пускового и топливного газа.
При этом система автоматического управления кранами газовых коммуникаций установлена в индивидуальном блок-боксе, оснащенном средствами обогрева и вентиляции, и содержит блок программируемых логических контроллеров с устройствами ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, соединенных проводными линиями связи с датчиками параметров потока газа и через модули управления кранами с исполнительными механизмами перестановки запорной арматуры кранов. Система автоматического управления воздушным охлаждением газа установлена в индивидуальном блок-боксе и содержит последовательно соединенные блок программируемых логических контроллеров с устройствами ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов и блок электромеханических устройств формирования команд пуска-останова асинхронных электроприводов воздушных вентиляторов, выход которого соединен проводными
линиями связи с блоками магнитных пускателей электропривода. Система автоматического управления установкой и подготовкой пускового и топливного газа содержит блок программируемых логических контроллеров с устройствами ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, соединенный через блок устройств управления кранами и блок электромеханических устройств формирования команд управления с датчиками и исполнительными механизмами установки.
Введение в распределенную информационно-управляющую систему компрессорным цехом основного и резервного устройств сбора и цифровой обработки информации, соединенных между собой и с системой управления вспомогательными объектами цеха через блок цифровых коммутаторов, обеспечивает непрерывный самоконтроль системы автоматического управления вспомогательным оборудованием и возможность перехода на резервное управление и/или безопасное выключение аппаратуры вспомогательных объектов цеха. Соединение основного и резервного устройств сбора и цифровой обработки информации между собой позволяет при выходе из строя одного из устройств другому устройству брать на себя сбор и обработку информации. Этим, а также самоконтролем управления обеспечивается повышение надежности и живучести распределительной информационно-управляющей системы компрессорного цеха.
Установка систем автоматического управления вспомогательными объектами в индивидуальных блок-боксах, оснащенных средствами обогрева и вентиляции, дополнительно обеспечивает надежную работу системы независимо от погодных и климатических условий.
На фигуре представлена функциональная схема распределенной информационно-управляющей системы компрессорного цеха «РИУС-КЦ».
Распределенная информационно-управляющая система компрессорного цеха «РИУС-КЦ» содержит установленное в операторной 1 цеха оборудование дистанционного управления, включающее: аппаратуру 2 экстренного управления, не менее трех автоматизированных рабочих мест
(АРМ) 3 дистанционного управления, блок 4 цифровых коммутаторов, основное 5 и резервное 6 устройства сбора и цифровой обработки информации, аппаратуру документирования и автоматического управления технологическим оборудованием цеха (на фигуре не показано), а также содержит установленную на промышленной площадке 7 цеха систему 8 автоматического управления вспомогательным оборудованием, включающую систему 9 автоматического управления кранами газовых коммуникаций, систему 10 автоматического управления воздушного охлаждением газа и систему 11 автоматического управления установкой и подготовкой пускового и топливного газа. Для обеспечения всепогодности управления цехом системы 9, 10 и 11 установлены в индивидуальных блок-боксах, оснащенных средствами обогрева и вентиляции и установленных непосредственно у соответствующих объектов управления вспомогательного оборудования цеха: блока 12 кранов газовых коммуникаций цеха, установки 13 воздушного охлаждения газа и установки 14 подготовки пускового и топливного газа. Система 9 содержит блок программируемых логических контроллеров с устройствами ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, соединенных проводными линиями связи 15, 16 с датчиками параметров потока газа и через модули управления кранами с исполнительными механизмами перестановки запорной арматуры кранов блока 12. Система 10 автоматического управления воздушного охлаждения газа содержит последовательно соединенные блок программируемых логических контроллеров с устройствами ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов и блок электромеханических устройств формирования команд пуска-останова асинхронных электроприводов воздушных вентиляторов, выход которого соединен проводными линиями связи 17 и 18 с блоками магнитных пускателей электропривода установки 13. Система 11 автоматического управления установкой и подготовкой пускового и топливного газа содержит блок программируемых логических контроллеров с устройствами ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, соединенный через блок
устройств управления кранами и блок электромеханических устройств формирования команд управления и проводные линии связи 19 и 20 с датчиками и исполнительными механизмами установки 14. Система 8 автоматического управления объектами 12÷14 вспомогательного оборудования по информационным и управляющим сигналам соединена системой 21 связи с оборудованием операторной 1, удаленной от промышленной площадки 7 на безопасное расстояние. Система 21 связи включает: основные 22 и резервные 23 каналы цифровой связи; дублирующие проводные 22 каналы экстренного и аварийного управления. Цифровые каналы связи 22 и 23 и блок 4 цифровых коммутаторов цеха 1 предназначены для соединения автоматизированных рабочих мест 3 дистанционного управления, а также основного 5 и резервного 6 устройств сбора и цифровой обработки сигнальной информации и аппаратуры (на фигуре не показаны) документирования и автоматического управления технологическим оборудованием цеха операторной 1, с удаленным от нее системой 8 автоматического управления объектами 12÷14 в нормальном технологическом режиме. Дублирующие проводные 24 каналы связи указанных элементов системы предназначены для экстренного и аварийного управления в режиме аварийных и предаварийных ситуации в цехе. Основное 5 и резервное 6 устройства сбора и цифровой обработки информации выполнены в виде стационарных компьютеров, установленных в операторной 1 цеха и соединенных между собой непосредственно через USB-порты, с оборудованием операторной 1 через блок 4 электронных коммутаторов, а с оборудованием 8 и 11 промышленной площадки 7 - через блок 4 электронных коммутаторов и через цифровые каналы связи 23 и 24 в основном и резервном режимах работы соответственно. Представленная конструкция распределенной информационно-управляющей системы компрессорного цеха «РИУС-КЦ» позволяет оператору системы в автоматизированном режиме выполнить все необходимые операции для подготовки компрессорного цеха и его технологических объектов к пуску, осуществить их запуск и перевод
в режим автоматического функционирования; в автоматическом режиме - автоматический контроль и стабилизацию заданного режима компримирования газа, управление и защиту оборудования технологических объектов в аварийных ситуациях.
Распределенная информационно-управляющая система компрессорным цехом работает следующим образом.
В исходном состоянии основное 5 и резервное 6 устройства сбора и цифровой обработки информации назначаются оператором диспетчерской службы с любого АРМ 3 операторной 1. Устройство 5 сбора, назначенное основным, является активным, и оно в текущий момент обеспечивает выполнение прикладных функций. Резервное устройство 6 является пассивным, ожидающим передачу управления в результате сбоя активного устройства 5 или принудительного его переключения оператором. Основное активное 5 и резервное пассивное 6 устройства образуют дублированную пару. Они непрерывно контролируют состояние друг друга, перехватывая управление в случае отказа парного устройства. Эти устройства 5 и 6 являются концентратором информации оборудования операторной 1 и промышленной площадки 7 компрессорного цеха и через интерфейсные вход/выход 25 блока 4 могут быть дополнительно связаны с системой управления вышестоящего уровня. Исходное состояние объекта управления - оборудование 12÷14 компрессорного цеха находится в неработающем состоянии и цех отключен от магистрального газопровода, газ из внутриплощадочных трубопроводов выпущен в атмосферу. Подготовка к пуску и запуск оборудования 12÷14 цеха производится по командам, формируемым оператором с любого из трех АРМ 3 операторной 1, и доставляемых на технологические объекты 12÷14 через цифровые каналы 22 или 23 линии 21 связи и через системы 9÷11 автоматического управления. Оператор АРМ 3 с помощью системы 9 автоматического управления кранами 12 газовых коммуникаций цеха производит подключение цеха к магистральному газопроводу, продувку трубопроводов технологическим газом до полного вытеснения из них воздуха, закрытие
3
свечных кранов и заполнение трубопровода газом до рабочего давления. В соответствии с установленным диспетчерской службой режимом работы по численному значению одного из задаваемых параметров регулирования F:Q - производительности цеха млн.м/сут.; Р - давления газа на выходе цеха, МПа; Е - степени повышения давления газа в магистральном трубопроводе, оператор диспетчерской службы посредством АРМ 3 системы автоматического управления кранами 5 производит сборку групп газоперекачивающих агрегатов технологической схемы компримирования газа и последовательный их запуск. Дальнейшее функционирование технологического оборудования 12÷14 компрессорного цеха производится автоматически под управлением систем 9÷11, устройств 5 и 6 и компьютеров АРМ 3. Автоматический контроль соответствия технологической схемы компримирования газа и заданного режима работы производится по сигналам положения кранов 12 внутриплощадочных газопроводов и текущим параметрам оборудования технологических объектов 13, 14 путем циклического их опроса системами 9÷11 и передачи данных через цифровые каналы связи 22, 23 на основное 5 и резервное 6 устройства сбора и цифровой обработки информации. Одновременно устройства 5 и 6 циклически опрашивают через цифровой коммутатор 4 состояние параметров оборудования операторной 1. В случае изменения состояния оборудования промышленной площадки 8 и операторной 1 или достижения любым из текущих параметров порогового значения (предупредительного уровня) системы устройств 5 или 6 автоматически извещают оператора диспетчерской службы о происшедшем событии экстренным текстовым сообщением, поступающим на АРМ 3 и звуковым сигналом, а в случае аварийного значения - автоматически производят остановку оборудования. В случае выявленных нарушений в работе цифровых каналов 22, 23 линии 21 связи или систем управления 9÷11 оператор имеет возможность производить контроль текущего режима компрессорного цеха по значениям его основных параметров на индикаторе аппаратуры 2 экстренного управления и, в случае необходимости,
- произвести экстренную остановку оборудования 12÷14 промышленной площадки 7 с пульта аппаратуры 2 через проводные каналы 24 линии 21 связи. Аварийная остановка компрессорного цеха производится по команде оператора с устройства 2 в случаях пожара, разрывов трубопроводов и т.п. и предусматривает экстренный останов всего оборудования, отключение цеха от магистрального газопровода, перевод цеха в режим работы на «проход» и выпуск газа из внутриплощадочных трубопроводов. В нормальном режиме работы технический надзор за работой оборудования технологических объектов 12÷14 цеха производится дистанционно оператором АРМ 3 по текущим значениям параметров агрегатов, представляемых на экране монитора АРМ 3 по его требованию, что способствует повышению эффективности контроля и сокращению времени пребывания персонала в опасной зоне. Текущие значения параметров режимов оборудования операторной 1 цеха и промышленной площадки 7, а также действия оператора регистрируются компьютерами устройств 5, 6 и АРМ 3 и передаются на собственную систему документирования (на фигуре не показано) операторной 1 и/или через интерфейсный выход 23 в вышестоящую систему управления для анализа и архивирования отчетов диспетчерских смен.
Распределенная информационно-управляющая система компрессорным цехом выполнена на уровне технического предложения и предназначена для замены выработавших технический ресурс существующих средств управления оборудованием газоперекачивающих цехов. Система обладает повышенной надежностью и живучестью.