Системы управления подогревателями газа, нефти, воды

АВТОМАТИЗАЦИЯ

р.п. Ефимов, директор по промышленной автоматизации

А.ф. Ефентьев, главный специалист по промышленной автоматизации

о.Э. малкин, ведущий инженер-программист

системы управления подогревателями газа, нефти, воды

В статье представлены системы управления подогревателями газа, нефти и воды. Разработанные системы предназначены для управления газовыми горелками различных типов, поддержания температуры нагреваемого продукта, обеспечения функций безопасности, отработки аварийных режимов работы и удаленного управления. Системы управления подогревателями позволяют унифицировать конструктивные, схемные и программные решения, упростить настройку действующего оборудования в процессе последующей эксплуатации и модернизации.

ВВЕДЕНИЕ

В 2004 году сотрудниками компании «Трайтек» были разработаны и изготовлены опытные образцы блоков управления автоматизированной системы подогревателей газа. Блоки предназначены для управления обогревом узлов редуцирования газа с целью обеспечения безгидратных режимов работы газораспределительных станций. Разработка велась для подогревателей газа ПТПГ-30, ПГА-200 и аналогичных. В результате проведения работ был создан комплекс технических средств и разработано прикладное программное обеспечение для автоматизации управления процессами подогрева газа высокого давления с целью улучшения эксплуатационных характеристик оборудования.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ

Блок управления разработан на базе IBM PC совместимого промышленного контроллера производства фирмы «Fastwel». Блок управления является модульным, программно конфигурируемым, в состав которого входят:

• модуль микроконтроллера CPU 188-5MX;

• модуль дискретного ввода TBI-24/OC;

«* * *

• модуль релейной коммутации TBR8. В качестве средства отображения информации используется графический жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) фирмы «Powertip» с разрешением 320 на 240 пикселей. Питание блока подается от однофазной сети переменного тока или сети постоянного тока. Модули, входящие в состав системы управления, размещаются в шкафу типа АЕ фирмы «Rittal». Микроконтроллер CPU-188-5MX предназначен для обработки аналоговых и дискретных сигналов, поступающих от размещенных на подогревателе датчиков,

формирования сигналов управления, отображения показаний датчиков на графическом ЖКИ, отработки команд оператора, а также обмена информацией с интеллектуальными датчиками и верхним уровнем автоматизации. Предусмотрены следующие органы управления (кнопки без фиксации): «ПУСК», «СТОП», «СБРОС», «|», «1»,

Программное обеспечение функционирует под управлением ОС, совместимой с MS-DOS 6.22.

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ В СОСТАВЕ СИСТЕМЫ

Разработанный блок управления выполняет функции автоматического контроля состояния дискретных и аналоговых датчиков, контролирующих технологический процесс, поддержа-

\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

№ 4 \\ апрель \ 2007

ния заданного значения температуры подогреваемого газа, контроля аварийных ситуаций и связи с верхним уровнем АСУ предприятиями и производствами.

Блок управления может работать в одном из следующих режимов:

• режим Стоп;

• режим Розжиг;

• режим Прогрев;

• режим Работа;

• режим Авария;

• режим Настройка.

Система постоянно осуществляет опрос состояния каналов дискретных вводов с выводом на ЖКИ наименования каналов, сигнализирующих об аварии. При срабатывании дискретных аварийных датчиков или при выходе значений сигналов аналоговых датчиков за допустимые пределы на индикатор выводится соответствующая информация, и система блокирует запуск технологического процесса.

Вид индикатора блока управления в режиме «работа»

Автоматический пуск подогревателя газа производится в следующей последовательности:

• предварительная вентиляция топки;

• розжиг запальной горелки (режим Розжиг);

• розжиг основной горелки в режиме малого горения;

• прогрев топки в режиме малого горения (режим Прогрев);

• переход в штатный режим работы (режим Работа).

При подготовке, в процессе запуска и во время работы блок управления отображает на экране состояние исполнительных устройств, дискретных и аналоговых датчиков. Встроенное программное обеспечение обеспечивает:

• гибкую настройку параметров блока управления с помощью иерархического меню;

• графическое отображение процесса, состояния исполнительных устройств и датчиков, а также текущих значений параметров с помощью мнемосхемы;

• защиту изменения параметров путем ограничения доступа к меню с помощью пароля;

• регулирование температуры с использованием датчика температуры с дискретным или аналоговым выходом;

• возможность связи с интеллектуальными датчиками;

4-20 тА

Манометр Манометр

давления давления

продукта продукта

на выходе на входе

Электророзжиг

Датчик контроля пламени

• возможность связи с верхним уровнем автоматизации. Наличие встроенного сторожевого таймера обеспечивает перезапуск рабочей программы в случае зависания программы.

Микроконтроллер, составляющий ядро системы управления, обрабатывает информацию, полученную от аналоговых и дискретных датчиков, обеспечивает отображение на экране графического ЖКИ мнемосхему процесса и численные значения параметров, поддерживает заданные режимы подогрева, обеспечивает останов системы в аварийном режиме. В штатном режиме обеспечивается двухпозиционное регулирование температуры нагреваемого газа с индикацией на экране ЖКИ текущего и заданного значения температуры, а также аварийный порог. Сигнал обратной связи может подаваться на регулятор с аналогового или дискретного датчика температуры. В этом режиме также предусмотрен переход в ручной режим управления горением (большое/малое горение). В режиме Авария (при выходе значений контролируемых параметров за допустимые пределы) рабочая программа обеспечивает защитное отклю-

р^

Температура продукта на выходе

-380 В

Функциональная схема автоматизированной системы управления подогревателем газа

Вид индикатора блока управления в режиме «стоп»

Управляющий

компьютер верхнего уровня автоматизации

WWW.NEFTEGAS.INFO

\\ автоматизация \\ 15

АВТОМАТИЗАЦИЯ

чение управляемого объекта путем прекращения подачи топлива. При этом включается аварийная звуковая сигнализация, и на экран ЖКИ выводится сообщение о причине отключения. Информация о причине отключения сохраняется до момента ручного сброса режима аварийного отключения. После аварийного отключения исключен автоматический перезапуск управляемого объекта. Связь с верхним уровнем АСУ осуществляется через интерфейс RS-485. Блок управления всегда является ведомым, т.е. не может передавать информацию в канал без запроса ведущего, в качестве которого выступает управляющий компьютер. Настройка блока управления осуществляется с помощью интуитивно понятного интерфейса пользователя, посредством иерархического графического меню и диалогов ввода информации — тем самым снижается сложность настройки и освоения системы обслуживающим персоналом.

эксплуатационные характеристики

Блок управления автоматизированной системы подогревателей газа по устойчивости к климатическим и внешним воздействиям соответствует группе УХЛ 4 по ГОСТ 15150. Климатические условия, при которых допускается использование блока:

• температура окружающего воздуха от -20°С до +70°С;

• относительная влажность до 90% при температуре +30°С;

• атмосферное давление 630-800 мм рт. ст.

Система функционирует в непрерывном режиме круглосуточно и соответствует требованиям, предъявляемым к многоканальным, ремонтопригодным и восстанавливаемым системам.

решения для разных видов подогревателей

Работы по созданию блока управления подогревателем газа были завер-

шены комплексными испытаниями на действующем оборудовании. Новой разработкой в этой области, отвечающей более жёстким требованиям, стал комплект управляющего оборудования для системы подогрева воды. В состав комплекта, помимо описанного блока управления вошел силовой блок и набор монтажных кабелей. Таким образом, компания «Трайтек» стала предлагать своим заказчикам комплексные решения в области управляющих устройств.

*  Щ

и ц а I

I \ иц^'ад/

го! Иг

В последующие годы специалисты компании «Трайтек» использовали полученный опыт и технические решения при разработке комплекта управляющего оборудования для подогревателя нефти, модифицированного для применения комплектных газовых горелок известных фирм Есойат и ВаНиг.В настоящее время спрос на подобные системы управления, имеющие развитые функциональные возможности и повышенные надежностные характеристики по сравнению с аналогами постоянно растет.

В настоящее время спрос на подобные системы управления, имеющие по сравнению с аналогами более развитые функциональные возможности и

повышенные характеристики надёжности, постоянно растет.

заключение

В процессе выполнения работ для различных Заказчиков были определены общие характеристики систем управления подогревателями и разработан комплект управляющего оборудования, который соответствует всем требованиям оборудования, поставляемого в нефтегазовую отрасль. Разработанный комплект управляющего оборудования позволил:

• на основе конструкторской, схемотехнической и программной унификации решать вопросы управления подогревателями в более короткие сроки, чем у других подобных систем;

• выдерживать короткие сроки изготовления оборудования на заказ;

• дать возможность специалистам заказчиков изменять многие настройки действующего оборудования в процессе последующей эксплуатации (логику срабатывания дискретных датчиков, диапазоны и уставки аналоговых датчиков).

Системы управления подогревателями газа, нефти и воды прошли успешную апробацию в течение более двух лет. В ближайшие планы разработчиков входит дополнение поставляемых комплектов управления датчиками параметров технологического процесса, исполнительными устройствами, выносными органами управления и индикации (по требованию заказчиков). Кроме того, ведутся работы над программным обеспечением верхнего уровня, которое позволит интегрировать отдельные устройства в единую систему.

S Т/ч tec

000 «Трайтек Инфосистемс»

г. Саратов, Привокзальная пл. д. 1

тел.: (8452) 52-01-01

факс: 52-01-09

e-mail: efimov@tritec.ru

www.tritec.ru

www.neftegaz-expo.ru

12-я международная выставка

$ НЕФТЕГАЗ

[3] 23-27 июня 2008

Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса

Организаторы: ЗАО «Экспоцентр»

^ ЭКСПОЦЕНТР

Messe Düsseldorf

ЦВК ¿Экспоцентр» ^ 123100, Россия, Москва, ¡^Еасцшменетская наб., 14, дирекция №1 «Выставки по машино-технической тематике» Тел.: (495)255-37-61, 255-29-29, 255-37-99, 255-39-46

^^^Факс: (495) 205-60-55 E-mail: neftegaz@expocentr.ru