КОНТРОЛИРУЕМЫЙ ПУНКТ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕЛЕМЕХАНИКОЙ ПРОДУКТОПРОВОДА

Настоящая полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для дистанционного автоматизированного контроля и управления в реальном масштабе времени оборудованием газовых, нефтяных, газоконденсатных и других скважин, кустов скважин, газосборных сетей и продуктопроводов.
Известна информационно-управляющая система нефте-, конденсато-или продуктопровода, содержащая диспетчерский пункт управления, N контролируемых пунктов, расположенных вдоль трассы нефте-, конденсате- или продуктопровода и включающих контроллер, управляющий работой каждой подсистемы контролируемого пункта, приемо-передающее устройство и антенно-фидерное устройство для обеспечения радиосвязи с диспетчерским пунктом, расположенные в заглубленных в грунт колодцах датчики параметров подсистемы контролируемого пункта и параметров перекачиваемой среды, не менее одного электрогидропривода узлов запорной арматуры, систему энергоснабжения, включающую автономные источники питания - солнечную панель, ветрогенератор, блок аккумуляторов, и систему катодной защиты (патент RU на полезную модель №92935, МПК F17D 5/02, опубл. 10.04.2010 г.) [1].
Недостатком данной системы является то, что напряжение питания, вырабатываемое автономными источниками питания, требует применение в системах управления специальных устройств (например, приводы для запорной и регулирующей арматуры, систему подачи ингибитора и другие) с постоянным напряжением питания 22-30 В, что не позволяет использовать в системе типовые устройства с переменным напряжением питания 220 В и 380 В.
Известна система линейной телемеханики (СЛТМ) с электроснабжением от возобновляемых источников энергии (ветроэлектрогенератора, солнечного модуля, энергомодуля), включающая, как минимум, один базовый контролируемый пункт (диспетчерский пункт), один, или более, контролируемый пункт, объекты контроля и управления - линейные краны на крановых площадках, систему катодной защиты, систему обнаружения утечек транспортируемой среды, систему контроля прохождения средств очистки и диагностики, комплект КИПиА, коммутационное устройство, систему мониторинга ветровой нагрузки, причем энергомодуль выполнен в составе эстакады обслуживания с подъемной металлоконструкцией и размещен в заглубленном в грунт колодце (www.npovympel.ru НПО «Вымпел». Продукция. Система линейной телемеханики. Основные компоненты СЛТМ)[2], (прототип устройства).
Недостатками данной системы являются низкое постоянное напряжение питания (22-30 В), вырабатываемое источниками энергоснабжения, не позволяющее использовать устройства с переменным напряжением питания 220 В и 380 В (приводы отсечных шаровых кранов и другие технические средства), низкая пропускная способность радиосвязи, ограничивающая возможность применения дополнительных функций (например, видеонаблюдение, IP-телефония, дистанционная настройка приборов), низкая помехоустойчивость связи.
Техническим результатом данной полезной модели является расширение функциональных возможностей системы управления телемеханикой продуктопровода, заключающееся в преобразовании вырабатываемого источниками энергоснабжения постоянного напряжения питания 24 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В и в переменное трехфазное напряжение 380 В, повышение надежности и пропускной способности связи, заключающееся в установке блока оптической связи для связи модуля электроники с базовым контролируемым пунктом оптоволоконным кабелем.
Техническая задача решается контролируемым пунктом системы управления телемеханикой продуктопровода, состоящей, как минимум, из одного базового контролируемого пункта с одним, или более, упомянутым контролируемым пунктом с энергоснабжением от возобновляемых источников энергии (модуля ветроэнергетики, модуля солнечной энергетики и модуля внешней энергетики) и включающим объекты контроля и управления с постоянным напряжением питания 24 В, эстакаду обслуживания с металлоконструкцией устройства подъема и заглубленными в грунт колодцами с блоком аккумуляторных батарей, установленным на подъемной стойке, и блоком электроники, установленным на подъемной стойке, с размещенными на ней модулем электроники, измерительно-вычислительным контроллером, вторичными блоками, связывающими упомянутые объекты контроля и управления с упомянутым модулем электроники, и модулем связи с блоком радиосвязи, в котором на упомянутой подъемной стойке упомянутого блока электроники установлен модуль преобразователя постоянного напряжения питания 24 В в переменное напряжение питания 220 В и 380 В и блок связи упомянутого измерительно-вычислительного контроллера с объектами контроля и управления с переменным напряжением питания 220 В и 380 В, установленными на продуктопроводе, в упомянутом модуле связи упомянутого модуля электроники установлен блок оптической связи, при этом связь упомянутого блока электроники с упомянутым базовым контролируемым пунктом осуществляется посредством оптоволоконного кабеля, на упомянутой подъемной стойке блока электроники установлен модуль преобразователя постоянного напряжения питания 24 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В или модуль преобразователя постоянного напряжения питания 24 В в переменное трехфазное напряжение питания 380 В.
Сущность полезной модели заключается в том, что, в отличие от прототипа, в блоке электроники контролируемого пункта системы управления телемеханикой продуктопровода установлен модуль преобразователя постоянного напряжения питания 24 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В или модуль преобразователя постоянного напряжения питания 24 В в переменное трехфазное напряжение питания 380 В, что позволяет использовать в системе управления телемеханикой продуктопровода кроме отсечных кранов и технических средств с постоянным напряжением питания 24 В, шаровые краны и технические средства с переменным однофазным напряжением питания 220 В и с переменным трехфазным напряжением питания 380 В, что расширяет функциональные возможности системы. Установка блока оптической связи повышает надежность связи, а также увеличивает пропускную способность канала передачи, что расширяет спектр применяемых в составе контролируемого пункта устройств и функций (например, видеонаблюдение, IP-телефония, дистанционная настройка приборов и т.д.).
На чертеже представлена структурная схема системы управления телемеханикой продуктопровода.
Контролируемый пункт 1 системы управления телемеханикой продуктопровода 2, включающей базовый контролируемый пункт 3 (диспетчерский пункт управления), состоит из системы энергоснабжения 4 и эстакады обслуживания с металлоконструкцией устройства подъема 5. Система энергоснабжения 4 включает в себя модуль ветроэнергетики 6, модуль солнечной энергетики 7 и модуль внешней энергетики 8. Эстакада обслуживания с металлоконструкцией устройства подъема 5 включает в себя блок аккумуляторных батарей 9 и блок электроники 10 в заглубленных в грунт колодцах 11 и 12 (соответственно). Аккумуляторы (не показаны), входящие в состав блока аккумуляторных батарей 9, установлены на подъемной стойке 13. В блок электроники 10 входит подъемная стойка 14 с модулем электроники 15, измерительно-вычислительным контроллером 16, связанным с вторичными блоками 17, в состав которых могут входить, например, блок связи запорной и регулирующей арматуры 18, блок связи контрольно-измерительных приборов 19, вторичный блок системы обнаружения утечек 20, вторичный блок системы электрохимической защиты 21, вторичный блок системы измерения расхода 22, вторичный блок системы контроля средств очистки 23 и другие устройства, принимающие сигналы от объектов контроля и управления 24 с постоянным напряжением питания 24 В, например, запорная и регулирующая арматура 25, контрольно-измерительные приборы 26, первичный блок системы обнаружения утечек 27, первичный блок системы электрохимической защиты 28, первичный блок системы подачи ингибитора 29, первичный блок системы измерения расхода 30, первичный блок системы контроля средств очистки 31 и других объектов, размещенных на продуктопроводе. На подъемной стойке 14 блока электроники 10 установлен модуль преобразователя постоянного напряжения питания 24 В в переменное напряжение питания 32, включающий модуль преобразователя постоянного напряжения питания 24 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В или модуль преобразователя постоянного напряжения питания 24 В в переменное трехфазное напряжение питания 380 В (не показаны), блок связи 33 измерительно-вычислительного контроллера 16 с объектами контроля и управления 34 с переменным напряжением питания 220 В и 380 В, установленными на продуктопроводе. На подъемной стойке 14 блока электроники 10 установлен модуль связи 35, связанный с измерительно-вычислительным контроллером 16 и включающий блок радиосвязи 36 с выходом на антенну 37, и блок оптической связи 38, к которому подсоединен оптоволоконный кабель 39, соединяющий контролируемый пункт 1 с базовым контролируемым пунктом 3 системы управления телемеханикой продуктопровода 2. Базовый контролируемый пункт 3 снабжен антенной 40.
Контролируемый пункт системы управления телемеханикой продуктопровода работает следующим образом. В режиме реального времени производится периодический опрос параметров продуктопровода. Данные от объектов контроля и управления 24 с постоянным напряжением питания 24 В и объектов контроля и управления 34 с переменным однофазным напряжением питания 220 В и переменным трехфазным напряжением питания  380 В через вторичные блоки 17 и блок связи 33, поступают в измерительно-вычислительный контроллер 16, где обрабатываются на программном уровне с помощью специального прикладного программного обеспечения. По результатам обработки данных измерительно-вычислительный контроллер 16 формирует команды управления и через вторичные блоки 17 и блок связи 33 генерирует управляющие воздействия на объекты контроля и управления 24 с постоянным напряжением питания 24 В и объекты контроля и управления 34 с переменным однофазным напряжением питания 220 В и переменным трехфазным напряжением питания 380 В. Информация по работе контролируемого пункта 1 системы управления телемеханикой продуктопровода 2 передается через модуль связи 35 в базовый контролируемый пункт 3 посредством блока радиосвязи 36 либо блоком оптической связи 38 при помощи оптоволоконного кабеля 39. Электроснабжение контролируемого пункта 1 осуществляется за счет системы энергоснабжения 4, которая состоит из модуля ветроэнергетики 6, модуля солнечной энергетики 7 и модуля внешней энергетики 8. В состав контролируемого пункта 1 входят аккумуляторные батареи, расположенные на подъемной стойке 13 и предназначенные для поддержания работоспособности контролируемого пункта 1 в периоды отсутствия электроэнергии от системы энергоснабжения 4.
Контролируемый пункт 1 функционирует в условиях минимизации энергозатрат за счет гибкого алгоритмического управления вторичными блоками 17, включения модуля преобразователя постоянного напряжения питания 24 В в переменное напряжение питания 32 только на период воздействия на объекты контроля и управления 34 с переменным однофазным напряжением питания 220 В и переменным трехфазным напряжение питания 380 В и оптимизации при передаче данных в базовый контролируемый пункт 3 посредством модуля связи 35 и блока радиосвязи 36 или блока оптической связи 38 через оптоволоконный кабель 39.
Предлагаемый контролируемый пункт системы управления телемеханикой продуктопровода расширяет номенклатуру применяемых в системе телемеханики технических средств с переменным однофазным напряжением питания 220 В и переменным трехфазным напряжением питания 380 В с контролируемым расходом электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками энергии, повышает надежность связи контролируемого пункта с базовым контролируемым пунктом, а также увеличивает пропускную способность канала передачи, что расширяет спектр применяемых в составе контролируемого пункта устройств и функций (например, видеонаблюдение, IP-телефония, дистанционная настройка приборов и т.д.), что найдет широкое применение в системах телемеханики продуктопровода.