4 Автоматизация

4.1 Общие требования к системам автоматического управления магистральным газопроводом

Организационная структура и режимы функционирования систем управления технологическими и вспомогательными объектами, сис­тем технологической связи, функции и объем автоматизации и те­лемеханизации объектов МГ должны соответствовать действующим директивным документам.

АСУ ТП МГ (автоматическая система управления технологиче­ским процессом магистрального газопровода), средства учета расхода и контроля качества газа, системы передачи данных, подсистем обеспечения информационной безопасности рассматрива­ют как единый программно-технический комплекс (ПТК).

Элементы ПТК функционируют взаимосвязано, образуя, при должном развитии, защищённую интегрированную систему управле­ния.

Системы автоматизации технологического оборудования, сис­темы телемеханики, технологической связи и передачи данных обеспечивают комплекс функций по управлению, контролю и защите оборудования. Данные системы функционируют независимо от рабо­тоспособности систем и средств управления вышестоящего уровня и состояния систем связи между уровнями управления.

Элементы ПТК функционируют взаимосвязано, образуя, пои должном развитии, защищённую интегрированную систему управле­ния.

Поддержание средств и систем управления технологическими процессами, технологической связи и метрологического обеспече­ния в работоспособном состоянии обеспечивают производственные отделы, службы, участки и группы АСУ ТП, КИПиА, телемеханики, связи, метрологического обеспечения.

4.2 Автоматизация газоперекачивающей станции с электроприводом

Применяемые на газопроводах системы автоматизации газо­перекачивающих агрегатов с электроприводом различаются в основ­ном элементной базой (используются электромагнитные реле или бесконтактные элементы) и способом распределения операций упра­вления и сигнализации между местным щитом, устанавливаемым

у агрегата, и общецеховым. Небольшие различия имеются в постро­ении схемы управления в зависимости от типа двигателя (синхронный или асинхронный) и категории агрегата (основной или резервный).

Рисунок 4.1. - Блок-схема автоматизации газоперекачивающего агрегата с электроприводом

1. линия управления; 2- линия контроля

Системой автоматизации газоперекачивающего агрегата охваты­ваются следующие механизмы и устройства:

-центробежный нагнетатель

-электродвигатель ЭД с редуктором и возбудителем; масляным выключателем MB и станцией релейной защиты РЗ;

-краны К обвязки нагнетателя;

-вспомогательные механизмы ВМ и установки маслоснабжения нагнетателя.

Управление агрегатом производится как с местного щита (МЩУ), так и дистанционно, с главного щита управлении (ГЩУ) цехом или КС. Принципиальная схема автоматизации газоперекачивающего агрегата в упрощенном виде показана на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2. - Принципиальная схема автоматизации газоперекачивающего агрегата с электроприводом

1 – маслобак; 2 – рабочие насосы масляного уплотнения нагнетателя; 3 - пусковые насосы смазки агрегата; 4 – рабочий насос смазки агрегата; 5 - нагнетатель; 6 – редуктор; 7 - двигатель

Основные функции этой системы - пооперационное и программ­ное управление агрегатом, автоматическая защита при нарушениях режима работы, измерение основных параметров и сигнализация состояния узлов и механизмов, дистанционное опробование работы отдельных механизмов без включения агрегата; самозапуск агрегата при кратковременном исчезновении напряжения на электроподстанции.

Автоматическая защита агрегата - аварийное отключение с со­ответствующей сигнализацией - осуществляется при изменении следующих параметров:

-превышении температуры подшипников двигателя 7, редук­тора 6 и нагнетателя 5 сверх допустимой величины (25);

-понижении перепада давления «масло — газ» (8,9) в нагнета­теле, что характеризует нарушение уплотнения нагнетателя;

-понижении давления в системе смазки (22);

-осевом сдвиге нагнетателя (20,21).

Автоматическое отключение агрегата происходит также при от­клонении от нормы электрических параметров электродвигателя, контролируемых релейной защитой, входящей в станцию управления двигателем (24).

В последние годы с появлением надежных приборов контроля вибрации в схемах автоматизации предусматривается и защита от превышения допустимого уровня вибрации (23). Для контроля за температурой подшипников применяются термометры сопротивления со вторич­ными показывающими и сигнализирующими приборами.

Для автоматического поддержания перепада давления «масло — газ» в нагнетателе используется гидравлический регулятор 5 не­посредственного действия, который в зависимости от перепада (4,8) регулирует подачу масла насосами 2 уплотнительную полость нагнетателя. При падении перепада давлении масла ниже допусти­мого сигнализатор 8,9 перепада включает дополнительно к рабочему маслонасосу 1 маслонасос 2. Если при этом перепад не восстанавли­вается, то происходит автоматическое отключение агрегата с соот­ветствующей сигнализацией.

Маслоснабжение агрегата в период его пуска и остановки обес­печивается маслонасосом 3, а в период его работы насосом 4, установленным на валу двигателя. Если маслонасос не обеспечивает необходимого давления, защита по давлению масла (22) при падении давления до 4,0*10⁴ Па (0,45 кгс/см²) включает пусковой насос 18 и при дальнейшем падении давления включает резервный насос 19 и одновременно выдает сигнал на остановку агрегата. Защита агре­гата по положению ротора нагнетателя осуществляется гидравли­ческим реле осевого сдвига. Собственно реле представляет собой два сопла, расположенных с небольшим зазором относительно бурта на роторе нагнетателя. Масло под давлением 49,05*10⁴ Па (5 кгс/см²) подводится по трубкам к дрос­сельным шайбам с отвер­стиями диаметром 3 мм, далее поступает в сопло и сливается в зазор между соплами и буртом. При осевом смещении ротора бурт прикрывает одно из сопел, что повышает да­вление масла. Давление в подводящих к соплам трубках контролируется электроконтактными мано­метрами (20 и 21). Смещение ро­тора сверх допустимой величины вызывает отклю­чение агрегата. Винт позволяет опро­бовать реле осевого сдвига при неработающем агре­гате.

Кроме контроля параметров, по которым про­изводится защита агрегата, схема автоматизации пред­усматривает сигнализацию уровня (6) и температуры (7) в маслобаке 1, контроль давления масла в системе уплотнении нагнетателя 3, контроль давления и перепада давления газа на входе и выходе нагнетателя (10, 11, 12 и 15), измерение объемной производительности агрегата (16, 17). Перепад давления на входе и выходе нагнетателя (степень сжатия) и объемная производительность агрегата относятся к основ­ным характеристикам режима работы агрегата.

Пуск и остановка агрегата производятся в определенной после­довательности, предусмотренной программой, заложенной в схему управления. Предпусковые условия - открытие кранов в обвязке нагнетателя (№3, № 6 и №5), закрытие кранов №1, №2 и №4 и подогрев масла (7) в баке системы маслоснабження до температуры 25⁰ С. Перестановка крапов осуществляется с помощью электропневматической схемы управлении (13, 14). При подаче команды на пуск агрегата производится включение пускового насоса 18 смазки и рабочего насоса 1 уплотнения нагнетателя. При поднятии давления масла (22) и системе смазки до 5,9*10⁴ Па (0,6 кгс/см²) и давления в системе уплотнения нагнетателя до 9,8*10⁴ Па (1,2 кгс/см²) включается масляный выключатель 24 электродвига­теля 7. При давлении масла в системе смазки, равном 11,8*10⁴ Па (1,2 кгс/см²), отключается электродвигатель пускового насоса смазки. В работе остаются главный масляный насос 4, установленный на валу двигателя.

После включения главного электродвигателя открывается кран №4 ив течение 10 с полость нагнетателя продувается газом через открытый кран №5. После окончания продувки он закрывается, и давление в полости нагнетателя поднимается. При перепаде давле­ний газа «газопровод - полость нагнетателя» (10, 11) менее 9,8*10⁴ Па (1 кгс/см^а) выдается разрешение на открытие кранов №1 и №2. После их открытия закрываются краны №3, №6 и № 4. На этом пуск агрегата заканчивается.

Остановка агрегата может быть осуществлена в любой момент пуска или его работы. Остановка агрегата при пуске до включения главного электродвигателя 7 приводит к отмене его пуска, оста­новке пускового насоса смазки и рабочего насоса уплотнения. Оста­новка агрегата при пуске после включения главного электродвига­теля или работе агрегата проходит по программе нормальной оста­новки.

При нормальной остановке агрегата открываются общестанционные краны № 3 и №6. После их открытия выдается сигнал на закрытие кранов № 1 и №2, после чего открывается кран №5, отключается масляный выключатель и включается пусковой насос смазки, обеспечивающий смазку подшипников до полной остановки агрегата.

При аварийной остановке сигнал на закрытие кранов №1 и №2 поступает после начала перестановки крана № 3, но не позже 0,5- 1 с с момента поступления сигнала «Авария». В случае превышения указанного времени выдается сигнал на открытие кранов №6 на других агрегатах КС. Масляный выключатель главного электро­двигателя 24 отключается сразу же после сигнала аварийной остановки.

Последующие операции осуществляются по программе нормаль­ной остановки.