3 Выбор оборудования

3.1 Насос

ЗАО «ГИДРОМАШСЕРВИС» было основано в 1993 году. Компания стала фундаментом для последующего создания ОАО «Группа ГМС», и в настоящее время ЗАО «ГИДРОМАШСЕРВИС» является объединенной торговой и инжиниринговой компанией Группы ГМС.

За более чем 20-летний период работы в ЗАО «ГИДРОМАШСЕРВИС» сформировался слаженный коллектив инженеров, конструкторов, технологов и специалистов по разработке, производству и продаже различного насосного, компрессорного и блочно-модульного нефтегазового оборудования. 

Назначение насосов типа НМ (секционных одно- и двухкорпусных)производительностью от 65 м³/ч до 1250 м³/ч и агрегатов электронасосных на их основе определяется в зависимости от их конструктивного исполнения.

Насосы типа НМ однокорпусные на подачи 125 м³/ч – 710 м³/ч предназначены для перекачивания нефтепродуктов по магистральным трубопроводам.

Насосы типа НМ однокорпусные с картерной смазкой на подачи 65 м³/ч – 125 м³/ч предназначены для перекачивания нефти по магистральным трубопроводам.

Насосы типа НМ 360-460 (Q=360 м³/ч, Н=780 м) однокорпусные с торцовыми уплотнениями типа «Тандем» предназначены для перекачивания нефти из буферных емкостей и технологических резервуаров на внешний транспорт на нефтегазовых месторождениях.

Насосы типа НМ однокорпусные с картерной смазкой на подачи 125 м³/ч – 180 м³/ч предназначены для перекачивания некондиционной нефти и пластовой воды на нефтегазовых месторождениях.

Насосы типа НМ двухкорпусные (НМ 500-800, НМ 1250-400) предназначены для перекачивания нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам.

Выбираем наос типа НМ 300-500- однокорпусные предназначены для транспортирования по магистральным трубопроводам нефти и светлых нефтепродуктов (автобензина, керосина, дизтоплива).

Рисунок 3.1 – Насос НМ 500-300.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Параметр

Значение

Подача, м³/ч	500
Напор, м	300
Допускаемый кавитационный запас,м	4.5
Частота вращения, об/мин	3000
Мощность насоса, кВт	511
КПД насоса, %	80
Тип насоса	НМ

3.2 Датчики давления

Для выбора датчика давления будем руководствоваться требованиями, описанными технологической картой уставок микропроцессорной системы автоматики на предприятии. Диапазон требуемых пределов измерений давления на выходах агрегатов должен составлять от 0 до 10 МПа. Для датчика, измеряющего давление на входе подпорной насосной станции необходим максимальный предел 0,25 МПа.

Для измерения давления на выходах подпорных агрегатов был выбран датчик фирмы Rosemount3051С, представленный на рисунке 3.2, так как имеет малую относительную погрешность, широкую возможность перестройки диапазона измерения, поддержкаHART– протокола, высокие эксплуатационные показатели.

Рисунок 3.2 – Rosemount 3051С

Данный датчик предназначен для измерения разности давления, абсолютного и относительного давления, в течениях и для применения в других специальных аппликациях, требующих высокую надежность, точность и стабильность.

Основные технические параметры:

• Измеряемые среды: жидкости, в т.ч. нефтепродукты; пар, газ, газовые смеси

• Диапазоны измеряемых давлений: 0,025 кПа-68,9 MПа

• Диапазон температур: окружающей среды от -51 до 85°С, измеряемой среды от -75 до 205°С;

• Выходные сигналы: 4-20/HART, Foundation Fieldbus, беспроводной Wireless HART;

• Основная приведенная погрешность: от ±0,025% (вариант Ultra);

• Основная относительная погрешность от ±0,04 %

• Диапазон перенастройки пределов измерений 200:1, 100:1

• Наличие взрывозащищенного исполнения

• Межповерочный интервал - 4 года

Для измерения давления на входе подпорной насосной станции выбираем датчик зарекомендовавшей себя фирмы Метран 44-ExДД, учитывая небольшую погрешность, возможность перестройки диапазонов, также поддержкаHART– протокола, высокую степень защиты от влаги и пыли и т.д. Датчик Метран-44-Ex-ДД представлен на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3. – Метран-44-Ex-ДД

Датчик предназначен для работы в системах автоматического контроля, регулирования, управления, и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра в унифицированный токовый сигнал. Данные датчики выпускаются только с микропроцессорным преобразователем, который имеет преимущество перед датчиками с аналоговым преобразователем по всем показателям: метрологическим, функциональным и эксплуатационным.

Основные технические параметры:

• Измеряемые среды - газ, жидкость, пар.

• Верхние пределы измерений: мод. 4420 - 2,5; 4,0; 6,3; 10,0, 16,0 кПа; мод. 4430 - 16; 25; 40; 63; 100 кПа; мод. 4440 - 100, 160; 250; 400, 630 кПа.

• Характеристика - линейная возрастающая или убывающая.

• Предельно допустимое рабочее избыточное давление 16; 25; 40 МПа.

• Предел допустимой основной приведенной погрешности ±0,2 (только для климатического исполнения УХЛ3.1); ±0,25; ±0,50% .

• Питание - от источника постоянного тока напряжением 36 В. Напряжение питания 16...42 В для датчиков с выходным сигналом 4...20 мА.

• Выходной сигнал О...5; 4...20; 20...4; 5...0 мА.

• Температура окружающей среды -30...+50°С.

• Степень защиты датчика от воздействия пыли и воды IP54 по ГОСТ 14254.

• Виброустойчивое исполнение VI по ГОСТ 12997.

3.3 Датчик измерения уровня.

Произведем выбор датчиков уровня. Уровень необходимо измерять на емкости сбора утечек. Рассмотрим требования к датчикам уровня, предъявляемые предприятием. Значение уставок уровня выглядит следующим образом: 0,3…2,4 м. Измеряемая среда – нефть, то есть агрессивная среда.

Выбираем датчик измерения уровня ДУУ3-01, продукцию ЗАО «Альбатрос» (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 – Датчик измерения уровня ДУУ3 – 01

Основные технические параметры:

• Температура контролируемой среды: от минус 45 до +65 °С;

• Давление контролируемой среды: до 2,0 МПа;

• Плотность контролируемой среды: от 600 до 1500 кг/м3;

• Степень защиты: IP68 по ГОСТ 14254;

• Температура внешней среды: от минус 45 до +75 °С;

• Напряжение питания: +24 В ±10 %;

• Ток потребления: 180 мА.

3.4 Датчик вибрации

Вибрация замеряется на верхнем, нижнем и опорном подшипниках четырех насосных агрегатов.

Выбираем датчик измерения виброскорости ИВД-3 (компания «Прософт-Системы»), так как они имеет высокие показатели, такие как защита от пыли и влаги, малую погрешность, более широкий диапазон температур эксплуатации.

Этот датчик (рисунок 3.5) предназначен для работы в системах вибродиагностики и виброзащиты турбоагрегатов, насосов, электродвигателей и другого оборудования. Он производит измерение параметров вибрации по 1, 2, 3 взаимно перпендикулярным направлениям, может работать как интеллектуальный выключатель оборудования (датчик-реле).

Рисунок 3.5. – Датчик измерения виброскорости ИВД-3

Основные технические параметры:

Диапазон цифрового измерения виброускорения:	от 0,1 до 50 м/с2
Диапазон измерения виброскорости:	от 0,3 до 70 мм/с
Диапазон токового сигнала виброускорения:	от -20 до +20 мА
Частотный диапазон изменения вибропараметров:	от 2 до 1000 Гц
Основная погрешность измерения вибропараметров во всем всем частотном диапазоне:	не более 5 %
Основная погрешность измерения вибропараметров на базовой частоте 160 Гц:	не более 1 %
Время установления рабочего режима:	не более 5 сек
Напряжение питания:	24 В
Ток потребления без дискретных сигналов:	не более 60 мА
Степень защиты оболочки:	IP67
Маркировка взрывозащиты:	PB ExdIX / 1ExdIICT5Х
Масса:	1 кг
Габаритные размеры корпуса:	55х50х50 мм
Рабочий температурный диапазон:	от - 60 до + 85оС

3.6 Датчик температуры

Температура верхнего и нижнего подшипников электродвигателя имеет следующие пределы измерения: -60…90 ⁰С. Температура опорного подшипника имеет следующие пределы измерения: -60…80⁰С. Необходим датчик для измерения температуры поверхности твердых тел.

Датчик температуры КДТ-500. Датчик температуры погружного исполнения  КДТ-500.2 с унифицированным выходным сигналом предназначен для преобразования значения температуры различных сред  в трубах диаметром от 100 мм.

Рисунок 3.6. – Датчик температуры КДТ-500.2

Основные технические параметры:

Длина погружной части	200; 400 мм
Погрешность измеряемых температур	0,5%
Диапазон рабочих температур	0...+500 С
Выходной сигнал	4….20мА
Габаритные размеры	90х60х(150+длина погружной части) мм

Для измерения температуры на подшипниках электродвигателя выберем датчик зарекомендовавшей себя фирмы Метран-241.

Назначение: для измерения температуры малогабаритных подшипников, поверхности твердых тел, корпусов и головоктермопластавтоматов, червячных прессов для переработки пластмасс и резиновых смесей.

Рисунок 3.6. – Датчик температуры  Метран-241.

Основные технические параметры:

• Класс допуска: 2 по ГОСТ Р 8.585.

• Диапазон измеряемых температур: -40 ... 200°С (для рис.1, 2); -40 ... 400°С (для рис.3, 4, 5, 6, 7).

• Рабочий спай: изолированный.

• Поверка: периодичность - 1 раз в год, методика поверки - в соответствии с ГОСТ 8.338.

• Климатическое исполнение: У1.1 по ГОСТ 15150, но для значений температуры окружающего воздуха от -45° до 85°С; Т3по ГОСТ 15150, но для значений температуры окружающего воздуха от -10° до 85°С с относительной влажностью до 98% притемпературе 35°С.

3.7 Выбор микропроцессорного контроллера.

В настоящее время на рынке средств автоматизации имеется большой выбор программируемых логических контроллеров (ПЛК), как отечественного, так и зарубежного производства.

Импортные ПЛК, такие как: ScadaPack, PLC-Direct, Allen Bradley, Siemens имеют несравненно более высокую цену, что связано с более высокой себестоимостью (более современные и дорогие микросхемы), затратами на транспортировку, таможенными сборами. При этом они превосходят контроллеры российского производства по ряду таких показателей, как:

- надёжность;

- быстродействие;

- удобство программирования и др.

Для выбора конкретного типа контроллера необходимо провести сравнительный анализ некоторых существующих микропроцессорных контроллеров. Для сравнения возьмем четыре контроллера разных фирм и стран производителей. Контроллеров САКМАР фирмы «Авитрон-Ойл», MIC-2000 фирмы «Advantech» (Тайвань), SLC-500 фирмы «Allen Bradley» (США) и ЭКОМ-ТМ НПФ «ПРОСОФТ-Е».

В таблице 3.2 представлена сравнительная характеристика контроллеров.

Таблица 3.2. – Сравнительная характеристика контроллеров

Характеристика	САКМАР		MIC-2000/11 (Тайвань)		SLC 500/04 (США)	ЭКОМ-ТМ
Аналоговые сигналы	16 входов: -10-ти разрядный АЦП. -Нормированный сигнал 0-5 или 4-20 мА. -Расширение не возможно.		16 входов: -12-ти разрядный АЦП,100кГц -Нормированный сигнал 0-5, 0-20, 4-20 мА, 0-10 В.		входов: -12-ти разрядный АЦП. -Нормированный сигнал 0-5, 0-20, 4-20 мА, 0-10 В.	8 входов: -12-ти разрядный АЦП. -Нормированный сигнал 0-5,0-20,4-20мА,0-10 В. -Погрешность измерения не более 0.1%. -Расширение до 64 входов.
Дискретные входные сигналы	ходов: -Расширение не возможно. -Предельно допустимое напряжение между цепями 100В.		16 входов: -Расширение возможно. -Диапазон входного напряжения: 0...30 В.		До 900 входов.	ходов: -расширение до 48. -Гальваническая изоляция 1500 В. -Встроенный источник напряжения для питания сухих контактов.
Дискретные выходы	выходов: -Максимально коммутируемое напряжение 220 В. -Максимально коммутируемый ток не более 5 А.		выхода: -Коммутируемое напряжение: от 5 до 40 В постоянного тока. -Максимально коммутируемый ток не более 200 мА.		—	выхода: -Максимально коммутируемое напряжение 220В. -Максимально коммутируемый ток не более 10А. -Расширение до18.
Скорость обмена с компьютером верхнего уровня	1200 бод.		115200 бит/сек		До 230 Кбод.	До 9600 бод.
Наработка на отказ	20000 часов		до 70000 часов		400000 часов	120000 часов
Температура окружающей среды	-50 +50 °С		0 +50 °С		0 +60 °С	-40 +55 °С
Возможность автономного решения задач защит	Нет		Есть		Есть	Есть
Внеочередной выход контроллера на связь с диспетчерским пунктом при фиксации нарушений технологического режима.	Нет	Да		Да		Да
Возможность существенного расширения состава контролируемых технологических параметров путем добавления в состав контроллера дополнительных модулей.	Нет	Да		Да		Да
Открытый протокол взаимодействия с верхним уровнем.	Нет	Да		Да		Да
Программное обеспечение.	Абсолютно закрыто.	Предусмотрены два языка: Техно FBD и Техно IL.		Написание программ ведется на языке программирования Ladder Logic		Операционная система ДОС 6.22. Логика работы программируется при помощи программного обеспечения типа «Конфигуратор» или SoftBasic.
Возможность подключения других приборов и контроллеров.	Подключение контроллеров «Авитрон-Ойл»	—		—		Подключение контроллеров Octagon, Fastwel, УРСВ, Фишер, БКНС-2 СТМ-УЭЦН и др.

Указанным условиям полностью удовлетворяет продукция фирмы Advantech (Тайвань).

Аппаратная часть системы управления построена на основе IBM-совместимого компьютера типа PENTIUM и промышленных компьютеров MIC-2000 фирмы ADVANTECH.

В состав УСО MIC-2000 входит набор стандартных плат:

MIC-2718 - модуль аналогового ввода (8 дифференциальных или 16 потенциальных каналов 12-битового АЦП, 100 кГц).

MIC-2718 является высокопроизводительным модулем аналогового ввода, который позволяет реализовывать экономичные измерительные системы и комплексы для промышленной автоматизации.

Основные характеристики:

• каналы аналогового ввода: 16 однополярных или 8 дифференциальных;

• АЦП: 12 разрядов, время преобразования не более 8 мкс;

• буфер: Встроенный, FIFO размером 1024 слова;

• диапазон входного сигнала (устанавливаемый программным способом): в режиме дифференциального ввода: ±5 мВ. ±10 мВ. ±50 мВ, ±100 мВ, ±500 мВ, ±1 В, ±5 В, ±10 В; в режиме однополярного ввода: 0...10 мВ, 0...100 мВ, 0...1 В, 0...10 В;

• максимально допустимое напряжение на входе: ±30 В;

• режимы запуска аналогово-цифрового преобразования: программный запуск, запуск от встроенного формирователя импульсов, запуск внешним импульсом;

• вход внешнего запуска: совместимый с ТТЛ;

• режимы передачи данных: программный опрос, по прерыванию, с использованием DMA;

• динамическая нелинейность: ±1 МР;

• требования по питанию: напряжение (5.00±0.25) В, максимальный потребляемый ток 500 мА, напряжение (12.0±0.6) В, максимальный потребляемый ток 200 мА.

Таблица 3.3. – Конфигурация микроконтроллера

Номер позиции	Наименование платы УСО
0	Микропроцессорный модуль MIC-2000/8
1	Модуль дискретного ввода MIC-2730
2	Модуль дискретного ввода MIC-2730
3	Модуль дискретного вывода MIC-2750
4	Модуль дискретного вывода MIC-2750
5	Модуль аналогового ввода MIC-2718
6	Модуль аналогового вывода MIC-2728
7	Резерв

3.7 Электромагнитные клапаны

Клапаны электромагнитные Muller co-ax типа RSV12.

Коаксиальные электромагнитные клапаны Muller co-ax, в отличие от «классических» типов электромагнитных клапанов, подходят для использования на загрязнённых и вязких рабочих средах. Непревзойдённое Германское качество, большая металлоемкость изделий и полная автоматизация рабочих процессов позволяет эксплуатировать оборудование без обслуживающего персонала. Конструкция клапанов стойкая к вибрации, т.к. соосный привод клапана размещён вокруг трубопровода и его центр совпадает с центром трубопровода, что позволяет эксплуатировать клапаны, к примеру, на газотурбинных установках. Облегающий привод уменьшает габаритные размеры и позволяет компактно размещать клапан относительно технологической установки.

Рисунок 3.11 – Клапан Muller co-ax RSV12

Технические параметры:

3.8 Устройства коммутации

Электромагнитное реле RM85 105⁰ sensitive.

Рисунок 3.12 – Реле RM85 105⁰ sensitive

Технические характеристики:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте разработана автоматизированная система электропривода нефтеперекачивающей станции на базе программируемого логического контроллера MIC-2000 фирмы Advantech.

С помощью контроллера производится сбор и обработка информации от датчиков. На основе собранной информации выдаются команды для обеспечения безопасного ведения процесса и поддержания параметров в заданных пределах, обеспечивается более качественное управление технологическим процессом.

Разработка программного обеспечения произведена с использованием программного продукта фирмы Adastra. Операторский интерфейс разработан с использованием программного продукта Trace Mode 6.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Водовозов, А.М. Системы автоматизации и управления: Метод. указания к курсовому проектированию/А.М. Водовозов – Вологда: ВоГТУ, 2008. – 46 с. 2. Системы автоматизации и управления: Конспект лекций / А. М. Водовозов – Вологда: ВоГТУ, 2007. – 290 с. 3. Официальный сайт ООО «Промэлектроника» : [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.promelectronika.com/aboutcomp.htm 4. Русскоязычный сайт компании «National Instruments»: [Электронный ресурс] Режим доступа: http://russia.ni.com

5. Русскоязычный сайт компании Grundfos : [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.ru.grundfos.com 6. Электронный каталог продукции фирмы «IEK»: [Электронный ресурс] Режим доступа: http://iek.ru/products/catalog/

31