ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Диоды А2-VD1, А2-VD2,А3-VD1, А3-VD2 позволяют развязать входные цепи, а диоды А2-VD3, А3VD3 защищают контакты реле движения К1ДО и К3ДО от токов самоиндукции обмоток соленоидов.

Если затвор крана находится в одном из крайних положений, то срабатывает по высокоомной обмотке I одно из реле контроля и соответствующее ему реле-повторитель. Во время хода крана, когда замкнуты оба конечных выключателя, оба реле контроля будут находиться в сработанном состоянии.

Команда на перестановку может формироваться либо путем нажатия одной из кнопок SВ1ДО "Открытие", SВ2ДЗ "Закрытие" (установленных на шкафу ЩтУ-11), либо путем замыкания контактов К1К1 (К2К2) при управлении от внешних устройств с ГЩУ (мнемощит, ШкУ-06, ШкС-04, АСУТП).

При передаче команды на перестановку срабатывает и удерживается реле движения. С помощью замыкающего контакта К1ДО (К3ДЗ) "плюс" от источника питания через низкоомную обмотку II реле контроля А2-К1 (А3-К1) подается на обмотку соленоида открытия ЭО или закрытия Э3, вызывая его срабатывание. При этом реле контроля остается в сработанном состоянии.

После перестановки конечный выключатель размыкается и все реле данного канала (открытия или закрытия) отпускаются.

Для размножения контактов реле положения кранов дополнительно введен субблок СбУ-350 к каждому блоку БК с реле К1 и К2. С помощью этих контактов осуществляется сигнализация положения кранов. При конечном положении крана горит одна из ламп (зеленая - "открыт", красная - "закрыт"), во время хода крана - обе. Кроме того, с помощью этих контактов осуществляется проверка целостности цепей управления с индикацией на табло - "Обрыв цепей управления".

6.6.2. Системы автоматики пожаротушения

Основными причинами возникновения аварийных ситуаций, приводящих к взрыву и пожару на компрессорных станциях, являются: нарушение целостности газовых трактов (фланцевые соединения, сварные швы, арматура, трубопроводы, оборудование и т.п.); разрушение элементов конструкций привода и нагнетателя (подшипники, уплотнения, поршни, лопатки турбин и т.д.; нарушение целостности масляных трактов (маслопроводы, масляные насосы и т.д.). Все это приводит к выбросу в помещение станции природного газа или горючего масла под высоким давлением. При наличии источника воспламенения (горячие поверхности камер сгорания и выхлопных коллекторов, электрические или фрикционные искры и т.п.) возникает пожар - диффузионные горения газа и масла. При отсутствии источника воспламенения или задержке его появления в помещении образуется либо взрывоопасная газовоздушная смесь, либо еще более опасная смесь газа, паров и капель масла с воздухом, взрыв которой, как правило, приводит к серьезным последствиям.

Для тушения пожаров на ГПА рекомендуется применять индивидуальные и комбинированные установки пожаротушения (КУП). Они предназначены для противопожарной защиты оборудования ГПА, газотурбинных двигателей, мотокомпрессоров, имеющих поверхности, нагретые выше температуры самовоспламенения турбинного масла. КУП предполагает две очереди ввода в

действие огнетушащих веществ. Первая очередь обеспечивает ликвидацию пожара на начальной стадии развития, вторая ликвидирует возможность повторного воспламенения.

Для машзалов стационарных компрессорных цехов (с ГПА типа ГТК-10, ГТ-6-750, ГТ-750-6, ГТК-5 и др.) применяются системы автоматического пенного пожаротушения (АППТ).

АППТ состоит из основной и резервной емкости воды, емкости с пенообразователем, дозатора пенообразователя, основного и резервного насосов, электрозадвижек (по направлениям на каждый агрегат), сети трубопроводов и пенных оросителей, шкафов автоматического управления и датчиков пожарообнаружения.

Запас воды и пенообразователя в установке пенного пожаротушения должен быть рассчитан из условия работы в течение не менее 20 мин.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Для ГПА блочного исполнения (типов ГПА-Ц-6,3, ГПА-Ц-16) применяются модульные автоматические установки порошкового пожаротушения, состоящие из:

- модулей (баллонов) порошкового пожаротушения, в корпусе которых совмещены функции хранения и подачи огнетушащего порошка при воздействии исполнительного импульса на пусковой элемент;

-распределительных трубопроводов;

-пожарных извещателей с шлейфами пожарной сигнализации и электрическими цепями питания и контроля;

-блоков автоматического управления и устройств представления информации о состоянии системы пожаротушения;

-устройств для сигнализации и блокировки дверей в отсеках агрегатов;

Системы автоматики пожаротушения должны обеспечивать:

-световую и звуковую сигнализацию о возникновении пожара с расшифровкой направления, о неисправности системы;

-автоматический и дистанционный пуск установки;

-автоматическое переключение электропитания с основного на резервный источник;

-формирование и выдачу командного импульса для управления технологическим и электротехническим оборудованием объекта, системами оповещения о пожаре, дымоудаления, подпора воздуха, а также для отключения вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления;

-автоматический контроль шлейфов пожарной сигнализации, целостности электрических цепей питания, световой и звуковой сигнализации и датчиков, определение обрыва пиропатронов или электромагнитов;

-формирование командного импульса автоматического пуска установки не менее чем от двух автоматических пожарных извещателей.

Основными элементами всех систем пожаротушения, от которых зависит надежность срабатывания, являются датчики пожарообнаружения.

На компрессорных станциях применяются различные типы датчиков (рис. 6.23).

Системы пожарообнаружения

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 6.23. Типы датчиков

Для защиты турбин, камер сгорания и маслоблоков ГПА типов ГТК-10, ГТ-6-750, ГТ-750-6, ГТК-5, а также отсеков агрегатов ГПА-Ц-6,3 и ГПА-Ц-16 применяются датчики типа ДПС-038 в комплекте с преобразователями ПИО-017.

Для защиты авиационных двигателей типа НК-12СТ применяются тепловые дифференциальные датчики типа ДТБГ в комплекте с блоками ССП-2И.

Принцип действия тепловых дифференциальных пожарных извещателей рассмотрим на примере работы датчиков ДПС-038 в комплекте с промежуточным исполнительным органом ПИО-017.

Конструктивно извещатель представляет собой термобатарею, состоящую из хромелькопелевых термопар, соединенных последовательно. Термобатарея имеет малоинерционные и инерционные спаи. Принцип действия извещателя основан на возникновении термоЭДС в термопарах при наличии разности температур малоинерционных и инерционных спаев. При скачкообразном изменении температуры малоинерционные спаи нагреваются быстрее инерционных, т.е. возникает разность температур между этими спаями, в результате чего, на выходе извещателя появляется термоЭДС (36 мВ при изменении температуры на +100° С за время не более 7с), которая подается на прибор ПИО-017 и после преобразования выдается сигнализация о пожаре.

В последнее время начаты опытные испытания новых пожарных извещателей:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

газоанализаторы. В соответствии с существующими правилами датчики ДВК устанавливаются у каждого газоперекачивающего агрегата в местах, наиболее вероятных источников выделения газа, но не далее 3 м от источника (по горизонтали). Как правило, на ГПА устанавливаются 2 датчика - по одному у ГТУ и нагнетателя.

На компрессорных станциях применяются в основном газосигнализаторы с термохимическими датчиками. Наличие метана довзрывоопасной концентрации в окружающей атмосфере в месте установки датчика метана определяется путем измерения теплового эффекта химической реакции беспламенного сжигания метана на поверхности измерительного элемента первичного датчика, включенного в измерительный мост, преобразования в электрический сигнал, пропорциональный концентрации метана и передачи сигнала от датчика метана к блоку измерений и сигнализаций.

Газосигнализаторы призваны обеспечивать подачу предупреждающих звукового и светового сигналов при концентрации газа 0,5% объемных долей метана (или 10% НКПВ) и аварийного при концентрации 1,0% (или 20% НКПВ). Кроме того, при концентрации газа 0,5% выдается команда на включение аварийно-вытяжной вентиляции, а при концентрации 1,0% - команда на аварийную остановку газоперекачивающего агрегата.

Наибольшее распространение в газовой промышленности находят системы загазованности типов ГАЗ-1М, ГАЗ-3, СТМ-10 и др.

Конструктивно системы ГАЗ-1М и ГАЗ-3 выполнены в виде отдельных стоек, которые рассчитаны на обработку сигналов от 12 до 16 датчиков. Система СТМ-10 выпускается в виде отдельных приборов, количество датчиков зависит от модификации прибора и может включить в себя от 1 до 10 датчиков.

В последнее время начато внедрение инфракрасных (ИК) датчиков. Эти датчики работают по принципу поглощения ИК-излучения. Луч модулированного света проектируется из внутреннего источника инфракрасного излучения на рефлектор, который посылает его обратно на пару ИКдатчиков. Один из датчиков является эталонным (опорным), а другой - активным, причем перед обоими датчиками установлены различные оптические фильтры с тем, чтобы они были чувствительными к различным длинам волн ИК-света. Горючие газы не реагируют на опорную длину волны, в то время как длина волны активного датчика поглощается горючими газами. Для определения концентрации загазованности детектор измеряет соотношение активной длины волны к опорной. Затем эта величина преобразуется в токовый выходной сигнал 4 -20 мА для передачи на внешний дисплей и системы управления.

Основное преимущество инфракрасных датчиков по сравнению с каталитическими - безотказная работа при высоких уровнях загазованности (чувствительный элемент каталитического датчика при длительном нахождении в загазованной среде больше 1% перегорает, а ИК работает в диапазоне 0-

100% НКПВ).

6.7. Телемеханика

Одной из важнейших составляющих информационно-управляющих систем предприятий газовой промышленности являются системы нижнего уровня - системы линейной телемеханики. Системы телемеханики выполняют функции основного инструмента диспетчерских служб по сбору информации и управлению технологическими объектами, а также передачи данных на верхний уровень ИУС. Сокращение потерь газа в результате разрывов газопроводов и контроль за учетом расхода газа на ГРС является основной задачей систем телемеханики.

Системы телемеханики выполняют три основные функции:

-управление технологическими объектами (запорная арматура, станции катодной защиты, регуляторы и т.д.);

-опрос датчиков измерения параметров газа установленных на объектах газового хозяйства и отображение их значений на мониторе диспетчера (давления, температуры, расхода, потенциала трубы, параметров СКЗ и т.д.);

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

- опрос и отображение датчиков состояния технологических объектов.

Технические средства систем телемеханики состоят из двух основных частей: Пульт управления (ПУ) на базе промышленной ПЭВМ и Контролируемый пункт (КП) управления технологическим объектом. Пульт управления (ПУ) включает промышленный компьютер (класса INTEL486), модемы связи, блок бесперебойного питания, программное обеспечение.

Пульт управления осуществляет следующие функции:

-управление с клавиатуры технологическими объектами;

-опрос всех подключенных датчиков в режиме индивидуального опроса;

-выявление нештатных ситуаций путем опроса КП в непрерывном циклическом режиме на предмет определения изменений состояния параметров;

-прием экстренных сообщений от КП в активном режиме работы КП;

-передача необходимых данных на программно-технические средства верхнего уровня;

-защита от несанкционированного вмешательства и ошибочных действий персонала путем введения двухступенчатого режима управления и присвоения паролей исполнителям.

Общесистемное программное обеспечение включает:

-операционную систему;

-средства поддержки базы данных;

-средства поддержки графического стандарта;

-средства CASЕ-технологии реального времени;

-средства тестирования, контроля и диагностики аппаратных и программных средств, каналов связи.

Операционная система призвана обеспечивать:

-запуск функциональных задач по времени или событию в мультипрограммном режиме;

-анализ и обработку прерываний с сохранением программы выполняемого задания;

-реализацию функций службы времени;

-рестарт системы;

-формирование и обслуживание очередей в соответствии с запросами;

-организацию взаимодействия между заданиями по передаче данных и управлению.

Контролируемые пункты (КП) предназначены для сбора информации и управления конкретным объектом газового предприятия (Крановый узел, ГРС и т.д.). КП систем старого поколения являлись обычными коммутаторами, распределяющими запросы и команды управления от ПУ на соответствующие датчики или объекты управления, согласно присвоенным им адресом (Магистраль- 1, Импульс-2, ТМ-120).

В КП систем ТМ нового поколения (Магистраль-2, Супер RTU-1, АПК ТМ УНТК), кроме обычного набора блоков (блоки питания, коммутатор, АЦП, блоки силовых реле, модемы связи), входят процессоры (типа Intel 386), управляющие работой всего КП, анализирующие поступающую информацию от датчиков, выявляя нештатные ситуации и передавая их на ПУ.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Контролируемый пункт системы телемеханики выполняет следующие функции:

-опрос всех подключенных датчиков непрерывно в циклическом режиме;

-сравнение уставок по всем параметрам;

-выдача аварийного сигнала при выходе любого параметра за уставки;

-вычисление коммерческого расхода газа (в случаях когда КП аттестовано как хозрасчетный прибор);

-вычисление скорости изменения параметра;

-прием управляющих сигналов от ПУ и воздействие на исполнительные органы объекта управления, согласно переданному адресу объекта;

-анализ состояния цепей управления;

-тестирование функциональных узлов КП.

Программное обеспечение КП ТМ должно обеспечивать алгоритм работы КП, конфигурацию КП и ее изменение, загрузку паспортов параметров и объектов (адреса, диапазоны и пределы измерения параметров, текущее состояние контактов сигнализации).

В случаях активного алгоритма работы КП выдает на ПУ аварийный сигнал. При пассивной работе КП выставляет сигнал "новая информация" и ждет опроса ПУ.

Контролируемый пункт обслуживает несколько объектов, находящихся рядом один с другим (до 1 км). Для объектов, расположенных в одном районе, но удаленных от основных объектов более 1 км, существуют мини-КП. Мини-КП обладает ограниченными функциями (только для одного объекта) и работает с основным КП по модемам связи (энергия и связь подключена от основного КП).

Пульт управления и Контролируемый пункт для передачи информации по каналам связи включают

всебя модемы связи. Существуют различные модемы КП и ПУ в зависимости от вида связи:

-физическая цепь (усиление сигнала происходит только на КП и ПУ);

-радиокабельная связь с промежуточными усилительными пунктами (на протяжении всего канала поддерживается уровень сигнала приема-передачи 13 дБ - 0 в частотном диапазоне телефонного канала 300-3400 Гц);

-радиоканал с несущей частотой около 160 мГц.

Канал связи средств телемеханики является открытым селекторным каналом, когда все КП одновременно слушают ПУ и отвечают только в том случае, если их адрес совпал с принимаемым от ПУ адресом. Скорость передачи информации ТМ по каналам связи между ПУ и КП составляет для старых систем 300; 600 бит/с и новых 1200; 2400 бит/с.

Под отказом системы понимается прекращение выполнения системой любых функций, приводящее к невозможности контроля, управления и защиты технологического оборудования, в течение некоторого промежутка времени независимо от наличия или отсутствия ситуации, в которой требуется выполнение данной функции.

Отказами функций системы являются:

-для информационных функций - прекращение сбора, обработки или передачи необходимого объема информации, увеличение погрешности измерения параметров, установленной в технической документации;

-для управляющих функций - прекращение формирования или передачи команд управления, передача ложных команд;

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

- для функций защиты - отсутствие команд (сигнализации) на ликвидацию (о возникновении) аварийной ситуации при ее наличии, ошибочная или несанкционированная выдача аварийной команды (сигнализации) при отсутствии аварийной ситуации.

Надежность работы всей системы в целом, как показывает практика эксплуатации систем телемеханики, во многом зависит еще и от трех основных факторов:

-надежность электропитания аппаратных средств;

-защищенность аппаратных средств от воздействия окружающей среды;

-надежность работы первичных датчиков, преобразователей и исполнительных механизмов.

Надежность электропитания аппаратных средств телемеханики достигается путем резервирования основного питания, посредством применения агрегатов бесперебойного питания, автоматически переводящим питание аппаратуры на напряжение от аккумуляторов = 24В, при исчезновении основного питания. От воздействия перепадов температуры, влияния атмосферных осадков, а также для более надежной сохранности аппаратуру контролируемых пунктов телемеханики на трассе газопроводов устанавливают в наземных блок-боксах или подземных контейнерах типа НУП. Для защиты от ударов молнии по кабельным трассам, датчикам применяют дополнительные средства грозозащиты и контуры заземления аппаратуры.

Надежность первичных датчиков (давления, температуры, потенциала, перепада), преобразователей и исполнительных механизмов определяется применением их с соответствующими техническими требованиями, аналогичными требованиям, предъявляемым к аппаратуре телемеханики. Однако большую роль в надежной работе исполнительных механизмов играют наличие и степень очистки управляющего импульсного газа, являющегося исполнительным органом при управлении пневмоприводным технологическим оборудованием. Для обеспечения органов управления импульсным газом около одного или нескольких объектов монтируют установки подготовки и резервирования импульсного газа (рис. 6.24).

Рис. 6.24. Установка подготовки и резервирования импульсного газа:

- обратный кран; - кран; Квх - входной коллектор; Квых - выходной коллектор; Р - рессивераккумулятор импульсного газа; Ф - фильтр газа; У - узел управления; Ш - шток крана; О - цилиндр

открытия; З - цилиндр закрытия

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Они состоят из:

-сосудов высокого давления (подземного или наземного исполнения), содержащие объем резервного газа, необходимого для управления, в случае отсутствия газа в магистрали;

-фильтров очистки газа;

-обратных клапанов для предотвращения поступления газа в магистраль с более низким давлением;

-коллектора распределения импульсного газа к исполнительным механизмам.

Надежность работы систем линейной телемеханики определяется совокупностью всех элементов надежности одновременно. Отказ любого элемента комплекса (аппаратура ТМ, энергообеспечение, связь, датчик, исполнительный механизм, импульсный газ) приводит к невыполнению основных функций по контролю и управлению технологическим оборудованием предприятий газовой отрасли.

6.8. Мнемощит

Мнемощит предназначен для представления диспетчеру компрессорной станции обобщенной информации о состоянии контролируемых объектов, текущих значений параметров в цифровом виде газотранспортной системы с привязкой к условному графическому изображению технологических объектов, а также обеспечивает ручное управление кранами цеховой и общестанционной обвязки и исполнительными механизмами. Мнемощит является одной из важных составляющих АСУТП КС. Программное обеспечение и аппаратные средства мнемощита должны включать управление информационным полем щита по командам, поступающим от АСУТП КС. Помимо этого, программное обеспечение должно обеспечивать соответствие между данными, поступающими от АСУТП КС к индикаторам мнемощита. Конструктивно мнемощит выполняется в виде различных фрагментов для размещения на них графики, различных индикаторов и органов управления (рис.6.25). Размеры мнемощита уточняются в процессе проектирования и зависят от насыщенности рисунка мнемосхемы и размещения технических средств на мнемощите. Обычно мнемощит выполняется в напольном варианте.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 6.25. Общий вид мнемощита

6.9. Автоматизированное рабочее место диспетчера компрессорной станции (АРМД КС)

Автоматизированное рабочее место диспетчера компрессорной станции (КС) является основным постом управления, обеспечивающим оперативное управление технологическим процессом, контроль состояния технологического оборудования, своевременное принятие решения по нормализации внештатных ситуаций.

В состав АРМД КС входят:

-ПЭВМ промышленного исполнения;

-пульт диспетчера КС;

-комплекс программных средств, необходимых для программной поддержки информационного обмена и выполнения автоматизированных функций.

АРМД КС выполняет следующие функции:

-контроль параметров технологических режимов и состояния основного и вспомогательного оборудования в виде сбора информации от различных систем "нижнего уровня";

-автоматическое формирование оперативных сообщений на основе анализа аварийных и предупредительных сигналов;

-формирование и ведение архивов на различную глубину;

-отображение на экране дисплея видеокадров со значениями измеряемых параметров сигналов состояния в виде мнемосхем, таблиц, кривых, гистограмм;