Проектирование АСУ ТП ДНС. Информация об объекте управления

• Название: Информация об объекте управления
• Анкор: Проектирование АСУ ТП ДНС
• Дата: 15.04.2023
• Размер: 1.7 Mb.
• Имя файла: 943556.rtf
• Тип: Информация; #1063908
• страница: 3 из 13

2.2 Функции разрабатываемой системы

Актуальность создания системы значительно возросла в последнее время в связи с повышением стоимости нефти, энергоресурсов, реагентов, затрат на содержание обслуживающего персонала и поддержание экологии окружающей среды.

Основные функции АСУ ТП включают:

• 
  сбор информации о контролируемом технологическом процессе подготовки нефти;
  
• 
  передача управляющих команд в технический комплекс технического уровня;
  
• 
  регистрация событий (предыстория событий), связанных с контролируемым технологическим процессом;
  
• 
  регистрация действий персонала;
  
• 
  оповещение персонала об обнаруженных аварийных событиях, связанных с ходом контролируемого технологического процесса;
  
• 
  непосредственное автоматическое управление технологическим процессом в соответствии с заданными алгоритмами с возможностью перехода в ручной режим, так со щита автоматики, так и по месту;
  
• 
  отображение на автоматизированном рабочем месте технологических параметров процесса в реальном времени, а также представление архивной информации в удобной для восприятия форме;
  
• 
  ведение архивной базы данных [4].
  

Средством достижения этих целей является использование современных технических средств, в том числе и микропроцессорных.

Применяемые технические средства должны позволять реализовать из заданного набора алгоритмов одноконтурные, многоконтурные и многосвязные системы автоматического регулирования, сигнализации и защиты, а так же оперативно преобразовывать и усовершенствовать существующие схемы защиты, регулирования и сигнализации.

Применение современных микропроцессорных средств должно позволить, в случае необходимости, развитие системы управления, а так же ее связь с другими информационными сетями, в том числе более высокого уровня.

2.3 Структура АСУ ТП ДНС

В АСУ ТП ДНС выделяют основные 2 уровня иерархии:

• 
  нижний уровень – уровень датчиков, приборов, исполнительных механизмов;
  
• 
  верхний уровень – микропроцессорных контроллеров и автоматизированных рабочих мест операторов.
  

Все датчики, приборы и исполнительные механизмы нижнего уровня выполнены во взрывоопасном исполнении и рекомендованы для применения в нефтегазовой отрасли. Основной функцией нижнего уровня является преобразование необходимых технологических параметров в электрические сигналы и обработка сигналов микропроцессорным контроллером.

Основными функциями верхнего уровня является полученние с нижнего уровня информации, передача управляющих команд.

На щите автоматики на основе технологического контроллера АСУ ТП и вторичных приборов датчиков реализованы:

• 
  схемы технологических защит установки;
  
• 
  схемы сбора телемеханической информации с первичных датчиков установленных на технологических объектах;
  
• 
  пусковая аппаратура;
  
• 
  ручное управление.
  

Оборудование сопряжения с технологическим оборудованием построено на основе технологического контроллера SLC5/04 производства фирмы Allen Bradley с модулями ввода сигналов от измерительных приборов и датчиков, установленных на технологическом оборудовании, и модулями управления пусковой аппаратурой.

Автоматизированное рабочее место оператора разрабатывается на основе операционной системы Microsoft WINDOWS с применением инструментов разработки SCADA-систем RSView32.

АСУ ТП предусматривает возможность регламентированного вмешательства оператора в ход технологического процесса (открытие/закрытие электрозадвижек, переопределение уставок для регуляторов и т.п.) путем подачи команд с автоматизированного рабочего места оператора, организованного на базе промышленного персонального компьютера [5].

2.4 Комплекс технических средств

Все датчики, приборы и исполнительные механизмы выполнены во взрывоопасном исполнении и рекомендованы для применения в нефтегазовой отрасли. Выбранные датчики имеют высокую точность измерения, устойчивы к внешним воздействиям различного рода.

2.4.1 Манометр показывающий сигнализирующий ДМ-2005 Сг 1Ex

Манометры показывающие сигнализирующие ДМ - 2005 Cг 1Ех предназначены для измерения избыточного и вакуумметрического давления различных сред и управлений внешними электрическими цепями от сигнализирующего устройства прямого действия.

Приборы являются взрывозащищенными с видом взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка" и имеют маркировку по взрывозащите 1ЕхdII ВТ4.

По защищенности от воздействия окружающей среды приборы имеют исполнения:

• 
  по устойчивости к атмосферным воздействиям - обыкновенное и защищенное от попадания внутрь пыли и воды;
  
• 
  по устойчивости к воздействию агрессивных сред - обыкновенное и защищенное от воздействия агрессивных сред.
  

Контролируемые среды: неагрессивные, некристализирующие жидкости, газы, пары в том числе кислород.

Технические данные:

• 
  диапазон показаний приборов, МПа
  

от 0 до 0,1; 0,6; 0,25; 0,4; 0,6; 0,1; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 16,0; 25,0; 40,0; 60,0;100,0;160,0;

• 
  класс точности приборов 1,5;
  
• 
  диапазон измерений избыточного давления должен быть от 0 до 75% диапазона показаний; вакуумметрического давления равен диапазону показаний;
  
• 
  диапазон установок приборов: от 5 до 95% диапазона показаний - для диапазона измерений от 0 до 100%, от 5 до 75% диапазона показаний - для диапазона измерений от 0 до 75 %;
  
• 
  минимальный диапазон установок, задаваемый сигнализирующим устрой-ством от 0 до 10% диапазона установок;
  
• 
  параметры сигнализирующего устройства: напряжения внешних ком-мутируемых цепей: 24; 27; 36; 40; 140; 220; 380В - для цепей переменного тока и 24; 27; 36; 40; 110; 220 В - для цепей постоянного тока;
  
• 
  разрывная мощность контактов 10Вт постоянного и 20ВA контактами; 30Вт постоянного и 50ВA переменного тока - для сигнализирующего устройства с магнитным поджатием контактов;
  
• 
  сила тока до 1 A;
  
• 
  отклонение напряжения от номинальных значений должно быть от + 10 до - 15 %;
  
• 
  частота переменного тока (50+/-1) Гц;
  
• 
  предел допускаемой основной погрешности срабатывания сигнализирующего устройства: +/- 2,5% диапазона показаний - для приборов со скользящими контактами; +/- 4% диапазона - для приборов с магнитным поджатием контактов;
  
• 
  приборы устойчивы к воздействию температуры окружающего воздуха от -50 до + 60 С и относительной влажности до 98% при 35 С и более низких температурах конденсации влаги;
  
• 
  приборы устойчивы к воздействию вибрации частотой (5 - 35)Гц с амплитудой смещения 0,35мм [6].
  

2.4.2 Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-3

Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-3 предназначен для сигнализации положения уровня различных жидких продуктов в двух точках технологических емкостей и управления технологическими агрегатами.

Технические данные:

• 
  четыре оптоэлектронных ключа типа «сухой контакт»;
  
• 
  индикация положения первого и второго предельного уровней с помощью светодиодов;
  
• 
  рабочее избыточное давление 2 МПа;
  
• 
  рабочая температура от –45 до +65 С;
  
• 
  максимальная длина чувствительного элемента 4м(жесткий ЧЭ) и 16м (гибкий ЧЭ);
  
• 
  средняя наработка на отказ не менее 50000ч;
  
• 
  срок службы не менее 10 лет;
  

Измеряемые среды: жидкие (нефть, темные и светлые нефтепродукты, сжиженный газ) [7].

2.4.3 Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-5

Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-5 предназначен для выдачи электрического сигнала в систему автоматического контроля и управления при достижении аварийного уровня жидких продуктов.

Технические данные:

• 
  два оптоэлектронных ключа типа «сухой контакт»;
  
• 
  индикация положения уровня с помощью светодиодов;
  
• 
  рабочее избыточное давление 84…106.7 кПа;
  
• 
  рабочая температура от –45 до +65 С;
  
• 
  длина чувствительного элемента 0,25…0,4м;
  
• 
  средняя наработка на отказ не менее 50000ч;
  
• 
  срок службы не менее 10 лет [7].
  

2.2.4 Датчик уровня ультразвуковой ДУУ4

Датчик уровня ультразвуковой ДУУ4 предназначены для измерения уровня различных жидких продуктов. Датчики могут осуществлять:

• 
  контактное автоматическое измерение уровня жидкостей;
  
• 
  контактное автоматическое измерение до четырех уровней раздела несмешиваемых жидких продуктов;
  
• 
  измерение температуры контролируемой среды в одной точке;
  
• 
  измерение давления контролируемой среды.
  

Технические данные:

• 
  выходной сигнал 4-20мА или сухие контакты или RS-485(Modbus RTU);
  
• 
  рабочее избыточное давление 2 МПа;
  
• 
  рабочая температура от –45 до +95 С;
  
• 
  длина чувствительного элемента 4м(жесткий ЧЭ) или 25м (гибкий ЧЭ);
  
• 
  средняя наработка на отказ не менее 50000ч;
  
• 
  срок службы не менее 8 лет [7].
  

2.4.5 Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом МЕТРАН 200Т-Ех

Датчики предназначены для непрерывного преобразования температуры жидкостей, пара и газов в унифицированный токовый электрический выходной сигнал дистанционной передачи, которые могут использоваться для работы в системах автоматического контроля, регулирования и регистрации температуры на объектах в различных отраслях промышленности, энергетики, коммунального хозяйства.

Технические данные:

• 
  диапазон измеряемых температур 0 - 150 ^оС;
  
• 
  предел допускаемой основной погрешности 0,5 %;
  
• 
  дополнительная погрешность датчиков, вызванная воздействием вибрации, выраженная в процентах от диапазона изменения выходного сигнала, не должна превышать 0,25%;
  
• 
  изменение значения выходного сигнала, вызванное изменением нагрузочного сопротивления от 0,1 до 1,0 не превышает 0,1%;
  
• 
  дополнительная погрешность датчиков, вызванная изменением температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне, выраженная в процентах от диапазона изменения выходного сигнала на каждые 10 ^оС, не превышает 0,45%;
  
• 
  длина погружаемой части в зону измерения 120 мм;
  
• 
  температура окружающей среды от минус 50 до 60 ^о С;
  
• 
  предельное значение выходного сигнала 4-20 мА;
  
• 
  сопротивление нагрузки, подключаемое на выходе датчика, включая линию связи - от 0,1 до 1,0 кОм;
  
• 
  напряжение питания постоянного тока 36  0,72 В;
  
• 
  потребляемая мощность, не более 0,8 Вт;
  
• 
  устойчивость к пыли и брызгам IP 54;
  
• 
  климатическое исполнение и категория исполнения У.2;
  
• 
  назначенный срок службы до списания датчика 12 лет;
  
• 
  норма средней наработки на отказ 32000 ч;
  
• 
  масса датчика, не более 0.73 кг [8].
  

2.4.6 Расходомер Метран-350

Расходомер Метран-350 (совместное производство с компанией Emerson Process Management) предназначен для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности, а также в системах коммерческого учета жидкостей, пара и газов.

Основные преимущества:

• 
  простая установка в трубопровод через одно отверстие;
  
• 
  установка в трубопровод без остановки процесса (специальная конструкция);
  
• 
  минимальная вероятность утечек измеряемой среды;
  
• 
  более низкие потери давления и меньшие длины прямолинейных участков по сравнению с расходомерами на базе сужающих устройств;
  
• 
  существенное снижение стоимости монтажа и обслуживания благодаря интегральной конструкции;
  
• 
  легкость взаимодействия с существующими контрольными системами или вычислителями расхода посредством интеллектуального протокола коммуникаций HART и Modbus;
  
• 
  простота перенастройки динамического диапазона;
  
• 
  высокая надежность, отсутствие движущихся частей.
  

Измеряемые среды: газ, пар, жидкость.

Параметры измеряемой среды:

• 
  температура: -40…400 °С – интегральный монтаж и -40…677 °С – удаленный монтаж;
  
• 
  избыточное давление в трубопроводе 25 МПа.
  

Пределы основной допускаемой относительной погрешности измерений массового (объемного) расхода до ±1 %.

Самодиагностика.

Средний срок службы – 10 лет.

Межповерочный интервал – 2 года.

Принцип действия расходомера Метран-350 основан на измерении расхода и количества среды (жидкости, пара, газа) методом переменного перепада давления с использованием усредняющих напорных трубок моделей Annubar Diamond II+ (4 поколение) и Annubar 485 (5 поколение), на которых возникает перепад давлений, пропорциональный расходу. Сенсоры устанавливается перпендикулярно направлению потока, пересекая его по всему сечению [8].

2.4.7 Интеллектуальный датчик давление Метран 100

Для получения аналоговых данных об избыточном давлении на различных узлах используются интеллектуальные датчики давления Метран-100-ДИ. Для измерения разности давлений на входе и выходе фильтров используются датчики Метран-100-ДД.

Диапазоны измеряемых давлений:

• 
  минимальный 0-25 кПа;
  
• 
  максимальный 0-25 МПа.
  

Основная погрешность до ±0.1% от диапазона.

Исполнения:

• 
  обыкновенное;
  
• 
  взрывозащищенное (Ex);
  

Межпроверочный интервал: 3 года.

Гарантийный срок эксплуатации: 3 года.

Возможности датчика:

• 
  контроль текущего значения измеряемого давления;
  
• 
  контроль и настройка параметров датчика;
  
• 
  установка "нуля";
  
• 
  выбор системы и настройка единиц измерения;
  
• 
  настройка времени усреднения выходного сигнала (демпфирование);
  
• 
  перенастройка диапазонов измерения, в том числе на нестандартный (25:1, 16:1, 10:1);
  
• 
  настройка на "смещенный" диапазон измерения;
  
• 
  выбор зависимости выходного сигнала от входной величины: (линейно-возрастающая, линейно-убывающая, пропорциональная корню квадратному перепада давления);
  
• 
  калибровка датчика;
  
• 
  непрерывная самодиагностика;
  
• 
  тестирование и управление параметрами датчика на расстоянии;
  
• 
  защита настроек от несанкционированного доступа [9].
  

2.4.8 Вибропреобразователь DVA-1-2-1

DVA-1-2-1 предназначен для измерения среднеквадратичного значения (СКЗ) виброскорости. Тип выходного интерфейса: 4-20 мА;

Вибропреобразователи имеют взрывозащищенное исполнение с видом взрывозащиты "искробезопасная цепь" и маркировкой по взрывозащищенности 1ExibIICT5 по ГОСТ 51330.10.

Срок службы – 8 лет [10].

2.4.9 Сигнализатор довзрывоопасных концентраций газов СТМ-10

Стационарные сигнализаторы СТМ-10 предназначены для автоматического непрерывного контроля довзрывоопасных концентраций многокомпонентных воздушных смесей горючих газов и паров.

Диапазон измерения: 0-50 % НКПР.

Диапазон сигнальных концентраций: 5-50% НКПР.

Стандартная установка порогов: 1-й – 7 % НКПР, 2-й – 12 % НКПР.

Время срабатывания сигнализации: не более 10 с.

Время прогрева: не более 5 мин.

Температура окружающей среды: -60…+50 °С.

Питание: 220 В (50 ± 1 Гц).

Срок службы: не менее 10 лет.

Сигнализаторы имеют световую сигнализацию на лицевой панели по каждому каналу при достижении пороговых концентраций горючих газов или неисправности датчика [10].

2.4.10 Анализатор влажности 3050 OLV

Анализатор 3050 OLV определяет влажность в потоке газа, измеряя частоту колебаний кварцевого кристалла.

Когда кристалл обдувается анализируемым влажным газом, вода адсорбируется специальным покрытием кристалла, вызывая уменьшение частоты его колебаний. Затем кристалл обдувается сравнительным газом, в качестве которого используется осушенный анализируемый газ. При этом адсорбированная вода удаляется с поверхности кристалла, и частота его колебаний вновь увеличивается.

Разность между этими двумя частотами пропорциональна содержанию воды в газе.

Периодичность переключения потоков анализируемого и сравнительного газов, в зависимости от приложения, программируется пользователем.

Диапазон: 0,1...2500 ppmv (калиброванный), до 9999 ppmv.

Единицы измерения: ppmv, ºC точки росы, мг/м3;

Погрешность: +10% от показания в диапазоне 0,1...2500 ppmv;

Чувствительность: +0,1 ppmv или 1% от показания;

Время отклика: не более 1 мин для 90% при изменении влажности от 1000 до 10 ppmv;

Аналоговый выход: 4...20 мА.

Релейные выходы: 3 реле, для сигнализации об ошибке системы и о превышении установленных концентраций;

Интерфейсы: RS-232, RS-485;

Параметры окружающей среды: Анализатор: 5...50 °С (-20...+50 °С в шкафу) [11].

2.4.11 ИК точечный детектор углеводородных газов IRFMD

Предназначен для измерения концентраций углеводородных газов в воздухе.

Технические характеристики и выгода:

• 
  аналоговый сигнал 4-20мА;
  
• 
  индикация уровня загазованности на 4-х цифровом дисплее;
  
• 
  нет необходимости производить текущую калибровку;
  
• 
  канал передачи данных RS-485 посредством протокола Modbus RTU$
  
• 
  оптическая система с подогревом для удаления конденсации;
  
• 
  индикация загрязнения оптической системы;
  
• 
  защищенность от типичных ядовитых веществ;
  
• 
  работает в среде с недостаточным содержанием кислорода;
  
• 
  степень защиты IP66;
  
• 
  рабочая температура от –45 до +75 С.
  

2.4.12 Кабельная продукция

Прокладка кабелей на объекте осуществляется по кабельным эстакадам, и выполнено в соответствии с ПУЭ («Правила устройства электроустановок»). Эстакады представляют собой специальные сооружения для укладки кабелей, предохранения их от механических повреждений и непогоды. Контрольные кабели должны быть изолированы несгораемыми перегородками. В соответствии с ПУЭ минимальное расстояние между искробезопасными, слаботочными и силовыми кабелями должно быть не менее 50 см.
В данном проекте используется несколько типов кабелей: КВВГ – для прокладки от исполнительных механизмов до операторной, КВВГэ – для прокладки от первичных датчиков до операторной, НВ-1.0 – для внутреннего расключения шкафного устройства, FTP – для связи контроллера с компьютером, минимальной расстояние при совместной прокладке с электрическими цепями должно составлять не менее 50 см [12].