CC BY
49АВТОМАТИЗАЦИЯ
с.в. игнатьев, т.л. савельева
автоматизация компрессорных агрегатов
На различных объектах газовой и нефтехимической промышленности эксплуатируется более тысячи ГПА с устаревшей автоматикой, которая требует замены. Предлагается альтернатива системе автоматизации антипомпажного регулирования и защиты газокомпрессорных агрегатов (ГПА) производства американской компании Compressor Control Corporation (ССС).
Система верхнего уровня управления
Система антипомпажной защиты и управления
Система противоаварийной защиты
Система вибромониторинга
Компрессорный агрегат
Турбина
-CÄ3-
Компрессорная станция — это сложный комплекс технологических объектов. Основным и самым дорогостоящим объектом является газоперекачивающий агрегат (ГПА), повышающий давление газа путем его сжатия. Поэтому система автоматического управления и регулирования ГПА (САУ ГПА) является ядром в системе автоматизации газокомпрессорных станций. Не секрет, что весьма распространенная на российском рынке система американской компании Compressor Control Corporation (ССС) в коммерческих интересах передается заказчику закрытой, что приводит к зависимости заказчика от разработчиков таких систем на весьма невыгодных условиях. Учитывая вышесказанное, компания ООО «РС Автоматизация» разработала проект, который представляет собой единую автоматизированную систему управления ГПА на базе передовых программно-аппаратных комплексов ведущих мировых производителей. При таком подходе заказчик получает современную систему представления информации, открытые средства сопряжения с другими подсистемами АСУ ТП и весь современный набор функций, включающий в себя антипомпажное регулирование и систему вибромониторинга компрессорного агрегата. Структурная схема выглядит следующим образом:
Системы ПАЗ и антипомпажной защиты и управления построены по модульному принципу на основе:
• дублированного ПЛК Modicon Quantum c функцией «горячего резервирования» (Schneider Electric) с аппаратным резервированием;
• дублированной промышленной сети RIO;
• дублированных источников питания шасси;
• модулей ввода-вывода с функцией диагностики.
Аппаратное дублирование и функция «горячего резервирования» контроллеров Quantum обеспечивает повышенную надежность систем управления и ПАЗ.
Система ПАЗ реализует следующие функции:
• автоматическое и оперативное ручное управление оборудованием, отсечной и регулирующей арматурой;
• повышение надежности работы компрессоров;
• постоянный анализ изменения параметров в сторону критических значений и прогнозирование возможных аварий;
• защита агрегата от аварийных режимов работы, с определением первопричины аварийного останова;
• выполнение программ пуска и останова агрегата;
• перевод исполнительных механизмов агрегата в безопасное состояние в случае отключения электроэнергии;
10 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
\\ № 2 \\ февраль \ 200В
• безударное переключение с режима автоматического регулирования на ручное и обратно;
• взаимодействие с антипомпажной системой и системой вибромониторинга;
• самоконтроль составных частей СПАЗ и сигнализация о неисправности компонентов и цепей;
• возможность замены модулей системы СПАЗ без остановки технологического процесса;
• передача данных на верхний уровень управления (SCADA).
Система антипомпажной защиты и управления реализует следующие функции:
• постоянный расчет рабочей точки компрессора и контроль запаса по помпажу;
• стабилизация давления на выходе компрессора при изменении внешних условий;
• автоматическое снижение производительности компрессора при уменьшении давления газа на входе компрессора;
• «мягкая» загрузка и разгрузка компрессора для исключения термических напряжений в трубопроводах и элементах компрессора;
• оптимальное управление частотой вращения турбины, поддержание минимально необходимой мощности;
• поддержание частоты вращения в допустимой зоне регулирования;
• безопасное ведение процесса за счет антипомпажной защиты. Система вибромониторинга реализована на комплексе серии Bently Nevada 3500 (General Electric), предназначена для непрерывного контроля вибрационного состояния турбин, редукторов, компрессоров и иных агрегатов в стационарных и пусковых режимах.
Система вибромониторинга осуществляет следующие функции:
• мониторинг и отображение сигна-
\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
№ 2 \\ февраль \ 200В
лов датчиков вибрации и осевого смещения роторов агрегатов; • формирование предупредительных и аварийных сигналов для системы ПАЗ при превышении уставок. Для более точной реализации алгоритмов управления двигателем предлагается заменить существующую электро-масляную систему регулирования подачи газа на электронную систему подачи газа ДУС производства МПО им. Румянцева. Быстродействующий регулятор прямого действия ДУС-ВЦ выполнен во взрывозащищенном исполнении с расчетным давлением газа на входе до 25 кГс/см2. Регулятор состоит из электромеханического дозатора во взрыво-защищенном исполнении, включающим управляемым шаговым двигателем дозирующую иглу с датчиком положения и электронного блока управления (КДУ, КДЦ-1М), преобразующего стандартный электрический сигнал в положение дозирующей иглы. Комплект поставки также включает в себя АРМы машиниста и начальника смены на базе промышленных компьютеров и SCADA-системы Monitor Pro (Schneider Electric). Конструктивно оборудование для АСУТП ГПА размещается в шкафы Sarel (Schneider Electric). Описанный комплекс поддерживает несколько типов сетей: Modbus, Modbus Plus, Modbus TCP, InterBus-S, LonWorks и Profibus, что делает воможным интегрировать его в АСУ, уже существующие на предприятии заказчика. Как альтернатива ПЛК Quantum, в предложенном решении могут быть использованы ПЛК Allen Bradley, Triconex, Siemens, GE. Все перечисленные виды контроллерного оборудования наиболее применимы на наших нефтегазовых предприятиях. После выполнения работ заказчику передается полный комплект документации в соответствии с ГОСТом РФ, которая включает в себя математическое (алгоритмы) и про-
Часть системы управления
граммное обеспечение, что значительно упрощает заказчику дальнейшую эксплуатацию системы. Предложенная система управления компрессорным агрегатом с высокой отказоустойчивостью полностью соответствует задачам эксплуатации и создает благоприятные условия для снижения антропогенных нагрузок производственной деятельности на окружающую природную среду. «РС Автоматизация» входит в группу компаний РС, являясь одним из крупнейших партнеров компании Schneider Electric в области автоматизации технологических процессов. В декабре 2005 г. компания получила сертификат ISO-9001-2001.
an integrator of
Schneider
Electric
Alliance
121357, Россия, Москва Верейская ул., д. 29, офис 43 Д/ц «Верейская-Плаза» Тел.: +7 (495) 589-24-14 Факс: +7 (495) 589-24-13 Роман Ненюков E-mail: [email protected] www.rsautomation.ru
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ АВТОМАТИЗАЦИЯ \\ 11
