CC BY
23АВТОМАТИЗАЦИЯ
р.п. Ефимов, директор по промышленной автоматизации
А.ф. Ефентьев, главный специалист по промышленной автоматизации
о.Э. малкин, ведущий инженер-программист
системы управления подогревателями газа, нефти, воды
В статье представлены системы управления подогревателями газа, нефти и воды. Разработанные системы предназначены для управления газовыми горелками различных типов, поддержания температуры нагреваемого продукта, обеспечения функций безопасности, отработки аварийных режимов работы и удаленного управления. Системы управления подогревателями позволяют унифицировать конструктивные, схемные и программные решения, упростить настройку действующего оборудования в процессе последующей эксплуатации и модернизации.
ВВЕДЕНИЕ
В 2004 году сотрудниками компании «Трайтек» были разработаны и изготовлены опытные образцы блоков управления автоматизированной системы подогревателей газа. Блоки предназначены для управления обогревом узлов редуцирования газа с целью обеспечения безгидратных режимов работы газораспределительных станций. Разработка велась для подогревателей газа ПТПГ-30, ПГА-200 и аналогичных. В результате проведения работ был создан комплекс технических средств и разработано прикладное программное обеспечение для автоматизации управления процессами подогрева газа высокого давления с целью улучшения эксплуатационных характеристик оборудования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ
Блок управления разработан на базе IBM PC совместимого промышленного контроллера производства фирмы «Fastwel». Блок управления является модульным, программно конфигурируемым, в состав которого входят:
• модуль микроконтроллера CPU 188-5MX;
• модуль дискретного ввода TBI-24/OC;
«* * *
• модуль релейной коммутации TBR8. В качестве средства отображения информации используется графический жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) фирмы «Powertip» с разрешением 320 на 240 пикселей. Питание блока подается от однофазной сети переменного тока или сети постоянного тока. Модули, входящие в состав системы управления, размещаются в шкафу типа АЕ фирмы «Rittal». Микроконтроллер CPU-188-5MX предназначен для обработки аналоговых и дискретных сигналов, поступающих от размещенных на подогревателе датчиков,
формирования сигналов управления, отображения показаний датчиков на графическом ЖКИ, отработки команд оператора, а также обмена информацией с интеллектуальными датчиками и верхним уровнем автоматизации. Предусмотрены следующие органы управления (кнопки без фиксации): «ПУСК», «СТОП», «СБРОС», «|», «1»,
Программное обеспечение функционирует под управлением ОС, совместимой с MS-DOS 6.22.
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ В СОСТАВЕ СИСТЕМЫ
Разработанный блок управления выполняет функции автоматического контроля состояния дискретных и аналоговых датчиков, контролирующих технологический процесс, поддержа-
\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
№ 4 \\ апрель \ 2007
ния заданного значения температуры подогреваемого газа, контроля аварийных ситуаций и связи с верхним уровнем АСУ предприятиями и производствами.
Блок управления может работать в одном из следующих режимов:
• режим Стоп;
• режим Розжиг;
• режим Прогрев;
• режим Работа;
• режим Авария;
• режим Настройка.
Система постоянно осуществляет опрос состояния каналов дискретных вводов с выводом на ЖКИ наименования каналов, сигнализирующих об аварии. При срабатывании дискретных аварийных датчиков или при выходе значений сигналов аналоговых датчиков за допустимые пределы на индикатор выводится соответствующая информация, и система блокирует запуск технологического процесса.
Вид индикатора блока управления в режиме «работа»
Автоматический пуск подогревателя газа производится в следующей последовательности:
• предварительная вентиляция топки;
• розжиг запальной горелки (режим Розжиг);
• розжиг основной горелки в режиме малого горения;
• прогрев топки в режиме малого горения (режим Прогрев);
• переход в штатный режим работы (режим Работа).
При подготовке, в процессе запуска и во время работы блок управления отображает на экране состояние исполнительных устройств, дискретных и аналоговых датчиков. Встроенное программное обеспечение обеспечивает:
• гибкую настройку параметров блока управления с помощью иерархического меню;
• графическое отображение процесса, состояния исполнительных устройств и датчиков, а также текущих значений параметров с помощью мнемосхемы;
• защиту изменения параметров путем ограничения доступа к меню с помощью пароля;
• регулирование температуры с использованием датчика температуры с дискретным или аналоговым выходом;
• возможность связи с интеллектуальными датчиками;
4-20 тА
Манометр Манометр
давления давления
продукта продукта
на выходе на входе
Электророзжиг
Датчик контроля пламени
• возможность связи с верхним уровнем автоматизации. Наличие встроенного сторожевого таймера обеспечивает перезапуск рабочей программы в случае зависания программы.
Микроконтроллер, составляющий ядро системы управления, обрабатывает информацию, полученную от аналоговых и дискретных датчиков, обеспечивает отображение на экране графического ЖКИ мнемосхему процесса и численные значения параметров, поддерживает заданные режимы подогрева, обеспечивает останов системы в аварийном режиме. В штатном режиме обеспечивается двухпозиционное регулирование температуры нагреваемого газа с индикацией на экране ЖКИ текущего и заданного значения температуры, а также аварийный порог. Сигнал обратной связи может подаваться на регулятор с аналогового или дискретного датчика температуры. В этом режиме также предусмотрен переход в ручной режим управления горением (большое/малое горение). В режиме Авария (при выходе значений контролируемых параметров за допустимые пределы) рабочая программа обеспечивает защитное отклю-
■ р^
Температура продукта на выходе
-380 В
Функциональная схема автоматизированной системы управления подогревателем газа
Вид индикатора блока управления в режиме «стоп»
Управляющий
компьютер верхнего уровня автоматизации
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ автоматизация \\ 15
АВТОМАТИЗАЦИЯ
чение управляемого объекта путем прекращения подачи топлива. При этом включается аварийная звуковая сигнализация, и на экран ЖКИ выводится сообщение о причине отключения. Информация о причине отключения сохраняется до момента ручного сброса режима аварийного отключения. После аварийного отключения исключен автоматический перезапуск управляемого объекта. Связь с верхним уровнем АСУ осуществляется через интерфейс RS-485. Блок управления всегда является ведомым, т.е. не может передавать информацию в канал без запроса ведущего, в качестве которого выступает управляющий компьютер. Настройка блока управления осуществляется с помощью интуитивно понятного интерфейса пользователя, посредством иерархического графического меню и диалогов ввода информации — тем самым снижается сложность настройки и освоения системы обслуживающим персоналом.
эксплуатационные характеристики
Блок управления автоматизированной системы подогревателей газа по устойчивости к климатическим и внешним воздействиям соответствует группе УХЛ 4 по ГОСТ 15150. Климатические условия, при которых допускается использование блока:
• температура окружающего воздуха от -20°С до +70°С;
• относительная влажность до 90% при температуре +30°С;
• атмосферное давление 630-800 мм рт. ст.
Система функционирует в непрерывном режиме круглосуточно и соответствует требованиям, предъявляемым к многоканальным, ремонтопригодным и восстанавливаемым системам.
решения для разных видов подогревателей
Работы по созданию блока управления подогревателем газа были завер-
шены комплексными испытаниями на действующем оборудовании. Новой разработкой в этой области, отвечающей более жёстким требованиям, стал комплект управляющего оборудования для системы подогрева воды. В состав комплекта, помимо описанного блока управления вошел силовой блок и набор монтажных кабелей. Таким образом, компания «Трайтек» стала предлагать своим заказчикам комплексные решения в области управляющих устройств.
* ■ Щ
и ц а I
I \ иц^'ад/
го! Иг
В последующие годы специалисты компании «Трайтек» использовали полученный опыт и технические решения при разработке комплекта управляющего оборудования для подогревателя нефти, модифицированного для применения комплектных газовых горелок известных фирм Есойат и ВаНиг.В настоящее время спрос на подобные системы управления, имеющие развитые функциональные возможности и повышенные надежностные характеристики по сравнению с аналогами постоянно растет.
В настоящее время спрос на подобные системы управления, имеющие по сравнению с аналогами более развитые функциональные возможности и
повышенные характеристики надёжности, постоянно растет.
заключение
В процессе выполнения работ для различных Заказчиков были определены общие характеристики систем управления подогревателями и разработан комплект управляющего оборудования, который соответствует всем требованиям оборудования, поставляемого в нефтегазовую отрасль. Разработанный комплект управляющего оборудования позволил:
• на основе конструкторской, схемотехнической и программной унификации решать вопросы управления подогревателями в более короткие сроки, чем у других подобных систем;
• выдерживать короткие сроки изготовления оборудования на заказ;
• дать возможность специалистам заказчиков изменять многие настройки действующего оборудования в процессе последующей эксплуатации (логику срабатывания дискретных датчиков, диапазоны и уставки аналоговых датчиков).
Системы управления подогревателями газа, нефти и воды прошли успешную апробацию в течение более двух лет. В ближайшие планы разработчиков входит дополнение поставляемых комплектов управления датчиками параметров технологического процесса, исполнительными устройствами, выносными органами управления и индикации (по требованию заказчиков). Кроме того, ведутся работы над программным обеспечением верхнего уровня, которое позволит интегрировать отдельные устройства в единую систему.
S Т/ч tec
000 «Трайтек Инфосистемс»
г. Саратов, Привокзальная пл. д. 1
тел.: (8452) 52-01-01
факс: 52-01-09
e-mail: [email protected]
www.tritec.ru
www.neftegaz-expo.ru
12-я международная выставка
$ НЕФТЕГАЗ
[3] 23-27 июня 2008
Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса
Организаторы: ЗАО «Экспоцентр» (Россия) «Мессе Дюссельдорф ГмбХ» (Германия)
^ ЭКСПОЦЕНТР
Messe Düsseldorf
ЦВК ¿Экспоцентр» ^ 123100, Россия, Москва, ¡^Еасцшменетская наб., 14, дирекция №1 «Выставки по машино-технической тематике» Тел.: (495)255-37-61, 255-29-29, 255-37-99, 255-39-46
^^^Факс: (495) 205-60-55 E-mail: [email protected]
