Датчик избыточного давления Метран-100

Введение.

Система автоматизированного управления газораспределительной станции малой произ­водительности с дистанционной передачей ин­формации о состоянии этого оборудования оператору, разработанная Инженерно-техни­ческим центром, обеспечивает контроль, авто­матическое управление, защиту оборудования газораспределительной станции.

При газификации российских регионов воз­никает необходимость применения газорасп­ределительных станций малой производитель­ности (ГРС МП) с объемом подачи газа до 2000 м³/ч.

Для обеспечения надежной и безаварийной работы ГРС МП необходимо внедрение авто­матизированных систем управления, контро­лирующих работу газораспределительных станций, например системы автоматизирован­ного управления (САУ), выполняющей опера­ции по контролю, управлению и защите обору­дования ГРС МП, включая обмен информаци­ей с системой управления вышестоящего уровня.

Большинство технических решений при разработке САУ ГРС МП строится на базе ти­повых каркасных контроллеров, что сущест­венно затрудняет установку плат контролле­ров устройства связи с объектом (УСО) в не­посредственной близости от автоматизируе­мого объекта.

Специалисты участка автоматизированных систем управления и телемеханики Инженер­но-технического центра (ИТЦ) разработали систему автоматизированного управления ГРС малой производительности (САУ ГРС МП-01).

Эта система предназначена для контроля, автоматического управления и защиты обору­дования ГРС с централизованной или перио­дической формой обслуживания:

· основного оборудования - узлов переклю­чения, очистки газа, предотвращения гидратообразования, подогрева газа, редуци­рования, одоризации газа, учета газа;

· вспомогательного оборудования - систем отопления, вентиляции, охранной системы:

· систем безопасности- пожарообнаружения, пожаротушения, контроля загазованности.

Разработанная САУ ГРС МП-01 рассчитана для работы в непрерывном режиме без постоянного обслуживания, с проведением регламентных работ в период плановых остановок и проверки работы технологического оборудования ГРС.

 

 

1. Общая часть:

1.1. Краткое описание технологического процесса ГРС

Станция является сложным и ответственным энергетическим (технологическим) объектом повышенной опасности. К технологическому оборудованию и средствам автоматизации ГРС предъявляются повышенные требования по надежности и безопасности энергоснабжения потребителей газом, промышленной безопасности как взрывопожароопасному промышленному объекту.

1. Газораспределительные станции (ГРС) предназначены для снабжения газом от магистральных и промысловых газопроводов следующих потребителей:

– объекты газонефтяных месторождений (на собственные нужды);

– объекты газокомпрессорных станций (ГКС);

– объекты малых и средних населенных пунктов;

– электростанции;

– промышленные, коммунально-бытовые предприятия и населенные пункты.

2. ГРС обеспечивают:

– очистку газа от механических примесей и конденсата;

– подогрев газа;

– редуцирование заданного давления и постоянное поддержание его с определенной точностью;

– измерение расхода газа с многосуточной регистрацией;

– одоризацию газа пропорционально его расходу перед подачей потребителю.

 

3. В состав газораспределительной станции входят:

А) узлы:

– переключения станции;

– очистки газа;

– предотвращения гидратообразования;

– редуцирования газа;

– подогрева газа;

– коммерческого измерения расхода газа;

– одоризации газа (при необходимости);

– автономного энергопитания.

Б) системы:

– контроля и автоматики;

– связи и телемеханики;

– электроосвещения, молниезащиты, защиты от статического электричества;

– электрохимзащиты;

– отопления и вентиляции;

– охранной сигнализации;

– контроля загазованности.

 

Технологическая часть.

2.1. Выбор структуры системы автоматического контроля и управления(регулирования) ГРС. Задачи автоматизации проектируемого объекта.

????????????????????

Схема с тетради

2.2. Описание функциональной схемы автоматизации проектируемого объекта.

Функциональная схема автоматизации (ФСА) ГРС представлена на рисунке 1. Она выполнена в соответствии с объемом автоматизации для данного объекта.

На схеме можно отметить следующие контуры:

· измерение параметров и отображение их по месту или на щите;

· контроль и сигнализация предельных значений или уставок;

· регулирование необходимых технологических параметров с целью поддержания технологического процесса.

Измерение всех технологических параметров необходимо для визуализации технологического процесса и определения соответствия режиму работы ГРС.

Контроль и сигнализация осуществляется контроллером. Это происходит следующим образом. Токовый сигнал с датчика поступает на вход аналогового модуля ввода контроллера. При помощи программы процессор принимает сигнал и сравнивает его заранее с заданным значением уставки. В случае равенства или превышения входной величиной предельного значения на соответствующем выходе дискретного модуля вывода формируется логическая единица. В соответствии с этим на щите оператора срабатывает световая и звуковая сигнализация. В таблице приведен перечень КИП и технических средств автоматизации (ТСА).

 

Таблица- Перечень КИП и ТСА

 

Позиция	Наименование	Количество	Примечание
ТТ1,… ТТ3	Преобразователь температуры интеллектуальный Метран-286
ТТ4, ТТ5	Термопреобразователь сопротивления ТСМУ-205
РТ6,… РТ8	Датчик избыточного давления Метран -100-Вн-ДИ
PIS9, PIS10	Манометр электроконтактный ДМ 2005 CrlEx
	Сигнализатор уровня ультразвуковой искробезопасный УЗС-207И		комплект
LE11.1	1) датчики акустический АД101И-1600–0
LE11.2	2) датчик акустический АД101И-1000-Н
LSA11	3) преобразователь вторичный ВП-201И
	Система газоаналитическая СГАЭС		комплект
QT12.1,	1) датчик газовый оптический СГОЭС
QT12.2
QS12	2) устройство пороговое УПЭС-40
YQC13.	Электропневматический узел управления ЭПУУ-4–1
…YQC23
SQ13,…	Выключатель бесконтактный концевой ВКЭ-02
…SQ23
ZS24, ZC25	Выключатель путевой взрывозащищенный ВПВ -1А11У1
UT26	Вычислитель комплекса «Суперфлоу-2ЕТ»
PT26.1; 26.4	Датчик давления
FT26.2; 26.5	Счетчик газа с преобразованием импульсов
TЕ26.3; 26.6	Датчик температуры
PC27	Кран-регулятор Ду80 с электроприводом AUMA
PC28, PC29	Регулятор давления Лорд
FQI30	Корректор объема газа SEVC-D
USA31	Блок управления подогревателем газа БУК-5ПГ
HSL	Оповещатель комбинированный «Экран-С3»
ППКОП	Прибор приемно-контрольный охранно-пожарный
УСиУ	Устройство связи и управления комплекса «Магистраль-2»

 

Преобразователь температуры интеллектуальный Метран-286 предназначены для точных измерений температуры нейтральных, а также агрессивных сред, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким.

Термопреобразователи сопротивления взрывозащищенные ТСМУ-014 предназначены для измерения температуры жидких и газообразных сред во взрывоопасных зонах, в которых могут образовываться взрывоопасные смеси категорий IIA, IIB, IIC групп Т1…Т4 согласно ГОСТ Р 51320.19.

Измерение давления на входе и выходе ГРС осуществляется датчиком избыточного давления Метран -100-Вн-ДИ и манометром электроконтактным ДМ 2005 CrlEx. Сигнализация о выходе значений уровня за установленные пределы осуществляется комплектом сигнализатора уровня ультразвуковым УЗС-207И. Система газоаналитечская СГАЭС состоит из датчиков газовых оптических, установленных по месту, и устройства порогового УПЭС-40, установленного на щите. Электропневматический узел управления ЭПУУ-4–1и выключатель бесконтактный концевой ВКЭ-02 осуществляют сигнализацию положений и управление кранами. Вычислитель комплекса «Суперфлоу-2ЕТ» ведет автоматический сбор, обработку и хранение данных о расходе газа, который включает в себя датчики давления, счетчики газа с преобразователем импульсов и датчики температуры.

Кран-регулятор Ду80 с электроприводом позволяет осуществлять дистанционное регулирование краном. В блоке редуцирования давление регулируется регуляторами давления Лорд. Электронный корректор SEVC-D является ключевым элементом коммерческого узла учета расхода газа, использующимся для приведения измеренного счетчиком объема газа к стандартным условиям.

Блок управления БУК-5ПГ предназначен для управления процессами нагрева газа и их смесей в блочных подогревателях с промежуточным теплоносителем и обеспечения безопасности работы этих подогревателей.

В случае аварии включается световая сигнализация, звуковая сигнализации и производится остановка подогревателя с запоминанием первопричины аварии.

Устройство связи и управления комплекса «Магистраль-2» обеспечивает сбор и обработку телеметрической информации с датчикового оборудования в реальном масштабе времени и функционирование в составе АСУ ТП.

Прибор приемно-контрольный охранно-пожарный предназначен для централизованной и автономной охраны объекта от несанкционированных проникновений и пожаров.

Рис.1- Функциональная схема ГРС.

Описание работы автоматического переключения газораспределительной станции (ГРС) на безопасный режим:

На рисунке 2. приведена упрощенная схема ГРС.

Рисунок 2.- Описание управления объектом

При нормальном режиме работы ГРС газ поступает через входные линии через открытую входную задвижку КШ 1. В это время задвижки КШ 3, КШ 4 закрыты.

Переключение на безопасный режим работы производится в случаях неисправности основных объектов ГРС, что контролируется манометрами РT7 и РT8.

При обнаружении отклонений давлений от заданных параметров, переключение ГРС на безопасную линию начинается с полного открытия задвижки КШ 3. Далее на 10% приоткрывается регулирующая задвижка КШ 4 и, после того, как появляется давление в обводной линии, контролируемое манометром РC27 и выдержки времени 30 секунд, полностью закрывается задвижка КШ 1. После этого необходимо регулирующей задвижкой КШ 4 выставить необходимое для выхода линии значение давления, контролируемого манометром РC27 (приоткрыть задвижку КШ 4 до момента достижения заданного давления PC27). После этого выдается сигнал оператору о нормальном переключении на безопасную линию.

Если после выдержки времени 30 секунд, давление в обводной линии не появляется, включается аварийная сигнализация, и закрывается задвижка КШ 3.

 

2.3. Выбор средств автоматизации с обоснованием выбора, контролируемые и регулируемые параметры.

Давление расход температура

 

 

2.4. Принцип действия, конструкция средства автоматизации.

Датчик избыточного давления Метран-100

Важнейший показатель работы ГРС – давление. Это параметр, который необходимо измерять, регулировать, поддерживать в процессе работы.

Датчик Метран-100 состоит из преобразователя давления и электронного преобразователя. Конструкция датчика представлена на рисунке

Мембранный тензопреобразователь 3 размещен внутри основания 2. Внутренняя полость 4 заполнена кремний органической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 5, приваренной по наружному контуру к основанию 2. Полость 7 сообщается с окружающей атмосферой.

 

Рисунок– Датчик давления Метран-100

Измеряемое давление подается в камеру 6 фланца 9, который уплотнен прокладкой 8. Измеряемое давление воздействует на мембрану 5 и через жидкость воздействует на мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб и изменение сопротивления тензорезисторов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из сенсорного блока в электронный преобразователь 1. Полость 7 герметизирована и сигнал передается в электронный преобразователь по проводам через гермоввод 10.

На рисунке изображена схема внешних электрических соединений датчика Метран-100.

Рисунок Схема внешних электрических соединений датчика Метран-100

 

Функционально электронный преобразователь состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП), источника опорного напряжения, блока памяти АЦП, микроконтроллера с блоком памяти, цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), стабилизатора напряжения, фильтра радиопомех и НАRТ-модема для преобразователей. Кроме того в электронный преобразователь входит ЖКИ индикатор. АЦП, источник опорного напряжения и блок памяти АЦП размещаются на плате АЦП, которая объединяется с измерительным блоком в сборочную единицу – сенсор давления. Остальные элементы функциональной схемы размещаются в корпусе электронного преобразователя.

Плата АЦП принимает аналоговые сигналы преобразователя давления, пропорциональные давлению и преобразовывает их в цифровые коды. Энергонезависимая память предназначена для хранения коэффициентов коррекции характеристик сенсорного блока и других данных о сенсорном блоке.

Микроконтроллер, установленный на микропроцессорной плате, принимает цифровые сигналы с платы АЦП вместе с коэффициентами коррекции, производит коррекцию и линеаризацию характеристики сенсорного блока, вычисляет скорректированное значение выходного сигнала датчика и передаёт его в цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Цифро-аналоговый преобразователь преобразует цифровой сигнал, поступающий с микроконтроллера, в выходной аналоговый токовый сигнал.

 

2.5. Содержание и объём работ по техническому обслуживанию средств автоматизации.

Метран!!!- ещё приборы!!!

2.6. Характерные неисправности и возможные причины их возникновения СА.

??????????????????????

 

Отдельный пункт

Ликвидация аварий производится немедленно после обнаружения с обязательным уведомлением диспетчера ЛПУМГ.

Следует принять все меры для оперативной ликвидации аварий в начальной стадии, для сообщений о ходе ликвидации аварии с диспетчером ЛПУМГ должна поддерживаться постоянная связь.

При невозможности ликвидации аварийной ситуации собственными силами оператор ГРС (начальник службы ГРС, ЛЭС) должен немедленно принять меры по прекращению подачи газа к месту аварии и сообщить диспетчеру ЛПУМГ.

Для ликвидации аварии не требуется оформления разрешения на производство работ, в случае необходимости план проведения аварийных работ составляется руководителем этих работ на месте их проведения.

Документацию на аварийные работы следует оформить после их выполнения.

Для каждой ГРС должны быть разработаны планы ликвидации возможных аварий (инструкции (карты) по действию персонала в аварийных ситуациях) и пересматриваются один раз в год.

Дежурный оператор в аварийных ситуациях должен действовать согласно «Схемы оповещения при возникновении аварийной ситуации на ГРС» и «Карты действия дежурного оператора ГРС и бригады ГРС по ликвидации аварий и аварийных ситуаций на ГРС».

Рекомендуемый перечень разделов, входящих в План ликвидации аварийных ситуаций:

· Понижение или повышение давления в линии подачи газа потребителю;

· Понижение давления на входе ГРС;

· Сильная утечка газа в блоке редуцирования, в блоке переключения, на промплощадке ГРС;

· Сильная утечка газа в теплообменнике узла подогрева газа;

· Разрыв газопровода на площадке ГРС с воспламенением газа;

· Неисправность регуляторов давления газа, подогревателей газа и ШРП, газоснабжения ДО;

· Неисправность автоматики безопасности горения подогревателя газа (котлов);

· Неисправность регулятора давления газа на водогрейный котел, подогреватель газа;

· Разлив одоранта;

· Неисправность аварийной сигнализации;

· Пожар на территории ГРС или в технологических блоках;

· Обнаружение на территории ГРС подозрительного постороннего предмета;

· Совершение террористического акта на территории ГРС;

· Работа ГРС на байпасе;

· Обмерзание запорной арматуры в зимний период;

· Попадание конденсата в газопровод потребителя;

· Прекращение одоризации газа в зимний период.