Описание технологической системы

Введение

Внедрение автоматизации становится неотъемлемой частью любых технологических процессов, которые в свою очередь становятся все более опасными и непредсказуемыми. Для исключения этих факторов и внедряются системы автоматизации, позволяющие управлять процессами на расстоянии и влиять на технологический процесс управляющими воздействиями с наибольшей точностью и меньшими технико-экономическими затратами.

В данном курсовом проекте рассмотрен блок газосепаратора замерного Канчуринской станции подземного хранения газа, обеспечивающий подготовку товарного газа с определенными показателями качества для дальнейшего его транспорта потребителю.

Целью курсового проекта является автоматизация блока газосепаратора замерного.

Актуальность автоматизации блока газосепаратора обусловлена необходимостью контроля за качеством осушенного газа, в том числе поддержанию необходимой температуры точки росы, во избежание последующего гидратообразования.

Таким образом, автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП) определяет согласованную работу оборудования в жестких условиях непрерывного производства, гарантирует полную информативность обслуживающего персонала и диспетчерских пунктов, отличается высокой оперативностью, что говорит о повышении уровня безопасности эксплуатации и возрастании надежности технологического оборудования.

Описание технологической системы

Технологическая система хранилища - совокупность определенным образом размещенных и соединенных между собой технических средств, необходимых для осуществления запланированной технологии создания и эксплуатации ПХГ. В этом комплексе основой служат газовые коммуникации и аппараты.

Рациональная схема обустройства подземного хранилища газа должна обеспечивать осуществление технологических процессов при наименьших приведенных затратах по хранилищу в целом в конкретных геолого-климатических и хозяйственных условиях.

Газ из магистрального газопровода по соединительному газопроводу подается на территорию компрессорной станции, которая располагается, как правило, непосредственно на территории хранилища.

Пройдя пылеуловители, газ компримируется в компрессорах, очищается от масла в маслоотделителях первой ступени, а затем охлаждается в аппарате. Холодный газ подвергается дополнительной очистке от капельного масла в сепараторах и от масляных паров в угольных адсорберах, фильтры которых служат для задержания частиц активированного угля уносимых потоком газа. Чистый газ по коллектору направляется на газораспределительный пункт.

От коллектора отходят индивидуальные линии к эксплуатационным скважинам хранилища. Газ по линии через расходомер и обратный клапан, минуя сепараторы, по шлейфу попадает в скважину.

При отборе из хранилища газ проходит сепаратор первой ступени, штуцер и сепаратор второй ступени, расходомер, обратный клапан и поступает либо в установку осушки, либо прямо в газопровод.

Характерная особенность работы КС на подземном хранилище состоит в существенной переменности расхода компримируемого ею газа, его давления и степени сжатия. Особенно велики эти изменения, если КС работает и при нагнетании и при закачке газа. Компрессоры обвязываются так, чтобы можно было осуществлять в случае необходимости двух-, а иногда и трехступенчатое сжатие газа.

На газораспределительном пункте (ГРП) выполняются следующие технологические операции, связанные с работой отдельных скважин и обусловленные различием их характеристик:

- распределение газа по скважинам при его закачке и отборе;

- регулирование расхода и давления газа;

- очистка газа от твердых и жидких примесей;

- измерение расхода, температуры и давления газа, а также количества отделяемых от газа твердых и жидких компонентов;

- исследование скважин.

В соответствии с современной тенденцией полной автоматизации технологических процессов на подземных хранилищах целесообразно применять лучевую систему газораспределения и сбора газа, при которой вся продукция скважин по самостоятельным линиям подается на ГРП без предварительного отделения жидких и твердых компонентов на скважинах.

Работы на ГРП хранилищ в водоносных пластах осложнены тем, что при создании хранилища приходится предусматривать средства повышения коэффициентов охвата и вытеснения, регулировки и контроля за процессами нагнетания и отбора газа. Все это предполагает контроль за работой и регулировкой расхода газа всех эксплуатационных скважин.

Для борьбы с гидратами используется метанол.

Постановка задачи

Задачей данного курсового проекта является разработка системы АСУТП для контролирования и управления работой замерного газосепаратора. Так же необходимо выполнить выбор средств автоматизации нижнего (датчиков, исполнительных механизмов), среднего (ПЛК) и верхнего уровня (SCADA системы, АРМ оператора).

Выбор средств автоматизации нижнего уровня

Для реализации автоматизированного управления газосепаратором будут применяться следующие органы контроля и управления:

- преобразователь температуры (TT1-2) - Метран 286 (4-20 мA);

- датчик давления (PT1-5) - Yokogawa EJX530A (4-20мА);

- преобразователи перепада давления (PDT1-6, PDT1-7, PDT1-8)- Yokogawa EJX110A (4-20мА);

- уровнемер жидкости в сепараторе (LT1-10a) – Vegaflex (4-20мА);

- вихревой расходомер (FT1-11) - Yokogawa digital YEWFLO (4-20 мА)

- счетчик-расходомер массовый (FT1-12) - Yokogawa ROTAMASS RCCS (4-20 мА)

- датчики на байпасном указателе уровня (LA1-9б, LA1-9в) – KSR KUEBLER PN64

- кран с электроприводом (Кр8) – Shiebel;

- клапан регулирующий с электроприводом (Кл32, Кл33) - Shiebel;

Так же, для визуального контроля параметров работы газосепаратора установлены показывающие приборы:

- термометр показывающий (TG1-1) - ТКП-150;

- байпасный указатель уровня (LG1-9а) - KSR KUEBLER PN64

- манометр (PG1-3, PG1-3a, PG1-4) - ДА2010

Выбор средств автоматизации среднего уровня

Для осуществления контроля и управления используются ПЛК PACSystems Rx7i и Rx3i фирмы GE Intelligent Platforms.

В качестве ЦП контроллеров PACSystems RX7i используются процессоры семейства Intel, которые имеют большой объем памяти, обеспечивают быстрое выполнение комманд и возможность модернизации в соотвествии с будущими технологиями. Имеющиеся ЦП контроллеров RX7i обладают памятью различных размеров, производительностью и улучшенными функциональными возможностями, включая программную конфигурацию памяти данных и программ. В ЦП контроллеров PACSystems наряду с энергонезависимой флэш-памятью также предусматриваются 10 или 64Мб оперативной памяти для сохранения данных и программ.

Контроллеры PACSystems обладают разнообразными вариантами обмена данными со станциями распределенного управления и/или ввода/вывода и поддерживают целый спектр протоколов и конфигураций.

Серия RX7i характеризуется также разнообразием дополнительных устройств связи для распределенного управления и/или ввода/вывода, таких как Ethernet EGD, Profibus-DP, Genius и DeviceNet и т.п.

Выбор средств автоматизации верхнего уровня

На уровне ОПС применено обоорудование:

- серверный комплекс Kraftway Express состоящий из сервера реального времени, сервера архивных данных, рабочих станций АРМ;

- сетевые коммутаторы Арлан-3424;

- KVM удлиннитель DELL;

Используемое инструментальное, прикладное и системное программное обеспечение:

- Microsoft Windows Server 2012;

- Proficy HMI/SCADA CIMPLICITY.

Синтез одноконтурной АСР уровня жидкости в газосепараторе.

Заключение

В данном курсовом проекте автоматизированной системы управления подготовки газа к транспорту, были рассмотрены вопросы контроля, управления, регулирования, сигнализации и сбора информации на технологичеком объекте.

Для решения поставленной задачи использовали ряд высокотехнологичного оборудования Российского и зарубежного производства, связка которого зарекомендовала себя в реальной работе на объекте.

Данный проект обеспечивает минимальное вмешательство человека в технологический процесс. После внедрения данного проекта можно надеяться на уменьшение аварийных ситуаций, за счет увеличения надежности и быстродействия системы.