Безопасность обслуживания магистральных газонефтепроводов средствами местного и автоматического дистанционного контроля

 Для поворотных регулирующих  затворов расчет момента привода  исполнительного механизма следует  проводить с учетом максимальной  подачи по трубопроводу при  любых углах прикрытия в пределах  допускаемого перепада давления  на исполнительном механизме.

С целью улучшения динамических свойств системы регулирования применяются:

- разные скорости перемещения  исполнительных механизмов в  сторону закрытия и открытия;

- пропорционально-интегрально-дифференциальный  закон регулирования (ПИД-регулирование).

Для обеспечения более точного поддержания давления и исключения ложных срабатываний защит рекомендуется:

- использовать на приеме  промежуточных НПС дополнительные  датчики давления с пределом  измерения в диапазоне давлений, близких к уставке регулирования;

- применять схему установки  исполнительных органов, обеспечивающую  их равномерную загрузку.

В системе регулирования предусматривается возможность подачи команд управления исполнительными механизмами вручную. При перерыве в подаче энергии на исполнительный механизм, регулирующий орган не должен закрываться.

Величина задания в системе автоматического регулирования давления на выходе НПС не должна превышать значения давления на выходе НПС по эпюре рабочих давлений в трубопроводе на данный период, определенной технологическими расчетами с учетом фактических характеристик трубопроводов. Величина задания в системе автоматического регулирования давления на приеме НПС должна быть не менее величины минимального давления на приеме первого насоса по технологическим расчетам при максимальной на данный период подаче. В системе регулирования рекомендуется предусматривать автоматическое временное изменение задания давления на приеме (или выходе) НПС при запуске магистрального агрегата и возврат к старому значению после завершения запуска. При наличии нескольких пунктов управления следует учитывать возможность изменения заданий давления на приеме и выходе НПС как из операторной, так и из МДП и РДП. При этом обеспечивается "безударный" переход при переключении с одного пункта управления на другой.

 

 

 

 

2.3 Функции контроля

 

 

Функции контроля предусматривают:

- контроль соответствия  текущих значений основных технологических  параметров заданным значениям;

- контроль изменения состояния  оборудования НПС, срабатывания  защит, что должно сопровождаться  звуковой и световой сигнализацией.

Функции отображения и регистрации предусматривают:

- отображение состояния  и параметров работы оборудования  в реальном масштабе времени  на видеомониторах, на мнемосхемах, использующих стандартные мнемосимволы;

- аварийные события и, при необходимости, протоколы аварийных  событий должны регистрироваться  на устройстве печати;

- значения давлений на  приеме НПС, в коллекторе, на выходе  НПС и положения поворотных затворов и регулирующих клапанов, частота вращения электродвигателей должны регистрироваться на регистрирующих приборах, электронных регистраторах.

 

 

2.4 Функции обмена информацией

 

Система автоматизации НПС выполняет функции связи с многоуровневой автоматизированной системой, а также осуществлять обмен данными с другими локальными системами автоматизации.

К измерительным каналам системы автоматизации НПС относятся каналы измерения:

- давления нефти на  приеме НПС, давление в коллекторе  НПС, давление на выкиде НПС до и после органа регулирования;

- давления масла (воды, пенораствора, воздуха) во вспомогательных системах;

- температуры (подшипников  агрегата, корпуса насоса, обмоток  электродвигателя);

- температуры нефти;

- вибрации агрегата;

- осевого смещения радиально-упорного  подшипника;

- загазованности помещения;

- расхода нефти;

- силы тока, напряжения, мощности.

Измерительные каналы должны обеспечивать получение результатов с нормируемой точностью. Аппаратура, входящая в состав измерительного канала (чувствительные элементы, датчики, усилители, блоки преобразования), должны иметь сертификаты утверждения типа средств измерений Госстандарта России.

 

3. Технические средства

 

Система (средства) автоматизации должна иметь разрешение Госгортехнадзора России на применение оборудования на объектах магистральных нефтепроводов. Все оборудование, используемое во взрывоопасных зонах, должно иметь сертификат, выданный уполномоченной организацией Госэнергонадзора России, и иметь соответствующее взрывозащищенное исполнение, позволяющее их эксплуатацию во взрывоопасных зонах.

При строительстве насосных станций на открытом воздухе приборное оборудование, вторичные блоки, контроллеры и др. могут размещаться в блок-боксах или специализированных контейнерах, оснащенных системой, работающей в автоматическом режиме и обеспечивающей необходимые для нормального функционирования климатические условия. Питание системы автоматизации осуществляется от сети переменного тока  и частотой (50 ± 1) Гц, в которой возможно кратковременное (до 20 с) снижение напряжения питания на 50 %, которое не должно вызывать выдачу ложных команд и сигналов.  Для питания технических средств системы автоматизации должны быть предусмотрены источники бесперебойного питания (ИБП), которые должны обеспечивать работу технических средств системы не менее 1 часа.

 

3.1 Надежность системы

автоматизация нефтепровод микропроцессорный контроль

Средний срок службы системы автоматизации - 10 лет.

Отказом функции защиты считается невыполнение или неправильное выполнение переключения (отключения) оборудования при наличии аварийной ситуации. Отказом функции управления считается невыполнение или неправильное выполнение принятой команды управления. Отказом функции измерения и отображения считается невыдача или искажение контролируемого параметра на устройстве отображения информации.

3. Структура и функционирование  системы автоматизации НПС с  использованием микропроцессорных  средств

 

Микропроцессорная система автоматизации НПС (система автоматизации) обеспечивает:

- функционирование распределенной  системы с возможностью расширения  выполняемых функций без изменения  структуры программного обеспечения;

- работу системы автоматизации  НПС автономно, в локальной сети  и в составе многоуровневой  автоматизированной системы управления  транспортом нефти.

Для улучшения ремонтопригодности и минимизации ремонта система имеет модульную конструкцию и обеспечивать взаимозаменяемость однотипных модулей без дополнительной настройки.

 

Рис. 1. Микропроцессорная система автоматизации НПС.

 

Микропроцессорная система автоматизации НПС имеет трехуровневую структуру - нижний, средний и верхний уровни. (Рис.1)

К нижнему уровню системы автоматизации относятся:

- датчики технологических  параметров;

- исполнительные механизмы;

- приборы, регистрирующие  давление;

- показывающие приборы, устанавливаемые  по месту.

К среднему уровню системы автоматизации относятся программно-аппаратные модули (блоки) управления узлов и агрегатов НПС на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК). Контроллеры, которые осуществляют управление технологическим оборудованием, а также функции аварийных станционных и агрегатных защит, выполнены по схеме со 100 % "горячим" резервированием. Сетевые модули, установленные в контроллерах, используют два независимых канала подключения к полевым шинам для реализации полевой шины с "горячим" резервом. Предусмотрено использование переносного пульта (компьютера типа Note Book), подключаемого к любому из контроллеров для обеспечения локального мониторинга при выполнении ремонтных, профилактических работ (кнопочный режим).

Верхний уровень системы автоматизации включает серверы ввода/вывода (рабочий и резервный), АРМ оператора-технолога.

АРМ оператора-технолога реализуется на базе двух персональных или промышленных компьютеров (рабочего и резервного).

Верхний уровень системы автоматизации обеспечивает:

- прием информации о  состоянии объекта;

- мониторинг технологического  процесса и получение трендов  измеряемых технологических параметров;

- оперативное управление  технологическим процессом;

- архивацию событий нижнего  уровня, действий оператора и  команд из РДП;

- формирование базы данных.

На принтер АРМ оператора-технолога выводится информация:

- таблицы, отображаемые на  видеомониторе;

- периодические отчеты  о работе НПС;

- перечни аварийных ситуаций  за сутки, неделю, месяц;

- перечни неисправностей  с указанием времени их возникновения;

- иная информация, формируемая  АРМ оператора-технолога.

Компьютеры из состава АРМ оператора-технолога работают независимо друг от друга. Они связаны с контроллерами среднего уровня по собственным независимым полевым шинам. Ведущим устройством локальной сети является сетевой модуль, устанавливаемый в компьютер АРМ оператора-технолога. Сетевой модуль обеспечивает обмен информацией между компьютером и контроллерами.

 

3.2 Вычислительные средства

 

Время обработки сигналов, включающее интервал времени от появления сигнала на входе модуля ввода до появления соответствующего сигнала реакции на выходе модуля вывода, при работе программ автоматической защиты не должно превышать 0,5 с. Время обработки сигналов и появления сообщения на экране не должно превышать 2 с. Время обновления кадров на экране и регистрации сообщений устройством печати не должно превышать 2 с. Время передачи управляющего сигнала с клавиатуры не должно превышать 0,5 с.

Аппаратные устройства контроллеров имеют средства самоконтроля, обеспечивающие тестирование:

- функционирования активных  элементов;

- программ пользователя;

- интерфейсных каналов;

- функционирования модулей  ввода-вывода.

Самоконтроль осуществляется в фоновом режиме.

При обнаружении неисправности устройство должно индицировать ее характер, место и формировать сигналы, которые могут быть использованы для принятия мер по устранению последствий отказа.

В системах автоматизации для резервирования функций аварийных защит, не имеющих 100 % горячего резервирования, применяются контроллеры аварийных защит (КАЗ) или блоки ручного управления (БРУ).

В системах автоматизации, выполненных по схеме со 100 % горячим резервированием функций управления технологического оборудования и аварийных защит, допускается не использовать БРУ и КАЗ.

Кнопки БРУ воздействуют непосредственно на магнитные пускатели и соленоиды высоковольтных выключателей.

 

4.1 Функции контроля и анализа

 

Функции контроля заданных режимов работы предусматривают непрерывный мониторинг значений технологических параметров, параметров состояния оборудования.

При обработке аналоговых значений измеряемых параметров осуществляются:

- сглаживание и фильтрация  мгновенных значений;

- проверка на достоверность  по предельным (физическим и технологическим) значениям, скорости изменения параметра  и т.п.;

- сравнение с задаваемыми  оператором предельными значениями  для каждого аналогового параметра (не менее четырех значений) с  выдачей соответствующих тревожных  сообщений.

Уведомление оператора о тревожном сообщении подтверждается операцией квитирования. Функция анализа заданных режимов работы обеспечивает анализ в реальном масштабе времени изменения значений контролируемого параметра и выдачу, при необходимости, тревожного сообщения.

Функция контроля заданных режимов работы предусматривает контроль исправности датчиков и проверки их показаний с учетом имеющейся избыточности информации.

 

 

4.2 Функции отображения

 

Состояние и параметры работы оборудования НПС отображаются на экранах компьютера АРМ оператора-технолога в реальном масштабе времени, на мнемосхемах, использующих стандартные мнемосимволы, на показывающих приборах, установленных вблизи технологического оборудования. Для отображения информации используются всплывающие окна, тренды, графики изменения измеряемых технологических параметров.

 

 

Рис. 2.

 

При отображении информации используются следующие цвета (Рис.2.):

- зеленый - агрегат включен, задвижка открыта;

- желтый - агрегат отключен, задвижка закрыта;

- оранжевый - в горячем  резерве;

- коричневый - в ремонте, маскируемый параметр;

- синий - готов к работе;

- красный - неисправен, аварийно отключен;

- розовый - имитация параметра.

Система обеспечивает просмотр значений параметров, характеризующих состояние технологического процесса и оборудования, в виде трендов. В оперативных трендах отображается информация в реальном времени за предшествующий период до 2 часов (при возможности - за сутки), исторические тренды обеспечивают просмотр информации, полученной за период до 1 месяца.

Система обеспечивает:

- масштабирование экранов  трендов;

- вывод одновременно нескольких  графиков (до трех) на экран по  выбору оператора;

- выбор масштабов по  значению контролируемой величины  и времени.

Функции отображения могут предусматривать режим "помощь".

На экране предусмотрено место для отображения аварийных сообщений.