Автономный комплекс управления

Автономный комплекс управления, именуемый в дальнейшем «комплекс», предназначен для непрерывного контроля и управления технологическим процессом  сепарации согласно схеме, приведенной на рисунке 1.

 

 

Рисунок 1 - Схема трехфазного нефтегазосепаратора

Комплекс обеспечивает работу с:

      двумя преобразователями турбинными ТПР МИГ с магнитоиндукционным датчиком «Норд-И2У» (расход нефти и воды);

     преобразователем турбинным ТПР АГАТ с магнитоиндукционным датчиком «Норд-И2У» (расход газа);

     датчиком давления (давление в сепараторе);

     датчиком измерения уровня «ДУУ2М-01» (уровень нефти во 2-м отсеке сепаратора);

     датчиком измерения уровня и уровня раздела сред «ДУУ2М-03» (уровень нефти и раздела сред «нефть-вода» в 1-м отсеке сепаратора);

    датчиком положения уровня «ДПУ5» (аварийно высокий уровень нефти);

    двумя электрическими исполнительными механизмами «МЭПК 6300 ИВТ4» (на трубопроводах воды и нефти).

Комплекс обеспечивает регулирование:

     уровня нефти во втором отсеке сепаратора;

     уровня раздела сред «нефть-вода» в первом отсеке сепаратора.

 

Комплекс обеспечивает измерение:

     уровня жидкости нефти, м;

     уровня поверхности раздела «нефть-вода», м;

     давления в сепараторе, МПа;

     расхода газа из сепаратора, м3/ч;

     расхода нефти из сепаратора, м3/ч;

     расхода воды из сепаратора, м3/ч;

     сигналов положения исполнительных механизмов регулирующих клапанов, % открытия.

Комплекс состоит из двух шкафов автоматики:

     шкафа контрольного ШкК (далее «ШкК»);

     шкафа силового ШкС (далее «ШкС»).

     ШкК размещен управляющий контроллер промышленный комбинированный ГАММА-11 (далее «КПК») и вторичный преобразователь сигнализатора СУР-5 - ПВС4. На двери ШкК установлен Терминал-2 (далее «терминал»), выполняющий функции местного пульта управления прибором.

     ШкС содержит источник бесперебойного питания (ИБП) для ШкК, силовые цепи управления прямоходными электромеханизмами, два блока тиристорных усилителей БТУ и источники питания для терминала и вторичного прибора сигнализатора уровня СУР-5.

Схема подключения шкафов ШкК и ШкС дана на рисунке 2.

Связь прибора с датчиками осуществляется с помощью экранированного четырех-проводного кабеля. Нормальное функционирование комплекса обеспечивается при длине соединительного кабеля между датчиком и прибором не более 1,5 км. Разрешается применение экранированных контрольных кабелей со следующими параметрами: RКАБ≤100 Ом, СКАБ≤0,1 мкФ, LКАБ≤2 мГн.

Общее устройство и принцип работы системы

Комплекс состоит из двух шкафов автоматики. В ШкК размещен управляющий КПК ГАММА-11, обеспечивающий посредством подключенных к нему датчиков взрывобезопасное измерение уровней взлива и раздела фаз в двух отсеках нефтегазосепаратора, измерение давления, мгновенного расхода и нарастающего объема воды, нефти и газа. На основании этих измерений с помощью КПК формируются сигналы управления для блоков БТУ, размещенных во втором шкафу ШкС. Таким образом, реализованы два контура регулирования в первом отсеке сепаратора по уровню воды, а во втором отсеке - по уровню нефти.

Каждый из регуляторов может  работать в двух режимах - автоматическом и дистанционном. Выбор режимов  работы регуляторов определяют положения  соответствующих переключателей «Управление  ДИСТ/АВТ», установленных на дверце ШкК. Там же размещены сигнальные лампы и кнопки управления в дистанционном режиме для каждого из регуляторов: «ОТКРЫТЬ», «ЗАКРЫТЬ», «ПЕРЕГРУЗКА».

Подключение датчиков к КПК, передача управляющих сигналов для БТУ  и цепей питания от ШкС производится через кабельные вводы нижней панели ШкК. На дверце ШкК располагается и основной источник информации - Терминал-2. Вся текущая телеметрическая информация о состоянии нефтегазосепаратора, положениях его регулирующих клапанов, режимах их работы присутствует на экране «Телеметрия». Оставшиеся 19 чередующихся экранов представляют текущие параметры настройки модулей КПК. С помощью клавиатуры терминала проводится последовательный переход от одного экрана к другому и ввод значений параметров настройки.

Элементы силовых цепей комплекса  размещены в ШкС. ИБП обеспечивает работоспособность комплекса при кратковременных перебоях в энергоснабжении. Автоматические выключатели защищают силовые цепи БТУ от перегрузок в подключенных прямоходных электромеханизмах.

Комплекс обеспечивает вывод результатов  измерения уровней и уровня раздела  сред в первом и втором отсеках  нефтегазосепаратора на внешние устройства регистрации с токовым входом (например, самописец).

Датчики.

Датчики уровня ультразвуковые ДУУ2М (далее «датчики») предназначены для измерения уровня различных жидкостей, уровней раздела сред многофазных жидкостей (нефть - эмульсия - подтоварная вода и т.п.), а также измерения температуры и давления контролируемой среды.

Применяются в системах автоматизации  производственных объектов нефтегазовой, нефтехимической, химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности в аппаратах  с атмосферным или избыточным (до 2,0 МПа) давлением.

Датчики устанавливаются на объектах в зонах класса 1 и класса 2 по ГОСТ Р 51330.9, где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории НВ по ГОСТ Р 51330.11-99 температурной группы Т4 (для датчиков ДУУ2М-02Т, -02ТА, -ЮТ, -ЮТА) или температурной группы Т5 (для всех остальных датчиков); датчики с номерами разработок, содержащих букву «А», предназначены также для размещения на объектах класса 0 по ГОСТ Р 51330.9.

Датчики имеют взрывозащищенное исполнение, соответствуют требованиям ГОСТ Р 51330.0, ГОСТ Р 51330.10, имеют вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь», уровень взрывозащиты «ВзрывобезопаСный» (для датчиков с номерами разработок без буквы «А») или «Особовзрывобезопасный» (для датчиков с номерами разработок с буквой «А») для взрывоопасных смесей категории ИВ по ГОСТ Р 51330.11 температурных групп Т4 или Т5, маркировку взрывозащиты «1 ExibllBT4/T5 X» или «0ExiallBT4/T5 X» ( в зависимости от номера разработки) по ГОСТ Р 51330.0 и могут применяться во взрывоопасных зонах согласно требованиям главы 7.3 ПУЭ (Шестое издание) или других нормативно-технических документов, регламентирующих применение оборудования во взрывоопасных зонах.

Датчики с номерами разработок с  буквой «А» разрешается подключать только к вторичным приборам, имеющими вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь», уровень взрывозащиты «Особовзрывобезопасный» и маркировку взрывозащиты [Exia]IIB.

Датчики внесены в Государственный  реестр средств измерений.

Датчики предназначены для построения систем автоматизации совместно  с контроллерами ГАММА-7М, ГАММА-8М, ГАММА-10, ГАММА-11, блоком сопряжения сдатчиками БСД.

Контролируемая среда

Нефть, нефтепродукты, растворители, сжиженные газы, кислоты, щелочи, другие агрессивные и неагрессивные  среды. Стойкость датчиков к агрессивным средам ограничена применяемыми материалами, контактирующими с контролируемой средой: нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, 1.4435 (для датчиков ДУУ2М-05... ДУУ2М-08, ДУУ2М-05А... ДУУ2М-08А), фторопласт-4, сферопластик тип ЭДС-7АП (для поплавков типа I).

 

Принцип работы прибора

        Измерение уровня продукта основано на измерении времени распространения в стальной проволоке короткого импульса упругой деформации. По всей длине проволоки намотана катушка, в которой протекает импульс тока, создавая магнитное поле. В месте расположения поплавка с постоянным магнитом, скользящего вдоль проволоки, в ней под действием магнитострикционного эффекта возникает импульс продольной деформации, который распространяется по проволоке и фиксируется закрепленным на ней пьезоэлементом. Кроме того, возникает импульс упругой деформацииотраженный от нижнего конца чувствительного элемента датчика и принимаемый пьезоэлементом.

Измерение времени, прошедшего с момента  формирования импульса тока до момента  приема импульсов упругой деформации, принятых и преобразованных пьезоэлементом, позволяет определить расстояние до местоположения поплавка, определяемого положением уровня жидкости.

Установка прибора

Установка датчика на резервуаре осуществляется сверху на имеющемся или специально образованном посадочном месте. Максимальное отклонение оси датчика от вертикали  ±1. Вертикальность установки должна обеспечиваться посадочным местом, подготовленным потребителем.

Рекомендуется устанавливать датчик на втулку, входящую в комплект поставки датчика. Допускается использование  других вариантов установки датчика  по согласованию с предприятием-изготовителем.

Датчики состоят из:

    первичного преобразователя (ПП) датчика;

    чувствительного элемента (ЧЭ);

    поплавка с постоянным магнитом, скользящего по ЧЭ.

Номенклатура выпускаемых датчиков определяется числом измеряемых ими  параметров. В зависимости от числа  контролируемых параметров, датчики  отличаются номерами разработок, характеристики которых приведены в таблице 1.

Датчики комплектуются поплавками типа I, II или IV (уровень); III или V (уровень  раздела сред.)

Датчики ДУУ2М-01...-08, -01А...-08А, 02Т, -02ТА имеют  чувствительный элемент жёсткого типа, датчики ДУУ2М -10, -10Т, -12, -14, -16, -10А, -10ТА, -12А, -14А, -16А — гибкого типа.

Основные технические характеристики и условия эксплуатации датчиков уровня ультразвуковых многофункциональных ДУУ2М даны в таблице 2

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.

Таблица 2.

Вязкость не ограничивается при  отсутствии застывания контролируемой среды и отсутствии отложений  на элементах конструкции датчика, препятствующих перемещению поплавка.Верхний неизмеряемый уровень не более (0,24 + Нп - Нпогр), м, где Нп - высота поплавка, Нпогр - глубина погружения поплавка. Конкретное значение определяется геометрическими размерами поплавка и значением параметра программирования «Зона нечувствительности от импульса возбуждения», задаваемого при регулировании.

Нижний неизмеряемый уровень для датчиков ДУУ2М-01 ...-04, ДУУ2М-01 А...-04А. ДУУ2М -02Т, -02ТА не более (0,1 + Нпогр), м; для датчиков ДУУ2М-05...-08, -10, -ЮТ, -12, -14, -16, -05А...-08А. -10А, -ЮТА, -12А, -14А, -16А исполнения 0 и для датчиков ДУУ2М-05...-08, -05А...-08А исполнения 1 - не более (0,15 + Нпогр), м, где Нпогр - глубина погружения поплавка, м; для датчиков ДУУ2М-10, -10Т, -12, -14, -16 , -10А, -ЮТА, -12А, -14А, -16А исполнения 1 - не более (0,2 + Нпогр), м, где Нпогр - глубина погружения поплавка, м.

Зона неизмеряемых уровней между двумя поплавками в многопоплавковых датчиках не превышает 0,312 м.

Электрические параметры и характеристики

      Питание датчиков осуществляется от вторичного прибора постоянным искробезо-пасным напряжением +12 В.

     Ток потребления датчиков не превышает 36 мА.

     По степени защиты от поражения электрическим током датчики относятся к классу защиты III в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0.

     Связь датчиков с вторичным прибором осуществляется с помощью экранированного четырехпроводного кабеля.

     Нормальное функционирование датчиков обеспечивается при длине соединительного кабеля между датчиками и вторичными приборами не более 1,5 км. Разрешается применение экранированных контрольных кабелей со следующими параметрами: Ркаб ≤ 100 Ом, Скаб ≤ 0,1 мкФ, Lкаб≤ 2 мГн. Для повышения устойчивости датчика к промышленным помехам рекомендуется применять кабель - две витые пары в экране.

     Обмен информацией датчиков с вторичным прибором ведется последовательным кодом в асинхронном полудуплексном режиме по внутреннему протоколу. Скорость передачи определяется положением выключателей на платах датчиков и составляет 2400 бит/с или 4800 бит/с. По умолчанию установлена скорость обмена 4800 бит/с.

 

 

 

 

Габаритные размеры датчиков уровня ДУУ2М представлены на рисунках II.1.1,II.1.2,II.1.3.

 

Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-5

Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-5 предназначен для сигнализации уровня различных жидкостей в  одной точке технологических  емкостей и управления технологическими агрегатами и установками на объектах в зонах классов 0, 1 и 2 по ГОСТ Р 51330.9, где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории ИВ по ГОСТ Р 51330.11 температурной группы Т5 включительно согласно ГОСТ Р 51330.0.Применяется в системах автоматизации производственных объектов нефтегазовой, нефтехимической, химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности в аппаратах с атмосферным или избыточным (до 10 МПа) давлением.

Датчик положения уровня, входящий в состав прибора, имеет взрывозащищенное исполнение, соответствует требованиям  ГОСТ Р 51330.0, ГОСТ Р 51330.10, имеет вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь», уровень взрывозащиты «Особовзрывобезопасный» для взрывоопасных смесей категории ИВ по ГОСТ Р 51330.11 температурной группы Т5 по ГОСТ Р 51330.0, маркировку взрывозащиты «0ExiallBT5 X» по ГОСТ Р 51330.0.

Контролируемая среда

Нефть, нефтепродукты, растворители, сжиженные газы, кислоты, щелочи, другие агрессивные и неагрессивные  среды, в том числе сильнопенящиеся, кипящие и высокоадгезионные. Стойкость к агрессивным средам определяется материалами, контактирующими с агрессивной средой - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т.

Состав прибора

      датчик положения уровня ДПУ5А;

     вторичный преобразователь ПВС4. Датчик ДПУ5А подключается к вторичному преобразователю ПВС4 с помощью двухпроводного экранированного кабеля.

 

Установка прибора

Установка датчика осуществляется на верхний или боковой фланец резервуара. Установка в необходимую  точку контроля достигается путем  заказа датчика с требуемыми длиной штанги и типом переходной втулки. Переходная втулка наваривается на фланец, ответный фланец к которому имеется на резервуаре.

Герметизация обеспечивается установочной прокладкой, входящей в комплект поставки.

Установка ПВС4

   - ПВС4 устанавливается в помещении с искусственным освещением для обеспечения возможности круглосуточной работы.

   - В месте установки ПВС4 необходимо наличие внешнего источника питания +24 В.

   - Установка ПВС4 производится на монтажный рельс EN 50 022-35x7,5 Phoenix Contact GmbH & Co.

 

Габаритные размеры датчика  ДПУ5А и вторичного преобразователя  ПВС4 даны на рисунках 1.3.1,1.3.2.

Схема соединения блоков прибора и  внешних устройств представлена на рисунке I.3.3.

 

 

 

     Контроллер  промышленный комбинированный ГАММА-11 имеет модульную структуру и предназначен для построения универсальных информационно-управляющих комплексов, обладающих гибкой структурой организации аналогового и цифрового ввода/вывода с программно-ориентированными исполняемыми функциями.