© 2019 "UA-Systems" LLC. Сайт создан на Wix.com

  • Vkontakte - Grey Circle
  • Facebook - Grey Circle
  • LinkedIn - Grey Circle

Модернизация системы автоматического управления поршневых  газомоторных компрессоров газоперекачивающих агрегатов

 

  ООО «УА-СИСТЕМЫ» на основании опыта автоматизации поршневых газомоторных компрессоров (ГМК) Глебовского подземного хранилища газа (ПХГ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 и анализа исходных данных, полученных в результате обследования ГМК газоперекачивающих агрегатов (ГПА) УМГ Прикарпаттрансгаз, и с учетом текущего состояния оборудования предлагает для ознакомления концепцию реконструкции существующей системы автоматического управления (САУ) агрегата ГМК8М по следующим принципам:

1. Цель реконструкции. Внедрение современной агрегатной системы автоматики, обеспечивающей автоматический запуск ГМК, поддержание заданных режимов работы при оптимальных процессах горения смеси и диагностирования состояния измерительных каналов. Повышение технических характеристик, улучшение показателей надежности и экономичности агрегата в целом со снижением эксплуатационных расходов на его обслуживание.

2. Объем работ. Реконструкцией предусматривается полная замена существующей САУ ГМК (включая систему управления зажиганием), замена КИПиА и технологической крановой обвязки ГМК.

3. Функции модернизированной САУ. Комплексное решение по реконструкции существующей САУ ГМК в предложенном объеме позволяет реализовать следующие основные функции:

•  пуск и останов агрегата в автоматическом режиме;

•  формирование импульсов зажигания, динамическое регулирование угла опережения зажигания;

•  автоматическое поддержание заданного числа оборотов коленчатого вала агрегата;

•  индивидуальная коррекция угла зажигания по каждому цилиндру;

•  коррекция угла зажигания с точностью до 0,25 град. оборота;

•  автоматическая коррекции энергии разряда для свечей зажигания с целью продления срока службы;

•  локальное и дистанционное управление;

•  многоискровой режим разряда;

•  световую предупредительную и аварийную сигнализацию на рабочем месте машиниста;

•  нормальную остановку агрегата по заданному алгоритму;

•  автоматическую аварийную остановку при отклонении параметров работы на недопустимые значения;

•  полнофункциональная диагностика системы и самоконтроль, а именно - наличие диагностического модуля для предупреждения предаварийных ситуаций;

•  диагностику всех компонентов и звеньев системы (свечей зажигания, высоковольтных катушек, кабелей, модулей управления) и визуальные предупреждения на мониторе для выявления предаварийных ситуаций;

• получение, хранение и отображение информации о состоянии агрегатов на мониторе автоматизированного рабочего места.

4. Общее описание и состав системы. САУ ГМК построена по принципу модульности и позволяет интегрировать САУ каждого агрегата в общестанционную автоматизированную систему управления компрессорным цехом (АСУ КЦ) и к сетевому комплексу ДПКС. Перечень основных компонентов приведены ниже.

• Система зажигания ГМК цифрового типа Phlox II производства ENSERV Германия 16-ти канальная, по две катушки зажигания на цилиндр, и двумя датчиками оборотов. Установка современной цифровой системы управления зажиганием, предоставляет много возможностей для настройки управления свечами (управление углом смещения, и мощностью разряда по каждому каналу в зависимости от давления воздуха в турбокомпрессором или частоты вращения вала) и для диагностики катушек и свечей зажигания (контроль тока в вторичных цепях катушек). Система может взаимодействовать с САУ, как по физическим линиям, так и по интерфейсу Modbus. Также система поддерживает функцию аварийного отключения зажигания при превышении частоты вращения вала ГМК.

• САУ ГМК включает в себя контроллерную часть на базе SIMATICS7-1500, модули которой размещаются в шкафу контроллерном (ШК) в взрывозащищенном исполнении –устанавливаются непосредственно в машинном зале КЦ у ГМК по принципу «один шкаф - один агрегат». ШК изготавливается в взрывозащищенном исполнении. ШК - элемент системы «среднего уровня», что обеспечивает обработку входных сигналов от первичных преобразователей и выдачу выходных сигналов на управление ГМК. Функционал контроллера позволяет реализовать визуализацию и возможность удаленного ручного управления рабочим процессом с помощью средств человеко-машинного интерфейса SIMATIC HMI и АРМ оператора. С элементами контроля двигателя и системой управления зажиганием контроллер соединяется с использованием интерфейса MODBUS.

• САУ ГМК обеспечивает возможность контроля и управления процессом, на панели «тонкого клиента» с диагональю 15 '' SIMATIC TOUCH HMI. Тонкий клиент - устанавливается на Пульте по месту. Пульт изготавливается во взрывобезопасном исполнении.

• Шкаф питания обеспечивает бесперебойное питание компонентов САУ за счет автоматического переключения на общестанционную аккумуляторную батарею. Шкаф размещается в помещении «Операторная».

• САУ ГМК предусматривает использование одного общецехового сервера. Сервер состоит из кластера, в состав которого входят два серверных компьютера и общий дисковый массив хранения данных с поддержкой RAID10 и источник бесперебойного питания. Оборудование монтируется в серверном шкафу. Шкаф размещается в помещении «Операторная». Используется коммуникационное и сетевое оборудование Siemens и Cisco, серверы и устройства хранения данных производства Dell. Сервер соединяется с САУ ГПА по оптоволоконной линии связи стандарта Ethernet 100 Base-FX.

• АРМ Оператора - рабочее место оператора на базе персонального компьютера, реализует фунции мониторинга и управления рабочим процессом. Визуализация процессов выполнена аппаратными средствами SIMATIC WinCC Runtime или TIA PORTAL путем отражения технологических параметров на мнемосхемах, таблицах, графиках и возможностью перевода управления в ручной режим удаленно. Доступ к ручному управлению осуществляется ограничено, по уровню доступа компетентного персонала. Доступ к просмотру архивов журналов регистрации событий возможен непосредственно с АРМ.

• Первичные преобразователи  САУ (кроме внутренних систем - системы зажигания и т.д.) с сигналом 4 ... 20мА используются взрывозащищенного исполнения типа Exd, производства Siemens. Датчики давления - типа SITRANS P DS III, уровня - типа SITRANS LG250.

• Запорно-регулирующая арматура. Предполагается замена регулирующих клапанов на линии расходы топливного газа (1шт), байпасной линии турбокомпрессора (1шт) с установлением в схеме электроприводных клапана нагрузки агрегата последовательно с Краном №3. Регулирующие клапаны с позиционером и приводы производства Samson, Германия. Установка, или замена клапана нагрузки агрегатов с электрическим приводом позволяет нагружать ГМК в автоматическом режиме благодаря возможности регулировать скорость увеличения степени сжатия ГМК. Этим исключается резкий рост нагрузки на двигатель ГМК и обеспечивается стабильность частоты вращения ГМК на заданном значении.

• Узел замера расхода и объема топливного газа. Модернизация узла технологического замера позволяет организовать по-агрегатный контроль за расходом топливного газа с повышенной точностью измерения, архивацию данных и передачу их в САУ.

  Разработанная конфигурация позволяет: 

  • выполнять запуск и останов агрегата в автоматическом режиме,

  • выполнять базовые функции диагностики оборудования и измерительных каналов,

  • выполнять аварийную защиту ГМК в автоматическом режиме, 

  • регулировать частоту вращения вала ГМК путем изменения расхода топливного газа, регулировать давление воздуха наддува ГМК путем изменения расхода выхлопных газов через байпас,

  • формировать единую систему сбора информации,

  • осуществлять хранение, обработку и отражение значений архивных данных в системе высокой доступности (topentry),

  • отображать текущие и архивные данные по всем агрегатам на рабочем месте оператора в виде трендов, мнемосхем и таблиц,

  • осуществлять передачу данных о работе агрегатов в систему высшего уровня.

                Ориетировачная стоимость САУ ГМК составляет 8 000 тыс.грн.

  Дополнительно предлагается по желанию заказчика дополнить предложенную конфигурацию САУ в следующем объеме:

• система управления впускными клапанами (с электромагнитными клапанами) производства Heinzmann. Это позволяет регулировать расход газа индивидуально по каждому цилиндру, четко синхронизировать открытие клапанов с положением вала ГМК, контролировать работу цилиндров, в отличие от механической системы, цифровая система позволяет поддерживать более стабильный состав смеси в цилиндрах;

• система контроля детонации в цилиндрах (с датчиками детонации и обороты) производства Heinzmann. Это позволяет диагностировать детонацию в цилиндрах с помощью пьезоэлектрических датчиков, и остановить агрегат для предотвращения повреждения цилиндра;

• система вибромониторинга и вибродиагностики агрегата на базе пьезоэлектрических элементов и комплексных решений Siemens. Установка датчиков пьезоэлектрических на маслонасос (2 шт), корпус турбокомпрессора (2 шт), корпуса цилиндров компрессора (4 шт) позволит анализировать спектры вибраций по каждой контрольной точке (соответствующие тренды мгновенных значений хранятся в модулях вибродиагностики), выводить на экран рабочей станции значения (среднеквадратичные) виброускорения и выдавать предупреждения оператору в случае превышения этими значениями допустимых пределов.

Ориентировочная стоимость дополнительного оборудования 1 500 тыс.грн.