Описание технологического процесса
Департамент среднего профессионального и начального профессионального образования Томской области
Областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ПРОМЫШЛЕННО-ГУМАНИТАРНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
Специальность 220703 «Автоматизация технологических процессов и производств»
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
Разработка системы телемеханики кранового узла Газораспределительной сети
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ТПГК.ДП.220703.531.17.00 ПЗ
Выполнил:
Студент группы № ____ ___________________ __________________________ «___» ___________20__г. (подпись) (ФИО студента) (дата)
Руководитель:
____________________ ___________________ __________________________ «___» (должность) (подпись) (ФИО руководителя) (дата)
___________20__г.
Консультанты:
По экономической части
____________________ ___________________ __________________________ «___» (должность) (подпись) (ФИО консультанта) (дата)
|
|
|
___________20__г.
По охране труда и окр.среды
____________________ ___________________ __________________________ «___» (должность) (подпись) (ФИО консультанта) (дата)
___________20__г.
Допустить к защите:
заместитель директора по УПР ________________ __________________________ «___» ___________20__г. (подпись) (ФИО) (дата)
Томск 2016
Департамент среднего профессионального и начального профессионального образования Томской области
Областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования
|
|
|
«ТОМСКИЙ ПРОМЫШЛЕННО-ГУМАНИТАРНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
Специальность 220703’’Автоматизация технологических процессов и производств’’
УТВЕРЖДАЮ:
Зам директора по УМР
_________ Г.И. Руденская
“____”_____________ 2016г.
ЗАДАНИЕ
на выпускную квалификационную работу
(дипломный проект, работу)
Студенту гр. 531 _Сафронову Геннадию Евгеньевичу___________________________________
1 Тема выпускной квалификационной работы
Разработка системы телемеханики кранового узла Газораспределительной сети______________
2 Срок сдачи студентом законченной выпускной квалификационной работы
«6»_июня__2016г.
3 Исходные данные: Задание на проектирование системы телеметрии Газорегуляторного пункта. Система телеметрии (СТМ) газорегуляторного пункта (ГРП) – Отчет по предпроектному обследованию. Автоматизированная Система Дистанционного Управления Шаровыми Кранами на базе комплекса телеметрии «АКТЕЛ» - техническое описание.
4 Перечень подлежащих разработке задач/вопросов: техническое решение (система) по дистанционному управлению шаровыми кранами Газорегуляторного пункта на базе комплекса телеметрии.
5 Перечень графического/иллюстративного/практического материала: 1. Схема автоматизации системы телеметрии ГРП; 2. Схема автоматизации и системы телеметрии; 3. Схема структурная системы телеметрии.
|
|
|
6 Консультанты по выпускной квалификационной работе (с указанием относящихся к ним разделов проекта) _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________
Дата выдачи задания «____» ________2016г.
Руководитель ________________ Ильющенко В.М.
Задание принял к исполнению «____» _________2016г.
Студент __________________ Сафронов Г.Е.
Содержание
Стр.
Введение……………………..........................................................................................................4
1. Технологический раздел
1.1. Описание технологического процесса …………………………………..…....….….5-8
1.2. Краткая характеристика технологического оборудования……………..……...…..9
1.3. Характеристика материалов…………………………………….……..… ………....10-11
1.4 Обоснование выбора контролируемых и сигнализируемых параметров………….12-13
1.5. Обоснование выбора регулируемых параметров……………………………...…...14
1.6. Обоснование выбора средств автоматизации …………………………………....…15-19
1.7. Обоснование выбора систем управления …………………………………………...20-21
1.8. Раcчет электроэнергии для аккумуляторной батареи……………………………....22-24
|
|
|
1.9. Спецификация оборудования……………………………………………………...…25
2. Правила безопасной эксплуатации средств автоматизации…………………………....….26-29
3. Экономическая часть………………………………………………………………………….30-31
4. Охрана труда и окружающей среды………………………………………………………….32-34
Заключение……………………………………………………………………………………..…35
Список используемых ресурсов……………………………………………………………...….36
Приложение А Опросный лист…………………………………………………………………..37-38
Графический материал:
ТПГК.ДП.220703.531.17.00 А2 Схема автоматизации системы телеметрии ГРП
ТПГК.ДП.220703.531.17.00 А2 Схема автоматизации и системы телеметрии
ТПГК.ДП.220703.531.17.00 е1 Структурная схема системы телеметрии
Введение
Во время прохождения практики в компании ОАО «Газпром газораспределение Томск», мной было замечено, что система телеметрии на ГРП, изображенная на схеме 1, осуществляла сбор информации и сигнализацию параметров, а для управления кранами работникам необходимо было выезжать на объект и выполнять работы по закрытию и открытию кранов вручную. Для того чтобы не затрачивать ресурсы на выезд персонала (бензин, время, транспорт) на объект, я предлагаю ввести в использование, на различных объектах, систему телеметрии дистанционного управления кранами.
Большинство традиционных автоматизированных систем дистанционного управления приводной запорной арматурой требует подключения внешнего электропитания 220/380 В, при этом управление осуществляется по проводным каналам связи. Данные решения приводят к значительным материальным и организационным затратам, связанным с подключением объектов к существующим сетям энергоснабжения, или строительством новых ЛЭП, расходом и учетом электроэнергии в процессе эксплуатации, с прокладкой и обслуживанием кабельных линий, визуальным контролем состояния объекта, установкой электрооборудования в отдельных помещениях вне взрывоопасных зон. Избавиться от указанных проблем позволяют автоматизированные системы дистанционного управления шаровыми кранами (АСДУК) на базе автономных комплексов телеметрии «АКТЕЛ».
Автономный комплекс телеметрии «АКТЕЛ» строится на базе контроллеров КАМ200, которые в свою очередь предлагают дистанционное управление кранами с низким энергопотреблением систем и использованием в местах где нет энергоснабжения, что позволяет уменьшит финансовые затраты.
Система дистанционного управления крановым узлом предназначена для автоматизации технологического процесса на удаленном объекте газового хозяйства и ведения диспетчерской службой работы по сбору, постоянному контролю и архивированию состояния значений технологических параметров, с оповещением специалистов аварийно-диспетчерской службы по аварийно-пороговым значениям о состоянии эксплуатируемого (контролируемого) оборудования.
1.Технологический раздел
Описание технологического процесса
Автоматизированная система дистанционного управления шаровыми кранами на базе автономного комплекса телеметрии «АКТЕЛ» (АСДУК-П) предназначена для аварийного закрытия (открытия) шарового крана с пневмогидроприводом по команде оператора с удаленного пульта управления крановыми узлами (ПУ) по каналам сотовой связи стандарта GSM или резервному каналу связи, а также для дистанционного контроля и передачи информации на ПУ о технологических параметрах и состоянии оборудования кранового узла/1/.
Алгоритм контроля и управления автоматизированной системы дистанционного управления шаровыми кранами на базе автономного комплекса телеметрии "АКТЕЛ" реализует управление крановым узлом (КУ).
Непосредственное управление крановыми узлами выполняет комплекс телеметрии, который формирует сигналы управления, сигналы сигнализации КУ, а также осуществляет обработку измеряемых параметров.
Алгоритм включает в себя основную программу "Опрос параметров", по которой осуществляется диагностика и мониторинг системы на протяжении всего срока службы и подпрограммы управления КУ по которой осуществляется открытие и закрытие крана.
Автономность комплекса достигается за счет использования батарей питания, которые находятся во взрывонепроницаемой оболочке (24В используется для питания клапана, который управляет пневмомагистралью, соленоидами привода и 3,6В используется для питания контроллера и датчиков) что позволяет использовать систему на объектах без постоянного наличия питания 220В.
В системе предусмотрен постоянный мониторинг и сообщение оператору о следующих событиях, таких как:
1. Отслеживание давления по аварийным уставкам до и после крана:
Благодаря датчикам с низким энергопотреблением система постоянно отслеживает показание давления до и после КУ, что позволяет немедленно реагировать на ситуации, такие как: резкое падение или увеличение давления в трубе, плотность закрытия крана, наличие газа в трубопроводе.
2. 
Отслеживание положения крана по конечным выключателям:
Изменение его положения считывается с микропереключателей, расположенных на приводе и изменяющих свое положение при физическом перемещении штока, что позволяет определить текущее положение крана, санкционированное и не санкционированное открытие (закрытие) крана.
3. Проникновение посторонних лиц на территорию КУ:
Наличие датчиков конечных положений на входной калитке КУ, на дверях шкафа комплекса и наличие в шкафу сигнализатора (свой-чужой) способны определить проникновение на объект посторонних лиц и сообщить оператору что такое проникновение состоялось.
4. Контроль цепей управления:
Схемотехническое решение позволяет отслеживать контроль целостности цепей управления. Контролируются цепи открытия, закрытия КЧ и цепи клапана. Контроль осуществляется подачей электрического сигнала малой мощности на соленоиды кранов и клапана. Мощности этого сигнала недостаточно, чтобы привести в действие исполнительный механизм, но достаточно, чтобы определить наличие как самих проводов, так и электрического контакта между ними. Также проверяется целостность линии подачи сжатого воздуха на краны путем открытия клапана и заполнения магистрали воздухом (контроль осуществляется через датчик давления) что позволяет оценить наличие самой магистрали, а также возможные повреждения.
5. Ведение архива событий:
Команды оператора, снятые параметры, очередность событий записываются в специальный архив на контроллере, который потом передается на более высокий уровень системы управления для формирования журнала событий.
В технологическом шкафу «АСДУК-П» размешается узел подачи и узел редуцирования сжатого воздуха, автономный комплекс телеметрии в двух взрывонепроницаемых оболочках, Узел подачи сжатого воздуха предназначен для подключения 5-х газовых валлонов со сжатым воздухом с давлением до 10,0 МПа. Узел редуцирования располагается в отсеке с оболочками комплекса телеметрии «АКТЕЛ» и служит для организации процесса заправки баллонов воздухом, о так же для управления пневмогидроприводом шарового крона по управляющим сигналам с автономного комплекса телеметрии.
Для защиты узла редуцирования сжатого воздуха от повышенного давления воздуха в отсеке узла подачи, на магистрали установлен предохранительный клапан, настроенный на 
давление срабатывания 11,5 МПа. Фиксация баллонов в баллонном отсеке осуществляется в ложементе.
Для измерения давления сжатого воздуха в баллонах, а также давления воздуха в импульсной линии применяются микроэлектронные датчики избыточного давления во взрывозащищенном исполнении, предназначенные для непрерывного пропорционального преобразования значений избыточного давления в выходной сигнал 04...2В.
Сигнализация об уменьшении максимально допустимого значения давления газа в баллонах осуществляется посредством датчика избыточного давления МИИА во взрывозащищенном исполнении. Датчик также обеспечивает аварийное «просыпание» комплекса при выходе значений давления в баллонах за заданные уставки.
Установка давления в импульсной линии для управления крановым узлом осуществляется регулятором давления по показаниям манометров в интервале 2,5~5,5МПа.
Электромагнитный клапан предназначен для управления пневмосистемой от управляющего импульса, поступающего от автономного комплекса телеметрии. В исходном состоянии электромагнитный клапан закрыт.
Предохранительно-сбросной клапан, расположенный на импульсной линии узла редуцирования предназначен для защиты пневмогидропривода шарового крана от повышенного давления сжатого воздуха и настраивается на давление газа 1,5 МПа.
Для заправки газовых баллонов от стороннего источника в конструкции узла редуцирования сжатого воздуха предусмотрен трехходовой кран с обратным клапаном и быстроразъемным соединением.
Взрывозащищенные оболочки автономного комплекса телеметрии монтируются на задней стенке отсека технологии и автоматики.
Во взрывозащищенной оболочке № 1 размещен автономный комплекс телеметрии, во второй элементы питания комплекса. Антенна основного и резервного канала связи устанавливается на крыше шкафа системы АСДУК-П.
Между двух взрывонепроницаемых оболочек установлен пост взрывозащищенный кнопочный (ПВК). ПВК предназначен для сигнализации санкционированного или несанкционированного доступа (идентификации «СВОЙ-ЧУЖОЙ») при открытии двери шкафа.
Алгоритм установления соединения с «верхним уровнем» (АРМ), обмен донными и командами реализован таким образом, что инициатором соединения всегда выступает автономный комплекс телеметрии (т.е. объект контроля).[1] Таким образом, организуется единственная командная точка - АРМ, к которой происходит подключение объектов. Параметры командной точки (сетевой адрес, номер телефона) находятся в памяти комплекса и не доступны для редактирования с «верхнего уровня» (АРМ).
Многоступенчатый алгоритм программного-аппаратного взаимодействия компонентов комплекса при выдаче команд на управление исполнительному оборудованию позволяет избежать несанкционированную выдачу комплексом команды[2], но управление при сбоях, отказах или возникновении нештатной ситуации на объекте контроля.
Встроенная в комплекс идентификация номера телефона АРМ и паролирование доступа с АРМа позволяет устанавливать соединение с шаровым краном только с указанного в памяти телефонного номера АРМ - таким образом, реализуется защита от т.н. «случайного звонка».
Как только комплекс получает команду на закрытие (открытие) крана с пункта управления, он переключается из дежурного режима в оперативный режим и выдает команду по кобелю на КУ. Токая же команда поступает по кобелю на электромагнитный клапан, установленный на пневматической магистрали, в шкафу АСДУК-П. Одновременно происходят две операции• в КУ под воздействием команды с комплекса управляющий соленоид открывает соответствующую пневматическую линию закрытия или открытия крана, а в шкафу АСЛЧК-П электромагнитный клапан открывает пневматическую магистраль. Таким образом, сжатый воздух из баллонов, установленных в шкафу АСЛЧК-П, поступает на узел редуцирования, который понижает давление сжатого воздуха с 10,0 МПа до 5,5 МПа. Далее через открытый электромагнитный клапан сжатый воздух подается по пневматической магистрали к узлу управления шарового крана.
В узле управления сжатый воздух направляется в пневматический цилиндр пневмогидропривода и воздействует на управляющий механизм. Происходит процесс плавного поворота шара в кране шаровом, но закрытие (открытие). По достижении шаром конечного положения, когда кран полностью открыт (полностью закрыт) от крана шарового на комплекс по кабелю подается сигнал о достижении конечного положения. Комплекс после получения такого сигнала дает команду на закрытие электромагнитного клапана. В КЧ снимается питание с управляющего соленоида, автоматически закрывается пневматическая линия подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндр и осуществляется сброс остаточного давления воздуха из пневмоцилиндра в атмосферу. Цикл управления считается завершенным. Комплекс готов принять новую команду на закрытие (открытие) крана.
1.2. Краткая характеристика технологического оборудование
Автоматизированная система дистанционного управления шаровыми кранами на базе автономного комплекса телеметрии «АКТЕЛ» (АСДУК-П) предназначена для аварийного закрытия (открытия) шарового крана с пневмогидроприводом по команде оператора с удаленного пульта управления крановыми узлами (ПУ) по каналам сотовой связи стандарта GSM, а также для дистанционного контроля и передачи информации на ПУ о технологических параметрах и состоянии оборудования кранового узла.
Контроль доступа в шкаф АСДУК-П определяется с помощью ПВК-1-ПЧ-5-ВК. Управление приводом шарового крана осуществляется комплексом АКТЕЛ-1, установленном в шкафу системы АСДУК-П, по команде от оператора диспетчерского пульта. При подаче команды «кран закрыть» на комплекс телеметрии, происходит открытие пневматической магистрали и сжатый воздух из баллонов поступает на устройство управления пневмоприводом, заставляя шаровый кран поворачиваться, пока он не достигнет конечного положения. Перед поступлением команды на закрытие шарового крана система осуществляет контроль целостности проводок управления и питания блока управления приводом, а также проверяет герметичность пневматической магистрали, путем пробной подачи давления в импульсную трубку.
Сбор сигналов по каналу телеизмерений и каналу телесигнализации, а также управление пневмогидравлическим приводом осуществляется с помощью системы АСДУК-П на базе автономного комплекса телеметрии АКТЕЛ с последующей передачей данных на диспетчерский пульт управления крановыми узлами СТМ АКТЕЛ/АСДУК.
Автоматизированная система дистанционного управления шаровыми кранами (АСДУК) работает от автономных источников электропитания. Время работы системы от автономных источников зависит от количества опросов комплексом внешних устройств (датчиков), числа и длительности сеансов связи комплекса с пультом управления, а также количества произведенных циклов открытия-закрытия запорной арматуры и составляет не менее 20 таких циклов. После получения на диспетчерском пункте сигнала о разряде аккумулятора необходимо произвести замену аккумулятора на заряженный из комплекта ЗИП. Разряженный аккумулятор типа КАМ200-00 исп. 3 необходимо зарядить с помощью зарядного устройства АЗУ.ЛИ – 4, а типа АКБ.ЛИ-8-27 – с помощью зарядного устройства АЗУ.ЛИ – 27.
Для связи комплекса с диспетчерским пультом в качестве основного канала связи применяется канал стандарта GSM (GPRS). В качестве резервного канала в системе предусмотрен модуль «Резервного канала связи» (РКС). Резервный канал связи реализован следующим образом: в комплексе АСДУК-П установлен контроллер с двумя SIM-картами разных операторов сотовой связи (основным и резервным). Также на каждом канале применяется резервирование частот связи (разные диапазоны) GSM связи. Это является конструктивными особенностями применяемого оборудования.
На пульте управления, оснащенном персональным компьютером (ПК) с операционной системой (ОС) Windows, отображаются в специальном информационно-программном обеспечении (ИПО) состояния параметров канала телеизмерений, канала сигнализации с оповещением звуковой и световой сигнализацией при выходе их за пределы аварийно-пороговых значений.
1.3. Характеристика материалов
Природный газ — это полезное ископаемое, которое залегает в недрах Земли в газообразном состоянии. Он может представлять либо отдельные скопления (газовые залежи), либо газовую шапку нефтегазовых месторождений, либо находится в растворённом состоянии в нефти или воде/2/. Природный газ и его компоненты широко используются в народном хозяйстве.
Состав природного газа
Природный газ на 98% состоит из метана СН4, свойства которого почти полностью определяют свойства и характеристики природного газа. Также в его составе присутствуют гомологи метана – пропан С3Н8, этан C2H6 и бутан С4Н10. Иногда природный газ может содержать сероводород, гелий и углекислый газ.
Метан (CH4) – газ без цвета и запаха, легче воздуха. Метан горюч, но достаточно легко хранится.
Этан (C2H6) – газ, не обладающий цветом и запахом, слегка тяжелее воздуха. Горюч не менее, чем метан, но как топливо не применяется.
Пропан (C3H8) – тоже газ, не имеющий запаха и цвета, ядовит. Обладает полезным свойством: при небольшом давлении пропан сжижается, что значительно облегчает процесс отделения от примесей и его транспортировку.
Бутан (C4H10) – очень схож по своим свойствам с пропаном, но обладает более высокой плотностью. Тяжелее воздуха в два раза.
Углекислый газ (CO2) – малотоксичный бесцветный газ, не имеющий запаха, но обладающий кислым привкусом. В отличие от других компонентов состава природного газа (кроме гелия), углекислый газ не горюч.
Гелий (He) – инертный бесцветный газ, второй по лёгкости (после водорода), не имеет запаха. При нормальных условиях не вступает в реакцию ни с одним из веществ. Не горюч и не токсичен, но может вызывать наркоз при повышенном давлении.
Сероводород (H2S) – иногда может входить в состав природного газа. Это тяжелый бесцветный газ с резким запахом тухлых яиц. Крайне ядовит, даже небольшая концентрации может вызывать паралич обонятельного нерва.
Ориентировочные физические характеристики:
· Плотность:
§ от 0,68 до 0,85 кг/м³ (сухой газообразный);
§ 400 кг/м³ (жидкий).
· Температура самовозгорания: 650 °C;
· Удельная теплота сгорания: 28—46 МДж/м³ (6,7—11,0 Мкал/м³)[1] (то есть 8-12 квт·ч/м³);
· Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120—130.
Природные горючие газы по токсикологической характеристике относятся к веществам 4-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007.
Природные горючие газы относятся к группе веществ, способных образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.
Концентрационные пределы воспламенения (по метану) в смеси с воздухом, объемные проценты: нижний - 5, верхний - 15, для природного газа конкретного состава концентрационные пределы воспламенения определяют в соответствии с ГОСТ 12.1.044. Категория взрывоопасной смеси 11А-Т1.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) углеводородов природного газа в воздухе рабочей зоны равна 300 мг/м3 в пересчете на углерод (ГОСТ 12.1.005).
Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе рабочей зоны 10 мг/м3, сероводорода в смеси с углеводородами C1-C5-3 мг/м3.
|
1.4. Обоснование выбора контролируемых и сигнализируемых параметров
К контролируемым параметрам относятся:
· давление газа до и после крана;
· давление газа в баллонах;
· давление газа в воздушной магистрали;
Контроль давления газа до и после крана осуществляется датчиками избыточного давления «МИДА-ДИ-13П-Ex», которые позволяют отслеживать резкое падение или увеличение давления в трубе, плотность закрытия крана и наличие газа в трубопроводе. Показания давления отправляются на модуль измерения давления КАМ200-60, потом на процессорный модуль КАМ200-10, который отправляет сигнал диспетчеру.
Давление газа в баллонах и в воздушной магистрали контролируется датчиками избыточного давления «МИДА-ДИ-13П-Ex», которые непрерывно пропорционально преобразуют значения избыточного давления в выходной сигнал 0,4…2В для передачи их диспетчеру через модуль измерения давления КАМ200-60 и процессорный модуль КАМ200-10.
К сигнализируемым параметрам относятся:
· уровень масла в системе привода;
· доступ свой-чужой;
· положения калиток ограждения;
· контроль разряда батареи;
· кран «открыт»;
· кран «закрыт»;
· кран в промежуточном положении;
· положения дверей блок-боксов и шкафов;
· исправность цепей управления.
Контроль уровня масла в системе привода контролируется датчиком уровня СЖУ-1, который при срабатывании отправляет сигнал на модуль дискретных входов КАМ200-50.2, который через процессорный модуль КАМ200-10 отправляет диспетчеру сигнал «АВАРИЯ».
|
Доступ свой-чужой осуществляется кнопочным постом управления ПВК-1ПЧ, который при срабатывании отправляет сигнал «СВОЙ» или «ЧУЖОЙ» на модуль дискретных входов КАМ200-50.1, а оттуда через процессорный модуль КАМ200-10 поступает диспетчеру.
Положения калиток ограждения и дверях шкафа отслеживаются датчиками конечных положений ДКПГ-2, которые отправляют сигнал «ОТКРЫТ» или «ЗАКРЫТ» через модуль дискретных входов КАМ200-50.1 и процессорный модуль КАМ200-10.
В случае, когда заряд батареи достигает 9% процессорный модуль КАМ200-10 отправляет сигнал о разряде батареи диспетчеру.
Состояние крана «открыт», «закрыт», «в промежуточном положении» определяется датчиками конечных положения ДКПГ-2, которые отправляют диспетчеру соответствующие сигналы "ОТКРЫТ" / "ЗАКРЫТ" / "ПРОМЕЖУТОЧНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ" от модуля дискретных входов КАМ200-50.1 и процессорный модуль КАМ200-10.
Сигнал о состояние цепей управления при контроле целостности отправляется диспетчеру с модуля дискретных сигналов КАМ200-50.1 через процессорный модуль КАМ200-10. В зависимости от состояния объекта диспетчер получает сигнал или «НОРМА», или «АВАРИЯ».
1.5. Обоснование выбора регулируемых параметров
К регулируемым параметрам относятся:
· кран «открыть»;
· кран «закрыть»;
· кран «остановить»;
· уровень масла в баке;
· клапан открыть;
· проверить цепи управления.
Команды на открытие и закрытие крана или на остановку выполнения этих операций оператор отправляет по каналам сотовой связи, стандарта GSM, на процессорный модуль КАМ200-10, который передает сигнал на модуль релейных выходов КАМ200-71, отправляющий сигналы управления непосредственно на кран.
Команда уровня масла в баке, отправляется диспетчером через процессорный модуль КАМ200-10 на модуль релейных выходов КАМ200-71, который передает сигнал команды на датчик уровня СЖУ-1, для проверки уровня масла.
Когда диспетчеру поступает сигнал о превышение давления до крана, для его защиты он посылает сигнал на открытие клапана на процессорный модуль КАМ200-10, а тот перенаправляет сигнал на модуль релейных выходов КАМ200-71 и дальше на клапан.
Для проверки цепи управления диспетчер отправляет команду на процессорный модуль КАМ200-10, который отправляет сигнал на модуль релейных выходов КАМ200-71, отправляющий сигнал на проверку целостности цепей.
|
1.6. Обоснование выбора средств автоматизации
В качестве основного прибора автоматизации выбран автономный модульный контроллер КАМ200, предназначенный для построения универсальных информационно-управляющих комплексов и автоматизированных систем на основе проводных и беспроводных каналов связи с возможностью аналогового и цифрового ввода/вывода.
Рисунок 1 – КАМ200
Контроллер КАМ200 соответствует климатическому исполнению УХЛ2 при рабочем значении температуры окружающей среды от минус 40 до +50 ºС.
Сверхнизкое энергопотребление обеспечивает продолжительную работу контроллера КАМ200 от автономного источника питания.
На внутреннюю шину, обеспечивающую взаимодействие компонентов устройства, может быть установлено до 15 модулей, соблюдая следующие ограничения по общему количеству:
· аналоговые вводы – до 20 каналов;
· дискретные вводы – до 30 каналов;
· аналоговые выводы – до 20 каналов;
· релейные выводы – до 30 каналов;
· выводы ШИМ – до 30 каналов.
Данная система состоит из таких модулей как:
· КАМ200-10 – модуль процессорный;
· КАМ200-50 – модуль дискретных входов;
· КАМ200-60 – модуль измерения давления;
· КАМ200-71 – модуль релейных выходов.
Модулем обеспечивающим обмен информацией с ЭВМ верхнего уровня при помощи GSM-модема, а также управление, сбор данных и питание модулей, входящих в систему является процессорный модуль КАМ200-10. КАМ200-10 имеет возможность использования специализированных алгоритмов сбора информации и управления.
 |
Рисунок 2 – КАМ200-10
Функции модуля КАМ200-10:
· управление модулями, входящими в состав КАМ200 по внутренней искробезопасной шине;
· сбор данных со всех модулей КАМ200;
· передача собранных данных по каналам сотовой связи стандарта GSM;
· обслуживание двух дискретных входов;
· использование дискретного входа для обработки частотно-импульсных сигналов;
· подключение одной или двух SIM-карт, в зависимости от исполнения процессорного модуля.
Модуль КАМ200-10 имеет встроенную защиту от:
· превышения напряжения питания до 5В;
· обратной полярности питающего напряжения;
· статического электричества;
· короткого замыкания внутри модуля или на внешних разъемах.
Питание модуля осуществляется от внешнего источника постоянного напряжения через клеммную колодку.
Во всех режимах в модуле реализованы энергонезависимые часы реального времени, предназначенные для фиксации в архиве временных меток событий.
 |
Модулем, предназначенным для определения состояния дискретных выходов устройств автоматики в составе КАМ200 является КАМ200-50. К модулю КАМ200-50 можно подключать концевые переключатели и датчики с дискретным выходом.
Рисунок 3 – КАМ200-50
Технические характеристики модуля КАМ200-50 представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Технические характеристики модуля КАМ200-50
| Количество дискретных входов | от 4 до 8 шт. |
| Ток потребления в активном режиме | < 4,5 мА |
| Среднее значение потребляемого тока в активном режиме | 300 мкА |
| Ток потребления в энергосберегающем режиме | < 2 мкА |
| Время установления рабочего режима после подачи питающего напряжения | < 10 с |
| Дискретные входы модуля КАМ200-50 | |
| Выходное напряжение питания дискретного входа | от 2,9 до 4,2 В |
| Диапазон напряжения на дискретном входе | от 0 до 30 В |
| Входной ток дискретного входа | ~ 2 мА |
| Входное напряжение «единицы» | ~ 2,5 В |
| Входное напряжение «нуля» | < 0,8 В |
| Частота входного сигнала в режиме счетного входа | < 10 Гц |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности в режиме счетного входа | 1 импульс на 1000 импульсов |
Режимы работы дискретных входов модуля КАМ200-50:
· неактивный режим;
· режим дискретного входа;
· режим дискретного входа с авариями;
· режим счётного входа.
 |
Модулем измерения давления является КАМ200-60, предназначенный для работы в составе КАМ200 и представляет возможность подключения к нему до четырех датчиков давления с низким энергопотреблением.
Рисунок 4 – КАМ200-60
Технические характеристики модуля КАМ200-60 представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Технические характеристики модуля КАМ200-60
| Количество каналов аналогового ввода | 4 шт. |
| Диапазон входных аналоговых сигналов | от 0 до 2 В |
| Выходное напряжение для питания датчиков давления | 4,1 В |
| Выходной ток для питания датчиков давления | < 5 мА |
| Разрядность внутреннего аналого-цифрового преобразователя | 12 бит |
| Время преобразования аналоговой информации | < 10 мс |
| Время одного измерения после выхода из энергосберегающего режима | < 500 мс |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерения напряжения | ± 0,2 % от диапазона измерений |
| Ток потребления в активном режиме с подключенными датчиками | < 7 мА |
| Ток потребления в энергосберегающем режиме | < 2 мкА |
| Время установления рабочего режима после подачи питающего напряжения | < 10 с |
 |
Для управления внешними устройствами посредством коммутации четырех релейных перекидных бистабильных контактов (дискретных выходов) служит модуль релейных выходов КАМ200-71.
Рисунок 5 – КАМ200-71
Технические характеристики модуля КАМ200-71 представлены в таблице 3.
Таблица 3 – Технические характеристики модуля КАМ200-71
| Количество дискретных выходов | 4 шт. |
| Ток потребления в активном режиме | < 70 мкА |
| Напряжение питания | от 3,4 до 4,2 В |
| Ток потребления в энергосберегающем режиме | < 2 мкА |
| Время установления рабочего режима после подачи питающего напряжения | < 10 с |
| Дискретные выходы модуля КАМ200-71 | |
| Напряжение изоляции между коммутируемыми цепями и внутренними цепями модуля | ~ 1000 В |
| Максимальная коммутируемая мощность | ~ 30 Вт |
| Максимальное коммутируемое постоянное напряжение | ~ 125 В |
| Максимальное коммутируемое переменное напряжение | ~ 110 В |
| Максимальный коммутируемый ток | ~ 1 А |
| Сопротивление замкнутого контакта | < 60 мОм |
1.7. Обоснование выбора систем управления
Комплекс телеметрии «АКТЕЛ» осуществляет сбор, обработку и передачу информации, организуя непрерывный обмен данными между системой и пультом управления. Он осуществляет как управление запорной арматурой, так и передачу дополнительной информации, к которой относятся: давление питающей среды и ее температура, температура воздуха на крановой площадке, контроль загазованности и целостности цепей управления, положение шарового крана, дверей технологического шкафа и зоны обслуживания, ресурс элементов питания и др.
Контроллеры в составе комплекса телеметрии управляют приводными устройствами (приводами), использующими энергию элементов питания или сжатого воздуха. Подбор приводного устройства осуществляется исходя из требований относительно времени закрытия трубопроводной арматуры, крутящего момента, требуемого напряжения питания, потребляемой мощности электрических компонентов, условного диаметра трубопровода.
Передача данных о системе и управляющих команд производится по различным каналам связи: радиоканалу, GSM-каналу, WiFi, WiMax, спутниковому каналу, проводному каналу. Для большей надежности возможно дублирование данных систем (например, использование нескольких SIM-карт альтернативных операторов на GSM-модеме).
Оператор пульта управления на базе SCADA-системы или автоматизированного рабочего места (АРМ) проводит мониторинг состояния кранового узла и всей системы, а при возникновении аварийной ситуации (резкое падение давления среды до или после крана, разрыв трубопровода, пожар, несанкционированные врезки и т.п.) отправляет команду на закрытие шарового крана. Программное обеспечение пульта управления понятно и информативно, что позволяет эффективно использовать его персоналом аварийно-диспетчерских служб. Также с пульта управления в рамках ежемесячного технического обслуживания можно производить полное открытие-закрытие шарового крана.
Для корректного управления телеметрией мы сформировали, так называемый, «опросный лист» телемеханики, в котором указали все возможные телеизмерения, снимаемые с объекта, телесигнализации, заданные нами команды, регулирующие уставки, команды управления. В нашем случае «опросный лист» телемеханики имеет вид: приложение А.
Комплекс телеметрии «АКТЕЛ» производится в двух исполнениях:
· Автономное взрывозащищенное – Комплекс телеметрии размещается во взрывонепроницаемой оболочке и снабжается многозарядными элементами питания. Используется в моделях АСДУК-Э, -ЭГП, -П, -ПКС.
· Общепромышленное – Комплекс телеметрии размещается в электротехническом шкафу и предназначен для установки в помещениях вне взрывоопасных зон. Используется в модели АСДУК-ЭП.
Системы АСДУК работают со следующими разновидностями приводных устройств:
· Пневмогидравлический привод – АСДУК-П, -ПКС
· Электрический привод 24В – АСДУК-Э
· Электрогидравлический привод 24В – АСДУК-ЭГП
· Электрический привод 220/380В – АСДУК-ЭП
Системы АСДУК работают с любыми типами шаровых кранов: надземными, подземными, фланцевыми, «под приварку».
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 166; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!