АВТОМАТИЗАЦИЯ БЛОКА ПОДОГРЕВА ГАЗА НА ГИС «АКБУЛАК»

Аннотация. Создание и обновление автоматизированной системы управления в системах подогрева газа на газоизмерительной станции играют очень важную роль в процессах управления устройствами и даже в процессах передачи и распределения.

Газоизмерительная станция (ГИС) считается главным объектом в системе магистрали газопроводов, задачей которого считается понижение давления газов в объектах передачи и его подготовок для пользователя. Сегодняшние ГИС – очень сложный, высокоавтоматизированный и энергоемкие устройства. Установка газопроводов могут происходить при разных режимах, изменение которых бывает при изменении способов включения разных агрегатов. Также при этом возникают задачи выбора более эффективных режимов, которые соответствуют правильной загрузке газопровода.

В связи развитием вычислительной электронной техники стали возможными автоматизировать управления ГИС. На сегодняшний день на объектах ГИС часто стали  использоваться как отечественные системы автоматического управления, так и зарубежные системы автоматики и контроля процессом.

Задача станции - уменьшение онлайнового давления до нужного значения. Задачи управления должны быть достаточно сложными, чтобы держать во внимании все разности статических и динамических характеристик на станции. Все затраты на работы управления системы не могут сравниться с затратами в последствий от аварий. Защиту системы можем сравнить с системами противопожарной безопасности, так как все затраты ушедшие на обеспечение безопасной работы оправдываются за счет не случившихся пожаров.

Главным фактором систем автоматизаций ЛПУ является управление устройством в согласованно с командами, принимающимися от операторской, также контролированием технологических параметров, организации защиты трубопроводной газоизмерительной станции. Решение этих задач на сегодня является актуальным. Основной целью внедрения АСУ является не только упрощение, а также стандартизация автоматизируемого процесса, которая позволит обеспечить стабильность системы, простату её контроля и анализа уязвимых мест и помогает для её развития.

Ключевые слова: газоизмерительная станция (ГИС), автоматизированные системы управления (АСУ).

Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП) газоизмерительной станции это система, которая включает в себя программно-технический комплекс (ПТК), для решения различных задач сбора и обработки, анализа, визуализации, хранения и передачи технологической данных и автоматизации управления агрегатами станции, так и все действия работников по контролю и эффективному управлению технологическими процессами на станции, осуществляемые с помощью ПТК.

Учитывая сложности и ответственность всех функций управления внедрение АСУТП в ГИС делается постепенно, начиная с не сложных и менее ответственных: оперативных управлении, автоматических регулировании. Полностью законченное АСУТП над станцией является интегрированной системой его управления.

Станция считается весьма сложным и ответственным энергетическим объектом повышенной опасности. Поэтому к технологическим оборудованиям и всем средствам автоматизации ГИС требования очень повышенные в плане надежности и безопасности снабжения пользователей газом, так и в плане безопасности промышленного характера как взрывоопасному и пожароопасному промышленному объекту.

Газоизмерительные станции (ГИС) являются предназначенным для снабжения газом от транспортных и промысловых газопроводов потребителей:

- промышленные, коммунально-бытовые предприятия и населенные пункты.

- объекты малых и средних населенных пунктов;

- объекты газокомпрессорных станций (ГКС);

- электростанции;

- объекты газонефтяных месторождений (на собственные нужды);

ГИС обеспечивают следущее:

- подогрев газа;          

- измерение расхода газа с многосуточной регистрацией;

- очистку газа от механических примесей и конденсата;

- редуцирование заданного давления и постоянное поддержание его с определенной точностью;

Состав газоизмерительной станции состоит:

а) системы:

- охранной сигнализации;

- связи и телемеханики;

- электроосвещения, молниезащиты, защиты от статического электричества;

электрохимзащиты;

- отопления и вентиляции;

- контроля загазованности.

- контроля и автоматики;

б) узлы:

- переключения станции;

- очистки газа;

- редуцирования газа;

- подогрева газа;

- коммерческого измерения расхода газа;

- предотвращения гидратообразования;

- автономного энергопитания.

Преимущества цифровой техники на станции:

- повышение эффективности всех функций управления за счет автоматического диагностирования системы и развитию возможности использования всех объемов информации,

- контроль за состоянием оборудования станции,

- уменьшение избытков цепи и информации, нужной для обеспечения нужного уровня надежности,

-улучшение возможностей достоверности и правка входной информации благодаря наличии достаточного объема информации,

- увеличение количества информации, которая позволит системе сформировать более правильные решения,

- возможность организации адаптивной системы управления,

- снижение количественных затрат на технических средств для  управления,

- способность использования более прогрессивных технологических средств (датчиков  с высокой точностью, волоконно-оптических систем и .т.д).

Для всех разработанных объектов общим считается использование как технической основы АСУТП станциями многоагрегатных распределенных комплексов, основывающихся на составах локальных вычислительных сетей. Микропроцессоры, которые входят в эти комплексы, могут выполнять разные технологические, вспомогательные функции, и даже связь между станциями и диспетчерским.

К функциям управления станцией, которые автоматизированный при помощи микропроцессорной техники:

- сбор и обработка данных,

- визуализация и документация данных,

- контроль измеренных величин, вышедших за установленные пределы,

- отправление данных на верхний уровень управления,

- реализация простых вычислений,

- автоматизированные управления устройствами станции в нормальных режимах.

К оборудованиям защиты и противоаварийной автоматики предъявляют наиболее высшие требования по надежностям, быстродействиям. Сбои микропроцессорной техники при выполнении операций защиты и противоаварийной сигнализации должны быть вовсе исключены.

Интерфейсные системы должны обеспечивать связь с АСУТП всех пользователей: оперативного персонала, которые используют намного простую, ближе к естественному, язык связи, спецов в областях релейной защиты и противоаварийной автоматизации, осуществляющих настройки, проверки и изменения в уставных (намного сложный, специализированный язык связи), спецов по вычислительной машине (намного сложный язык). С АСУТП контролируется: состояния (включено-выключено) работающего устройства, текущие данные величины в сравнении с заданными допустимыми пределами, исправность устройств управления, допускаемая длительность перегрузки различных устройств.

Нашей главной задачей является автоматизация блока подогрева газа в ГИС Акбулак.

Основной функцией которого является предотвращение гидратообразования при снижении температуры газа в процессе редуцирования (эффект Джоуля-Томсона). До недавнего времени считалось достаточным для этого создание определённого температурного запаса, необходимого для обеспечения положительного значения температуры газа после редуцирования.

Подогрев газа делается путем замены тепла между теплоносителем и газа, которая течет через омываемый сбор труб. Вид и объем подогревателя выбирается гарантирующие большую эффективность нагрева газа в процессе работ при условиях минимального перепада давления на устройстве.

В теплообменной камере идет процесс теплообмена между сгорающими продуктами газового средства, омывающими поверхности наружные труб секций змеевиков, нагреваемой средой, движущихся внутри труб змеевиков. Нагреваемый продукт когда движется по отделам змеевика греется из-за тепла, получаемого средствами сгорания топливного газа, которая сжимается в четырех камерах горения и поступающий в пространство теплообменной зоны.

В блоке строения печи размещены четыре отдела сгорания (реакторы горения) для сжигания газового топлива, магистрали передачи топливного газа к камерам сгорания и их запальным устройствам, подача воздуха происходит за счет воздуховода принудительно на горение в помещении подготовки топлива. Здание где идет подготовка топлива сделано в виде металлического изолированного от тепла укрытия, и внутри него расположены запорная и регулирующая арматура, устройства безопасности и их трубопроводная обвязка.

Вентиляторный аппарат является стальной сварной рамой, и на нем в виброизоляторной части использован вентиляторный аппарат, включающий в себя центробежный вентилятор высокого давления, электродвигатель и его привода и соединяющую их клиноременную передачу.

Также данный блок включает в свой состав приемный и нагнетательный переходный воздуховод.

Теплообменная камера печи оснащена четырьмя дымовыми трубами для выброса не охлажденных средств сгорания топлива в атмосферу, площадками обслуживания, стремянкой для сервиса взрывных предохранительных клапанов, установленных на ее боковых частях. Нагреваемый агрегат, при движении по стенам змеевика, нагревается из-за счет тепла, отдаваемого агрегатами сгорания топливного газа, сжигаемого в выше сказанных камерах сгорания и поступающего в место теплообменной камеры.

В связи с техническим заданиям главные технические данные системы:

1. как устройства верхнего уровня в системы входит блок контроля и управления (БКУ) на основе программируемого промышленного контроллера с нужным набором модулей расширения, устройств ввода-вывода данных;
2. контроль температуры газа на выходе ГИС делается за счет автоматического изменения параметра Задание в частях управления подогревателями в зависимости от текущих данных расхода, выходной температуры газа;
3.  для ГИС, у которых в себе более одного подогревателя, система позволяет возможность расширения диапазона регулирования в сторону низкого расхода посредством вывода части подогревателей в резерв;
4. допустимое количество подогревателей, управляемых системой – 4;
5. температура газа на выходе ГИС должна удерживаться в пределах от 15 до 25ºС.

Главным узлом системы является контроллер, который обрабатывает информацию о параметрах процесса и через дисплей(сенсорный) управляет величиной уставок температуры нагрева газа в подогревателях. В случае, если в ГИС используется расходомер с цифровым выходом, в контроллере есть интерфейс для ввода информации о расходе. Также имеется интерфейс для связи с высоким по иерархии, уровнем автоматизации.

Одним из сложных при разработке рассматриваемой системы и есть создание алгоритма контроля работой подогревателей, оптимального, с другой стороны, по точности данного выходной температуры ГИС, а с одной стороны – по точности срабатывания исполнительных устройств. В наличии в составе ГИС более чем одного подогревателя возникает дополнительная задача: выбор оптимальной схемы перевода подогревателей в резерв в снижении расхода газа и вывода их из резерва когда происходит увеличение расхода.

Для отработки алгоритма контроля необходим значительный объём данных о объекте. Нужно исследовать характер и величину изменений различных параметров ( выходная температура ГИС, разность температур на регуляторе давления, величина избыточного давления до и после регулятора и, возможно, некоторые другие показатели) при изменении расхода нагреваемого газа, уставки регулирования выходной температуры подогревателя и его входной температуры (если изменения последней будут необходимы). Чтобы  синхронизовать данные для последующего использования изменений всех исследуемых данных во времени, устройство управления ГИС должен обеспечить непрерывное ведение архивов реального времени. Всю информацию можно будет получить только с работающего объекта.

Список литературы:

1. Евдокимов А.Г., Тевяшев А.Д., Дубровский В.В. «Моделирование и оптимизация потокораспределения в инженерных сетях».- М.: «Стройиздат». 1990г.
2. Кучин Б.Л. «Автоматизированные информационные системы объектов газоснабжения».- М. «Недра», 1989.
3. Комягин А.Ф. «Автоматизация производственных процессов и производств и АСУТП газонефтепроводов».- Л. «Недра», 1983.