Установки подготовки нефти на НПЗ

Модульность контроллера  с использованием мезонинных модулей  ввода-вывода по стандартам Industry Pack и ModPack, специальных модулей различного назначения, является одной из тенденций развития контроллеров.

В случае модернизации существующей системы управления может быть рекомендована замена существующего контроллера на его новые модификации, которые, как правило, бывают полностью совместимы.

Соответствие  Международным стандартам. Имеется ввиду выбор контроллера, соответствующего Международному стандарту качества ISO 9001, стандартам шинной архитектуры контроллера (VME, PCI, CompactPCI, MicroPC, PC/104 и др.), стандартным протоколам связи промышленных сетей (Profibus, Modbus, Interbus, CAN, Bitbus и др.), стандартам связи с полевыми приборами (HART-протокол, AS-интерфейс, Fieldbus Foundation, RS-485 и др.), стандартам на ОС РВ (QNX, OS 9000, VxWorks и др.), стандартам на программное обеспечение контроллеров (IEC 61131-3), стандартам на степень защиты корпуса (IEC 529), на габаритные размеры (IEC 297 — 19"-конструктивы, Евромеханика и IEC 917 — метрические конструктивы), на ударо- и вибропрочность (IEC 68-2) и др. В ряде случаев допускается соответствие отдельных показателей (например, габаритных размеров, показателей электропитания и др.) отраслевым стандартам (ТУ, ГОСТ).

В случае использования разработок на территории России необходимы сертификаты соответствия Госстандарта России на соответствие требованиям ГОСТ и разрешение Госгортехнадзора на применение в составе систем автоматизации на поднадзорных объектах.

Связь контроллера  с верхним уровнем РСУ по интерфейсу Ethernet. Интерфейс Ethernet получил широкое распространение как интерфейс связи средств автоматизации от нижнего до верхнего уровней системы управления. Этот интерфейс обеспечивает высокую скорость передачи данных, низкую стоимость, поддерживается подавляющим большинством производителей программного и аппаратного обеспечения. Через сеть Ethernet серверы и операторские станции верхнего уровня управления предприятием получают непосредственный доступ к данным параметров технологического процесса. При наличии SCADA-системы, установленной на операторской станции, используется клиент- серверная архитектура связи, при которой SCADA-клиент получает прямой доступ к данным процесса с помощью ОРС-сервера. Использование, например, протокола на базе технологии Ethernet Modbus/TCP позволяет легко интегрировать контроллеры со SCADA-системами, поддерживающими протокол Modbus (без необходимости дополнительного драйвера для контроллера).

Дальнейшим развитием  связи контроллеров с удаленными операторскими станциями является использование сети Internet и GSM- технологии.

PC-base контроллеры со встроенной SCADA-системой. Наличие у PC-base контроллера встроенной SCADA-системы (в настоящее время это Trace Mode и MasterSCADA) позволяет значительно ускорить процесс настройки проекта и повысить эффективность представления информации, снизить затраты на приобретение дорогостоящей SCADA-системы и коммуникационных интерфейсов. К таким контроллерам относятся российские контроллеры Р130 ТМ, Ломиконт ТМ, Лагуна, Теконик и др. При этом следует помнить, что применение PC-base контроллеров оправдано лишь при решении небольших задач, при отсутствии жестких требований к надежности системы, либо при ограниченных финансовых возможностях. При решении задач управления сложными ответственными процессами, характеризующимися множеством контролируемых и управляемых величин и их физической распределенностью в пространстве, с повышенными требованиями к надежности системы управления, следует отдавать предпочтение классическим модульным ПЛК. В этом случае следует сформулировать условия для выбора той или иной SCADA-системы.

Наличие у контроллера режима автонастройки  параметров регулятора. Для ускорения процессов ввода в эксплуатацию систем регулирования, особенно в случае автоматизации малоизученных объектов управления, крайне важно в структуре ПО контроллера наличие режима автонастройки параметров ПИД-регулятора — коэффициента усиления, постоянной времени интегрирования Ti (постоянная времени дифференцирования Td, как правило, устанавливается программно в соотношении с полученным значением времени интегрирования, Td = Ti/4,5). Известен ряд методик определения параметров настройки регулятора от классических до оригинальных. Известны режимы настройки параметров адаптивных регуляторов и других алгоритмов управления.

Показатели  надежности и экономические показатели. К показателям надежности относятся время наработки на отказ (желательно иметь 100 тыс. часов и более), срок службы (10 лет и более), ремонтопригодность (возможность легкой замены модулей, блоков) и др. Повышение надежности и точности достигается за счет средств диагностики, прогнозирования отказов, режимов безударного переключения, "горячего" резервирования, гальванической развязки, дублирования и троирования аппаратных средств, рестарта ПО и др. методами.

Таким образом, по данной методики выбран модульный контроллер фирмы Advantage Adam-8000.

Основными отличиями  контроллеров серии ADAM-8000 (рис. 7) являются возможность работы в сетях Fieldbus MPI, Profibus-PA, DeviceNet, Modbus/TCP и CANopen, а также полная программная совместимость с контроллерами Simatic S7-300 фирмы Siemens.

Рис. 7

В то же время  модули ADAM-8000 являются более компактными. Программирование контроллеров возможно как с помощью стандартного пакета Simatic Manager на языке STEP7 фирмы Siemens, так и с помощью пакетов ADAM-WinPLC7 и ADAM-WinNCS. Для визуализации процесса используется программное обеспечение SCADA.

Таким образом, благодаря интеграции с популярными  контроллерами Simatic S7-300 и доступным программным обеспечением появляется возможность использования модулей ADAM-8000 в структуре систем на базе контроллеров S7-300, а также возможность создания недорогих распределенных систем сбора данных и управления на всех уровнях автоматизации предприятия.

В состав серии  входит 10 типов CPU, совместимых со STEP7, в том числе 3 CPU с памятью (ОЗУ) от 32 до 128 кбайт и интерфейсом MPI, 3 аналогичных CPU с интерфейсом Ethernet, 3 аналогичных CPU с интерфейсом Profibus-PА master со скоростью обмена от 9600 бит/с до 12 Мбит/с и 1 PCI-слот с ОЗУ — 512 кбайт, интерфейсы MPI и Profibus-PA master.

Архитектура PLC-контроллера включает до 32-х модулей ввода-вывода на специальной шине и один модуль CPU с интерфейсом Ethernet. В случае отказа от использования ПО STEP7 возможна реализация PS-base контроллера ADAM-8000.

При этом в качестве CPU используется плата в формате PC-104+, а программирование может осуществляться с помощью ПО Ultralogik.

При установке  вместо CPU Profibus-PA Slave-модуля пользователь получает многофункциональную станцию распределенного ввода-вывода, аналогичную станции ЕТ-200 фирмы Siemens.

Помимо модулей CPU серия ADAM-8000 содержит 8 типов коммуникационных модулей (Profibus-PA Master, Profibus-PA Slave, CANopen Master, CANopen Slave, DeviceNet Slave, Modbus), 8 модулей дискретного

ввода, 6 модулей  дискретного вывода, 3 выходных релейных модуля, 3 модуля аналогового ввода, 1 модуль аналогового вывода, 1 модуль аналогового ввода-вывода и 1 модуль счетчика. В таблице 2 представлены характеристики модулей ввода-вывода ADAM-8000.

Таблица 2. Характеристики модулей ввода-вывода серии ADAM-8000

Тип модуля	Наименование	Характеристика сигналов		Число каналов	Напря жение изоляции, В		Дополнительные функции
		Вход	Выход
ADAM 8221-1FD00	Модуль дискретного  ввода	90...230 VAC/ VDC	—	4	500		Быстродействие-25 мс; Размер поля вх. данных 1 байт
ADAM 8221-1BF00	Модуль дискретного  ввода	24 VDC	—	8	500		Быстродействие-25 мс; Размер поля вх. данных 1 байт
ADAM 8221-1BH10	Модуль дискретного  ввода	24 VDC	—	16	500		Быстродействие-25 мс; Размер поля вх. данных 2 байта
ADAM 8221-2BL10	Модуль дискретного  ввода	24 VDC		32	500		Быстродействие-3 мс; Размер поля вх. данных 4 байта
ADAM 8222-1HD10	Выходной релейный модуль	—	Нагрузка: 230 VAC/ 30 VDC	4	500		Размер    поля    вых. данных 1 байт
ADAM 8222-1BF00	Модуль дискретного  вывода	—	Нагрузка: 24 VDC, 1   А/канал	8	500		Размер поля вх. данных 1 байт
ADAM 8222-1BH10	Модуль дискретного  вывода	—	Нагрузка: 24 VDC, 1 А/канал	16	500		Размер поля вх. данных 2 байта
ADAM 8222-2BL10	Модуль дискретного  вывода	—	Нагрузка: 24 VDC, 1 А/канал	32	500		Размер поля вх. данных 4 байта
ADAM 8231-1BD52	Модуль аналогового ввода	±   10   В,          ±    4    В,     ±400 мВ, 0/4...20мА,    ±20   мА; Термопары, PtlOO, PtlOOO NilOO	-	4	-	Размер поля вх. дан ных 8 байт, разряд ность АЦП - 12/16 бит
ADAM 8231-1BD60	Модуль аналогового ввода	0/4...20мА	-	4	-	Размер поля вх. дан-ных 8 байт, разряд-ность АЦП - 12 бит
ADAM 8232-1BD50	Модуль аналогового вывода	-	0...10 В, ±10 В, 1...5 В, 0/4...20мА±20 мА	4		Размер    поля    вых. данных 8 байт, раз-рядность АЦП – 12 бит

 

Данный контроллер выбран для управления нефтегазосепараторами, дренажными емкостями, резервуарами, подачей деэмульсатора, печами нагрева. Как правило, при проектировании интегрированных систем, количество входов/выходов контроллера берётся на 15% больше реального количества входов/выходов объекта управления для возможной модернизации. Поэтому для каждого из перечисленных объектов выбирается контроллер ADAM-8000, два модуля аналоговых входов    ADAM 8231-1BD52, два модуля дискретных выходов ADAM 8221-1BF00, коммуникационный модуль Profibus-PA Slave

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Выбор контроллера электродегидраторов

Каждый из электродегидраторов (рис.8), включенных в схему содержит в комплекте силовую часть, состоящую из трех трансформаторов. В зависимости от показаний влагометра 7 и прибора контроля раздела фаз вода-нефть 6, блок управления электродегидратором подключает соответствующие трансформаторы 2, 3, 4. Напряжение может варьироваться от 22кВ до 27кВ, ток от 132-120 А соответственно.

Промышленностью выпускается специальный блок управления электродегидраторами ЭИП БУ-02 (рис.9), предназначен для: задания параметров режимов работы, осуществления операций управления, контроля и индикации параметров высоковольтных источников питания.

Характеристики

• работа по физическим интерфейсам RS-232 и RS-485
• настройка параметров работы драйвера
• чтение параметров и сигнализаций из устройства
• диагностика наличия связи с устройством
• возможность включения/выключения обмена с устройством посредством переменной БД

рис.9

Для контроля влажности  нефти выбран влагометр ВСН-2. Влагомеры  сырой нефти ВСН-2 с диапазонами измерения объёмной доли воды 0-60% и 0-100% предназначены для непрерывного определения содержания воды в нефти, вычисления среднего значения объёмной доли воды в нефти и объёма чистой нефти. Влагомеры сырой нефти серии ВСН-2 устанавливаются на объектах после предварительной сепарации свободного газа.

Измерение объёмной доли воды в нефти влагомерами ВСН-2 осуществляется путём определения полного комплексного сопротивления нефтяной эмульсии, протекающей через первичный измерительный преобразователь (ПИП). Информация о средней влажности и объёме чистой нефти может передаваться на систему телемеханики (сухой контакт), на компьютерную систему по RS-485 (протокол MODBUS) и самопишущий прибор(4-20ma). Вся информация о результатах измерений сохраняется в энергонезависимой памяти прибора.

 

Для контроля границы  раздела фаз выбран прибор ЭЛИТА-1. В основу принципа действия положены зависимость токовой нагрузки электродов электродегидратора от положения уровня раздела сред в аппарате  и кондуктометрический метод контроля уровня раздела сред по электропроводности (омическому сопротивлению) среды в зоне установки чувствительных элементов сигнального электрода.

Устройства  ЭЛИТА осуществляют:

- Контроль положения границы раздела сред: соленая вода - нефть, соленая вода - светлые нефтепродукты.  
-  Контроль и регулирование электрического режима электродегидратора.  
-  Формирования электрического унифицированного аналогового выходного сигнала величиной от 0 до плюс 5.0 мА или от плюс 4.0 до плюс 20.0 мА для систем взаимосвязанного регулирования электрического режима и уровня раздела сред вода - нефть в электродегидраторах.

- Формирования  дискретного электрического сигнала  двухпозиционного регулирования  положения границы раздела сред.

 

  3.4. Управление насосами

Для управления группой  насосов выбрана станции управления частотно-регулируемыми электроприводами СУ – ЧЭ. Данная станция управления предназначена для управления группой насосных агрегатов, как в автоматическом, так и в ручном режимах.

Несомненным плюсом представленной станции является то, что она используется при регулировке работы группы насосов с асинхронными электродвигателями. При этом они обеспечивают поддержание необходимого давления в трубопроводе.

Технические данные:

1. Переменный род тока питающей цепи;
2. 50 Гц номинальной частоты сети;
3. 380 В номинального напряжения питания;
4. Не более 5 подключаемых насосных агрегатов;
5. Исполнение IP21-54.

 

Состав станции:

1. Преобразователь частоты, оснащенный встроенным ПИД-регулятором, который, в свою очередь, обеспечивает плавный пуск, остановку и управление различными электродвигателями станции в функции определенной технологической переменной;
2. Панель сигнализации и управления, позволяющая осуществить выбор нужного режима управления насосными агрегатами и преобразователем частоты, а также визуальный контроль за режимом работы каждого насосного агрегата и преобразователя частоты, при этом панель позволяет оперативно изменять давление на преобразователь частоты прямо с панели управления;
3. Пускозащитная аппаратура, позволяющая осуществлять подключение к выходу преобразователя (сети или частоты) выбранного насосного агрегата, защиту от перегрузок по току и коротких замыканий