Разработка микропроцессорной системы автоматического управления процессом регенерации дэга уренгойского газоконденсатного месторождения

Введение


К ХХI веку Россия обозначила себя в мире, как страна, лидирующая в области энергетики. Такой рывок во многом был обозначен стремительным развитием газовой промышленности. К началу 80-х годов в нашей стране было открыто более 900 газовых и газоконденсатных месторождений, в том числе с запасами газа свыше 30 млрд.м3. Среди них такие месторождения как Уренгойское, Ямбургское, Заполярное, Медвежье. В результате направленных поисков газовых месторождений в нашей стране определены зоны преимущественного газонакопления, среди них – север Тюменской области. В течение всех этих лет, вплоть до наших дней, производилась активная добыча газа, и параллельно разрабатывались новые месторождения. В результате, Крайний Север стал основным поставщиком природного газа в России и Европе. Именно развитие газовой промышленности России, сыграло не малую роль в экономическом и политическом положении государства в мировом сообществе.

Районы Крайнего Севера характеризуются суровыми природно-климатическими условиями. Необходимо также отметить значительную территориальную удаленность от промышленно-развитых центров страны, высокую стоимость трудовых ресурсов, сложность технологических процессов, связанных с большими объемами перерабатываемого газа и высокими требованиями к качеству товарного продукта, поступающего в газопровод. Эти факторы предъявляют особые требования к автоматизированной системе управления, осуществляющей сбор и подготовку газа к транспортировке. Автоматизированное управление процессами добычи и обработки газа осложнено непрерывным характером добычи газа, в связи с чем, система управления должна работать в «режиме реального времени». Все это объединяется в  комплекс, который называется - установка комплексной подготовки газа (УКПГ).

Автоматизированная установка комплексной подготовки газа УКПГ-3 входит в состав действующих установок Уренгойского газоконденсатного месторождения.

На УКПГ-3 применена типовая схема гликолевой осушки газа с использованием отечественного оборудования. Учитывая суровые природно-климатические условия, существующие в Уренгойском месторождении, для обеспечения нормальной работы и бесперебойной подачи газа в систему магистральных газопроводов УКПГ-3 запроектирована автономной в обеспечении энергоресурсами: электроэнергией, паром, водой, сжатым воздухом. Наличие складов метанола, диэтиленгликоля и дизельного топлива позволяет длительное время обходиться без подвоза этих материалов и реагентов.

Актуальность создания микропроцессорных автоматизированных систем управления значительно возросла, в связи затрат на содержание обслуживающего персонала и поддержания экологии окружающей среды. Целями создания автоматизированной системы управления установкой регенерацией ДЭГа являются: 

	повышение точности измерения и регулирования технологических параметров;

	повышение надежности системы управления;

	повышение качества ведения технологического режима и его безопасности;

	повышение оперативности технического персонала;

	обеспечение требуемого качества подготавливаемого ДЭГа к осушке газа.

	Объектом разработки является установка регенерации ДЭГа УКПГ-3.

	Цель работы – разработка микропроцессорной системы автоматического управления процессом регенерации ДЭГа Уренгойского газоконденсатного месторождения на базе современного программируемого контроллера SLC 5/04 американской фирмы Allen Bradley.













1.Общая характеристика объекта управления



Для сбора газа от скважин на УКПГ-3 применена коллекторно-кустовая схема, которая позволила значительно снизить затраты на строительство шлейфов и обустройство внутри промысловых дорог. 

УКПГ-3 входит в комплекс действующих установок осушки газа Сеноманской залежи Уренгойского газоконденсатного месторождения. Проектная производительность составляет 30 млрд. м3/год. 

Подготовка газа к транспорту заключается в отделении из него газового конденсата, пластовой воды с растворенным в ней метанолом и механических примесей с последующей осушкой его диэтиленгликолем. Установка осушки газа состоит из 8 однотипных технологических ниток, оснащенных многофункциональными аппаратами серии ГП-563-00.000 номинальной производительностью 10 млн. м3 в сутки. От здания переключающей арматуры ЗПА газ направляется в цех очистки газа, откуда на ДКС-II очереди, а затем в цех осушки газа на УКПГ-3.  

Подготовка природного газа к транспорту осуществляется на установке комплексной подготовки газа, которая включает в себя: 

Основные объекты:

	система газосборных внутри промысловых коллекторов от кустов скважин Ду 400;

	цех очистки газа (на площадке ДКС-II очередь) – ЦОГ;

	коллектор сброса газа на факел после ЗПА-1,2, Ду 300;

	два здания переключающей арматуры ЗПА-1,2 с панелями распределения метанола на установку и по шлейфам на устья скважин;

	коллектор сырого газа ДУ 1000 после ЗПА на ДКС-II очередь (через ЦОГ);

	коллектор компримированного газа после ДКС-II очереди Ду 1000 в цеха осушки УКПГ-3;

	два технологических цеха № 1,2 очистки и осушки газа;

2 коллектора осушенного газа Ду 1000, подключенных к ДКС-II очереди;

  компрессорная сжатого воздуха;

		коллектор осушенного газа Ду 1000 после ДКС-II очереди ЦОГ;

	2 площадки аппаратов воздушного охлаждения газа АВО-1,2.

	Технологические цеха очистки и осушки газа содержат:

  8 технологических ниток очистки и осушки газа; 

  2 установки вакуумной регенерации ДЭГа;

  2 узла редуцирования газа на собственные нужды.

Вспомогательное оборудование включает в себя:

  водозабор;

  насосная 11 подъема с двумя РВС на 700 м3 каждый;

  станция обезжелезования воды;

  система внутрихозяйственных и пожарных водоводов;

  хозбытовая канализация;

  КНС 2,3;

  установка КУ-25;

  нефтеловушка с сетью колодцев;

  флотационная установка;

  котельная с тремя котлами ДЕ-16/14;

  насосная и склад ГСМ; 

  насосная и склад метанола;

  насосная и склад ДЭГа; 

  аварийная дизель электростанция;

  бытовой корпус с вспомогательными помещениями СЭРБ.

		Обеспечение безопасной эксплуатации и оптимального режима работы
установки обеспечивается за счет использования функционально-
полной автоматической системы аварийной защиты технологического и
вспомогательного оборудования. Все отклонения сопровождаются звуковой
сигнализацией и световой сигнализацией на мнемосхеме. Оптимальное управление технологическим процессом достигается за счет функционально-алгоритмической полноты информационных и управляющих функции, реализуемых МП-контроллером ПЭВМ. 

	Комплекс мер по охране окружающей среды предусматривает сжигание технологических сбросов и пропусков газа на факеле, биоочистку и обеззараживание хозбытовых стоков, очистку загрязненных промстоков с последующей закачкой в глубокие поглощающие горизонты через специальные скважины.

	Очищенный и осушенный в соответствии с ОСТ 51-40-93 до точки росы по воде минус 20С в холодный период года и минус 10С – в теплый, газ по индивидуальным для каждого цеха коллекторам Ду 1000 транспортируется на ДКС, расположенную по схеме после УКПГ-3, где дожимается до давления в магистральном газопроводе и затем направляется в межпромысловый коллектор [1]. 

	Основные характеристики и показатели УКПГ-3:

  производительность УКПГ-3 (согласно проекта) – 20 млрд. м3/год;

  количество кустов скважин – 32;  

  количество действующих скважин – 100; 

  общий фонд скважин – 131;

  осушка газа по влаге – гликолевая, концентрация гликоля 99.3%;

  влагосодержание газа – до 0.66 г/ст. м3;

  осушитель газа – диэтиленгликоль;

  регенерация гликоля – паровая, вакуумная;

  ингибитор гидратообразование – метанол [1].


1.1.Описание технологической схемы установки регенерации ДЭГа



		На установке комплексной подготовки газа УКПГ-3 осушка газа производится с помощью диэтиленгликоля (ДЭГа) с концентрацией 99,3% вес. Применение такого pаствоpа позволяет осушать сырой газ до точки росы минус 20 С. Установка паpовой вакуумной pегенеpации ДЭГа пpедназначена для pегенеpации насыщенного ДЭГа. Суть ее заключается в повышении концентрации ДЭГа с 96,3 %вес. до 99,3% вес. В случае, если объем циркулирующего насыщенного гликоля будет  превышать максимальную  производительность колонны  регенерации, в работу может  быть подключен резервный десорбер  и испаритель или же  установка регенерации ДЭГа  второго технологического цеха. Ввиду идентичности установок описание работы приводится для одной из них.

Насыщенный раствор ДЭГа с концентрацией 95-97% масс. с полуглухой таpелки абсоpбеpа чеpез клапан-pегулятоp уpовня поступает в общий коллектоp и далее в выветpиватель В-301, где освобождается от избытка растворенного газа. Насыщенный гликоль дегазируется при давлении 0,3 Мпа, выделившийся газ  сбрасывается на свечу через клапан-регулятор давления. Из выветpивателя пpедусмотpена подача газа pазгазиpования на факел. Для защиты аппарата  от превышения давления на выветривателе установлен  ППК с Руст=0,5 МПа со сбpосом газа на свечу.  Предусмотрена также сигнализация максимального давления В-301 на  мнемосхему и пульт оператора. Для нормальной работы выветривателя и системы  регенерации в целом клапаном-регулятором уровня, в выветpивателе поддерживается определенный уровень НДЭГа. Сигнализация максимального и минимального уровней в В-301 выведена на мнемосхему и пульт оператора.

Раствор насыщенного гликоля с темпеpатуpой 5-15оС и давлением 0,3 Мпа, пpойдя клапан-регулятор уровня и один из фильтpов Ф (тонкой очистки) , поступает в трубное пространство теплообменников Т-303, где нагревается встречным потоком регенерированного ДЭГа до температуры 120-130 оС. Температура потоков гликоля после теплообменников контролируется ртутным термометром и теpмометpом сопpотивления с выводом на пульт УВК. После  Т-303 раствор  НДЭГа  с температурой 120-130оС подается в десорбер Д-301 на регенерацию. Первоначально десоpбеp имел 18 колпачковых массообменных таpелок и одну полуглухую таpелку, pазделяющую кубовую часть колонны от выпаpной. Согласно документации на установке проведена модернизация десорберов с целью снижения потерь ДЭГа с рефлюксом путем увеличения эфективности массобмена. Модернизация десорбера выполнена путем  размещения насадки в межтарельчатом пространстве верхней части колонны. Раствор НДЭГа , перетекая сверху вниз с тарелки на тарелку, контактирует с  восходящим паровым  потоком, идущим от  испарителя И-301,за счет чего происходит отпарка влаги, поглощенной pаствоpом ДЭГа из газа.

		рабочее давление- 0,02 ата

		темпеpатуpа низа - 140 оС

		темпеpатуpа веpха -60-70 оС

Регенерированный раствор  ДЭГа скапливается  на полуглухой тарелке десорбера и с температурой 140 оС самотеком  поступает в испаритель И-301, где нагревается до температуры  153-164 оС водяным  паром, поступающим из котельной через клапан-регулятор температуры в трубный пучок испарителя. Пары воды, ДЭГа, газов из испарителя И-301 с температурой 153-164 оС поступают в десорбер Д-301 для создания в колонне восходящего парового потока и поддержания в кубовой (нижней) ее части температуры 130-140 оС. В десорбере создается разрежение за счет работы  водокольцевого вакуум-насоса Н-306 по схеме:

	И-301 - Д-301 -Х-301- Р-301- Н-306- атмосфера (за пpеделами цеха). 

Отделившиеся паpы(вода) от  раствора ДЭГа и отдувочный газ c темпеpатуpой 60оС пpи давлении 0,02 атм с верхней части десорбера через шлемовую трубу Ду 200 мм поступают в воздушный холодильник-конденсатор Х-301, где охлаждаются до температуры 30-40оС. Сконденсировавшаяся жидкость и газы из Х-301 стекают в  рефлюксную емкость Р-301. Часть сконденсиpо-вавшейся жидкости из Р-301  подается  насосами  Н-307  через клапан-регулятор температуры  верха на 18 таpелку на орошение десорбера. Расход жидкости, подаваемой на орошение колонны, контролируется по ротаметру, установленному на линии подачи рефлюкса. Избыток жидкости из Р-301 через клапан-регулятор сбрасывается в промканализацию. Минимальный и максимальный уровни в рефлюксной емкости Р-301 сигнализируются на щит в операторной. Контроль за давлением в рефлюксной емкости осуществляется по месту вакуум-манометром. Темпеpатуpа веpха десоpбеpа контpолиpуется теpмометpом сопpотивления с выводом и записью на щит опеpатоpной. Темпеpатуpа кубовой части десоpбеpа контpолиpуется теpмометpом сопpотивления с выводом на щит опеpатоpной с записью. В испарителе И-301 регенерированный гликоль заполняет межтрубное пространство и по мере накопления переливается через перегородку в накопительный отсек, откуда через клапан-регулятор уpовня насосом Н-304 горячий поток РДЭГа с темпеpатуpой 153-164 оС и концентpацией 99,3% прокачивается  через межтрубное пространство рекуперативного  теплообменника  Т-303, нагревая  встречный  поток насыщенного абсорбента, охлаждается до 40-60 оС и  поступает в накопительную  емкость регенерированного ДЭГа Е-304. Уровень ДЭГа в накопительном отсеке испарителя (за переливной перегородкой) поддерживается клапаном-регулятором уровня, установленным  на  линии выхода регенерированного ДЭГа после  Т-303. При понижении уровня РДЭГа  в испарителе И-301 ниже  допустимого  срабатывает блокировка и клапан-отсекатель закрывает выход ДЭГа.

Температура  в  испарителе  И-301, десорбере  Д-301 (верх и низ колонны), рефлюксной емкости Р-301, теплообменнике Т-303 контролируется термометрами сопротивления с выводом показаний на пульт оператора.

Разряжение 0,8 кг/см2  в системе регенерации  регулируется клапаном-регулятором давления, установленном на всасе вакуум - насоса Н-306. При понижении  давления воды на охлаждение сальников и  создание водяного кольца  ниже минимально допустимого предусмотрена блокировка на остановку вакуум-насоса.













1.2. Структура автоматизированной системы управления



Успешная реализация стратегии модернизации АСУ ТП промыслов ГКМ в первую очередь предполагает необходимость тщательного анализа нынешнего состояния средств автоматизации, возлагаемых на них функций возможностей достижения имеющимися в наличии средствами конечных целей управления.   

В настоящее время на ГКМ функционирует АСУ ТП промыслов, состоящая из трех уровней.   

Верхний уровень управления АСУ ТП промыслов ГКМ был разработан и внедрен в середине 80-х годов.    В настоящее время на нем реализуются следующие задачи: 

	 формирование режимных листов по коллектору и кустам УКПГ по общему коллектору ГКМ; 

  формирование среднесуточных режимных листов УКПГ за месяц; 

  организация запроса технологических параметров и исходных данных картограммы УКПГ; 

  организация передачи информации на УКПГ; 

  организация архива суточного рапорта; 

  реализация функций администратора системы. 

Второй уровень АСУ ТП промыслов ГКМ — уровень управления установками комплексной подготовки газа (АСУ ТП УКПГ) был разработан и внедрен в производство так же, как и верхний уровень управления, в середине 80-х гг. На данный уровень управления возлагалось решение следующих задач: 

  сбор, обработка, преобразование и хранение информации о технологических параметрах УКПГ; 

  сигнализация отклонений технологических параметров от установленных допустимых пределов и сигнализация об изменении состояний исполнительных механизмов; 

  контроль и сигнализация о срабатывании защит и блокировок; 

  косвенное измерение технологических параметров; 

  подготовка и передача информации на вышестоящий уровень управления; 

  автоматическая защита и блокировка технологического оборудования; 

  автоматическое регулирование производительности кустов скважин; 

  дистанционное управление технологическим оборудованием (приводами насосов, вентиляторов, запорными органами); 

  автоматическое управление технологическими процессами сбора и подготовки газа к транспорту. 

В результате модернизации УВК УК-2 в его состав было введено автоматическое рабочее место (АРМ) оператора УКПГ на базе IBM PC, устройство связи с технологической сетью на УКПГ. В состав SLC500 был введен также сторожевой таймер, обеспечивающий автоматическое обнаружение сбоев и остановов в работе системы и автоматический запуск системы при несанкционированных остановах. Несмотря на все усилия по совершенствованию работы АСУ ТП УКПГ, многие из вышеперечисленных задач, например автоматическое регулирование производительности кустов скважин, автоматическое управление технологическими процессами сбора и подготовки газа к транспорту и т.д., остались и в настоящее время нереализованными. 

Структурная схема УВК УК-2, на базе которой построен второй уровень управления АСУ ТП промыслов, показана на рисунке 1.  

SLC500 обеспечивает сбор информации от датчиков через УСО, предварительную обработку и передачу ее в АРМ оператора, организует передачу соответствующих команд из АРМ оператора УКПГ в УСО, а также осуществляет обмен информацией между АСУ ТП УКПГ и верхним уровнем управления, осуществляемым посредством устройства сопряжения и стандартного модема по стандартному каналу связи. При отказе SLC500 оператор УКПГ осуществляет контроль за протеканием технологического процесса и управление им с помощью пульта оператора. 





рисунок 1.1. Структурная схема управляющего вычислительного комплекса 



На мнемосхеме отражаются аварийные сигналы и сигналы состояния исполнительных механизмов. 

Третий уровень АСУ ТП промыслов ГКМ построен на базе унифицированного комплекса УНИКОМ и средств агрегатной автоматики А 705-15-08 М. 

На третий уровень управления АСУ ТП промыслов ГКМ возложено решение следующих задач: 

  сбор и первичная обработка информации; 

  управление исполнительными механизмами; 

  регулирование и контроль технологических параметров; 

  контроль состояния исполнительных механизмов; 

  блокировка и защита оборудования; 

  выполнение вычислительных функций; 

  документирование и отображение информации; 

  автоматическое управление и аварийная защита всех технологических объектов на ДКС; 

  контроль   за   фактическими   режимами   технологических объектов; 

  сбор и подготовка оперативной информации для передачи на верхний уровень управления (в АСУ ТП УКПГ). 

Острая необходимость в серьезной модернизации средств автоматики и управления газодобывающих предприятий ГКМ Крайнего Севера, с одной стороны, и появившаяся в последние время возможность ее технической реализации — с другой, предопределяют поиск эффективных путей ее развития, отвечающих современным требованиям.



	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	2. Автоматизация процесса регенерации ДЭГа



2.1. Целевая функция автоматизации



Система обеспечивает выполнение следующих функций управления: 

  автоматическое регулирование:

а) регулирование давления в выветривателе В-301;

б) регулирование уровня в выветривателе В-301;

в) регулирование температуры верха десорбера Д-301;

г) регулирование температуры в испарителе И-301;

д) регулирование уровня в испарителе И-301;

е) вакуум в коллекторе Десорбера Д-301;

ж) регулирование уровня в рефлюксе РЕ-1.

  дискретное (логическое) управление:

а) автоматическое закрытие отсечного клапана КЛ-34,36 при аварийном уровне в испарителе И-301;

б) автоматическое отключение насосов Н-304,310 при аварийном уровне в Е-304;

в) автоматическое включение/отключение насосов Н-306,307 в зависимости от значения давления в Д-301

  дистанционное управление с рабочего места оператора:

а) дистанционное управление насосами из операторной;

б) дистанционное управление электроприводными задвижками;

в) дистанционное управление клапанами-регуляторами.

  технологические защиты:

а) автоматический останов насосов при превышении (понижении) заданных           предельных значений давления на приеме насосов;

б) автоматический останов двигателей насосов Н-310 при снижении давления уплотнительной жидкости для сальников насосов;

в) автоматический останов двигателей насосов Н-304,307 при снижении давления охлаждающей воды;

г) автоматический останов вакуум-насосов Н-306 при снижении давления на создание водяного кольца ниже допустимого уровня.

  информационные функции включают в себя:

а) сбор и первичную обработку (аналого-цифровое преобразование, измерение, масштабирование и др.) информации о технологическом процессе и технологическом оборудовании;

б) сбор информации о состоянии и работе исполнительных механизмов, схем автоматического управления, регулирования и технологической защиты;

в) распознавание предаварийных и аварийных ситуаций;

г) отображение информации на экране монитора;

д) регистрацию контролируемых параметров и событий.



2.2. Структура системы автоматизации SCADA



Автоматическая система управления установки регенерации ДЭГа состоит из трёх уровней. Нижний уровень состоит из приборов и датчиков, преобразующих температуру, уровень, давление в электрические сигналы. Электрические сигналы поступают в операторную, где находится микропроцессорный контролер.

Второй уровень представляет собой контроллер. Он преобразует электрические сигналы в технические единицы, управляет работой установки комплексной подготовки газа к транспорту (УКПГ-3) по программе заложенной в нём, передает информацию о ее состоянии на верхний уровень. 

Третий уровень представляет собой операторский интерфейс. Его основная задача это отображение процессов протекающих на УКПГ-3, сигнализация об авариях и регистрация данных. Для связи с контроллером используется сетевой адаптер 1748-KTX, предназначенный для работы с сетью DH-485. Максимальная длинна сети 4000 футов, максимальная скорость передачи данных 19,2 Кб/с.

Автоматизация объектов технологической площадки установки регенерации ДЭГа выполнена в соответствии с действующими нормами, правилами и руководящими документами.

Проектом предусмотрены системы автоматизации:

  обеспечение технологических аппаратов средствами местного и дистанционного контроля и управления;  

  обеспечение сигнализации при отклонении от нормы технологического режима.

Система автоматизации оснащена серийными средствами, изготавливаемыми отечественными приборостроительными заводами.



2.3. Объекты и объемы автоматизации



На установке комплексной подготовки газа УКПГ-3 используется паровая вакуумная установка регенерации ДЭГа. Для нормальной работы установки необходимо постоянно контролировать основные параметры. Такие, как температура в десорбере и теплообменнике, уровень в испарителе и рефлюксной емкости.

Насыщенный раствор ДЭГа с концентрацией 96,3-97,3% масс. с полуглухой тарелки абсорберов поступает в выветриватель В-301, где освобождается от избытка растворенного газа. Насыщенный гликоль дегазируется при давлении 0,3 МПа, выделившийся газ сбрасывается на свечу через клапан-регулятор давления УЭРВ-1М, в качестве датчика давления используется Метран 150. Предусмотрена сигнализация максимального давления В-301 на мнемосхему и пульт УВК (ДМ 2005). Для нормальной работы выветривателя в нем поддерживается определенный уровень НДЭГа при помощи клапана УЭРВ-1М, управляемый датчиком Сапфир 22 ДУ [8]. Сигнализация максимального и минимального уровней в В-301 выведена на мнемосхему и пульт УВК (Сапфир 22ДУ).

Раствор насыщенного гликоля с температурой 15-16°С и давлением 0,3 МПа, пройдя один из фильтров Ф (тонкой очистки), поступает в трубное пространство теплообменников Т-303, где нагревается встречным потоком регенерированного ДЭГа до температуры 120-130°С. Температура потоков гликоля до и после теплообменника контролируется датчиками температуры Метран 276 с выводом на пульт.

После Т-303 раствор НДЭГа с температурой 120-130°С подается на 10,12,14 тарелки десорбера Д-301, на регенерацию. Десорбер имеет 18 колпачковых массообменных тарелок и одну полуглухую тарелку, разделяющую кубовую часть колонны от выпарной.

Раствор НДЭГа, перетекая сверху вниз с тарелки на тарелку, контактирует с восходящим паровым потоком, идущим от испарителя И-301, за счет чего происходит отпарка влаги поглощенной раствором ДЭГа из газа. Рабочее давление 0,02 атм. Температура низа 140 °С. Температура верха 60-70 °С. Температура в десорбере поддерживается количеством пара подаваемого из рефлюксной емкости Р-301, которое регулируется клапаном МЭПК-6300 по сигналу с датчика Метран 276. Температура низа десорбера контролируется датчиком Метран 276 с выводом и записью на щит операторной, а также термометрами установленными по месту ТПЖ. Помимо этого ведется контроль за уровнем РДЭГа на полуглухой тарелке (Сапфир 22РДУ). Давление в десорбере контролируется датчиком Метран 150 [2].

Регенерированный раствор ДЭГа скапливается на полуглухой тарелке десорбера и с температурой 140-145°С  самотеком поступает в испаритель И-301, где нагревается до температуры 153-164°С водяным паром, поступающим из котельной с температурой 170°С и давлением 0,7 МПа. Температура в испарителе контролируется Метраном 276 и регулируется клапаном УЭРВ-1М. Часть ДЭГа из испарителя И-301 с температурой 153-164°С поступает под глухую тарелку десорбера Д-301, для поддержания в кубовой (нижней) ее части температуры 130-140 °С [3].

В испарителе И-301 регенерированный гликоль заполняет межтрубное пространство и по мере накопления переливается через перегородку в накопительный отсек, откуда насосами Н-304 горячий поток РДЭГа с температурой 153-164 °С и концентрацией 99,3% прокачивается через межтрубное пространство рекуперативного теплообменника Т-303, нагревая встречный поток насыщенного абсорбента, охлаждается до 30-40 °С и поступает в накопительную емкость регенерированного ДЭГа E-304.

Уровень ДЭГа в накопительном отсеке испарителя (за переливной перегородкой) контролируется Сапфиром 22ДУ и поддерживается клапаном-регулятором (УЭРВ-1М) уровня, установленным на линии выхода регенерированного ДЭГа после T-303. При понижении уровня РДЭГа в испарителе  И-301 ниже допустимого срабатывает блокировка и клапан-отсекатель закрывает выход ДЭГа.

Температура в испарителе И-301 контролируется Метран 276 с выводом показаний на пульт оператора.

Отделившиеся от раствора ДЭГа пары (вода) и отдувочный газ с температурой 60°С при давлении 0,02 атм. с верхней части десорберов поступают в воздушный холодильник-конденсатор Х-301, где охлаждаются до температуры 30-40°С. Сконденсировавшаяся жидкость и газы из Х-301 стекают в рефлюксную емкость Р-301. Часть сконденсировавшейся жидкости из Р-301 подастся насосами Н-307 на 18 тарелку на орошение десорбера. Расход жидкости, подаваемой на орошение колонны, контролируется УЗС-1 ЕХ, установленному на линии подачи рефлюкса. Избыток жидкости из Р-301 сбрасывается в промканализацию через клапан-регулятор УЭРВ-1М, управляемый датчиком Сапфир 22ДУ. Минимальный и максимальный уровни в рефлюксной емкости Р-301 сигнализируются на щит в операторной датчиком Сапфир 22ДУ [5]. Он же осуществляет останов насосов Н-307 по минимальному уровню. Контроль за давлением в рефлюксной емкости осуществляется датчиком Метран 150. Температура в рефлюксной емкости измеряется Метран 276 с выводом показаний на пульт.

РДЭГ из емкости Е-304 подается на установку осушки газа насосами Н-310. На входе и выходе каждого насоса установлены датчики давления ДМ 2005, которые при низком уровне давления подают сигнал на останов двигателя насоса. 



2.4. Описание схемы внешних электрических соединений



На основании функциональной схемы автоматизации установки регенерации ДЭГа и функциональной структуры микропроцессорного контроллера Allen-Bradley составлена схема внешних электрических соединений П.В. На схеме показаны электрические связи между датчиками, установленными на десорбере Д-301 и контроллером SLC 5/04, приводами и блоками питаний, показаны следующие средства измерения: датчик уровня типа Сапфир-22-ДУ, датчик температуры Метран-276, датчик давления Метран-150, расход УЗС-1-Ех . Для регулирования температуры и расхода рефлюкса в десорбере имеются регулирующие клапаны, приводимые электрическими исполнительными механизмами типа МЭП –6300, которые управляются через пускатели типа ПБР-2М и блоки ручного управления БРУ-42.

Датчик Сапфир-22-ДУ-Ех LT-15, предназначенный для измерения уровня ДЭГа в десорбере, через блок БПД 40-2к Ех подключается к модулю №4 1746-NI8 (обработка аналоговых сигналов). Блок БПД 40-2к Ех питается от сети с напряжением 220 В при 50 Гц. 

Датчик Метран-276 TT-14, предназначенный для измерения температуры низа десорбера, через блок БПД 40-2к Ех подключается к модулю №4 1746-NI8 (обработка аналоговых сигналов). Т.к. БПД 40-2к Ех является двухканальным, то через него же проходит сигнал от датчика Метран-276 TT-17 измерения температуры верха десорбера. Блок БПД 40-2к  питается от сети 
с напряжением 220 В при 50 Гц.

Для регулирования температуры и расхода рефлюкса на установке предназначен исполнительный механизм - клапан, для управления которого в схеме автоматизации предусмотрен электрический исполнительный механизм МЭПК-6300, бесконтактный реверсивный пускатель ПБР-2М и блок ручного управления БРУ-42. БРУ-42 позволяет переключать с автоматического режима работы клапана на ручной и обратно, подавать команды "больше", "меньше" для исполнительного механизма (контакты 1,2 и 2,3 модуля 1746-ОВ32). С помощью МЭПК контроллер получает информацию о текущем положении регулирующего клапана: контакты 6 и 0 (модуль 1746-NI8). Питание ПБР-2М и МЭПК-6300-99 осуществляется от сети 220 В, 50 Гц, а БРУ-42 - от ПБР-2М.  Для подключения электропривода МЭПК-9600 применяется силовой кабель КРВБ 4x6 [8].









































3. Програмирумый логический контроллер



АСУТП - система предназначена для выработки и реализации управляющих воздействий на технологическое оборудование установки регенерации ДЭГа в соответствии с принятыми критериями управления и обеспечения обслуживающего персонала установки оперативной и достоверной информацией.

Иерархически система управления разделяется на два уровня связанные каналом передачи данных. Первый, нижний уровень управления реализован на базе программируемого логического контроллера, который производит обработку входных сигналов и формирование управляющих воздействий.

Второй, верхний уровень управления (рабочее место оператора), реализован на персональном компьютере в промышленном исполнении (ПЭВМ). Его основная функция – взаимосвязь системы с оператором установки регенерации ДЭГа.



3.1. Обоснование выбора контроллера



В последнее время на российском рынке средств автоматизации наряду с отечественными фирмами и организациями, такими, как АООТ "Промавтоматика" (г. Краснодар), АО "Газ-ком" (г. Москва), НИИИС (г. Нижний Новгород), «Индустриальные компьютерные системы» («ICOS», г. Москва), ЭМИКОН  и др., пытаются найти свое место и всемирно известные фирмы: Allen- Bradley (Rockwell), SIEMENS (Simatic S7-300), Fisher Rosemount - которые имеют большой опыт работы в области создания и внедрения систем управления для различных отраслей промышленности.

Анализ их продукции с позиций стоимости, надежности, функциональных возможностей, степени унификации оборудования и других критериев позволяет более обоснованно осуществить выбор базового КТС для АСУТП.

	SIEMENS (Simatic S7-300) – модульный  программируемый контроллер для решения задач низкого и среднего уровня сложности. Широкий спектр модулей для максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи. Использование распределенных структур ввода-вывода и простое включение в сетевые конфигурации. Удобная конструкция и работа с естественным охлаждением. Свободное наращивание функциональных возможностей при модернизации системы управления. Высокая мощность благодаря наличию большого количества встроенных функций.

Примеры областей применения:

		упаковочные автоматы; 

		общее машиностроение; 

		станкостроение; 

		пищевая промышленность; 

		электротехническое производство; 

		водоснабжение. 

В рамках семейства контроллеров Simantic S7-300 предлагаются семь ЦПУ с различными мощностными характеристиками. 

Контроллеры SIMATIC S7-300 характеризуются:

		высокой плотностью монтажа функциональных модулей (до 32 канала на модуль); 

		малой глубиной монтажа контроллера в шкафу управления благодаря ”утопленным” и закрытым в корпусе контроллера штекерным соединениям и работой без принудительного охлаждения; 

		возможностью расширения до 32 модулей, располагающихся на 4 носителях модулей; 

		большим спектром дополнительных функциональных и коммуникационных модулей, расширяющих возможности ЦПУ; 

		наличием сигнальных модулей, работающих во взрывоопасных зонах.

Рабочие условия эксплуатации:

		температура окружающего воздуха от 0 до +60 оС;

		относительная влажность воздуха от 20% до 95%;

		атмосферное давление от 90 до 110 КПа;

		наработка на отказ не менее 120 000 часов.

Контроллеры ЭМИКОН серии ЭК-2000 предназначены для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами, в которых предъявляются повышенные требования к надежности, к защите систем управления от воздействия пыли, брызг, агрессивных сред, к работоспособности в широком диапазоне температур и при воздействии вибрации.

Контроллеры в зависимости от своей конфигурации могут быть отнесены к контроллерам как малого (до 64 входов/выходов), так и среднего (до 480 входов/выходов) класса. При объединении нескольких контроллеров в локальную сеть можно обеспечить любое требуемое количество входов/выходов.

Все модификации контроллеров серии ЭК-2000 программно и конструктивно (на уровне модулей и блоков) совместимы.

Контроллер содержит следующие функциональные устройства:

		модуль центрального процессорного устройства (ЦП) СPU-03A АЛГВ.426469.007-01 или СPU-03В АЛГВ.426469.007;

		блок питания нестабилизированный SU (см. раздел 3.3);

		модуль питания PU-01A АЛГВ.436734.002 или PU-01В (АЛГВ.436734.003);

		панель оператора UniOP фирмы EXOR;

		плату кроссовую CR в зависимости от типоразмера контроллера;

		панель с клеммниками.

Программирование контроллеров ЭК-2000 осуществляется на пользовательском языке СONT. Программы, написанные на этом языке, работают в среде операционной системы реального времени ЭК-ОС, которая находится в системном ПЗУ контроллера.

Операционная система обеспечивает выполнение до 8 задач пользователя, каждая из которых имеет свой приоритет, обеспечивается работа с отладчиком программ, функционирующим в IBM-PC совместимом компьютере в режиме "ON LINE".

Рабочие условия эксплуатации:

		температура окружающего воздуха от 0 до +60 о С;

		относительная влажность воздуха от 40% до 95%;

		атмосферное давление от 84 до 107 КПа;

		наработка на отказ не менее 100 000 часов.

SLC 500 (Allen Bradley). Данное семейство контроллеров предназначено для применения в небольших системах управления. Они просты в использовании, но имеют высокую гибкость, включая возможность взаимодействовать с более старшими моделями прог.......................