1 Характеристика объекта автоматизации
1.1 Описание технологического процесса и схема производственного объекта
Нефть, поданная на вход системы через задвижку LV-1, проходит через блок фильтров (БФ) с быстросъемными крышками. Состояние фильтров контролируется датчиками разности давлений. Предусмотрены рабочая и резервная линии БФ. После прохождения нефтью блока фильтров, производится ее автоматический забор пробозаборным устройством (ПЗУ) и подача в блок измерения качества (БИК), где с помощью специальных приборов определяются характеристики нефти (плотность, вязкость, влагосодержание). В БИК предусмотрен сброс нефти в дренажный коллектор неучтенной нефти, при необходимости полной промывки блока. БИК выполнена по насосной схеме для поддержания заданного расхода по линии. Далее нефть подается обратно в основной коллектор к блоку измерительных линий (БИЛ). Данный блок состоит из рабочей и резервной линий, как первой, так и второй может быть несколько. Все линии идентичны по своему составу. Здесь при помощи массометров замеряется количество нефти, а также ведется постоянный контроль давления и температуры нефти. Расход через линии регулируется задвижками LV-7 – LV12. Затем нефть направляется в узел регулирования расхода и далее в выходной коллектор.
В системе может быть предусмотрен блок стационарной поверочной установки для поверки и контроля метрологических характеристик счетчиков расходомеров. При его отсутствии система оборудуется блоком подключения передвижной поверочной установки.
В связи с возможностью протечек запорной арматуры ее часть оборудуется местными и дистанционными устройствами контроля протечек.
Автоматизированная работа по сбору, обработке, отображению и регистрации информации с СИКН и управление режимами ее работы выполняет система сбора и обработки информации (СОИ).
2 Определение мест отборов импульсов технологических параметров
Для получения качественной нефти на выходе узла учета нефти нужно контролировать ряд параметров и производить отбор в правильных местах установки датчиков и исполнительных устройств.
На фильтрах №1 и №2 нужно контролировать перепад давления.
На линии отбора проб также нужно контролировать уровень в автоматическом пробоотборнике.
На линиях БИЛ нужно контролировать давления, температуру и расход. Причем две линии являются основными, третья линия является резервной, на которую также устанавливаются датчики.
На выходе из узла учета нужно контролировать давление.
На регулирующих клапанах нужно устанавливать датчики давления для предотвращения утечек по клапанам.
3 Выбор параметров, подлежащих регулированию, контролированию, сигнализации, защите и блокировке
3.1 Определение параметров, подлежащих контролю
Для поддержания заданного технологического режима контролю подлежат следующие параметры:
1. Перепад давления на фильтрах БФ (поз. 3.1);
2. Перепад давления на фильтрах БФ (поз. 6.1);
3. Уровень в емкости пробоотборника (поз. 10.1);
4. Массовая доля воды (поз. 12.1);
5. Массовая доля воды (поз. 13.1);
6. Плотность (поз. 14.1);
7. Расход по линии БИК (поз. 18.1);
8. Температура на выходе БИК (поз. 19.1);
9. Давление на выходе БИК (поз. 20.1);
10. Температура на линиях БИЛ (поз. 22.1);
11. Температура на линиях БИЛ (поз. 24.1);
12. Температура на линиях БИЛ (поз. 26.1);
13. Давление на линиях БИЛ (поз. 27.1);
14. Давление на линиях БИЛ (поз. 28.1);
15. Давление на линиях БИЛ (поз. 29.1);
16. Расход на линиях БИЛ (поз. 30.1);
17. Расход на линиях БИЛ (поз. 31.1);
18. Расход на линиях БИЛ (поз. 32.1);
19. Давление на выходе СИКН (поз. 42.1);
20. Контроль утечек по линиям БИЛ (поз. 15.1);
21. Контроль утечек по линиям БИЛ (поз. 16.1);
22. Контроль утечек по линиям БИЛ (поз. 46.1);
23. Контроль утечек задвижки LV13 (поз. 47.1);
24. Контроль утечек узла подключения ППУ (поз. 48.1);
25. Контроль утечек узла подключения ППУ (поз. 49.1);
26. Контроль утечек узла подключения ППУ (поз. 50.1).
3.2 Определение параметров, подлежащих сигнализации, блокировке и защите
Параметры сигнализации и пределы срабатывания представлены следующие точки:
1. Состояние задвижки LV-1 (поз. 1.1);
2. Состояние задвижки LV-2(поз. 2.1);
3. Состояние задвижки LV-5 (поз. 5.1);
4. Состояние задвижки LV-4 (поз. 4.1);
5. Состояние задвижки LV-7 (поз. 7.1);
6. Состояние насоса РМР1 (поз. 8.1);
7. Состояние насоса РМР2 (поз. 9.1);
8. Состояние задвижки LV-6 (поз. 17.1);
9. Состояние задвижки на закрытие БИЛ LV-10 (поз. 21.1);
10. Состояние задвижки на закрытие БИЛ LV-11 (поз. 23.1);
11. Состояние задвижки на закрытие БИЛ LV-12 (поз. 25.1);
12. Состояние задвижки на входе БИЛ LV-7 (поз. 33.1);
13. Состояние задвижки на входе БИЛ LV-8 (поз. 34.1);
14. Состояние задвижки на входе БИЛ LV-9 (поз. 35.1);
15. Состояние задвижки LV-13 (поз. 36.1);
16. Состояние задвижки узла ППУ LV-15 (поз. 37.1);
17. Состояние задвижки узла ППУ LV-16 (поз. 38.1);
18. Состояние задвижки LV-14 (поз. 39.1);
19. Состояние задвижки регулирования расхода на выходе СИКН LV-17 (поз. 40.1);
20. Состояние задвижки регулирования расхода на выходе СИКН LV-18 (поз. 41.1);
21. Состояние задвижки LV-19 (поз. 43.1);
22. Состояние пробоотборника ПА (поз. 11.1).
4 Диапазоны измерения технологических параметров
Для качественного ведения процесса нужно, чтобы измеряемые параметры лежали в установленных диапазонах.
Температуру следует измерять в диапазоне от +15 оС до +230 оС.
Давление следует измерять в диапазоне от 1 до 7 МПа.
Расход следует измерять в диапазоне до 1300 м3/ч.
5 Выбор и описание комплекса технических средств автоматизации
5.1 Датчик давления
Выбор датчиков давления проводился по следующим характеристикам: • тип измеряемого давления и диапазон измерений;
• допускаемая погрешность;
• выходные сигналы;
• цена.
Были рассмотрены три варианта датчиков избыточного давления: Метран150CG, HMP 331-A-S и Teplopribor Crocus. Сравнение характеристик приведено ниже в таблице 1.
Таблица 1 – Сравнение характеристик датчиков давления
Характеристика/ датчик Диапазон измерения, Мпа Базовая приведенная погрешность Выходные сигналы Цена
Метран-150CG 0,2..10 до ±0,075 (±0,2) 4-20 мА, HART от 26 тыс.руб.
HMP 331-A-S 0,001..25 до ±0,075 4-20 мА, HART от 40 тыс.руб.
Teplopribor Crocus 0,04..40 различные : ±0,075, ±0,1, ±0,15 и т.д. 4-20 мА с HARTпротоколом от 28 тыс.руб.
Исходя из данных, приведенных в таблице, датчики отличаются незначительно. Выбор остановим на Метран-150CG, т.к. максимальное рабочее давление системы будет рассчитано на 6,3 Мпа, к тому же он имеет более привлекательную цену. В качестве датчиков перепада давления для фильтров использованы Метран-150CD. Выбор основан на оценке тех же технико-экономических характеристик. Ко всему прочему использование датчиков одной фирмы – это единообразие установки, эксплуатации и обслуживания, что является достаточно выгодным решением.
Измеряемой средой данных датчиков, помимо прочих, является нефть и нефтепродукты. Измерительная часть датчика состоит из корпуса и полностью изолированной как от окружающей, так и от измеряемой среды измерительной ячейки. Давление подается на измерительную мембрану через слой разделительной жидкости и разделительные мембраны. Степень защиты от пыли влаги данных приборов соответствует IP65.
