Описание системы автоматизации базового технологического процесса
Описание используемого оборудования и программного обеспечения
Измерители давления Rosemount 3051S
Для измерения линейного давления, забойного давления и устьевого давлениябудем использовать интеллектуальный преобразователь давления Rosemount 3051S (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1– Преобразователь давления Rosemount 3051S
Высокоточные интеллектуальные датчики давления Rosemount 3051S обладают улучшенными метрологическими характеристиками. Также главным преимуществом датчика является использование беспроводной технологии для передачи информации.
Использование датчика в беспроводном исполнении для измерения параметров технологического процесса позволяет увеличить количество собираемой информации для более эффективного управления.
Системы электронных выносных сенсоров 3051S ERS™ для измерения уровня жидкости позволяет более точно измерять перепад давления с малым временем отклика и не использовать капиллярные или импульсные линии большой длины.
Технические данные датчика давления Rosemount 3051S приведены в таблице Таблица 2.1.
Таблица 2.1 – Технические данные датчика давления Rosemount3051S
| Измеряемыесреды: | жидкости, в т.ч. нефтепродукты; пар, газ, газовые смеси |
| Диапазонизмеряемыхдавлений: | минимальный 0-0,025 кПа; максимальный 0-68,9 MПа |
| Диапазонтемператур: | окружающей среды от -51 до 85°С; измеряемой среды от -75 до 205°С; с выносными разделительными мембранами 1199 от -75 до 370°С |
| Выходнойсигнал: | 4-20 мА с цифровым сигналом на базе HART-протокола,Foundation™ Fieldbus |
| Основнаяприведеннаяпогрешность: | ±0,025% (вариант Ultra); ±0,055% (вариант Classic) |
| Диапазонперенастройкипределовизмерений: | 200:1 100:1 |
|
|
|
Датчики давления Rosemount 3051S устанавливаются на устье скважины (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 – Пример установки датчиков давления Rosemount 3051S на устье скважины
Принцип работы. Установленные на устье скважины датчики давления Rosemount 3051S отслеживают изменение забойного, устевого и линейного давления, и передают полученные данные на контроллер при помощи беспроводной технологии SmartWireless.
Вихревой расходомер Rosemount 8600
Вихревой расходомер Rosemount 8600 (рисунок 2.3) для общих применений предлагает повышенную надежность, упрощенное обслуживание и превосходную устойчивость к вибрациям, конструкция расходомера исключает наличие каких-либо подвижных частей. Простая установка без необходимости применения импульсных линий и установки нуля, внутренняя проверка как электроники, так и датчика улучшает понимание техпроцесса.
Рисунок 2.3 – Беспроводной вихревой расходомер Rosemount 8600
Таблица 2.2 – Технические характеристики вихревого расходомера Rosemount 8600
|
|
|
| Погрешностьрасходомера | ± 0,75 % объемного расхода для жидкостей ± 1 % объемного расхода для газа и пара ± 5 % массовогорасходапара |
| Динамическийдиапазон | 1.250694444 |
| Выход | 4-20 мА с HART 4-20 мА с HART и масштабируемый импульсный выходной сигнал |
| Материал, контактирующийсосредой | Нержавеющая сталь – CF3M и CF8M |
| Вариантыисполненияфланцев | ANSI класс 150 - 300 DIN PN 10 - PN 40 |
| Температураизмеряемойсреды | От -50 °C до +250 °C |
Волноводныйрадарныйуровнемер Rosemount 3308
Беспроводной волноводный радарный уровнемер Rosemount 3308 (рисунок 2.4) позволяет автоматизировать измерение уровня и границы раздела сред в ранее недоступных местах позволяет экономить до 60 % за счет автоматизации процессов, которые раньше было невозможно автоматизировать. Уровнемер Rosemount 3308 имеет множество преимуществ: просто устанавливается без проводного подключения, не требует калибровки, и на него не влияют изменяющиеся условия процесса. Не требует визуальных проверок благодаря удаленному доступу к данным процесса и к расширенной диагностике для прогнозирующего обслуживания.
Рисунок 2.4 – Беспроводной волноводный радарный уровнемер Rosemount 3308
Таблица 2.3 – Технические характеристики волноводного радарного уровнемераRosemount 3308
|
|
|
| Основнаяпогрешность | ± 3 мм |
| Воспроизводимость | ± 2 мм |
| Диапазонизмерений | До 17 м |
| Рабочеедавление | Полныйвакуумдо 40 бар |
| Рабочаятемпература | От -40°C до +150 °C |
| Протоколпередачиданных | WirelessHART® |
| Срокслужбыбатареи | 9 лет при частоте обновления раз в минуту |
| Диагностика | Расширенная диагностика позволяет проводить профилактическое обслуживание |
| Типызондов | Жесткие одинарные, сегментированные жесткие одинарные, гибкие одинарные, гибкие двойные, коаксиальные, с ПТФЭ покрытием |
Система телемеханики кустов скважин нефтедобычи – специализированная система, предназначенная для передачи информации, необходимой при дистанционном контроле и управлении распределёнными и удалёнными объектами (кустами скважин).
Ввиду особенностей размещения и эксплуатации объектов нефтегазодобычи система телемеханики кустов скважин помимо основных характеристик и свойств должна обладать рядом дополнительных, а именно:
- гибкая распределенная структура;
- возможность модернизации узлов системы и включения новых при увеличении числа кустов (расширение системы);
- возможность дистанционного конфигурирования, программирования и замены прикладного программного обеспечения;
|
|
|
- устойчивая система передачи данных с возможностью резервирования каналов связи;
- высокая надёжность и отказоустойчивость оборудования, работа в жёстких условиях эксплуатации.
Система телемеханики кустов скважин нефтегазодобычи состоит из:
- шкафы контроля и управления, устанавливаемые на контролируемых кустах;
- информационно-вычислительный комплекс (оборудование и ПО диспетчерского пункта);
- каналообразующая аппаратура для организации каналов связи между диспетчерским пунктом и кустами скважин.
Шкафы контроля и управления. Шкафы контроля и управления реализованы на современной базе технических средств импортного и отечественного производства.
В основе системы автоматизированного управления добывающей установки будем использовать контроллер SamWellManager(рисунок 2.6). Главной задачей контроллера является сбор информации с датчиков и передача данных кустовому контроллеру ModiconM340.
Рисунок 2.5 – Структурная схема телемеханики кустов скважин
Рисунок2.6 – КонтроллерSamWellManager
Основой шкафа контроля и управления является программируемый логический контроллер. Для построения системы используются контроллеры Modicon M340 компании SchneiderElectric (рисунок 2.7).
Рисунок 2.7 – КонтроллерModicon M340 компании Schneider Electric
Состав контроллера представлен в таблице 2.4
Таблица 2.4– Конфигурация контроллера
| Наименованиемодуля | Шифрмодуля | Количество | Примечание |
| Программируемый логический контроллер (А3) в составе: | Modicon M340 | 1 | комплект |
| Монтажное шасси | BMX XBP 0800 | 3 | 8 слотов |
| Блок питания | BMXCPS2010 | 1 | 24 VDC, 16,8 Вт |
| Процессорный модуль | BMX P34 2020 | 1 | Ethernet, 2 МБ ПЗУ |
| Модуль ввода аналоговых сигналов | BMX ART 0814 | 3 | 8 AI |
Семейство контроллеров Modicon включает три вида устройств, объединяемых в одно целое для построения разнообразных компонентов систем автоматизированного управления:
- процессорные модули;
- модули питания;
- модули ввода-вывода.
Для сбора модуля питания, процессорного модуля и модулей ввода-вывода в единый контроллер используем монтажное шасси BMXXBP 0800 (рисунок 2.8).
Рисунок 2.8 – Монтажное шасси BMXXPB 0800
Процессорный модульBMXP34 2020 (рисунок 2.9). Стандартные и усовершенственные процессорные модули платформы автоматизации ModiconM340 обеспечивают полноценное управление монтажным шасси ПЛК, оснащенным максимум 8 слотами под установку:
- модулей дискретного ввода/вывода;
- модулей аналогового ввода/вывода;
- специализированных модулей (счетного, связи по EthernetTCP/IP).
Рисунок 2.9 – Процессорный модуль BMXP34 2020
Модуль аналогового ввода
Модули BMXART 0814 (рисунок 2.10) являются многодиапазонными промышленными измерительными устройствами на 8 каналов. Входные каналы изолированы друг от друга. Настройка диапазона изменения входного сигнала производится в процессе конфигурации модуля для каждого канала. Модуль занимает один слот монтажного шасси. Эти модули можно уставнавливать в любой слот шасси кроме первых двух (PS и 00), которые зарезервированы для установки модуля питания и процессорного модуля. Снабжение аналоговых модулей электропитанием осуществляется по объединяющей шине (3,3 и 24 В). Модули аналогового ввода можно извлекать и устанавливать без отключения питания.
Рисунок 2.10– Модуль аналогового ввода BMXART 0814
Модуль дискретного ввода
Для получения дискретных сигналов используем модуль дискретного ввода BMXDDI 1602 (рисунок 2.11).
Рисунок 2.11 – Модуль дискретного ввода BMXDDI 1602
Модуль дискретного ввода для платформы автоматизации ModiconM340 представляют собой стандартные модули, занимающие один слот и оснащенные двумя 40-контактными соединительными разъемами.
На входы модуля могут подаваться сигналы датчиков и при этом обеспечивается:
- сбор сигналов;
- адаптация уровней;
- электрическая развязка;
- фильтрация;
- защита от «паразитных» помех.
На выходах «запоминаются» сформированные процессорным модулем команды, и при этом обеспечивается управление по цепям дискретных каналов.
Модуль дискретного ввода имеют стандартный форм-фактор (занимают 1 слот). Прочный кожух модуля надежно защищает спрятанную внутри электронику и соответствует классу защиты IP 20. Для надежной фиксации модуля в слоте предусмотрен невыпадающий бинт.
Модуль дискретного вывода. Для вывода дискретных сигналов выбран модуль BMXDDO 1602 (рисунок 2.12). Это модуль с позитивной логикой (исток): его 16 выходных каналов передают ток к исполнительным механизмам.
Рисунок 2.12 – Модуль дискретного вывода BMXDDO 1602
Благодаря контроллеру Modicon М340 компании SchneiderElectricстановится возможным:
- управлять и контролировать режим работы групповой замерной установки (ГЗУ);
- управлять и контролировать режим работы штанговых глубинных насосов (ШГН);
- управлять и контролировать режим работы электроцентробежных насосов (ЭЦН);
- контролировать затопление и загазованность и управлять дренажными насосами и вентиляцией в случае аварии;
- контролировать состояние и режим работы технологического оборудования;
- измерять параметры продукта добычи: температура, давление, дебит;
- информировать о несанкционированном проникновении на объекты куста скважин;
- передавать необходимый объём оперативной информации на АРМ диспетчера.
В качестве программного обеспечения будет использоваться программа AnyLogic. AnyLogic– программное обеспечение для имитационного моделирования. Инструмент обладает современным графическим интерфейсом и позволяет использовать язык Java для разработки моделей.
VijeoCitect – позволяет создать и отладить полноценный проект без приобретения лицензий, при отсутствии лицензий включается демо-режим, в котором проект запускается на ограниченное время, после истечения этого времени проект необходимо перезапустить. В комплекте идет стандартный набор драйверов для подключения к контроллерам и RTU разных производителей. Всего насчитывается более 100 типов устройств, без учета поддержки стандартных протоколов, таких как OPC, Modbus и т.д. В отсутствии контроллера или контроллеров проект можно разрабатывать и отлаживать благодаря эмуляции точек ввода-вывода конфигурируемых под конкретный контроллер. Таким образом, это дает преимущество VijeoCitect относительно других программных пакетов.
В ходе подготовки данного раздела обеспечена сформированность компетенции – «Способность демонстрировать навыки работы в коллективе, порождать новые идеи (креативность)» (шифр ОПК-3-1), так как приразработке первого раздела, происходило активное взаимодействие с персоналом, изучение цеха КИПиА предприятия, ознакомление с регламентом. Таким образом, были достигнуты следующие результаты:
1. Наличие знаний современных моделей работы в команде при прохождении экскурсии по предприятию и ознакомлении с его регламентом.
2. Построение эффективной работы в команде при прохождении практики на предприятии.
3. Демонстрация приемов совместной генерации и согласования идей по улучшению систем автоматизации в ходе прохождения практики.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 167; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!