Автоматизированная система управления компрессорной установки

Основные виды привода компрессора в данной области

Пуск осуществляется от электродвигателя, ротор которого насаживается на вал компрессора, а статор крепится к раме компрессора.

В зависимости от базы компрессора сжимаемого агента (воздух или различные газы) применяются следующие электродвигатели:

1) Воздушные компрессоры на базе 4М

? двухскоростного асинхронного электродвигателя А2К 85/24-8/16 160/75 кВт, 750/375 об/мин (синхр.), 380 В, 50 Гц.

Пуск двигателя осуществляется при полном напряжении сети при разгруженном компрессоре.

Переход из состояния покоя на частоту вращения 6 с-1 (360 об/мин) - ступенчатым переключением обмотки статора.

Двигатель допускает два пуска подряд на частоту вращения 6,17 с" (370 об/мин) из холодного состояния или один пуск из горячего. Количество пусков в час не более пяти и интервалом не менее 12 мин. Общее количество пусков в год не более 10000. Количество изменений частоты вращения не более 20 в час с интервалом не менее 3 мин.

2) Воздушные компрессоры на базе 5П:

? синхронного бесщеточного электродвигателя

БСДКМ 15-21-12200 кВт, 500 об/мин, 380 В, 50 Гц;

? асинхронного электродвигателя АСК 560-12200 кВт, 500 об/мин, 380 В, 50 Гц;

3) Воздушные компрессоры на базе 2П:

? асинхронного электродвигателя АВ2-101-8 75кВт, 735 об/мин, 380 В, 50 Гц;

Газовые компрессоры на базах 4М, 5П, 2П, 5ГЦ комплектуются электродвигателями во взрывозащищенном продуваемом исполнении «2ExpllTS» (H4TS-П) с аналогичными характеристиками.

Все электродвигатели комплектуются пусковой аппаратурой.

Условные обозначения.

Условное обозначение компрессоров отражает основные характеристики и параметры машины:

Для компрессоров на оппозитной базе 4М

цифра «2», стоящая непосредственно перед буквами «ВМ», «ГМ» и «НП», указывает на то, что компрессор двухрядный;

буквы «ВМ», «ГМ» и «НП» означают, что компрессор предназначен для сжатия воздуха, водорода или невзрывоопасного газа и выполнен на оппозитной базе;

цифра «4», стоящая после букв «ВМ», «ГМ» и «НП», указывает номинальную нагрузку на шток в «тс»;

за цифрой «4» дробью указаны производительность в м3/мин (числитель) и конечное абсолютное давление сжатия в кгс/см' (знаменатель), Для дожимающих компрессоров в знаменателе указываются давления всасывания нагнетания, абс., кгс/см2;

буква «С» означает, что компрессор выполнен без смазки цилиндров и относительная влажность сжимаемого газа должна быть не менее 30%;

«M1», «М2» означает порядковый номер или модернизации.

Буква «С», стоящая непосредственно перед буквами «ГМ» и «НП», указывает на то, что относительная влажность сжимаемого газа не более 30%.

Например: 2СНМ4-24/9CM2 УХЛ4 компрессорная установка двухрядная, для сжатия нейтрального газа относительной влажностью менее 30%, оппозитная, с усилием на штоке поршня 4 тс, производительностью 24 м3/мин, абсолютным конечным давлением 9 кгс/см', работает без смазки цилиндров и уплотнительных устройств, модернизированная.

Климатическое исполнение компрессорной установки -- УХЛ4 по ГОСТ 15150-69.

Для компрессоров на угловых базах 5П и 2П:

буквы «ВП» или «ГП» указывают, что компрессор предназначен для сжатия воздуха («В») или газа («Г») и выполнен по прямоугольной схеме («П»);

цифры «2» и «5», стоящие непосредственно перед буквами «ВП», указывают номинальную нагрузку на шток в «тс»;

за буквами «ВП» или «ГП» дробью указаны производительность в м'/мин (числитель) и избыточное конечное давление нагнетания в кгс/см2 (знаменатель);

цифра, стоящая первой, указывает порядковый номер модификации.

Смазка компрессоров:

осуществляется двумя независимыми системами:

? системой смазки низкого давления (циркуляционной) для подачи масла к механизму базы;

? системой смазки высокого давления для подачи масла в цилиндр

1. Система смазки низкого давления:

масло заливается в нижнюю часть рамы компрессора. Оттуда через сетчатый фильтр грубой очистки, расположенный в начале масловсасывающей трубы, шестеренчатым насосом подается в блок смазки и далее через напорную трубу во внутренний канал коленчатого вала, который имеет подводы масла на рабочую поверхность кривошипных шеек и к шатунам. Для предотвращения подтекания масла из рамы компрессора на подшипниках коленчатого вала устанавливаются уплотнительные устройства. Масло заливается в раму через одну из люковых крышек; уровень его измеряется стержневым маслоуказателем. Для слива масла из рамы предусмотрен сливной кран.

2. Система смазки высокого давления:

Привод многоплунжерного насоса осуществляется от ведущего валика шестеренчатого насоса блока смазки механизма движения. Масло, пройдя через плунжерный насос, поступает к отверстиям в крышках и гильзах цилиндров, равномерно распределяется по поверхностям трения, обеспечивая смазку.

Контроль подачи масла к цилиндрам через смотровое окно насоса. Для смазки механизма движения могут применяться масла марок И-50А (ГОСТ 20799-75) и MC-20 (ГОСТ 21743-76) К-310 TУ38.401479-84; ИГП-49 ТУ38.101413-90; для цилиндров и уплотнительных устройств масло К-12, К-19 ГОСТ 1861-73 и MC-20 в зависимости от марки компрессора.

В компрессорах без смазки цилиндров система смазки высокого давления с подачей масла в цилиндры и к уплотнительным устройствам не предусмотрена, На таких компрессорах лубрикаторы отсутствуют. Поршни этих компрессоров имеют опорные и разрезные (из двух половин) кольца из самосмазывающихся материалов на основе фторопласта с различными наполнителями.

В компрессорах, предназначенных для сжатия воздуха и влажных газов, поршневые кольца выполняются из фторопласта 4К20. Если давление сжимаемого газа до 0,8 МПа (8 кгс/см'), допускается изготовление колец из материала АФГ-80С, при работе с осушенными газами применяется фторопласт с графитом и дисульфидом молибдена АФГМ или ГФЭ-5м.

Для предотвращения попадания масла из рамы в полость сжатия, каждый цилиндр в компрессорах без смазки цилиндров снабжен фонарем, маслослизывающим уплотнительным устройством, маслоотбойником и маслослизывающими кольцами.

Охлаждение компрессоров:

водяное. Компрессоры поставляются с открытой системой охлаждения (слив воды из компрессора и газоохладителей с разрывом струи через сливные воронки).

При эксплуатации компрессоров с закрытой системой охлаждения должны выполняться требования «Правил устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздуховодов и газопроводов», утвержденных Госгортехнадзора РФ от 5 июня 2003 г. N 60, для воздушных компрессоров и «Правил устройства и безопасной эксплуатации компрессорных установок с поршневыми компрессорами, работающими на взрывоопасных и вредных газах», ПБ 09-297-03 для газовых компрессоров.

Качество охлаждающей воды должно соответствовать требованиям вышеназванных правил.

Система автоматики:

предназначена для управления работой, защиты и контроля параметров компрессорных машин.

Система автоматики состоит из ряда подсистем и в совокупности с электроприводом в зависимости от предназначения компрессорных машин (для сжатия воздуха или газа) осуществляет аварийное прекращение работы компрессорной установки с остановкой приводного электродвигателя;

1) в компрессорных установках для сжатия газа:

а) при понижении давления воды в системе охлаждения компрессора;

b) при коротких замыканиях и повреждениях в системе электропривода и управления;

с) при падении давления масла в циркуляционной системе смазки механизма движения;

d) при отклонениях давления газа от допустимых значений на линии всасывания;

е) при повышении давления газа выше допустимого после каждой ступени сжатия;

f) при прекращении продувки воздухом корпуса электродвигателя;

g) при повышении давления газа выше допустимого в корпусе компрессора.

Аварийное отключение электродвигателя компрессоров сопровождается подачей светового и звукового сигналов.

В системе автоматики компрессорных машин для сжатия газа предусмотрена дистанционная пневматическая передача показаний контролируемых параметров на приборы релейного шкафа. Расстояние передачи выходного сигнала на пневмотрассе не более 200 м.

Кроме того, системы автоматики компрессоров отличаются в зависимости от модификации функциональными возможностями и элементной базой (релейной, микроэлектронной, микропроцессорной).

Системы автоматики выпускаются в климатическом исполнении У при эксплуатации в помещении для изделий 4 ГОСТ 15150-69.

Технические параметры режима работы компрессорной установки

Таблица 1.1

Показатели режима

Таблица 1.2

Краткая характеристика технологического оборудования

Таблица 1.3

Контрольно-измерительные приборы

Для визуального наблюдения рабочего состояния компрессорной установки непосредственно на контрольных точках установлены дисплеи, отображающие значения измеряемых величин:

? Датчики давления оснащены ЖК панелями, на которых выводятся параметры, контролируемые операторами;

? Местные терморезистивные датчики по желанию заказчика оснащаются дисплеями и функциональным полем.

? Датчики вибрации и система слежения состояния вала компрессора не имеют средств отображения параметров, однако на них размещены световые индикаторы отслеживания параметров.

2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КУ

Распределенная автоматизированная система управления (РСУ) технологическим процессом компрессорной представляет собой совокупность технических средств, предназначенных для мониторинга и управления технологическим процессом. Базовым техническим средством данной системы управления является многоконтурный контроллер DeltaV серии M5+.

Верхний уровень данной РСУ представляет собой операторскую станцию на основе персонального компьютера с программным обеспечением DeltaV.

К основным функциям операторской станции можно отнести: мониторинг технологических параметров, управление, возможность записи и хранения истории по важным технологическим параметрам, организация оповещающей сигнализации, фиксации команд оператора и оповещающей сигнализации в журнале событий, возможность отображения истории параметров в виде графиков, организация технологических отчетов, также ряд других сервисных функций.

2.1 Структура системы управления

АСУ ТП предназначена для выполнения следующих задач:

? Автоматизированного контроля и управления в реальном масштабе времени технологическим процессом сжатия и транспортировки газа, а также поддержание его на регламентированном уровне;

? Обеспечение высокого уровня безопасности технологического процесса:

? Постоянство анализа динамики изменения параметров в сторону критических значений и прогнозирование возможных аварийных ситуаций;

? Проведение операций безаварийного пуска, останова и всех необходимых для этого переключений;

? Действий средств управления и проектируемых автоматизированных защит, прекращающих развитие аварийных ситуаций;

? Система управления реализовывает непрерывный контроль за состоянием и режимами работы технологического оборудования и агрегатов, предупредительную и аварийную сигнализацию при отклонении режимных параметров от регламентированных норм и установок, дистанционное управление исполнительными механизмами, противоаварийную защиту технологического оборудования и объектов, расчет технико-экономических показателей, архивирование информации, формирование и печать технологических протоколов, аварийных сообщений и отдельных документов.

АСУ ТП компрессорной установки представлена как иерархическая система оперативного контроля и управления, располагающаяся в центральной операторной.

Иерархическая структура АСУ ТП обеспечивает следующие уровни управления:

? Уровень оперативно-производственной службы (ОПС) - верхний уровень АСУ ТП;

? Уровень системы автоматизированного управления (САУ) технологическими объектами - нижний уровень АСУ ТП;

Уровень оперативно-производственных служб

Уровень оперативно-производственных служб предназначен для:

? Формирования человека -машинного интерфейса;

? Регистрации и визуализации состояния технологических объектов;

? Управление в реальном масштабе времени;

? Сигнализация отклонения параметров технологического процесса от регламентных предупредительных и предаварийных границ;

? Дистанционное управление исполнительными механизмами и электроприводами агрегатов;

? Регистрации в базе данных, архивирования событий и изменения значений технологических параметров;

? Формирование и печати технологических сводок, учетных и отчетных документов.

На данном уровне оперативно-технологическим персоналом, с использованием аппаратно-программных средств АСУ ТП, осуществляется оперативный контроль за текущим состоянием и режимами работы основных и вспомогательных технологических процессов, а также выдача установок по регулированию технологических параметров.

Уровень системы автоматизированного управления

Технологическими средствами данного уровня осуществляется автоматический контроль и управление процессами, поддержание заданных режимов работы, аварийная защита оборудования; и обмен информацией с вышестоящим уровнем.

На данной уровне обеспечивается реализация следующих функций:

? Измерение технологических параметров;

? Автоматическое управление режимами работы технологического оборудования;

? Управление исполнительными механизмами;

? Контроль безопасности и аварийная защита технологического оборудования.

АСУ ТП включает в себя функционально выделенную систему противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ). Система ПАЗ обеспечивает распознавание аварийной ситуации (выход за аварийные пределы технологических параметров) и автоматический перевод технологического оборудования в безопасное состояние. Отработка алгоритмов ПАЗ сопровождается формированием и выдачей оперативно-технологическому персоналу световой и звуковой сигнализации. Основная схема, реализующая данный алгоритм представлена на рис. 2.1

Рис. 2.1 - Логическая схема блока сигнализации и разрешения на пуск компрессора ПК-1

Функционально выделенная система ПАЗ находится в состоянии ожидания на любом этапе пуска, работы и остановки компрессора, в результате чего, перевод системы на безопасный режим осуществляется независимо от состояния системы при условии наличия критического порога, основные параметры которого сведены в таблицу 1.3. Ввиду сложности и большой динамики технологического процесса большое внимание уделяется надежности системы.

2.2 Надежность системы ПАЗ обеспечивается:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9