Автоматизация компрессорных агрегатов

Компрессорная станция — это сложный комплекс технологических объектов. Основным и самым дорогостоящим объектом является газоперекачивающий агрегат (ГПА), повышающий давление газа путем его сжатия. Поэтому система автоматического управления и регулирования ГПА (САУ ГПА) является ядром в системе автоматизации газокомпрессорных станций.
Не секрет, что весьма распространенная на российском рынке система американской компании Compressor Control Corporation (ССС) в коммерческих интересах передается Заказчику закрытой, что приводит к зависимости Заказчика от разработчиков таких систем на весьма невыгодных условиях.
Учитывая вышесказанное, компания ООО «РС Автоматизация» разработала проект, который представляет собой единую автоматизированную систему управления ГПА на базе передовых программно-аппаратных комплексов ведущих мировых производителей. При таком подходе Заказчик получает современную систему представления информации, открытые средства сопряжения с другими подсистемами АСУ ТП и весь современный набор функций, включающий в себя антипомпажное регулирование и систему вибромониторинга компрессорного агрегата.
Структурная схема выглядит следующим образом:
Системы ПАЗ и антипомпажной защиты и управления построены по модульному принципу на основе:
•Дублированного ПЛК Modicon Quantum c функцией «горячего резервирования» (Schneider Electric) с аппаратным резервированием;
•Дублированной промышленной сети RIO;
•Дублированных источников питания шасси;
•Модулей ввода-вывода с функцией диагностики.
Аппаратное дублирование и функция «горячего резервирования» контроллеров Quantum обеспечивает повышенную надежность систем управления и ПАЗ.
Система ПАЗ реализует следующие функции:
•Автоматическое и оперативное ручное управление оборудованием, отсечной и регулирующей арматурой;
•Повышение надежности работы компрессоров;
•Постоянный анализ изменения параметров в сторону критических значений и прогнозирование возможных аварий;
•Защита агрегата от аварийных режимов работы, с определением первопричины аварийного останова;
•Выполнение программ пуска и останова агрегата;
•Перевод исполнительных механизмов агрегата в безопасное состояние в случае отключения электроэнергии;
•Безударное переключение с режима автоматического регулирования на ручное и обратно;
•Взаимодействие с антипомпажной системой, и системой вибромониторинга;
•Самоконтроль составных частей СПАЗ и сигнализация о неисправности компонентов и цепей;
•Возможность замены модулей системы СПАЗ без остановки технологического процесса;
•Передача данных на верхний уровень управления (SCADA).
Система антипомпажной защиты и управления реализует следующие функции:
•Постоянный расчёт рабочей точки компрессора и контроль запаса по помпажу;
•Стабилизация давления на выходе компрессора при изменении внешних условий;
•Автоматическое снижение производительности компрессора при уменьшении давления газа на входе компрессора;
•«Мягкая» загрузка и разгрузка компрессора для исключения термических напряжений в трубопроводах и элементах компрессора
•Оптимальное управление частотой вращения турбины, поддержание минимально необходимой мощности,
•Поддержание частоты вращения в допустимой зоне регулирования;
•Безопасное ведение процесса за счёт антипомпажного защиты.
Система вибромониторинга реализована на комплексе серии Bently Nevada 3500 (General Electric) предназначена для непрерывного контроля вибрационного состояния турбин, редукторов, компрессоров и иных агрегатов в стационарных и пусковых режимах.
Система вибромониторинга осуществляет следующие функции:
Мониторинг и отображение сигналов датчиков вибрации и осевого смещения роторов агрегатов;
Формирование предупредительных и аварийных сигналов для системы ПАЗ при превышении уставок.
Для более точной реализации алгоритмов управления двигателем предлагается заменить существующую электро-масляную систему регулирования подачи газа на электронную систему подачи газа ДУС производства МПО им. Румянцева.
Быстродействующий регулятор прямого действия ДУС-ВЦ выполнен во взрывозащищенном исполнении с расчётным давлением газа на входе до 25 кГс/см2. Регулятор состоит из электромеханического дозатора во взрывозащищенном исполнении, включающим управляемым шаговым двигателем дозирующую иглу с датчиком положения и электронного блока управления (КДУ, КДЦ-1М), преобразующего стандартный электрический сигнал в положение дозирующей иглы.
Комплект поставки также включает в себя АРМы машиниста и начальника смены на базе промышленных компьютеров и SCADA-системы Monitor Pro (Schneider Electric).
Конструктивно оборудование для АСУТП ГПА размещается в шкафы Sarel (Schneider Electric).
Описанный комплекс поддерживает несколько типов сетей: Modbus, Modbus Plus, Modbus TCP, InterBus-S, LonWorks и Profibus, что делает воможным интегрировать его а АСУ уже существующие на предприятии Заказчика.
Как альтернатива ПЛК Quantum, в предложенном решении могут быть использованы ПЛК Allen Bradley, Triconex, Siemens, GE. Все перечисленные виды контроллерного оборудования наиболее применимы на наших нефтегазовых предприятиях. После выполнения работ Заказчику передается полный комплект документации в соответсвии с ГОСТ РФ, которая включает в себя математическое (алгоритмы) и программное обеспечение, что значительно упрощает Заказчику дальнейшую эксплуатацию системы.
Предложенная система управления компрессорным агрегатом с высокой отказоустойчивостью полностью соответствует задачам эксплуатации и создает благоприятные условия для снижения антропогенных нагрузок производственной деятельности на окружающую природную среду.
«РС Автоматизация» - входит в группу компаний РС, являясь одним из крупнейших партнеров компании Shcneider Electric в области автоматизации технологических процессов. В декабре 2005 г. компания получила сертификат ISO-9001-2001.