Автоматизация компрессорных станций

шению  частоты  вращения  вала ТВД  и  ТНД и  защита  по  температуре  под­
шипников;
е) экстренная остановка по команде оператора со стойки управления;
ж) холодная прокрутка газотурбинного двигателя (ГТД);
з) технологическая прокрутка ГТД;
и)  включение  средств  пожаротушения  -   автоматическое  или  по  ко­
манде оператора со стойки управления;
к) дистанционное управление  основными  и  вспомогательными меха­
низмами на неработающем ГПА.
2. Информационные функции:
а) сбор и обработка технологических параметров ГПА;
б) сбор и обработка параметров, характеризующих состояние и поло­
жение исполнительных механизмов ГПА;
в)  обмен информацией с САУ компрессорного цеха;
г) обмен информацией между устройствами САУ ГПА;
д)  непрерывное  отображение  и  запись  ряда  важнейших  параметров, 
характеризующих  работу  ГПА,  таких  как:  частота  вращения  вала  ТНД  и 
ТВД;  температура  газа  в  камере  сгорания;  перепад  давления  «масло-газ»; 
вибрация двигателя, ЦН;  давление газа до и после ЦН;
е)  отображение  по  запросу  оператора  информации  о  текущих  значе­
ниях технологических параметров, положения исполнительных механизмов 
и устройств ГПА;
ж)  оценочный  расчёт  ряда  косвенных  параметров,  таких  как:  расход 
топливного  газа;  объёмная  производительность;  эффективная  мощность  и 
КПД;  учёт наработки ГПА при работе в трассу и количество пусков и оста­
новок;
з)  автоматическое  представление  информации  о  предупредительных 
и аварийных ситуациях, связанных с выходом технологических параметров 
за установленные пределы или срабатыванием защиты ГПА;
и)  автоматическое  запоминание  срабатывания  аварийной  сигнализа­
ции до момента снятия её оператором;
к) представление информации о невыполненных предпусковых усло­
виях  и  отклонениях  от  нормального  течения  процессов  пуска и  остановки 
ГПА;
л)  сигнализация  основных режимов работы  ГПА:  «ГОТОВНОСТЬ  К 
ПУСКУ»,  «ПУСК»,  «КОЛЬЦО»,  «МАГИСТРАЛЬ»,  «НОРМАЛЬНАЯ
112

ОСТАНОВКА»,  «АВАРИЙНАЯ  ОСТАНОВКА»,  «ГОТОВНОСТЬ  К  ХО­
ЛОДНОЙ  ИЛИ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ  ПРОКРУТКЕ»,  «ХОЛОДНАЯ 
ПРОКРУТКА»,  «ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОКРУТКА»;
м) 
звуковая  сигнализация  о  предупредительных  и  аварийных  ситуа­
циях,  связанных с  выходом технологических параметров за установленные 
пределы или срабатыванием защиты ГПА (аварийная -  непрерывный звуко­
вой сигнал, предупредительная -  прерывистый).
3.  Функции регулирования САУ ГПА:
а)  регулирование частоты  вращения  ТНД обеспечивает поддержание 
частоты  вращения  турбины  ЦН  в  соответствии  с  заданием  вышестоящего 
уровня  или  по  командам  оператора  с  учётом  ограничений  по  температуре 
продуктов сгорания, приёмистости, частоте вращения валов ТВД и ТНД;
б)  антипомпажное  регулирование  обеспечивает  стабилизацию  ре­
жима  работы  ЦН  вне  зоны  помпажа  на  основании  непрерывного  расчёта 
расстояния между рабочей точкой ЦН и линией помпажа,  а также скорости 
приближения рабочей точки к линии помпажа.
По принципу построения САУ ГПА подразделяются на релейные, ре­
лейно-электронные и микропроцессорные  [Горелик].
В  последнее  время  всё  более  широкое  применение  получают микро­
процессорные САУ, которые имеют ряд преимуществ перед релейными схе­
мами -  возможность более гибкой реализации алгоритмов управления и ре­
гулирования,  возможность  получения  ретроспективной  информации  о  ра­
боте  ГПА,  выделения  первопричины  аварийной  остановки,  отсутствие  не­
долговечных и  малонадёжных самопишущих приборов и др.  Кроме того,  в 
случае установки аппаратуры САУ ГПА непосредственно у ГПА она позво­
ляет  существенно  снизить  расход  кабельной  продукции,  так  как  информа­
ция в операторную передаётся по уплотненному каналу связи.
В состав САУ ГПА входят: программно-аппаратные средства; аппара­
тура для представления и регистрации информации; приборы контроля виб­
рации; топливный клапан с сервоприводом; антипомпажный клапан, датчик 
перепада давления,  барьеры  искровой  безопасности;  панель  для  установки 
барьеров  искровой  безопасности,  датчики  и  сигнализаторы;  исполнитель­
ные механизмы, входящие в состав ГПА.
САУ ГПА  осуществляет  сбор,  преобразование  и  обработку  получен­
ной  от  датчиков,  сигнализаторов  и  исполнительных  механизмов  агрегата 
информации,  автоматическое  управление  и  защиту  агрегата  во  всех режи­
113

мах его работы,  антипомпажное  регулирование,  а также  отображение  опе­
ративной  информации  о  состоянии  ГПА  на  экране  станции  контроля  и 
управления.  Все  необходимые  функции  регулирования  технологическими 
параметрами и  предотвращения аварийных режимов ГПА осуществляются 
программно-аппаратными средствами, установленными в  стойке централь­
ного вычислительного комплекса и устройств нормализации сигналов.
Управление ГПА может осуществляться:
1. Централизованно, по цифровому каналу связи от С АУ компрессор­
ного цеха.
2.  Автономно, по цифровому и физическому каналам связи со стойки 
управления.
Автоматическое  поддержание  заданной  частоты  вращения  ТНД  на 
всех режимах работы осуществляется за счёт управления топливным клапа­
ном.
Противопомпажное регулирование на всех режимах работы ГПА осу­
ществляется  управлением  антипомпажным  клапаном  рециркуляции  с  кор­
ректировкой частоты вращения ТНД.
Питание составных частей САУ ГПА осуществляется от стабилизиро­
ванных преобразователей напряжения.
Вся система автоматизации КС базируется на работе различного типа 
датчиков и приборов  [Горелик].
Вибрационный  контроль  технического  состояния  ГПА  осуществля­
ется двумя способами:
1.  Виброконтроль  корпуса  с  помощью  поверхностных датчиков  виб­
рации,  устанавливаемых  на  корпусах  подшипников  турбины  или  электро­
привода, а также на корпусах редукторов.
2.  Виброконтроль ротора турбины и(или) ЦН с помощью  вихретоко­
вых  датчиков  относительной  вибрации,  которые  устанавливаются  на  ста­
торе и контролируют вибросмещение ротора.
Виброконтроль  корпуса турбо-и  электропривода  осуществляется  ап­
паратурой виброконтроля  с помощью пьезоэлектрических или электромаг­
нитных (электродинамических) преобразователей (датчиков). Принцип дей­
ствия  аппаратуры  основан  на  преобразовании  пьезоэлектрическим  вибро­
преобразователем  вибрации  в  электрический  сигнал  и  дальнейшей  его  об­
работке. Чувствительный элемент вибропреобразователя обычно состоит из 
двух  кольцевых  пьезопластин,  электрически  соединённых  параллельно.
114

Принцип  действия  вибропреобразователя  основан  на  использовании  явле­
ния пьезоэффекта [Козаченко].
Системы безопасности работы компрессорных цехов включают в себя 
главным  образом  систему  управления  охранными  и  общестанционными 
кранами, включая ключ аварийной остановки станции,  систему автоматики 
пожаротушения и систему контроля загазованности.
По правилам техники  безопасности компрессорный цех должен быть 
аварийно  остановлен  с  отключением  от магистрального  газопровода и  вы­
пуском газа из технологических коммуникаций в случаях:
1. При пожаре в здании.
2.  При  разрыве  газопроводов  высокого  давления  или  значительных 
выбросов газа.
3.  При пожаре на установках очистки,  охлаждения газа и коммуника­
циях.
4.  Во время стихийных бедствий,  создающих угрозу оборудованию и 
жизни людей (наводнение, землетрясение и др.).
Ключи  аварийной  остановки  станции  обычно  устанавливаются  в  по­
мещения диспетчерского пункта станции, у главного щита управления (или 
операторная) цеха, у поста охраны КС на проходной.
На  каждый  пункт  управления  предусмотрена  раздельная  прокладка 
линий связи.
Для  защиты  от  превышения  давления  на  нагнетании  компрессорной 
станции  (цеха)  выше  допустимого  предусматривается  автоматическое  от­
крытие байпасных кранов на станции (в цехе) с подачей сигнала диспетчеру.
Для  дистанционного  и  автоматического  управления  общестанцион­
ными и  охранными  пневмоприводными  кранами,  а также реализации  схем 
аварийной  остановки  станции  (цеха)  и защиты  от  превышения  давления  в 
операторных КС устанавливаются системы автоматики.
На главном щите управления устанавливается щит диспетчера с мне­
мосхемой  кранов  охранной  зоны  и  узла  подключения.  Мнемощит  предна­
значен для представления диспетчеру КС обобщённой информации о состо­
янии контролируемых объектов, текущих значений параметров в цифровом 
виде  газотранспортной  системы  с  привязкой  к  условному  графическому 
изображению  технологических  объектов,  а  также  обеспечивает  ручное 
управление  кранами  цеховой  и  общестанционной  обвязки  и  исполнитель­
ными  механизмами.  Мнемощит  является  одной  из  важных  составляющих 
автоматической системы управления технологическим производством КС.
115

Дистанционное управление кранами осуществляется с главного щита 
управления, а также в качестве резервного -  с аппаратной.
Управление  запорными  кранами  осуществляется  электрическим  или 
пневматическим  приводом.  В  газовой промышленности,  как правило,  при­
меняется пневматический привод, в котором в качестве рабочего агента ис­
пользуется  предварительно  очищенный природный  газ  (импульсный  газ)  с 
рабочим давлением от  1,5  до  8,0 МПа.
Основными причинами возникновения аварийных ситуаций, приводя­
щих к  взрыву  и  пожару  на КС,  являются:  нарушение  целостности  газовых 
трактов  (фланцевые  соединения,  сварные  швы,  арматура,  трубопроводы, 
оборудование  и  т.п.);  разрушение  элементов  конструкций  привода  и  ЦН 
(подшипники,  уплотнения,  поршни,  лопатки турбин  и т.  д.;  нарушение  це­
лостности масляных трактов  (маслопроводы,  масляные насосы и т.  д.).  Все 
это  приводит  к  выбросу  в  помещение  станции  природного  газа  или  горю­
чего масла под высоким давлением. При наличии источника воспламенения 
(горячие  поверхности  камер  сгорания  и  выхлопных  коллекторов,  электри­
ческие  или  фрикционные  искры  и  т.  п.)  возникает  пожар.  При  отсутствии 
источника воспламенения  или  задержке  его  появления  в  помещении  обра­
зуется  либо  взрывоопасная  газовоздушная  смесь,  либо  ещё  более  опасная 
смесь  газа,  паров  и  капель  масла  с  воздухом,  взрыв  которой,  как  правило, 
приводит к серьезным последствиям.
Для  тушения  пожаров  на ГПА  применяются  индивидуальные  и  ком­
бинированные  установки  пожаротушения.  Они  предназначены  для  проти­
вопожарной защиты  оборудования  ГПА,  газотурбинных двигателей,  ГМК, 
имеющих  поверхности,  нагретые  выше  температуры  самовоспламенения 
турбинного масла. Комбинированные установки пожаротушения предпола­
гает  две  очереди  ввода  в  действие  огнетушащих  веществ.  Первая  очередь 
обеспечивает  ликвидацию  пожара  на  начальной  стадии  развития,  вторая 
ликвидирует возможность повторного воспламенения.
Для  машинных  залов  стационарных  компрессорных  цехов  (с  ГПА 
типа ГТК-10, ГТ-6-750, ГТ-750-6, ГТК-5  и др.) применяются системы авто­
матического пенного пожаротушения (АППТ).
АППТ состоит из  основной и резервной  ёмкости воды,  ёмкости  с пе­
нообразователем, дозатора пенообразователя, основного и резервного насо­
сов, электрозадвижек (по направлениям на каждый агрегат), сети трубопро­
водов  и пенных  оросителей,  шкафов  автоматического управления и датчи-
116

ков  пожарообнаружения.  Запас  воды  и  пенообразователя  в  установке  пен­
ного  пожаротушения  должен  быть  рассчитан  из  условия  работы  в течение 
не менее 20 мин.
Для ГПА блочного исполнения (типов ГПА-Ц-6,3, ГПА-Ц-16) приме­
няются  модульные  автоматические  установки  порошкового  пожаротуше­
ния, состоящие из:
1. Модулей (баллонов) порошкового пожаротушения, в корпусе кото­
рых  совмещены  функции  хранения  и  подачи  огнетушащего  порошка  при 
воздействии исполнительного импульса на пусковой элемент.
2. Распределительных трубопроводов.
3.  Пожарных  извещателей  с  шлейфами  пожарной  сигнализации  и 
электрическими цепями питания и контроля.
4. Блоков автоматического управления и устройств представления ин­
формации о состоянии системы пожаротушения.
5. Устройств для сигнализации и блокировки дверей в отсеках агрега­
тов.
Системы автоматики пожаротушения должны обеспечивать:
1. Световую и звуковую сигнализацию о возникновении пожара с рас­
шифровкой направления, о неисправности системы.
2.  Автоматический и дистанционный пуск установки.
3.  Автоматическое  переключение электропитания  с  основного  на ре­
зервный источник.
4. Формирование и выдачу командного импульса для управления тех­
нологическим  и  электротехническим  оборудованием  объекта,  системами 
оповещения о пожаре, дымоудаления, подпора воздуха,  а также для отклю­
чения вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления.
5.  Автоматический  контроль  шлейфов  пожарной  сигнализации,  це­
лостности электрических цепей питания, световой и звуковой сигнализации 
и датчиков, определение обрыва пиропатронов или электромагнитов.
6.  Формирование  командного  импульса  автоматического  пуска уста­
новки не менее чем от двух автоматических пожарных извещателей.
Основными  элементами  всех  систем  пожаротушения,  от  которых за­
висит надёжность срабатывания, являются датчики пожарообнаружения.
Для  контроля  довзрывоопасных  концентраций  газа  на  КС  применя­
ются специальные газоанализаторы. В соответствии с существующими пра­
вилами  датчики  довзрывоопасных  концентраций  устанавливаются  у  каж­
дого ГПА в местах,  наиболее  вероятных источников  выделения  газа,  но  не
117

далее  3  м  от источника (по  горизонтали).  Как правило,  на ГПА устанавли­
ваются 2 датчика -  по одному у ГТУ и ЦН.
На  КС  применяются  в  основном  газосигнализаторы  с  термохимиче­
скими датчиками.  Наличие метана довзрывоопасной концентрации в окру­
жающей  атмосфере  в  месте  установки  датчика метана определяется  путём 
измерения  теплового  эффекта  химической  реакции  беспламенного  сжига­
ния  метана  на  поверхности  измерительного  элемента  первичного  датчика, 
включённого  в  измерительный  мост,  преобразования  в  электрический  сиг­
нал,  пропорциональный  концентрации  метана,  и  передачи  сигнала  от  дат­
чика метана к блоку измерений и сигнализаций.
Газосигнализаторы  призваны  обеспечивать  подачу  предупреждаю­
щих звукового и светового сигналов при концентрации газа 0,5 % объёмных 
долей метана и  аварийного  при  концентрации  1,0  %.  Кроме того,  при  кон­
центрации  газа  0,5  %  выдаётся  команда на включение  аварийно-вытяжной 
вентиляции,  а при концентрации  1,0  % -  команда на аварийную  остановку 
ГПА.
В  последнее  время  начато  внедрение  инфракрасных  (ИК)  датчиков. 
Эти  датчики  работают  по  принципу  поглощения  ИК-излучения.  Основное 
преимущество инфракрасных датчиков по сравнению  с каталитическими -  
безотказная  работа  при  высоких  уровнях  загазованности  (чувствительный 
элемент каталитического датчика при длительном нахождении в загазован­
ной среде больше  1  % перегорает,  а инфракрасный датчик работает).
Автоматизированное  рабочее  место  диспетчера  КС  является  основ­
ным постом управления,  обеспечивающим  оперативное управление техно­
логическим  процессом,  контроль  состояния  технологического  оборудова­
ния,  своевременное принятие решения по  нормализации внештатных ситу­
аций.

жүктеу/скачать 6,66 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: