Выбор контроллерного оборудования

В данном проекте в качестве контроллерного оборудования рассматривались следующие варианты:

- Контроллер GE Fanuc Automation (серии 90-30,90-70, Versa Max);

- Контроллеры Series 3 Plus,Series 4 и Series 5, выпускаемые фирмой ССС (Компрессор Контроллер Корпорейшн – США);

Представленные варианты схожи по основным техническим и функциональным качествам, однако контроллерное оборудование GE FanucAutomation имеет коммутационные процессоры для связи по сетям Ethernet и Genius. Программный пакет - (Scada- система) -CimplicitySoftware.

САУ ГПА на базе GE - Fanuc 90-70 прошли межведомственные испытания и рекомендованы к применению. Выпускаются САУ ГПА и системы централизованного контроля и управления компрессорным цехом для «Газпрома» и «Укргазпрома».

В основе системы автоматизированного управления КНС будем использовать симплексный контроллер GE - Fanuc90-70 (рисунке 7).

Рисунок7 - Series 90-70 PLC (Programmable LogicController) .

Модули 90-70 устанавливаются в 5 или 9 слотовую корзину. Корзина крепится на монтажную панель или непосредственно в 19' стойку. Для замены модуля требуется открутить 2 винта. Системная шина контроллеров Series 90-70 выполнена в стандарте VME, контроллер поддерживает VMEустройства третьих фирм. Допускается использование блоков питания на 24В, 48В (постоянного тока) и 120/240В (переменного тока).

Выбор датчиков. 

Выбор датчика давления

Согласно приписанным нормам технологического режима компрессорную станцию необходимо оборудовать датчиками избыточного давления (давление на выходе) и давления-разряжения (давление нагнетания). В таблице 2 представлены технические характеристики наиболее подходящих датчиков давления.

Таблица №2

Промышленная группа «Метран» является одной из ведущих отечественных компаний по проектированию, разработке, производству и обслуживанию средств автоматизации, таких как датчики, метрологическое оборудование и комплексные проекты автоматизации. При выборе средств измерений оборудованию «Метран» зачастую отдается приоритет. Технические решения, примененные в датчиках измерения давления, является одними из передовых, но при этом соотношение цены и качества довольно оптимально. Поэтому для измерения давления в компрессорной станции выбираем датчики фирмы «Метран».

Принцип действия датчиков Метран-100 основан на использовании пьезорезистивного эффекта в гетероэпитаксиальной плёнке кремния, выращенной на поверхности монокристаллической пластины из искусственного сапфира. При изменении формы чувствительного элемента из-за влияния измеряемой величины, a именно давления, изменяется также и электрическое сопротивление на поверхности этого элемента, после чего данное изменение преобразуется в стандартный аналоговый сигнал постоянного тока и отсылается в виде данных на контроллер.

Так как датчик Метран-100-Ex-ДИ имеет довольно высокую стойкость к видбо- и гидроударам, а также при этом стабильность сигнала, то используем его для измерения давления в нагнетателях. Суть датчика состоит в преобразовании избыточного давления в стандартный токовый выходной сигнал для дистанционной передачи в системы автоматического управления для регулирования технологических процессов. Помимо всего прочего, данный датчик имеет высокую точность преобразования сигнала.

Технические характеристики:

- агрегатное состояние измеряемых объектов: жидкости, пар, газ;

- взрывозащищенный;

- предельный диапазон измеряемого давления: 100 МПа(сверху);

0,04 кПа(снизу);

- погрешность измерений: ±0,1%; - уровень защиты от пыли и влаги: IР65;

- выходной аналоговый сигнал: 4-20 мА.

Для определения давления всасывания используется датчик давленияразряжения Метран-100-Ех-ДИВ.

Технические характеристики:

- агрегатное состояние измеряемых объектов: жидкости, пар, газ, в том числе, газообразный кислород и кислородосодержащие газовые смеси;

- взрывозащищенный;

- предельный диапазон измеряемого давления: -100 – 150 МПа;

0 – 0,04 кПа;

- погрешность измерений: ±0,1%;

- уровень защиты от пыли и влаги: IР65.

Для подачи сигнала будем использовать реле давления РД100, РД1600 и РД400. Данные реле являются оборудованием фирмы «Метран», они подходят по требованиям, но при этом их цена намного ниже, чем у аналогов.

К техническим характеристикам относятся:

- к агрегатным состояниям измеряемого объекта относятся газ и жидкость;

- диапазон установок равен от -90 до 1600 кПа;

- уровень защиты от пыли и влаги IP54

Суть работы данных реле состоит в том, что упругая деформация чувствительного элемента при влиянии на него давления или разрежения среды передается на коммутирующее устройство. При разряжении среда через штуцер воздействует на чувствительный элемент, который из-за деформации перемещает магнит, действующий своим магнитным полем на контакты геркона, замыкая или размыкая цепь.

Чтобы настроить реле на определенную установку необходимо вращением регулировочной гайки установить нужное значение благодаря манометру, как в сторону повышения и понижения давления, так и на замыкание или размыкание электрической цепи.

Выбор датчика температуры

В автоматизированной системе компрессорной станции необходимо также измерять температуру некоторых элементов, например, насоса, температуру воздуха в блок-боксах и температуру газа. Для проведения сравнительного анализа были отобраны датчики температуры наиболее подходящие для нашей системы.

Основные характеристики датчиков занесём в таблицу 3.

Таблица №3

Для определения температуры подшипников электродвигателя используем термопреобразователь сопротивления ТСМ Метран-243 (50М), он наиболее точный и выигрывает по стоимости.

К техническим характеристикам относятся:

- диапазон выходного сигнала равный от 0 до 50 Ом;

- класс точности равный 0,5;

- диапазон измеряемых температур равный от -50 до 120 ºС

Чтобы получить сигнал в унифицированном виде используем измерительный преобразователь Ш9321 в качестве вторичного.

Преобразователи в системе необходимы для преобразования данных полученных от термопреобразователей сопротивления типа ТС-медных и ТС-платиновых в унифицированный сигнал постоянного тока 4-20 мА.

К техническим характеристикам относятся:

- допустимый диапазон температур окружающей среды равен от 5 до 60 ºС;

- допустимый диапазон относительной влажности воздуха равен от 30 до 80%;

- диапазон давления атмосфер равен от 84 до 106,7 кПа;

- класс точности равен 0,25;

Для получения других температур, например, температуры масла, воздуха в АВО и наружного воздуха, возьмем термопреобразователи ТСМУ205Ex.

К техническим характеристикам относятся:

- допустимый диапазон температур окружающей среды воздуха

равен от - 50 до + 50 ºС;

- выходной сигнал равен от 4 до 20 мА;

- сопротивление нагрузки равно 700 Ом;

- предельный диапозон преобразуемых температур равен от -50 до

150 ºС;

- предельное рабочее давление равно 20 МПа

Термопреобразователи разработаны для получения температуры твердых, жидких, газообразных и сыпучих веществ и изменение данных в унифицированный токовый сигнал. Кроме того, данные преобразователи могут проводить измерения, как в нейтральных, так и в агрессивных средах.

Выбор расходомера

Для регулирования необходимого расхода газа в газоперекачивающих агрегатах проанализируем несколько типов расходомеров и выберем наиболее подходящий нам. В таблице 4 приведены технические характеристики некоторых из них.

Таблица №4

Из 3 датчиков, представленных на сравнение самым точным, оказался датчик фирмы «Метран». Принцип действия Метран-331 основан на определении частоты вихрей, которые образуются в результате обтекания тела специальной формы, установленного в проточной части преобразователя, в потоке среды. Частота вихрей пропорциональна объемному расходу и определяется при помощи двух датчиков, которые фиксируют пульсацию давления в зоне образования вихрей.

К техническим характеристикам относятся:

- диапазон допустимых температур окружающей среды равный от -40 до 85 °С;

- предельное значение избыточного давления в трубопроводе равное 25 МПа;

- условный диаметр присоединяемого трубопровода равный от 15 до 300 мм;

- диапазон измерений расхода газа равный от 0,4 до 1395 м³/ч;

- выходной сигнал равный от 4-20 мА.