Главная Статьи Модернизация ГТС.Сделано в Украине
Подписаться: Подписаться на рассылку по e-mail FACEBOOK

Модернизация ГТС.Сделано в Украине

Мир Автоматизации №3 Сентябрь 2012

На сегодняшний день значительный процент парка газоперекачивающих агрегатов, расположенных в Украине, отработали свой установленный моторесурс, или близки к этому. Эксплуатация такого многочислен­ного и технологически сложного парка требует новых подходов к диагностике технического состояния и сер­висного обслуживания оборудования

Скачать в формате pdf>>




Газотранспортная система Украины по пропускной способности является второй в Европе и одной из крупнейших в мире. Общая протяженность газопроводов Украины составляет свыше 37 тыс. км, перекачивание газа по которым обеспечивается 71 компрессорной станцией (суммарно 702 газоперекачивающих агрегата (ГПА)). Протяженность магистральных газопроводов составляет более 22,2 тыс. км, из которых 14 тыс. км — газопроводы большого диаметра (1020—1420 мм).

Основные транзитные магистральные газопроводы ГТС Украины диаметром 1420 мм и пропускной способностью 30 млрд. м3 газа в год – «Союз» (Оренбург – Западная граница) и «Уренгой-Помары-Ужгород» (далее «У-П-У») в комплексе с компрессорными станциями (КС) строились и вводились в эксплуатацию на протяжении 70-х, 80-х годов прошлого века.

Анализ состояния оборудования и автоматики

В марте 2003 года, на момент наработки основного количества ГПА по магистральным газопроводам «Союз» и «У-П-У» своего паспортного ресурса (100 тыс. моточасов) была создана комиссия ДК «Укртрансгаз» и фирмы «Нуово Пиньоне» (Nuovo Pignone, Италия). Целью работы вышеуказанной комиссии было обследование состояния газоперекачивающих агрегатов в комплексе с системами автоматического управления, энергоснабжения, с разработкой рекомендаций, реализация которых позволила бы продлить срок эксплуатации оборудования компрессорных станций. Комиссией был разработан ряд рекомендаций, методик по замене, модернизации критических компонентов механического оборудования ГПА, которые позволяют продлить ресурс агрегатов еще на 100 тыс. моточасов. Что касается оборудования систем автоматики, вывод был однозначным – необходима их полная замена.

Анализ состояния систем автоматического управления (САУ) ГПА выявил самые слабые компоненты автоматики как самих ГПА, так и другого оборудования компрессорных станций. Прежде всего, это:

  • системы автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения газа;
  • электромеханические самописцы на агрегатных и общестанционных щитах управления;
  • контактные датчики температуры масла на сливе из подшипников нагнетателей и температуры газа на нагнетании;
  • контактные датчики давления газа на нагнетании ГПА и давления масла смазки подшипников компрессоров;
  • системы автоматического управления узлами подготовки импульсного газа;
  • автоматика котельных;
  • системы антиобледенения лопаток осевых компрессоров ГПА.

Модернизация за «большие» и «малые деньги»

Не может не радовать тот факт, что модернизация украинской ГТС уже началась. И, безусловно, можно ждать полной комплексной модернизации автоматики, за «большие деньги», причем, деньги – кредитные. Кто эти деньги даст, тот и будет определять техническую сторону политики модернизации. Ведь не секрет, что выдача таких кредитов зачастую жестко привязана к выбору технических средств. Условно говоря, та же Европа очень заинтересована, чтобы деньги, которые она выделит в качестве кредита на модернизацию отечественной ГТС, вернулись обратно в Европу, как оплата за оборудование. Это обычная практика (причем, очень правильная), лоббирования правительствами интересов своих товаропроизводителей.

Но ведь импортное оборудование — далеко не панацея. Конечно, надежность систем управления ведущих мирових производителей не подлежит каким либо сомнениям, вот только обычно каждые 10 лет все серии контроллеров снимаются с производства и более не поддерживаются. И что теперь? Опять полная замена?

Ответим вопросом на вопрос: а можно ли решить данные проблемы с помощью отечественных приборов, и за «малые деньги», поддержав тем самым, в лучших европейских традициях, своих товаропроизводителей? Ведь наличие современного приборостроения является одним из элементов безопасности государства. Кроме того, недорогая, и, что самое главное, надежная продукция отечественного приборостроения – это серьезный вклад в независимость нашей экономики от конъюнктуры внешнего рынка. И этот вклад целиком и полностью ложится в русло программы импортозамещения, принятой правительством Украины еще осенью 2011 года.

С 2008 года на Богородчанском ЛПУМГ (Линейное производственное управление магистральными газопроводами) начались первые шаги в отношении модернизации эксплуатируемых систем автоматики с целью обеспечения безаварийной работы компрессорных станций (КС-21 «Союз» и КС-39 «У-П-У» узла «Богородчаны»).

Учитывая то, что полная модернизация систем автоматики всех ГПА – она запланирована, а качать газ нужно уже сегодня, было принято решение об постепенном закрытии самых проблемных участков в автоматике компрессорных станций с использованием отечественных средств промышленной автоматизации.

После анализа рынка существующих средств КИПиА выбор был сделан в пользу продукции предприятий «МИКРОЛ» (г. Ивано-Франковск, www. microl.ua), ЧАО «ТЭРА» (г. Чернигов, www.ao-tera.com.ua). Ниже приведены основные технические решения и рацпредложения, реализация которых на основе отечественных средств автоматизации позволила продлить срок эксплуатации САУ на компрессорных станциях узла «Богородчаны», адаптировать современные микропроцессорные средства автоматизации под существующие транзисторно-релейные системы управления и уменьшить количество ложных аварийных остановок технологического оборудования.

Управление аппаратами воздушного охлаждения газа

В процессе компримирования, механическая работа, совершаемая компрессором над природным газом, затрачивается на увеличение его энергии, и в частности на повышение температуры. Для охлаждения газа, перед подачей его в магистральный газопровод, на компрессорных станциях применяется воздушное охлаждение, исходя из простоты конструкции и ее экономичности.

Аппарат воздушного охлаждения газа (АВО) состоит из горизонтально расположенных секций коллекторного типа, собранных из оребренных труб, которые обдуваются потоком воздуха, нагнетаемого снизу осевыми вентиляторами с приводами от тихоходных электродвигателей.



Рис.1. Аппарат АВО газа на компрессорной станции КС-39 газопровода «У-П-У»

На КС-21 газопровода «Союз» аппарат АВО – это 2 секции по 14 вентиляторов на каждой. КС-39 газопровода «У-П-У» — и того больше (2 х 16 вентиляторов, рис.1, 2). В обоих случаях были использованы микропроцессорные контроллеры МИК-51 (по одному прибору на секцию). На КС-21 контроллеры МИК-51 заменили полностью изношенную релейно-контактную схему, сбои в работе которой доставляли немало головной боли обслуживающему персоналу. На КС-39 контроллеры пришли на смену устаревшему регулятору AEG LOGISTAT CP 80 немецкого производства (рис. 3). Данный регулятор оказался ненадежным в работе в связи с частыми сбоями управляющей программы (особенно при скачках питающего напряжения).



Рис. 2. Структурная схема аппарата АВО газа на компрессорной станции КС-39 газопровода «У-П-У»

Рис. 3. В процессе монтажа контроллеров МИК-51 в щите управления секциями АВО газа на КС-39 газопровода «У-П-У». Слева – смонтированный и запущенный в работу контроллер МИК-51, справа – устаревший регулятор AEG LOGISTAT CP 80, подлежащий замене

На всех 4-х контроллерах МИК-51 применена однотипная программа управления аппаратами АВО газа, которая обеспечивает поочередное включение и выключение вентиляторов (с равномерным распределением нагрузки), в зависимости от температуры газа. В программе предусмотрена возможность указания номера вентилятора, с которого нужно начинать цикл включения, определения максимальной (для начала цикла включения) и минимальной (для цикла выключения) уставок температуры газа. Кроме того, программа включает в себя функциональные блоки, отвечающие за отображение значений технологических переменных на лицевой панели МИК-51, а также блоки, задействованные в контурах предупредительной и аварийной сигнализаций.

На КС-21 газопровода «Союз» аппарат АВО был переведен под управление новой системой автоматики на базе оборудования предприятия «МИКРОЛ» в июле 2009 г. На аппарате АВО КС-39 газопровода «У-П-У» МИК-и были установлены в конце 2009 года. По состоянию на сегодняшний день автоматика ни разу не отключалась и сбоев в ее работе не обнаружено.

Автоматика узла подготовки импульсного газа

Импульсным называется газ, отбираемый из технологических трубопроводов обвязки КС для использования в пневмогидравлических системах приводов запорной арматуры: пневмоприводных кранов технологического, топливного и пускового газов, а также для подачи газа к контрольноизмерительным и регулирующим приборам.

В состав узла подготовки импульсного газа (УПИГ, рис. 4) входят фильтр-сепараторы, адсорберы, газовый ресивер, запорная арматура, трубопроводы. Фильтр-сепараторы предназначены для очистки импульсного газа от механических примесей и влаги. Адсорберы применяются для осушки импульсного газа путем поглощения воды, находящейся в газе. Поглощение осуществляется адсорбентом (используется силикагель), находящимся в полости адсорберов.



Рис. 4. Узел подготовки импульсного газа на КС-21 газопровода «Союз»

Из двух адсорберов в рабочем режиме поглощения влаги в конкретный момент времени находится только один. Другой адсорбер находится в режиме восстановления адсорбента, которое осуществляется путем пропускания части подогретого до высокой температуры газа (около 200°С) через увлажненный адсорбент. Цикл регенерации силикагеля длится примерно 4-6 ч, цикл охлаждения 2-4 ч.

Для автоматического управления работой узла УПИГ на КС-21 газопровода «Союз» было решено использовать 2 контроллера МИК-51 с дополнительными модулями расширения (рис. 5). Данные контроллеры пришли на смену устаревшей схемы, построенной целиком и полностью на реле времени. Кроме того, на новую систему автоматики возложили также контроль и архивацию температуры газа на узле УПИГ. Ввод новой системы автоматического управления был завершен в июне 2010 г.

Рис. 5. Щит управления УПИГ на КС-21 газопровода «Союз»

Автоматика котельных агрегатов

Теплоснабжение помещений компрессорных станций КС-21 газопровода «Союз» и КС-7 газопровода «Ананьев- Черновцы-Богродчаны» («А-Ч-Б») осуществляется от собственных стационарных котельных блочного типа, оборудованных водогрейными котлами (4 котла на КС-21 (рис. 6) и 2 котла на КС-7).

Изначально автоматика котлов на станции КС-21 состояла из регуляторов электромеханического типа (по одному регулятору, установленному непосредственно на котле). Последовательность пуска и остановки котла была «записана» в виде контактных площадок разной длинны на лекале, приводимом в движение специальным электродвигателем.

Каждый из 4-х таких электромеханических регуляторов был заменен на контроллер МИК-51 (рис. 7). Программы контроллеров – однотипные и предусматривают выполнение следующих задач:

  • проверка предпускового состояния котла;
  • выполнение автоматического пошагового розжига котла по команде ПУСК со щита управления;
  • выполнение автоматического регулирования температуры теплоносителя с указанием уставок минимума, максимума температуры и гистерезиса регулирования;
  • выполнение остановки котла как по команде СТОП со щита управления, так и при возникновении аварийной ситуации на котле;
  • отображение на лицевой панели контроллера текущих значений всех необходимых параметров работы котла.


Рис. 6. В котельной компрессорной станции КС-21 газопровода «Союз»

Рис. 7. Щиты управления котлами на КС-21 газопровода «Союз»

Использование МИК-51 позволило реализовать необходимые контуры предупредительной и аварийной сигнализации, а также цепи дополнительных защит и блокировок, которые не были предусмотрены в существовавшей системе автоматики котла.
Ввод системы автоматики котлов на КС-21 газопровода «Союз» был выполнен в два этапа (котлы №1 и №2 – сентябрь- октябрь 2010 г, №3 и №4 – июнь 2011 г.). На сегодняшний день котельная на КС-21 полностью автоматизирована, не имеет постоянного закрепленного персонала. Работы по замене устаревших ламповых регуляторов контроллерами производства предприятия «МИКРОЛ» на котельной компрессорной станции КС-7 газопровода «А-Ч-Б» по состоянию на август 2012 г. завершены.

Модернизация регистрирующих устройств

На агрегатных и общестанционных щитах управления КС-39 газопровода «У-П-У» для контроля и регистрации основных технологических параметров использовались электромеханические самописцы типа SER и LINAX. С момента ввода в эксплуатацию (1983 г.) они физически и морально устарели; изношенные детали самописцев нуждаются в замене, а сами приборы требуют ежедневного технического обслуживания (чистка пера, замена чернил, картограмм и т.д.).

Специалисты службы КИПиА вместо указанных самописцев установили микропроцессорную систему сбора и регистрации агрегатных и общестанционных технологических параметров на базе 4-х микропроцессорных регуляторов МТР-8 (рис. 8). Так как прибор МТР-8 имеет возможность работать в режиме 8-канального и з м е р и т е л я - сигнализатора, данная схема позволила регистрировать все технологические параметры, ранее заведенные на самописцы, а также контролировать дополнительные параметры:

  • по ГПА – давление гидравлического масла и давление на выходе осевого компрессора;
  • по общестанционной САУ – величина напряжений 110 В, 24 В и влажность воздуха.

Собранные приборами МТР-8 данные по интерфейсу RS-485 транслируются на ПК сменного инженера КС, где реализовано их отображение и архивирование с помощью специально разработанного программного пакета (рис. 9).


Рис. 8. Монтаж микропроцессорных регуляторов МТР-8 на щите управления КС-39 газопровода «У-П-У»
   


Рис. 9. Снимок экрана рабочего места сменного инженера на КС-39 «У-П-У»

 

Внедрение данного рацпредложения дало возможность сэкономить средства на приобретение новых самописцев (стоимость импортных аналогов на порядок выше стоимости МТР-8), отказаться от картограмм, чернил, а также проводить индикацию и регистрацию, архивирование данных и выполнять анализ нештатных ситуации работы КС значительно качественнее и точнее, на уровне современных требований.

Замена датчиков

Модернизация автоматики ГПА на КС-21 и КС-39 Богородчанского ЛПУМГ не ограничилась внедрением современных регуляторов и контроллеров. Учитывая необходимость получения достоверных значений параметров с достаточной точностью, было принято решение о постепенной замене датчиков по самым проблемным узлам ГПА на обеих компрессорных станциях:

  • ненадежные преобразователи давления, перепада давления систем защиты нагнетателей с 4-проводной схемой подключения заменены на микропроцессорные датчики ТЕХ UA типа STG 97, STD 924 (Honeywell, рис. 10) с токовым выходным сигналом и 2-проводной схемой подключения (всего 24 преобразователя);
  • в системах контроля уровня антифриза в расширительных баках на ГПА, масла в маслобаках турбин, перепада давления на входе осевых компрессоров, кроме штатных контактных сигнализаторов, дополнительно смонтированы микропроцессорные датчики TEX UA, типа STD 110, STD 924 (всего 25 шт.);
  • ненадежные контактные датчики температуры масла на сливе из подшипников нагнетателей, температуры газа на нагнетании заменены на современные термосопротивления производства ЧАО «ТЭРА» с классом допуска А (рис. 11) в комплекте с преобразователями сопротивления в унифицированный токовый сигнал типа БПО-32 (всего 35 комплектов) и микропроцессорными регуляторами МТР-8;
  • ненадежные контактные датчики давления газа на нагнетании ГПА, давления масла смазки подшипников компрессора заменены на интеллектуальные датчики Honeywell типа STG 97, STD 930 в комплексе с регуляторами МТР-8 (всего 17 шт.).

   
Рис. 10. Преобразователи давления и перепада давления системы защиты нагнетателя ГПА КС-21 газопровода «Союз»     Рис. 11. Датчики температуры масла на сливе подшипника компрессора (ГПА КС-21 «Союз»)

Полученный результат и планы на будуще

По результатам реализации внедрений приведенных выше технических решений и рацпредложений следует отметить, что они в значительной мере повысили надежность и информативность систем автоматического управления ГПА КС узла «Богородчаны», предоставили возможность компьютеризированного контроля, управления и архивирования технологических параметров.

В июле 2012 года в пробную эксплуатацию введен модернизированный контур системы антиобледенения лопаток осевого компрессора на базе контроллера МИК-51 на газоперекачивающем агрегате №1 КС-39 газопровода «У-П-У». При положительных результатах тестирования работы системы в осенне-зимний период аналогичная модернизация будет проведена по всем ГПА компрессорных станций КС-21 «Союз» и КС-39 «У-П-У».

Как показывает практика, применение отечественных средств промавтоматики является полностью оправданным шагом. Узел «Богородчаны» — это, своего рода, пример того, как можно обеспечить безотказную работу сложного оборудования отечественной автоматикой, стоимость которой на несколько порядков меньше стоимости аналогичной зарубежной техники. А на риторический вопрос о том, можно ли доверить продукции отечественного приборостроения управление стратегическим оборудованием, ответ дало само время. В течение последнего года эксплуатации на компрессорных станциях КС-21 газопровода «Союз» и КС-39 газопровода «У-П-У» узла «Богородчаны» не зафиксировано ни одной аварийной остановки по причине отказа систем автоматики.

 

Скачать Каталог

Каталог 2017

Скачать Презентацию

Презентация

Обсудить на форуме

SCADA cистема > Голосовые сигнализации в VisualIntellect 2.0
Mike_McLaren 18-10-17 10:10
Микропроцессорные регуляторы > МТР-8 підключення датчику тиску
victor@mversion.mk.ua 18-09-17 11:58
Блоки управления, блоки ручных задатчиков > БРЗ 7i
Serg747 13-09-17 09:07
Микропроцессорные технологические индикаторы > итм-10 параметрі для печи азотации.
vp 08-09-17 15:59
Микропроцессорные регуляторы > МТР-8 и таймер
victor@mversion.mk.ua 08-09-17 11:09