1.2. Автоматизация систем газоснабжения и газопотребления
Принципы автоматизации систем газоснабжения и газопотребления зависят от проводимых технологических процессов: транспортирование, хранение, сжигание или переработка газа в промышленных и бытовых условиях.
В состав систем газоснабжения входят:
газопроводы и газовое оборудование различных зданий;
газораспределительные станции (ГРС);
газорегуляторные пункты и установки (ГРП, ГРУ);
газонаполнительные станций (ГНС) и пункты (ГНП);
промежуточные склады баллонов (ПСБ);
стационарные автомобильные газозаправочные станции (АГЗС) и пункты (АГЗП);
испарительные и смесительные установки сжиженных углеводородных газов (СУГ).
Системы газоснабжения населенных пунктов и отдельных потребителей газа должны обеспечивать надежное и безопасное газоснабжение, а также возможность оперативного отключения потребителей в случае аварийных ситуаций.
Комплекс средств автоматизации должен обеспечивать надежную и безопасную работу производственных отделений в соответствии с технологической схемой и предусматривать:
контроль состояния основного и вспомогательного оборудования;
автоматическое управление и защиту;
сигнализацию о возникновении аварийных ситуаций.
Рассмотрим на примере автоматизации ГРС общие принципы автоматизации источников газоснабжения.
Система автоматизации ГРС предусматривает решение следующих основных задач:
контроля давления газа на входе и выходе АГРС;
контроля перепада давления на фильтрах;
контроля температуры газа на входе и выходе подогревателей;
контроля уровня конденсата в дренажной емкости;
контроля уровня одоранта в рабочей емкости и в резервуаре;
контроля загазованности помещений;
контроля состояния переключающих кранов;
контроля количества газа, пропускаемого ГРС;
контроля несанкционированного доступа;
регулирование выходного давления газа;
управление узлом одоризации;
переключение линий редуцирования;
управление температурой нагрева газа;
управление вытяжной вентиляцией;
дистанционное управление кранами и регуляторами давления;
аварийная остановка АГРС;
отключение линий редуцирования (осуществляет ПЗК);
сброс газа на свечу (осуществляет ПСК);
сигнализация загазованности; охранная и пожарная сигнализация;
сигнализация отклонения технологических параметров от нормы (уровни в емкостях, перепад давления на фильтрах).
Функциональная схема автоматизации ГРС приведена на рис. 62. Как видно из рисунка, система автоматизации ГРС представляет собой двухуровневую иерархическую систему управления, у которой связь между уровнями осуществляется с помощью системы линейной телемеханики (СЛТМ) по кабельным и беспроводным каналам связи. При этом на ГРС должен располагаться контролирующий пункт (КП СЛТМ), представляющий нижний уровень системы управления, а пункт управления (ПУ СЛТМ) – у диспетчера службы ГРС эксплуатирующей газотранспортной организации, где решаются задачи верхнего уровня.
В соответствии с приведенной схемой автоматизации, входное и выходное давление газа контролируется с помощью манометров поз.1 и поз.14, по показаниям которых осуществляется подача газа потребителю по байпасной линии. При помощи манометра поз.13 контролируется давление на выходе основной и резервной линии редуцирования ГРС.
Перепад давления на фильтрах газа контролируется и сигнализируется с помощью двухканального регистрирующего прибора поз.2б, расположенного на щите автоматики АГРС по сигналам от преобразователей давления поз.2а-1 и поз.2а-2. По этому параметру определяется степень загрязнения фильтров газа как по месту, так и дистанционно.
Для контроля состояния теплообменных поверхностей подогревателей газа на ГРС, температура газа замеряется на их входах и выходах датчиками температуры поз.8а-1, поз.8а-2 и поз.9а-1, 9а-2, сигналы с которых поступают на вторичные регистрирующие приборы поз.8б и поз.9б. Сигнал о температуре газа в теплообменниках поступает через систему телемеханики на показывающие и сигнализирующие устройства поз.8в и поз.9в, расположенные на диспетчерском пункте управления.
Температура горячей воды, поступающей в подогреватели газа от теплогенерирующей установки, регулируется регулятором температуры прямого действия поз.16. Давление газа на собственные нужды АГРС (для системы обогрева) поддерживается регулятором прямого действия поз.15.
Регулирование давления газа в основной и резервной линиях редуцирования ГРС осуществляется при помощи регуляторов прямого действия поз.3 и поз.4.
При повышении (понижении) выходного давления газа от требуемого значения происходит отключение линий редуцирования за счет срабатывания предохранительных запорных клапанов (ПЗК) поз.5 и поз.6.
Для предотвращения срабатывания ПЗК на ГРС предусмотрен предохранительный сбросной клапан (ПСК) поз.17, срабатывающий при повышениях давления на выходе АГРС.
На ГРС может предусматриваться автоматическое переключение линий редуцирования с основной на резервную и наоборот при нарушении режима редуцирования. Состояние линий редуцирования контролируется датчиками давления поз.10а поз.11а, сигнал с которых подается на автоматические переключатели поз.10б и поз.11б, выдающие импульс на отсечные клапаны, расположенные на входах и выходах линий редуцирования. Информация об автоматическом переключении линий редуцирования подается на сигнализирующие устройства поз.10в и поз.11в, расположенные на диспетчерском пункте управления.
Система учета газа состоит из расходомерного управляющего комплекса поз.12б, на вход которого поступают сигналы от датчиков расхода поз.12а-3, поз.12а-4 и датчиков температуры поз.12а-1, поз.12а-2, а также от датчика давления поз.12а. В зависимости от расхода газа расходомерный комплекс выдает управляющий сигнал на дозирующий клапан в линии подачи одоранта. Информация о количестве газа, проходящего через АГРС, поступает на измеритель поз.12б, расположенный в диспетчерском пункте управления, по каналам СЛТМ.
Уровень в рабочей емкости одоранта и в дренажной емкости контролируется с помощью датчиков поз.19а и поз.18а, сигналы с которых поступают соответственно на сигнализаторы уровня поз.19б и поз.18б, расположенные на щите автоматики ГРС, а также на диспетчерский пункт управления.
Для контроля загазованности в производственном помещении ГРС предусматривается использование двухпорогового газосигнализатора поз.20б, на который поступает сигнал с термохимического датчика загазованности поз.20а. При достижении уровня загазованности 20% нижнего концентрационного предела взрываемости (НКПВ) сигнализатор включает электродвигатель вытяжного вентилятора с помощью магнитного пускателя поз.21, а при достижении уровня загазованности 50% НКПВ сигнализатор приводит в действие электроприводную задвижку, расположенную на входе ГРС, отключая газораспределительную станцию от магистрального трубопровода. Коммутация электрических выходных цепей сигнализатора осуществляется по принципу «сухой контакт». Срабатывание сигнализатора по двум порогам загазованности отображается сигнальными лампами на щите автоматики ГРС и диспетчерском пункте управления. Дистанционное отключение ГРС при аварийных ситуациях может быть осуществлено как с диспетчерского пункта, так и со щита автоматики, с помощью электрических кнопок поз.23 и поз.7, соответственно.