Каталог продукции
Измерители уровня/Уровнемеры
Сигнализаторы уровня жидкости
Средства автоматизации
О компании
Услуги
Сервис
В настоящее время динамично развивающимся направлением в технологии хранения нефтепродуктов являются топливно-заправочные комплексы (ТЗК), особенно это относится к хранилищам авиационного топлива. Динамика создания новых ТЗК сродни процессам роста числа АЗС. Да и задачи, в основном, те же:
Не редки случаи, когда в аэропортах параллельно с уже действующим многие годы ТЗК возникают альтернативные комплексы. Зачастую оснащенный более современным оборудованием такой ТЗК предлагает и более качественное топливо, например, для воздушных судов заграничного производства.
В этой связи становится актуальной задача комплексной автоматизации ТЗК как реконструируемых старых, так и вновь строящихся.
Ниже рассматриваются основные компоненты автоматизированной системы (далее «система») управления типовым ТЗК, при этом обращается внимание на модульную компоновку системы, как средства ее универсальности и способности оптимальной адаптации к особенностям различных вариантов автоматизируемых объектов.
Типовой ТЗК средней мощности обычно включает в себя два пункта приема авиатоплива из автомобильных и железнодорожных цистерн, два пункта налива для топливозаправщиков и резервуарный парк. Каждый из пунктов приема / налива оборудован собственным насосом. Резервуарный парк обычно состоит из трех основных вертикальных резервуаров для авиатоплива объемом порядка 2000 м3 и пяти-шести горизонтальных резервуаров объемом около 70 м3. Вертикальные резервуары являются основными накопителями и хранилищами авиатоплива, они оснащены управляемыми электрозадвижками. Через часть горизонтальных резервуаров ведется отпуск нефтепродуктов в топливозаправщики, другая часть используется в технологических целях: сбор сточных вод и отстоя, аварийный сброс.
Объектами контроля и автоматизации ТЗК являются: вертикальные и горизонтальные резервуары, насосы пунктов приема / налива и управляемые электроклапаны и электрозадвижки.
Компоновка системы: в качестве полевого оборудования и средств управления используются соответственно датчики и контроллеры производства ЗАО «Альбатрос» взрывобезопасного исполнения. Тип соединения между оборудованием взрывоопасной и взрывобезопасной зон – «звезда», физический интерфейс – «токовая петля» с параметрами соответствующими требованиям вида взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь».
Средства контроля и автоматизации состоят из:
1. Резервируемый контроль перелива резервуаров ведется посредством двух независимых устройств. Под независимостью устройств понимается наличие индивидуального для каждого из них датчика уровня и линии воздействия на источник налива (насос).
Первым устройством служит уровнемер, образованный датчиком уровня ДУУ2М и интерфейсным модулем МСД2 КПК ГАММА-11. Одним из настраиваемых программируемых параметров модуля МСД2 является значение аварийной уставки уровня наполнения резервуара. По выполнению условия срабатывания этой уставки КПК ГАММА-11 через каналы дискретного вывода (ключи) формирует сигнал останова насоса.
Вторым устройством контроля является сигнализатор СУР5 (СУР6). Более простой в отличие от уровнемера, не отягощенный аппаратными и программными дополнениями, он фактически реализует резервирование аварийного останова насоса от КПК ГАММА‑11. Силовые ключи СУР5 обычно вводятся непосредственно в цепь управления насосом, что при срабатывании сигнализатора обеспечивает безусловное отключение насоса.
2. Контроль качества авиатоплива. Конечной и основной целью работы ТЗК является высококачественный керосин, очищенный от примесей. Это достигается выполнением ряда технологических процедур:
Автоматический контроль за состоянием водяной подушки в емкостях хранения, оповещение персонала при ее аварийных уровнях обеспечивает КПК ГАММА-11. В соответствии с технологическим регламентом он управляет транспортом жидкостей по выбранным линиям трубопровода.
3. Количественный учет авиатоплива является частью процесса контроля жидкостного баланса по ТЗК. Актуальность текущего мониторинга количества топлива очевидна и связана, в первую очередь, с эффективностью общего планирования работы ТЗК. Не последнее место, однако, занимает и фискальная отчетность.
Количественный учет продукта в емкостях хранения основан на косвенном методе с применением гидростатического принципа. В процедуре определения количества авиатоплива используются:
На основании этих данных компьютером АРМ оператора выполняются собственно вычисления объема и массы. Результаты вычислений представляются в виде распределенных по емкостям количественных значений объема и массы и общего жидкостного баланса по ТЗК.
4. Повышение общей безопасности обусловлено применением комплекса мер контроля состояния воздушной и наземной среды ТЗК. КПК ГАММА-11 обеспечивает сбор и обработку данных с систем контроля загазованности, пожаротушения, санкционированного доступа и др. Общий алгоритм принятия решения о степени аварийности на объекте заложен в КПК ГАММА-11. Именно с помощью его каналов ввода/вывода формируются сигналы оповещения, автоматических блокировок и остановов. Способность КПК ГАММА-11 логически программироваться позволяет реализовать любой регламент безопасного отключения агрегатов, в том числе, и непосредственно во взрывоопасной зоне.
Визуализация состояния ТЗК на мнемосхеме АРМ оператора предусматривает цветную окраску изображений узлов и агрегатов объекта. Это позволяет оперативно обращать внимание персонала на происходящие события в режиме реального времени. Так, аварийные состояния обычно выделяются красным цветом, а нормально работающие агрегаты – зеленым.
Особенностью автоматизированной системы является функция определения целостности резервуаров. Специализированный алгоритм контроля изменения количества продукта позволяет с большой долей вероятности определять наличие утечек из емкостей хранения. В основе этого алгоритма лежит анализ архива долговременных статических наблюдений. Способность фиксировать факты утечек, оценивать их количественные значения – это еще один из элементов повышения общей, в том числе и экологической, безопасности ТЗК.
Ядром системы является КПК ГАММА-11. Особенностью этого контроллера является возможность компоновки его функционального состава адекватно задаче управления. Оптимальность решения этой задачи обеспечивается модульной структурой каналов ввода/вывода КПК ГАММА-11 и использованием одного из двух типов модуля процессора: МП7 или МП9.
Система может проектироваться в одном из двух вариантов. Первый вариант стоится на контроллерах с модулем МП7 и реализует принцип локальных автоматов с распределенными контурами управления, где под локальным автоматом понимается отдельный КПК ГАММА-11. В том случае, если мощности одного контроллера недостаточно или особенности ТЗК напрямую предусматривают наличие нескольких разделенных между собой управляющих сегментов, компоновка системы строится путем тиражирования КПК ГАММА-11 с жестко очерченными обязанностями. При этом общее информационное поле системы и межсегментное взаимодействие достигаются посредством сетевого интерфейса RS-485.
Во втором варианте используется контроллер с более мощным процессором - модуль МП9. Система становится централизованной, каналы ввода/вывода могут быть объединены в удаленные от модуля МП9 группы с соединением типа «звезда». В таком варианте контроллер способен, в определенной степени, выполнять ряд функций АРМ оператора.
Эти варианты имеют свои достоинства и свои недостатки, однако общим для них является компоновка каналов ввода состояний контролируемого объекта в виде как физических структур (уровнемеры, сигнализаторы и др.), так и библиотечных элементов логического программирования. Именно в этом заключается универсальность типового решения задачи автоматизации ТЗК, выраженная в способности ее к тиражированию и масштабированию.
Технические характеристики системы приведены в таблице 1. Указанные параметры относятся к категории основных, однако особенности конкретных приложений системы могут быть реализованы с помощью функционала КПК ГАММА‑11. Так, например, задачи расходометрии решаются модулем расходомера МР2, обеспечивающим, в частности, относительные погрешности измерения мгновенного расхода и нарастающего объема – 0,02 %. В таблице 1 также не приводятся мощности системы по аналоговому и дискретному вводу/выводу. Данные характеристики, обычно, индивидуальны для объекта автоматизации и легко формируются в рамках КПК ГАММА-11 его модульными аппаратными средствами.
Таблица 1
| Наименование параметра | Значение |
|---|---|
| 1. Метрологические характеристики: | |
| 1.1. Основная погрешность измерения уровня взлива | до ± 1 мм |
| 1.2. Основная погрешность измерения уровня раздела сред | до ± 5 мм |
| 1.3. Абсолютная погрешность измерения температуры | до ± 0,5 °С |
| 1.4. Абсолютная погрешность определения положения уровня (СУР) | ± 10 мм |
| 1.5. Относительная погрешность определения объема брутто | до ± 0,35 % |
| 1.6. Относительная погрешность определения объема фазы жидкости | до ± 0,65 % |
| 1.7. Относительная погрешность градуировочных таблиц | до ± 0,1 % |
| 2. Максимальное число контролируемых резервуаров / контроллер: | |
| 2.1. без автоматизированного управления запорной арматурой | до 32 |
| 2.2. с управлением электрозадвижками, клапанами и насосами | до 16 |
| 3. Характеристики ТЗК: | |
| 3.1. Высота контролируемых резервуаров | от 1 до 25 м |
| 3.2. Удаленность резервуара от АРМ оператора | до 1,5 км |
| 4. Температура внешней среды, °С | от - 45 до 75 |
| 5. Температура контролируемой среды, °С | от - 45 до 120 |
| 6. Климатическое исполнение датчиков / контроллера | ОМ1,5 / УХЛ4 |
| 7. Степень защиты датчиков / контроллера | IP68 / IP20 |
| 8. Вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь» | Есть |
| 9. Маркировка взрывозащиты | ExibIIB |
| 10. Логическое программирование | Есть |
| 11. Коммуникационные сетевые интерфейсы | RS-485,Ethernet |
АРМ оператора строится на базе РС совместимого промышленного компьютера и SCADA-системы стороннего производителя. Средством отображения информации о состоянии объекта служит монитор АРМ оператора. В зависимости от размеров и характеристик этого монитора формируется структура технологических экранов и формы стилизованных изображений узлов объекта автоматизации. На рис. 1 приведен фрагмент мнемосхемы ТЗК, относящийся к резервуарному парку. Измеренные параметры отображаются в графическом виде, в форме транспарантов и могут менять цветовую окраску.
Средства АРМ оператора позволяют вести архив состояния ТЗК по ряду параметров и формировать отчетность в требуемом заказчиком виде, в том числе и для фискальных органов.
Решение задачи оснащения АРМ оператора и системы в целом современными коммуникационными средствами не вызывает трудностей, т.к. основано на применении широко распространенных пакетов программного обеспечения для РС совместимых компьютеров. Более того, и модернизация коммуникационной конфигурации может быть проведена достаточно оперативно и недорого.
В заключении, вывод об автоматизированной системе контроля и управления типовым ТЗК, как современном техническом широко востребованном решении, отвечающем нормативным требованиям безопасности и обустройства хранилищ нефтепродуктов, подтверждают следующие ее функциональные способности:
Просмотреть статью. Журнал «Промышленные АСУ и Контроллеры» №03/2008 (в формате PDF, 302 Kb)