CC BY
101Системы телемеханики для газовой отрасли
и
у
а
г
*
а о
Казанков Ярослав Андреевич
студент, физико-математический факультет, Камчатский государственный университет имени Витуса Беринга, [email protected]
В данной статье рассматриваются устройства, используемые в газовой отрасли для обеспечения контроля технологических параметров: давления газа на входе и выходе, наличие перепадов давления в фильтрах, срабатывание запорной арматуры раздельное и совместное проведение операций телеуправления, телесигнализации, телеизмерения и связи. Актуальность статьи обусловлена тем, что транзит газа по территории России остается одним из основных направлений в работе систем газоснабжения, создание систем для наблюдения и контроля за процессами транспорта газа — так называемые систем мониторинга регионального газоснабжения. В статье рассматривается схема автоматизированной системы диспетчерского управления режимами газоснабжения городских потребителей. Газоснабжение — это одна из форм энергоснабжения, представляющая собой деятельность по обеспечению потребителей газом, в том числе деятельность по формированию фонда разведанных месторождений газа, добыче, транспорту, хранению и поставкам газа. В статье рассматривается как природный газ из газового месторождения поступает на установку подготовки газа к транспорту, далее очищенный газ подается в газотранспортную систему, основным элементом которой являются магистральные газопроводы. В настоящее время внимание исследователей направлено на развитие методов мониторинга, разработку способов трубопроводной подачи газа удаленному от магистрального газопровода потребителю и устройств поиска мест утечек магистральных трубопроводов, что имеет непосредственное отношение к созданию системы мониторинга, разработку комплекса средств автоматизации контроля и управления. Статья раскрывает режимы работ системы телемеханизации, рассматривается организация систем телемеханики, проводится анализ существующего оборудования телемеханики применяемого на магистральных газопроводах. Ключевые слова: Системы телемеханики; Давление газа; Транспортировка газа; Дистанционное управление; Газопровод
Введение.
Основной задачей систем телемеханики газовых распределительных объектов является функция контроля технологических параметров: давления газа на входе и выходе, наличие перепадов давления в фильтрах, срабатывание запорной арматуры и т.п. Процесс формирования аварийных сигналов должен осуществляться с минимальными задержками в связи с необходимостью осуществления непрерывного контроля состояния объекта и возможности оперативного реагирования при возникновении каких-либо неисправностей.
В газораспределительных объектах диспетчерские службы могут оснащаться специализированными ЭВМ, которые обеспечивают обработку информации, поступающей посредством различных датчиков и выдачу рекомендаций оператору. В настоящее время начат процесс телемеханизации газораспределительных систем.
Устройства телемеханизации, а также комплекс технических средств автоматизированных систем управления (КТС АСУ) применяются для повышения надежности работы сетей автоматики и телемеханики (АТ). Средства АТ АСУ предназначены для обеспечения автоматического регулирования или стабилизации технологических параметров и безопасности работы объектов газораспределительных сетей, а в случае выхода контролируемых параметров за допустимые пределы работы они должны обеспечивать прекращение подачи газа.
Основная часть.
Автоматизированные системы управления (АСУ) являются наиболее высшей ступенью диспетчеризации газораспределительных сетей. Это было достигнуть за счет оснащения диспетчерских служб ЭВМ, позволяющей принимать гибкие и быстрые решения по управлению процессом газоснабжения. В комплексной системе управления газовым хозяйством страны АСУ находится на стыке между Единой автоматизированной системой газоснабжения страны и АСУ городской (районной) газораспределительной системы. Взаимодействие данных систем может обеспечиваться только при их полной совместимости, а также едином порядке получения, обработки и хранения информации, объединения документации, идентичности их кодов.
Основной целью внедрения АСУ газовым хозяйством является повышение эффективности
работы газораспределительных систем на основе совершенствования их организационной структуры и методов управления.
При этом необходимо оперативное управление работой газораспределительных пунктов; четкое управление газовыми распределительными процессами между потребителями; контроль за расходом газа; учет количества получаемого и отпущенного потребителям газа; и др [1,2].
Основой АСУ газораспределительных сетей становятся специализированные вычислительные центры (СВЦ).
Примерная схема АСУ режимами газоснабжения приведена на рисунке 1. Она показывает варианты применения схемы: в качестве диспетчера и диспетчера-автомата. Во втором варианте на рисунке 1 штриховой линией показаны дополнительные элементы устройства управления исполняющие механизмы. В первом случае схема разомкнута, а во втором - замкнута с обратными связями через объекты управления и пункты контроля [2].
Рис. 1 Примерная структурная схема автоматизированной системы диспетчерского управления режимами газоснабжения городских потребителей.
Система состоит из: выходного устройства, необходимого для диспетчерского управления работой ЭВМ; устройства управления (УУ), предназначенного для обратной связи ЭВМ с объектами контроля (регуляторам давления); исполнительных механизмов (ИМ), воздействующих на объекты контроля; объекты управления (ОУ). Основным отличием рассмотренной АСУ от стандартных систем диспетчеризации
является оснащение диспетчерской службы ЭВМ, позволяющей принимать быстрые и четкие решения в процессе управления газоснабжением [3].
В газораспределительных системах основными объектами контроля являются: газгольдерные и газораспределительные станции; основные газорегуляторные пункты и газорегуля-торные установки; отдельные точки газопроводов. Эти объекты контроля в системах телемеханики служат местами сосредоточения объектов контроля параметров телемеханизации. Согласно действующих СПиН в газораспределительных системах подлежат обязательному контролю следующие объекты: ГРС; ГРП, питающие сети высокого и среднего давления; ГРП, питающие тупиковые сети низкого давления; ГРП промышленных, энергетических и коммунально-бытовых предприятий с потреблением газа более 1000 м3/ч или предприятий с особым режимом газоснабжения; газгольдерные станции; отдельные характерные точки газовой сети.
Процессы автоматизации газораспределительных систем должны осуществлять:
передачу на АСУ аварийных сигналов и сигналов предупреждения в случае отклонения контролируемых параметров газа от установленных норм;
централизованное управление настройками датчиков давления газа и отключающих устройств на ГРС для обеспечения наиболее оптимальных режимов эксплуатации системы газоснабжения;
наличие возможностей измерения требуемых параметров газа. Основные параметры, подлежащие контролю со стороны систем телемеханизации: давление, расход и температура газа в ГРС, температура внутреннего воздуха и загазованность в помещениях.
Процессы телемеханизации объектов обеспечиваются средствами телеизмерения, телеуправления и телесигнализации. Телеизмерение - передача с необходимой точностью сообщения о текущих параметрах давления, уровня расхода и температуры газа с пунктов контроля на диспетчерский пункт [3,4].
Средствами телеуправления, оснащают устройства контроля регуляторов давления (пилоты), управляемые клапаны и задвижки. Средствами телесигнализации оборудуют большинство объектов телемеханического контроля.
Все пункты контроля оснащают средствами двусторонней связи с диспетчерским пунктом, их оборудуют в специальных помещениях, которые должны обеспечивать нормальные условиях эксплуатации устройств автоматики и телемеханики. Устройства телемеханики относят к комплексным системам, предназначенным для территориально- рассредоточенных объектов.
О 55 К* £
55 т П 1
и
у
а
г
*
а б
Устройства телемеханики служб диспетчеризации должны обеспечивать: полный контроль текущих параметров газоснабжения; передачу сообщений на диспетчерский пункт в случае нарушения требуемого режима газоснабжения, а также при возникновении аварийных ситуаций и неисправностей; централизованное управление клапанами и задвижками на ГРС, а также устройствами настройки регуляторов давления соответствующих ГРП; контроль положения объектов телеуправления; двустороннюю обратную связь между пунктами контроля и диспетчерской службой.
Система телемеханики ГРС конструктивно состоит из трех основных частей: полукомплекта диспетчерского пункта; полукомплектов контролируемых пунктов [4].
Пункты контроля - места сосредоточения объектов телемеханики (ТМ), телесигнализации (ТС) и телеизмерения (ТИ). Условная техническая дальность действия телемеханической аппаратуры в настоящее время принята равной 25 км. В случае необходимости передачи информации на большие расстояния, снижают значения электрического затухания.
Системы телемеханизации работают в двух основных режимах: автоматический опрос объектов управления и выборочное соединение с диспетчерским пунктом отдельного объекта. Информация измеренных параметров газа воспроизводится путем вывода ее на АСУ и другие показывающие приборы, а также регистрации самопишущими приборами.
Разработанная в середине 90-х годов, СТН-3000 в настоящее время наибольшую известность получила на добывающих и транспортных предприятиях ОАО «Газпром», где она широко используется для автоматизации газопроводов, газораспределительных (ГРС) и газоизмерительных (ГИС) станций, кустов газовых скважин и станций подземного хранения газа (СПХГ) .
Решения АТГС интегрируют КП телемеханики линейной части, ЭХЗ и САУ ГРС в единую систему с единым каналом передачи данных и единым входом в АСУТП.
Данный подход позволяет применять единую систему связи, единый концентратор (ЦКИ) и единый резервный АРМ телемеханики, что существенно экономит затраты на реализацию и упрощает и сопровождение самой системы.
КП телемеханики, оснащенный мощным контроллером, обладает высокой функциональностью, надежен в работе и характеризуется низким энергопотреблением. Как система в целом, так и её компоненты обладают модульной структурой, созданные с их применением системы легко расширяемы (без останова контроля над объектом и без потери разработанных ранее приложений).
Система обеспечивает в реальном масштабе времени следующие основные функции: сбор, передачу, прием данных с объектов (текущих параметров, сообщений телесигнализации, команд телеуправления и телерегулирования, интегральных значений параметров); анализ полученных данных и проверку их достоверности; отображение результатов анализа и контроля (в виде текста на технологических схемах и в таблицах, графиков, цветовой и звуковой сигнализации); проведение в реальном времени необходимых расчетов и диагностики технологического и сетевого оборудования; прямое управление объектом с обеспечением передачи и выполнения команд; "дружественный" диалог с пользователем при выполнении всех указанных действий.
Функции, выполняемые контролируемыми пунктами, постоянно расширяются.
В настоящее время КП реализуются на базе программируемых логических контроллеров серии Соп1го^ауе или их аналогов российского производства серии СТН-3000-РКУ.
Заключение.
Устройства телемеханики обеспечивают раздельное и совместное проведение операций телеуправления, телесигнализации, телеизмерения и связи. В первом случае телемеханические устройства называют функциональными, во втором — комбинированными. Комбинированные устройства могут выполнять несколько видов телемеханических операций, но не решают все задачи контроля и управления. Эти задачи решают комплексные телемеханические системы, обеспечивающие передачу сигналов телеуправления, телесигнализации и телеизмерения, а также осуществление телефонных переговоров по общей линии связи.
Литература
1. Жила В. А. Автоматика и телемеханика систем газоснабжения: Учебник.-М.: ИНФРА-М, 2007.-238с.
2. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981-1985 гг. и на период до 1990 года. - М.: Политиздат, 1981. - 95 с.
3. Казанков Я. А. Системы телемеханики применяемые в газопроводах. Магистерская работа. Петропавловск-Камчатский, 2016.
4. Автоматизированные системы управления городским хозяйством /Под ред.В.М.Глушкова. Киев: 'ЧЗудгвельник", 1978.- 144 с
Systems of telemechanics for gas industry
Kazankov Ya.A.
Kamchatka state university of Vitus Beringa, [email protected]
This article deals with devices used in the gas industry to provide control of technological parameters: gas pressure at the inlet and outlet, the presence of pressure drops in the filters, the operation of the shut-off valves separate and joint operations of telecontrol, tele-signaling, telemetry and communication. The relevance of the article is due to the fact that transit of gas through Russia remains one of the main directions in the operation of gas supply systems, the creation of systems for monitoring and controlling the processes of gas transport - the so-called monitoring systems for regional gas supply. The article deals with the scheme of an automated dispatch control system for gas supply modes of urban consumers. Gas supply is one of the forms of energy supply, representing activities to provide consumers with gas, including the formation of a fund for explored gas fields, production, transportation, storage and supply of gas. The article examines how natural gas from a gas field enters the gas preparation unit for transport, then the purified gas is supplied to the gas transportation system, the main element of which are gas mains. Currently, the attention of researchers is directed to the development of monitoring methods, the development of methods for pipeline gas supply to the consumer remote from the main gas pipeline and devices for locating leaks of main pipelines, which is directly related to the creation of a monitoring system, the development of a complex of control and management automation equipment. The article reveals the modes of operation of the telemechanization system, the organization of telemechanics systems is considered, and the existing telemechanics equipment used on the main gas pipelines is analyzed.
Keywords: telemechanics system; gas pressure; transportation
of gas; remote control; gas pipelines References
1. There lived V. A. Avtomatika and telemechanics of systems of
gas supply: Textbook. - M.: INFRA-M, 2007. - 238 pages.
2. The main directions of economic and social development of
the USSR for 1981-1985 and for the period till 1990. - M.: Politizdat, 1981. - 95 pages.
3. Ya. A cauldrons. The systems of telemechanics applied in gas
pipelines. Master's thesis. Petropavlovsk-Kamchatsky, 2016.
4. Automated control systems for municipal economy / Under the
editorship of V. M. Glushkov. Kiev: 'Chzudgvelnik", 1978. -144 with
О
R >
£
R
n
4
