Магистральные нефтепродуктопроводы. Нормы вибрации и погрешность оценки вибрационного состояния оборудования Требования безопасности при эксплуатации и ремонте механо-технологического оборудования нпс

Разработка рекомендаций по снижению влияния вибрации на организм слесаря V разряда технологических установок ЛПДС «Пермь» ОАО «Северо-западные магистрали нефти»

Как указывалось выше, на магистральном нефтепроводе производственные рабочие подвергаются влиянию многих вредных и опасных факторов. В данном разделе будет рассмотрен наиболее вредный фактор головной нефтеперекачивающей станции, отрицательно влияющий на организм - вибрация.

При работе в условиях вибраций производительность труда снижается, растет число травм. На некоторых рабочих местах вибрации превышают нормируемые значения, а в некоторых случаях они близки к предельным. Обычно в спектре вибрации преобладают низкочастотные вибрации отрицательно действующие на организм. Некоторые виды вибрации неблагоприятно воздействуют на нервную и сердечно-сосудистую системы, вестибулярный аппарат. Наиболее вредное влияние на организм человека оказывает вибрация, частота которой совпадает с частотой собственных колебаний отдельных органов.

Производственная вибрация, характеризующаяся значительной амплитудой и продолжительностью действия, вызывает у работающих раздражительность, бессонницу, головную боль, ноющие боли в руках людей, имеющих дело с вибрирующим инструментом. При длительном воздействии вибрации перестраивается костная ткань: на рентгенограммах можно заметить полосы, похожие на следы перелома - участки наибольшего напряжения, где размягчается костная ткань. Возрастает проницаемость мелких кровеносных сосудов, нарушается нервная регуляция, изменяется чувствительность кожи. При работе с ручным механизированным инструментом может возникнуть акроасфиксия (симптом мертвых пальцев) - потеря чувствительности, побеление пальцев, кистей рук. При воздействии общей вибрации более выражены изменения со стороны центральной нервной системы: появляются головокружения, шум в ушах, ухудшение памяти, нарушение координации движений, вестибулярные расстройства, похудение.

Методы борьбы с вибрацией базируются на анализе уравнений, описывающих колебания машин и агрегатов в производственных условиях. Эти уравнения сложны, т.к. любой вид технологического оборудования (так же как и его отдельные конструктивные элементы) является системой со многими степенями подвижности и обладает рядом резонансных частот.

где m - масса системы;

q - коэффициент жесткости системы;

Х - текущее значение вибросмещения;

Текущее значение виброскорости;

Текущее значение виброускорения;

Амплитуда вынуждающей силы;

Угловая частота вынуждающей силы.

Общее решение этого уравнения содержит два слагаемых: первый член соответствует свободным колебаниям системы, которые в данном случае являются затухающим из-за наличия в системе трения; второй - соответствует вынужденным колебаниям. Главная роль - вынужденные колебания.

Выражая вибросмещение в комплексном виде и подставив соответствующие значения и в формулу (5.1) найдем выражения для соотношения между амплитудами виброскорости и вынуждающей силы:

Знаменатель выражения характеризует сопротивление, которое оказывает система вынуждающей переменной силе, и называется полным механическим импедансом колебательной системы. Величина составляет активную, а величина - реактивную часть этого сопротивления. Последняя состоит из двух сопротивлений - упругого и инерционного - .

Реактивное сопротивление равно нулю при резонансе, которому соответствует частота

При этом система оказывает сопротивление вынуждающей силе только за счет активных потерь в системе. Амплитуда колебаний на таком режиме резко увеличивается.

Таким образом, из анализа уравнений вынужденных колебаний системы с одной степенью свободы следует, что основными методами борьбы с вибрациями машин и оборудования являются:

1. Снижение виброактивности машин: достигается изменением технологического процесса, применением машин с такими кинематическими схемами, при которых динамические процессы, вызываемые ударами, ускорениями и т. п. были бы исключены или предельно снижены.

· замена клепки сваркой;

· динамическая и статическая балансировка механизмов;

· смазка и чистота обработки взаимодействующих поверхностей;

· применение кинематических зацеплений пониженной виброактивности, например, шевронных и косозубых зубчатых колес вместо прямозубых;

· замена подшипников качения на подшипники скольжения;

· применение конструкционных материалов с повышенным внутренним трением.

2. Отстройка от резонансных частот: заключается в изменении режимов работы машины и соответственно частоты возмущающей вибросилы; собственной частоты колебаний машины путем изменения жесткости системы.

· установка ребер жесткости или изменение массы системы путем закрепления на машине дополнительных масс.

3. Вибродемпфирование: метод снижения вибрации путем усиления в конструкции процессов трения, рассеивающих колебательную энергию в результате необратимого преобразования ее в теплоту при деформациях, возникающих в материалах, из которых изготовлена конструкция.

· нанесение на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение: мягких покрытий (резина, пенопласт ПХВ-9, мастика ВД17-59, мастика «Анти-вибрит») и жестких (листовые пластмассы, стеклоизол, гидроизол, листы алюминия);

· применение поверхностного трения (например, прилегающих друг к другу пластин, как у рессор);

· установка специальных демпферов.

4. Виброизоляция: уменьшение передачи колебаний от источника к защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Эффективность виброизоляторов оценивают коэффициентом передачи КП, равным отношению амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта, или действующей на него силы к соответствующему параметру источника вибрации. Виброизоляция только в том случае снижает вибрацию, когда КП < 1. Чем меньше КП, тем эффективнее виброизоляция.

· применение виброизолирующих опор типа упругих прокладок, пружин или их сочетания.

5. Виброгашение - увеличение массы системы. Виброгашение наиболее эффективно при средних и высоких частотах вибрации. Этот способ нашел широкое применение при установке тяжелого оборудования (молотов, прессов, вентиляторов, насосов и т. п.).

· установка агрегатов на массивный фундамент.

6. Индивидуальные средства защиты.

Поскольку методы коллективной защиты нерационально применять в связи с их большой затратоемкостью (для этого необходимо полностью пересмотреть планы модернизации оборудования предприятия), то в данном разделе рассмотрим и проведем расчеты по использованию средств индивидуальной защиты для уменьшения влияния вибраций на организм производственного персонала, обслуживающего насосные системы головной нефтеперекачивающей станции.

В качестве средств защиты от вибрации при работе выберем антивибрационные рукавицы и специальную обувь.

Таким образом, чтобы уменьшить влияние вибрации рабочему необходимо применять следующие средства индивидуальной защиты:

Отличительные характеристики: уникальные виброзащитные перчатки от самого широкого спектра низкочастотных и высокочастотных колебаний. Манжеты: водительская крага с «липучкой». Особая стойкость к истиранию, разрыву. Маслобензоотталкивающие. Отличный сухой и влажный (промасленный) захват. Антистатичные. Антибактериальная обработка. Подкладка: наполнитель «Гельформ». Снижение вибрации в процентном соотношении до безопасного уровня (снятие синдрома вибрации системы кисть-предплечье): низкочастотные колебания от 8 до 31,5 Гц - на 83%, среднечастотные колебания от 31,5 до 200 Гц - на 74%, высокочастотные колебания от 200 до 1000 Гц - на 38%. Работа при температуре от +40°С до -20°С. ГОСТ 12.4.002-97, ГОСТ 12.4.124-83. Модель 7-112

Материал покрытия: бутадиеновый каучук (нитрил). Длина: 240 мм

Размеры: 10, 11. Цена - 610,0 рублей за пару.

Антивибрационные полусапоги имеют многослойную резиновую подошву. Такие, например, как Сапоги РАНГ КЛАССИК, которые рекомендуются для предприятий нефтегазового комплекса и производств, где используются агрессивные вещества. Верх выполнен из качественной натуральной водоотталкивающей кожи. Износоустойчивая МБС, КЩС подошва. Метод крепления подошвы Goodyear. Боковые петли для удобного надевания. Металлический подносок ударной прочностью 200 Дж защищает стопу от ударов и сдавливания. Светоотражающие элементы на голенище визуально обозначают присутствие человека при работах в условиях плохой видимости или темного времени суток. ГОСТ 12.4.137-84, ГОСТ 28507-90, EN ISO 20345:2004. Материал верха: натуральная лицевая кожа, ВО. Подошва: монолитная многослойная резина. Цена - 3800,0 за пару.

Таким образом, используя данные средства индивидуальной защиты, можно сократить влияние вибрации на организм рабочего. Если выдавать на один год 4 пары перчаток и одну пару антивибрационных сапог, то предприятие будет дополнительно тратить на каждого работника ориентировочно 2000,0 рублей в месяц. Данные расходы можно считать экономически обоснованными, поскольку они являются профилактикой профессиональных заболеваний. Таких, как, например, вибрационная болезнь, являющаяся причиной для постановки работника на инвалидность.

Кроме того, рационально также соблюдать режим рабочего времени. Так, длительность работы с вибрирующим оборудованием не должна превышать 2/3 рабочей смены. Операции распределяют между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного действия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15...20 мин. Рекомендуется делать перерывы на 20 мин через 1...2ч после начала смены и на 30 мин через 2 ч после обеда.

Во время перерывов следует выполнять специальный комплекс гимнастических упражнений и гидропроцедуры - ванночки при температуре воды 38 °С, а также самомассаж конечностей.

Если вибрация машины превышает допустимое значение, то время контакта работающего с этой машиной ограничивают.

Для повышения защитных свойств организма, работоспособности и трудовой активности следует использовать специальные комплексы производственной гимнастики, витаминную профилактику (два раза в год комплекс витаминов С, В, никотиновую кислоту), спецпитание.

Комплексно применяя вышеперечисленные методы, можно снизить влияние такого вредного фактора, как вибрация и предотвратить его переход из разряда вредных в разряд опасных факторов.

Выводы по пятому разделу

Таким образом, в данном разделе рассмотрены условия труда слесаря V разряда технологических установок ЛПДС «Пермь» ОАО «Северо-западные магистрали нефти».

Наиболее опасными и вредными факторами на данном рабочем месте являются: шум, вибрация, испарения нефтепродуктов, возможность заражения энцефалитом и боррелиозом в весеннее-летний период. Наиболее опасным из них является воздействие вибрации. В связи с этим, были выполнены рекомендации, направленные на устранение негативного влияния данного фактора. Для этого рационально на период 12 месяцев обеспечить рабочий состав индивидуальными средствами защиты в количестве (из расчета на одного человека) 4 пар антивибрационных перчаток и одной пары антивибрационных сапог, что позволит в несколько раз снизить влияние указанного фактора.

Общая и местная вибрация по-разному действуют на организм человека, поэтому для них установлены и различные предельно допустимые значения.

Нормируемыми параметрами общей вибрации являются среднеквадратичные значения колебательной скорости в октавных полосах частот или амплитуды перемещений, возбуждаемые работой оборудования (машин, станков, электродвигателей, вентиляторов и т. п.) и передаваемые на рабочие места в производственных помещениях (пол, рабочие площадки, сиденье). Регламентируемые параметры введены санитарными нормами СН 245-71. Они не распространяются на средства транспорта и самоходные машины, находящиеся в движении.

Приведенные в нормах допустимые значения параметров вибраций (табл. 12) предназначены для постоянных рабочих мест в производственных помещениях при непрерывном воздействии в течение рабочего дня (8 ч).

Таблица 12

При продолжительности воздействия вибраций менее 4 ч в течение рабочего дня указанные в таблице допустимые значения параметров вибрации следует увеличивать в 1,4 раза (на 3 дБ); при воздействии менее 2 ч - в два раза (на 6 дБ); при воздействии менее 2 ч-в три раза (на 9 дБ). Длительность воздействия вибраций должна быть обоснована расчетом или подтверждена технической документацией.

Для ручных машин предельно допустимые уровни вибрации введены ГОСТ 17770-72. Их параметры определяют: действующие значения колебательной скорости или их уровни в октавных полосах частот в местах контакта машин с руками работающего; силу нажатия (подачи), прикладываемую в процессе работы к ручной машине руками работающего; массу ручной машины или ее частей, воспринимаемую в процессе работы руками работающего.

Допустимые значения колебательной скорости и их уровни в октавных полосах частот приведены в табл. 13.

Таблица 13

Примечание. В октавной полосе со среднегеометрической частотой 8 Гц контроль величин колебательной скорости должен производиться только для ручных машин с числом оборотов или ударов в секунду меньше 11,2.

Нормативами для ручных машин определены также сила нажатия и масса машины, а для пневмоприводов - величины прилагаемых усилии.

Сила нажатия (подачи), прикладываемая руками работающего к ручной машине и необходимая для стабильной и производительной работы, устанавливается стандартами и техническими условиями на отдельные типы машин; она не должна превышать 200 Н.

Масса ручной машины или ее частей, воспринимаемая руками, сила тяжести или ее составляющая, передающаяся на руки работающего в процессе работы, не должна превышать 100 Н.

Поверхности машин в местах их контакта с руками работающего должны иметь коэффициент теплопроводности не более 0,5 Вт/(м*К). Общие требования безопасности на машины ручные пневматические установлены ГОСТ 12.2.010-75, который содержит требования безопасности к конструкции и эксплуатации машин, а также требования к методам контроля вибрационных параметров.

Конструкция машины должна соответствовать требованиям ГОСТ 17770-72 со следующими добавлениями: конструкция машины должна обеспечивать виброзащиту обеих рук оператора; иметь ограждения рабочего инструмента; расположение выхлопных отверстий такое, чтобы отработанный воздух не мешал работе оператора. Машины ударного действия должны быть снабжены устройствами, исключающими самопроизвольный вылет рабочего инструмента при холостых ударах.

Использование машин для выполнения операций, не предусмотренных их основным назначением, допускается. Однако если при этом вибрация превышает установленные уровни (ГОСТ 17770-72), то продолжительность работы одного оператора не должна быть больше установленной «Рекомендациями к разработке режимов труда работников виброопасных профессий», утвержденных Министерством здравоохранения СССР, Государственным комитетом труда и заработной платы СССР и ВЦСПС 1 -XII 1971 г.

На ручных органах управления пневмоприводами и устройствами величина усилий не должна превышать при работе: кистью руки - 10 Н; рукой до локтя - 40 Н; всей рукой - 150 Н; двумя руками -250 Н.

Органы управления (рукоятки, маховики и др.), за исключением выносных пультов дистанционного управления, должны быть размещены относительно площадки, с которой производится управление, на высоте 1000-1600 мм при обслуживании приводов стоя и 600- 1200 мм при обслуживании сидя.

Технические требования на средства измерения и контроля вибраций на рабочих местах установлены ГОСТ 12.4.012-75.

Средства измерения должны обеспечивать измерение и контроль вибрационных характеристик рабочих мест (сиденья, рабочей площадки) и органов управления в условиях эксплуатации, а также определение усредненного за время измерения среднеквадратичного значения виброскорости в абсолютных и относительных величинах. Допускается измерение среднеквадратичных значений виброускорения в абсолютных и относительных величинах и виброперемещения в абсолютных величинах.

Средства измерения должны обеспечивать определение вибрации в октавных и третьеоктавных полосах частот. Характеристики октавных и третьеоктавных фильтров принимаются по ГОСТ 12.4.012-75, но динамический диапазон фильтра должен быть не менее 40 дБ.

Средства измерения должны обеспечивать определение в октавных полосах частот среднеквадратичных значений виброскорости относительно 5*10 -8 м/с в соответствии с табл. 14 и виброускорения относительно 3*10 -4 м/с 2 в соответствии с табл. 15.

Таблица 14

Таблица 15

Средства измерения выполняются в виде переносных приборов.

Вибрация насосных агрегатов в основном низко- и средне-частотная гидроаэродинамического происхождения. Уровень вибрации по данным обследования некоторых НПС превышает санитарные нормы в 1-5,9 раза (табл. 29).

При распространении вибрации по конструктивным элемен­там агрегатов, когда собственные частоты вибрации отдельных деталей оказываются близкими и равными частотам основ­ного тока или его гармоник, возникают резонансные колебания г угрожающие целостности некоторых узлов и деталей, в част­ности радиально-упорного подшипника качения и маслопрово­дов опорных подшипников скольжения. Одно из средств умень­шения вибрации - увеличение потерь на неупругое сопротив­ление, т. е. нанесение на корпус насоса и электродвигателя

Марка агрегата

24НД-14Х1 НМ7000-210

1,9-3,1 1,8-5,9 1,6-2,7

АТД-2500/АЗП-2000

АЗП-2500/6000

Примечание. Частота вращения 3000 об/мин.

Зибропоглощающего покрытия, например мастики ШВИМ-18. Источник низкочастотной механической вибрации агрегатов на фундаменте - сила дисбаланса и величина несоосности валов насоса и двигателя, частота которой кратна частоте вращения валов, деленной на 60. Вибрация, вызванная несоосностью ва­лов, приводит к увеличенным нагрузкам на валы и подшип­ники скольжения, их нагреву и разрушению, расшатыванию ма­шин на фундаменте, срезанию анкерных болтов, а в ряде слу­чаев- к нарушению взрывопроницаемости электродвигателя. На НПС для снижения амплитуд вибрации валов и увеличения нормативного межремонтного периода баббитовых подшипни­ков скольжения до 7000 мото-ч применяют стальные калибро­ванные прокладочные листы, устанавливаемые в разъемах кры­шек подшипников для выбора зазора износа.

Снижение механической вибрации достигается тщательной балансировкой и центровкой валов, своевременной заменой из­носившихся деталей и устранением предельных зазоров в под­шипниках.

Система охлаждения должна обеспечивать температуру под­шипников, не превышающую 60 °С. При чрезмерном нагрева­нии сальника насос следует несколько раз остановить и сразу запустить, чтобы масло просочилось через набивку. Отсутствие масла свидетельствует о том, что сальник набит слишком туго и его следует ослабить. При появлении стука насос останавли­вают для выяснения причины этого явления: проверяют смазку, масляные фильтры. При потере давления в системе, превышаю­щего 0,1 МПа, фильтр очищают.

Нагрев подшипников, прекращение поступления смазки, чрезмерная вибрация или ненормальный шум указывают на неполадки в работе насосного агрегата. Его необходимо не­медленно остановить для устранения обнаруженных неполадок. Для остановки одного из насосных агрегатов закрывают за­движку на нагнетательной линии и вентиль на линии гидрораз­грузки, затем включают двигатель. После охлаждения насоса закрывают все вентили трубопроводов, подводящих масло и воду, краны у манометров. При остановке насоса на длитель­ное время для предотвращения коррозии рабочее колесо, уп­лотняющие кольца, защитные гильзы вала, втулки и все детали, -соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью, следует сма­зывать, а сальниковую набивку вынимать.

При эксплуатации насосных агрегатов возможны разные неполадки, которые могут быть вызваны различными причи­нами. Рассмотрим неисправности насосов и способы их уст­ранения.

1. Насос нельзя запустить:

вал насоса, соединенный зубчатой муфтой с валом электро­двигателя, не проворачивается--проверить вручную вращение!зала насоса и электродвигателя в отдельности, правильность сборки зубчатой муфты; если валы отдельно вращаются, та.216

проверить центровку агрегата; проверить работу насоса и провода при их соединении через турбопередачу или редук­тор;

вал насоса, отсоединенный от вала электродвигателя, не проворачивается или туго вращается из-за попадания в насос посторонних предметов, поломки его движущихся частей и сальников, заедания в уплотнительных кольцах - провести осмотр, последовательно устраняя обнаруженные механиче­ские повреждения.

2. Насос пущен, но не подает жидкости или после пуска
подача ее прекращается:

всасывающая способность насоса недостаточна, так как в приемном трубопроводе находится воздух вследствие непол­ного заполнения насоса жидкостью или из-за неплотностей во всасывающем трубопроводе, сальниках - повторить заливку, устранить неплотность;

неправильное вращение вала насоса - обеспечить правиль­ное вращение ротора;

действительная высота всасывания больше допустимой, вследствие несоответствия вязкости, температуры или парци­ального давления паров перекачиваемой жидкости расчетным параметрам установки - обеспечить необходимый подпор.

3. Насос при пуске потребляет большую мощность: ■
открыта задвижка на напорном трубопроводе - закрыть

задвижку на время пуска;

неправильно установлены рабочие колеса - устранить не­правильную сборку;

в уплотнительных кольцах происходит заедание вследствие больших зазоров в подшипниках или в результате смещения ротора - проверить вращение ротора от руки; если ротор вра­щается туго, устранить заедание;

засорена трубка загрузочного устройства - осмотреть и: очистить трубопровод разгрузочного устройства;

в одной из фаз электродвигателя перегорает предохрани­тель- заменить предохранитель.

4. Насос не создает расчетного напора:

понижена частота вращения вала насоса - изменить ча­стоту вращения, проверить двигатель и устранить неисправ­ности;

повреждены или изношены уплотняющие кольца рабочего колеса, входные кромки рабочих лопаток - заменить рабочее колесо и поврежденные детали;

гидравлическое сопротивление нагнетательного трубопро­вода меньше расчетного вследствие разрыва трубопровода, чрезмерного открытия задвижки на нагнетательной или обвод* ной линии - проверить подачу; если она возросла, то закрыть задвижку на обводной линии или прикрыть ее на нагнетатель­ной; устранить разного рода неплотности нагнетательного тру­бопровода;

Плотность перекачиваемой жидкости меньше расчетной, по­вышено содержание воздуха или газов в жидкости - проверить плотность жидкости и герметичность всасывающего трубопро­вода, сальников;

во всасывающем трубопроводе или рабочих органах насоса наблюдается кавитация - проверить фактический кавитацион-ный запас удельной энергии; при заниженном значении его устранить возможность появления кавитационного режима.

5. Подача насоса меньше расчетной:

частота вращения меньше номинальной - изменить частоту вращения, проверить двигатель и устранить неисправности;

высота всасывания больше допустимой, вследствие чего на­сос работает в кавитационном режиме - выполнить работы, указанные в п. 2;

образование воронок на всасывающем трубопроводе, не­достаточно глубоко погруженном в жидкость, вследствие чего с жидкостью поступает воздух - установить отсекатель для ликвидации воронки, повысить уровень жидкости над входным отверстием всасывающего трубопровода;

увеличение сопротивлений в напорном трубопроводе, вслед­ствие чего давление нагнетания насоса превышает расчетное - полностью открыть задвижку на нагнетательной линии, прове­рить все задвижки манифольной системы, линейные задвижки, очистить места засорений;

повреждено или засорено рабочее колесо; увеличены за­зоры в уплотнительных кольцах лабиринтного уплотнения вследствие их износа - очистить рабочее колесо, заменить из­ношенные и поврежденные детали;

через неплотности всасывающего трубопровода или саль­ника проникает воздух - проверить герметичность трубопро­вода, протянуть или сменить набивку сальника.

6. Повышенный расход электроэнергии:

подача насоса выше расчетной, напор меньше вследствие открытия задвижки на перепускной линии, разрыва трубопро­вода или чрезмерного открытия задвижки на нагнетательном трубопроводе - закрыть задвижку на перепускной линии, про­верить герметичность трубопроводной системы или прикрыть задвижку на напорном трубопроводе;

поврежден насос (изношены рабочие колеса, уплотнитель-ные кольца, лабиринтные уплотнения) или двигатель - про­верить насос и двигатель, устранить повреждения.

7. Повышенная вибрация и шум насоса:

подшипники смещены вследствие ослабления их крепления; изношены подшипники - проверить укладку вала и зазоры в подшипниках; в случае отклонения довести величину зазоров до допустимой;

ослаблены крепления всасывающего и нагнетательного тру­бопроводов, фундаментных болтов и задвижек - проверить крепление узлов и устранить недостатки; 218

попадание посторонних предметов в проточную часть - прочистить проточную часть;

нарушена уравновешенность насоса или двигателя вследст­вие искривления валов, неправильной их центровки или экс­центричной установки соединительной муфты - проверить цен­тровку валов и муфты, устранить повреждения;

увеличены износ и люфты в обратных клапанах и задвиж­ках на нагнетательном трубопроводе - устранить люфты;

нарушена балансировка ротора в результате засорения ра­бочего колеса - очистить рабочее колесо и отбалансировать, ротор;

насос работает в кавитационном режиме - уменьшить по­дачу путем прикрытия задвижки на нагнетательной линии, гер­метизировать соединения во всасывающем трубопроводе, уве­личить подпор, уменьшить сопротивление на всасывающем тру­бопроводе.

8. Повышенная температура сальников и подшипников:

нагрев сальников вследствие чрезмерной и неравномерной затяжки, малого радиального зазора между нажимной втулкой и валом, установки втулки с перекосом, заедания или перекоса фонаря сальника, недостаточной подачи уплотнительной жид­кости- ослабить затяжку сальников; если это не даст эффек­та, то разобрать и устранить дефекты монтажа, заменить на­бивку; увеличить подачу уплотнительной жидкости;

нагрев подшипников вследствие слабой циркуляции масла в принудительной системе смазки подшипников, отсутствие вращения колец в подшипниках с кольцевой смазкой, утечка масла и загрязнения - проверить давление в системе смазки, работу масляного насоса и устранить дефект; обеспечить гер­метичность масляной ванны и трубопровода, сменить масло;

нагрев подшипников вследствие неправильной их установки (малы зазоры между вкладышем и валом), износа вкладышей, повышенной затяжки опорных колец, малых зазоров между шайбой и кольцами в упорных подшипниках, задира опорного или упорного подшипника или расплавления баббита - про­верить и устранить дефекты; зачистить задир или заменить подшипник.

Поршневые компрессоры. К деталям, где возможно появле­ние наиболее опасных дефектов, относят валы, шатуны, крейц­копфы, штоки, головки цилиндров, пальцы кривошипов, болты и шпильки. Зоны, в которых наблюдается максимальная кон­центрация напряжений, - резьбы, галтели, поверхности сопря­жений, напрессовки, шейки и щеки колончатых валов, шпоноч­ные пазы.

При эксплуатации рамы (станины) и направляющих про­веряют деформацию их элементов. Вертикальные перемещения, превышающие 0,2 мм, являются признаком неработоспособно­сти компрессора. На поверхности рамы выявляют трещины и контролируют их развитие.

Прилегание к фундаменту рамы, а также любой из направ­ляющих, закрепленных на фундаменте, должно быть не менее Г)0 % периметра их общего стыка. Не реже одного раза в год проверяют горизонтальность положения рамы (отклонение плоскости рамы в любом направлении на длине 1 м не должно превышать 2 мм). На поверхностях скольжения направляющих не должно быть рисок, вмятин, забоин глубиной более 0,3 мм. Для коленчатого вала при эксплуатации контролируют тем­пературу его участков, работающих в режиме трения. Она не должна превышать значений, указанных в инструкции по экс­плуатации.

Для шатунных болтов контролируют их затяг, состояние устройства стопорения и поверхности болта. Признаки нерабо­тоспособности болта следующие: наличие трещин на поверх- " ности, в теле или резьбе болта, коррозии в призонной части болта, срыв или смятие витков резьбы. Суммарная площадь касания должна составлять не менее 50 °/о площади опорного пояса. Пятна касания не должны иметь разрывов, превышаю­щих 25 % длины окружности. При превышении остаточного удлинения болта на 0,2 % от его первоначальной длины болт выбраковывается.

Для крейцкопфа контролируют состояние элементов его соединения со штоком, а также пальца, проверяют зазоры между верхней направляющей и башмаком крейцкопфа. При эксплуатации обращают внимание на состояние внешней по­верхности цилиндра, уплотнение масловодов индикаторных пробок, фланцевых соединений системы водяного охлаждения. Свищи и пропуски газа, воды, масла в корпусе или фланцевых соединениях недопустимы. Температура воды на выходе из водяных рубашек и крышек цилиндров не должна превышать значений, приведенных в инструкции по эксплуатации.

Для поршней подлежит контролю состояние поверхности (в том числе состояние и толщина несущей поверхности поршня скользящего типа), а также фиксация поршня на штоке и за­глушек (у литых поршней) ступени, работающей под давле­нием. Признаки выбраковки поршней следующие: задиры в виде борозд на площади, составляющей более 10 % поверх­ности заливки, наличие участков с отставшим, выплавленным или выкрошенным баббитом, а также трещины с замкнутым контуром. Радиальная трещина слоя заливки не должна сни­жаться до 60 % от первоначальной. Не допускаются наруше­ния фиксации поршневой гайки для заглушек литых поршней, люфт поршня на штоке, неплотности поверхности сварных швов, отрыв днища поршня от ребер жесткости.

Для штоков перед выводом компрессора в ремонт контро­лируют биение штока в пределах поршня ступени, состояние поверхности штока; выявляют задиры или следы наволаки­вания металла уплотнительных элементов на поверхности штока. Не допускаются трещины на поверхности, резьбе или 220

галтелях штока, деформации, срыв или смятие резьбы. При эксплуатации контролируют герметичность уплотнения штока, не оснащенного и оснащенного системой отвода утечек. Пока­затель герметичности уплотнений штоков - содержание газа в контролируемых местах компрессора и помещении, которое не должно превышать значений, допускаемых действующими нормами.

Ежегодно при ремонте проверяют состояние уплотнения штока. Трещины на элементе или поломки его недопустимы. Износ уплотнительного элемента должен составлять не более 30 % его номинальной радиальной толщины, а зазор между штоком и защитным кольцом уплотнения штока с неметалли­ческими уплотннтельными элементами - не более 0,1 мм.

При эксплуатации контроль работоспособности поршневых колец осуществляют по регламентированным давлениям и тем­пературе сжимаемой среды. В цилиндрах не должно отме­чаться усиление шума или стука в цилиндрах. Задиры поверх­ности скольжения колец должны быть менее 10 % окружности. Если радиальный износ кольца в любом его сечении превы­шает 30 % первоначальной толщины, кольцо выбраковывают.

Признаки неработоспособности клапанов следующие: не нормальный стук в клапанных полостях, отклонения давле­ний и температуры сжимаемой среды от регламированных. При контроле состояния клапанов проверяют целостность пла­стин, пружин и наличие трещин в элементах клапана. Пло­щадь проходного сечения клапана в результате загрязнения не должна уменьшаться более чем на 30 % от первоначальной, а плотность - ниже установленных норм.

Поршневые насосы. Цилиндры и их гильзы могут иметь следующие дефекты: износ рабочей поверхности в результате трения, коррозионный и эрозионный износы, трещины, задиры. Величину износа цилиндров определяют после выемки поршня (плунжера) путем замера диаметра расточки в вертикальной и горизонтальной плоскостях по трем сечениям (среднему и двум крайним) с помощью микрометрического штихмаса.

На рабочей поверхности поршня недопустимы задиры, за­боины, заусеницы и рваные кромки. Максимально допустимый износ поршня-(0,008-0,011)Г> п, где О л - минимальный диа­метр поршня. При обнаружении трещин на поверхности порш­невых колец, значительном и неравномерном износе, эллипс-ности, потере упругости колец их необходимо заменить новыми.

Отбраковочные зазоры поршневых колец насоса опреде­ляют следующим образом: наименьший зазор в замке кольца в свободном состоянии Д» (0,06^-0,08)Б; наибольший зазор в замке кольца в рабочем состоянии Л =к (0,015-^0,03) Д где О - минимальный диаметр цилиндра.

Допустимое радиальное коробление для колец диаметром до 150, 150-400, свыше 400 мм составляет соответственно не более 0,06-0,07; 0,08-0,09; 0,1-0,11 мм.

Отбраковочный зазор между кольцами и стенками канавок поршня рассчитывают по следующим соотношениям: Л т щ = = 0,003 /г; А т ах= (0,008-4-9,01) к, где к - номинальная высота колец.

При обнаружении рисок глубиной 0,5 мм, эллипсностн 0,15-0,2 мм штоки и плунжеры протачивают. Шток можно протачивать на глубину не более 2 мм.

Несоосность цилиндра и направляющей штока допустима в пределах 0,01 мм. Если биение штока превышает 0,1 мм, то шток протачивают на 7г величины биения или правят.

Дипломный проект содержит 109 с., 24 рисунка, 16 таблиц, 9 использованных источников, 6 приложений.

АВТОМАТИЗАЦИЯ МАГИСТРАЛЬНОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА НМ1250-260, ДАТЧИК, СИГНАЛ, САУ СЕРИИ «MODICON TSX QUANTUM», КОНТРОЛЬ ВИБРАЦИИ, СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ВИБРАЦИИ

Объектом исследования является магистральный насосный агрегат НМ 1250-260, применяющийся в ЛПДС «Черкассы».

В процессе исследования выполнен анализ существующего уровня автоматизации агрегата, обоснована необходимость модернизации его системы управления.

Цель работы – разработка управляющей программы для ПЛК «Modicon TSX Quantum» фирмы «Schneider Electric».

В результате исследования разработана система автоматизации магистрального насосного агрегата на основе современных программных и аппаратных средств. В качестве программного обеспечения проекта использован язык ST программы ISaGRAF.

Опытно-конструкторские и технико-экономические показатели свидетельствуют о повышении эффективности функционирования модернизированной системы управления магистрального насосного агрегата.

Степень внедрения – полученные результаты применённые в системе контроля вибрации «Каскад».

Эффективность внедрения основывается на повышении надежности системы автоматизации МНА, что подтверждено подсчетом экономического эффекта за расчетный период.

Определения, обозначения и сокращения……………………………………… 6

Введение………………………………………………………………………….. 7

1 Линейная производственная диспетчерская станция «Черкассы»…. 9 1.1 Краткая характеристика линейной производственной диспетчерской станции «Черкассы»…………………………………………………………….. 9

1.2 Характеристика технологического оборудования…………………………. 9

1.3 Характеристика технологических помещений…………………………… 12 1.4 Режимы работы ЛПДС «Черкассы»……………………………………. 13 1.5 Магистральный насосный агрегат…………………………………………. 16 1.6 Обвязка насосов ЛПДС «Черкассы»………………………………………. 18

1.7 Анализ существующей схемы автоматизации ЛПДС «Черкассы»……... 19

2 Патентная проработка………………………………………………………... 22

3 Автоматизация ЛПДС «Черкассы»………………………………………… 27

3.1 Автоматизация магистрального насосного агрегата…………………….. 27

3.2 Система противоаварийной защиты……………………………………… 33

3.3 АСУ ТП на базе контроллеров Modicon TSX Quantum………………….. 35

3.4 Структурная схема АСУ ТП на базе системы Quantum………………… 39

3.5 Устройства, входящие в состав системы………………………………….. 42

3.6 Датчики и технические средства автоматизации…………………………. 48

4 Выбор системы виброконтроля МНА………………………………………... 54 4.1 Аппаратура контроля вибромониторинга (АКВ)…………………………. 54

4.2 Аппаратура контроля вибрации «Каскад»….…………………………….. 56

4.3 Разработка программы управления насосным агрегатом………….…….. 64

4.4 Инструментальная система программирования промышленных контроллеров……………………………………………………………………. 65

4.5 Описание языка ST…………………………………………………………. 67

4.6 Создание проекта и программ в системе ISaGRAF………………………. 71

4.7 Программирование контроллера…………………………………………... 73

4.8 Алгоритм сигнализации и управления насосным агрегатом…………...... 74

4.9 Результаты работы программы…….…………………..…………………... 77

5 Охрана труда и техника безопасности магистральной насосной МНПП «Уфа-Западное направление»………………………………………………………… 80

5.1 Анализ потенциальных опасностей и производственных вредностей… 80

5.2 Мероприятия по технике безопасности при эксплуатации объектов ЛПДС «Черкассы»……………………………………………………………………… 85

5.3 Мероприятия по промышленной санитарии……………………………… 86

5.4 Мероприятия по пожарной безопасности………………………………… 89

5.5 Расчет установки пенного тушения и пожарного водоснабжения……… 91

6 Оценка экономической эффективности автоматизации линейно-производственной диспетчерской станции «Черкассы»……………………. 96

6.1 Основные источники повышения эффективности………………… 97 6.2 Методика расчета экономической эффективности……………………… 97

6.3 Расчет экономического эффекта…………………………………………. 99

Заключение…………………………………………………………………… 107

Список использованных источников………………………………………... 109

Приложение А. Перечень демонстрационных листов ……………………… 110

Приложение Б. Спецификации и схемы подключений модулей источников питания………………………………………………………………………… 111

Приложение В. Спецификация центрального процессорного устройства... 114

Приложение Г. Спецификации модулей ввода/вывода…………………….. 117

Приложение Д. Спецификации модулей Advantech………………………... 122

Приложение Е. Листинг управляющей программы………………………… 125

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

		Линейная производственно-диспетчерская станция
		Автоматизированные рабочие места
		Блок ручного управления
		Уфа-Западное направление
		Автоматическое включение резерва
		Местный диспетчерский пункт
		Магистральный насосный агрегат
		Магистральный нефтепродуктпровод
		Микропроцессорная система автоматики
		Нормы пожарной безопасности
		Нефтеперекачивающая станция
		Программно-логический контроллер
		Электродвигатель
		Районный диспетчеркий пункт
		Диспетчерское управление и сбор данных
		Средство очистки и диагностики
		Язык программирования
		Система сглаживания волн давления
		Высоковольтный выключатель
		Устройство связи с объектом
		Фильтры-грязеуловители
		Центральный процессор
		Правила устройства электроустановок
		Строительные нормы и правила
		Система стандартов безопасности труда
		Система обработки информации

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящие объекты оснащены средствами автоматизации.

Транспорт нефтепродуктов – непрерывное производство, требующее пристального внимания к вопросам надежной эксплуатации, строительству и реконструкции объектов нефтеперекачки, капитального ремонта оборудования. В настоящее время основной задачей транспорта нефтепродуктов является повышение эффективности и качества работы транспортной системы. Для выполнения этой задачи предусмотрено строительство новых и модернизация действующих нефтепроводов, широкое внедрение средств автоматики, телемеханики и автоматизированных систем управления транспортом нефтепродуктов. При этом необходимо повышать надежность и эффективность нефтепроводного транспорта.

Система автоматизации линейно-производственной диспетчерской службы (ЛПДС) предназначена для контроля, защиты и управления оборудованием нефтепровода. Она должна обеспечивать автономное поддержание заданного режима работы насосной станции и его изменение по командам с пульта оператора ЛПДС и из вышестоящего уровня управления - районного диспетчерского пункта (РДП).

Актуальность создания автоматизации систем управления на ЛПДС «Черкассы» возросла в связи с низким уровнем автоматики, наличия морально устаревших релейных схем, низкой надежности и сложностью обслуживания. Это требует замены существующих систем на микропроцессорную систему автоматики.

Целью дипломного проекта является: повышение надежности и живучести технологического оборудования и средств автоматизации ЛПДС; расширение функциональных возможностей; увеличение периодичности технического обслуживания и ремонта станций.

Задачами дипломного проекта является:

• анализ существующей системы автоматизации ЛПДС;
• модернизация системы управления насосных агрегатов на базе ПЛК;

Автоматизация является высшей ступенью механизации производства и применяется в комплексе управления технологическими производственными процессами. Она открывает колоссальные возможности для повышения производительности труда, быстрого роста темпов развития производства, а также безопасности производственных процессов.

1 Линейная производственная диспетчерская станция «Черкассы»

1.1 Краткая характеристика линейной производственной диспетчерской станции «Черкассы»

ЛПДС «Черкассы» Уфимского производственного отделения ОАО «Уралтранснефтепродукт» образована в 1957 году с вводом в эксплуатацию МНПП Уфа – Петропавловск, насосной № 1 и резервуарного парка РВС-5000 в количестве 20 штук общей емкостью около 57,0 тыс. тонн. Станция образована как вторая площадка НПС «Черкассы» Уфимского районного нефтепроводного управления, входящего в состав Управления Урало-Сибирских магистральных нефтепроводов.

1.2 Характеристика технологического оборудования

В состав технологического оборудования ЛПДС «Черкассы» входят:

Три насоса магистральных НМ 1250-260 на номинальный расход 1250 м/ч с напором 260 м, с электродвигателями СТД 1250/2 мощностью N=1250 кВт, n=3000 об/мин и один насос магистральный НМ 1250-400 на номинальный расход 1250 м/ч с напором 400 м, с электродвигателем АЗМП-1600 мощностью N=2000 кВт, n=3000 об/мин, расположенные в общем укрытии и разделенные брандмауэрной стеной;

Система регулирования давления, состоящая из трех регуляторов давления;

Маслосистема принудительной смазки подшипников насосных агрегатов, состоящая из двух маслонасосов, двух маслобаков, аккумулирующего бака, двух маслофильтров, двух маслоохладителей;

Система оборотного водоснабжения, состоящая из двух водонасосов;

Система сбора и откачки утечек, состоящая из четырех емкостей и двух насосов откачки утечек;

Система вентиляции, состоящая из приточно-вытяжной вентиляции отделения насосов (два приточных и два вытяжных вентилятора); подпорной вентиляции отделения электродвигателей (один вентилятор существующий, установка второго предусмотрена на перспективу для выполнения аварийного включения резерва(АВР)); подпорной вентиляции беспромвальных камер (два вентилятора); вытяжной вентиляции камеры регуляторов давления (один вентилятор существующий, установка второго предусмотрена на перспективу для выполнения АВР); вытяжной вентиляции камеры на сов откачки утечек (один вентилятор существующий, установка второго пре смотрена на перспективу для выполнения АВР);

Электроприводные задвижки на технологических трубопроводах;

Система фильтров, состоящая из фильтра-грязеуловителя и двух фильтров тонкой очистки;

Система электроснабжения;

Система автоматического пожаротушения.

Камера регуляторов давления – защищаемое помещение: стены из кирпича. В данном помещении находятся 3 регулятора давления.

Камера утечек – защищаемое помещение: стены из кирпича. В данном помещении находятся 2 насоса откачки утечек.

Все исполнительные механизмы, обеспечивающие автоматическую работу ПС, должны быть оснащены электроприводами. Запорная арматура трубопроводов должна быть оснащена датчиками сигнализации крайних положений (открыто, закрыто). Автоматизируемое оборудование оснащено

приспособлениями для установки датчиков контроля и исполнительных механизмов.

Технологическая схема магистральной насосной МНПП «Уфа-Западное направление» №2 ЛПДС «Черкассы» приведена на рисунке 1.1.

1.3 Характеристика технологических помещений

Общее укрытие насосной состоит из отделения насосов и отделения электродвигателей, разделенных брандмауэрной стеной. Помещение отделения насосов относится к взрывоопасной зоне В-1а согласно Правилам устройства электроустановок ПУЭ, (зона класса 1 согласно ГОСТ Р 51330.3-99), по пожарной опасности – к категории А согласно Нормам пожарной безопасности НПБ 105-95, по функциональной опасности – к категории Ф5.1 согласно Строительным нормам и правилам СНиП 21-01-97. Помещение подлежит автоматическому пожаротушению.

Пространство помещения отделения электродвигателей не относится к взрывоопасной зоне. По пожарной опасности помещение отделения электродвигателей относится к категории Д. В отделении электродвигателей располагается маслоприемник, относящийся по пожарной опасности к категории В согласно НПБ 105-95. Маслоприемник подлежит автоматическому пожаротушению. По функциональной опасности отделения электродвигателей относится к категории Ф5.1 согласно СНиП 21-01-97.

Камера регуляторов давления – защищаемое помещение: стены из кирпича. В данном помещении находятся 3 регулятора давления. Пространство внутри помещения относится к взрывоопасной зоне В-1а согласно ПУЭ (зона класса 1 согласно ГОСТ Р 51330.3-99). По функциональной опасности - к категории Ф 5.1 согласно СНиП 21-01-97). По пожарной опасности – к категории А согласно НПБ 105-95. Камера регуляторов давления подлежит автоматическому пожаротушению. Трубопровод подачи огнетушащего вещества не предусмотрен. Система автоматики предусматривает реализацию автоматического пожаротушения камеры регуляторов давления.

Камера утечек - защищаемое помещение: стены из кирпича. В данном помещении находятся 2 насоса откачки утечек. Пространство внутри помещения относится к взрывоопасной зоне В-1а согласно ПУЭ (зона класса 1 согласно ГОСТ Р 51330.3-99), по функциональной опасности – к категория Ф5.1 согласно СНиП 21-01-97, по пожарной опасности – к категории А согласно НПБ 105-95. Трубопровод подачи огнетушащего вещества не предусмотрен. Система автоматики предусматривает реализацию автоматического пожаротушения камеры откачки утечек .

1.4 Режимы работы ЛПДС «Черкассы»

Система автоматики должна обеспечивать следующие режимы управления насосными станциями:

- «телемеханический»;

- «не телемеханический».

Выбор режима осуществляется с автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора-технолога насосной станции ЛПДС «Черкассы».

Каждый выбранный режим должен исключать другой.

Переключение из режима в режим должно осуществляться без останова работающих агрегатов и станции в целом.

В режиме «телемеханический» из РДП нефтепродуктопровода по системе телемеханики обеспечиваются следующие виды телеуправления (ТУ):

Пуск и останов вспомогательных систем насосной станции;

Открытие и закрытие задвижек на входе и выходе станции;

Пуск и останов магистральных насосных агрегатов по программам пуска и останова магистрального агрегата.

Управление агрегатами и системами, включая вспомогательные системы и задвижки на входе и выходе станции, по системе телемеханики должно сопровождаться, дополнительно к сообщению о состоянии (положении) агрегата, сообщением «Включено - отключено диспетчером трубопровода» на экране АРМа оператора и фиксироваться в журнале событий.

В режиме «не телемеханический» обеспечивается управление технологическими задвижками, подпорными и магистральными насосными агрегатами, агрегатами вспомогательных систем насосной станции общими командами «программный пуск», «программный останов» магистральных насосных агрегатов и вспомогательного оборудования.

В таблице 1.1 приведены технологические параметры работы станции. Таблица 1.1 - Технологические параметры работы ЛПДС «Черкассы»

Параметр	Значение
Место расположения станции по трассе МНПП, км
Высотная отметка, м
Максимальное допустимое рабочее давление на нагне-тании насосов (на коллекторе, до регулирующих уст-ройств), МПа
Максимальное допустимое рабочее давление на нагне-тании станции (после регулирующих устройств), МПа
Минимальное и максимальное допустимое рабочее дав-ление на приеме насосов, МПа
Наименьшая и наибольшая вязкость нефтепродукта, за-качиваемого в трубопровод, мм/с
Предел изменения температуры закачиваемого нефте-продукта из резервуаров в МНПП, С
Тип и назначение насоса	НМ1250-260 №1 основной НМ1250-260 №2 основной НМ1250-400 №3 основной НМ1250-400 №4 основной
Диаметр рабочего колеса, мм
Тип электродвигателя	СТД-1250/2 №1 СТД-1250/2 №2 СТД-1250/2 №3 4АЗМП- 1600/6000 №4
Минимальное давление на приеме станции, МПа
Максимальное давление в МНПП на выходе стан-ции, МПа

1.5 Магистральный насосный агрегат

Каждый МНА содержит следующие объекты: насос, электродвигатель.

В качестве оборудования МНА используется насос марки НМ 1250-260 и электродвигатель типа СТД-1250/2, и один насос марки НМ 1250-400 с электродвигателем АЗМП-1600.

Центробежные насосы – основной вид нагнетательного оборудования для перекачки нефти по магистральным нефтепродуктопроводам. Они отвечают требованиям, предъявляемым к МНА для перекачки значительных объемов нефти на дальние расстояния. Магистральным насосам необходимо иметь избыточное давление на входе. Это давление должно предотвратить опасное явление – кавитацию, которая может возникать внутри насоса в результате уменьшения давления в быстро движущейся жидкости.

Кавитация состоит в образовании пузырьков, заполненных парами перекачиваемой жидкости. Когда эти пузырьки попадают в область высокого давления, они схлопываются, развивая при этом огромные точечные давления. Кавитация приводит к быстрому износу частей нагнетателя и снижает эффективность его работы. Используемый насос НМ предназначен для транспортирования нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам с температурой от минус 5 до +80С, с содержанием механических примесей по объему не более 0,05% и размером не более 0,02 мм. Насос горизонтальный, секционный, многоступенчатый, однокорпусный или двухкорпусной НМ, с рабочими колесами одностороннего входа, с подшипниками скольжения (с принудительной смазкой), с концевыми уплотнениями торцового типа, с приводом от электродвигателя.

В качестве привода насосного агрегата используется электродвигатель типа СТД мощностью 1250 кВт во взрывобезопасном исполнении. Он установлен в общем с нагнетателем зале. Взрывобезопасное исполнение электродвигателя достигается принудительным нагнетанием воздуха вентиляционной системой под защитный кожух привода для поддержания избыточного давления (исключающее проникновение в двигатель паров нефти), а также использованием взрывонепроницаемой оболочки.

В качестве привода к насосам используются также и асинхронные электродвигатели высокого напряжения. Однако при использовании асинхронных двигателей мощностью от 2,5 до 8,0 МВт требуется установка в помещениях насосной дорогостоящих статических конденсаторов мощностей (которые при колебаниях нагрузки станции и температуры окружающей среды часто выходят из строя), а также комплекса высоковольтного оборудования, усложняющего схему электроснабжения.

Синхронные электродвигатели обладают лучшим показателями устойчивости, по сравнению с асинхронным, что особенно важно при случающихся падениях напряжения в сети.

По стоимости синхронные электродвигатели, как правило, дороже, чем аналогичные асинхронные, однако имеют лучшие энергетические характеристики, что делает их применение эффективным. Считается, что коэффициент полезного действия (КПД) синхронного двигателя изменяется незначительно при нагрузках, близких к номинальной мощности двигателя. При нагрузках, составляющих от 0,5 до 0,7 номинальной мощности, КПД синхронных электродвигателей значительно снижается. Практика эксплуатации нефтепроводов показала, что в условиях постоянно изменяющегося уровня загрузки трубопроводных систем целесообразно использовать регулируемые приводы насосных агрегатов. Путем регулирования числа оборотов рабочего колеса нагнетателя удается плавно менять его гидравлические и энергетические характеристики, подстраивая работу насоса к изменяющимся нагрузкам. Двигатели постоянного тока позволяют осуществлять регулирование числа оборотов простым изменением сопротивления (например, введением реостата в цепь ротора двигателя), однако у таких двигателей диапазон регулирования сравнительно узок. Двигатели переменного тока допускают регулирование числа оборотов путем изменения частоты питающего тока (с промышленной частоты 50 Гц до большего или меньшего значения в зависимости от того, требуется увеличить число оборотов вала ротора или уменьшить, соответственно).

1.6 Обвязка насосов ЛПДС «Черкассы»

Обвязка насосов может осуществляться последовательно, параллельно и комбинированным способом (рисунки 1.2 – 1.4).

Рисунок 1.2 – Последовательная обвязка насосов

Рисунок 1.3 – Параллельная обвязка насосов

Рисунок 1.4 – Комбинированная обвязка насосов

Последовательное соединение насосов используется для повышения напора, а параллельное – для увеличения подачи насосной станции ЛПДС «Черкассы» включает четыре магистральных насосных агрегата с электродвигателями, расположенными в общем укрытии нефтенасосной. Для увеличения напора на выходе станции насосы соединяют последовательно (рисунок 1.6), так, чтобы при одной и той же подаче напоры, создаваемые насосами, суммировались. Обвязка насосов обеспечивает работу ЛПДС при выходе в резерв любого из агрегатов станции. На всасывании и нагнетании каждого насоса установлена задвижка, а параллельно насосу - обратный клапан.

Рисунок 1.5 – Обвязка насосов на ПС

Обратный клапан, разделяющий линию всасывания и нагнетания каждого насоса, пропускает жидкость только в одном направлении. При работающем насосе давление, действующее на заслонку клапана слева (давление нагнетания), больше, чем давление, действующее на эту заслонку справа (давление всасывания), вследствие чего заслонка закрыта, и нефть идет через насос. При неработающем насосе, давление справа от заслонки клапана больше, чем давление слева от нее, вследствие чего заслонка открыта, и нефтепродукт поступает через КО-1 к следующему насосу, минуя неработающий.

1.7 Анализ существующей схемы автоматизации ЛПДС «Черкассы»

Автоматизируемое оборудование оснащено приспособлениями для установки датчиков контроля и исполнительных механизмов.

Все исполнительные механизмы оснащены приводами с электрическими сигналами управления. Запорная арматура трубопроводов внешней и внутренней обвязки ЛПДС оснащена датчиками сигнализации крайних положений (открыто, закрыто).

При реализации системы автоматики обеспечивается выполнение следующих задач:

Анализ режимов технологического оборудования;

Контроль технологических параметров;

Управление и контроль задвижек;

Контроль готовности к запуску магистральных и подпорных насосных агрегатов;

Обработка предельных значений параметров по магистральному насосному агрегату;

Управление и контроль магистрального и подпорного насосных агрегатов;

Управление и контроль приемной задвижки магистрального насосного агрегата;

Корректировка уставки регулирования при пуске магистрального агрегата;

Задание уставок регулирования;

Регулирование давления;

Управление и контроль маслонасосов;

Управление и контроль приточного вентилятора насосного отделения;

Управление и контроль вытяжного вентилятора насосного отделения;

Управление и контроль насоса откачки утечек;

Обработка измеряемых параметров;

Приме и передача сигналов в системы телемеханики.

Состояние и параметры работы оборудования ЛПДС отображаются на экране АРМ оператора ЛПДС в виде следующих видеокадров:

Общая схема насосной станции;

Схема отдельных магистральных агрегатов и вспомогательных систем;

Схема энергохозяйства;

Схема прилегающих участков трассы.

Блок ручного управления (БРУ) ЛПДС, установленный в операторной (ЩСУ) предусматривает:

Световую сигнализацию от:

1) датчиков аварийного давления на входе, в коллекторе и на выходе ЛПДС;

Каналов системы пожарной сигнализации;

2) каналов средств загазованности;

3) датчика переполнения резервуара-сборника;

4) датчика затопления насосной;

5) реле аварии ЗРУ;

Кнопки подачи команд управления:

Аварийного отключения ЛПДС;

Отключения магистральных и насосных агрегатов;

Включения магистральных и насосных агрегатов;

Открытия и закрытия задвижек подключения станции.

В настоящее время, при постоянном уменьшении добычи нефти, снижается объем перекачиваемой нефти. В связи с этим используют систему автоматического регулирования режима перекачки. Система предназначена для контроля и регулирования давления на приеме и на выходе перекачивающих насосных станций магистральных нефтепроводов. Система использует регулирующие заслонки с электрическим приводом для регулирования давления на приеме и на выходе нефтепроводов методом дросселирования потока на выходе.

2 Патентная проработка

2.1 Выбор и обоснование предмета поиска

В дипломном проекте рассматривается проект модернизации АСУ ТП линейно-производственной диспетчерской станции ЛПДС «Черкассы» ОАО «Уралтранснефтепродукт».

Одним из измеряемых параметров насосного агрегата линейно-производственной диспетчерской станции является вибрация. На ЛПДС для этих целей предлагаю к применению систему измерения вибрации «Каскад», поэтому при проведении патентного поиска внимание было уделено поиску и анализу пьезоэлектрических датчиков для измерения вибрации в технологических объектах нефтегазовой промышленности.

2.2 Регламент патентного поиска

Патентный поиск производился с использованием фонда УГНТУ по источникам патентной документации Российской Федерации.

Глубина поиска – пять лет (2007-2011 гг.). Поиск производился по индексу международной патентной классификации (МПК) G01P15/09 – «Измерение ускорения и замедления; измерение импульсов ускорения с помощью пьезоэлектрического датчика».

При этом использовались следующие источники патентной информации:

Документы справочно-поискового аппарата;

Полные описания к патентам России;

Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам.

2.3 Результаты патентного поиска

Результаты просмотра источников патентной информации приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Результаты патентного поиска

2.4 Анализ результатов патентного поиска

Пьезоэлектрический акселерометр по патенту № 2301424 содержит многослойный пакет пьезокерамических пластин, состоящий из трех секций. Секции включают группы из трех пластин. Крайние пластины в группе снабжены диаметральными пазами, заполненными коммутационными шинами. Одна из средних пластин поляризована целиком по толщине, две другие средние пластины содержат сегменты, поляризованные по толщине в противоположных направлениях. Секции с сегментированными пластинами повернуты одна относительно другой на 90° вокруг продольной оси пакета. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет измерения виброускорения в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Вибрационный датчик по патенту № 2331076 содержит пьезокерамический трубчатый стержень с электродами, закрепленный в корпусе одним концом на основании с электроконтактами перпендикулярно его поверхности, а на другом конце стержня закреплен инерционный элемент, выполненный в виде массы-структуры, которая состоит из тонкостенного цилиндра, полость которого заполнена текучей демпфирующей средой (например, маслом низкой вязкости) и единичными сферическими грузами, с возможностью их свободного перемещения, при этом сферические грузы имеют различную массу. Внутри корпуса размещен демпфирующий элемент, в качестве которого использована также текучая демпфирующая среда. Техническим результатом является расширение диапазона измерения при повышении чувствительности датчика.

Вибропреобразователь по патенту № 2347228 содержит корпус с закрепленным в нем пьезоэлементом, выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием и с элементами съема заряда в виде электропроводящих поверхностей, закрепленных на его гранях и электрически изолированных друг от друга, проводники для съема зарядов и диэлектрическую подложку, на которой установлено квадратное основание пьезоэлемента, полярная ось которого перпендикулярна плоскости его крепления к подложке. Каждая электропроводящая поверхность выполнена в виде пластины с выступающим на одной из ее сторон за пределы соответствующей грани параллелепипеда лепестком, изготовленной из изотропной медной фольги и закрепленной на грани параллелепипеда посредством полимеризуемого термореактивного токопроводящего материала, при этом на каждой паре смежных пластин лепестки ориентированы на разные ребра параллелепипеда, в каждом лепестке выполнена просечка для крепления проводника для съема зарядов, а ось каждого лепестка совпадает с одной из плоскостей симметрии соответствующей пластины. Такая конструкция преобразователя позволяет вывести точки крепления проводников к элементам съема заряда, как наиболее выраженные концентраторы напряжений, за пределы поверхностей съема заряда чувствительного элемента и позволяет реализовать технологии изготовления деталей и монтажа пьезопакетника промышленным образом, что минимизирует неоднородность и механические напряжения на гранях пьезоэлемента.

Трехкомпонентный датчик колебательного ускорения по патенту № 2383025 содержит корпус, который жестко закреплен на базовом основании и закрыт колпачком. Корпус выполнен из металла в форме трехгранной пирамиды с тремя ортогональными плоскостями, на каждой из которых консольным способом закреплены по одному чувствительному элементу. Чувствительные элементы выполнены в виде пьезоэлектрических или биморфных пластин.

Устройство для измерения вибрации по патенту № 2382368 содержит пьезоэлектрический преобразователь, инструментальный усилитель и операционный усилитель, выход которого является выходом устройства. Выходы пьезоэлектрического преобразователя соединены с прямым и инверсным входами инструментального усилителя, первый вход задания усиления которого соединен с первым выводом первого резистора. Выход операционного усилителя соединен с его инверсным входом через конденсатор. Инверсный вход операционного усилителя соединен через второй резистор с выходом инструментального усилителя. Прямой вход операционного усилителя соединен с общей шиной. В устройство введена индуктивность, которая включена между вторым выводом первого резистора и вторым входом задания усиления инструментального усилителя, а параллельно конденсатору подключен третий резистор. Прямой и инверсный входы инструментального усилителя могут быть соединены с общей шиной через первый и второй вспомогательные резисторы.

Сущность пьезоэлектрического измерительного преобразователя по патенту № 2400867 в том, что он содержит пьезопреобразователь и предусилитель, Первая часть предусилителя размещена в корпусе преобразователя и включает каскад усиления на полевом транзисторе и трех резисторах. Вторая часть предусилителя расположена вне корпуса и включает разделительный конденсатор и токостабилизирующий диод, катод которого и первый вывод разделительного конденсатора соединены с истоком полевого транзистора. Второй вывод разделительного конденсатора и анод токостабилизирующего диода соединены соответственно с регистратором и источником питания, общая точка которых соединена со стоком полевого транзистора. Преобразователь содержит также последовательно соединенные первый и второй диоды. Катод первого и анод второго диодов соединены соответственно с истоком и стоком полевого транзистора. Их средняя точка соединена с затвором полевого транзистора, с первым электродом пьезопреобразователя первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с первыми выводами второго и третьего резисторов. Второй вывод второго резистора соединен с истоком полевого транзистора. Второй вывод третьего резистора соединен со вторым электродом пьезопреобразователя и со стоком полевого транзистора. Технический результат: упрощение электрической схемы, снижение уровня собственного шума и защита от пробоя полевого транзистора.

Патентные исследования показали, что на сегодняшний день существует достаточно большое количество пьезоэлектрических средств измерения вибрации, разнообразных по своему устройству и обладающих как достоинствами, так и недостатками.

Таким образом, использование датчиков, позволяющих определить вибрацию на основе применения свойств пьезоэлектрических кристаллов, вполне актуально.

3 Автоматизация ЛПДС «Черкассы»

3.1 Автоматизация магистрального насосного агрегата

Автоматизация насосной станции включает в себя управление магистральными насосными агрегатами в режимах запуска-остановки, автоматический контроль, защиту и сигнализацию насосных агрегатов и в целом станции по контролируемым параметрам, автоматический запуск-остановку, контроль, защиту и сигнализацию по вспомогательным установкам насосных станций.

Система управления насосными агрегатами работает в режимах дистанционного пооперационного управления, программного пуска насосов, программной остановки насосов и аварийной остановки.

В режимах дистанционного управления со щита операторной осуществляется запуск маслонасоса, управление вентиляцией насосной, управление открытием-закрытием задвижек на всасывающих и нагнетательных линиях магистральных насосных агрегатов.

В режиме программного пуска и остановки МНА все операции запуска производятся автоматически. Режим пуска электродвигателя зависит от его типа (синхронный или асинхронный) и осуществляется пусковыми станциями.

В целом запуск магистрального насосного агрегата достаточно простой. При наборе электродвигателем номинального числа оборотов открываются всасывающая и нагнетательная задвижки, и агрегат вступает в работу. Система маслоснабжения на современной насосной станции является централизованной, общей для всех агрегатов, что исключает управление насосами маслосистемы и уплотнения при запуске-остановке агрегата.

Для насосной ЛПДС важное значение имеет программный запуск МНА. Имеются различные схемы запуска насосов в зависимости от характеристик насосов, схем электроснабжения и других факторов. Различаются программы последовательного открытия задвижек и запуска основного электродвигателя агрегата.

Агрегаты, переведенные в положение резервных для системы АВР, могут включаться также по программе, при которой обе задвижки открываются заранее при переключении агрегата в резерв, а основной электродвигатель запускается при отключении работающего агрегата и срабатывании системы АВР. Эта программа включения агрегата является наилучшей с точки зрения гидравлических условий работы магистрального трубопровода, так как при таком переключении агрегатов давления на всасывании и нагнетании станции меняются весьма незначительно и линейная часть магистрального трубопровода практически не испытывает никаких нагрузок из-за волн давления.

Программа отключения агрегата, как правило, предусматривает одновременное выключение основного электродвигателя и включение обеих задвижек на закрытие. При этом команда на закрытие задвижек обычно дается коротким импульсом (рисунок 3.1).

Защита насосного агрегата по параметрам перекачиваемой жидкости обеспечивается датчиками давления 1-1, 1-2, 7-1, 7-2 (Сапфир-22МТ), контролирующими давления во всасывающем и нагнетательном трубопроводах. Датчики 1-1, 1-2 установленные на всасывающем трубопроводе у входной задвижки, настраивают на давление, характеризующее кавитационный режим насоса. Защита по минимальному давлению всасывания осуществляется с выдержкой времени, благодаря чему исключается реакция на кратковременные снижения давления при включении насосов и прохождении по трубопроводу небольших воздушных пробок. Датчики 7-1, 7-2, установленные на нагнетательном трубопроводе у выходных задвижек осуществляют защиту по максимальному давлению нагнетания. Максимальный контакт датчика 7-1 дает сигнал в схему управления агрегатом, прерывая процесс запуска в случае превышения допустимого давления после открытия задвижки. Максимальный контакт датчика 7-1 обеспечивает автоматическую остановку агрегата, если сигнал в схему управления агрегатом, прерывая процесс запуска в случае превышения допустимого давления после открытия

процесс запуска в случае превышения допустимого давления после открытия задвижки.

Максимальный контакт датчика 7-1 обеспечивает автоматическую остановку агрегата, если давление в нагнетательном трубопроводе превышает допустимое по условиям механической прочности оборудования, арматуры и трубопровода.

В эксплуатации возможны случаи работы насоса с очень малой подачей, что сопровождается быстрым повышением температуры жидкости в корпусе насоса, что недопустимо.

Защита от повышения температуры нефти в корпусе насоса обеспечивается термопреобразователем сопротивления 9, установленном на корпусе насоса. Нарушение герметичности устройств уплотнения вала насоса требует немедленной остановки агрегата. Контроль утечек сводится к контролю уровня в камере, через которую отводятся утечки. Превышение допустимого уровня фиксируется уровнемером 3-1.

Защита от превышения температуры подшипников 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 осуществляется термопреобразователем сопротивления типа ТСМТ. В операторной срабатывает сигнализация, и агрегат отключается защитой по средствам управляющего сигнала с контроллера.

Защита от повышения температуры обмоток сердечника статора осуществляется термометром сопротивления 10 ТЭС-П.-1. Контроль температуры воздуха в корпусе электродвигателя осуществляется и сигнализируется по средствам управляющего сигнала с контроллера.

Давление в системах уплотнительной жидкости и циркуляционной смазки подшипников насоса и электродвигателя контролируется датчиком давления Сапфир-22МТ и контроллером.

Вибросигнализирующая аппаратура 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 контролирует вибрацию подшипников насоса и электродвигателя, а при ее увеличении до недопустимых величин – отключает агрегат.

Таблица 3.1 – Перечень выбранного оборудования МНА

Позиционное обозначение	Наименование		Примечание
	Датчик давления типа Сапфир- 22МТ
	Манометр показывающий типа ЭКМ
	Термопреобразователь сопротивления платиновый типа ТСП100
	Сигнализатор уровня типа ОМЮВ 05-1
	Аппаратура контроля вибрации «Каскад»

Аварийная остановка агрегата происходит при срабатывании приборов и устройств защиты. Различаются аварийные остановки, допускающие повторный пуск агрегата и не допускающие его. В последнем случае устанавливается и устраняется причина, вызвавшая остановку, и только после этого становится возможным повторный пуск агрегата. Остановка с разрешением повторного пуска происходит при несостоявшемся пуске, то есть если остановка произошла из-за температуры продукта в корпусе насоса. Аварийная остановка с запрещением повторного пуска агрегата происходит при следующих параметрах: возрастании температуры подшипников электродвигателя, насоса и промежуточного вала; повышенной вибрации агрегата; увеличении утечек из уплотнений вала насоса; возрастании температуры охлаждающего воздуха на входе в электродвигатель; повышении разности температур входящего и выходящего воздуха, охлаждающего электродвигатель; срабатывании устройств электрической защиты электродвигателя.

Последовательность операций при остановке агрегатов по сигналам защитной автоматики не отличается от последовательности при обычной программной остановке.

В целом по насосной станции также имеется система предупредительной сигнализации и аварийной защиты по следующим параметрам: возникновение пожара, затопление насосной, недопустимые давления на линиях всасывания и нагнетания и др.

Автоматическая остановка агрегатов станции происходит последовательно по программе, за исключением случая срабатывания защиты по загазованности. При повышенной концентрации паров нефти в помещении насосов происходит одновременное отключение всех потребителей электроэнергии, кроме вентиляторов и приборов контроля. В схеме автоматизации насосной станции предусматривается защита по пожароопасности (установлены датчики, реагирующие на появление дыма, пламени или повышенной температуры в помещении), при их срабатывании отключаются все потребители электроэнергии без исключения.

Перечень приборов, используемых для автоматизации магистрального насосного агрегата, приведён в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Приборы, используемые для автоматизации МНА

сценария	Позиционное обозначение	Условие срабатывания	Действие
		Превышение температуры передних подшипников насоса	Снижение оборотов ЭД
		Превышение температуры задних подшипников насоса	Снижение оборотов ЭД
		Превышение температуры нефтепродукта в корпусе насоса	Снижение оборотов ЭД
		Превышение температуры передних подшипников ЭД	Снижение оборотов ЭД
		Превышение температуры обмоток сердечника статора	Снижение оборотов ЭД
		Превышение температуры задних подшипников ЭД	Снижение оборотов ЭД
		Превышение вибрации передних подшипников ЭД	Снижение оборотов ЭД
		превышение вибрации задних подшипников ЭД	Снижение оборотов ЭД
		превышение вибрации задних подшипников насоса	Снижение оборотов ЭД
		превышение вибрации передних подшипников насоса	Снижение оборотов ЭД

3.2 Система противоаварийной защиты

Надежность функционирования систем обеспечения безопасности опасных объектов промышленности целиком зависит от состояния электронных и программируемых электронных систем, связанных с безопасностью. Эти системы называются системой противоаварийной защиты (ПАЗ). Такие системы должны быть способны сохранять свою работоспособность даже в случае отказа других функций АСУ ТП нефтеперекачивающей станции.

Рассмотрим главные задачи, возлагаемые на такие системы:

Предотвращение аварий и минимизация последствий аварий;

Блокирование (предотвращения) намеренного или ненамеренного вмешательства в технологию объекта, могущего привести к развитию опасной ситуации и инициировать срабатывание ПАЗ.

Для некоторых защит предусматривается наличие задержки между обнаружением аварийного сигнала и защитным отключением. Отключение основных вспомсистем, закрытие задвижек подключения НПС к МН.

У насосного агрегата непрерывно контролируется ряд технологических параметров, аварийные значения которых требуют отключения и блокировки работы агрегата. В зависимости от параметра или условия, по которому сработала защита, может выполняться:

Отключение электродвигателя;

Закрытие агрегатных задвижек;

Пуск резервного агрегата.

Для всех параметров защиты предусмотрен испытательный режим. В испытательном режиме устанавливается флаг защиты, запись в массиве защит и передается сообщение оператору, но управляющие воздействия на технологическое оборудование не формируются.

В зависимости от того, по какому контролируемому параметру срабатывает общестанционная защита, связанная с отключение насосных агрегатов, система должна осуществлять:

Отключение одного из работающих МНА, первого по ходу нефти;

Одновременное или поочередное отключение всех работающих МНА;

Одновременное отключение всех работающих ПНА;

Закрытие задвижек подключения НПС;

Закрытие задвижек ФГУ;

Отключение тех или иных вспомогательных систем;

Включение устройств световой и звуковой сигнализации.

Агрегатные защиты МНА и ПНА должны обеспечивать его безаварийную эксплуатацию и отключение при выходе контролируемых параметров за установленные пределы.

Алгоритмическое содержание функций ПАЗ состоит в реализации следующего условия: при выходе значений определенных технологических параметров, характеризующих состояние процесса или оборудования, за установленные (допустимые) пределы должно проводиться отключение (останов) соответствующего агрегата или всей станции.

Входную информацию для группы функций противоаварийной защиты содержат сигналы о текущих значениях контролируемых технологических параметров, поступающие на логические блоки (программируемые контроллеры) от соответствующих первичных измерительных преобразователей, и цифровые данные о допустимых предельных значениях этих параметров, поступающие на контроллеры с пульта АРМ оператора НПС. Выходная информация функций противоаварийной защиты представлена совокупностью управляющих сигналов, посылаемых контроллерами на исполнительные органы систем защиты.

Наличие обратной связи значительно упрощает процесс разработки целевых задач процессора и приложений пользователя. С другой стороны, это повышает инвариантность реакции логических и вычислительных алгоритмов на тестовое воздействие, проводимое при проверке противоаварийных защит.

Такая проверка не может дать гарантии повторяемости результатов тестов, так как состояние памяти процессора под управлением обратной связи при всех одинаковых условиях тестирования не будет одинаково в разные моменты времени.

3.3 АСУ ТП на базе контроллеров Modicon TSX Quantum

Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) нефтеперекачивающих станций базируется на серии программируемых контроллеров Modicon TSX Quantum, являющейся хорошим решением для задач управления на базе высокопроизводительных программируемых контроллеров. Система на базе Quantum сочетает компактность, обеспечивая экономичность и надежность установки даже в наиболее сложных промышленных условиях. В то же время системы Quantum просты в установке и конфигурации, имеют широкую область применения, что обеспечивает более низкую стоимость по сравнению с другими решениями. Также предусмотрена поддержка установленных изделий за счет совместного использования старых технологий и этой новейшей управляющей платформы. Конструкция программируемых контроллеров Modicon TSX Quantum позволяет сэкономить пространство в щите. Обладая глубиной всего в 4 дюйма (включая экран), эти контроллеры не требуют больших щитов; они размещаются в стандартном 6-дюймовом электрическом шкафу, что позволяет экономить до 50% стоимости обычных панелей управления. Несмотря на малые размеры, контроллеры Quantum поддерживают высокий уровень производительности и надежности. Системы управления, использующие программируемые контроллеры серии Modicon TSX Quantum, поддерживают различные варианты решений от одиночной установочной панели ввода/вывода (до 448 вводов/выводов) до резервируемых процессоров с разветвленной системой ввода/вывода с количеством линий ввода/вывода до 64000, определяемым в соответствии с потребностями. Кроме того, объем памяти от 256 Кбайт до 2 Мбайт достаточен для самых сложных схем управления. Благодаря использованию усовершенствованных процессорных устройств на основе микросхем Intel, быстродействие контроллеров серии Quantum и пропускная способность ввода/вывода достаточны для удовлетворения жестких требований к скорости. В этих контроллерах также используются высокопроизводительные математические сопроцессоры для обеспечения наилучшей скорости выполнения алгоритмов и математических вычислений, необходимой для обеспечения непрерывности и качества управляемого процесса.

Сочетание производительности, гибкости и расширяемости делает серию Quantum лучшим решением для самых сложных применений и в то же время достаточно экономичным для более простых задач автоматизации. Возможность подключения к сетям предприятия и полевым шинам реализована для восьми типов сетей от Ethernet до INTERBUS-S.

Quantum поддерживает пять языков программирования, соответствующих стандарту МЭК 1131-3. В дополнение к этим языкам, контроллеры Quantum могут выполнять программы, написанные на языке релейно-контактных схем Modicon 984, на языке состояний Modicon и на специальных языках для конкретных применений, разработанных другими фирмами.

В дополнение к языкам МЭК система Quantum использует преимущества улучшенного набора инструкций 984 для выполнения на контроллере Quantum прикладных программ, написанных на языке Modsoft или транслированных с SY/Mate. К контроллеру Quantum возможно подключить магистральные сети связи Ethernet, Modbus и Modbus Plus.

Ни одна системная архитектура не отвечает потребностям современного рынка систем управления так, как серия программируемых контроллеров Modicon TSX Quantum. Она представляет собой альтернативную систему, в которой узлы ввода/вывода разделены по размеру, пространственно распределены и сконфигурированы с целью снижения стоимости кабелей, соединяющих узлы ввода/вывода с датчиками и исполнительными устройствами. Контроллер Quantum обладает гибкостью, позволяющей сочетать в конфигурациях локальный, удаленный, распределенный ввод/вывод, одноранговые конфигурации, а также подключение к полевым шинам ввода/вывода. Подобная гибкость делает Quantum уникальным решением, способным удовлетворить все потребности в автоматизации. Используя лишь одну серию модулей ввода/вывода, система Quantum может быть сконфигурирована под все архитектуры и, таким образом, является подходящей для контроля непрерывных процессов, управления оборудованием или распределенного управления .

Chat with us , powered by LiveChat

Установка и обвязка насосных агрегатов (НА) производятся согласно проекту. Наладка и опробование осуществляются в соответствии с требованиями соответствующих инструкций заводов-изготовителей.

Насосы в сборе с двигателями устанавливаются на фундаментах и выверяются относительно привязочных осей, в плане и по высоте, с точностью, определенной проектом.

До начала обвязки рамы и насосы надежно закрепляются на фундаменте. После присоединения всасывающего и нагнетательного трубопроводов проверяется центровка насосного агрегата. Точность центровки устанавливается заводскими инструкциями на монтируемые насосы, а при отсутствии таких указаний точность должна быть в пределах:

• биение - радиальное - не более 0,05 мм;
• биение осевое - не более 0,03 мм.

Проверка центровки осуществляется вручную, путем проворачивания валов насоса и двигателя, соединенных между собой муфтами. Валы должны проворачиваться легко, без заеданий. Соосность валов насосов и двигателей измеряется соответствующими инструментами (индикаторами и т.д.).

Подпорные и магистральные насосы перед монтажом подвергаются индивидуальным гидроиспытаниям в соответствии с данными заводских инструкций. Гидроиспытания приемо-выкидных патрубков подпорных и магистральных насосов и коллектора насосной после монтажа и ремонта выполняются согласно проектной документации. Условия испытаний должны соответствовать требованиям СНиП III-42-80. Испытания приемо- выкидных патрубков и коллектора могут проводиться совместно с насосами.

Инженерно-технические работники ЛПДС, ПС, ответственные за эксплуатацию и пуск НА (электромеханик, инженер КИПиА, механик), перед первым пуском или пуском НА после ремонта должны лично проверить готовность к работе всех вспомогательных систем и выполнение мероприятий по технической и пожарной безопасности:

• не позднее чем за 15 минут до пуска основных агрегатов убедиться в функционировании системы приточно-вытяжной вентиляции во всех помещениях ПС;
• проверить готовность электросхемы, положение масляного выключателя (пускателей), состояние КИП и средств автоматики;
• убедиться в готовности к пуску вспомогательных систем;
• убедиться в готовности к пуску основных НА, запорной арматуры по технологической схеме;
• проверить поступление масла в подшипниковые узлы, гидромуфту насосов и охлаждающей жидкости к маслоохладителям (если они воздушные, то при необходимости убедиться в том, что они подключены);
• проверить наличие необходимого давления воздуха в воздушной камере вала соединения в разделительной стене (или в корпусе электродвигателя).

При обычной эксплуатации эти операции осуществляются персоналом дежурной смены (оператором, машинистом, электриком и т.д.) в соответствии с их должностными инструкциями и инструкциями по эксплуатации и обслуживанию оборудования.

К началу эксплуатации насосной должны быть подготовлены инструкции, в которых должны быть указаны последовательность операций пуска и остановки вспомогательного и основного оборудования, порядок их обслуживания и действий персонала в аварийных ситуациях.

Запрещается пускать агрегат:

• без включения приточно-вытяжной вентиляции;
• без включенной маслосистемы;
• при не заполненном жидкостью насосе;
• при наличии технологических неисправностей;
• в других случаях, предусмотренных инструкциями (должностными, по эксплуатации оборудования, инструкциями завода-изготовителя и т.д.).

Запрещается эксплуатировать агрегат при нарушении герметичности соединений; во время работы агрегата запрещается подтягивать резьбовые соединения, находящиеся под давлением, производить какие-либо действия и работы, не предусмотренные инструкциями, положениями и т.д.

На неавтоматизированных ПС аварийная остановка НА должна быть осуществлена в соответствии с инструкцией дежурным персоналом, в том числе:

1. при появлении дыма из уплотнений, сальников в разделительной стене;
2. при значительной утечке нефтепродукта на работающем агрегате (разбрызгивании нефтепродуктов);
3. при появлении металлического звука или шума в агрегате;
4. при сильной вибрации;
5. при температуре корпуса подшипников выше пределов, установленных заводом-изготовителем;
6. при пожаре или повышенной загазованности;
7. во всех случаях, создающих угрозу обслуживающему персоналу и безопасности эксплуатации оборудования.

Перепад давления между воздушной камерой вала и насосным помещением должен быть не менее 200 Па. После остановки НА (в том числе после вывода его в резерв) подача воздуха в воздушную камеру уплотнения не прекращается.

Насосы, гидромуфты и двигатели должны быть оснащены приборами, позволяющими контролировать эксплуатационные параметры или сигнализирующими о превышении их допустимых предельных значений. Условия установки и использования этих приборов приводятся в соответствующих инструкциях заводов-изготовителей.

Приточно-вытяжные системы вентиляции насосных (магистральной и подпорной) и системы контроля загазованности в этих помещениях должны работать в автоматическом режиме. Кроме автоматического включения приточно-вытяжной вентиляции и отключения насосов должно быть предусмотрено ручное управление вентиляторами по месту; кнопка аварийной остановки насосной должна располагаться снаружи здания насосной вблизи входной двери.

Корпуса насосов должны быть заземлены независимо от заземления их электродвигателей.

Продувочные и дренажные краны насосов должны быть снабжены трубками для отвода и сброса продукта в коллектор утечек и далее в емкость сбора утечек, расположенную вне здания насосной. Вывод продуктов продувки и дренажа насосов в атмосферу насосной запрещается.

После неплановой остановки НА необходимо выяснить причину остановки и до ее устранения не производить запуск данного агрегата. Дежурный персонал должен немедленно сообщить диспетчеру отделения эксплуатирующей организации и на соседние ПС об остановке агрегата.

Ввод резервного магистрального или подпорного агрегата в автоматическом режиме осуществляется при полностью открытой приемной и закрытой выкидной (напорной) задвижке или открытых обеих задвижках. В первом случае открытие задвижки на нагнетании насоса может начинаться одновременно с пуском электродвигателя или опережать запуск двигателя на 15 - 20 с. В соответствии с проектом может быть предусмотрен другой порядок запуска резервного НА в автоматическом режиме.

Автоматический ввод резервного магистрального, подпорного агрегата или агрегата одной из вспомогательных систем (маслосистемы, системы подпора камер беспромвальных соединений и т.д.) осуществляется после отключения основного без выдержки времени или с минимальной (селектирующей) выдержкой времени.

При пуске станции с последовательной схемой обвязки НА рекомендуется запускать магистральные НА против движения потока нефтепродукта, то есть, начиная с большего номера агрегата в сторону меньшего. В случае запуска только одного НА возможен пуск любого из готовых к работе.

НА считается резервным, если он исправен и готов к работе. Все вентили, задвижки на системе обвязки НА, содержащихся в резерве (холодном), должны находиться в положении, предусмотренном проектом и инструкциями по эксплуатации.

НА считается в горячем резерве, если он может быть запущен в работу при первой необходимости без подготовки или в режиме АВР.

Контроль за работой НА ПС ведется оператором по приборам, установленным на щите автоматики или по значениям параметров на экране монитора. При нормальной работе оборудования контролируемые параметры НА в соответствии с установленным перечнем должны регистрироваться в специальном журнале через каждые два часа. При отклонении параметров оборудования от заданных пределов производится остановка неисправного агрегата и пуск резервного. Дежурный оператор в этом случае должен зафиксировать в оперативном журнале значение параметра, из-за которого произошло отключение работавшего агрегата. Автоматическая регистрация соответствующего параметра производится немедленно специальным аварийным регистратором с выдачей его значения и наименования на экран монитора.

Во время эксплуатации оборудования необходимо следить за его параметрами в соответствии с инструкциями, в частности:

• за герметичностью обвязки оборудования (фланцевых и резьбовых соединений, уплотнений насосов);
• значениями давления в маслосистеме и охлаждающей жидкости (воздуха), а также за работой приточных, вытяжных и общеобменных вентиляционных систем, других механизмов и систем.

При обнаружении утечек и неисправностей необходимо принимать меры к их устранению.

Установку датчиков газоанализаторов в насосной следует предусматривать в соответствии с проектом у каждого насоса в местах наиболее вероятного скопления газа и утечек взрывоопасных паров и газов (сальниковых, механических уплотнений, фланцевых соединений, клапанов и т.д.).

Электродвигатели, применяемые для привода магистральных насосов при их размещении в общем зале, должны иметь взрывозащищенное исполнение, соответствующее категории и группе взрывоопасных смесей. При применении для привода насосов электродвигателей невзрывозащищенного исполнения электрозал должен быть отделен от насосного зала разделительной стеной. В этом случае в разделительной стене в месте соединения электродвигателей и насосов устанавливаются специальные устройства, обеспечивающие герметичность разделительной стенки (диафрагмы с камерами беспромвальных соединений), а в электрозале должно обеспечиваться избыточное давление воздуха 0,4 - 0,67 кПа.

Пуск станции запрещается в случае, когда температура воздуха в электрозале ниже +5°С, в любом режиме пуска (автоматический, дистанционный или местный).

Система смазки

Монтаж маслосистемы осуществляется по чертежам проектной организации в соответствии со схемой маслоснабжения магистральных НА, с установочными чертежами и инструкциями заводов-изготовителей. В проекте должна быть предусмотрена резервная система смазки основного оборудования, обеспечивающая подачу масла в агрегаты при аварийных отключениях. После окончания монтажных работ должна быть произведена очистка и промывка напорных и сливных маслопроводов и маслобака, очищены и заменены фильтры.

При пусконаладочных работах производится прокачка масла по маслосистеме, регулируется расход масла по подшипникам НА путем подбора дроссельных шайб или запорного устройства. Маслосистема проверяется на плотность фланцевых соединений и арматуры.

Во время пусконаладочных работ проверяется надежность подачи масла из аккумулирующего маслобака (если он предусмотрен) к подшипникам НА при остановленных маслонасосах для обеспечения выбега магистральных НА.

В процессе эксплуатации НА должны контролироваться температура и давление масла на входе в подшипники агрегатов, температура подшипников и т.д. Режим в системе охлаждения масла должен поддерживаться в пределах, установленных картой уставок технологических защит и обеспечивать температуру подшипников агрегатов не выше максимально допустимых значений.

Уровень в маслобаках и давление масла должны быть в пределах, обеспечивающих надежную работу подшипников насоса и электродвигателей. Контроль уровня масла в маслобаках осуществляется персоналом дежурной смены. Давление масла в маслосистеме контролируется автоматически, магистральные насосные агрегаты обеспечиваются автоматической защитой по минимальному давлению масла на входе подшипников насоса и электродвигателя. Точки контроля температуры, уровня и давления в системе смазки определяются проектом.

Масло, находящееся в системе смазки, следует заменять свежим в установленные инструкцией по эксплуатации сроки или через 3000 - 4000 часов наработки оборудования.

Для каждого типа НА должна быть установлена периодичность отбора проб из системы смазки для проверки качества масла. Пробы должны отбираться в соответствии с ГОСТ 2517-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб».

В системе смазки подшипников НА запрещается применять масла марок, не соответствующих рекомендованным заводом-изготовителем (фирмами).

Масло от поставщика принимается при наличии сертификата соответствия и паспорта качества на масло. При отсутствии указанных документов приемка масла должна осуществляться после проведения соответствующих физико-химических анализов на соответствие его параметров требуемым и выдачи заключения специализированной лабораторией.

Монтаж элементов системы смазки (трубопроводов, фильтров, холодильников, маслобак(ов) и др.) должен соответствовать проекту и обеспечивать самотечный сток масла в маслобак(и) без образования застойных зон; значения монтажных уклонов должны соответствовать требованиям НТД. В нижних точках системы или ее частей должны располагаться фильтры. Элементы системы смазки (фильтры) должны подвергаться периодической очистке в сроки, оговоренные инструкциями.

Для каждого типа насосов и двигателей устанавливаются на основе заводских и эксплуатационных данных нормы расхода масла.

В маслонасосной (маслоприямке) должна быть вывешена утвержденная техническим руководителем ПС, НП и т.д. технологическая схема системы смазки с указанием допустимых значений минимального и максимального давления и температуры масла.

Система охлаждения

Сроки и способы очистки полостей охлаждения агрегатов и теплообменных аппаратов системы охлаждения от накипи и загрязненной воды должны быть установлены в зависимости от конструкции системы охлаждения, степени загрязнения, жесткости, расхода воды. Трубопроводы системы охлаждения должны быть выполнены с уклоном, обеспечивающим самослив воды через специальные краны или штуцера.

Необходимо не реже одного раза в смену проверять отсутствие в охлаждающей воде нефтепродукта или масла. В случае обнаружения последних принимаются меры к немедленному выявлению и устранению повреждения. Результаты ежесменной проверки наличия в воде масла или нефтепродукта следует фиксировать в вахтенном журнале.

Система охлаждения должна исключать возможность повышения давления воды в охлаждаемых полостях агрегата выше предельного, указанного заводом-изготовителем. Температура охлаждения жидкости перед радиаторами электродвигателя должна быть не более +33°C.

Наружные элементы системы охлаждения (трубопроводы, арматура, градирня, емкости) должны быть своевременно подготовлены к работе в зимних условиях или опорожнены и отключены от основной системы.

Забор воздуха для охлаждения двигателей производится в соответствии с проектом в местах, не содержащих паров нефтепродукта, влаги, химических реагентов и т.д. выше предельных норм. Температура воздуха, подаваемого на охлаждение двигателей, должна соответствовать проекту и инструкции завода-изготовителя.

В насосной должна быть утвержденная техническим руководителем ЛПДС, ПС, НП технологическая схема системы охлаждения с указанием допустимых значений давления и температуры охлаждающей среды.