2. Техническая часть

     2.1 Иерархическая структура процесса

     2.2 Цели и задачи, выполняемые уровнями

     В системе выделяются следующие уровни:

     Нижний  уровень - это уровень датчиков, измерительных преобразована технологическом оборудовании.

     

     Средний уровень – предназначен для сбора и первичной обработки информации от датчиков, а также формирования управляющих воздействий для управления исполнительными механизмами. Средний уровень реализует контроль и управление технологическим процессом и оборудованием в соответствии с заданными алгоритмами функционирования.

Средний уровень обеспечивает:

• прием сигналов от датчиков,  измерительных преобразователей, аварийных сигналов от вторичных приборов;
• контроль достоверности и первичную обработку информации (масштабирование, вычисление текущих значений, сравнение с уставками, вычисление средних значений и т.д.);
• регулирование технологических параметров в соответствии с выбранными законами регулирования;
• программно-логическое управление, защиту и блокировку технологических агрегатов и оборудования с выдачей команд управления на исполнительные устройства;
• световую и звуковую сигнализацию предупредительных и аварийных технологических параметров;
• обмен данными с верхним уровнем.

Верхний уровень решает:

     1. без участия оператора следующие основные задачи:

• прием, обработку и отображение информации о ходе технологического процесса, поступающей с датчиков, установленных на объекте управления;
• звуковую и световую сигнализацию отклонения технологических параметров от нормы;
• управление исполнительными механизмами, если они находятся в автоматическом режиме;
• регулирование технологических параметров по заданным оператором уставкам;
• аварийную защиту и останов технологического оборудования при выходе технологических параметров за заданные уставки;
• ведет архивирование значений технологических параметров, протоколирование возникающих тревог, событий и действий оператора;
• проводит самодиагностику;

     2. по командам оператора:

• производит управление исполнительными механизмами (насосы, клапаны, задвижки) в дистанционном режиме работы;
• производит позиционирование технологических регуляторов (в дистанционном режиме);

• производит  установку мощности для РЭП управления насосом-дозатором БР-2,5;
• выдает оператору сводки тревог, событий, графики изменения технологических параметров за требуемый промежуток времени (не более месяца).

     2.3 Состав комплекса технических средств АСУ ТП

     2.3.1 Нижний уровень

Вибропреобразователь  электрический ВК-310

Назначение:

     Вибропреобразователи  серии ВК-310 представляют собой пьезоэлектрические акселерометры с согласующими усилителями и предназначены для применения в составе аппаратуры непрерывного вибрационного контроля, защиты и вибродиагностики турбоагрегатов, питательных насосов двигателей нефтеперекачивающих и газокомпрессорных станций, вибродиагностики электрических станций и других объектов.

     Принцип работы:

     Вибропреобразователи  ВК-310Х состоят из первичного пьезоэлектрического преобразователя и согласующего усилителя, собранных в едином корпусе, с изолирующим основанием. Прибор устанавливают на контролируемом оборудовании направлением оси основной чувствительности параллельно направлению контролируемых колебаний. Пьезоэлектрический преобразователь преобразует механические колебания в электрический заряд, который поступает на усилитель заряда согласующего усилителя-преобразователя. На его выходе заряда формируется напряжение, пропорциональное мгновенному значению виброускорения. Это напряжение подается на выход вибропреобразователя и на интегратор. На выходе интегратора формируется напряжение пропорциональное мгновенному значению виброскорости. Сигнал поступает на выход преобразователя. На его выходе формируется унифицированный токовый сигнал "4-20 мА" пропорциональный значению виброскорости контролируемого объекта.

     Технические характеристики:

• Температура окружающего воздуха 20-25 °С
• Относительная влажность воздуха   30...80%
• Атмосферное давление 84...106,7 кПа
• температура окружающего воздуха -30...+80 °С

 

Датчик  давления Метран-100

Назначение:

     Датчики давления Метран-100 предназначены для  работы в системах автоматического  контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин: давления избыточного, абсолютного, разрежения, давления-разрежения, разности давлений, гидростатического давления нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи, цифровой сигнал на базе HART-протокола и цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485.

Принцип работы:

     Принцип действия датчиков основан на использовании  пьезорезистивного эффекта в гетероэпитаксиальной пленке кремния, выращенной на поверхности монокристаллической пластины из искусственного сапфира. Чувствительный элемент с монокристаллической структурой кремния на сапфире является основой всех сенсорных блоков датчиков семейства «Метран».

     При деформации чувствительного монокристаллического элемента под воздействием входной  измеряемой величины изменяется электрическое  сопротивление кремниевых пьезорезисторов мостовой схемы на поверхности этого чувствительного элемента.

     Электронное устройство датчика преобразует  это изменение электрических сопротивлений в стандартный аналоговый сигнал постоянного тока и/или в цифровой сигнал в стандарте протокола HART.

Плата АЦП принимает аналоговые сигналы  преобразователя давления, пропорциональные входной измеряемой величине (давлению) (U_р) и температуре (U_t), и преобразовывает их в цифровые коды. Энергонезависимая память предназначена для хранения коэффициентов коррекции характеристик сенсорного блока и других данных о сенсорном блоке. Цифровой сигнал с платы АЦП сенсорного блока вместе с коэффициентами коррекции поступает на вход электронного преобразователя, микроконтроллер которого производит коррекцию и линеаризацию характеристики сенсорного блока, вычисляет скорректированное значение выходного сигнала датчика.

Технические характеристики:

• Ряд верхних пределов измерений (-100 кПа; +2,4 МПа); (-100 кПа; +1,5 МПа); (-100; 900); (-100; 530); (-100; 300); (-100; 150); (-100; 60); (-50; 50) кПа

 
 

Вторичные приборы

Блок обработки данных Vega-03

     Назначение:

• вычисление объема и расхода жидкости на узлах учета нефти в составе турбинных счетчиков типа НОРД, МИГ и других счетчиков - расходомеров с магнитоиндукционными датчиками НОРД-И2У-02 или НОРД-И2У-04;
• вычисление влажности и объема чистой нефти на узлах учета нефти в составе влагомеров ВСН-БОЗНА и ВНП-100 м в комплекте со счетчиком жидкости.

     Принцип работы:

     В память блока вводятся коэффициенты преобразования турбинного преобразователя расхода и влагомера, которые необходимы для преобразования частотных сигналов ТПР и датчика влажности соответственно в единицы расхода и влажности и последующего вычисления объёмов жидкости и чистой нефти. Коэффициенты преобразования представляют собой таблицу. Каждому значению тока влияющей величины соответствует своя строка  зависимости частоты и коэффициента преобразования. Эта зависимость определяется набором пар  “частота – коэффициент”. 

     Технические характеристики:

• напряжение питания – 3…15 В;
• выходное напряжение –  -0,2…( Uп + 0,2) В;
• ток потребления при Uп – ≤ 20 мкА;
• максимальная тактовая частота при Uп = 10 – 4 МГц.
• максимальная рассеиваемая мощность – 200 мВт;
• время задержки распространения при включении (выключении) при:

Uп = 10 В – ≤ 80 нс;

Uп = 10 В – ≤ 160 нс; 

Сигнализаторы уровня СУ200И

     Назначение:

     Прибор  предназначен для контроля предельного  уровня воды, щелочей, кислот, нефти и нефтепродуктов, зерна и продуктов его размола, цемента, извести, песка, угля, угольной пыли, а также других жидких и сыпучих сред, в том числе в емкостях, находящихся как под атмосферным, так и под избыточным давлением.

     

     Принцип работы:

     Принцип  действия сигнализатора уровня основан на преобразовании изменения электрической емкости чувствительного элемента (ЧЭ) датчика, вызванного изменением уровня контролируемой среды, в выходной сигнал постоянного тока. Этот сигнал, в свою очередь, используется для управления срабатыванием выходного реле.

Технические данные:

• Температура контролируемой среды от -30 до +60 °C;
• Давление контролируемой среды до 2,5 МПа;
• Относительная влажность до 95%;
• Температура внешней среды  от -30 до +50 °С;
• Вибрационные нагрузки 5..80 Гц.

 
 
 
 
 
 

    Влагомер  ВСН-2СП

    Назначение:

    Влагомер  ВСН-2СП предназначен для автоматического  определения содержания воды в продукции нефтяных скважин, вычисления средней по объему влажности нефти, вычисления объема чистой нефти при работе в составе автоматизированных групповых замерных установок типа «Спутник Б-40».

    Принцип работы:

    Измерение влажности нефти производится путем  определения комплексного сопротивления нефтяной эмульсии, протекающей по датчику. Установленный на измерительную линию первичный преобразователь преобразует параметры датчика, с протекающей по нему нефтью, в цифровой сигнал, который в блоке обработки с помощью встроенного микропроцессора преобразуется в числовое значение влажности и выдается в зависимости от выбранного пользовательского режима на дисплей блока и внешние устройства регистрации данных. Работа прибора в различных режимах возможна только при наличии импульсов, поступающих с магнитоиндукционного датчика, и передаваемых также как и влажность в последовательном коде.

    

    Параллельно с процессом накопления данных производится вывод сигнала о прокачке фиксированного объема чистой нефти. Процесс приема данных по влажности и расходу с первичного преобразователя, их преобразование и выдача результатов на внешние устройства происходит непрерывно.

    Технические характеристики:

• Диапазон измерения влажности нефти, объемная доля 0..100%;
• Рабочее давление в первичном преобразователе      4 МПа;
• Пределы допускаемого значения абсолютно й погрешности

От 0 до 60% (вода в нефти)            2,4

От 60 до 100                                    4,0.

     2.3.2 Средний уровень