Расчетно-графическая работа - Автоматизация и диспетчеризация 2-х ГРП

спецификация.docx

№ позиции по функциональной схеме
Предельное рабочее значение параметра
Наименование и характеристика
Рабочее значение: 0 40 бар
Выходной сигнал: DC 0 10 V
Наименование: Siemens
Модель: QBE2003 P-40
Напряжение питания: DC 12 33 V
Назначение: измерение относительного давления в системах с газообразной средой на входе в ГРП
Выходной сигнал: 4 20 мА
Модель: SITRANS FX 300
Точность измерения: для пара и газов ±1%
Назначение: Замер расхода и температуры входящего газа
Датчик перепада давления
Рабочее значение: 25 бар
Степень защиты: IP65
Назначение: Замер перепада давления на фильтре для своевременной замены или чистки фильтра
Верхние пределы настройки: 32 МПа
Наименование: Регулятор давления газа
Температура рабочей среды: от -10 до +80С
Закон интегрирования: пропорционально интегральный
Тип регулирующего органа: односедельный
Вид соединения: фланцевый
Назначение: Регулирование размера проходного сечения за счет чего осуществляется поддержание выходного давления
Назначение: измерение относительного давления в системах с газообразной средой после регулятора
Назначение: измерение относительного давления в системах с газообразной средой на выходе из ГРП
Преобразователь давления
Рабочее значение: 0 50 бар
Изготовитель: Siemens
Модель: SITRANS P ZD
Точность измерения: 025%
Назначение: Измерительный преобразователь давления для измерения избыточного и абсолютного давления газа на байпасе
Датчик содержания природного газа
Рабочее значение: природный газ 200-10000ppm
Выходной сигнал: аналоговый унифицированный
Наименование: Модуль с датчиком качества воздуха
Напряжение питания: 5 V
Назначение: измерение увеличения природного газа в помещении
Датчик дыма и горючих газов
Рабочее значение: пропан СНГ 200-5000
бутан водород 300-5000 метан 5000-20000 ppm
Назначение: измерение концентрации дыма метана и продуктов горения в воздухе
Реле охранной сигнализации
Назначение: Реле срабатывает при несанкционированном проникновении на территорию ГРП
Модель: SIMATIC S7-300
Степень защиты: IP20
СР: PROFIBUS PROFINET Industrial Ethernet
Аналоговый вход: 8-ми канальные модули
Аналоговый выход: 4-х или 8-ми канальные
Дискретный ввод: 16 32-х канальные
Дискретный вывод: 81632-х канальные
Назначение: Выполнение программ пользователя и управление всеми узлами контроллера.

Пояснительная записка.docx

Анализ технологического процесса 4
Описание функциональной схемы 6
Расчёт настроечных параметров регулятора 8
Список литературы .10
Спецификация на приборы и средства автоматизации 12
Газорегуляторные пункты (ГРП) - автоматические устройства которые выполняют следующие функции: -снижают давление газа до заданного значения; -поддерживают заданное давление вне зависимости от изменений расхода газа и его давления; -прекращают подачу газа при повышении или понижении его давления сверх заданных пределов; -очищают газ от механических примесей.
Газорегуляторные пункты ГРП устанавливаются в системах газоснабжения для редуцирования давления газа. Надежная и бесперебойная работа газорегулирующего оборудования достигается за счет применения автоматизированной системы управления газорегуляторных пунктов. Эффективное управление надежность и технологического оборудования снижение эксплуатационных расходов - вот основные преимущества внедрения системы автоматизации ГРП. Система автоматизации газорегуляторного пункта представляет собой трехуровневую структуру: нижнего среднего и верхнего. Нижний уровень автоматизации представлен запорно-регулирующей арматурой датчиками электрооборудованием (исполнительными механизмами). На этом этапе происходит сбор технических данных о работе оборудования. Информация от нижнего уровня передается по выходным сигналам на средний уровень - программируемым контроллерам и расходомерам. На среднем уровне происходит обработка полученных данных корректировка параметров (регулирование давления газа) и передача данных на верхний уровень АСУ. Верхний уровень АСУ газорегуляторного пункта - это пульт управления где хранятся данные о работе системы за весь период эксплуатации и откуда происходит управление технологическим процессом газорегулирующего оборудования.
В зависимости от величины давления газа на входе их подразделяют на ГРП и ГРУ среднего давления (свыше 0005 до 03 МПа) и на ГРП и ГРУ высокого давления (свыше 03 до 12 МПа). Так как 2 ГРП аналогичны друг другу рассмотрим автоматизацию и диспетчеризацию на примере 1 ГРП.
Анализ технологического процесса
ВГРП (ГРУ)предусматривают установку:фильтрапредохранительного запорного клапанаПЗКрегулятора давления газапредохранительного сбросного клапанаПСКзапорной арматурыконтрольно-измерительных приборовКИП приборовучета расхода газа(при необходимости) а также устройствообводного газопровода(байпаса) с установкой последовательно двух отключающих устройств и продувочного трубопровода между ними на случай ремонта оборудования. Второе по ходу газа отключающее устройство набайпаседолжно обеспечивать плавное регулирование. ДляГРПс входным давлением свыше 6 кгссм2и пропускной способностью более 5000 м3ч вместобайпасапредусматривают дополнительную резервную линию регулирования.
УстановкуПЗКпредусматривают передрегулятором давления.ПЗКпредназначен для автоматического отключения подачи газа в час повышения или понижения давления газа после регулятора сверх установленных пределов. В соответствии с требованиями правил верхний предел срабатыванияПЗКне должен превышать максимальное рабочее давление газа после регулятора более чем на 25%. Нижний предел устанавливаемый проектом соответствует требованиям обеспечения устойчивой работыгазогорелочныхустройств и уточняется при пусконаладочных работах.
УстановкуПСКнеобходимо предусматривать зарегулятором давления а при наличиирасходомера— после расходомера. ПСКдолжен обеспечивать сброс газа в атмосферу исходя из условий кратковременного повышения давления не влияющего на промышленную безопасность и нормальную работугазового оборудованияпотребителей. ПередПСКпредусматривают отключающие устройства которые должны быть опломбированы в открытом положении. Предохранительные сбросные клапаныдолжны обеспечить сброс газа при превышении номинального рабочего давления после регулятора не более чем на 15%.
Требования правил по настройке предела срабатыванияПСК-15% и верхнего предела срабатыванияПЗК— 25% определяют порядок (последовательность) срабатывания клапанов сначалаПСК затемПЗК. Целесообразность такой очередности очевидна:ПСК препятствуя дальнейшему росту давления сбросом части газа в атмосферу не нарушает работу котлов; при срабатыванииПЗКкотлыотключаются аварийно.
Колебания давления газа на выходе изГРПдопускается в пределах 10% от рабочего давления. Неисправности регуляторов вызывающие повышение или понижение рабочего давления неполадки в работепредохранительных клапанов а также утечки газа должны устраняться в аварийном порядке. Включение в работурегулятора давленияв случае прекращения подачи газа должно производиться после выявления причины срабатывания предохранительно-запорного клапанаПЗКи принятия мер по устранению неисправности.
ВГРПследует предусматривать продувочные и сбросные трубопроводы которые выводятся наружу в места обеспечивающие безопасные условия для рассеивания газа но не менее чем на 1 м выше карниза или парапета здания. Допускается объединять продувочные трубопроводы одинакового давления в общий продувочный трубопровод. Такие же требования предъявляются при объединении сбросных трубопроводов.
ВГРПустанавливают показывающие и регистрирующиеконтрольно-измерительные приборыКИП для измерения входного и выходного давления и температуры газа. Если учет расхода газа не производится допускается не предусматривать регистрирующий прибор для измерения температуры газа.
Класс точности манометров должен быть не ниже 15. Перед каждым манометром должна быть предусмотрена установка трехходового крана или аналогичного устройства для проверки и отключения манометра.
Описание функциональной схемы
На функциональной схеме показан принцип автоматизированного управления газорегуляторного пункта.
-1.Датчик давления. Фиксирует давление на входе в ГРП и преобразует сигнал для передачи на контроллер. Диапазон давления от 0 до 4.0 Мпа.
-1. Компактный вихревой расходомер с одиночным измерительным преобразователем. Датчик преобразовывает и передает данные о количестве газа проходящего через ГРП на контроллер по унифицированному сигналу. Представляет собой чувствительный элемент помещенный в сечение газопровода который определяет частоту последовательных завихрений образующихся за объектом в потоке. Этот нажим регистрируется и учитывается как скачки давления двойным пьезокристаллом помещенным внутрь чувствительного элемента. Также в расходомер интегрирован термометр определяющий температуру рабочей среды.
-1. Датчик перепада давления на фильтре. Рабочее давление в системе 25 бар. Устанавливается непосредственно над фильтром. Сигнал преобразуется и передается на контроллер осуществляет сигнализацию при превышении допустимой величины перепада давления. Измеренное значение давление действует на керамический чувствительный элемент значение преобразуется электронно в линейный выходной сигнал.
-1. Автоматический регулятор давления прямого действия. Регулятор давления газа осуществляет контроль проходящего давления в ГРП на заданном уровне обеспечивает редуцирование среднего давления на низкое. С помощью импульсной трубки регулятор фиксирует изменения давления в сети и меняет проходное сечение. Закон регулирования пропорционально – интегральный.
-1. Датчик давления. Устанавливается после регулятора давления и перед предохранительно сбросным клапаном. Преобразует выходную величину давления и передает ее на контроллер. Диапазон давления от до 10 кПа.
-1. Датчик давления. Устанавливается на выходе из ГРП после ПСК. Преобразует и отправляет данные о выходном давлении на контроллер. Диапазон давления от до 10 кПа.
-1. Показывающий манометр. Установленный на байпасе манометр предназначен для непосредственного контроля давления газа при ремонтных работах. Показывает давление проходящее по обводной линии.
-1. Датчик содержания метана в помещении ГРП. Выходным является аналоговый сигнал пропорциональный содержанию газов вокруг газоанализатора. Чувствительность может быть настроена с помощью триммера на плате датчика. Сигнал поступает на контроллер срабатывает сигнализация.
-1. Датчик дыма в помещении ГРП. Выходным является аналоговый сигнал пропорциональный содержанию газов вокруг газоанализатора. Чувствительность может быть настроена с помощью триммера на плате датчика. Сигнал передается непосредственно на контроллер. При задымлении в помещении срабатывает сигнализация.
-1. Реле охранной сигнализации. При несанкционированном проникновении в помещение замыкается контур и срабатывает сигнализация. Сигнал преобразуется и регистрируется на контроллере.
Расчёт настроечных параметров регулятора
непрерывный регулятор.
Параметры настройки регулятора при апериодическом переходном процессе
Где коэффициент усилия регулятора время интегрирования; время диффиринцирования.
Рассматриваемые объекты в данном проекте - газорегуляторные пункты следовательно регуляторы используются позиционные и в расчетах они не участвуют.
В данной расчётнографической работе была разработана функциональная схема 2х ГРП. Также были составлены: анализ технологического процесса описание функциональной схемы. Были рассчитаны настроечные параметры регулятора но по данной схеме приняты к использованию позиционные регуляторы.
Для выполнения данной задачи подобраны из справочных материалов приборы соответствующие параметрам исходных данных. Была составлена спецификация на оборудование и средства автоматизации.
Степень автоматизации зависит от назначения здания вида систем необходимой продолжительности работы оборудования и экономической целесообразности. Выбор средств низовой автоматики обусловлен их надежностью высокими метрологическими характеристиками быстродействием наличием систем диагностики и мониторинга а также имеющимся опытом их эксплуатации.
ГОСТ 21.208-2013 Система проектной документации для строительства (СПДС). Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах.обращения: 02.12.2019
Хомченко В.Г. Федотов А.В. Автоматизация технологических процессов и производств: Учеб. пособие. – М: ОмГТУ. 2005
Казанский Государственный Архитектурно - Строительный университет
Кафедра физики электроники и автоматики
Расчетно – графическая работа
по дисциплине: «Автоматизация инженерных систем»
на тему: «Автоматизация и диспетчеризация 2-х ГРП»

Автоматизация ГРП.dwg

Регулятор давления газа
Контроллер Siemens S7-300
Автоматизация инженерных систем
Расчетно-графическая работа
Функциональная схема ГРП