КОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМ ТЕЛЕМЕТРИИ ПРГ: АНАЛОГОВЫЕ ДАТЧИКИ

Системы телеметрии пунктов редуцирования газа (ПРГ) входят в состав автоматизированных систем управления технологическим процессом распределения газа (АСУ ТП РГ). Они контролируют параметры работы ПРГ и передают информацию на диспетчерский пункт.

В настоящее время проектированием и монтажом АСУ ТП ПРГ занимается несколько предприятий России. Ниже описана система, смонтированная по проекту ООО «Акситех» (рис.1).

Рис.1 Логотип ООО «Акситех»

Системы телеметрии АКТЕЛ (СТМ АКТЕЛ) предназначены для непрерывного дистанционного контроля и управления удаленными промышленными объектами. Они применяются:

- при транспортировке и распределении природного газа;

- при производстве и транспортировке нефтепродуктов;

- в энергетическом комплексе и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Рис.2 Программное обеспечение СТМ АКТЕЛ

СТМ АКТЕЛ находятся под управлением программного обеспечения «Пульт управления системами телеметрии/телемеханики» (рис.2). Программа является верхним уровнем автоматизированной системы управления и позволяет оперативно получать информацию об этом процессе/объектах в режиме реального времени. ПО «Пульт управления системами телеметрии/телемеханики» создано на базе SCADA Indusoft WebStudio. Кстати, аббревиатура SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) переводится с английского как диспетчерское управление и сбор данных.

Также в состав систем могут входить автоматизированные комплексы и системы других производителей, имеющие программную интеграцию с СТМ АКТЕЛ.

Телеметрия на нижнем уровне состоит из датчиков, контролирующих различные параметры работы ПРГ, и контроллера, в котором консолидируется информация для дальнейшей передачи на верхний уровень – на пульт управления.

Аналоговые датчики

Датчики АСУ ТП ПРГ бывают аналоговые и дискретные. Первые измеряют параметры, имеющие цифровое значение:

- давление газа на входе и входе;

- температура воздуха в помещении;

- температура газа на входе и выходе;

- загазованность в помещении;

- температура теплоносителя при использовании водяного отопления.

Дискретные параметры имеют два значения: замкнуто-разомкнуто («ноль» - «единица»). Их устанавливают на дверях ПРГ и на запорный клапан (при наличии технической возможности).

Датчики давления МИДА

Основной параметр, характеризующий работу ПРГ, – давление газа, входное и выходное. Особенно важно выходное. Обеспечение нормативного давления у потребителей является важнейшей задачей газораспределительной организации. Давление на выходе ПРГ ниже нормы приводит к недостатку газа. Часто подобное происходит зимой, в периоды резких похолоданий. Слишком большое давление служит причиной отрыва пламени от горелок, а там и до пожаров и взрывов недалеко.

Рис.3 Датчик МИДА-ДИ

Датчики МИДА–ДИ-13П предназначены для измерения избыточного давления (рис.3). Они являются аналоговыми, определенному давлению газа соответствует определенный ток или напряжение. Датчики МИДА могут измерять низкое, среднее и высокое давление газа. Межповерочный интервал - 5 лет. Код выходного сигнала - 4-20 мА.

В ПРГ применяются взрывозащищенные датчики МИДА-ДИ-13П-Ех. Они предназначены для работы во взрывоопасной среде, в конструкции предусмотрены меры по исключению недопустимого риска ее воспламенения.

Рис.4 Устройство датчика МИДА

МИДА–ДИ-13П (рис.4) состоит из первичного тензопреобразователя и электронного блока (вторичного преобразователя). Штуцер 1, мембрана 3 с жестко закрепленным кристаллом полупроводникового чувствительного элемента 4, алюминиевые проводники 5, разваренные на кристалл и на выводы коллектора 6, конструктивно образуют тензопреобразователь, который через выводы коллектора подключен к электронному блоку 7. Выход электронного блока подключен к выходному разъему датчика 8, установленному на основании 9. Электронный блок защищен от внешних воздействий кожухом 11. Дополнительная защита от влаги и пыли осуществляется крышкой 12.

Давление газа, находящегося в рабочей полости 2 штуцера 1, воздействует на металлическую мембрану 3 и на полупроводниковый чувствительный элемент 4. В результате механической деформации чувствительного элемента меняется сопротивление резисторов, соединенных в мостовую схему, которая питается стабилизированным напряжением с электронного блока. Изменение сопротивления плеч моста приводит к изменению напряжения, снимаемого с мостовой схемы. Электронный блок усиливает сигнал мостовой схемы и преобразует его в унифицированный выходной сигнал датчика.

Штуцер датчика имеет резьбу М20х1,5 или М12х1,5. Датчик монтируется гаечным ключом за шестигранник штуцера. Для обеспечения герметичности соединения с газопроводом устанавливается прокладка (рис.5).

Рис.5 Установка прокладки при монтаже датчика МИДА

Использовать для уплотнения лен сантехнический или ленту ФУМ запрещено.

Датчики перепада давления

Для контроля перепада давления на фильтре в составе АСУ ТП ПРГ применяют:

- преобразователи давления микропроцессорные САПФИР-22МПС-ДД-ВН-2430;

- индикаторы разности давления сигнализирующие ИРД-80-РАСКО-Ех. 

Рис. 6 Датчик перепада давления САПФИР

Преобразователи перепада давления Сапфир-22-ДД (рис.6) предназначены для преобразования измеряемого перепада давления в унифицированный токовый выходной сигнал. Пределы измерения: 4,0; 6,3; 10,0; 16,0; 25,0; 40,0 кПа. Преобразователи Сапфир-22МПС-ДД с микропроцессорной обработкой сигнала обеспечивают выдачу унифицированного токового сигнала 0-5мА, 0-20мА, 4-20мА и цифрового сигнала на основе HART-протокола. На встроенном ЖКИ-индикаторе отображается информация о текущем значении измеряемой величины в единицах измерения давления либо в процентах, а также уровень выходного сигнала в мА.

Рис.7 Блок клапанный БКН

Для подключения датчиков давления к импульсным линиям служат блоки клапанные БКН. Они изготавливаются из нержавеющей стали, уплотнение иглы клапана – фторопласт. Допустимое давление рабочей среды - до 40 МПа. Клапанный блок БКН1 имеет запорный клапан-вентиль и далее, по потоку среды - спускной клапан. Клапанный блок БКН2 (рис.7) имеет два запорных клапана: изолирующий, посредством которого производится подключение и отключение датчика, и клапан дренажа/контроля, который соединяет импульсную линию и выходной патрубок со штуцером дренажа/контроля. К штуцеру можно присоединять контрольный датчик, калибратор давления и другие измерительные приборы.

При открытом изолирующем клапане и закрытом клапане дренажа/контроля рабочая среда поступает к датчику. При закрытом изолирующем клапане и открытом клапане дренажа/контроля происходит сброс рабочей среды из датчика. Если открыты оба клапана, продувается импульсная линия, при подключении контрольного прибора можно сравнить его показания и данные датчика давления.

Рис.8 Установка индикатора разности давления ИРД-80-РАСКО

Другим прибором, применяемым для определения перепада на фильтре в составе АСУ ТП ПРГ, является индикатор разности давления сигнализирующий ИРД-80-РАСКО-Ех (рис.8). Он предназначен для контроля и сигнализации разности давлений различных газов. Имеется возможность визуального контроля по шкале. Диапазон измерения разности давлений: 0-6; 0-10; 0-16; 0-25; 0-40 кПа. Индикатор состоит из мембранного узла и показывающей части, соединенных между собой прижимом с помощью винтов. Через штуцерные соединения к индикатору подводится большее давление (до фильтра) и меньшее давление (после фильтра). Для подключения к электрической цепи смонтирован разъем, через который передается сигнал на контроллер.

Датчики температуры

Рис.9 Термопреобразователь Метран

В ПРГ контролируется концентрация в воздухе:

- метана – в основном помещении ПРГ;

- метана и оксида углерода - в помещении с отопительным оборудованием.

Рис.10 Блок питания и сигнализации газоанализатора ФСТ-03В

Для контроля загазованности природным и угарным газом применяются белорусские газоанализаторы ФСТ-03В производства НПОДО «ФАРМЭК». Они могут автоматически контролировать концентрацию кислорода, метана, пропана, угарного газа, хлора и аммиака в воздухе. Процесс происходит непрерывно. В ПРГ ФСТ-03В измеряет метан и угарный газ.

Газоанализатор состоит из блока питания и сигнализации (рис.10) и выносных датчиков. Принцип действия при контроле метана – термохимический, угарного газа – электрохимический. Диапазон измерения объемной доли метана – 0-2,5% (0-5%), массовой концентрации угарного газа – 10 – 125 мг/м³ (0-125 мг/м³). Прибор обеспечивает световую и звуковую сигнализацию при превышении пороговых концентраций на блоке питания и сигнализации и световую – на датчиках. Возможно накопление информации о загазованности и обмен ею с внешними устройствами.

Дальнейший рассказ об устройстве системы телеметрии ПРГ: дискретных датчиках, контроллере и организации электропитания продолжим в следующей статье.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь