2.3 Выбор технических средств автоматизации нижнего уровня

перекачка нефть автоматический контроллер

Обеспечение надежного управления и качественного регулирования немыслимо без соответствующего технического обеспечения. При разработке системы предполагается использование комплектующих удовлетворяющих как общеотраслевым, так и специфическим требованиям, обусловленным технологическим регламентом объекта. Общими для всех технических средств автоматизации являются следующие требования:

- все применяемые датчики, преобразователи, исполнительные механизмы должны быть выполнены только электрическими, средства пневмоавтоматики не предусматриваются;

- характеристики всех технических средств обязаны соответствовать требованиям по степени защиты от воздействия окружающей среды, по взрывопожаробезопасности, по климатическому исполнению, по устойчивости к воздействию пыли и влаги, по устойчивости к воздействию агрессивных сред.

Также при выборе средств измерения, обработки информации и реализации функций управления и регулирования большое значение имеет экономическая целесообразность применения конкретного типа устройства и организационные вопросы, связанные с последующим техническим обслуживанием.

Правильный подбор измерительных приборов имеет огромное значение, так как именно достоверность источника информации во многом определяет успех в выполнении поставленных задач. Отечественными и зарубежными производителями выпускается множество различных марок датчиков с различными характеристиками, предоставляя разработчику свободу выбора и возможность адекватного подбора комплектующих с необходимыми техническими характеристиками.

Для измерения избыточного давления во всех аппаратах и трубопроводах используются датчики с основной погрешностью 0,1…0,25% и пределами измерения 0…100МПа. В данном проекте рассмотрены датчики различных фирм производителей: Метран-150-CG, Сапфир-22МПС-ДИ и Мида-13П.

Сравнения датчиков по основным параметрам приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Сравнение датчиков избыточного давления

На основе результатов сравнения представленных датчиков избыточного давления наиболее подходящим по основным параметрам ( малая погрешность измерений, значительно большой диапазон измерений, более высокий срок службы) является датчик избыточного давления Метран-150-CG.

Измерительный блок датчиков Метрана-150-CG состоит из корпуса и емкостной измерительной ячейки Rosemount. Емкостная ячейка изолирована механически, электрически и термически от измеряемой и окружающей сред. Измеряемое давление передается через разделительные мембраны и разделительную жидкость к измерительной мембране, расположенной в центре емкостной ячейки.

Воздействие давления вызывает изменение положения измерительной мембраны, что приводит к появлению разности емкостей между измерительной мембраной и пластинами конденсатора, расположенным по обеим сторонам от измерительной мембраны. Разность емкостей измеряется АЦП и преобразуется электронным преобразователем в выходной сигнал[3].

Для измерения температуры в пределах -50…70 ⁰С и с точность не менее 1% рассмотрены датчики различных фирм производителей: ТСМУ Метран-274МП, ИКЛЖ.405212.022 и ТСМУ-9418.

Сравнения датчиков по основным параметрам приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Сравнение датчиков температуры

На основе результатов сравнения представленных датчиков температуры наиболее подходящим по основным параметрам (широкий диапазон измерений, малая погрешность измерений, высокий срок службы и гарантии) является датчик температуры ТСМУ Метран-274МП.

Принцип действия термопреобразователей сопротивления ТСМУ Метран-274МП основан на пропорциональном изменении его электрического сопротивлении в зависимости от температуры. Ра6очим органом термопреобразователя является чувствительный элемент, выполненный из медной проволоки[3].

Для измерения уровня и уровня раздела фаз в аппаратах под давлением и резервуарах, с основной погрешностью менее 0,5% были рассмотрены датчики различных фирм производителей: РУ-ПТ3, Сапфир- 22Р-ДУ, РУПТ-АМ и ДУУ4М.

Сравнения датчиков по основным параметрам приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Сравнение датчиков уровня

На основе результатов сравнения представленных датчиков уровня наиболее подходящим по основным параметрам (малая погрешность измерений, высокий срок службы и гарантии ) является датчик уровня Сапфир-22Р-ДУ.

При изменении измеряемого уровня происходит изменение гидростатической выталкивающей силы, воздействующей на чувствительный элемент - буек. Это изменение через рычаг передается на тензопреобразователь, размещенный в измерительном блоке, где линейно преобразуется в изменение электрического сопротивления тензорезисторов. Электронный преобразователь преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал. Гидравлический демпфер, внутренняя полость которого заполнена вязкой жидкостью, сглаживает колебания. Преобразователь может быть перенастроен потребителем на требуемый режим измерений по диапазону напряжения питания, виду выходного сигнала, плотности измеряемой среды. Имеются режимы работы с включенной или отключенной плавной регулировкой плотности [8].

Для измерения обводненности нефтяной эмульсии на выходе с электродегидраторов с погрешностью не более 2,5% были рассмотрены следующие датчики: УДВН-1ПМ, ВСН-2-ПП, BOECH и ВНП-100.

Сравнения датчиков по основным параметрам приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Сравнение датчиков определения влажности

На основе результатов сравнения представленных датчиков влажности наиболее подходящим по основным параметрам (малая погрешность измерений, широкий диапазон измерений, высокий срок службы и гарантии, множество типов взрывозащиты) является датчик влажности УДВН-1ПМ.

Принцип действия влагомера основан на поглощении энергии микроволнового излучения водонефтяной эмульсией. Вода и соли имеют нулевую оптическую плотность, а нефть практически непрозрачная жидкость с характерной оптической плотностью. Логарифмическая зависимость светопропускания смеси в зависимости от влагосодержания имеет линейный характер.

В качестве исполнительных механизмов были рассмотрены механизмы фирм МЭО, PrimAR и AUMA.

Таблица 2.5 - Сравнительный анализ исполнительных механизмов

На основе результатов проведенного анализа оптимальным является исполнительный механизм AUMA.

Многооборотный привод AUMA - это привод, который передает арматуре крутящий момент при минимум одном полном обороте. Привод AUMA может выдерживать напор штока арматуры. Электрические многооборотные приводы AUMA применяются везде, где требуется автоматизация работы трубопроводной арматуры.

Важным критерием является режим работы. Арматура может находиться в положении ОТКРЫТЬ-ЗАКРЫТЬ (режим отсекания), в промежуточном положении (режим позиционирования), или его положение можно изменять через небольшие промежутки времени для управления движением потока среды через трубопровод (режим регулирования). Все это нужно учитывать при выборе размера привода, поскольку объем нагрузки в значительной степени зависит от режима работы.

Главное отличие замкнутой системы управления заключается в том, что изменение условий эксплуатации требует постоянного изменения положения приводной арматуры. Для подобных областей применения требуется частота срабатывания каждые несколько секунд [11].

Остальные датчики и исполнительные механизмы выбирались по такому же принципу, сравнения производились по тем же параметрам и приведены в Приложении Б.