Выполнение работ этапа формирования требований рассмотрим на примере процесса осушки природного газа

Формирование требований к МПСУ

Описание технологического процесса и ТЭО автоматизации. Природный газ, получаемый с промыслов, содержит посторонние примеси твердые частицы (песок и окалину), конденсат тяжелых углеводородов, водяные пары, сероводород и углекислый газ.

Жидкие частицы, оседая в пониженных участках трубопровода, вызывают уменьшение площади его поперечного сечения. Кроме того, они оказывают коррозирующее действие на трубопровод, арматуру и приборы. Влага, в определенных условиях, приводит к образованию гидратов, выпадающих в газопроводе в виде твердых кристаллов. Гидратные пробки могут частично или полностью закупорить трубопровод.

При больших объемах транспортируемого газа его осушка является наиболее эффективным и экономичным способом предупреждения образования кристаллогидратов в магистральном газопроводе. В результате осушки газа точка росы паров воды должна быть ниже нижней минимальной температуры при транспортировании газа.

В системе применён абсорбционный способ осушки газа с использованием в качестве осушителя 94 – 95%-го диэтиленгликоля (ДЭГа).

На рис. 5 показана схема установки осушки природного газа.

Основным элементом установки осушки природного газа является абсорбер осушки газа (далее абсорбер). Аппарат является многофункциональным агрегатом, выполняющим функции предварительной сепарации газа (сепарационная секция), абсорбции (массообменная секция), окончательной очистки газа (секция окончательной очистки газа).

Сырой газ

Рис. 5. Схема установки осушки природного газа

Сырой газ после охлаждения в холодильнике 1 с температуры 20-35°С до температуры 15-28°С поступает в нижнюю сепарационную секцию абсорбера 2, где происходит отделение капельной влаги, а затем проходит массообменную (контактную) секцию, орошаемую сверху концентрированным раствором РДЭГа (регенерированного ДЭГа), предварительно охлажденным в холодильнике 3 с температуры 7-10°С до температуры 5,5-8,5°С. Здесь происходит осушка газа абсорбцией и далее газ проходит выходную сепарационную секцию, где происходит сепарация унесенного газом ДЭГа. Осушенный газ через штуцер газа выводится из аппарата.

Насыщенный влагой ДЭГ (НДЭГ) из нижней сепарационной секции абсорбера выводится на регенерацию. Хладоноситель первого и второго холодильников после процесса охлаждения сырого газа и РДЭГа отводится на регенерацию.

Формирование требований к автоматизации ТП. Исходя из описания ТП основным показателем эффективности процесса является концентрация извлекаемой влаги в осушенном газе. Целью управления является достижение определенного технологией значения этой концентрации.

На основе проведенных исследований для регулирования и сигнализации в данной системе выбираются следующие параметры технологического процесса (в дальнейшем обозначается: регулирование – С, индикация – I, регистрация – R).

1. Расход (F) РДЭГа в зависимости от расхода сырого газа. Функциональная схема показана на рис. 6 а. Поскольку на установку поступает смесь постоянного состава, то достаточно стабилизировать расход РДЭГа в зависимости от рабочего расхода сырого газа без коррекции по составу осушенного газа.

2. Давление (P) в верхней части абсорбера. Функциональная схема показана на рис. 6 б. Для стабилизации давления технологического процесса необходимо стабилизировать давление в одной его точке (чаще всего реализуют стабилизацию давление в верхней части абсорбера). Давление в абсорбере целесообразно стабилизировать путем изменения расхода осушенного газа, так как при изменении расхода сырого газа меняется производительность абсорбера, что недопустимо.

3. Уровень (L) жидкости в нижней части абсорбера. Функциональная схема показана на рис.6 в. В нижней части абсорбера должно находиться некоторое количество жидкости, обеспечивающее гидравлический затвор, что исключает поступление газовой смеси из абсорбера в линию насыщенного ДЭГа и позволяет регулировать давление в абсорбере. Постоянное количество этой жидкости поддерживается регулированием уровня в абсорбере путем изменения расхода насыщенного ДЭГа.

4. Температура (T) РДЭГа на входе в абсорбер. Функциональная схема показана на рис.6 г. Регулирование данного параметра необходимо для поддержания оптимальной скорости протекания процесса осушки и качества осушенного газа. Постоянное значение температуры поддерживается путем изменения расхода хладоносителя во втором холодильнике.

5. Сигнализации (A) подлежит температура осушенного газа по высоте абсорбера. Функциональная схема показана на рис. 6 д.

а)

б)

в)

г)

д)

Рис. 6

На основании исследования технологического процесса в дальнейшей разработке схемы автоматизации необходимо выдерживать технические характеристики параметров, которые приведены в табл. 1.

Таблица 1

№ п./п.	Параметр	Значение в соответствии с технологией	Описание
рабочее	максимальное	минимальное
1.	Расход сырого газа, м^3/с.				Расход сырого газа, измеряемый перед абсорбером
2.	Температура РДЭГа, °С.		8,5	5,5	Температура РДЭГа на входе в абсорбер
3.	Уровень жидкости в нижней части абсорбера, мм.				Уровень жидкости в нижней части абсорбера
4.	Давление верха абсорбера, МПА.	11,5		8,5	Давление в верхней части абсорбера

Требования к микроконтроллерам и ЭВМ. Микроконтроллер, как правило, состоит из микропроцессора, аналоговых, дискретных и цифровых устройств ввода/вывода, а также необходимых ФЛЭШ-ПЗУ и ОЗУ.

На этапе обследования предприятия и ТОУ, определения требуемого парка счетчиков, датчиков, преобразователей, условий эксплуатации выдвигаются следующие требования к контроллерам:

- контроллеры должны быть проектно-компонуемыми на необходимое число каналов ввода-вывода;

- контроллеры должны работать с очень широким классом входных сигналов: от «естественных» сигналов термопар и термосопротивлений до «кодовых» каналов «интеллектуальных» датчиков, счетчиков, модулей ввода-вывода;

- контроллеры должны иметь возможность гибкой перенастройки и конфигурации персоналом на различные преобразователи, счетчики, датчики и виды энергоносителей;

- контроллеры должны иметь возможность автоматического управления исполнительными механизмами;

- контроллеры должны иметь гальваническую изоляцию всех каналов ввода-вывода, в том числе и коммуникационных;

- контроллеры должны соответствовать промышленным условиям эксплуатации, это подразумевает требования и по температуре окружающей среды, и по пылебрызгозащищенности, и по качеству электропитания, и по возможным перенапряжениям на каналах ввода-вывода и т. д.

Управляющий компьютер МПСУ должен обеспечивать перепрограммирование контроллера, отображать информацию о ходе технологического процесса и в некоторых случаях выполнять автоматическое управление (ПИД-регулирование).

Как правило, управляющий компьютер должен состоять из промышленного или РС на базе процессора не хуже Pentium и операционной системы не ниже Windows NT.

Дата добавления: 2014-01-15