Исследование и модернизация системы автоматизации магистральных насосных агрегатов на НПС

1.

«ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЗАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ
НА НПС»
Разработчик:
студент группы АТПм-22-1
Колойтанова А.А.
www.tyuiu.ru

2.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
Цель работы: исследование и модернизация системы автоматизации магистральных
насосных агрегатов на НПС.
Задачи:
— изучение технологического процесса на НПС-3 «Демьянское»;
— изучение и критический анализ литературных источников по теме исследования;
— разработка функциональной схемы системы автоматизации магистральной насосной
станции с камерой регуляторов давления;
— выбор технических средств нижнего уровня;
— выбор программируемого логического контроллера и его конфигурации;
— разработка алгоритмов для контроля и управления МНА;
— разработка автоматизированного рабочего места оператора;
— разработка и реализация расчетов для прогнозирования расхода ресурса;
— расчет экономической эффективности от модернизации системы автоматизации.
2

3.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ БЛОК-СХЕМА
3

4.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ
4

5.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АСУ ТП
Верхний уровень
АРМ оператора
АРМ оператора
(основной)
(резервный)
Операторная
Диспетчерский пункт
АРМ диспетчера
Концентратор
Ethernet
Ethernet
Внешние протоколы
Корпоративная сеть
Ethernet
Ethernet коммутатор
Ethernet коммутатор
(основной)
(резервный)
Технологическая сеть
Ethernet, Rs-232/485
Средний уровень
САРД
Центральный
процессор
УСО МНА 1
УСО МНА 2
УСО МНА 3
УСО МНА 4
RS - 485
БРУ
AI,AO,DI,DO
4-20мА, 0-5В, 0-24В, 220В, RS - 485
Нижний уровень
Датчики, сигнализаторы, исполнительные механизмы
5

6.

СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ НИЖНЕГО УРОВНЯ
Метран-150TGR
ДC-СУ1-01
Метран-150CDR
ДМ5010Сг0Ех
ТСП-1193
DVA141.104
DVA331.104
СГОЭС
ИПЭС-IR4000
ЭПЗР-Н-2000-F-14-P ЭПЦ-10000
6

7.

ВЫБОР ПЛК
TREI-5B-04 STANDART
ОВЕН ПЛК160
REGUL R500
TREI-5B-04
STANDART
REGUL R500
ОВЕН ПЛК160
1250
115
115
Программное обеспечение
Unimod PRO
Epsilon LD
CoDeSys
Модули
не встроенные
не встроенные
встроенные
75000
73000
60000
Технические характеристики
Скорость передачи данных, кбит/с
Наработка на отказ
7

8.

КОНФИГУРАЦИЯ КОНТРОЛЛЕРА
Обозначение
М1201Е
M1234A
M1245A
М1231TR
M1252DS
M1251OS
ИБЭП 220/24-10А
Наименование
Мастер-модуль
Аналоговый входной модуль на 8 каналов
Аналоговый входной модуль на 16 каналов
Аналоговый входной модуль температуры и сопротивления
Дискретный входной модуль
Дискретный выходной модуль
Источник бесперебойного питания
Тип сигнала
МНС
Количество сигналов КРД
МНА 1,2,3,4
Общее количество
Общее количество + 15% запас
AI DI DO
5
9
5
6
35 27
112 60 28
123 104 60
142 120 69
8

9.

БЛОК-СХЕМЫ АЛГОРИТМОВ
алгоритм
готовности к пуску МНА
алгоритм опроса каналов
модуля аналоговых входных сигналов
алгоритм опроса каналов
модуля дискретных входных сигналов
9

10.

АРМ ОПЕРАТОРА
Основной экран
Экран МНА с КРД
Экран тренды
10

11.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ
11

12.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ
где:
T0 — базовый ресурс работы насоса при стандартных условиях;
Kv — коэффициент, учитывающий влияние вибрации;
Kt — коэффициент, учитывающий влияние температуры;
Kf — коэффициент, учитывающий трение подвижных частей;
Kη — коэффициент, учитывающий тепловые потери по КПД.
12

13.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ
Модель ресурса насосного агрегата
где:
Ti — i-ый измеренный параметр температуры;
Vi — i-ый измеренный параметр вибрации;
a,b,c — искомые коэффициенты;
ϵi — ошибка модели.
13

14.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Аварийный останов
—
—
—
—
потери из-за простоя;
затраты на запчасти;
дополнительные ресурсы и материалы;
влияние на безопасность и экологию.
10000000
8000000
6000000
Своевременный вывод в ТО и ТР
—
—
—
—
стоимость запчастей;
расходные материалы;
оплата труда персонала;
потери из-за простоя.
Расходы при
аварийном останове
4000000
2000000
Расходы при
своевременном
выводе в ТО и ТР
0
ЭЭ = Зас - Зтоир = 1 010 030 000 рублей – 6 261 812 рублей = 1 003 768 188 рублей
14

15.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
—
—
—
—
изучен технологический процесс на НПС-3 «Демьянское»;
изучены литературные источники по теме исследования;
разработана функциональная схема системы автоматизации МНС с КРД;
выбраны технические средства нижнего уровня, соответствующие метрологическим
требованиям;
— выбран ПЛК TREI-5B-04 отечественного производства и составлена его конфигурация;
— разработаны алгоритмы контроля и управления, для корректной работы системы
управления ТП;
— разработано АРМ оператора, согласно эргономическим требованиям;
— разработаны и произведены расчеты для прогнозирования расхода ресурса;
— произведен расчет экономической эффективности от модернизации системы
автоматизации.
15