- система автоматического пожаротушения.

На рисунке 3.4 показана функциональная схема автоматизации резервуара на ППС "Андреевка".

Перечень средств измерения и контроля представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Перечень средств измерения и контроля

Перечень средств измерения и контроля по аварийной защите приведен в таблице 1.2

Таблица 1.2 Перечень средств измерения и контроля по аварийной защите

Система защиты резервуаров по максимальному уровню выполнена независимой от микропроцессорной системы ППС. Сигналы от датчиков сигнализаторов максимального уровня передаются системой непосредственно на пусковую аппаратуру наливных задвижек на их закрытие.

Системы автоматизации резервуарных парков должны выполнять следующие основные функции:

- дистанционное измерение и контроль допустимого уровня и средней температуры нефтепродуктов в каждом резервуаре;

- расчет и контроль допустимой скорости наполнения и опорожнения резервуаров;

- контроль превышения давления в трубопроводах РП;

- сигнализация срабатывания защит;

-противоаварийная автоматическая защита при нарушениях технологическими переменными допустимых границ;

- автоматическое пожаротушение;

- дистанционное управление задвижками резервуарного парка;

- формирование и выдачу аварийных сигналов в другие системы автоматизации;

- дистанционное управление системой размыва донных отложений.

3.5 Система количественного учета нефтепродуктов фирмы "Enraf"

Все резервуары ППС оборудованы комплексной системой количественного учета нефтепродуктов фирмы "Enraf". Система обеспечивает следующие измерения:

- технологических параметров в резервуарах (уровень и среднюю температуру нефтепродукта, давление столба жидкости);

- оперативный и коммерческий учет нефтепродуктов в резервуарах;

- сигнализацию достижения параметрами заданных значений с выдачей предупредительных и управляющих сигналов в систему управления резервуарным парком;

- контроль достоверности измерения и исправности датчиков;

- прогноз времени заполнения и опорожнения резервуаров;

- расчет общего количества и свободной емкости по каждому виду нефтепродукта.

Компания Enraf предлагает различные полевые приборы, устройства связи, интерфейсы и системы, предназначенные для решения задач контроля и управления в резервуарных парках. Данные с полевых приборов через устройство интерфейса связи, 880 CIU Enraf, передаются по двухпроводной полевой шине и обрабатываются системой управления учетом Entis Enraf.

Структура системы Enraf представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Структура системы Enraf

На нижнем уровне располагаются измеритель уровня серии 854 ATG и температурный селектор серии 862 MIT. Описание этих приборов приводится ниже. Дисплейные индикаторы.

Измеренные в резервуаре данные по уровню, температуре и давлению могут быть использованы для различных целей управления. Поэтому для представления этих данных в различных форматах, используются дисплеи и операторские панели, показанные на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 - Дисплейные индикаторы

Такие дисплеи и панели обеспечивают доступ к данным практически в любое время и в любом месте резервуарного парка. Специальные версии приборов могут иметь режимы автономной работы с полевыми приборами в случае отказа систем учета. Могут выпускаться версии устройств для коммерческого учета, без возможности доступа к изменению отображаемых данных.

Топология сети и интерфейсы.

Устройства связи и интерфейсы 880 CIU обеспечивают наиболее эффективную связь с полевыми приборами Enraf.

Новая серия CIU 380 предусматривает использование открытого протокола в сочетании с классическими протоколами связи Энраф с целью интегрирования процессов управления, связи и интерфейсов. Это даёт возможность создания реальной распределённой архитектуры интеллектуальных и аппаратных средств управления.

Для интегрирования процессов управления и автоматизации, предусмотрена возможность использования таких открытых протоколов автоматизации, как Foundation Fieldbus и Modbus. Наличие аналогового и цифрового ввода/вывода обеспечивает возможность использования их с полевыми приборами. ОРС сервер позволяет передавать важную информацию на системы сбора данных, таких как Entis, различные пакеты программ SCADA, промышленные или офисные приложения.

Вторичный уровень - CIU Plus.

Вторичный уровень - CIU Plus показан на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - CIU Plus

CIU Plus - это автономное устройство калькуляции резервуарных данных, используемое в сочетании с CIU Prime. Одно устройство CIU Plus может выполнять сложные и специальные расчеты в масштабе реального времени до 50 резервуаров.

Преимущества: расчёт объёмов по стандартам API и ASTM; совместимость с MODBUS; горячее резервирование; гальваническая развязка главных портов.

Основная задача CIU Prime (рисунок 3.8) - сканирование и сбор данных со всех датчиков.

Преимущества те же, плюс: поддерживает команды датчика, защита от конфигурации.

Рисунок 3.8 - CIU Prime

Верхний уровень - система управления Entis Pro.

Элементом верхнего уровня является система управления Entis Pro, разработанная для Windows 2000 и XP. Entis - это средство, позволяющее отображать и до некоторой степени управлять запасом продукта в парке емкостей. Это компьютерная программа, которая запускает и решает задачи, такие как сбор информации с различных частей резервуарного парка, передача команды измерителю или клапану.

Информация от полевых устройств попадает по проводам в компьютер, в котором запущена программа Entis. Далее эта программа организует всю информацию и переводит ее в логические форматы, которые позволяют находить любую часть резервуарного парка. Оператор, задавая номер резервуара, может мгновенно получить любую информацию, например о температуре, уровне, положении корневых задвижек и другую. Для расчета объема продукта в емкости должны быть заранее введены в программу тип емкости (сферическая, цилиндрическая или с плавающей крышей), калибровочные точки или радиус и точка ноля, зависящие от типа емкости.

По данным уровнемера интерфейс CIU Plus рассчитывает и передает в Entis общий наблюдаемый объем, валовой стандартный объем который является объемом, скорректированным на содержание воды и температурное расширение продукта в емкости. Таким образом, на экране Entis может быть представлен целый ряд рассчитанной информации. К примеру, на экране перекачки отображается движение продукта в резервуарном парке.

Другая форма предоставления информации на экране - это окно. Окно - это миниатюрный экран, который накладывается на существующий экран. Каждое окно содержит определенную информацию. К примеру, одно окно позволяет изменить единицы измерения для уровня, объема, температуры и других измерений.

Иногда оператору необходима информация обо всех важных изменениях в Entis. В этом случае срабатывает концепция сигнализаций, например, если уровень в емкости стал слишком низким. Из множества типов сигнализаций, срабатывает та, в которой достигнуто заданное значение. Некоторые сигнализации устанавливаются технологом, некоторые устанавливаются оператором. Допустим, если была установлена сигнализация на достижение нижней точки уровня, то она срабатывает в случае, если уровень продукта в емкости опускается ниже заданной точки. Сообщение - предупреждение о нижнем уровне появляется независимо от того, на каком экране и в каком окне находится оператор.

Достоинствами системы Entis являются:

- открытая архитектура;

- учет в реальном масштабе времени;

- обработка цифровой и графической информации;

- интуитивная работа;

- сбор данных и расчет;

- объединение в сеть;

- надежная система сигнализации;

- горячее резервирование и избыточность;

- основные и дополнительные программные задачи для создания комплексной системы;

- характерные особенности, преимущества, выгода.

3.6 Система контроля загазованности

Полное наименование АСУ ТП: "Система датчиков-сигнализаторов довзрывных концентраций в резервуарном парке промежуточной перекачивающей станции (ППС) "Андреевка" филиала МНПП "Пермь-Андреевка".

Назначение АСУ ТП.

АСУ ТП предназначена для:

- непрерывного контроля газо-воздушной среды в резервуарном парке ППС "Андреевка";

- сигнализации оператору ППС "Андреевка" и диспетчеру МНПП "Пермь-Андреевка" при достижении концентрации паров нефтепродуктов в резервуарном парке 20 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени.

Целью создания АСУ ТП является своевременная сигнализация о превышении концентрации паров нефтепродуктов в резервуарном парке для принятия оперативных мер по ликвидации аварийной ситуации и устранения причины повышения загазованности воздушной среды в резервуарном парке.

Структура КТС.

В соответствии с требованиями технического задания к структуре и функционированию системы, комплекс технических средств (КТС) АСУ ТП построен, как система управления с четырьмя уровнями иерархии:

1) первый уровень - измерительные преобразователи концентрации паров нефтепродуктов в воздушной среде на территории РП ППС "Андреевка" в стандартный электрический сигнал (датчики довзрывных концентраций ДВК);

2) второй уровень - подсистема сбора информации с ДВК, реализованная на специализированных промышленных контроллерах Regard фирмы Drager, обеспечивающих работу в автономном режиме, а также поддерживающих связь с третьим уровнем;

3) третий уровень - существующая система управления Plant Scape (Honeywell), реализованная на базе 3 контроллеров С 200, контроллера FSC, сервера и 2 операторских станций с цветными видеомониторами. КТС системы управления Plant Scape находится в помещении операторной магистральной насосной ППС "Андреевка";

4) четвертый уровень - существующая удалённая рабочая станция на рабочем месте диспетчера МНПП на ГПС "Пермь".

Информационная связь между первым, вторым и третьим уровнями иерархии должна обеспечиваться кабельными каналами связи в автоматическом режиме. Обмен данными между третьим и четвёртым уровнями осуществляется по сети Ethernet посредством оборудования радиорелейной связи.

Функции, выполняемые системой.

Перечень функций, выполняемых системой первого уровня:

- контроль воздушной среды на территории РП "ППС "Андреевка";

- преобразование концентрации паров нефтепродуктов в стандартный электрический сигнал;

- передача информации в систему второго уровня.

Перечень функций, выполняемых системой второго уровня:

- первичная обработка сигналов измерительных датчиков ДВК;

- контроль отклонений параметров от установленных аварийных и регламентных границ;

- диагностика работоспособности КТС АСУТП;

- световая индикация на панели контроллера неисправности самого контроллера и каждого из датчиков ДВК (или линии подключения датчика). Наличие неисправности должно сопровождаться звуковым сигналом. Выдача общего дискретного сигнала о неисправности контроллера (или датчика) в систему третьего уровня - "сухой" нормально разомкнутый контакт;

- световая индикация на панели контроллера и звуковой сигнал по каждому датчику о повышении концентрации паров нефтепродуктов на территории РП до 20% НКПР. Выдача общего дискретного сигнала об аварийной загазованности в систему третьего уровня - "сухой" нормально разомкнутый контакт;

- квитирование (подтверждение) звукового сигнала о тревогах и авариях. Если не устранена причина сигнала, световая индикация должна оставаться;

- возможность просмотра и изменения уставок сигнализации (в % НКПР) на панели контроллера.

Перечень функций, выполняемых системой третьего уровня:

- приём двух дискретных сигналов ("неисправность системы контроля загазованности в РП" и "аварийная загазованность в РП") от системы второго уровня;

- индикация "неисправности системы контроля загазованности в РП" и "аварийной загазованности в РП" двумя красными пульсирующими сигналами на видеокадре резервуарного парка на мониторе АРМ оператора ППС "Андреевка". Указанные сигналы должны сопровождаться соответствующими текстовыми сообщениями и звуком на рабочей станции оператора ППС "Андреевка". Сообщение должно содержать кодовое обозначение (тег) сигнала, время (часы, секунды, десятые доли секунды), дату (день, месяц, год), текст с расшифровкой причины сигнала;

- квитирование (подтверждение) оператором сигнала об авариях и неисправности. После квитирования сигналов, но при наличии аварии (или неисправности) пульсация знака на экране должна исчезать, цвет знака должен оставаться красным. После устранения аварии (неисправности) знак окрашивается в зелёный цвет;

- сообщения об авариях (неисправностях) и время квитирования сигналов должны записываться в архивный журнал событий и хранится в течение одного месяца.

Функции системы четвёртого уровня совпадают с функциями системы 3-го уровня.

Требования к надежности АСУ ТП.

Отказом системы является отказ второго уровня АСУ ТП. Контроль работоспособности первого уровня должен осуществляться вторым уровнем. Надежность АСУ ТП должна оцениваться по время восстановления и долговечности. Время восстановления - значение данного показателя должно обеспечиваться комплектом ЗИП и иметь значение не более 2 часов. Долговечность - показатель, обеспечивающий сохранение работоспособности АСУ ТП до полного отказа при установленной системе технического обслуживания - не менее 10 лет.

Элементы структуры.

В качестве измерительных преобразователей на первом уровне структуры АСУ ТП используются головки Polytron 2IR фирмы "Drager Safety AG&Co. Измерительная инфракрасная головка Polytron 2IR предназначена для стационарного непрерывного контроля концентрации взрывоопасных газов и паров, содержащих углеводороды в окружающем воздухе (предусмотрена настройка на различные газы и пары, в т.ч. тяжелые углеводороды - нонан). Измерительный диапазон составляет от 0 до 100% НПВ (нижнего предела взрываемости). Предоставляет аналоговый выходной сигнал 4 - 20мА для измеренных значений.

При соединении с контроллером Regard обеспечивает:

- выдачу предупреждения еще до достижения опасной концентрации газа;

- автоматическое принятие мер по предотвращению риска взрыва;

- индикацию неисправностей измерительной головки;

- специальный режим калибровки.

Подсистема сбора информации реализована на базе контроллера Regard фирмы "Drager Safety AG&Co. KGaA". Она осуществляет выдачу дискретных сигналов (сухой нормально разомкнутый контакт) об аварийной загазованности и неисправности в систему третьего уровня.

Дополнительных средств передачи данных, помимо уже применяемых в существующих системах третьего и четвертого уровней, не требуется.

3.7 Система защиты от перелива

Требования к автоматической защите.

Требования к автоматической защите резервуарного парка предусматривают:

- автоматическую защиту резервуаров от переливов;

- автоматическую защиту от превышения давления в трубопроводах подачи нефтепродуктов в РП и технологических трубопроводах РП.

При достижении в резервуаре максимального аварийного уровня нефтепродукта автоматическая защита от перелива должна обеспечивать закрытие его приемной задвижки и переключение потока нефтепродукта в другой резервуар. Для автоматической защиты резервуара от перелива должен использоваться датчик максимального аварийного уровня, не связанный с датчиком измерителя текущего уровня. В резервуарах с плавающей крышей или понтоном следует устанавливать три сигнализатора максимального аварийного уровня, дублирующих друг друга. Настройка максимального аварийного уровня резервуара производится выше максимального уровня, допустимого по конструкции резервуара, на величину, соответствующую количеству нефтепродукта, который может поступить в резервуар за время закрытия его приемной задвижки с учетом инерционности датчика максимального аварийного уровня. Максимальный (допустимый) уровень заполнения резервуара определяется по его технической документации.

Автоматическая защита от превышения давления в трубопроводах подачи нефтепродуктов в резервуарный парк и в его технологических трубопроводах может выполняться посредством подключения к трубопроводу, в котором повысилось давление, специально выделенной емкости. Подключение емкости должно проводиться с использованием электроприводной задвижки, параллельно которой устанавливаются механические предохранительные клапаны. Уставка системы защиты по давлению должна настраиваться на значение давления на 10% ниже давления срабатывания предохранительного клапана.

В системах управления резервуарными парками может предусматриваться контроль скорости наполнения или опорожнения резервуаров.

При превышении допустимой скорости наполнения (опорожнения) открывается задвижка на линии сброса нефтепродукта в специально выделенные емкости (или подключаются дополнительные резервуары).

Система защиты от перелива.

Автоматическая система защиты от перелива нефти и нефтепродуктов должна включать в себя установку сигнализаторов уровня продукта с выводом сигнала в основной пункт и автоматику отсечения подачи продукта в резервуар при достижении нормативного уровня заполнения резервуара.

Резервуары с учетом сорта хранимого продукта необходимо оснащать не менее чем тремя сигнализаторами верхнего аварийного, верхнего и нижнего предельных уровней. В резервуарах с плавающими крышами или понтонами необходимо устанавливать (на равных расстояниях) не менее трех сигнализаторов уровня, работающих параллельно.

Резервуары должны оснащаться приборами для измерения уровня. Предупредительная и предаварийная сигнализация предельного верхнего и нижнего уровней должны осуществляться от двух независимых датчиков с раздельными точками отбора параметров технологической среды. Значения уставок предупредительной сигнализации предельных верхнего и нижнего уровней указываются в проекте с учетом времени, необходимого на проведение операций по прекращению подачи сырья в резервуар и откачки сырья из резервуара.

При отсутствии дистанционных сигнализаторов верхнего уровня должны быть предусмотрены переливные устройства, соединенные с резервной емкостью или сливным трубопроводом.

Резервуарный парк станции ППС "Андреевка" также контролируется системой защиты от перелива. Для сигнализации о достижении верхнего уровня используются датчики уровня жидкости серии LS 5100. На резервуарах для хранения дизельного топлива установлены по два сигнализатора на каждом резервуаре. На резервуарах для хранения бензина установлены по три сигнализатора. Система защиты резервуаров по максимальному уровню выполнена независимой от микропроцессорной системы ППС. Сигналы от датчиков сигнализаторов максимального уровня передаются системой непосредственно на пусковую аппаратуру наливных задвижек на их закрытие, без срабатывания сигнализации, т.к. для этой системы на станции она отсутствует.

Система сигнализации предназначена для оповещения операторов парка о заполнении резервуара до предельного (опасного, аварийного) уровня. Система должна вырабатывать звуковые и световые сигналы при достижении продуктом заданного уровня и быть независима от других систем [3].