Дипломная (вкр): Автоматизация и модернизация резервуарного парка

Оси мешалок смещены относительно диаметра резервуара на 10˚. Мешалки включаются в работу при закачке. Принятого расположения осей мешалок с течением времени в резервуаре устанавливается круговое движение нефти. Взвешивание осадка происходит как турбулентными струями, создаваемыми винтом и закачиваемой жидкостью, так и вторичным круговым движением нефти. Для предотвращения накопления осадка в резервуаре достаточно работы мешалки в течении 24 часов в месяц с равными промежутками между включениями. При этом осадок на днище не превышает 10-12 см. Наилучший результат достигается при работе мешалок в период закачки нефти, но иногда они включаются и при откачке.

При включении мешалки (рисунок 4.1) вращение от электродвигателя 1 через плоскозубчатую ременную передачу 2 передается на вал 5, установленный на подшипниковые опоры корпуса 4. При этом свободный конец вала 5, расположенный в резервуаре с нефтью, передает вращение на закрепленные на нем пропеллер 6 и обтекатель 7. За счет вращения пропеллера 6 создается направленная затопленная турбулентная струя нефти, обладающая размывающим эффектом (скорость движения частичек нефти более 0,5 м/с) и простирающаяся на расстояние, примерно равное диаметру РВС-5000. Встроенный автоматический привод поворота (АПП) 3 обеспечивает в процессе работы мешалки поворот корпуса 4 с валом 5 в горизонтальной плоскости на угол ± 30º относительно шарнирного узла 8, смонтированного на присоединительном фланце 9, закрепленном на крышке люка-лаза РВС. Время прохождения вала 5 с пропеллером 6 от одного крайнего положения до другого составляет от 3,5 до 5 часов, в зависимости от исполнения мешалки. Отбор вращательного движения на входной вал АПП производится от вала 5, проходящего соосно через центр АПП.

- взрывозащищенный асинхронный электродвигатель; 2 - плоскозубчатая ременная передача; 3- автоматический привод поворота; 4 - корпус; 5 - вал; 6 - пропеллер; 7 - обтекатель; 8 - шарнирный узел; 9 - фланец присоединительный; 10 - плита установочная; 11 - торцовое уплотнение; 12 - сферическое уплотнение

Рисунок 4.1 - Устройство для размыва донных отложений «Диоген-700»

Однако конструкция винтовых мешалок далеко не совершенна:

расположение винта мешалки у стенки резервуара приводит к тому, что на диаметрально противоположном участке скорость движения нефти значительно уменьшается;

площадь днища резервуара, на которой взвешивание осадка производится непосредственно турбулентной струей, создаваемой винтом, ограничивается внутренним углом расширения турбулентной струи равным 22-25˚;

взвешивание осадка на остальной площади днища производится вторичным течением. Для развития циркуляции, достаточной для взвешивания парафина, требуется 1-2 часа работы мешалки и более;

частицы осадка проникают в толщу нефти и распределяются в ней только за счет мощных вихреобразований, так как в резервуаре нет направленного вертикального движения нефти;

для установки винтовых мешалок требуется устройство в резервуарном парке силовой электропроводки низкого напряжения;

для монтажа мешалок в типовом резервуаре необходимо усилить нижний пояс.

Технические характеристики и основные параметры электромеханических мешалок типа «Диоген» представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Технические характеристики электромеханических мешалок типа «Диоген»

Устройство размыва должно обеспечивать:

размыв и перемешивание донных отложений в резервуаре подвижной струей нефти, формируемой пропеллером изделия;

автоматическое изменение направления струи нефти в горизонтальной плоскости за счет встроенного привода поворота вала пропеллера;

создание кругового вращения всей массы нефти, хранимой в резервуаре, при работе изделия в крайних угловых положениях вала пропеллера;

запуск в работу и остановку от местного поста управления или дистанционного с центрального пульта оператора нефтеперекачивающей станции [6].

4.1.2 Система контроля и сигнализации СКС-07

СКС-07 предназначена для эксплуатации совместно с устройствами «Диоген» для решения следующих задач:

контроля параметров и сигнализации о работе устройств «Диоген» без постоянного присутствия обслуживающего персонала;

автоматической остановки устройств при достижении предельно-допустимых отклонений параметров;

дистанционного пуска и остановки устройств «Диоген». В системе предусмотрен выбор функции ДУ/МУ (дистанционное/местное управление).

СКС-07 выдаёт сигнал остановки электродвигателя, входящего в состав устройства «Диоген», в следующих случаях (с выдачей звукового и визуального сигнала):

при превышении температуры двигателя свыше указанной в паспорте на электродвигатель;

при превышении вибрации крышки люка-лаза резервуара при работе устройств (исключая режим пуска) по трем взаимно перпендикулярным направлениям свыше 2,8 мм/с;

при обрыве ремня плоскозубчатой ременной передачи;

при нарушении герметичности узлов уплотнений устройств «Диоген»;

при отклонении потребляемого тока двигателя «Диоген» от заданного номинального:

а)      контроль межфазных и однофазных КЗ без выдержки времени;

б)      контроль перегрузки по току (обратно зависимая токо-временная характеристика);

в)      контроль обрыва любой из фаз электродвигателя.

По воздействию климатических факторов внешней среды при эксплуатации СКС-07 соответствует исполнению УХЛ 1 по ГОСТ 15150-69, при этом температура окружающей среды от минус 60 до плюс 50 °С.

СКС-07 может применяться в соответствии с ГОСТ Р 51330.13-99, ГОСТ Р 52350.14-99, гл. 7.3 ПУЭ во взрывоопасных зонах, в которых возможно образование взрывоопасных паро- и газовоздушных смесей категорий IIА, IIB по ГОСТ Р 51330.11-99, групп Tl, Т2, ТЗ по ГОСТ Р 51330.5-99.

СКС-07 представляет собой проектно-компонуемое изделие, в состав которого входят:

блок контроля и сигнализации БКС-01-М (ТУ 4318-516-20885897-2006);

датчик вибрации ДВ-03-М (ТУ 4277-515-20885897-2006);

датчик вращения ДВР-03-М (ТУ 4278-590-20885897-2006);

выключатель уровня;

аварийные оповещатели:

а) световой аварийный оповещатель;

б) звуковой аварийный оповещатель (с возможностью местного отключения звукового сигнала).

пульт дистанционного управления ПДУ-01 (по отдельному заказу);

бронированный кабель КВБбШнг 4*1,5.

СКС-07 обеспечивает прием сигнала с датчика температуры обмоток двигателя со следующими характеристиками:

тип датчика - тепловой предохранитель, размыкающий контакт;

максимальный ток через датчик 26 мА;

максимально допустимое сопротивление датчика 1000 Ом.

СКС-07 обеспечивает контроль вращения вала установки «Диоген» при помощи датчика вращения ДВР со следующими характеристиками:

частота входного сигнала от 30 до 1000 Гц ;

амплитуда выходного сигнала при нагрузке 4,7 кОм и зазоре между торцом корпуса датчика и диском 7 мм не менее 0,8 В;

СКС-07 обеспечивает контроль виброскорости люка-лаза, на котором смонтирована установка «Диоген»:

диапазон измеряемой виброскорости по одной оси от 0 до 100 мм/с;

полоса пропускания входного механического воздействия, Гц от 0 до 150;

количество выходных сигналов:

а) два от измерителя вибрации горизонтального;

б) два от измерителя вибрации вертикального.

СКС-07 обеспечивает прием и выдачу информации по интерфейсу RS-485 в систему телемеханики АСУ ТП:

протокол передачи ModBus RTU SLAVE;

скорость от 1,2 до 19,2 кБод         ;

максимальная длина линии передачи (9,6 кБод) 1000 м.

Общие требования безопасности СКС-07 соответствуют ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12997-84, ГОСТ Р 51330.13-99, ГОСТ Р 52350.14-99 и главы 7.3 ПУЭ.

В соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.003-91 и ГОСТ 12.2.049-80 безопасность СКС-07 обеспечивается:

конструктивной схемой;

выполнением эргономических требований;

защитой от поражения электрическим током;

наличием предупредительных надписей на внешних съемных элементах оболочки;

включением требований безопасности в техническую документацию по монтажу, эксплуатации, транспортированию и хранению.

СКС-07 не является источником опасных и вредных производственных факторов, в том числе выделений вредных веществ, загрязняющих воздух выше норм, установленных ГОСТ 12.1.005-88.

СКС-07 соответствует требованиям электробезопасности к конструкции и устройству по ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12997-84.

По способу защиты человека от поражения электрическим током СКС-07 относится к классу 01 по ГОСТ 12.2.007.0-75, раздел 2 «Классы электротехнических изделий по способу защиты человека от поражения электрическим током».

Электрическая прочность изоляции СКС-07 и подключаемых внешних устройств в нормальных климатических условиях эксплуатации выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательные напряжения в течение одной минуты, согласно ГОСТ 12997-84:

для цепей питания и коммутации  1500 В, 50 Гц;

для цепей подключения датчиков, интерфейса RS-485 - 500 В, 50 Гц.

Электрическое сопротивление изоляции между электрически не связанными электрическими цепями при нормальных климатических условиях эксплуатации - не менее 20 МОм при номинальном напряжении до 500 В, согласно ГОСТ 12997-84.

Взрывозащищенность СКС-07 обеспечивается применением взрывозащищённых электротехнических изделий, выполненных в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51330.0, ГОСТ Р 51330.1, ГОСТ Р 51330.13-99, гл. 7.3 ПУЭ, имеющих сертификаты соответствия и Разрешения Ростехнадзора России:

а) блока контроля и сигнализации БКС-01-М, ТУ 4318-516-20885897-2006, с маркировкой взрывозащиты lExdIIBT4X;

б) датчика вибрации ДВ-03-М, ТУ 4277-515-20885897-2006, с маркировкой взрывозащиты lExdIIBT4X;

в) датчика вращения ДВР-03-М, ТУ 4278-590-20885897-2006, с маркировкой взрывозащиты 1 ExdIIBT4 X;

г) выключателя уровня Liquiphant FTL50,c маркировкой взрывозащиты 2ExemIIT3 X;

д) оповещателя пожарного светового ЕхОППС-1В, ТУ 4371-078-121506380-2002, с маркировкой взрывозащиты 1 ExdIICT6;

е) оповещателя пожарного звукового ЕхОППЗ-2В, ТУ 4371-073-121506380-2002, с маркировкой взрывозащиты lExdIICT6;

ж) пульта дистанционного управления ПДУ-01, ОФТ.20.12.00.00 ТУ, lExibIIBT4 X.

Знак «X» в маркировке взрывозащиты БКС-01-М-01-М, ДВ-03-М, ДВР-03-М означает особые условия эксплуатации: в кабельные вводы могут вводиться все типы бронированных кабелей, за исключением кабелей со свинцовой оболочкой.

Эксплуатация СКС-07 с поврежденными элементами или пломбами категорически запрещается.

Основными элементом системы является центральная плата МА-БКС-01-М-01-М. Все алгоритмы сбора и обработки информации от датчиков зашиты в центральный микропроцессор, во FLASH-память, что позволяет при необходимости многократно перепрограммировать программно-математическое обеспечение.

Центральный микропроцессор производит опрос датчиков, производит вычисления, выдает данные на модуль индикации и данные на верхний уровень. Калибровочные данные и конфигурационные параметры записываются и хранятся во внешней энергонезависимой памяти и сохраняются при отключении питания.

Узел сопряжения датчика температуры формирует цифровой сигнал для контроллера и содержит оптическую развязку датчика температуры от БКС-01-М.

Узел преобразования сигнала с датчика уровня формирует аналоговый сигнал тока для встроенного АЦП контроллера. Измерение входного сигнала осуществляет 12-битное сигма- дельта АЦП. Управление АЦП осуществляется центральным процессором модуля МА-БКС-01-М. Данный узел содержит гальваническую развязку датчика уровня от БКС-01-М.

Узел сопряжения датчика вращения усиливает сигнал с датчика и подает в виде частотного сигнала на канал цифрового счетчика процессора МА-БКС-01-М. Данный узел содержит оптическую развязку датчика вращения от БКС-01-М.

Узел сопряжения датчика вибрации усиливает сигнал с датчика и подает в виде ШИМ-сигнала на каналы цифровых счетчиков процессора МА-БКС-01-М. Данный узел содержит оптическую развязку датчика вибрации ДВ от БКС-01-М.

Модуль аналоговый МА-БКС-01-М содержит гальванически развязанный приемопередатчик интерфейса RS-485.

Модуль аналоговый МА-БКС-01-М обеспечивает выдачу сигнала «АВАРИЯ» для светового и звукового аварийных оповещателей.

При подаче напряжения питания 220 В модуль коммутации МК-БКС-01-М обеспечивает подогрев внутри корпуса БКС-01-М нагревательным элементом. При помощи термостата при температуре выше минус 40 °С включается источник питания ИП-БКС-01-М, обеспечивающий питание основных плат БКС-01-М. После инициализации центральный процессор запрашивает значение температуры внутри корпуса у термостатического датчика. Если установившаяся температура внутри корпуса выше + 10 °С, процессор выдает сигнал отключения нагревательного элемента. При снижении температуры ниже минус 10°С подогрев включается повторно.

Модуль коммутации МК-БКС-01-М обеспечивает выдачу коммутационных сигналов «СТОП», «ПУСК» от процессора при помощи оптронов и электромеханических реле.