Партнеры

     

     

     

     Контрольно-измерительные приборы ОВЕН

    ВТ Инжиниринг

     

     

    Яндекс.Метрика

    Ноябрь 2015 г., г.Уральск

     

    Заказчик: ТОО "Батыс-Энергон"взрывоопасный объект

    Система: Siemens (S7-1200, ), 

    Кол-во ПЛК/контуров контроля/вх-вых: 1/4/50

    Суммарная мощность системы/Мощность частотных приводов, кВт: 0,7/0

    Особенность объекта управления - Honeywell и СГОЭС - основное оборудования защиты, ПЛК S7-1200 - сервисные функции диагностики и блокировки.

     

    Система газообнаружения (СГО) предназначена для постоянного анализа состояния газовой среды в помещениях Газотурбинной электростанции (ГТЭС). Система обеспечивает подачу предупреждающего светового и звукового сигналов при достижении концентрации горючих газов 20% нижнего концентрационного предела распространения и аварийного светового и звукового сигналов при достижении концентрации горючих газов 50% нижнего концентрационного предела распространения. При достижении 10% НКПР газов СГО выдает сигнал в систему АСУ ТП для включения принудительной вентиляции в помещениях с загазованностью. Режим работы системы круглосуточный.

    Система контроля и оповещения о загазованности предназначена для измерения уровней загазованности в местах возможного появления газов, вблизи технологического оборудования, а также выдачи предупредительной и аварийной сигнализации при достижении довзрывоопасных концентраций (20%- предупреждающий и 50%-аварийный уровень концентрации горючих газов). Система обеспечивает безопасность обслуживающего персонала станции

    При превышении пределов предупредительной и аварийной концентрации в контролируемой зоне с датчиков формируются выходные сигналы, поступающие на одноканальный контроллер детекторов газа Unipoint (ф. Honeywell Analytics). Милливольтовый электрический сигнал детектора оценивается контроллером и преобразуется в релейный выходной сигнал в зависимости от рабочих настроек контроллера и концентрации контролируемой среды. От датчиков СГОЭС поступает уже обработанная информация в виде пороговых релейных сигналов и данных по сети ModBus.

     

    Выбор датчиков газоанализа.

    1.1Для контроля ДВК метана в отсеках были выбраны газоанализаторы:

    Характеристика датчика

    Турбинный отсек

    Вспомогательный отсек

    Тип

    Sensepoint HT

    Sensepoint

    Сертификация

    II 2 GD Ex d IIC Gb T3

    Tокр от -55 до +150°C

    tb IIIC T 200єC Db IP66

    Baseefa08ATEX0264X

    IECEx BAS08.0069X.

    Ex II 2 G D EEx d IIC T6 T85°C

    Tокр.возд. = от - 55°C до +55°C

    BAS98ATEX2156X

    SIRA03ATEX1116X

    Стандарт

    EN60079/EN61241

    EN50270

    Классификация IP

    IP65; IP66 с

    защитой от атмосферных воздействий

    IP65, IP66 с кожухом для защиты от атмосферных воздействий в соответствии с EN60529:1992

    Рабочая температура

    От -55 °C до +150 °C

    От -55°C до +55°C

    Рабочий диапазон влажности

    Непрерывное снятие показаний: 20–90% отн. влажность (без конденсации)

    Непрерывное снятие показаний: 20–90% отн. влажность (без конденсации)

    Рабочий диапазон давления

    90–110 кПа

    90–110 кПа

     

    Газоанализатор Sensepoint предназначен для непрерывного измерения концентрации, контроля загазованности в местах возможного появления метана, пропана и преобразования концентрации газов в выходной сигнал в составе автоматизированных систем сигнализации или в качестве автономных газоанализаторов горючих газов и паров.Газоанализатор Sensepoint имеет сертификат № 6980 комитета по техническому регулированию и метрологии министерства индустрии и торговли Республики Казахстан о признании утверждения типа средств измерений.

    Область применения – взрывоопасные зоны помещений и наружных установок вблизи технологического оборудования насосных станций магистральных газо и нефтепроводов, резервуарных парков, наливных эстакад и т.д. 

     

     1.1.Для контроля ДВК метана в боксах были выбраны газоанализаторы:

    Характеристика датчика

    Турбинный отсек

    Тип

    СГОЭС метан

    Сертификация

    1Ex d IIC T4 Gb

    Классификация IP

    IP66

    Рабочая температура

    От -60 °C до +90 °C

    Рабочий диапазон влажности

    до 100 % (без конденсации) при температуре 35  °C

    Устойчивости к воздействию атмосферного давления

    группа Р1 по ГОСТ Р 52931-2008

    Газоанализаторы    СГОЭС  и  СГОЭС-2    дальнейшем    СГОЭС)  предназначен  для измерения  довзрывоопасных  концентраций  метана,  пропана,  бутана,  изобутана,  пентана, циклопентана,  гексана,  циклогексана,  гептана,  этана,  этилена,  пропилена,  паров  ацетона, бензола, этил бензола, толуола, ксилола, метилтретбутилового эфира, этилового, метилового или изопропилового спиртов в смеси с азотом   или воздухом, а также для контроля загазованности рабочей зоны парами реальных промышленно-используемых продуктов нефтепереработки (бензин, керосин, дизельное топливо, уайт-спирит и т.п.).

    Область применения – взрывоопасные зоны помещений и наружных установок вблизи технологического оборудования насосных станций магистральных газо- и нефтепроводов, резервуарных парков, наливных эстакад и т.д. согласно ГОСТ 30852.13-2002 (МЭК 60079-14:1996) и другим нормативным документам, регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных зонах.


    СГОЭС применяются в составе автоматизированных систем сигнализации или в качестве автономных газоанализаторов горючих газов и паров.

    Основные технические характеристики, устройство и работа датчиков Sensepoint, Sensepoint HT и СГОЭС метан.

     

    Газоанализатор Sensepoint:

    Детектор газа Sensepoint состоит из сертифицированного корпуса с установленным в нем сменным сертифицированным датчиком газа, который можно использовать для обнаружения газа как внутри помещений, так и снаружи в опасных зонах, сертифицированных АТЕХ для Европы, а также в безопасных зонах. Он защищен от проникновения влаги и пыли по IP65 (IP66 с установленным кожухом для защиты от атмосферных воздействий).

    Тип газового детектора указан на табличке крышки корпуса.

    Детекторы всех версий предназначены для подключения к выделенному контроллеру, например Cистеме 57 или Unipoint.

    Вкручиваемый датчик детектора не подлежит ремонту, а заменяется целиком.

    Сертифицированный корпус также выполняет функцию распределительной коробки, в нем предусмотрены 3 кабельных ввода и контактная колодка для присоединения 4 проводов. Газовый датчик вкручивается в резьбовое отверстие в корпусе и фиксируется контргайкой.

    Корпус снабжен навесной крышкой, которая облегчает установку одним специалистом при осуществлении электрических подключений или замены датчика.

    Детектор горючих газов требует мост 2,9–3,5 В постоянного тока (до 200 мА).

     Газоанализатор Sensepoint HT:

    Датчик горючих газов Sensepoint для высоких температур (HT) является герметичным сменным датчиком для обнаружения горючих газов. Этот датчик должен подключаться к сертифицированной распределительной коробке Ex e или Ex d для высоких температур (например, к противопожарным шкафам Feel), оснащенной сертифицированным кабельным уплотнением для наружной проводки (например, кабельными уплотнениями Peppers серии A3LF или CR3 CROLOCK).

    На датчик устанавливается корпус фильтра, содержащий сетчатый фильтр из нержавеющей стали. В нем применяется каталитической датчик-"пеллистор", используемый как часть измерительного моста.

    Датчик горючих газов Sensepoint HT необходимо устанавливать в должным образом сертифицированную распределительную коробку Ex e или Ex d для высоких температур, оснащенную сертифицированным кабельным уплотнением для внешней проводки. Для работы датчика требуется ток 200 мА при номинальном напряжении 3 В, подаваемый с подходящей платы управления.

    Газоанализаторы СГОЭС метан :

    Принцип действия – оптический абсорбционный. Для работы СГОЭС не требуется наличия в атмосфере кислорода. СГОЭС не чувствительны к присутствию в атмосфере кислорода, азота, углекислого газа, окиси углерода, аммиака, сероводорода и выдерживают перегрузку вызванную содержанием измеряемого компонента свыше 100 % НКПР.

    СГОЭС предназначены для эксплуатации при температуре от минус 60 до 90 о С и относительной влажности воздуха до 100 % (без конденсации) при температуре 35 о С. СГОЭС предназначены для эксплуатации в неотапливаемых помещениях или под навесами.

    Выходными сигналами СГОЭС являются:

    •  унифицированный  аналоговый  выходной  сигнал  4-20  мА  в  диапазоне  показаний;

    HART-выход;

    •  цифровой сигнал, интерфейс RS-485 с протоколом ModBus RTU;

    •  замыкание  и  размыкание  контактов  реле  ("сухой  контакт"),  срабатывающие  при превышении 2–х программно конфигурируемых уровней;

      размыкание  и  замыкание  контактов  реле  ("сухой  контакт"),  срабатывающие  при неисправности газоанализаторов. 

     

    Общая характеристика архитектуры.

    Система газового обнаружения представляет собой открытую, двухуровневую систему связанную локальной сетью с АСУ ТП верхнего уровня (см. чертеж 4/15-ГО.С1).

    - К первому (оценивающему) уровню относятся оптические газоанализаторы СГОЭС (бокс1, бокс2) и термокатолитические датчики Sensepoint расположенные в турбинном и вспомогательном отсеке ГТУ и одноканальные контроллеры детекции горючих газов Unipoint, расположенные в шкафу СГО.

    − На втором уровне расположен программируемый контроллер Simatic S7-1200 (ф. SIEMENS), обрабатывающий дискретные сигналы от контроллеров Unipoint, обеспечивающий сервисные функции, формирующий управляющие воздействия оповещения. Так же доступ к текущему состоянию системы СГО со стороны верхнего уровня осуществляется через сетевой интерфейс этого контроллера Profinet.

    Структурное деление СГО ГТУ.

    Комплекс технических средств системы газообнаружения представляет собой совокупность трех структурно обособленных частей: технические средства обнаружения загазованности и релейная схема повышенной надежности (1); сервисно-информационная часть (схема ПЛК) (2); схема гарантированного питания 24В (3).

    1.    Газоанализаторы СГОЭС, детекторы газа Sensepoint, одноканальные контроллеры Unipoint (системы газообнаружения ф. Honeywell Analytics), релейная схема повышенной надежности (G7SA – серия реле безопасности ф. Omron) выполняют функции контроля концентраций метана в атмосфере помещений и формирования управляющих воздействий на исполнительные механизмы внешних систем и сигнализацию. Работоспособность этой центральной части СГО не зависит от состояния других частей СГО и требует только надежного питания 24В.

    2.    Сервисно-информационная часть СГО – схема ПЛК (Siemens S7-1200), является расширяющей надстройкой над основным оборудованием газоанализа и реализует следующие функции:

    -   Диагностика состояний контроллеров газоанализа и устройств схемы питания 24В;

    -   Получение данных по ModBus RTU от газоанализаторов СГОЭС;

    -   Управление светозвуковой сигнализацией;

    -   Передача данных о состоянии СГО в АСУ ТП верхнего уровня по сети PROFINET;

    -   Сервисная блокировка контроллеров Unipoint любого канала отдельно или вместе на ограниченное время по требованию оператора;

    -   Дискретная сигнализация состояния и работоспособности СГО в АСУ ТП.

    Схема питания. С целью обеспечения бесперебойной работы аппаратуры измерения концентраций взрывоопасных газов и вспомогательного оборудования принята резервированная система питания +24В.

     Схема бесперебойного питания 24В. Особенности реализации.

    Основным источником питания для системы СГО выбран импульсный источник питания модульного типа S8TS-06024 (24В, 60Вт) промышленного исполнения (ф. Omron). Этот источник питания имеет защиту от перегрузки по току и напряжению, выход диагностики состояния (ОК – открытый коллектор).

    В качестве резервного источника применен блок источника резервированного питания БИРП-24/4, предназначенный для гарантированного электроснабжения потребителей. При отсутствии напряжения сети питания блок автоматически обеспечивает питание 24В от установленных аккумуляторов (расчетное время питания СГО составляет не менее 6 часов).

    При сборке схемы источники питания (основной и резервный) подключены на общую шину 24В, при этом основной источник должен быть отстроен по выходу, с учетом нагрузки, на более высокое напряжение чем резервный на 0,2…0,3В. Таким образом резервный источник работает в режиме холостого хода и поддерживает заряд аккумуляторных батарей до момента отключения внешнего питания ~220В или отказа основного источника питания =24В.

    Далее общее питание распределяется между потребителями через плавкие вставки соответствующих номиналов: устройства газоанализа, контроллер ПЛК, светозвуковые сигнализаторы, собственные нужды схемы и т.п.

     

     Надежность и безопасность

    Уровень надежности системы СГО в части гарантированной реакции на повышение концентрации метана в атмосфере контролируемых помещений зависит от следующих факторов:

    -   Достоверное обнаружение пороговых значений и выдача сигнализирующих/управляющих воздействий средствами газообнаружения – газоанализаторы СГОЭС, детекторы газа Sensepoint и Sensepoint HT и контроллеры Unipoint. А так же размножение пороговых сигналов через реле безопасности;

    -   Обеспечение гарантированного питания – дублирование и резервирование питания 24В.

    Общая архитектура системы СГО, основанная на оборудовании контроля загазованности ф. Honeywell Analytics соответствует проектным решениям производителя ГТУ AEG Kanis PG 5371 PA, но построена на более современной элементной базе и дополнена вспомогательными функциями.

    Главным преимуществом каналов контроля довзрывоопасных концентраций (Unipoint – Sensepoint) является самодиагностика в оперативном режиме, которую контроллер выполняет периодически через регулярные промежутки времени.

    Функции безопасности (каналы измерения и управляющее воздействие), реализованы преимущественно на оборудованиии ф. Honeywell Analytics. Для размножения выходных пороговых реле контроллера Unipoint применены 4-полюсные  реле безопасности G7SA с механически связанными контактами (Долговечность: механическая часть - минимум 10 млн. циклов (при частоте приблиз. 36 000 переключений в час); электрическая часть - минимум 100 000 циклов (с номинальной нагрузкой и прибл. частотой 1800 переключений/час)).

    Схема питания =24В резервирована бесперебойным источником питания, который полностью обеспечивает системы СГО при отсутствии внешнего питания на период, достаточный для восстановления основного питания.

    Таким образом, основные функции системы – контроль довзрывоопасных концентраций, сигнализация и выдача управляющих воздействий на смежные системы (вентиляция, АСУ ТП и т.п.) реализованы с необходимой степенью надежности и отказоустойчивости.

    Требования надежности к сервисно-информационной части СГО, обеспечивающей функции сигнализации, и обмена данными, а также удобство работы персонала, определены на уровне общепромышленного исполнения, т.к. отказ этих функций может привести только к снижению удобства эксплуатации, но не приведет к ложным срабатываниям системы СГО или к отсутствию требуемых реакций на достижение пороговых концентраций в атмосфере контролируемых помещений. При аппаратном отказе модулей ПЛК выходные сигналы должны быть сняты. 

     

    Технологию в Рост! Наша компания для себя опредилила одним из приоритетных направлений развития - автоматизацию сельского хозяйства.

    Подробнее ...

    Предпосылки к написанию материала: Нас пригласили завершить пусконаладку шкафов автоматического управления приточной вентиляцией

    Подробнее ...

    С декабря 2011 года НПФ "ГектИС" является системным интегратором отечественного производителя оборудования для автоматизации "ОВЕН"

    Подробнее ...