Метрологическое обеспечение измерительных систем (стр. 34 )

Для обеспечения газобезопасности на взрывопожароопасных объектах ТЭК разработаны газосигнализаторы модульные (ГСМ). ГСМ предназначены для непрерывного контроля довзрывоопасных концентраций горючих газов, паров легковоспламеняющихся жидкостей и их смесей категории IIA, IIB, IIC групп Т1, Т2, Т3, Т4 по ГОСТ Р 51330.5, ГОСТ Р 51330.11 во взрывоопасных зонах помещений всех классов, наружных установках и открытых пространствах термохимическим способом в диапазоне температур от – 60 до 50 °С. ГСМ позволяют измерять концентрации всех углеводородов, различных окислов, кислот, эфиров и растворителей. ГСМ обеспечивают точечный контроль и построен по модульному принципу, один газосигнализатор обеспечивает до 20 точек контроля. Прибор состоит из блока интерфейсного, блоков сигнализации и блока детекторного (каталитического датчика). Контроль загазованности происходит периодически, при уменьшении концентрации меньше 50 % НКПР датчик автоматически включается в непрерывную работу. Отличительные особенности ГСМ от аналогов:

– программно задаваемые пороги срабатывания (порог 1, 2, авария), дискретные выходы, необходимые для управления световой и звуковой сигнализацией и вентиляцией;

– встроенные индикатор и клавиатура для задания и отображения параметров в реальном времени;

– ведение внутреннего журнала аварий глубиной 50 записей по каждой аварии;

– увеличенный срок службы изделия (в сравнении с СТМ-10 в 1,5–2 раза за счет обеспечения стабильности токовых параметров сенсора и оригинальному программно-математическому обеспечению);

– погрешность измерений не превышает ± 5 %НКПР;

– наличие интерфейса RS-485 с протоколом Modbus RTU;

– малые габаритные размеры и невысокая стоимость;

– система визуализации, выполненная в среде SCADA-систем (InTouch, Trace Mode, Win CC, A-Studio).

Реализация в ГСМ интерфейса для передачи на ЭВМ верхнего уровня текущих значений загазованности предоставляет новые возможности при создании систем контроля загазованности, например объектов нефтедобычи: выдачу предаварийных событий, операторное наблюдение за изменением уровня загазованности, его прогнозирование и – как следствие – принятие оперативных мер по предотвращению аварийных ситуаций.

Контроллеры, управляемые встроенным программным обеспечением, являются интеллектуальным компонентом ИС, позволяют реализовать сложные алгоритмы обработки исходных данных и повысить точность измерений параметров технологических объектов, так как большинство из них является результатом косвенных измерений. При операциях коммерческого учета нефти и нефтепродуктов в настоящее время применяется ГОСТ Р 8.595 [1], разработанный в соответствии со стандартами API (API – American Petroleum Institute) и предъявляющий достаточно высокие требования к точности измерений величин.

Для использования в качестве вторичной аппаратуры в составе коммерческих и оперативных систем измерений количества и показателей качества сырой и товарной нефти (СИКН) и систем учета газа ТЭК разработаны измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) “МикроТЭК”. ИВК “МикроТЭК” представляет собой систему измерительных каналов – импульсных, частотных, аналоговых, количество которых зависит от объекта и может наращиваться без остановки процесса учета, а также вычислительного ядра, осуществляющего операции расчета и хранения учетных параметров, и средства отображения и задания параметров, при помощи которого задаются режимы работы СИКН.

“МикроТЭК” является модульно компонуемым комплексом и позволяет решить практически все задачи оперативного и коммерческого учета нефти:

– измерение сигналов и автоматическое вычисление объема и массы нефти с точностью, необходимой для коммерческого учета, в широком диапазоне температур (с применением в СИКН поточного плотномера и без него);

– выдачу учетных параметров в систему верхнего уровня;

– режим контроля метрологических характеристик рабочего преобразователя расхода по контрольному;

– режим поверки преобразователя расхода по трубопоршневой поверочной установке;

– управление автоматическим пробоотборником.

Уменьшить погрешность измерений расхода в ИВК “МикроТЭК” позволяет применение специальных программных средств:

– автоматическая коррекция измеряемого расхода по текущим значениям температуры, давления, влажности, плотности, вязкости;

– автоматическая коррекция зависимости коэффициента преобразования расходомера от частоты;

– измерение времени наработки расходомеров;

– автоматическая коррекция коэффициентов сжимаемости и расширения нефти по измеренным температуре и плотности нефти;

– контроль свободного газа в нефти;

– периодический контроль метрологических характеристик расходомеров;

– контроль диапазона измерений расхода;

– автоматическое регулирование по расходу и давлению.

Основные отличия “МикроТЭК” от известных аналогов:

– масштабируемость;

– высокая точность измерительных каналов;

– отсутствие дополнительной погрешности;

– отсутствие необходимости использования вторичной аппаратуры полевых датчиков;

– терминальный комплекс с выполнением функций АРМ оператора.

При учете природного газа ИВК “МикроТЭК” обеспечивает измерение и вычисление объема в стандартных условиях и массы природного газа методом переменного перепада давления и с вихревого преобразователя расхода с вычислением коэффициента сжимаемости по аттестованным методам NX 19, GERG 91, AGA8-92DC и ВНИЦ СМВ.

Вышеперечисленные возможности ИВК “МикроТЭК” позволяют гибко использовать данный комплекс при решении задач по учету нефти и газа с требуемой точностью, обеспечивая полную и достоверную передачу информации на все уровни систем добычи нефти и газа. ИВК “МикроТЭК” является метрологически обеспеченной системой: имеет методику поверки, использующую стандартные эталоны, аттестованные методику выполнения измерений и алгоритм вычислений. “МикроТЭК” предназначен для применения на предприятиях нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей и других отраслей промышленности, предприятиях транспорта и хранения нефти.

Информационно-измерительные системы (ИИС) решают задачу объединения данных об основных параметрах сложного технологического объекта с целью создать полное его описание. Особенностями ИИС являются: одновременное измерение многих параметров объекта (то есть многоканальность) и передача измерительной информации в единый центр; представление полученных данных (в том числе их унификация) в виде, наиболее удобном для пользователя. Разработка ИИС связана с решением вопросов согласования и оптимизации метрологических характеристик средств измерений, унификации сигналов, рационального размещения данных на мониторе рабочей станции оператора.

Для предприятий металлургической промышленности Томской электронной компанией разработаны ИИС GRANTEK, предназначенные для измерений физических величин, характеризующих технологический объект (процесс), автоматического непрерывного контроля и визуализации параметров технологических процессов и выдачи сигналов сигнализации. ИИС GRANTEK представляет собой проектно-компонуемую многоуровневую систему, построенную по иерархическому принципу. Измерительные преобразователи (и измерительные трансформаторы) выполняют измерение физических величин и их преобразование в унифицированный токовый сигнал (от 0 до 20 мА). ПЛК подсистем контроля (GE Fanuc) выполняют аналого-цифровое преобразование унифицированных сигналов, их обработку, формируют сигналы сигнализации и по цифровому каналу передают информацию на сервер и рабочие станции. Рабочие станции оператора обеспечивают отображение значений технологических параметров объекта. Работой промышленного компьютера управляет SCADA-система CIMPLICITY (GE Fanuc). Сервер выполняет архивирование информации, ее хранение и предоставляет данные рабочей станции для отображения отчетов по запросам оператора. ИИС GRANTEK обеспечивает выполнение следующих основных функций:

а) измерение и обработку значений физических величин:

– температуры (масла, газа, воды);

– расхода (воды, газа);

– массовой концентрации компонентов в веществе;

– объемной доли компонентов в веществе;

– давления (газа, воды);

– разрежения (газа);

– активной мощности;

– реактивной мощности;

– силы электрического тока;

– электрического напряжения;

– уровня (жидких и сыпучих продуктов);

б) непрерывный автоматический контроль, визуализацию указанных технологических параметров, индикацию аварийных значений и выдачу предупредительной сигнализации;

в) хранение (накопление) архивов о значениях параметров технологического процесса в специализированной базе данных;

г) формирование журналов аварийных событий;

д) обеспечение защиты оборудования, программного обеспечения и данных от несанкционированного доступа на физическом и программном уровне (установка паролей и т. п.);

е) отображение состояния оборудования;

ж) конфигурирование и настройка параметров ИИС GRANTEK;

з) ведение системы единого времени в ИИС GRANTEK;

и) передача в локальную сеть предприятия результатов измерений и содержания журнала событий.

В настоящее время ИИС GRANTEK внедряется на Аксуском заводе ферросплавов. Объект эксплуатации – рудно-термическая печь. Особенностью такого рода систем являются высокие требования к точности измерений содержания вредных газов в воздухе (измерительные каналы находятся в сфере государственного метрологического контроля и надзора), большие значения электрических величин (токи электродов достигают 140 кА). Для обеспечения сохранности электротехнического оборудования и стойкости электродов ток электрода не должен превышать допускаемого значения. Используются косвенные измерения: ферросплавная печь оснащена установкой продольной компенсации, и измерение тока электродов выполняется в цепи вольтодобавочной обмотки. Дальнейшая работа связана с реализацией возможности не только контроля, но и управления электрическими режимами печи. ИИС GRANTEK может применяться и в других отраслях промышленности. Структура системы, количество уровней и измерительных каналов определяются на стадии разработки технического задания, зависят от сложности технологического объекта (процесса) и количества параметров, подлежащих контролю.