RU128917U1

RU128917U1 - GAS PIPELINE COMPRESSOR STATION MANAGEMENT SYSTEM

Info

Publication number: RU128917U1
Application number: RU2012145266/06U
Authority: RU
Inventors: Нестор Иванович Шалай; Роман Михайлович Говдяк; Тарас Николаевич Лядецкий
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ВО Машэкспорт"
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-06-10

Abstract

Система управления газоперекачивающей станцией магистрального газопровода, содержащей два газоперекачивающих агрегата, которая включает автоматизированное рабочее место диспетчера, к входам которого подключены выходы датчиков температуры, давления и объемов перекачиваемого природного газа, а выходы предназначены для подключения к электроприводам запорно-регулирующей арматуры компрессорной станции, отличающаяся тем, что система дополнена двумя преобразователями частоты и датчиками скорости вращения валов газоперекачивающих агрегатов, а автоматизированное рабочее место диспетчера дополнено программируемым логическим контроллером, модули ввода которого соединены с датчиками скорости вращения валов газоперекачивающих агрегатов, а соответствующие модули вывода программируемого логического контроллера подключены к соответствующим входам преобразователей частоты, выходы которых предназначены для подключения к соответствующим электроприводам газоперекачивающих агрегатов, а программируемый логический контроллер снабжен программным обеспечением для возможности реализации равномерного распределения нагрузки между электроприводами газоперекачивающих агрегатов в зависимости от перекачиваемых объемов природного газа.The control system of the gas pumping station of the main gas pipeline containing two gas pumping units, which includes an automated workstation for the dispatcher, the inputs of which are connected to the outputs of the temperature, pressure and volume sensors of the pumped natural gas, and the outputs are designed to be connected to the valves of the compressor station, characterized in that the system is supplemented by two frequency converters and sensors for the rotation speed of the shafts of gas-pumping agr egats, and the dispatcher’s automated workstation is supplemented by a programmable logic controller, the input modules of which are connected to the shaft speed sensors of gas pumping units, and the corresponding output modules of the programmable logic controller are connected to the corresponding inputs of the frequency converters, the outputs of which are designed to be connected to the corresponding electric drives of gas pumping units, and programmable logic controller is equipped with software for zhnosti implement load balancing between drives gas compressor units depending on the volume of pumped gas.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к системе управления компрессорной станцией магистрального газопровода, содержащей, по меньшей мере два газоперекачивающих агрегата, предназначенной для обеспечения транспортировки природного газа по магистральному газопроводу.The proposed utility model relates to a control system for a compressor station of a main gas pipeline containing at least two gas pumping units, designed to ensure the transportation of natural gas through the main gas pipeline.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по количеству существенных признаков является система управления компрессорной станцией магистрального газопровода, содержащей два газоперекачивающих агрегата, которая включает автоматизированное рабочее место диспетчера, к которому подключены выходы датчиков температуры, давления и объемов перекачиваемого природного газа, а также модули управления электроприводами запорно-регулирующей арматуры компрессорной станции [Грищенко А.З., Богаенко И.Н., Артемов Ю.И. и др. Автоматизация компрессорных станций магистральных газопроводов. - Киев: Техника, 1990. - 126 с.]. В указанной компрессорной станции в качестве привода газоперекачивающего агрегата используют электропривод с нерегулируемым числом оборотов, снабженный редуктором (мултипликатором).The closest to the proposed utility model in terms of the number of essential features is the control system of the compressor station of the main gas pipeline containing two gas pumping units, which includes an automated workstation for the dispatcher, to which the outputs of the temperature, pressure and volume sensors of the pumped natural gas are connected, as well as electric drive control modules -regulating valves of the compressor station [Grishchenko A.Z., Bogaenko I.N., Artemov Yu.I. and others. Automation of compressor stations of gas pipelines. - Kiev: Technique, 1990. - 126 p.]. In the indicated compressor station, an electric drive with an unregulated speed is provided with a gearbox (multiplier) as the drive of the gas pumping unit.

В процессе транспортировки природного газа по магистральному газопроводу возникает необходимость в изменении объема транспортируемого газа, связанная, в частности с суточным и сезонным потреблением природного газа. Однако указанная система управления не обеспечивает плавного в автоматическом режиме распределения перекачиваемых объемов природного газа между работающими агрегатами, что приводит к повышенному износу оборудования и, как следствие, к увеличению себестоимости перекачки природного газа.In the process of transporting natural gas through the main gas pipeline, there is a need to change the volume of transported gas, associated, in particular, with daily and seasonal consumption of natural gas. However, this control system does not provide a smooth, automatic distribution of pumped volumes of natural gas between operating units, which leads to increased wear of equipment and, as a result, to an increase in the cost of pumping natural gas.

В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача разработки такой системы управления компрессорной станцией магистрального газопровода (КС), которая позволила бы снизить износ оборудования КС за счет создания условий для плавного в автоматическом режиме регулирования перекачиваемых объемов природного газа путем равномерного распределения нагрузки между работающими агрегатами.The proposed utility model is based on the task of developing such a control system for the compressor station of the main gas pipeline (KS), which would reduce the wear of the KS equipment by creating conditions for the automatic regulation of the pumped volumes of natural gas by uniformly distributing the load between operating units.

Поставленная задача решается в предлагаемой системе управления компрессорной станцией магистрального газопровода с двумя и более (например, тремя и т.д.) газоперекачивающими агрегатами, которая включает автоматизированное рабочее место диспетчера, к входам которого подключены выходы датчиков температуры, давления и объемов перекачиваемого природного газа, а выходы предназначены для подключения к электроприводами запорно-регулирующей арматуры компрессорной станции, а согласно предлагаемой полезной модели, система дополнена двумя преобразователями частоты и датчиками скорости вращения валов газоперекачивающих агрегатов, а автоматизированное рабочее место диспетчера дополнено программируемым логическим контроллером, модули ввода которого соединены с датчиками скорости вращения валов газоперекачивающих агрегатов, а соответствующие модули вывода программируемого логического контроллера подключены к соответствующим входам преобразователей частоты, выходы которых предназначены для подключения к соответствующим электроприводам газоперекачивающих агрегатов, а программируемый логический контроллер снабжен программным обеспечением для возможности реализации равномерного распределения нагрузки между электроприводами газоперекачивающих агрегатов в зависимости от перекачиваемых объемов природного газа.The problem is solved in the proposed control system of the compressor station of the main gas pipeline with two or more (for example, three, etc.) gas-pumping units, which includes an automated workstation for the dispatcher, the inputs of which are connected to the outputs of the temperature, pressure and volume sensors of the pumped natural gas, and the outputs are intended for connecting to the electric valves of the shutoff and control valves of the compressor station, and according to the proposed utility model, the system is supplemented by two frequency converters and shaft speed sensors of gas pumping units, and the dispatcher's automated workstation is supplemented with a programmable logic controller, the input modules of which are connected to the shaft speed sensors of gas pumping units, and the corresponding output modules of the programmable logic controller are connected to the corresponding inputs of the frequency converters, the outputs of which are designed for connections to the corresponding electric drives of gas pumping units and the programmable logic controller is equipped with software for the possibility of implementing uniform load distribution between the electric drives of gas pumping units depending on the pumped volumes of natural gas.

Дополнение системы преобразователями частоты и программируемым логическим контроллером позволяет управлять КС без "скачков" связанных с резким увеличением или уменьшением числа оборотов электроприводов с учетом, к примеру, подключения к магистральному газопроводу или отключения от него потребителей значительных объемов природного газа. Управление электроприводами осуществляется путем плавного изменения частоты питающей обмотки статора двигателя переменного тока. Отсутствие "скачков" позволяет продлить ресурс оборудования КС и снизить затраты на его обслуживание, ремонты, реализовать оптимальные режимы транспортировки газа по газопроводу в динамике и, следовательно, повысить экономическую эффективность КС.The addition of the system with frequency converters and a programmable logic controller allows you to control the compressor station without “jumps” associated with a sharp increase or decrease in the number of revolutions of the electric drives, taking into account, for example, connecting significant volumes of natural gas to the main gas pipeline or disconnecting consumers from it. Electric drives are controlled by smoothly changing the frequency of the supply winding of the stator of an AC motor. The absence of “jumps” allows you to extend the life of the compressor station equipment and reduce the cost of its maintenance, repairs, implement optimal gas transportation regimes through the gas pipeline in dynamics and, therefore, increase the economic efficiency of the compressor station.

При проведении патентных исследований в процессе подготовки настоящей заявки авторами не выявлены системы управления компрессорными станциями магистрального газопровода, которые бы содержали указанную в формуле этой полезной модели совокупность существенных признаков. Поэтому можно сделать вывод о том, что предлагаемое решение соответствует критерию полезной модели "новизна".When conducting patent research in the process of preparing this application, the authors did not identify control systems for compressor stations of the main gas pipeline that would contain the set of essential features specified in the formula of this utility model. Therefore, we can conclude that the proposed solution meets the criterion of the utility model of "novelty."

Каждый из признаков, включенных в совокупность существенных признаков, описывающих предлагаемую систему управления компрессорной станцией магистрального газопровода, известен на сегодняшний день. Учитывая изложенное, а также то, что предлагаемая система управления компрессорной станцией магистрального газопровода может быть использована в других отраслях, в частности, нефтеперерабатывающей, можно сделать вывод о том, что предлагаемое решение соответствует критерию полезной модели «промышленная применимость».Each of the features included in the set of essential features describing the proposed control system of the compressor station of the main gas pipeline is known today. Considering the above, as well as the fact that the proposed control system of the compressor station of the main gas pipeline can be used in other industries, in particular, oil refining, we can conclude that the proposed solution meets the criterion of the utility model “industrial applicability”.

На чертеже схематически показана предлагаемая система управления компрессорной станцией магистрального газопровода.The drawing schematically shows the proposed control system of the compressor station of the main gas pipeline.

Предлагаемая система управления компрессорной станцией магистрального газопровода включает автоматизированное рабочее место диспетчера 1 (Д), программируемый логический контроллер 2 (ПЛК), датчики технологических параметров - температуры, давления, объемов газа, датчики скорости вращения валов газоперекачивающих агрегатов /не показано/ и два преобразователя частоты 3 и 4 (ПЧ). В качестве автоматизированного рабочего места диспетчера 1 применен управляющий компьютер с программным продуктом, который задает алгоритм работы предлагаемой системе. Выходы автоматизированного рабочего места диспетчера 1 соединены с программируемым логическим контроллером 2, который отрабатывает заданный алгоритм работы системы. Модули вывода автоматизированного рабочего места диспетчера 1 подключены к электроприводам запорно-регулирующей арматуры 5 (ЗА), а программируемого логического контроллера 2 - к преобразователям частоты 3 и 4, которые связаны с электроприводами газоперекачивающих агрегатов, соответственно 6 (ГПА) и 7 (ГПА). В качестве электроприводов газоперекачивающих агрегатов 6 и 7 может быть использован привод 1TA2832-4AU01-Z [Двигатель высокоскоростной асинхронный 1TA2832-6AT01-Z и 1TA2832-4AU01-Z. Руководство по эксплуатации. СЭ01.00.00.00.000 РЭ]. В качестве программируемого логического контроллера 2 может быть использован промышленный контроллер ЭЛПК-04, разработанный внедренческой фирмой «ЭЛНА» [Информация с сайта http://elnavf.ru/kontrollery_lna/kontroller_elpk04/].The proposed control system for the compressor station of the main gas pipeline includes an automated workstation for dispatcher 1 (D), programmable logic controller 2 (PLC), sensors for technological parameters - temperature, pressure, gas volumes, speed sensors for shaft rotation of gas pumping units / not shown / and two frequency converters 3 and 4 (IF). As an automated workstation of dispatcher 1, a control computer with a software product is used, which sets the algorithm of the proposed system. The outputs of the workstation of the dispatcher 1 are connected to a programmable logic controller 2, which fulfills the given algorithm of the system. The output modules of the automated workstation of dispatcher 1 are connected to electric drives of shut-off and control valves 5 (ZA), and programmable logic controller 2 to frequency converters 3 and 4, which are connected to electric drives of gas pumping units, respectively 6 (GPU) and 7 (GPU). As electric drives of gas pumping units 6 and 7, the drive 1TA2832-4AU01-Z [High-speed asynchronous motor 1TA2832-6AT01-Z and 1TA2832-4AU01-Z can be used. Manual. SE01.00.00.00.000 RE]. As a programmable logic controller 2 can be used industrial controller ELPK-04, developed by the implementation company ELNA [Information from the website http://elnavf.ru/kontrollery_lna/kontroller_elpk04/].

Связь между автоматизированным рабочим местом диспетчера 1 и программируемым логическим контроллером 2, а также между программируемым логическим контроллером 2 и преобразователями частоты 3 и 4 осуществляется при помощи локальной управляющей информационной сети Ethernet, что повышает надежность и помехоустойчивость системы.The connection between the workstation of the dispatcher 1 and the programmable logic controller 2, as well as between the programmable logic controller 2 and frequency converters 3 and 4 is carried out using the local control Ethernet information network, which increases the reliability and noise immunity of the system.

Предлагаемая система управления компрессорной станцией магистрального газопровода работает следующим образом.The proposed control system of the compressor station of the main gas pipeline works as follows.

В процессе транспортировки природного газа по магистральному газопроводу возникают изменения объема перекачиваемого газа. При этом с автоматизированного рабочего места диспетчера 1 в программируемый логический контроллер 2 поступает задание изменить значение объема перекачки природного газа через КС. Программируемый логический контроллер 2 в этот момент также получает информацию о текущих скоростях вращения электроприводов газоперекачивающих агрегатов 6 и 7, которыми он управляет.В контроллере 2 происходит сравнение текущих значений скоростей вращения электроприводов газоперекачивающих агрегатов 6 и 7 с установленными для перекачки заданными объемами газа, а в результате сравнения контроллер 2 выдает управляющие сигналы преобразователям частоты 3 и 4, которые в свою очередь изменяют число оборотов валов соответствующих высокоскоростных электроприводов газоперекачивающих агрегатов 6 и 7. Таким образом удается избежать «скачка» количества оборотов электроприводов газоперекачивающих агрегатов. Такое управление может осуществляться как в момент пуска агрегатов, так и в рабочем режиме работы КС. Это позволяет снизить износ оборудования КС за счет создания условий для плавного в автоматическом режиме регулирования перекачиваемых объемов природного газа путем равномерного распределения нагрузки между работающими электроприводами газоперекачивающих агрегатов 6 и 7.In the process of transporting natural gas through a gas main, changes in the volume of pumped gas occur. At the same time, from the workstation of the dispatcher 1, the programmable logic controller 2 receives the task to change the value of the volume of natural gas pumped through the compressor station. Programmable logic controller 2 at this moment also receives information about the current speeds of rotation of the electric drives of gas pumping units 6 and 7, which it controls. In controller 2, the current values of the rotation speeds of the electric drives of gas pumping units 6 and 7 are compared with the set volumes of gas set for pumping, and in As a result of the comparison, the controller 2 provides control signals to the frequency converters 3 and 4, which in turn change the number of revolutions of the shafts of the corresponding high-speed stationary electric drives of gas pumping units 6 and 7. Thus, it is possible to avoid a “jump” in the number of revolutions of the electric drives of gas pumping units. Such control can be carried out both at the time of start-up of the units, and in the operating mode of operation of the compressor station. This allows you to reduce the wear of the equipment of the compressor station by creating conditions for smooth automatic regulation of the pumped volumes of natural gas by evenly distributing the load between the working electric drives of the gas pumping units 6 and 7.

Claims

The control system of the gas pumping station of the main gas pipeline containing two gas pumping units, which includes an automated workstation for the dispatcher, the inputs of which are connected to the outputs of the temperature, pressure and volume sensors of the pumped natural gas, and the outputs are designed to be connected to the valves of the compressor station, characterized in that the system is supplemented by two frequency converters and speed sensors for the rotation of the shafts of gas-pumping agr egats, and the dispatcher’s automated workstation is supplemented by a programmable logic controller, the input modules of which are connected to the shaft speed sensors of gas pumping units, and the corresponding output modules of the programmable logic controller are connected to the corresponding inputs of the frequency converters, the outputs of which are designed to be connected to the corresponding electric drives of gas pumping units, and programmable logic controller is equipped with software for zhnosti implement load balancing between drives gas compressor units depending on the volume of pumped gas.