RU2752449C1 - "smart-monitoring" system for remote control of state of stop valves of main gas pipelines - Google Patents
"smart-monitoring" system for remote control of state of stop valves of main gas pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752449C1 RU2752449C1 RU2021117177A RU2021117177A RU2752449C1 RU 2752449 C1 RU2752449 C1 RU 2752449C1 RU 2021117177 A RU2021117177 A RU 2021117177A RU 2021117177 A RU2021117177 A RU 2021117177A RU 2752449 C1 RU2752449 C1 RU 2752449C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gate
- gas
- shut
- sensor
- valves
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D5/00—Protection or supervision of installations
- F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
- G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates
Изобретение относится к дистанционному контролю состояния трубопроводной арматуры (ТПА), а именно к дистанционному контролю состояния запорной арматуры (ЗА) газопроводов, в состав которой входят краны или задвижки с запорным органом (затвором), а также к контролю рабочих параметров исполнительных механизмов, например, пневмогидравлического привода управления затвором.The invention relates to remote monitoring of the state of pipeline valves (TPA), namely, to remote monitoring of the state of shut-off valves (ZA) of gas pipelines, which include taps or valves with a shut-off element (shutter), as well as to control the operating parameters of actuators, for example, pneumohydraulic valve control drive.
Изобретение может быть использовано при создании автоматизированных систем управления и контроля технологическими процессами трубопроводного транспорта газа и других продуктов; при организации каналов коммуникации между средствами телеметрии ТПА и работником в режиме реального времени для контроля текущего состояния оборудования, прогнозирования критических режимов его эксплуатации; сквозного мониторинга работы и обслуживания оборудования на всех этапах управленческого и оперативного контроля; при разработке планов-графиков обслуживания трубопроводной арматуры в соответствии с интенсивностью технологического процесса и расчетом потребности в расходных материалах (демпферной жидкости, уплотнительной пасте и др.); для объективного обоснования необходимости замены дефектной ТПА.The invention can be used to create automated control and monitoring systems for pipeline transport of gas and other products; when organizing communication channels between the telemetry means of the injection molding machine and the employee in real time to monitor the current state of the equipment, predict the critical modes of its operation; end-to-end monitoring of equipment operation and maintenance at all stages of management and operational control; when developing maintenance schedules for pipeline valves in accordance with the intensity of the technological process and calculating the need for consumables (damper fluid, sealing paste, etc.); for an objective substantiation of the need to replace a defective injection molding machine.
Уровень техникиState of the art
Одним из основных требований, предъявляемых к трубопроводной арматуре магистральных газопроводов, и в частности, к запорной арматуре при исполнении ее функционального назначения, является обеспечение герметичности запорного органа (затвора) запорной арматуры. В этой связи для предотвращения аварийных ситуаций необходим постоянный оперативный и качественный контроль герметичности запорного органа запорной арматуры, в т.ч. с выявлением дефектов системы уплотнения в начальный момент их образования и интенсивности последующего развития.One of the main requirements for pipeline valves of main gas pipelines, and in particular, for valves when performing their functional purpose, is to ensure the tightness of the shut-off element (gate) of valves. In this regard, in order to prevent emergencies, constant operational and high-quality control of the tightness of the shut-off device of shut-off valves, incl. with the identification of defects in the sealing system at the initial moment of their formation and the intensity of subsequent development.
Известна система дистанционного контроля состояния магистрального газопровода (патент на полезную модель RU 65175), осуществляющая сбор, передачу, прием и преобразование реальных физических параметров, поступающих с объектов в реальном масштабе времени, и выдачу управляющих воздействий на исполнительные механизмы для обработки команд с пульта управления. Система включает в себя пульт управления, канал связи и блок контрольно-измерительных приборов для измерения текущих параметров технологических объектов, исполнительные механизмы запорной арматуры и не менее одного контролируемого пункта, оборудованного блоком передачи информации, который соединен с блоком центрального процессора, и включает в себя последовательно соединенные процессор, блок ввода аналоговых сигналов и блок ввода/вывода дискретных сигналов; блок модулей сопряжения аналоговых сигналов; блок модулей сопряжения дискретных сигналов; блок модулей реле. Каждый из контролируемых пунктов соединен информационной связью через канал связи с пультом управления. Аналоговые датчики блока контрольно-измерительных приборов соединены с блоком модулей сопряжения аналоговых сигналов, выход которого соединен с блоком ввода аналоговых сигналов. Дискретные датчики блока контрольно-измерительных приборов соединены с блоком модулей сопряжения дискретных сигналов, выход которого соединен с блоком модулей ввода/вывода.There is a known system for remote monitoring of the state of the main gas pipeline (patent for utility model RU 65175), which collects, transmits, receives and transforms real physical parameters coming from objects in real time, and issues control actions to actuators for processing commands from the control panel. The system includes a control panel, a communication channel and a block of instrumentation for measuring the current parameters of technological objects, actuators of shut-off valves and at least one controlled point equipped with an information transmission unit that is connected to the central processor unit and includes in series connected processor, analog signal input unit and discrete signal input / output unit; block of modules for interfacing analog signals; block of modules for interfacing discrete signals; relay module block. Each of the monitored points is connected by information communication through a communication channel with the control panel. Analog sensors of the block of instrumentation are connected to the block of modules for interface of analog signals, the output of which is connected to the block of input of analog signals. Discrete sensors of the block of instrumentation are connected to the block of discrete signal interface modules, the output of which is connected to the block of input / output modules.
Однако данная система не позволяет оперативно реагировать на неисправности в начальной стадии их развития для обеспечения своевременного проведения диагностического, технического обслуживания и ремонта, автоматизировать разработку планов-графиков эксплуатируемой ТПА, рассчитать потребность в расходных материалах - демпферной жидкости, уплотнительной пасте и др., обосновать необходимость замены дефектной ТПА. Система не позволяет формировать управляющий сигнал для организации восстановительных работ и проводить оценку полноты проведенных мероприятий.However, this system does not allow to promptly respond to malfunctions at the initial stage of their development to ensure timely diagnostic, maintenance and repairs, to automate the development of schedules of the operated injection molding machine, to calculate the need for consumables - damper fluid, sealing paste, etc., to justify the need replacement of a defective injection molding machine. The system does not allow generating a control signal for the organization of restoration work and assessing the completeness of the measures taken.
Из уровня техники известна система контроля состояния газопроводов с целью раннего оповещения при возникновении повреждений (CN 110260168 A). Система включает главную станцию и подстанции. Главная станция содержит блок обработки данных и терминал отображения информации о возможных повреждениях газопровода. Подстанция содержит блок сбора данных, связана с блоком обработки данных. Блок сбора данных включает датчик акустических волн, датчик инфразвуковых волн, датчик давления газовой среды в трубопроводе и датчик обнаружения газа. Датчик инфразвуковой волны установлен внутри трубы и используется для приема сигнала звуковой волны внутри трубы, а датчик акустической волны установлен на трубе и предназначен для приема сигнала звуковой волны вне трубы. Датчик обнаружения газа установлен в непосредственном контакте с газопроводом и выполнен с возможностью оценки объема и скорости утечки газа. В качестве датчиков обнаружения газа может быть использован инфракрасный, или лазерный, или электрохимический датчик обнаружения газа. Кроме того, подстанция также включает в себя предусилитель и модуль синхронизации GPS, при этом предусилитель подключен к блоку измерения акустических волн и связан с блоком обработки данных через модуль передачи данных. Блок обработки данных обрабатывает и анализирует данные, отправленные блоком сбора для выявления утечки газа в трубопроводе. Работа блока обработки данных основана на распознавания сигналов с использованием алгоритмов глубокого обучения нейронных сетей. Система обеспечивает постоянный мониторинг трубопроводной арматуры газопровода независимо от того, происходит утечка газа или нет для обеспечения возможности раннего предупреждения об опасности, и позволяет определять факт наличия утечки, тип и место утечки газа.A system for monitoring the state of gas pipelines for the purpose of early warning in the event of damage (CN 110260168 A) is known from the prior art. The system includes a main station and substations. The main station contains a data processing unit and a terminal for displaying information about possible damage to the gas pipeline. The substation contains a data collection unit and is connected to a data processing unit. The data collection unit includes an acoustic wave sensor, an infrasound wave sensor, a gas pressure sensor in the pipeline and a gas detection sensor. The infrasonic wave sensor is installed inside the pipe and is used to receive the sound wave signal inside the pipe, and the acoustic wave sensor is installed on the pipe and is designed to receive the sound wave signal outside the pipe. The gas detection sensor is installed in direct contact with the gas pipeline and is configured to estimate the volume and rate of gas leakage. An infrared, laser, or electrochemical gas detection sensor can be used as gas detection sensors. In addition, the substation also includes a preamplifier and a GPS synchronization module, the preamplifier being connected to the acoustic wave measurement unit and connected to the data processing unit through the data transmission module. The data processing unit processes and analyzes the data sent by the collection unit to detect gas leaks in the pipeline. The work of the data processing unit is based on signal recognition using deep learning algorithms for neural networks. The system provides continuous monitoring of pipeline valves, regardless of whether a gas leak occurs or not, to provide early warning of danger, and allows you to determine the fact of a leak, the type and location of a gas leak.
Однако данная система предназначена для мониторинга протяженного газопровода без привязки к запорно-регулирующей арматуре, которая является наиболее изнашиваемой частью газопровода ввиду воздействия на него запорного органа. При этом известная система преимущественно контролирует коррозионные повреждения транспортирующих газ труб, которые могут привести к их разрыву и утечке газа, стать причиной несчастных случаев, таких как возгорание и взрыв. Данная система не позволяет отображать характеристику работоспособности оборудования (в частности, запорно-регулирующей арматуры), оповещать о параметрах, способствующих образованию дефектов.However, this system is designed to monitor a long gas pipeline without being tied to shut-off and control valves, which are the most worn-out part of the gas pipeline due to the effect of a shut-off element on it. In this case, the known system predominantly controls corrosion damage to the gas-transporting pipes, which can lead to rupture and gas leakage, and cause accidents such as fire and explosion. This system does not allow displaying the performance characteristics of the equipment (in particular, shut-off and control valves), notifying about the parameters that contribute to the formation of defects.
Наиболее близкой к заявляемому решению является автоматизированная система диагностического обслуживания (АСДО) технологического оборудования промышленных агрегатов для мониторинга магистральных трубопроводов (патент на полезную модель RU 114748), включающая автоматизированное рабочее место (АРМ), снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения текущего состояния технологического оборудования и соединенное с сервером и, по меньшей мере, с одной подсистемой, включающей по меньший мере один блок датчиков, установленных на диагностируемом технологическом оборудовании и соединенных через блоки усиления и согласования с блоками преобразования и обработки сигналов подсистемы. При этом каждый блок преобразования и обработки сигналов выполнен с возможностью приема, регистрации сигналов с датчиков, их первичной обработки и передачи на сервер, который обеспечивает возможность сравнения информации от блоков преобразования и обработки сигналов подсистемы с рассчитываемыми и/или внесенными его память пороговыми значениями. Компьютер АРМ выполнен с возможностью опроса сервера и визуализации информации, переданной на сервер от блоков преобразования и обработки сигналов подсистемы.The closest to the claimed solution is an automated diagnostic maintenance system (ADS) of technological equipment of industrial units for monitoring main pipelines (utility model patent RU 114748), which includes an automated workstation (AWS) equipped with a computer and a device for color mnemonic display of the current state of technological equipment and connected to the server and to at least one subsystem, including at least one block of sensors installed on the diagnosed technological equipment and connected through amplification and matching blocks with the signal conversion and processing units of the subsystem. In this case, each signal conversion and processing unit is configured to receive, register signals from sensors, their primary processing and transfer to the server, which provides the ability to compare information from the subsystem signal conversion and processing units with the threshold values calculated and / or entered in its memory. The AWP computer is configured to interrogate the server and visualize the information transmitted to the server from the subsystem signal conversion and processing units.
Однако известная система не обеспечивает высокоточный контроль безопасности эксплуатации основного и вспомогательного оборудования, эффективную оценку текущего технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса отдельных элементов в составе функциональных узлов. Данная система не позволяет осуществлять интегральный принцип оповещения о наличии факторов, способствующих образованию неисправностей.However, the known system does not provide high-precision control of the safety of operation of the main and auxiliary equipment, an effective assessment of the current technical condition and forecasting the residual life of individual elements in the composition of functional units. This system does not allow implementing the integral principle of notification of the presence of factors contributing to the formation of malfunctions.
Техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в преодолении недостатков, присущих аналогам, раскрытым при описании уровня техники, за счет разработки системы высокоточного контроля состояния трубопроводной арматуры газопроводов с возможностью прогнозирования критических режимов ее эксплуатации и организации своевременного проведения диагностического, технического обслуживания и ремонта запорной аппаратуры с контролем расходных материалов, обеспечивающих герметичность затвора.The technical problem solved by the claimed invention consists in overcoming the disadvantages inherent in the analogues disclosed in the description of the prior art, by developing a system for high-precision monitoring of the state of pipeline valves of gas pipelines with the ability to predict critical modes of its operation and to organize timely diagnostic, maintenance and repair of the shut-off valve. equipment with control of consumables, ensuring the tightness of the shutter.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в обеспечении безопасности эксплуатации трубопроводной, в т.ч. запорной, арматуры за счет диагностики ее состояния с возможностью выявления на раннем этапе нарушения герметичности запорного органа (или затвора) запорной арматуры, вызванной в т.ч. дефектами системы уплотнения.The technical result, which the invention is aimed at, is to ensure the safety of pipeline operation, incl. shut-off, valves due to diagnostics of its condition with the possibility of detecting at an early stage a leakage of the shut-off element (or gate) of the shut-off valve caused by, incl. defects in the sealing system.
Также заявленное решение обеспечивает повышение точности и оперативности определения аварийных и предаварийных ситуаций на запорной арматуре магистрального трубопровода, за счет многофакторной оценки состояния запорной арматуры и линий трубопровода путем одновременного контроля, как акустических параметров, так и параметров окружающей среды, перекачиваемой среды и параметров управляющего давления на каждом затворе линии трубопровода.Also, the claimed solution provides an increase in the accuracy and efficiency of determining emergency and pre-emergency situations at the shut-off valves of the main pipeline, due to a multifactorial assessment of the state of shut-off valves and pipeline lines by simultaneously monitoring both acoustic parameters and environmental parameters, the pumped medium and parameters of the control pressure on each valve of the pipeline.
Измерение и контроль параметров позволяют также управлять движением материальных ресурсов предприятия, включая расходные материалы, обеспечивающие герметичность затвора и целостность узлов уплотнения, посредством внесения корректировок в графики технического обслуживания и ремонта ТПА.Measurement and control of parameters also make it possible to control the movement of material resources of the enterprise, including consumables that ensure the tightness of the valve and the integrity of the seal units, by making adjustments to the maintenance and repair schedules of the injection molding machine.
Технический результат достигается при использовании системы дистанционного контроля состояния запорной арматуры (ЗА) газопровода с пневматическим или пневмогидравлическим управлением, включающей, по меньшей мере, один контрольный пункт (КП), снабженный компьютером, выполненным с возможностью цветного мнемонического отображения информации о состоянии запорной арматуры (ЗА) магистрального газопровода, соединенный каналами связи, по меньшей мере, с одной подсистемой, включающей, по меньшей мере, один блок контрольно-измерительных приборов (КИП) и соединенный с ним блок обработки сигналов (БОС), выполненный с возможностью приема, регистрации, обработки сигналов с КИП, включая сравнение измеренных параметров с рассчитываемыми и/или внесенными в его память пороговыми (нормативными) значениями, и передачи в контрольный пункт (КП),The technical result is achieved by using a system for remote monitoring of the state of shut-off valves (LA) of a gas pipeline with pneumatic or pneumohydraulic control, including at least one control point (CP) equipped with a computer capable of color mnemonic display of information on the state of shut-off valves (LA ) a main gas pipeline connected by communication channels to at least one subsystem, including at least one block of instrumentation (instrumentation) and a signal processing unit (BFB) connected to it, configured to receive, register, process signals from the instrumentation, including comparison of the measured parameters with the calculated and / or entered into its memory threshold (standard) values, and transmission to the control point (CP),
при этом блок контрольно-измерительных приборов (КИП) включает:in this case, the block of instrumentation (instrumentation) includes:
по меньшей мере, два датчика давления импульсного газа, выполненные с возможностью измерения величины давления импульсного газа при открытии или закрытии затвора, установленные на линии подачи управляющей среды (например, газа) для открытия или закрытия затвора ЗА,at least two pulse gas pressure sensors, configured to measure the pressure of the pulse gas when opening or closing the shutter, installed on the supply line of the control medium (for example, gas) to open or close the shutter 3A,
акустический датчик (или датчик акустической эмиссии или датчик перетока), выполненный с возможностью контроля герметичности затвора и/или штока привода управления затвором (по величине перетока транспортируемой среды через затвор), расположенный на корпусе колонны - удлинителя привода затвора, или корпусе, в котором расположен затвор, или с внешней стороны магистрального трубопровода в непосредственной близости к затвору; при этом акустический датчик снабжен преобразователем акустического сигнала в электрический, и, как правило, расположен радом с акустическим датчиком - на расстоянии не более 0,5 м,acoustic sensor (or acoustic emission sensor or overflow sensor), made with the ability to control the tightness of the gate and / or the gate drive rod (according to the value of the flow of the transported medium through the gate), located on the body of the column - the gate drive extension, or the body in which it is located gate, or on the outside of the main pipeline in the immediate vicinity of the gate; in this case, the acoustic sensor is equipped with an acoustic-to-electrical signal converter, and, as a rule, is located next to the acoustic sensor - at a distance of no more than 0.5 m,
датчик загазованности, например, датчик метана, предназначенный для контроля утечек газа через корпусные разъемы ЗА, и установленный вблизи штатного дыхательного отверстия, расположенного на корпусе колонны - удлинителя привода управления затвором ЗА и/или корпусе привода управления затвором ЗА,a gas contamination sensor, for example, a methane sensor designed to monitor gas leaks through the housing connectors ЗА, and installed near the standard breathing hole located on the column body - the extension of the gate control drive ЗА and / or the housing of the gate control drive ЗА,
по меньшей мере, два датчика расхода высоковязкого материала, используемого для обеспечения герметичности уплотнения затвора ЗА, установленные на линиях принудительного подвода высоковязких материалов в зону размещения уплотнения затвора ЗА с противоположных сторон корпуса колонны-удлинителя привода затвора ЗА, (датчики позволяют измерять количество промывочных, смазочных, герметизирующих, консервирующих и уплотнительных материалов, поступивших в систему уплотнения затвора),at least two flow sensors of high-viscosity material used to ensure the tightness of the valve seal ZA, installed on the lines of forced supply of high-viscosity materials to the area of the gate seal ZA from opposite sides of the , sealing, preserving and sealing materials supplied to the valve sealing system),
а блок обработки сигналов (БОС) представляет собой программируемый логический контроллер (или микроконтроллер), оснащенный блоком аналоговых входов, блоком дискретных входов, модулем CAN интерфейса, модулем питания, модулем интерфейса для связи с контрольным пунктом, и выполнен с возможностью определения по измеренной величине давления импульсного газа следующих параметров: положения затвора, количества перестановок затвора за единицу времени (за период наблюдения), времени прохождения затвора от положения «открыто» до положения «закрыто» или скорости перестановки затвора; величины крутящего момента, требуемого для перестановки затвора.and the signal processing unit (BFB) is a programmable logic controller (or microcontroller) equipped with an analog input block, a digital input block, a CAN interface module, a power module, an interface module for communication with a control point, and is configured to determine the pressure from the measured value pulse gas of the following parameters: gate position, number of shutter permutations per unit time (for the observation period), shutter travel time from the “open” position to the “closed” position, or the shutter speed; the amount of torque required to move the shutter.
CAN (Controller Area Network) - стандарт промышленной сети, ориентированный на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков.CAN (Controller Area Network) is an industrial network standard aimed at combining various actuators and sensors into a single network.
В качестве датчика давления импульсного газа может быть использован преобразователь давления измерительный ПД100-ДИ10,0-115-0,5Exd (https://owen-prom.ru/katalog/datchiki/preobrazovateli-davleniya/pd100-model-115-exd-datchik-davleniya-vo-vzryvonepronitsaemom-ispolnenii/). В качестве датчика загазованности может быть использован газосигнализатор ИГС-98 «Марш-Д» исп. 010 (https://www.gazoanalizators.ru/tech/igs-98-d-010-re.pdf ). В качестве датчика расхода высоковязкого материала может быть использован датчик СФ-0,1 - РДПИ.407168.001 (http://ekvaremkomplekt.ru/tech/RDPI.407168.001-SF.pdf). В качестве акустического датчика может быть использован датчик РДПИ.402152.001-ДП-800 (http://ekvaremkomplekt.ru/tech/DP-800.RDPI.402152.001.pdf), включающий акустический датчик РДПИ.408119.001 и преобразователь РДПИ.402161.001.A measuring pressure transducer PD100-DI10.0-115-0.5Exd can be used as a pulse gas pressure sensor (https://owen-prom.ru/katalog/datchiki/preobrazovateli-davleniya/pd100-model-115-exd- datchik-davleniya-vo-vzryvonepronitsaemom-ispolnenii /). The gas detector IGS-98 "Marsh-D" isp. 010 (https://www.gazoanalizators.ru/tech/igs-98-d-010-re.pdf). The sensor SF-0.1 - RDPI.407168.001 (http://ekvaremkomplekt.ru/tech/RDPI.407168.001-SF.pdf) can be used as a flow sensor for high-viscosity material. An RDPI.402152.001-DP-800 sensor (http://ekvaremkomplekt.ru/tech/DP-800.RDPI.402152.001.pdf), including an RDPI.408119.001 acoustic sensor and an RDPI.402161.001 transducer, can be used as an acoustic sensor.
Блок обработки сигналов (БОС) выполнен с возможностью передачи данных в виде единого массива с периодичностью, например, не чаще одного раза в секунду с использованием портов интерфейсной связи с программными протоколами RS-485, Modbus-RTU. БОС содержит программируемый микроконтроллер, в качестве которого может быть использована микросхема STM32F407VG (https://www.chipdip.ru/product/stm32f407g-disc1-2), обьединённая с блоками дискретного (Овен МВ110-24 16Д) и аналогового (Овен МВ110-24 2АС) входа (ввода соответствующих сигналов) для подключения датчиков.The signal processing unit (BFB) is designed to transmit data as a single array with a frequency, for example, no more than once a second using interface communication ports with software protocols RS-485, Modbus-RTU. The biofeedback system contains a programmable microcontroller, which can be used as a microcircuit STM32F407VG (https://www.chipdip.ru/product/stm32f407g-disc1-2), combined with blocks of discrete (Aries MV110-24 16D) and analog (Aries MV110- 24 2АС) inputs (input of the corresponding signals) for connecting sensors.
Отличием заявляемой системы от известных является использование комплекса контрольно-измерительных приборов, установленных на конструктивных элементах ЗА с обеспечением возможности своевременного оповещения о критических режимах, при которых вероятность образования неисправностей достигает докритического значения, что позволяет своевременно организовать необходимые компенсирующие мероприятия для обеспечения работоспособности запорной арматуры при неблагоприятных технологических факторах.The difference between the claimed system and the known ones is the use of a set of instrumentation installed on the structural elements of the protection system with the provision of the possibility of timely notification of critical modes at which the probability of malfunctions reaches a subcritical value, which makes it possible to timely organize the necessary compensating measures to ensure the operability of the shut-off valves in case of unfavorable technological factors.
Система выполнена с возможностью:The system is designed with the ability to:
- измерения данных о величине давления, поступающих в БОС с двух датчиков давления импульсного газа привода управления затвором ЗА (или двух преобразователей давления измерительных типа ПД100-ДИ10,0-115-0.5 Exd) по физическим линиям (4-20мА), где происходит их сравнение с эталонными значениями,- measurement of data on the value of pressure entering the biofeedback from two pressure sensors of the pulse gas of the gate control drive ZA (or two measuring pressure transducers of the PD100-DI10.0-115-0.5 Exd type) along the physical lines (4-20mA), where they occur comparison with reference values,
при этом в качестве эталонных значений используют значения импульсного газа для запорной арматуры, не имеющей замечаний по работоспособности, удовлетворяющей требованиям конструкторской и эксплуатационной документации, в качестве которых в одном из вариантов осуществления изобретения могут быть использованы следующие параметры: давление импульсного газа (открытие) для арматуры с рабочим давлением 8,0 МПа - менее 4,0 МПа; давление импульсного газа (закрытие) для арматуры с рабочим давлением 8,0 МПа - менее 4,0 МПа; крутящий момент, требуемый для перестановки затвора; скорость перестановки затвора; количество перестановок затвора; которые определяются заводом изготовителем запорно-регулирующей арматуры и указываются в паспорте изделия, и при отклонении от значений нормы в БОС формируется сигнал о том, что техническое состояние ЗА требует диагностики или обслуживания;at the same time, as reference values, the values of the impulse gas are used for shut-off valves that do not have any comments on operability, that meet the requirements of the design and operational documentation, as which in one of the embodiments of the invention the following parameters can be used: impulse gas pressure (opening) for valves with a working pressure of 8.0 MPa - less than 4.0 MPa; pulse gas pressure (closing) for valves with a working pressure of 8.0 MPa - less than 4.0 MPa; the torque required to move the shutter; shutter speed; number of shutter permutations; which are determined by the manufacturer of the shut-off and control valves and are indicated in the product passport, and in case of a deviation from the norm values, a signal is generated in the biofeedback that the technical condition of the external control valve requires diagnostics or maintenance;
- контроля загазованности (наличия метана) у корпусных разъемов ЗА, например, с помощью газосигнализатора ИГС-98 "МАРШ-Д", данные с которого поступают в БОС по физической линии 4-20мА, БОС обрабатывает полученную информацию с вычислением загазованности в процентах относительно нижнего концентрационного предела взрываемости (НКПВ) по метану; при загазованности, например, 20 % НКПВ и более БОС формирует сигнал «затвор не герметичен»;- control of gas contamination (presence of methane) at the housing connectors of the 3A, for example, using the gas detector IGS-98 "MARSH-D", the data from which are fed to the biofeedback unit via the physical line 4-20mA, the biofeedback system processes the information received with the calculation of the gas content in percent relative to the lower concentration limit of explosiveness (LEL) for methane; in case of gas contamination, for example, 20% LEL and more, the biofeedback generates a signal "the shutter is not sealed";
- определения наличия перетока газа через затвор ЗА (нарушение герметичности), например, с помощью датчика ДП-800, установленного на колонну - удлинитель привода запорного крана и соединенного с БОС по интерфейсу CAN 2.0; при этом БОС формирует выходной параметр с возможными тремя состояниями: норма; предупреждение - достигнут предел предупредительной уставки, при котором зафиксирован переток газа через затвор, требующий обслуживания; авария - достигнут предел аварийной уставки, при котором зафиксирован переток газа через затвор, требующий срочного обслуживания; значения указанных уставок определяются для конкретного диаметра ЗА, типа транспортируемой среды и записываются в энергонезависимую память БОС при вводе в эксплуатацию;- detecting the presence of gas overflow through the gate ZA (leakage), for example, using a DP-800 sensor installed on a column - an extension of the shut-off valve drive and connected to the biofeedback unit via the CAN 2.0 interface; while the biofeedback generates an output parameter with three possible states: norm; warning - the limit of the warning setting has been reached, at which a gas overflow through the valve requiring maintenance is detected; accident - the limit of the emergency setting has been reached, at which a gas overflow through the valve requiring urgent service is recorded; the values of the specified settings are determined for a specific diameter of the RA, the type of transported medium and are recorded in the non-volatile memory of the biofeedback system during commissioning;
- контроля за расходом и количеством поступающих в систему уплотнения затвора на узлах ЗА промывочных, смазочных, герметизирующих, консервирующих и уплотнительных материалов, посредством использования ротационных датчиков объемного действия, например, СФ-0,1; полученные данные используют для осуществления контроля за полнотой и своевременностью проведения технического обслуживания ЗА посредством передачи данных об объеме и времени прохождения расходного материала, фиксируемых в БОС при срабатывании ротационного датчика;- control over the flow rate and the amount of flushing, lubricating, sealing, preserving and sealing materials entering the valve sealing system at the ZA units by using rotary volumetric sensors, for example, SF-0.1; the obtained data is used to monitor the completeness and timeliness of maintenance of the equipment by transmitting data on the volume and transit time of consumables recorded in the biofeedback when the rotary sensor is triggered;
- оценки соответствия периодичности проведения регламентных работ и соответствие объема расходного материала требованиям производителей запорной арматуры по обеспечению ее работоспособности.- assessing the compliance of the periodicity of routine maintenance and the compliance of the volume of consumables with the requirements of manufacturers of valves to ensure its performance.
Перечисленный комплекс измеряемых и вычисляемых параметров позволяет проводить высокоточный дистанционный контроль состояния запорной арматуры магистральных газопроводов, прогнозировать критические режимы ее эксплуатации, проводить своевременное диагностическое, техническое обслуживание и ремонт запорной аппаратуры с контролем расходных материалов, обеспечивающих герметичность затвора, что повышает эффективность и безопасность эксплуатации запорно-регулирующей арматуры (трубопроводной арматуры).The listed complex of measured and calculated parameters makes it possible to carry out high-precision remote monitoring of the state of shut-off valves of main gas pipelines, predict critical modes of their operation, carry out timely diagnostic, maintenance and repair of shut-off equipment with control of consumables that ensure the tightness of the shutter, which increases the efficiency and safety of operation of the shut-off valve. control valves (pipeline fittings).
При длительной работе арматуры в режиме ожидания, образование дефектов и нарушение герметичности запорного органа (или затвора) ЗА происходят в т.ч. за счет уноса потоком транспортируемой среды легких связующих фракций смазывающих составов, ранее поданных в систему уплотнения при техническом обслуживании. Смазка перестает исполнять свое назначение, следствием чего является «прикипание» эластичного материала системы уплотнения к затвору запорной арматуры, образование микротрещин на рабочей поверхности уплотнительных колец в начальный момент движения затвора и дальнейшее увеличение размеров дефекта. В момент начала движения запорного органа «прикипевшим» уплотнением создаются дополнительные противодействия за счет сил трения, преодоление которых требует увеличенного крутящего момента для перестановки затвора, развиваемого приводом. Величина крутящего момента прямо пропорциональна давлению импульсного газа, поступающего на управление затвором. Информация о величине давления поступает от датчиков, установленных на линии управляющего газа пневматической системы привода управления затвором. Система проводит сравнение полученного значения с нормативным показателем, которая через БОС передается оператору технологического процесса.During long-term operation of the valve in standby mode, the formation of defects and the violation of the tightness of the shut-off element (or shutter) ZA occur, incl. due to the entrainment by the flow of the transported medium of light binding fractions of lubricants previously supplied to the sealing system during maintenance. The lubricant ceases to fulfill its purpose, which results in “sticking” of the elastic material of the sealing system to the shut-off valve gate, the formation of microcracks on the working surface of the sealing rings at the initial moment of the gate movement and a further increase in the size of the defect. At the moment of the beginning of the movement of the shut-off body, the "stuck" seal creates additional counteractions due to friction forces, overcoming which requires an increased torque to reposition the shutter developed by the drive. The amount of torque is directly proportional to the pressure of the impulse gas supplied to the gate control. The information about the pressure value comes from the sensors installed on the control gas line of the pneumatic system of the valve control actuator. The system compares the obtained value with the standard indicator, which is transmitted through the biofeedback to the operator of the technological process.
Микротрещины, образовавшиеся на рабочей поверхности уплотнительных колец, являются причиной негерметичности затвора. Информация о наличии перетока транспортируемой среды через затвор запорной арматуры контролируется акустическим датчиком (или датчиком акустической эмиссии), который не требует применения каких-либо внешних источников сигнала, предполагает улавливание упругих колебаний, генерируемых проверяемым объектом. Комплект оборудования включает ультразвуковой датчик и преобразователь сигналов, размещаемый на определенном расстоянии от датчика с возможностью получения информации от датчика при деформации напряженного материала, ее обработки и вывода на периферийные устройства.Microcracks formed on the working surface of the O-rings are the reason for the leakage of the valve. Information about the presence of a flow of the transported medium through the shut-off valve gate is monitored by an acoustic sensor (or an acoustic emission sensor), which does not require the use of any external signal sources, and involves capturing elastic vibrations generated by the tested object. The set of equipment includes an ultrasonic sensor and a signal converter located at a certain distance from the sensor with the possibility of receiving information from the sensor during deformation of a stressed material, processing it and outputting it to peripheral devices.
Герметичность арматуры по отношению к внешней среде, например, по корпусным разъемам, шпиндельному узлу, соединениям трубок подвода смазки и отбора импульсного газа, контролируется датчиком загазованности.The tightness of the fittings in relation to the external environment, for example, at the body connectors, the spindle unit, the connections of the pipes for the supply of lubricant and the selection of the impulse gas, is monitored by a gas contamination sensor.
Полученная информация с КИП и БОС позволяет эффективно контролировать состояние запорной арматуры и сигнализировать о необходимости проведения технического обслуживания, включая обновление смазывающего состава, в т.ч. на основании информации об использующейся смазке или уплотнительной пасте. Техническое обслуживание запорной арматуры включает мероприятия по очистке и набивке системы уплотнения затвора смазкой или уплотнительной пастой в зависимости от степени негерметичности. Заявляемая система также может быть использована для оценки качества проведенных работ по показателям герметичности в затворе и величине давления импульсного газа пневматического или пневмогидравлического привода затвора ЗА.The information received from the instrumentation and biofeedback system allows you to effectively monitor the state of the valves and signal the need for maintenance, including updating the lubricating composition, incl. based on information about the lubricant or sealing paste used. Maintenance of the shut-off valves includes measures for cleaning and stuffing the valve sealing system with grease or sealing paste, depending on the degree of leakage. The inventive system can also be used to assess the quality of the work performed in terms of tightness in the valve and the magnitude of the pulse gas pressure of the pneumatic or pneumohydraulic valve drive.
Взаимодействие подсистемы (БОС и блок КИП или датчиков) с другими системами - контрольным пунктом (КП), или системой телемеханики (СТМ), или автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУТП), осуществляется по протоколу Modbus RTU через интерфейс RS-485. Подсистема осуществляет сбор, передачу, прием и преобразование информации (параметров) с датчиков, поступающих с объектов в реальном масштабе времени для оценки состояния ЗА при выполнении операции открытия-закрытия затвора, наличия утечек газа - нарушения герметичности ЗА, необходимости технического обслуживания и/или ремонта ЗА, расчета скорости перестановки затвора ТПА, расхода и количества эксплуатационного материала на узлах ЗА, контроля линий связи с внешними системами. Для отображения передаваемой диагностической информации на мониторе пользовательского интерфейса системы используются графические, цифровые, текстовые и звуковые индикаторы.The interaction of the subsystem (biofeedback and instrumentation unit or sensors) with other systems - a control point (CP), or a telemechanics system (STM), or an automated process control system (APCS), is carried out via the Modbus RTU protocol via the RS-485 interface. The subsystem collects, transmits, receives and transforms information (parameters) from sensors coming from objects in real time to assess the state of the valve during the operation of opening and closing the gate, the presence of gas leaks - leakage of the valve, the need for maintenance and / or repair FOR, calculating the speed of permutation of the TPA shutter, consumption and the amount of operating material at the nodes of ZA, control of communication lines with external systems. To display the transmitted diagnostic information on the monitor of the user interface of the system, graphic, digital, text and sound indicators are used.
Таким образом, использование изобретения, помимо перечисленных выше преимуществ, позволяет повысить производительность магистрального газопровода за счет сокращения простоя оборудования, безопасность его эксплуатации за счет возможности оперативного реагирования на неисправности в начальной стадии их развития, своевременной организации и проведения диагностического, технического обслуживания и ремонта, автоматизации разработки планов-графиков эксплуатируемой ЗА, включая расчет потребности в расходных материалах при необходимости замены дефектной ЗА, а также снизить вредное воздействие на окружающую среду вдоль трассы магистрального газопровода.Thus, the use of the invention, in addition to the advantages listed above, makes it possible to increase the productivity of the main gas pipeline by reducing equipment downtime, the safety of its operation due to the possibility of a prompt response to malfunctions at the initial stage of their development, timely organization and implementation of diagnostic, maintenance and repair, automation. development of plans and schedules of the operated ZA, including the calculation of the need for consumables if it is necessary to replace the defective ZA, as well as to reduce the harmful impact on the environment along the route of the main gas pipeline.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Заявляемая система поясняется графическими материалами, где:The claimed system is illustrated by graphic materials, where:
на фиг. 1 представлен общий вид запорной арматуры с пневмогидравлическим приводом; на фиг. 2 и 3 представлены фронтальная и профильная проекции пневмогидравлического привода трубопроводной запорной арматуры с установленными датчиками, соответственно; на фиг. 4 - схема (разрез) датчика расхода высоковязкого материала; на фиг. 5 - структурная схема системы; фиг. 6 - структурная схема БОС; на фиг. 7 и 8 - примеры пользовательского интерфейса с графическими и цифровыми индикаторами состояния запорной арматуры; на фиг. 9-16 - алгоритм работы программы микроконтроллера в БОС.in fig. 1 shows a general view of valves with a pneumohydraulic drive; in fig. 2 and 3 show the frontal and profile projections of the pneumohydraulic drive of pipeline valves with installed sensors, respectively; in fig. 4 is a diagram (section) of a high-viscosity material flow sensor; in fig. 5 is a block diagram of the system; fig. 6 - block diagram of biofeedback; in fig. 7 and 8 are examples of the user interface with graphical and digital indicators of the state of shut-off valves; in fig. 9-16 - the algorithm of the microcontroller program in the biofeedback.
Позициями на фигурах обозначены: 1 - магистральный газопровод, 2 - запорная арматура (ЗА), 3 - запорный орган (затвор), 4 - корпус затвора ЗА, 5 - привод управления затвором ЗА, 6 - пневмогидравлический цилиндр привода затвора ЗА, 7 - колонна-удлинитель привода затвора ЗА, 8 - линии подачи управляющей среды (например, газа) пневматической системы привода управления затвором ЗА, 9 - линии принудительного подвода высоковязких материалов к узлу уплотнения затвора ЗА, 10 - контрольный пункт (КП), 11 - блок контрольно-измерительных приборов (КИП) (или блок датчиков), 12 - блок обработки сигналов (БОС), 13 - датчики давления импульсного газа привода затвора ЗА, 14 - датчик перетока (или акустический датчик, или датчик акустической эмиссии), 15 - датчик загазованности, 16 -датчики расхода высоковязкого материала (ВВМ), 17 - кабели соединения датчиков с БОС, подвода питания к БОС, связи БОС с контрольным пунктом по протоколу Modbus RTU , 18 - швеллер, 19 - модуль CAN интерфейса, 20 - модуль питания 24В, 21 - модуль интерфейса (или преобразователь) RS485 UART, 22 - блок аналоговых входов, 23 - интерфейсный модуль, 24 - блок дискретных входов, 25 - микроконтроллер.Positions in the figures designate: 1 - main gas pipeline, 2 - shut-off valves (ZA), 3 - shut-off element (gate), 4 - gate body ZA, 5 - gate control actuator ZA, 6 - pneumatic-hydraulic cylinder of gate drive ZA, 7 - column - gate drive extension ZA, 8 - control medium supply lines (for example, gas) of the pneumatic gate control drive system ZA, 9 - lines of forced supply of high-viscosity materials to the gate seal assembly ZA, 10 - control point (KP), 11 - control and measuring devices (instrumentation) (or a sensor unit), 12 - signal processing unit (BFB), 13 - pressure sensors of the pulsed gas of the gate drive ZA, 14 - overflow sensor (or acoustic sensor, or acoustic emission sensor), 15 - gas contamination sensor, 16 - high-viscosity material flow sensors (VVM), 17 - cables for connecting sensors to the biofeedback, power supply to the biofeedback, communication between the biofeedback and the control point using the Modbus RTU protocol, 18 - channel bar, 19 - CAN interface module, 20 - pi module tanya 24V, 21 - interface module (or converter) RS485 UART, 22 - block of analog inputs, 23 - interface module, 24 - block of discrete inputs, 25 - microcontroller.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
В настоящем изобретении использованы следующие термины и определения.The following terms and definitions are used in the present invention.
Запорная арматура, которая также может встречаться в научно-технической литературе как трубопроводная арматура - вид трубопроводной арматуры, предназначенный для перекрытия и регулирования направлений потоков рабочей среды.Shut-off valves, which can also be found in scientific and technical literature as pipeline valves, are a type of pipeline valves designed to shut off and regulate the directions of the flow of the working medium.
Исполнительный механизм - механизм, обеспечивающий движение запорного элемента (затвора, задвижки или запорного органа) в соответствии с командной информацией, поступающей от внешнего источника энергии.An actuator is a mechanism that ensures the movement of a shut-off element (gate, valve or shut-off element) in accordance with command information from an external energy source.
Затвор или запорный орган - подвижная рабочая часть запорной арматуры, связанная с приводным устройством, позволяющая при взаимодействии с седлом уплотнения корпуса осуществлять управление (перекрытие, отключение, распределение, смешивание и др.) потоками (потоков) рабочих сред путем изменения площади проходного сечения.A gate or shut-off element is a movable working part of a shut-off valve associated with a drive device, which allows, when interacting with the housing seal seat, to control (overlap, shut off, distribute, mix, etc.) the flows (flows) of working media by changing the flow area.
Далее представлено более подробное описание заявляемого изобретения, демонстрирующее возможность достижения заявленного технического результата. Настоящее изобретение может подвергаться различным изменениям и модификациям, понятным специалисту на основе прочтения данного описания. Такие изменения не ограничивают объем притязаний. Например, могут изменяться типы и количество используемых датчиков, объем исходных данных для проведения расчетов, абсолютные значения заранее заданных параметров (пороговых значений) и т.д.The following is a more detailed description of the claimed invention, demonstrating the possibility of achieving the claimed technical result. The present invention can be subjected to various changes and modifications that are clear to a person skilled in the art based on reading this description. Such changes do not limit the scope of the claim. For example, the types and number of sensors used, the amount of initial data for calculations, the absolute values of predetermined parameters (threshold values), etc. can change.
Заявляемая система выполнена с возможностью подключения к контрольному пункту 10 (или пульту управления, или системе телемеханики (СТМ), или автоматизированной системе технологического процесса (АСУТП), или автоматизированному рабочему месту оператора), который содержит компьютер с программным обеспечением, поддерживающим работу в режиме Modbus-клиент по протоколу Modbus RTU через интерфейс RS-485.The inventive system is designed to be connected to a control point 10 (or a control panel, or a telemechanics system (STM), or an automated process control system (APCS), or an automated operator's workstation), which contains a computer with software that supports operation in Modbus mode -client via Modbus RTU protocol via RS-485 interface.
Контрольный пункт 10 соединен каналами связи посредством сетевого оборудования, по меньшей мере, с одной подсистемой, включающей, по меньшей мере, один блок контрольно-измерительных приборов (КИП) 11 и блок обработки сигналов (БОС) 12 (фиг. 2 и 3), выполненный с возможностью приема, регистрации, обработки сигналов с КИП, включая сравнение измеренных датчиками параметров с рассчитываемыми и/или внесенными в его память пороговыми (нормативными) значениями, и передачи информации в контрольный пункт. КИП включает перечисленные выше датчики (позиции на фигурах 13, 14, 15, 16), при этом возможна установка других датчиков давления и датчиков загазованности при полном совпадении параметров подключения, требований взрывобезопасности и параметров преобразования физических величин в электрический сигнал 4-20 мА. The
Блок обработки сигналов (БОС) 12 (фиг. 5) выполнен на интегральных микросхемах и других элементах (компонентах), которые располагаются на одной или нескольких печатных платах и включает в себя: микроконтроллер 25 (программируемый микроконтроллер или программируемый логический контроллер), соединенный посредством интерфейсного модуля 23 с блоком аналоговых входов 22 и блоком дискретных входов 24, модуль CAN интерфейса 19; модуль питания 24В 20, модуль интерфейса RS485 21, а также, кабели 17 для соединения датчиков 14-17 с БОС, подвода линий питания +24В к модулю питания 20 БОС, связи БОС с контрольным пунктом 10 по протоколу Modbus RTU.The signal processing unit (BFB) 12 (Fig. 5) is made on integrated circuits and other elements (components) that are located on one or more printed circuit boards and includes: a microcontroller 25 (programmable microcontroller or programmable logic controller), connected via an
Микроконтроллер 25 производит обработку поступающих на него аналоговых и дискретных сигналов, например, по схеме (алгоритму), представленной на фиг. 9-16, с возможностью определения загазованности, давления газа на импульсной линии открытия и закрытия крана, акустической эмиссии, количества использованных при обслуживании крана высоковязких материалов, акустической эмиссии, срока, прошедшего с момента последнего технического обслуживания. В частности, по измеренной величине давления импульсного газа производят определение следующих параметров: положения затвора, количества перестановок затвора за единицу времени (за период наблюдения), времени прохождения затвора от положения «открыто» до положения «закрыто» или скорости перестановки затвора; величины крутящего момента, требуемого для перестановки затвора. Конструктивно БОС размещают во взрывобезопасном корпусе (коробке) с разъемами для подключения к нему кабельных вводов от датчиков, линий питания +24В, каналов связи с контрольным пунктом по протоколу Modbus RTU.The
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Сигналы с датчиков 14-16 (фиг. 5) через кабели 17 (линии связи) поступают на шину CAN2.0 модуля CAN интерфейса 19 в БОС. Аналоговые и дискретные сигналы с датчиков поступают на соответствующие аналоговые или дискретные входы шины в блоки аналоговых входов 22 и дискретных входов 24. Далее через интерфейсный модуль 23 сигналы преобразуются в вид, необходимый для дальнейшей программной обработки микроконтроллером 25 внутри БОС. После программной обработки и анализа сигналов с датчиков формируется пакет (или файл), который с некоторой периодичностью (например, 1 раз в секунду) через модуль интерфейса RS485 21 и кабели 17 (линии связи по протоколу Modbus RTU) передается в контрольный пункт (КП) 10. Файл содержит информацию о текущем состоянии датчиков, а также, дополнительную информацию с рассчитанными на основе состояния датчиков параметрами, в частности: величину крутящего момента для перестановки затвора, скорость перестановки затвора, факт проведения работ по техническому обслуживанию, количество герметизирующей смазки, поступившей в систему уплотнения затвора, состояние линий связи БОС с КП. Процесс программной обработки и анализ сигналов с датчиков поясняются схемами на фигурах 9-16.Signals from sensors 14-16 (Fig. 5) through cables 17 (communication lines) are fed to the CAN2.0 bus of the
Контроль процесса перестановок затвора ЗА 3 (фиг. 1) осуществляется путем выдачи БОС в КП сравнительной информации о величине давления импульсного газа каналов открытия и закрытия затвора с эталонными значениями. Перед началом работы в автоматическом режиме производят запись эталонных значений давления импульсного газа для управления затвором. Предварительно производят диагностическое обследование затвора и его техническое обслуживание. Запись эталонных значений давления импульсного газа производят для затвора, не имеющего замечаний по работоспособности, удовлетворяющего требованиям конструкторской и эксплуатационной документации. В процессе работы системы данные о величине давления поступают с двух соответствующих преобразователей давления типа ПД100- ДИ10,0-115-0.5 Exd по физическим линиям 4-20мА в БОС, где происходит их сравнение с эталонными значениями. Оценка давления импульсного газа производится путем сравнения фактического давления с эталонным, по результатам сравнения формируется сигнал о его соответствии норме. Информация о соответствии давления импульсного газа эталонному передается в КП на пульт оператора. При необходимости использования численных значений давления, на мониторе оператора выводится всплывающее окно с текущими значениями параметров работы ЗА.Control of the process of permutations of the shutter 3 (Fig. 1) is carried out by issuing the biofeedback to the control panel comparative information on the magnitude of the pressure of the pulsed gas of the channels for opening and closing the shutter with reference values. Before starting work in automatic mode, record the reference values of the pulse gas pressure to control the shutter. A preliminary diagnostic examination of the shutter and its maintenance are performed. The recording of the reference values of the pulse gas pressure is made for a shutter that does not have any comments on operability and meets the requirements of the design and operational documentation. In the course of the system operation, data on the pressure value are received from two corresponding pressure transducers of the PD100-DI10.0-115-0.5 Exd type via physical 4-20mA lines to the biofeedback system, where they are compared with the reference values. The evaluation of the pressure of the pulsed gas is made by comparing the actual pressure with the reference one; based on the comparison results, a signal is generated about its compliance with the norm. Information about the correspondence of the pulse gas pressure to the reference one is transmitted to the control panel to the operator's console. If it is necessary to use numerical values of pressure, a pop-up window is displayed on the operator's monitor with the current values of the parameters of the operation of the ZA.
Наличие метана у корпусных разъемов ЗА БОС контролируют газосигнализатором ИГС-98 "МАРШ-Д" с использованием физической линии 4-20мА. БОС обрабатывает полученную информацию с вычислением загазованности в % НКПР по метану.The presence of methane at the housing connectors for the biofeedback system is monitored by the IGS-98 "MARSH-D" gas detector using a 4-20mA physical line. The biofeedback system processes the information received with the calculation of the gas content in% LEL for methane.
Наличие перетока газа через затвор ЗА (нарушение герметичности) определяют путем анализа звукового спектра с использованием датчика ДП-800 установленного на колонну-удлинитель привода затвора ЗА и соединенного с БОС по интерфейсу CAN 2.0.The presence of a gas overflow through the gate 3A (leakage) is determined by analyzing the sound spectrum using a DP-800 sensor installed on the extension column of the gate drive 3A and connected to the biofeedback via the CAN 2.0 interface.
Контроль за расходом и количеством эксплуатационного материала на узлах ЗА осуществляет с помощью датчика расхода ВВМ (фиг. 4, фиг. 5 поз. 16) СФ-0,1 (ротационный, объемного действия). Высоковязкий материал под давлением нагнетается через переходник в рабочую камеру датчика, где, воздействуя на поверхность лопасти, заставляет ее вращаться вместе с ротором. При взаимодействии со стенками рабочей камеры лопасть также совершает возвратно-поступательное движение в радиальном направлении вдоль паза, расположенного в корпусе ротора. При этом объем нагнетаемого материала, поступающий со стороны входного отверстия камеры, переносится к выходному отверстию. Магниты вращаясь вместе с ротором создают магнитное поле, которое взаимодействует с чувствительным элементом датчика, поочередно замыкая и размыкая его контакты. Информация о количестве включений датчика 16 подается на БОС. Каждое дискретное значение импульса, подаваемого с датчиков СФ-0,1, соответствует конкретному значению объема поступающего высоковязкого материала в миллилитрах.The control over the flow rate and the amount of operating material at the ZA units is carried out using the BBM flow sensor (Fig. 4, Fig. 5, pos. 16) SF-0.1 (rotary, volumetric action). High-viscosity material under pressure is pumped through the adapter into the working chamber of the sensor, where, acting on the surface of the blade, makes it rotate with the rotor. When interacting with the walls of the working chamber, the blade also reciprocates in the radial direction along the groove located in the rotor housing. In this case, the volume of the pumped material coming from the side of the inlet of the chamber is transferred to the outlet. The magnets rotating together with the rotor create a magnetic field that interacts with the sensitive element of the sensor, alternately closing and opening its contacts. Information about the number of sensor switch-
БОС, используя информацию, полученную с датчиков, производит расчет и передачу в КП следующих параметров (посредством сравнения параметров текущего технологического режима с оптимальными условиями, обеспечивающими надежную работоспособность):The biofeedback, using the information received from the sensors, calculates and transfers the following parameters to the control panel (by comparing the parameters of the current technological mode with optimal conditions that ensure reliable performance):
• величину крутящего момента, требуемого для перестановки затвора ТПА;• the amount of torque required to reposition the valve of the injection molding machine;
• скорость перестановки затвора ТПА;• speed of TPA shutter permutation;
• факт проведения работ по техническому обслуживанию;• fact of carrying out maintenance work;
• измерение количества герметизирующей смазки, поступившей в систему уплотнения затвора.• measuring the amount of sealant entering the valve packing system.
Для отображения диагностической информации в КП, полученной от БОС, могут быть использованы графические, цифровые и текстовые индикаторы пользовательского интерфейса систем, примеры которых представлены на фиг. 7-8.To display the diagnostic information in the CP, received from the biofeedback, graphical, digital and text indicators of the user interface of the systems can be used, examples of which are presented in Figs. 7-8.
В Таблице 1 представлены примеры параметров для отображения н индикаторах.Table 1 shows examples of parameters for displaying on indicators.
В результате программной обработки и анализа сигналов с датчиков (фиг. 9-16) производится передача в КП предупредительных сигналов - «Необходимо ТО», «Требуется ТО», «Кран открывается», «Кран открыт», «Кран закрывается», «Кран закрыт», «Крутящий момент имеет отклонения», «Крутящий момент в норме», «Высокая скорость передвижения», «Низкая скорость передвижения», «Количество перестановок превысило 95% нормы выработки ТПА», «Количество перестановок превысило 90% нормы выработки ТПА», «Выработка ТПА в норме», , а также, аварийных сигналов - «Загазованность на крановом узле», «Нет импульсного газа», «Техническая неисправность», «Количество перестановок превысило 100% нормы выработки ТПА». При формировании в системах предупредительной или аварийной сигнализации оператор принимает решение о дальнейшей эксплуатации, техническом обслуживании или ремонте ЗА.As a result of software processing and analysis of signals from sensors (Fig. 9-16), warning signals are transmitted to the control panel - "Maintenance is required", "Maintenance is required", "The crane is opening", "The crane is open", "The crane is closing", "The crane closed "," Torque has deviations "," Torque is normal "," High speed of movement "," Low speed of movement "," The number of permutations exceeded 95% of the rate of production of the injection molding machine "," The number of permutations exceeded 90% of the rate of production of the injection molding machine " , "Production of injection molding machines is normal", as well as alarms - "Gas contamination at the valve assembly", "No impulse gas", "Technical malfunction", "The number of permutations exceeded 100% of the production rate of injection molding machines." When forming a warning or alarm signal in the systems, the operator makes a decision on further operation, maintenance or repair of the FA.
Примеры реализации изобретенияExamples of implementation of the invention
Опытный образец заявляемой системы «Смарт-Мониторинг» был установлен на трубопроводной арматуре - шаровых кранах DN 1200 (2 шт.) и DN 300 (6 шт.), входящих в состав крановых узлов КУ 1925-2 и КУ 1925-6 магистрального газопровода Уренгой - Петровск, работающего при рабочем давлении 6,2 МПа. Система включала КИП и БОС, представленные на фиг. 5, при этом датчики КИП были установлены на элементах ЗА в соответствии со схемой, представленной на фиг. 1. Измеряемые параметры состояния запорной арматуры магистрального газопровода отображались на мониторе компьютера в режиме реального времени. Отдельные примеры пользовательского интерфейса с графическими и цифровыми индикаторами состояния запорной арматуры представлены на фиг. 6-8. Наблюдения проводились в течение 23 месяцев. После проведения плановых ремонтных работ на участке газопровода, пуска участка в работу, поступило предупреждение на АРМ диспетчера о наличии негерметичности на свечном кране ду300. Негерметичность в затворе образовалась вследствие длительного периода эксплуатации крана (более 30 лет) и стравливания газа, при котором происходил унос ранее поступившей в узел затвора уплотнительной пасты. В результате были организованы работы по восстановлению герметичности затвора для обеспечения безопасной эксплуатации запорной арматуры и предупреждения сверхнормативных потерь газа.A prototype of the claimed system "Smart-Monitoring" was installed on pipeline fittings - ball valves DN 1200 (2 pcs.) And DN 300 (6 pcs.), Which are part of the valve assemblies KU 1925-2 and KU 1925-6 of the Urengoy gas pipeline - Petrovsk, operating at a working pressure of 6.2 MPa. The system included instrumentation and biofeedback, shown in Fig. 5, while the instrumentation sensors were installed on the 3A elements in accordance with the diagram shown in FIG. 1. The measured parameters of the state of the shut-off valves of the main gas pipeline were displayed on a computer monitor in real time. Selected examples of the user interface with graphical and digital indicators of the state of valves are shown in Figs. 6-8. Observations were carried out for 23 months. After carrying out scheduled repair work on the gas pipeline section, putting the section into operation, a warning was received at the dispatcher's workstation about the presence of a leak on the DN300 spark plug valve. Leakage in the valve was formed as a result of a long period of operation of the valve (more than 30 years) and gas bleeding, during which the sealing paste that had previously entered the valve assembly was carried away. As a result, work was organized to restore the valve tightness to ensure the safe operation of valves and prevent excess gas losses.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021117177A RU2752449C1 (en) | 2021-06-12 | 2021-06-12 | "smart-monitoring" system for remote control of state of stop valves of main gas pipelines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021117177A RU2752449C1 (en) | 2021-06-12 | 2021-06-12 | "smart-monitoring" system for remote control of state of stop valves of main gas pipelines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2752449C1 true RU2752449C1 (en) | 2021-07-28 |
Family
ID=77226209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021117177A RU2752449C1 (en) | 2021-06-12 | 2021-06-12 | "smart-monitoring" system for remote control of state of stop valves of main gas pipelines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2752449C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115388343A (en) * | 2022-10-12 | 2022-11-25 | 广东海洋大学 | Efficient method and system for detecting and positioning leakage of marine oil and gas pipeline |
| RU222409U1 (en) * | 2023-11-10 | 2023-12-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ НИЖНИЙ НОВГОРОД" | Remote control for line tap bypass lines |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU65175U1 (en) * | 2007-01-31 | 2007-07-27 | Виктор Борисович Перминов | SYSTEM OF TELEMECHANICS OF MANAGEMENT OF THE MAIN AND INTER-FIELD GAS PIPELINE |
| RU114748U1 (en) * | 2011-10-24 | 2012-04-10 | Юрий Валерьевич Брусиловский | AUTOMATED DIAGNOSTIC SERVICE SYSTEM FOR TECHNOLOGICAL EQUIPMENT OF INDUSTRIAL UNITS |
| CN110260168A (en) * | 2019-06-12 | 2019-09-20 | 青岛荣轩达检测服务有限公司 | Gas pipeline safety pre-warning system and its method |
| CN110792928A (en) * | 2019-09-24 | 2020-02-14 | 中国石油化工股份有限公司 | Pipeline leakage diagnosis combined algorithm based on big data |
-
2021
- 2021-06-12 RU RU2021117177A patent/RU2752449C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU65175U1 (en) * | 2007-01-31 | 2007-07-27 | Виктор Борисович Перминов | SYSTEM OF TELEMECHANICS OF MANAGEMENT OF THE MAIN AND INTER-FIELD GAS PIPELINE |
| RU114748U1 (en) * | 2011-10-24 | 2012-04-10 | Юрий Валерьевич Брусиловский | AUTOMATED DIAGNOSTIC SERVICE SYSTEM FOR TECHNOLOGICAL EQUIPMENT OF INDUSTRIAL UNITS |
| CN110260168A (en) * | 2019-06-12 | 2019-09-20 | 青岛荣轩达检测服务有限公司 | Gas pipeline safety pre-warning system and its method |
| CN110792928A (en) * | 2019-09-24 | 2020-02-14 | 中国石油化工股份有限公司 | Pipeline leakage diagnosis combined algorithm based on big data |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115388343A (en) * | 2022-10-12 | 2022-11-25 | 广东海洋大学 | Efficient method and system for detecting and positioning leakage of marine oil and gas pipeline |
| CN115388343B (en) * | 2022-10-12 | 2024-04-16 | 广东海洋大学 | Efficient marine oil and gas pipeline leakage detection and positioning method and system |
| RU222409U1 (en) * | 2023-11-10 | 2023-12-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ НИЖНИЙ НОВГОРОД" | Remote control for line tap bypass lines |
| RU2820485C1 (en) * | 2023-12-11 | 2024-06-04 | Общество с ограниченной ответственностью "СервисСофт Инжиниринг" | Device for monitoring operation of safety relief valve in gas distribution systems |
| RU225840U1 (en) * | 2023-12-21 | 2024-05-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" | PROTECTIVE CASING FOR PIPELINES AND THEIR CONNECTIONS TO PIPELINE FITTINGS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2843281B1 (en) | Diagnostic method for detecting control valve component failure | |
| EP3049873B1 (en) | Non-intrusive sensor system | |
| JP5883551B2 (en) | Dedicated process diagnostic equipment | |
| CN112555689B (en) | Multi-sensing pipeline state intelligent monitoring device | |
| CN112673321A (en) | Valve positioner and diagnostic method | |
| RU2714821C2 (en) | Built-in process controller having possibility to control circuit and valve | |
| CN108105208B (en) | Leakage detection device | |
| US20210277746A1 (en) | Instrumentation system for determining risk factors | |
| KR101532843B1 (en) | 0nline monitoring system of nuclear power generation hydraulic valve using smart sensor | |
| Sharif et al. | Process plant condition monitoring and fault diagnosis | |
| RU2752449C1 (en) | "smart-monitoring" system for remote control of state of stop valves of main gas pipelines | |
| CN103424230A (en) | Ultrasonic-based valve leakage wireless detection device and method | |
| KR20220120456A (en) | Prediction failure diagnosis system for automatic valve using artificial intelligence | |
| KR20190012325A (en) | Intelligent control valve with safety function based on self-diagnosis function and control valve management system using it | |
| CN205167651U (en) | Steel pipe intelligence hole enlargement control system | |
| EP2695114B1 (en) | Instrumentation system for determining risk factors | |
| Zhang et al. | A review of valve health diagnosis and assessment: Insights for intelligence maintenance of natural gas pipeline valves in China | |
| Ashok et al. | Liquid level monitoring and flow based liquid distribution system using PLC and SCADA | |
| Khandekar et al. | Performance Monitoring of I to P converter using Data-Driven Model | |
| US20230265871A1 (en) | Detection of an anomaly in a fluid power system | |
| Sukanya et al. | Forecasting Crack Formation Using Artificial Neural Network and Internet of Things | |
| Бушуев et al. | ALGORITHMS FOR IN-LINE PRESSURE TRANSMITTERS CONDITION MONITORING | |
| Wang et al. | Research of MBC based on fieldbus and intelligent instrument |