Система управления и автоматизации установок рекуперации энергии сжатого газа

Cистема управления установкой преобразования энергии сжатого газа (СУ УПЭГ) – современное решение для эффективного использования энергетического потенциала газораспределительных и технологических объектов.

Система обеспечивает автоматическое управление процессом генерации электроэнергии, контроль параметров оборудования и надежную работу установки в различных режимах эксплуатации:

• запуск работы детандера-генератора с выдачей напряжения потребителям ГРС при отсутствии питания внешней сети;
• коммутацию силовых электрических цепей;
• поддержание качественных характеристик электроэнергии, вырабатывае­мой УПЭГ при изменяющейся внешней электрической нагрузке;
• учет потребления электроэнергии, вырабатываемой УПЭГ;
• алгоритмы управления исполнительными элементами УПЭГ, в том числе функции защит и блокировок;
• возможность передачи информации во внешнюю систему по интерфейсу RS-485 по протоколу Modbus RTU;
• формирование и отображение мнемосхемы УПЭГ на местном пульте управления (далее по тексту – МПУ);
• ручное (с МПУ) или автоматизированное (от удаленных АРМ САУ ГРС) управление исполнительными элементами УПЭГ;
• архивирование текущей технологической информации и сигналов состояния оборудования УПЭГ.

Таблица 1 – Электрические показатели СУ УПЭГ

Структурная схема объекта управления приведена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема объекта управления

Основные преимущества

• Автоматическое управление процессом генерации;
• Автоматический ввод резерва (АВР);
• Работа с внешней сетью и собственной генерацией;
• Непрерывный мониторинг состояния оборудования;
• Встроенная система диагностики и защит;
• Удаленное управление и диспетчеризация;
• Контроль электропитания и аккумуляторных батарей;
• Российская разработка.

Области применения

• Газораспределительные станции (ГРС);
• Газорегуляторные пункты;
• Нефтегазовые объекты;
• Энергетическая инфраструктура;
• Промышленные предприятия;
• Автономные энергетические комплексы.

Состав системы управления установкой преобразования энергии сжатого газа 

СУ УПЭГ конструктивно состоит из трех секций: секции управления, сило­вой секции и секции тормозных резисторов. 

Секция управления

На дверце шкафа секция управления имеются основные элементы управле­ния и индикации СУ УПЭГ:

• световая индикация состояния СУ УПЭГ;
• графическая панель с сенсорным дисплеем, отображающая мнемосхему техпроцесса, состояние СУ УПЭГ, информацию по датчикам УПЭГ и пр.;
• переключатели режима и источника команд;
• кнопки включения/выключения ШУ и запуска/останова;
• кнопка аварийного останова.

Во внутренней полости шкафа секции управления располагаются:

• программируемый логический контроллер, обрабатывающий входные и вы­ходные сигналы с датчиков и клапанов и обеспечивающий передачу данных по протоколу Modbus RTU с АРМ оператора;
• автоматические выключатели и элементы коммутации;
• система электропитания и АКБ;
• клеммы подключения датчиков и клапанов.

Силовая секция

• световая индикация состояния системы автоматического ввода резерв-ного питания;
• измеритель параметров генерируемой сети;
• переключатели режима работы АВР.

• инвертор;
• трансформаторы, преобразующие сгенерированное инвертором напряжение в синусоидальное;
• клеммы подключения силовых цепей;
• коммутационное оборудование силовых цепей.

Секция тормозных резисторов
Секция тормозных резисторов представляет собой набор резисторов, на которых скидывает избыток генерируемой с ДГ энергии, а также набор резисторов для экстренного аварийного останова.

Программное обеспечение пульта управления

Внешний вид графической панели с мнемосхемой техпроцесса представлен на рисунке 2.

Рис. 2. Внешний вид мнемосхемы техпроцесса на пульте управления

Автоматическая работа без участия оператора

Система управления обеспечивает полный цикл работы установки:

• запуск оборудования;
• контроль параметров генерации;
• регулирование технологического процесса;
• автоматический останов;
• переключение между источниками питания.

При достижении номинальных параметров напряжения и частоты система автоматически переводит нагрузку на собственную генерацию. При возникновении отклонений осуществляется автоматический возврат на резервную сеть.

Контроль электропитания

Система непрерывно контролирует:

• основное питание;
• резервное питание;
• состояние аккумуляторных батарей;
• зарядное устройство;
• запас энергии для аварийного останова.

Развитая система защит

Предусмотрен постоянный контроль:

• электрических параметров;
• состояния силового оборудования;
• аккумуляторных батарей;
• цепей питания;
• исполнительных механизмов.

При возникновении аварийных ситуаций система формирует предупреждения, аварийные сообщения и обеспечивает безопасный останов установки.

Интеграция в АСУ ТП

Система управления обеспечивает передачу технологических параметров на верхний уровень управления и может быть интегрирована в существующие системы автоматизации предприятия.

Контролируются и передаются:

• токи и напряжения генератора;
• параметры инвертора;
• мощность системы;
• состояние тормозной системы;
• состояние источников питания;
• аварийные и предупредительные сообщения;
• команды управления.