Lucrarea aduce contribuţii importante la automatizarea şi monitorizarea asistată de calculator a proceselor din industria de gaze în special a agregatelor pentru comprimarea gazelor naturale .
Monitorizarea şi automatizarea unei game largi de agregate de comprimare a fost posibilă prin realizarea unui controler de proces care poate fi uşor adaptat pentru diferite tipuri de compresoare, graţie unei arhitecturi modulare cât şi a unui microsistem de operare care permite implementarea rapidă a algoritmului de funcţionare specific fiecărui agregat.
Cele mai semnificative obiective atinse în lucrare sunt:
-
Asistarea şi controlul tuturor agregatelor de comprimare gaze dintr-o staţie în toate fazele de funcţionare, execuţia automată a secvenţei de urgenţă de izolare a staţiei la intervenţia operatorului sau la depăşirea concentraţiei periculoase de metan în hala maşinilor.
-
Pentru motocompresoare s-a implementat un SRA ( sistem de reglare automată) a turaţiei. S-a determinat în prealabil un algoritm discret pentru regulator de forma:
-
Pe baza algoritmului de reglare determinat s-au realizat rutinele specifice regulatorului în vederea reglării automate a turaţiei. Răspunsul sistemului închis, la intrare treaptă unitară , încadrându-se în limitele de performanţă impuse.
-
S-au realizat comanda şi protecţia agregatelor de comprimare, precum şi a întregii staţii de comprimare.
-
Monitorizarea parametrilor de funcţionare şi avertizarea personalului în cazul ieşirii agregatului din regimul normal de funcţionare se face atât pe consola locală, cât şi la dispecerat unde pe monitorul calculatorului central se afişează starea fiecărui agregat.
-
Prin analiza parametrilor achiziţionaţi, s-au putut descoperi anomalii de funcţionare a anumitor agregate. Unele defecte ascunse, sincope în funcţionare care nu puteau fi sesizate în mod tradiţional au putut fi depistate în urma analizei formelor de undă ale parametrilor achiziţionaţi. Spre exemplu din analiza temperaturii gazelor de evacuare din cilindrii s-au putut detecta cilindrii care aleatoriu nu funcţionează corespunzător.
-
-
În urma achiziţiei şi prelucrării datelor furnizate de sistemele de automatizare şi monitorizare s-au putut stabili şi menţine, condiţii optime de funcţionare în sarcină ale agregatelor reuşindu-se creşterea cantităţii de gaze comprimate.
-
Prin instalarea de senzori de atmosferă exploziva sistemul de automatizare poate efectua automat secvenţele de oprire automată de avarie, ducând la creşterea siguranţei în funcţionare a întregii instalaţii.
-
Prin monitorizarea permanentă a numeroşi parametri de funcţionare ale agregatelor s-au putut lua masuri de protecţie în caz de avarie, limitându-se mult eventualele deteriorări al subansamblelor agregatelor de comprimare. S-au redus în acest fel costurile de întreţinere. Întreţinerea a devenit mai simplă fiind asistată de facilitaţi de autodiagnosticare incluse în sistemul de automatizare şi monitorizare.
-
Nu se cunoştea foarte bine comportarea agregatelor în regimurile tranzitorii în care se întâmplau de multe ori incidente. Odată cu posibilitatea analizării parametrilor de funcţionare, se pot analiza şi parametri în momentele tranzitorii cum ar fi pornirea, oprirea, punerea în sarcina.
-
Pe baza analizării datelor obţinute în timpul funcţionarii, s-a putut stabili regimul optim de funcţionare al agregatelor şi menţinerea acestuia pe toată durata funcţionării.
-
Pentru măsurarea debitului instantaneu de gaz s-a conceput un sistem de achiziţie de date care se conectează la calculatorul central prin intermediul portului paralel.
-
Algoritmii de calcul al debitului instantaneu, precizaţi de STAS 11050-87 şi STAS 7343/2-90 au fost implementaţi în aplicaţii care determina debitul instantaneu aplicând aceşti algoritmi asupra datelor achiziţionate prin intermediul sistemului de achiziţie conectat pe portul paralel.
-
Sistemul de achiziţie pe portul paralel utilizat la determinarea debitului instantaneu al gazului a fost conceput astfel încât să poată fi accesat din limbaje obişnuite de programare (C, PASCAL ,DELPHI), fie din programe specializate în achiziţia de date (de exemplu LABVIEW).
-
S-au realizat două variante de programe pentru determinarea debitului instantaneu al gazului: o variantă scrisă în limbaj PASCAL şi o altă variantă utilizând programarea grafică oferită de LABVIEW.
-
S-a reuşit arhivarea automată a datelor şi transmiterea acestora la dispeceratul central, automat sau la cerere. Aceste date pot fi analizate de programe dedicate sau de programe generale de tipul foilor de calcul (de exemplu – Excel).
-
Datele centralizate la dispeceratul local sunt trimise la dispeceratul central, prin reţele dedicate sau prin INTERNET. Cea mai sigură metodă de a transmite datele spre dispeceratul central rămâne totuşi transmisia datelor prin reţele private. Viteza de transfer şi siguranţa acestora este mult mai mare. În prezent spre dispeceratul central sunt transmise numai fişierele de tip “arhivă de date” prin simpla copiere a acestora. În viitor se intenţionează realizarea de aplicaţii client-server în vederea afişării în timp real a datelor şi la dispeceratul central.
-
Prin utilizarea unor aplicaţii client-server ce rulează în reţele private se pot afişa aceleaşi ecrane ca şi la dispeceratul local. În lucrare sunt prezentate mai multe modalităţi de transmisie şi centralizare a datelor la nivel de dispecerat central. Sunt prezentate şi experimentate metode de transmisie în timp real al datelor prin intermediul reţelei publice INTERNET, nemaifiind necesare reţele private şi nici aplicaţii specifice, consultarea datelor făcându-se cu ajutorul browser-elor de INTERNET.
-
Sunt analizate şi realizate aplicaţii demonstrative de tip client-server pentru comunicaţii pe reţele particulare precum şi aplicaţii de transmisie şi monitorizare a datelor provenite de la staţiile de comprimare, utilizând reţeaua publică INTERNET.
-
Pentru monitorizările de date în format predefinit prin intermediul INTERNETULUI s-au analizat şi s-au experimentat aplicaţii bazate pe generarea la intervale prestabilite de timp a unor fişiere în format HTML. În cazul în care se doreşte monitorizarea anumitor date cerute de utilizator, s-au experimentat aplicaţii client-server care rulează pe severele de INTERNET şi afişează datele prin intermediul browser-elor . Se intenţionează implementarea acestora în viitor pe calculatoarele din dispeceratele locale şi dispeceratul central.
-
Sistemul utilizat pentru automatizarea şi monitorizarea mai multor tipuri de agregate de comprimare constituie obiectul invenţiei pentru care autorul a obţinut brevetul de invenţie nr. 118683 B1/2004 având titlul: „Sistem pentru automatizarea şi monitorizarea proceselor industriale”. Invenţia se refera la un sistem universal, cu structură modulară, microprogramat, destinat automatizării şi monitorizării unei game largi de procese Industriale.
-
Este compus dintr-o unitate centrală (UC), care achiziţionează date, conduce procesul industrial pe baza unei aplicaţii specifice controlată de un microsistem de operare (Micro-SO). Sistemul semnalizează diferite evenimente pe un sistem optic de afişare cu LED-uri şi pe un afişor alfanumeric. Comunică la distantă cu calculatorul central trimiţând date şi primind comenzi.
-
Fiind dotat cu microsistem de operare (Micro-SO) adaptarea sistemului la diferite aplicaţii se face rapid, fiind nevoie să se realizeze numai rutinele din aplicaţia specifică.
-
Sistemul de automatizare propus şi realizat echipează fiecare agregat de comprimare dintr-o staţie de comprimare asistând agregatul în fazele de pornire, funcţionare şi execută automat secvenţa de urgentă în vederea izolării agregatului.
-
Agregatele de comprimare de tip motocompresor dispun de un sistem de reglare automată a turaţiei integrat în sistemul de automatizare, determinându-se în prealabil un algoritm pentru regulator.
-
Răspunsul sistemului în buclă închisă la intrarea treaptă se încadrează în limitele impuse.
-
Controlerul de proces conceput şi realizat s-a dovedit fiabil pe parcursul funcţionarii pe o perioadă lungă de timp având în vedre robusteţea şi simplitatea sa. Fiind special conceput pentru monitorizarea şi automatizarea agregatelor de comprimare, are înglobate strict componentele necesare, rezultând un sistem robust şi fiabil.
-
Întregul sistem are o structura ierarhică de automatizare şi monitorizare, structură în care fiecare subsistem poate funcţiona independent, având totodată asigurată conectarea spre centrul de comandă ierarhic superior. Structura ierarhică conferă sistemului o fiabilitate ridicata, eventualele disfuncţionalităţi ale anumitor subsisteme de automatizare şi monitorizare nu duc la blocaje ale întregului sistem.
-
Toate subsistemele au calitatea de „slave” iar dispeceratul central joacă rolul de „master”. Comunicaţia cu sistemele de automatizare şi monitorizare de pe agregate se realizează numai la iniţiativa „master”-ului reprezentat de nivelul ierarhic superior.
-
Realizarea monitorizării şi automatizării staţiilor de comprimare presupune îmbinarea mai multor domenii cum ar fi:electronica, informatica, telecomunicaţii etc. S-a reuşit integrarea acestor domenii, venindu-se cu soluţii originale (unele chiar brevetate).
-
S-a realizat un sistem de automatizare şi monitorizare caracterizat prin simplitate şi eficientă, spre deosebire de soluţiile generale care de obicei sunt sofisticate, greu de controlat până la cele mai mici detalii.
-
Sistemul de automatizare şi monitorizare proiectat si realizat, a fost utilizat cu succes la realizarea:
-
Sistemului ierarhic de monitorizare şi automatizare a staţiilor de comprimare dotate cu motocompresoare GKN
-
Sistemului ierarhic de monitorizare şi automatizare a staţiilor de comprimare dotate cu electrocompresoare C260
-
Sistemului ierarhic de monitorizare şi automatizare a staţiilor de comprimare aer
-
Rezultatele obţinute pot fi considerate soluţii utile pentru automatizarea şi monitorizarea altor tipuri compresoare sau agregate din industria de gaze şi chiar din alte domenii industriale.
Soluţiile propuse în teza de doctorat au fost implementate în patru staţii de comprimare pe mai bine de 45 de agregate de comprimare.
Dostları ilə paylaş: |
