16 Мая 2010
Концепция модернизации газомотокомпрессоров

А.Н. Багиров – SOCAR
С.З. Зохраббеков – Nobel Oil
П.А. Павлов – Altronic LLC

Оборудование, предназначенное для нефтегазовой отрасли, должно противостоять набору неблагоприятных факторов окружающей среды, включая высокую температуру и влажность, наличие соли и сернистого газа, повышенную вибрацию, электромагнитное излучение. Приборы и системы производства компании Altronic LLC разработаны специально для длительной безотказной работы в этих условиях.

Различные модификации газомотокомпрессоров (ГМК) типа 10ГКН производства ОАО «РУМО» (г. Нижний Новгород) широко используются на территории стран СНГ для перекачки природного и попутного нефтяного газа.

Назначенный производителем ресурс ГМК до капитального ремонта составляет 80 тыс. моточасов, срок службы – 25 лет. Однако практика доказала, что в конструкцию ГМК при проектировании был заложен большой запас механической прочности. При бережной эксплуатации и грамотном техническом обслуживании их ресурс практически не ограничен.

Эффективность работы таких газомотокомпрессоров в значительной мере зависит от возможностей систем управления. Применение современных технологий при построении систем управления позволяет снизить расход топлива, содержание токсичных веществ в выхлопных газах, уменьшить износ трущихся деталей, повысить надежность и безопасность эксплуатации.

Оборудование, предназначенное для нефте-газовой отрасли, должно противостоять набору неблагоприятных факторов окружающей среды, включая высокую температуру и влажность, наличие соли и сернистого газа, повышенную вибрацию, электромагнитное излучение. Приборы и системы производства компании Altronic LLC разработаны специально для длительной безотказной работы в этих условиях.

При разработке и внедрении систем управления интегральными двигателями-компрессорами производства компаний Clark, Cooper-Bessemer, Caterpillar, Ajax, Ingersoll Rand, MEP, Worthington, Superior накоплен уникальный опыт, успешно применяемый и для модернизации ГМК производства РУМО на территории Болгарии, Румынии, Венгрии, Литвы и Азербайджана.

Условия эксплуатации стационарных газовых двигателей выдвигают очень жесткие требования к современным системам зажигания. Микропроцессорная позиционная система зажигания CPU-2000 не только полностью соответствует предъявляемым требованиям, но и значительно их превосходит.

Основные рабочие характеристики системы CPU-2000:

  • максимальное напряжение во вторичных цепях достигает 47 кВ, что обеспечивает надежный пробой искрового промежутка свечей зажигания;
  • длительность разряда – 700 микросекунд – способствует полному сгоранию даже сильно обедненных рабочих смесей;
  • высокоточный момент зажигания (точность регулирования составляет 0,25 градуса по углу поворота коленвала) позволяет сформировать пиковое давление в каждом цилиндре двигателя в строго определенный момент, обеспечивая максимальную выходную мощность при минимальном потреблении топлива;
  • индивидуальная коррекция момента зажигания (±3 градуса) предназначена для балансировки и снижения механического износа двигателя;
  • избираемый уровень энергии разряда (три уровня, ручная или автоматическая коррекция) позволяет продлить срок службы свечей зажигания;
  • многоискровой режим (четыре разряда в одном такте) значительно облегчает пуск двигателя и снижает содержание токсичных веществ в выхлопных газах.

Дисплей системы и тактильная клавиатура служат дружественным интерфейсом оператора, а поддержка протокола ModBus RTU позволяет интегрировать систему зажигания в систему управления высокого уровня. Коррекция параметров системы возможна как с  клавиатуры логического модуля, так и  с персонального компьютера через последовательный порт RS-485. Для диагностики потенциальных проблем в системе зажигания используется патентованный метод (патент США № 5 623 209) диагностики и прогнозирования состояния первичных и вторичных разрядных цепей.

Диагностический модуль постоянно анализирует параметры каждой выходной цепи на соответствие заранее заданным пороговым значениям. При отклонениях параметров на дисплее формируется диагностическое сообщение с указанием места и характера неисправности.

Отключение системы при необходимости произойдет автоматически. Имея небольшой опыт, оператор сможет прогнозировать состояние разрядных цепей и планировать замену свечей зажигания при очередном техническом обслуживании.

Регулятор двигателя GOV-10 объединяет в одном блоке клапан управления подачей топлива и электронный регулятор скорости вращения двигателя. Применение регулятора значительно облегчает пуск двигателя за счет повышения давления топливного газа до заранее заданного значения и с заданной скоростью, а постоянная динамическая коррекция коэффициента передачи обеспечивает максимальную стабильность скорости вращения двигателя на всех режимах.

Регуляторы серии GOV полностью заменяют подверженные отказам гидравлические и механические регуляторы и исполнительные механизмы с толкателями.

Конструкция отказобезопасна: при снижении давления топливного газа или отключении напряжения питания клапан закрывается автоматически. Фактический расход и удельный расход топлива отображаются на экране дисплейного модуля и передаются в систему дистанционного мониторинга и управления. Абонентская программа на базе ModBus RTU-протокола предназначена для конфигурации и мониторинга регулятора. Все настройки выполняются как с клавиатуры дисплейного модуля, так и с помощью ПК.

Использование электронной микропроцессорной системы воздушного пуска (SaveAir™) не только полностью устраняет ручные операции и значительно повышает безопасность персонала, но и позволяет экономить до 70 % сжатого воздуха, обеспечивая надежный дистанционный пуск двигателя.

Оригинальный чувствительный модуль определяет угловое положение коленвала двигателя с высокой точностью. Опираясь на эти данные, система активирует пусковые соленоиды, которые в свою очередь управляют как моментом, так и продолжительностью подачи сжатого воздуха в процессе пуска.

Уникальная конструкция позволяет подавать сжатый воздух в цилиндры двигателя, наиболее подходящие для надежного пуска,  с учетом углового положения коленвала, практически устраняя «мертвые точки».

Цифровые приборы, системы управления и системы безопасности/защитного отключения производства Altronic LLC получили высокую оценку специалистов нефтегазовой отрасли за их надежность и безотказность.

Пороговый сигнализатор серии DD-40NTV предназначен для мониторинга до 40 электрических контактов, которые представляют значения важнейших параметров двигателя или компрессора, таких как частота вращения, давление, температура и т.д. При изменении состояния контактов на экране отображается код ошибки и генерируется выходной сигнал (обычно: «перекрыть подачу топлива» или «отключить зажигание»).

Универсальный контроллер DE-1500 разработан для управления практически любым двигателем, компрессором, а также промышленным процессом. Воспринимая цифровые или аналоговые значения таких параметров, как давление, скорость вращения, температура, контроллер использует один или два независимых контура управления с обратной связью для динамической коррекции процесса с целью поддержания постоянного значения заданного параметра.

Так, одним из типичных примеров можно назвать применение DE-1500 в качестве контроллера всасывания в процессе перекачки газа. На основе постоянного мониторинга давления всасывания компрессора контроллер DE-1500 может управлять клапаном давления газа напрямую или через промежуточный преобразователь.

Система защитного отключения, мониторинга и управления DE-3000 воспринимает до 62 входных сигналов и формирует до 24 сигналов управления. В зависимости от конфигурации, при отклонении параметров процесса от заданных условий контроллер DE может отключить систему зажигания и/или закрыть клапан подачи топлива, чтобы защитить газовый двигатель. Возможности DE-3000 дополняют встроенные функции автостарта и управления производительностью компрессора.

Управляя соотношением воздух-топливо и моментом зажигания, контроллер EPC-200 поддерживает оптимальные выходные характеристики двигателя. Сигналы с измерительных преобразователей давления газа, давления и температуры воздуха наддува, а также дополнительный сигнал с датчика кислорода или измерителя мощности используются для оптимизации как соотношения воздух-топливо, так и момента зажигания во всем диапазоне температур окружающей среды, скоростей вращения и нагрузок двигателя. Эти функции управляются двумя независимыми сигналами 4…20 мА: один подается на вход системы зажигания Altronic серии CPU (момент зажигания), другой – на вход перепускного клапана турбокомпрессора  (соотношение воздух-топливо).

Индикаторы скорости  вращения, количества моточасов, момента зажигания, как и цифровые приборы для измерения температуры, давления, вибрации, обладают встроенными функциями графопостроения и защитного отключения при достижении максимальных значений заданных параметров.

Программируемый логический контроллер (ПЛК) Exacta 21 предназначен для мониторинга, управления и оптимизации параметров компрессора и сопутствующего оборудования. Первая и наиболее важная задача этой системы – обеспечить безопасную эксплуатацию двигателя и компрессора. Широкие возможности управления, мониторинга, извещения и защитного отключения; полностью автоматизированный алгоритм проверки-подготовки-пуска-работы-останова; совместимость с различными видами измерительных преобразователей и датчиков – все это обеспечивает оператору необходимую гибкость при выполнении проектов любой сложности. Для передачи данных используются встроенные порты RS-232 и RS-485. Передача данных во внешние системы (включая систему управления компрессорной станцией и систему SCADA) осуществляется на основе ModBus RTU протокола.

Графический сенсорный экран и система передачи данных MIDAS служат единым средством коммуникации, предоставляя доступ к отдельным приборам и системам, встроенным в панель управления, а также передавая данные во внешнюю систему управления SCADA или RTU. Система MIDAS «собирает» данные, используя ModBus или иные последовательные протоколы передачи данных, и передает их через TCP/IP, OPC, CANbus, Profibus и другие промышленные протоколы во внешнюю систему мониторинга и управления.

Панели управления производятся в точном соответствии со спецификацией заказчика и могут содержать приборы и системы как компании Altronic, так и других производителей, обеспечивая нужную степень автоматизации.

Простую, но эффективную защиту двигателя-компрессора обеспечивают панели управления на основе DD-40NTV/DE-2200. Обычно используются также пороговые индикаторы давления и температуры.

Оптимальное по соотношению цена-качество управление производительностью компрессора и другими функциями обеспечивают панели на основе DE-1500/2500/3000. Активное управление с обратной связью применяется к различным функциям, включая управление клапанами компрессора.

Панели на базе Exacta-21 или иного ПЛК – наиболее часто применяемые для управления большими компрессорными агрегатами – обеспечивают полнофункциональный мониторинг и управление и часто содержат дружественные интерфейсные модули, такие как MIDAS.

Компания Altronic может предложить нужную конфигурацию панели управления, отвечающую потребностям и бюджету потенциального покупателя, – от простого мониторинга и защиты до более активного управления двигателем или процессом.

  

Рассказать друзьям: