Труды XIII международной научно-технической конференции по компрессоростроению. Том II. Компрессорная техника и пневматика в XXI веке - файл n1.doc

Труды XIII международной научно-технической конференции по компрессоростроению. Том II. Компрессорная техника и пневматика в XXI веке
скачать (35174.8 kb.)
Доступные файлы (4):
n1.doc17611kb.13.09.2004 09:14скачать
n2.docскачать
n3.doc68kb.13.09.2004 09:14скачать
n4.doc118kb.13.09.2004 09:14скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

SUMMARY
It is given review of centrifugal compressors for oil and gas industry produced by JSC “Sumy Frunze NPO” to be used for gas transfer turbocompressor packages for gas main and booster compressor stations, stations for gas underground storage, gas lift units, oil gas gathering and re-injection units, cycling process equipment as well as for gas refinery plants.

Parametrical ranges of the compressor base casings with vertical and horizontal split are shown.


УДК 632.680
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОНТОРОЛЛЕРОВ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ НЕФТЕГАЗОВОГО И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Комлык М.Ю., Дубровский В.М., Тимченко Э.В., Федченко В.М.

ОАО «Сумское НПО им. М.В. Фрунзе», г.Сумы, Украина
В НПЦ САУ ОАО «Сумское НПО им. М.В. Фрунзе» разработан ряд систем автоматического управления и регулирования (САУ и Р) с применением программно-технических средств GE Fanuc.

Одним из способов эффективного использования энергоресурсов и обеспечения надежного энергоснабжения является применение энергетических газотурбинных установок (ЭГТУ) небольшой мощности (до 25МВт). На СНПО им. Фрунзе изготовлены и введены в эксплуатацию ЭГТУ-16, ЭГТУ-16ПК, УПГ-4К.

Система управления (СУ) этих энергетических установок имеют двухуровневую структуру: нижнего уровня (контроллер), обеспечивающего оперативный контроль и управление установками и оборудованием вспомогательных систем, автоматическое регулирование основных технологических параметров и верхнего уровня (человеко-машинный интерфейс), обеспечивающего обработку технологической информации, ее оперативное представление, формирование архивов аварийных остановов (АО), архивов измеряемых значений и состояний техноло­гических параметров исполнительных механизмов.

Структурная схема ЭГТУ-16, ЭГТУ-16ПК, УПГ-4К приведена на рис.1.





Рисунок 1 - Структурная схема САУ и Р ЭГТУ-16, ЭГТУ-16ПК, УПГ-4К

Нижний уровень построена на основе ПЛК GE Fanuc серии 90-70. В базовом конструктиве ПЛК установлены блок питания, центральный процессор, дискретный модуль ввода, дискретный модуль вывода, аналоговый модуль вывода, коммуникационный модуль Modbus Slave, контроллер полевой шины Genius. К полевой шине подключены станции ввода/вывода Field Control. К одной шине Genius может быть подключено до 32 устройств. Модули ввода/вывода, установленные в базовом конструктиве, обеспечивают ввод и вывод данных критичных ко времени управления установкой и исполнительными механизмами. Подсистема ввода/вывода Field Control обеспечивает с достаточным быстродействием ввод технологических параметров и выдачу управляющих сигналов. Применение модулей Field Control позволяет достичь уменьшения стоимости системы, обеспечивает возможность горячей замены модулей. Типовая схема подключения ПЛК 90-70 показана на рис 2.



Рисунок 2 - Типовая схема подключения ПЛК 90-70
САУ и Р каждой энергоустановки размещена в двух стойках контроля и регулирования, включающих ПЛК, периферию Field Control, аппаратуру электропитания, промежуточные реле, автономный блок экстренного останова и в стойке оперативного управления. Стойки контроля и регулирования размещены в отдельном отсеке возле турбогенератора и подключены к стойке управления одним интерфейсным кабелем и одним контрольным кабелем, что дает возможность значительного уменьшения протяженности кабельных линий. Блок экстренного аварийного останова выполнен на реле и обеспечивает аварийный останов установки независимо от контроллера. Стойка оперативного управления имеет в своем составе, наряду с промышленным компьютером, кнопки аварийного и экстренного останова, информационные табло и 5-ти разрядные цифровые индикаторы DSP-005, выпускаемые Advantek Internanional. Они управляются дискретными выходами контроллера и не требуют специальных средств для монтажа и программирования. Использование дискретных выходов для управления индикаторами повышает точность отображения и одновременно снижает стоимость системы. ПЛК 90-70 и система ввода/вывода Field Control обладают развитой системой самотестирования и самодиагностики. Физически устройства объединяются в сеть экранированной витой парой, сеть имеет топологию «шина». Максимальная длина шины – 2,3 км, скорость обмена при этом составляет 38,4 кБод. Максимальная скорость передачи данных – 153,6 кБод, она достигается при длине линии до 600 м. Волновое сопротивление кабеля может быть в диапазоне от 50 до 150 Ом. В рамках прикладного ПО ПЛК реализован опрос состояния модулей ПЛК и Field Control с выдачей информации о неисправностях на операторскую станцию. В аналоговых модулях ввода Field Control реализована проверка каждого канала на обрыв линии и нахождение сигнала в допустимом диапазоне. Также осуществляется опрос результатов диагностики модулей ПЛК, модулей ввода/вывода и станций Field Control, обобщающих системных переменных, указывающих на наличие возникновение каких-либо неисправностей в ПЛК. Результаты диагностики оборудования передаются на операторскую станцию. Оперативное информирование дежурного персонала о неисправностях позволяет обеспечить безопасность функционирования объекта на современном уровне.

Технические и программные средства системы обеспечивают непрерывный режим функционирования САУ и Р с периодическими осмотрами и регламентными работами в период остановок, ремонта или регламентных работ технологического оборудования.

Быстродействие всего комплекса управления и защиты составляет не более 50 мс, а цикл работы подсистемы топливного регулирования не более 20 мс.

Система автоматического управления имеет следующие метрологи­ческие характеристики (без учета первичных преобразователей):

-пределы допускаемой основной приведенной погрешности каналов измерения температуры с вероятностью 0,95, не более ± 0,15% от измеряемого значения;

-пределы допускаемой основной приведенной погрешности каналов измерения давления, перепада давления, уровня с вероятностью 0,95, не более ±0,1% от диапазона измерения;

-пределы допускаемой основной приведенной погрешности каналов измерения вибраций, вибросмещения и осевого сдвига с вероятностью 0,95, не более ±0,1% от диапазона измерения.

Входные и выходные цепи каналов преобразования гальванически развязаны от заземления технических средств системы, напряжение галь­ванической развязки не менее 1500В.

Электрическая прочность изоляции между разобщенными токоведущими цепями до 242В и корпусом обеспечивает отсутствие пробоев и по­верхностных перекрытий изоляции при испытательных напряжениях не менее:

-в нормальных условиях эксплуатации до 1500В;

-при повышении влажности до 1250В.

Рабочие условия применения от 0 єС до +55 єС при относительной влажности воздуха от 5 до 95% без конденсации. Среднее время наработки на отказ составляет от 100 000 до 40 000 часов.

Прикладное ПО ПЛК САУ и Р разработано на языке релейно-контактной логики специалистами НПЦ САУ ОАО «Сумское НПО им. М.В. Фрунзе» в среде LogicMaster, программный регулятор топлива - специалистами российской фирмы «Advantek Engineering» и поставляется виде импортируемого модуля в библиотеку LogicMaster. Операционная система ПЛК 90-70 поддерживает многозадачность при исполнении прикладных программ, что позволяет оперативно корректировать в реальном режиме времени программное обеспечение.

На верхнем уровне САУ и Р применена SCADA-система российского производства – Trace Mode на базе ПЭВМ в промышленном исполнении под управлением MS WINDOWS NT/2000. Связь контроллера с операторской станцией реализована по протоколу Modbus через последовательный порт коммуникационного модуля. Связь ПО Trace Mode с оборудованием GE Fanuc была реализована штатными средствами без дополнительных доработок. Прикладное ПО верхнего уровня по выполняемым функциям соответствует общепринятым современным требованиям. Основные функции операторского интерфейса:

Технологические экраны, мнемосхемы технологического процесса, окна аварийной и предупредительной сигнализации, архив, тренды обеспечивают оператора необходимой информацией (рис 3).


Рисунок 3 – мнемосхема «Двигатель НК-16СТ»
Технологические экраны позволяют оператору сформировать необходимую команду для системы, получить динамически обновляемую информацию о состоянии основного и вспомогательного технологического оборудования установки в виде элементов мнемосхем (состояние запорной арматуры и исполнительных механизмов) и значений параметров в виде цифровых табло и трендов.

САУ и Р обеспечивает работу ЭГТУ-16 и ЭГТУ-16ПК на таких режимах:

Резерв – режим формируется после загрузки ПО в САУ и Р оператором, а также после завершения АО. На этом режиме формируются аварийные сигналы по пожару и загазованности, выполняется ручное дистанционное управление (РДУ) всеми механизмами ЭГТУ. На этом режиме, также, проверяются предпусковые условия (ППУ) при выборе режимов «ХП», «Сеть» и, если они выполняются, то формируется сигнал готовности автоматического пуска на выбранный режим (при этом сохраняется режим «Резерв»).

ХП - холодная прокрутка газотурбинного двигателя. На этом режиме проверяется работоспособность систем газотурбинного двигателя, включаются насосы смазки турбогенератора и редуктора, вентиляторы, насосы водяного охлаждения турбогенератора.

Автоматический пуск – пуск газотурбинного двигателя и автоматический вывод энергетической установки на режим «Сеть». На этом режиме включаются в работу агрегаты и механизмы газотурбинного двигателя, механизмы энергоустановки, насосы смазки турбогенератора и редуктора, насосы водяного охлаждения турбогенератора. Включается в работу программный регулятор топлива (ПРТ). Выполняется синхронизация генератора с сетью.

Сеть – рабочий режим ЭГТУ, при котором происходит генерация электроэнергии в сеть. Включены в работу все вспомогательные системы двигателя и генератора. В полном объеме работают защиты по параметрам ЭГТУ. По желанию оператора устанавливаются автоматический или ручной режим регулирования мощности, отдаваемой в сеть.

Принудительное снижение режима – автоматическое снижение режима «Сеть» до режима прогрева газотурбинного двигателя по сигналам, вызывающим снижение режима или по команде оператора.

АО – режим аварийного останова. Режим предусматривает аварийный останов энергетической установки, прекращение подачи топливного газа на газотурбинный двигатель, отключение турбогенератора от энергосети, отключение всех механизмов и агрегатов энергоустановки, согласно алгоритма «Аварийный останов». Режим «АО» формируется по сигналам, требующим аварийного останова энергоустановки или по команде оператора.

Проверка защит – режим предназначен для проверки защит установки на режиме «Резерв». Режим инициализируется при нажатии соответствующей кнопки на основной мнемосхеме.

Отличительной особенностью парогенераторной установки УПГ-4К является привод генератора - Паровая турбина К-6-17/5 мощностью 4 МВт. УПГ-4К состоит из паровой турбины; генератора мощностью 4 МВт и напряжением 6,3 кВ; системы маслоснабжения паровой турбины, редуктора и генератора; системы подачи пара с крановой обвязкой; системы возбуждения генератора; высоковольтного распределительного устройства; системы независимого электронного автомата безопасности аварийного останова турбины. Частота вращения паровой турбины 8760 об/мин поддерживается САУ И Р не зависимо от мощности отдаваемой в сеть. Генератор мощностью 4 МВт, напряжением 6,3 кВ с независимой системой возбуждения через редуктор соединен с турбиной. Частота вращения генератора 3000 об/мин.

В системе маслоснабжения установки УПГ- 4К применена циркуляционная система смазки паровой турбины, редуктора и генератора. Подача масла осуществляется тремя насосами НСГ1, НСГ2, НСГ3 (два в работе - один резервный). Перед пуском установки, если температура ниже 15°С, включаются ТЭНы и один насос для равномерного разогрева масла. По достижении температуры масла в маслобаке 30°С выключаются ТЭНы и насос смазки.

Система подачи пара предназначена для подачи пара в паровую турбину. Система включает в себя регулирующие клапаны, электроприводные задвижки, отсечной клапан и трубопроводы.

Система управления генератором предназначена для управления системой возбуждения, контроля электрических параметров генератора и управления высоковольтным оборудованием. Технические средства системы расположены в защитном распределительном устройстве установки.

Система независимого электронного автомата безопасности предназначена для отсечки подачи пара на турбину в случае превышения допустимых оборотов турбины. Например, резкое снижение потребляемой мощности в сети или обрыв в цепи возбуждения генератора. Эта система предотвращает неуправляемый разгон турбины в случае сбоев или неисправности САУ и Р.

САУ и Р обеспечивает работу установки на таких же режимах как и ЭГТУ-16, ЭГТУ-16ПК.

Также на СНПО им. МВ. Фрунзе разработан и действует стенд натурных испытаний компрессоров на природном газе. На данном стенде испытываются центробежные компрессора с масляными уплотнениями, с «сухими» газодинамическими уплотнениями, с магнитным подвесом ротора и «сухими» газодинамическими уплотнениями с приводами мощностью 6,3 МВт, 10 МВт и 16 МВт. САУ и Р стенда разработана с учетом перечисленных типов компрессоров и предусматривает возможность оперативной переконфигурации программно-технических средств.

Программно-технические средства для данного стенда используются такие же, как для ЭГТУ с доработками для управления компрессором. САУ и Р также позволяет оператору на рабочем режиме изменять допустимые значения оборотов компрессора для эффективного проведения испытаний.

Для Туркменистана на ДКС «Западный Шатлык» разработана специалистами СНПО им. М.В. Фрунзе и введена в эксплуатацию САУ и Р, выполненная на базе программно-технических средств фирмы «GE Fanuc». Для данного ГПА был применен газотурбинный двигатель АИ – 336-2-8, мощностью 8 МВт, который служит приводом компрессора. Система автоматического управления и регулирования агрегатом является также двухуровневой. Отличительной чертой является связь верхнего и нижнего уровней САУ и Р - базовом конструктиве ПЛК вместо, коммуникационного модуля Modbus Slave установлен коммуникационный модуль Ethernet, который обеспечивает более быструю и надежную связь ПЛК с верхним уровнем. Связь ПЛК и SCADA-системы Trace Mode организована с помощью программного пакета OPC-server производства Advantek International. Так же добавлен модуль сопроцессора для организации быстрых архивов при аварийном останове. В быстрый архив записываются критические параметры работы двигателя и компрессора до возникновения АО 5 мин 30 сек и после возникновения АО 30 сек с дискретностью опроса 100 мс. В отличии от ЭГТУ к контроллеру полевой шины Genius подключены станции ввода/вывода VersaMax. Модули VersaMax обеспечивает построение универсальной распределенной системы ввода-вывода для систем управления на основе ПЛК. Разработанная для промышленной автоматизации, система ввода-вывода VersaMax обеспечивает общую гибкую структуру ввода-вывода для задач местного и удаленного управления. Будучи масштабируемым решением, система ввода-вывода VersaMax сочетает компактность и модульность для облегчения использования, небольшие посадочные размеры обеспечивают легкий и удобный монтаж, а также экономию места. VersaMax обеспечивает автоматическую адресацию, что позволяет исключить традиционное конфигурирование и потребность в дополнительных инструментальных средствах. Различные способы внешних подключений обеспечивают поддержку двух-, трех- и четырех-проводных схем подключения. Функция горячей замены позволяет добавлять и заменять модули при работающем оборудовании или выполняющемся процессе без нарушения монтажа внешних проводов, что обеспечивает максимально быстрый ремонт оборудования и уменьшение времени, требующегося на ремонт. В отличии от Field Control для конфигурации которого требуется портативный монитор (HHM), для конфигурировании станции VersaMax на основе NUI (Network Interface Unit) не требуется никаких специальных технических средств, оно реализуется при помощи Cimplicity ME. Модули ввода/вывода для VersaMax, также как и для Field Control позволяют применять в САУ и Р токовые датчики 4-20 мА, ТСП и ТСМ, датчики вибрации, термопары, индуктивные датчики частоты вращения.

Прикладное ПО ПЛК СУ разработано на языке релейно-контактной логики специалистами НПЦ САУ ОАО «Сумское НПО им. М.В. Фрунзе» в среде CIMPLICITY Machine Edition. Программный регулятор топлива разработан специалистами российской фирмы «Advantek Engineering» и поставляется виде импортируемого в библиотеку CIMPLICITY модуля. Для обеспечения одновременной работы двух компрессоров в сети специалистами фирмы «Advantek Engineering» на языке релейно-контактной логики разработан общестанционный регулятор. Время работы цикла подсистемы логического управления и защиты также не превышает 50 мс, а время антипомпажного и топливного регулирования – 20 мс. Хранящиеся в ЦПУ программа и данные имеют 4 уровня доступа, каждому из которых можно задать отдельный пароль. Это обеспечивает гибкую и эффективную защиту системы от неквалифицированного вмешательства.

На газоконденсатном месторождении «Губкинское» и «Северо-Комсомольское» введены в эксплуатацию построенные под ключ ОАО «Сумское машиностроительное НПО им. М.В.Фрунзе» (СМНПО) установки комплексной подготовки газа (УКПГ). УКПГ обеспечивает сепарацию газоконденсатной смеси, очистку и осушку газа, стабилизацию конденсата, регенерацию метанола и передачу газа и конденсата потребителям. Система автоматического управления и регулирования (САУиР) указанных установок разработана и изготовлена научно-производственным центром (НПЦ) САУ СМНПО в кооперации с фирмами «Advantek Engineering» (Москва) и «Advantek International» (Нью-Джерси, США).

УКПГ обеспечивает:

САУ и Р УКПГ предназначена для обеспечения безаварийной работы установки на всех режимах функционирования без постоянного присутствия обслуживающего персонала в соответствии с установленными требованиями.

САУ и Р УКПГ реализует управление следующими подсистемами и технологическими установками:

Система реализует следующие функции:

САУ и Р реализована на четырех контроллерах и трех операторских станциях, объединенных сетью Ethernet (рис. 4).

Контроллер № 1 управляет установкой подготовки газа. Контроллер № 2 управляет установками стабилизации конденсата и регенерации метанола. Контроллер № 3 управляет системами факельной, теплоснабжения и импульсного воздуха, установкой аварийного слива конденсата, парком готовой продукции и электротехническим блоком. Контроллер № 4 совместно со специализированным контроллером «Радуга» управляет системой пожаротушения.

Прикладное ПО контроллеров структурировано в соответствии с выполняемыми алгоритмами и применяемыми исполнительными элементами. Для каждого исполнительного элемента (клапана, насоса, двигателя и т.п.) реализована отдельная подпрограмма, имеющая унифицированный интерфейс с вызывающими ее программами. Для реализации каждого из основных алгоритмов пуска и останова (нормального и аварийного) написана подпрограмма, отслеживающая его выполнение и управляющая переходом к его очередному этапу. Общая программа анализирует сформированные подпрограммами исполнения алгоритмов команды выполнения очередных этапов и через унифицированный интерфейс управляет вызовом подпрограмм исполнительных элементов. Такая декомпозиция прикладного ПО обеспечивает приведение логики к структуре, имеющей минимум ветвлений. При этом достигается прозрачная, понятная и легко модернизируемая при дальнейшем сопровождении архитектура прикладной программы. Ряд алгоритмов выполняется совместно несколькими контроллерами, для синхронизации их работы предусмотрен обмен данными между ними по сети Еthernet при помощи механизма обмена Еthernet Global Data.
Р
исунок 4 -Структурная схема УКПГ



Для поддержания технологических процессов в САУ и Р введено 18 контуров регулирования, которые обеспечивают регулировку уровней конденсата и водометанольной смеси, давление газа на выходе УКПГ и колонах, а также температуру газа.

На экране отображен режим, в котором работает в данный момент тот или иной контур, кнопка выбора режима (ручной/автоматический), задание, величина регулируемого параметра, схематически изображен исполнительный механизм, шкала (0 – 100%) с бегуном, кнопки для изменения положения бегунка.

В отдельном окне на этом экране вводятся значения соответствующих параметров контура (задание, коэффициент усиления, коэффициент интегрирования, коэффициент дифференцирования). Кроме того, на схеме расположен график на котом показано изменение регулируемого параметра и задания в реальном времени.

Отключение, включение контуров регулирования в работу выполняется от АСУ согласно технологических алгоритмов управления

Операторский интерфейс реализован на базе SСАDА-пакета Cimplicity PE. Одна станция оператора выполняет роль сервера, две другие - клиенты. На сервере установлена БД SQL Server 2000 для хранения исторических данных и ОРС-сервер для передачи оперативных данных в систему управления верхнего уровня. Все три станции имеют равноправные возможности по отображению и оперативному управлению технологическим процессом, отображению и звуковому сопровождению сигнализации, просмотру оперативных и исторических трендов и журналов событий, формированию и печати отчетов.

САУ и Р выполнены на программно-технических средствах GE Fanuc с PLC 90-30, которые смонтированы в щитах типа Rittal и установлены в операторных УКПГ. Информационные сигналы и сигналы управления подключаются к щитам управления с помощью разветвленных кабельных сетей и обязательным разграничением по типам и видам сигналам. Во время опытной эксплуатации установок было незначительно доработано программное обеспечение операторских станций для удобства управления режимами работы установок.

SUMMARY

Specialists of the Research-And-Production And Automatic Control Systems Center of JSC Sumy Frunze NPO have developed a range of automatic control and regulation systems (ARS) using program-technical GE “Fanuc” facilities that provide high maintainability and the opportunity of flexible control systems configuration.

ARS have two level structure that consists of industrial PC based operator’s interface and highly productive controllers with IO GE “Fanuc” blocks.

Contemporary programming environments for operator’s stations programming (Trace Mode, Simplicity PE) and controllers programming (Logic Master, Simplicity ME) are used as basic software. Applied software have developed by specialists of RP ACSS in common with “Advantek engineering”, Moscow.

The functionality of ARS shows the best correlation with customer’s normative documents and requirements.

Developed ARS successful operation is an evidence of using high level technologies of projection that are used for development and implantation of wide range of control systems for gas and oil and power equipment.


ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ РЯД АГНКС ПРОИЗВОДСТВА ОАО «СУМСКОЕ НПО им. М.В.ФРУНЗЕ»
Роговой Е.Д., Кобыляков А.Г., Головань Ю.Н., Игитов А. С.

ОАО «Сумское НПО им. М.В. Фрунзе», г.Сумы, Украина
Компримированный природный газ (КПГ), наряду со сжиженным углеводородным газом (СУГ), на сегодня является единственной реальной альтернативой традиционным видам нефтяных моторных топлив, будучи при этом даже более эффективным по энергетическим, экономическим и экологическим показателям. Особую актуальность проблема использования газа в качестве моторного топлива приобретает в наши дни, когда в Европе заканчивается действие нормативных требований по токсичности отработавших газов двигателей автотранспортных средств Евро-2 и Евро-3, и внедряются более жесткие нормативы Евро-4. В этой ситуации реальная возможность компенсации технологического и нормативного отставания отечественных производителей – использование газового двигателя или применение доработочных комплектов для перевода двигателей внутреннего сгорания на КПГ. Так, при установке на газобаллонный автомобиль каталитического нейтрализатора достигаются как минимум нормы выброса Евро-3, а при применении чисто газового двигателя - Евро-4.Все это говорит о том, что интерес к природному газу как к экологически чистому моторному топливу будет только возрастать. Вот почему специалисты и ученые сходятся во мнении, что ХХI век должен быть «эпохой метана». [1]

Понимая важность задачи замещения моторных топлив на газ и, оценивая ее как очень перспективное направление в развитии машиностроения, ОАО «Сумское НПО им. М. В. Фрунзе» освоило серийное производство технологического оборудования автозаправочных станций в блочно-контейнерном исполнении (см. табл.).

Выпускаемая объединением продукция, как для внутреннего, так и для мирового рынка представлена автомобильными газонаполнительными компрессорными станциями (АГНКС) производительностью 40, 50, 75, 125 и 250 заправок в сутки, предназначенными для заправки автомобилей сжатым природным газом от городских газовых сетей с давлением 0,05...1,2 МПа или магистральных газопроводов с давлением 2,5...7,5 МПа.

Основой для создания высокоэффективного газозаправочного оборудования, отвечающего требованиям мировых стандартов, является богатый опыт предприятия по разработке и изготовлению компрессорного оборудования, насосных установок, теплообменного и емкостного оборудования, запорной и регулирующей арматуры.

Поставка газозаправочного оборудования, имеющего высокие эксплуатационные показатели, гарантируется значительным научно-техническим и производственным потенциалом объединения, применением прогрессивных технологий и высокоточного обрабатывающего оборудования, испытанием всех изделий на натурных стендах, обеспечивающих проверку работоспособности узлов и систем в условиях, идентичных условиям эксплуатации.

Производство АГНКС в объединении осуществляется на основе параметрического ряда конструкций различного типа. Первой из освоенных АГНКС еще в 1987 году была станция на 250 заправок автомобилей в сутки с компримированием газа от входного давления 0,3 … 1,1 до 25 МПа (рис. 1). Базовым элементом АГНКС является компрессорный модуль, созданный на основе трех компрессоров оппозитного типа 4ГМ2,5 разработки ЛенНИИхиммаша.


Рисунок 1 - Размещение станции АГНКС БКИ – 250 на блоке испытательных стендов ОАО

(на переднем плане ПАГЗ-2500)
Таблица - Технические характеристики АГНКС производства ОАО «Сумское НПО им. М. В. Фрунзе


Характеристика, размерность

АГНКС

МБКИ-250

АГНКС МБКИ-125/25-2

АГНКС БКИ-75/25-2

АГНКС БКИ-40/25-1

АГНКС БКИ-50/2,5...7, 5/2 5

Тип компрессора

4ГМ 2,5

4ГМ 2,5У

6ГШ 1,6

4ГШ 1,6

Суточная производительность станции при расчетном объеме одной заправки - 60 нм3, автомобилей в сутки (параметрический ряд)

250

250

200

150

125

75

40

50

Производительность станции по газу, нм3

1500 (2200)

1600

1000

720

575

355

178

115(430)

Давление газа, МПа: - диапазон на входе
- расчетное на входе

- компримирования

- заправляемого

в автомобили

0,3 ч 1,1

0,6 ч 1,2

0,05 ч 0,3

0,15 ч 0,3

0,05 ч 0,6

2,5ч7,5

0,4 (0,9)

1,2

0,18

0,25

0,17

0,25

2,5 (7,5)

24,5

19,6

Влагосодержание заправляемого газа, мг/нм3

не более 9,0

Количество заправочных колонок (рекомендуемое), шт.

6

5

4

3

2

2

1

Количество компрессоров (привод компрессора – электродвигатель), шт.

3

2

1

Частота вращения, мин-1

740

980

740

980

Производительность одного компрессора, нм3

max

575 (800)

900

550

400

320

200

430

min

380 (440)

550

280

200

270

90

115

Мощность потребляемая одним компрессором, кВт

98 – 108

102 ч 128

65 ч 110

64 ч 84

18ч37

9,6ч18

Установленная мощность электропотребления, кВт

460

340

250

110

55

35

Установленная мощность электродвигателя, кВт

132

90

45

22

Напряжение питания, В

380/660

220/380

Система охлаждения

Воздушная, жидкостная

Масса наиболее тяжелого блока, тн

25

21,5

15

9

Масса станции, тн

105

53,5

27,5

21

13

Площадь (ориентировочно), га

0,25

0,16

0,04

0,025

Температура эксплуатации, С

-60... +45

-50... +45

-40 ...+40

Выпуск станций этого типа был доведен в 1989г. до 60 штук в год. Эксплуатация изделий показала высокую надежность технологического оборудования, работоспособность в различных климатических зонах от Сибири до Средней Азии и районах с сейсмичностью до 6 баллов по 12-ти бальной шкале (подтвердилось при землетрясении в Спитаке).

Для расширения функциональных возможностей АГНКС-250 и увеличения ее загрузки, объединением выпускаются также комплекты технологического оборудования, позволяющие при минимальных затратах довести давление компримирования газа до 32 МПа и производить компрессорную заправку не только газобаллонных автомобилей (ГБА), но и передвижных автогазозаправщиков для последующих бескомпрессорных заправок ГБА.

В 1993 году по заказу РАО «Газпром» в объединении была разработана и запущена в серийное производство АГНКС на 125 заправок в сутки, рассчитанная на работу при пониженных давлениях в городских газовых сетях 0,15 … 0,3 МПа (рис. 2).





Рисунок 2 - Общий вид станции АГНКС МБКИ - 125/25-2
В конструкции этой станции впервые применены:

- компоновка технологического блока на двух уровнях, что позволяет с максимальной плотностью использовать его внутреннее пространство;

- бесконтактный тиристорный преобразователь для «мягкого» запуска главного электропривода компрессорной установки;

- система автоматизированного управления на основе комплекса средств микропроцессорных систем контроля и управления.

АГНКС МБКИ-125/25-2 отвечает всем требованиям действующих нормативных документов, обеспечивает критерии безопасности и защиты окружающей среды и, сохраняя высокие эксплуатационные показатели ранее выпускаемых станций, имеет невысокую цену.

К настоящему времени для дальнейшего повышения экономической эффективности оборудования для заправки автомобилей и с целью расширения параметрического ряда АГНКС потребовалось создание малогабаритных, надежных и простых в эксплуатации заправочных станций средней и малой производительности. Относительная дешевизна таких АГНКС обеспечит устойчивый спрос у частных покупателей, а быстрый запуск в эксплуатацию и более полная загрузка оборудования, позволят быстро окупить затраты и увеличить прибыльность бизнеса.

Станции, имеющие среднюю и малую заправочную мощность, условно можно разделить на две группы. Первая - это муниципальные станции, которые устанавливаются в районах плотной городской застройки. Они используются в инфраструктуре городского хозяйства, обладают достаточной для "быстрой" заправки автомобилей производительностью компрессорных агрегатов и оснащенные системой коммерческого учета отпускаемого газа. "Быстрая" заправка предполагает общее время, затраченное на обслуживание одного автомобиля, не более 10-12 минут и может быть обеспечена при суммарной производительности компрессоров на уровне не менее 320-360 нм3/ч. Вторая группа - малогабаритные станции меньшей производительности могут рассматриваться как гаражные, отличительная особенность которых, как правило, наличие заправочной рампы с одно или двухлинейными постами вместо колонок, малая производительность компрессорных агрегатов, достаточная только для "медленной" заправки автомобилей (более 25-30 мин) и отсутствие коммерческого учета отпускаемого газа. Поэтому такие станции, в основном, могут использоваться на территории промышленных предприятий и автохозяйств, где производится заправка собственных автомобилей.

Станции АГНКС нового поколения на 40 и 75 заправок в сутки, освоенные нашим объединением в 1999году, рассчитаны на работу от газовых сетей с давлением 0,05…0,6МПа и спроектированы с учетом новых концептуальных подходов, отвечающие современным требованиям, имеют высокую степень автоматизации, обеспечены надежной системой контроля и защиты, просты в управлении и обслуживании (рис. 3).

Рисунок 3 - Станции АГНКС БКИ-75/25-2 и АГНКС БКИ-40/25-1
Основная сборочная единица АГНКС-75 – моноблок, который конструктивно состоит из двух компрессорных модулей и одного модуля подготовки газа, выполненный в виде теплозвукоизолированного контейнера с технологическим оборудованием, оснащенный системой обогрева и вентиляции внутреннего объема. Материальное исполнение позволяет эксплуатировать станцию в климатических зонах в диапазоне температур окружающего воздуха от минус 50С до плюс 450С.

Технологический блок после окончательной сборки представляет собой контейнер с технологическим оборудованием, внутреннее пространство которого разделено на производственные отсеки - компрессорные и общестанционных газовых систем. Размеры контейнера позволяют транспортировать блок любым видом транспорта без демонтажа технологического оборудования. Поэтому монтаж станции на месте эксплуатации может быть произведен в кратчайшие сроки и заключается в установке блоков на заранее подготовленном фундаменте и подключении к источникам природного газа и электроэнергии.

Такие подходы к конструктивному исполнению малогабаритных газозаправочных станций позволяют:

- формировать, по желанию заказчика, АГНКС любой комплектности, функционального назначения и заправочной мощности;

- выполнить в минимальные сроки монтаж и запуск станции в эксплуатацию;

- гарантировать высокое качество и надежность оборудования, поскольку все системы станции смонтированы и испытаны на стендах предприятия-изготовителя;

- легко вписаться в городскую черту, что обусловлено возможностью запитки от городской газовой сети низкого давления и напряжением питающего тока 380 В и автономностью работы, не требующей складских помещений и охлаждающей воды.

Модульность исполнения основных сборочных единиц технологического блока АГНКС-75 позволяет использовать их при формировании АГНКС-40 исключив из состава один компрессорный модуль. При этом базовая модель станции на 75 заправок в сутки, обладая достаточной для «быстрой» заправки производительностью, может использоваться в качестве муниципальной, а станция на 40 заправок, обеспечивающая «медленную» заправку, – в качестве гаражной. По желанию заказчика как одна, так и другая станции могут комплектоваться заправочными средствами с системой коммерческого учета отпускаемого газа и без таковой.

Используемая в малогабаритных станциях компрессорная установка 6ГШ1,6 представляет собой последнюю разработку ОАО «Сумское НПО им. М.В. Фрунзе» в части газовых компрессоров и отвечает всем общепринятым международным стандартам и нормам. Компрессорная установка состоит из собственно компрессора с приводным электродвигателем, межступенчатых газопроводов, влагомаслоотделителей, системы смазки и охлаждения компрессора. Компрессор – W – образный, шестирядный, пятиступенчатый с жидкостным охлаждением цилиндров, с картером под давлением всасываемого газа, без смазки цилиндров. Межступенчатое охлаждение газа воздушное. Смазка механизма движения – циркуляционная под давлением от встроенного шестеренного насоса с приводом от коленчатого вала. Безвозвратные технологические потери масла в системе циркуляционной смазки не более 20 г/час. Привод компрессора – электродвигатель асинхронный, взрывозащищенный, трехфазный, напряжение 380В, частота 50 Гц.

Возможность эксплуатации технологического оборудования без постоянного присутствия обслуживающего персонала обеспечивается системой автоматизированного управления станцией, элементы которой выполнены на базе микропроцессорной техники и конструктивно размещены в двух шкафах: в одном – микропроцессорный комплекс, в другом – силовая коммутирующая аппаратура. В двухкомпрессорной АГНКС-75 контроль и управление выполняется с пульта оператора на базе стандартной ПЭВМ. В однокомпрессорной АГНКС-40 – управление технологическими процессами осуществляется посредством пульта оператора микропроцессорного комплекса и матричного табло на передней панели шкафа.

Одним из направлений развития малогабаритных АГНКС является создание с использованием выше описанных концептуальных подходов заправочных станций АГНКС, питающихся от магистральных газопроводов с давлением газа от 2,5 до 7,5 МПа. Эта станция обеспечивает заправку 50 автомобилей в сутки (см. таблицу).

Перечень регионов поставки АГНКС последних разработок постоянно расширяется. Так в 2002 году, кроме поставок АГНКС МБКИ-125 в отдельные области Украины, Таджикистана и Грузии была изготовлена, испытана и запущена в эксплуатацию станция в г. Рязань. Опыт эксплуатации этих заправочных станций показал высокую надежность технологического оборудования и удобства в обслуживании. Кроме этого началась поставка новых малогабаритных АГНКС, первые из которых (на 40 заправок в сутки) были поставлены в 2002 г. в г. Уфа.

В настоящее время ведется изготовление нескольких модификаций, станций
АГНКС МБКИ-125, которые позволят довести производительность по отпускаемому газу до 1000 нм3/час, и более. Первый экземпляр такой станции находится в стадии пусконаладочных работ в одном из регионов Украины.

На базе серийно изготавливаемых автомобильных газонаполнительных и газозаправочных станций может быть создано оборудование, адаптированное под индивидуальные требования потребителя. Таким образом, опыт создания и организации производства АГНКС, накопленный в ОАО «Сумское НПО им. М.В.Фрунзе» за прошедшие годы, имеющийся научно-технический задел по созданию новых конструкций компрессорных станций служат основой для реализации широких программ по обеспечению заправки автомобильного транспорта альтернативными видами топлива.

Имеющиеся производственные мощности и уpовень квалификации пpоизводственного пеpсонала, тесное сотpудничество с пpедпpиятиями Украины и России позволяют ОАО «Сумское НПО им. М.В. Фpунзе» в значительной мере удовлетворить потpебности стpан СНГ в обоpудовании, обеспечивающем использование газа в качестве мотоpного топлива в pазличных отpаслях наpодного хозяйства.

SUMMARY
CNG is a real alternative fuel for vehicle traditional oil fuels as more effective by its energetic, economic and ecological data.

Jsc “Sumy Frunze NPO” is aimed to develop this direction in its activity by production of process equipment for gas re-fueling compressor stations (АГНКС).

It is presented the parametrical range of АГНКС producing by the Company since 1987 by various output and application.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


  1. Бесчинский А.А., Боксерман Ю.Н. Газовая промышленность в энергетике мира в XX и XXI веке //Энергетика: Известия РАН, 2000, № 2. -С.44 – 51.



* Скорость на входе в диффузор измерялась на относительном диаметре D2изм/D2 = 1.05.



«Компрессорная техника и пневматика в XXI веке»
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации