2.1.3 Узел редуцирования

Узел редуцирования [44] предназначен для снижения высокого входного давления газа РВХ = 12±75 кгс/см2 до низкого выходного давления РВЫХ = 3±12 кгс/см2 и автоматического поддержания заданного давления на выходе из узла редуцирования, а также для защиты газопровода потребителя от недопустимого повышения давления.

После осушки газа и удаления механических примесей и отвода конденсата газ поступает в узел редуцирования.

Узел редуцирования газа является на ГРС самым важным. Здесь газ высокого давления понижается до заданного и автоматически поддерживается. Узел редуцирования состоит из газо-регулирующего оборудования, запорной арматуры, линий редуцирования, системы защитной автоматики и аварийной сигнализации. В схемах узла редуцирования применяют:

- стальную регулирующую арматуру на условное давление 6,3 МПа

- клапаны регулирующие непрямого действия типов ПРК и др.

- регуляторы давления прямого действия типов РДМ-64, РД-64, РДПР-1, РДУ-80.

На ГРС большой производительности применяют чаще регулирующие клапаны, так как они позволяют быстро изменить регулируемое давление на выходе клапана и имеют большой выбор типоразмеров.

В качестве командных приборов к клапанам непрямого действия применяют пропорциональные регуляторы давления типа РД [13]. Регулирующие клапаны выпускают двух видов: нормально открытые ВЗ (воздух закрывают) и нормально закрытые ВО (воздух открывают). В конструкциях клапанов вида ВЗ командное давление подводится на верх мембраны, а вида ВО - под мембрану.

Все регулирующие клапаны состоят из регулирующего органа (клапана) и мембранного привода, соединенного через шток с золотником клапана. Задание выходного давления газа во всех типах регулирующих клапанов осуществляется нагружением штока клапана пружиной.

Конструкция регулирующих клапанов типов 25-48 нж, 25-50 нж предусматривает возможность перестройки клапана с вида ВЗ на ВО и наоборот. При изменении выходного давления за регулирующим клапаном в большую или меньшую сторону от заданного значения изменяется давление газа, поступающего в полость мембранного привода от пневматического регулятора давления. При увеличении давления командного газа на мембрану исполнительного механизма пружина сжимается, и шток с золотником опускаются. В клапане вида ВЗ при этом золотник закрывает проходное отверстие седла, а в клапанах вида ВО золотник открывает проходное сечение седла. При уменьшении давления командного газа на мембрану исполнительного механизма усилием разжимающейся пружины золотник клапана вида ВЗ открывает, а золотник клапана вида ВО закрывает проходное сечение седла. Регулирующие клапаны устанавливают на линиях редуцирования последовательно по два с обвязкой на каждый командный прибор или на один прибор [14].

На газораспределительных станциях применяют регуляторы непрямого действия с усилителем типа РДУ, выпускаются следующих модификаций: РДУ-50, РДУ-80, РДУ-100, основные технические данные которых приведены в таблице 2.4 [17].

Таблица 2.4 - Технические характеристики регуляторов давления типа РДУ

Регуляторы РДУ [15] который показан на рисунке 2.1, каждого типоразмера имеют три основных узла (унифицированные для всех типоразмеров): исполнительное устройство, усилитель и редуктор перепада.

Исполнительное устройство является конечным звеном системы автоматического регулирования. При перемещении затвора изменяется проходное сечение устройства, а следовательно, количество проход газа. Это обеспечивает поддержание выходного давления на заданном значении при колебании газопотребления. Перемещение затвора происходит за счет изменения управляющего давления, поступающего на привод исполнительного устройства от усилителя.

Для обеспечения герметичности исполнительного устройства к седлу винта крепится капролоновая прокладка. Затвор выполнен в виде тонкостенной трубы и связан с мембранным приводом с помощью диска и двух шайб. В исходном положении затвор прижат к седлу возвратной пружиной. В полость А привода через отверстие подается выходное давление, а в полость В через отверстие Г - управляющее давление (от усилителя). Отверстие во фланце корпуса служит для подачи входного давления к редуктору.

Усилитель предназначен для непрерывного измерения выходного давления, сравнивания его с заданным при настройке, и в случае отклонения от заданного изменения управляющего давления. Для питания усилителя используется энергия входного давления.

1 - затвор; 2 - седло; 3,4 - мембраны; 5 - пружина; 6 - клапан; 7 - сбросное седло; 8 - возвратная пружина

Рисунок 2.1 - Схема регулятора давления типа РДУ

Мембранно-пружинный механизм усилителя включает в себя две эластичные мембраны, жестко связанные с помощью муфты, стакана, втулки и двух дисков, а также пружину сжатия. Натягивается она за счет вращения регулировочного винта.

Клапанное устройство состоит из подающего седла. Выполненного в виде отверстия во втулке, клапана двойного действия с пружиной и сбросного седла, зажатого между муфтой и втулкой. Через отверстие А во втулке давление питания (от редуктора) подается на усилитель, а через отверстие Б в корпусе управляющее давление - на привод исполнительного устройства. В контрольную камеру В через отверстие Г поступает регулируемое давление из выходного трубопровода.

Редуктор перепада давления предназначен для снижения высокого входного давления и поддержания постоянного перепада давлением питания усилителя и выходным давлением.

Газ с входным давлением через отверстие А поступает в Б, проходит через зазор, образуемый клапаном и седлом, редуцируется и идет на питание усилителя. Величина давления усилителя зависит от усилия сжатия пружины и превышает давление, которое подается в полость В редуктора (примерно на 2-З кгс/см2.

Принцип действия регулятора РДУ следующий. Газ высокого давления (55 кгс/ем из подводящего газопровода поступает в полость А исполнительного устройства, проходит через зазор, образуемый затвором и седлом, и редуцируется. Выходное давление устанавливается за счет настройки усилителя. Отклонение выходного давления в результате изменения газопотребления или входного давления воспринимается чувствительным элементом усилителя (мембраной). С помощью клапана усилителя преобразуется в пневматический сигнал, поступающий в полость Б привода исполнительного устройства.

Автоматическое поддержание выходного давления в заданных пределах осуществляется следующим образом: повышение его вызывает перемещение подвижной системы усилителя, состоящей из двух жестко связанных мембран, вверх за счет нарушения равновесия Действующих на нее сил: усилия пружины, с одной стороны, и выходного давления - с другой. При этом сбросное седло отходит от клапана, что приводит к стравливанию некоторого количества газа из полости В усилителя и полости Б привода исполнительного устройства. Управляющее давление понизится, и затвор под действием возвратной пружины пойдет на закрытие. Расход газа через регулятор уменьшается до восстановления выходного давления в заданных пределах. При уменьшении выходного давления регулятор работает в обратном порядке.

На ГРС редуцирование газа осуществляется по пяти ниткам, которые выдают газ потребителям Сохрановского района Ростовской области. Для редуцирования газа выбираем регуляторы давления прямого действия типа РДУ80 характеристики, которых приведены в таблице 2.5 [16].

Таблица 2.5 - Технические характеристики регуляторов давления прямого действия

2.1.4Узел учёта газа

Узел учета газа [12] предназначен для коммерческого учета газа (измерения его расхода). Число линий измерения зависит в основном от числа выходных газопроводов из ГРС. Техническое выполнение блоков измерения расхода газа должно соответствовать «Правилам измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами» РД50-213-80 и ГОСТ 8.563.1-97.

После узла редуцирования газ по трубопроводу поступает на узел учета газа. Измерение газа, проходящего через ГРС, основано на методе измерения переменного перепада давления. Этот метод характеризуется тем, что при установке сужающего устройства в газовом потоке перепад давления на нем зависит от количества проходящего газа. Сужающее устройство может быть установлено на высокой или на низкой стороне газораспределительной станции.

Измерение перепада давления производится вычислителем, тип которого выбирается одновременно с расчетом сужающего устройства. Сужающее устройство соединяется с датчиками вычислителя соединительными линиями.

В качестве сужающего устройства на ГРС в основном применяют стандартные камерные диафрагмы ДК, изготовляемые по ГОСТ 14321-73, и бескамерные дисковые УСБ, устройство которого показано на рисунке 2.2, или БСУ по ГОСТ 14322-77.

Устройство сужающее быстросменное УСБ [27] в комплекте с дифманометром позволяет измерять расход газа, транспортируемого через ГРС, измеряя перепад давления, возникающий на диафрагме, и измеряя его дифманометром.

Отбор давления газа перед диафрагмой производится из Б плюсовой камеры, выполненной в корпусе камер, а за диафрагмой - из полости В минусовой камеры во фланце, как показано на рисунке 2.2. Осуществляется отбор давления из этих полостей через отверстия выше горизонтальной оси диафрагмы (в соответствии с рисунком 2.2 А-А), а статического давления - из полости Б через отдельное отверстие (в соответствии с рисунком 2.2 Б-Б).

Герметичность между плюсовой и минусовой камерами обеспечивается равномерным прижатием резинового кольца к плоскости фланца шпильками. Движение газа по газопроводу вызывает дополнительное прижатие диафрагмы скоростным напором. Окно для извлечения диафрагмы уплотняется прокладкой. Предварительное поджатие прокладки обеспечивается шпильками. При возрастании давления в трубопроводе

прокладка дополнительно поджимается к поверхности плюсовой камеры. Для того чтобы предотвратить закусывание прокладки резьбой шпильки, предусмотрена медная манжета.

1- корпус; 2, 18 - петли; 3 - фланец; 4, 16 - накладки; 5, 9 - прокладки; 6 - гайка колпачковая; 7, 11 - кольца резиновые; 8 - шпильки; 10 - диафрагма; 12 - пробки; 13 - манжета; 14 - патрубок; 15 - ручка; 17 - крышка; 19 - табличка

Рисунок 2.2 - Устройство сужающее быстросменное УСБ.00.000

Стык между фланцем и корпусом герметизируется уплотнительным кольцом. Дренажные линии расположены в нижней части УСБ. Импульсные и дренажные линии заглушаются технологическими пробками. Облегчить выполнение монтажных и демонтажных работ накладки с Ду = 200 мм и выше позволяют две ручки.

Накладка предназначена для увеличения жесткости и центровки крышки, а петля служит для установки крышки в рабочее положение.

Для учёта газа на ГРС выбираем бескамерную диафрагму типа УСБ так как, эти диафрагмы просты в изготовлении по сравнению со стандартными соплами, их легко заменять при эксплуатации и перетачивать на другие пределы измерений.

2.1.5 Узел одоризации газа

Для своевременного обнаружения утечек газа в соединениях газопровода, в сальниках запорной и регулирующей арматуры, в контрольно-измерительной аппаратуры и т.д. к природному газу необходимо добавить вещества с резким неприятным запахом, называемые одорантом.

После узла учёта газ попадает на узел переключений (36) (в соответствии с плакатом ДП-806-10.1-46-07-00-000А2) где происходит его одоризация и далее по трубопроводу он переходит в низкие сети потребителя.

Для поддержания заданной степени одоризации газа [33], одорант вводится на выходе газораспределительной станции при помощи различных устройств. На ГРС наиболее часто применяют капельные одоризаторы, а на АРГС - универсальный одоризатор газа типа УОГ-1, АОГ-30.

Условием безопасной эксплуатации магистральных газопроводов, сосудов, аппаратов, оборудования и приборов является своевременное обнаружение утечек газа. Присутствие газа в помещениях может быть обнаружено с помощью автоматических приборов и систем. Однако наиболее простым способом обнаружения газа в воздухе является определение его по запаху. С этой целью в нашей стране и ряде других стран газу придают особый неприятный запах (одорируют), вводя этил-меркаптан в количестве 16 г на 1000 м3 [44]. Газ одорируют на головных сооружениях или на промысловой ГРС.

К одорантам предъявляют следующие требования:

- одоранты при концентрациях, применяемых для одоризации, должны быть физиологически безвредны;

- в смеси с газом одоранты не должны разлагаться, реагировать с применяемыми на газопроводе материалами;

- продукты сгорания одорантов должны быть совершенно безвредными и коррозионно-неактивными;

- пары одорантов должны быть мало растворимы в воде или конденсате;

- одоранты должны быть летучими для обеспечения испарения их в потоке с высоким давлением и низкой температурой.

Этилмеркаптан (C2H5SH) в значительной степени удовлетворяет этим требованиям. Количество одоранта, необходимое для введения в поток газа, определяется порогом его концентрации, при которой в помещении ощущается резкий запах. Для природного газа сигнальная норма принята равной 1 % по объему. Для поддержания заданной степени одоризации газа одорант вводится в поток при помощи специальных устройств, называемых одоризационными установками, которые разделяются по способу введения одоранта на установки с непосредственным введением в газ жидкого одоранта под давлением или самотеком и установки по смещению паров одоранта с потоком газа. К первому типу относятся капельные одоризаторы, в которых одорант вводится в поток газа в виде капель или струи. Количество вводимого одоранта регулируют вручную игольчатым вентилем. Контроль за работой одоризатора осуществляется через смотровое стекло [23].

Ниже приведены таблицы 2.6 и 2.7 с техническими характеристиками одоризаторов газа УОГ-1 [21] и АОГ-30 [22].

Таблица 2.6 - Технические показатели одоризатора УОГ-1

Таблица 2.7 - Технические показатели одоризатора АОГ-30

Для одоризации газа, направляемого потребителю, выбираем: для 1 линии редуцирования универсальный одоризатор газа УОГ-1, а для 2 линии редуцирования - автоматический одоризатор газа АОГ-30.

2.1.6 Контрольно-измерительные приборы

Для стабильной и безаварийной работы газораспределительной станции при работе в автоматическом режиме, согласно действующим нормативным документам, государственным и отраслевым стандартам, техническим требованиям и ведомственным руководящим документам должны контролироваться следующие основные параметры:

- дистанционное управление и сигнализация положения охранного крана;

- отклонение величины входного давления за допустимые пределы;

- отклонение величины выходного давления за допустимые пределы;

- отклонение температуры подогреваемого газа за допустимые пределы;

- превышение содержания метана в воздухе технологических блоков и помещений;

- отклонение температуры окружающего воздуха в блоке учёта газа за допустимые пределы;

- превышение максимального уровня конденсата в емкости для сбора;

- пожарная сигнализация;

- измерение и регистрация параметров расхода газа.

Установка, условия применения и эксплуатация всех применяемых средств и систем измерения, контроля и сигнализации должны соответствовать требованиям инструкций, паспортов и технических условий заводов-изготавителей. Исходя из этих требований, был осуществлён выбор средств контроля, сигнализации и управления ГРС.

Узел ЭПУУ-6 [45] предназначен для дистанционного управления операциями по открытию, закрытию и сигнализации положения охранного крана совместно с блоком БК-25 [46] непосредственно из блока КИП ГРС Сохрановского ЛПУМГ и с главного щита управления (ГЩУ) №2 компрессорной станции.

Узел имеет взрывобезопасный уровень взрывозащиты, вид взрывозащиты - «взрывонепроницаемая оболочка», маркировку IExdIIAT3 и может устанавливаться во взрывоопасных зонах всех классов помещений и наружных установок.

Таблица 2.8 - Технические характеристики узда управления краном типа ЭПУУ-6

Приборы на ГРС устанавливаются для определения и контроля параметров транспортируемого газа. К таким параметрам относятся давление, температура, перепад давления, плотность, влажность, концентрация.

Контроль за давлением по месту осуществляется показывающими пружинными манометрами [41, 42], в основном типа ОБМ1-100 класса точности 2,5 и ОБМ1-160 класса точности 1,5. Принцип действия приборов основан на использовании зависимости между упругой деформацией чувствительного элемента и измеряемым давлением.

Чувствительным элементом является трубчатая одновитковая пружина овального сечения. Один конец ее впаян в держатель, который присоединяется к источнику давления при помощи штуцера, другой конец через наконечник соединен с секторным передаточным механизмом, состоящим из поводка, сектора и трубки, на ось которой насажена стрелка манометра. Шкалы приборов выбирают с таким расчетом, чтобы максимальное рабочее давление находилось в пределах 30 - 70 % от номинального значения шкалы при плавно изменяющейся нагрузке и 30 - 50% при резко колеблющейся.

Установка прибора зависит от расстояния отсчета показаний: при расстоянии отсчета 2 - 3 м диаметр корпуса может быть до 100 мм, при большем 160 и 250 мм. Приборы устанавливаются вертикально и работают при температуре окружающего воздуха от - 50 до + 60°С и относительной влажности до 80%.

Манометры ОБМ устанавливаются непосредственно на трубопроводах, сосудах, фильтрах, регуляторах. Расстояние от места отбора импульса до прибора должно быть, минимальным и не превышать 50 м. Диаметр импульсных труб зависит от измеряемого давления (разрежения) и не должен быть менее 6 мм.

Дистанционный контроль за давлением на входе и на выходе ГРС осуществляется при помощи датчиков давления «Yokogawa» [55] класса точности 0,25. Датчик соответствует требованиям ГОСТ22520-85, ГОСТ22782.5-78, 1551-038-31636677-98 ТУ и предназначен для непрерывного преобразования избыточного давления в электрический унифицированный токовый выходной сигнал для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами. Принцип действия датчика основан на последовательном преобразовании изменения сопротивления тензочувствительного элемента, напылённого на упругую мембрану, при деформации последней под воздействием измеряемого параметра, в аналоговый токовый выходной сигнал.

Напряжение постоянного тока через разъём поступает на стабилизатор напряжения, который сглаживает пульсации и ограничивает напряжение питания преобразователя до +15В. С выхода стабилизатора напряжение поступает на вход стабилизатора тока для питания тензомоста и электронной схемы. При подаче давления Р на датчик оно воздействует через мембрану на тензомост. Сигнал от тензомоста поступает на вход электронной схемы. Электронное устройство преобразует изменение сопротивления в нормированный токовый выходной сигнал 0-5, 0-20, 4-20 мА.

Для дистанционного контроля давления на входе ГРС выбираем датчик избыточного давления ««Yokogawa» GCH-670» [55] со следующими техническими характеристиками: датчик взрывозащищённого исполнения; верхний предел измерения 10МПа, материал корпуса - стальной с никель хромовым покрытием; материал присоединительного штуцера - нержавеющая сталь; температура окружающего воздуха - исполнение минус 40 - плюс 50; предел допускаемой основной погрешности ±0,25%,выходной сигнал 4-20 мА; присоединительный штуцер М20Х1,5; исполнение кабельного ввода - разъём типа ОНЦ. Датчик выдерживает воздействие перегрузки давлением 125% от верхнего предела измерения с сохранением допускаемой погрешности измерения давления. Напряжение питания 36 В. Срок службы датчика не менее 10 лет.

Для контроля давления на выходе ГРС выбираем датчик избыточного давления «Радон ВБ-Д-1-С/Н-3-0,25-2-1-1» [55] со следующими техническими характеристиками: датчик взрывозащищённого исполнения; верхний предел измерения 1МПа, материал корпуса - стальной с никель хромовым покрытием; материал присоединительного штуцера - нержавеющая сталь; температура окружающего воздуха - исполнение минус 40 - плюс 50; предел допускаемой основной погрешности ±0,25%,выходной сигнал 4-20 мА; присоединительный штуцер М20Х1,5; исполнение кабельного ввода - разъём типа ОНЦ. Датчик выдерживает воздействие перегрузки давлением 125% от верхнего предела измерения с сохранением допускаемой погрешности измерения давления. Напряжение питания 36 В. Срок службы датчика не менее 10 лет.

Температура измеряется на входе и выходе газа ГРС [38, 40], на трубопроводах воды и газа в системе подогрева газа, в системе отопления. Наиболее часто, по месту, применяют стеклянные жидкостные термометры расширения [26], благодаря простоте отсчета температуры, широкому температурному интервалу и достаточной точности измерения. Термометрической жидкостью служит ртуть, толуол, этиловый спирт, пентан и др. Лучшей является ртуть, которая не смачивает стекло, а поэтому дает наиболее точные показания. Форма нижней части технических термометров различна, их изготовляют прямыми (тип А) и угловыми (тип Б, с углами 90 и 135 °С). Погрешность показаний термометров не превышает одного деления шкалы.

При эксплуатации стеклянный термометр помещают в защитную металлическую оправу, которую крепят на трубопроводе при помощи штуцера с резьбой М 27Х2. По условиям эксплуатации оправы делят на три типа: тип А оправы, допускающие непосредственное соприкосновение резервуара термометра с измеряемой средой, применяемые при давлениях, близких к атмосферному; тип Б и В - оправы, изолирующие резервуар термометра от непосредственного соприкосновения с измеряемой средой, имеющей давление от 6,3 до 32 МПа соответственно. Оправы типа Б выпускаются прямыми и угловыми.

Манометрические термометры [26] предназначены для непрерывного дистанционного измерения температуры газов, жидкости. Они выпускаются показывающими, самопишущими и комбинированными и разделяются по ГОСТ 8624-71 на газовые, жидкостные, ртутные, парожидкостные и со специальным заполнителем.

Дистанционная передача давления осуществляется через капилляры различной длины с некоторой тепловой инерцией, зависящей от вида заполнителя. Наименьшей инерцией обладают газовые и ртутные термометры при измерении температуры движущейся среды.

В системе подогрева и отопления ГРС применяются термометры показывающие сигнализирующие электроконтактные типа ТПГ - СК, ТПП -СК. Предназначены для непрерывного измерения температуры и сигнализации при отклонении температуры от заданного диапазона.

Имеют электроконтактное устройство по типу ЭКТ и ЭКМ [49], что позволяет применять их в схемах автоматики и сигнализации, поэтому выбираем, для сигнализации аварийного отклонения газа на входе и выходе ГРС электроконтактный манометр ЭКМ ВЭ 16 рб. У термометров ТПГ - СК термосистема газовая, у ТПП - СК - парожидкостная.

Температура газа, проходящего по измерительной линии замерного узла, регистрируется самопишущими термометрами [26] типа ТГС-712 или ТГ2С-712 с записью одного и двух значений температуры, привод диаграммы осуществляется с помощью часового механизма, класс точности 1,0 и 1,5.

Расстояние от прибора до места установки термобаллона может быть от 0,6 до 40 м. Главное условие правильности показаний прибора - полное погружение термобаллона в измеряемую среду, при этом его положение может быть вертикальным, наклонным или горизонтальным

Для возможности проверки показаний термометра, не прекращая подачи газа по газопроводу, термобаллон снабжают защитной гильзой. Для увеличения теплопроводности толщина ее должна быть минимально допустимой, определяемой давлением измеряемой среды, а пространство между термобаллоном и гильзой должно быть заполнено жидкостью с точкой кипения выше верхнего предела измерения температуры. Прибор и его капилляр не должны находиться вблизи каких-либо нагревательных или охлаждающих устройств.

Для регистрации температуры газа, отпускаемого потребителю, применяются на многониточных ГРС и замерных пунктах электронные автоматические показывающие и самопишущие многоточечные мосты и потенциометры. В качестве датчика для мостов используется термометр сопротивления, а для потенциометров - термопары. Принцип действия термометров сопротивления основан на свойстве металлов и их сплавов, менять электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Чувствительный элемент термометров сопротивления изготовляют из медной или платиновой проволоки, вследствие чего термометры делят на платиновые ТСП и медные ТСМ, предназначенные для длительного измерения температуры в пределах соответственно от минус 200 до плюс 700 и от минус 50 до плюс 180°С. Платиновые термометры выпускают I и II классов точности (K-I и К-П), медные II и III (K-II и К-Ш) классов точности. Термометры I класса имеют при 0°С допустимые отклонения от номинального значения сопротивления ± 0,05 %, а II и III классов ± 0,1 %.

Глубина погружения термометра сопротивления выбирается с учетом диаметра трубопровода, где его устанавливают. Помещают термометр чаще всего в технологических гильзах. Соединение между термометром и вторичным прибором выполняется кабелем. Вторичным прибором служит мост типа КСМ4 с питанием от электросети. Автоматический электронный уравновешенный мост КСМ 4 с записью на складывающейся диаграмме выпускается в одноточечном и многоточечном, а также в обычном и искробезопасном исполнениях. Приборы выпускаются класса точности 0,25 и 0,5. Длина диаграммной ленты 20 метров.

Принцип действия термопары основан на возникновении термоэлектродвижущей силы (т.э.д.с.) в результате нагрева спая двух электродов из различных сплавов. Величина т.э.д.с. зависит от материала электродов и температуры горячего и холодного сплавов, называемых соответственно рабочим и свободным концом термопары. Термопары работают в комплекте с электронными потенциометрами типа КСП, с питанием от электросети. Рабочий конец термопары погружают в измеряемую среду (или в защитную гильзу), свободные концы с помощью компенсационных проводов соединяются со вторичным прибором (КСП) На замерных пунктах и ГРС применяются термопары градуировок ХК и ХА, материалы электродов хромель - капель и хромель - алюмель соответственно Пределы измерений от минус 50 до плюс 600 - 1000 °С. Глубина погружения термопар выбирается так же, как и термометров сопротивления.

В случае вибрации на трубопроводах предпочтительнее применять термопары, чем термометры сопротивления, так как термопара имеет более прочный чувствительный элемент. Автоматический электронный потенциометр типа КСП4 выпускается, как и мост КСМ4, в одноточечном и многоточечном, а также в обычном и искробезопасном исполнениях. Приборы имеют класс точности 0,25 и 0,5.

Если на пути потока газа в трубопроводе между фланцами установить местное сопротивление, то, взяв отборы до и после местного сопротивления, можно измерить перепад давления. Перепад давления создается при помощи сужающих устройств, устанавливаемых в трубопроводах, величина перепада пропорциональна расходу. Эту величину измеряют дифференциальным манометром. При измерении расхода по методу переменного перепада давления выполняется расчет и выбор дроссельного органа.

Дистанционный контроль температуры газа на входе, выходе, температуры газа после подогревателя осуществляется с помощью применения на газораспределительных станциях термопреобразователей с унифицированными выходными токовыми сигналами типа ТСМУ. Термопреобразователи предназначены для непрерывного измерения температуры и преобразования в унифицированный выходной токовый сигнал 0-5;0-20;4-20 мА. Датчики конструктивно состоят из жезла со встроенным чувствительным элементом (термопреобразователь сопротивления или термопара) и измерительного преобразователя, размещённого в головке. Монтируются при помощи штуцера М20Х1,5. датчики ТСМУ-Ех выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ22782 и ГОСТ22782.5 и предназначены для установки во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно гл. 7.3 ПЭУ-98.

Для контроля температуры газа на входе, выходе и после подогревателя выбираем датчик типа ТСМК-Ех со следующими характеристиками: исполнение:

- по виброустойчивости (устойчивость к механическим воздействиям) -группа №3 по ГОСТ12297;

- по степени защиты от воды и пыли - группа IP54 по ГОСТ14254;

- климатическое исполнение по ГОСТ15150: У1.1 (температура окружающей среды минус 40 - плюс 60, атмосферное давление 84-106,7кПа - группа исполнения Р1 по ГОСТ12997).

Питание датчиков ТСМУ-Ех осуществляется источником питания 24В в искробезопасном исполнении или через барьер искрозащиты. Рабочий спай изолирован. Датчик имеет предел допускаемой погрешности ±0,25%; выходной токовый сигнал 4-20 мА; диапазон измерения -50…+100.

В качестве сигнализатора загазованности выбираем сигнализатор СТМ-10. Сигнализатор СТМ-10 [50] предназначен для непрерывного контроля довзрывоопасных концентраций взрывоопасных газов. СТМ-10 является автоматическим стационарным прибором, состоящим из блока сигнализации и питания, выносных датчиков. Блок сигнализации и питания выполнен в обыкновенном исполнении по ГОСТ12997-84 и должен быть установлен за пределами взрывоопасной зоны (Блок КИП). Датчики выполнены взрывозащищёнными, с маркировкой взрывозащиты IExdIIСT4. Степень прочности оболочки датчиков высокая по ГОСТ 22782. - 81. Температура окружающей и контролируемой среды: от минус 60 до плюс 50 С - для датчиков; от 0 до плюс 50 С - для блока сигнализации и питания. Диапазон измерения сигнализатора по метану: 0 - 50 % от концентраций, соответствующих нижнему концентрационному пределу взрываемости. Диапазон настройки порогов срабатывания сигнализации (порог «1» и порог «2») - 5 - 50 % НКПВ [33]. Предел допускаемого значения основной абсолютной погрешности по метану не более 5 % НКПВ.

Для контроля состояния шлейфа пожарной сигнализации выбираем прибор приемно-контрольный охранно-пожарный ППКОП 0104059-1-3 «Нота» [18] и устройство приёмно-контрольное охранно-пожарное взрывозащищённое УПКОП 135-1-1 [19].

УПКОП 135-1-1 относится к средствам автоматизации специального назначения, взрывозащищённое с видом взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь», предназначено для подключения к приборам приёмно-контрольным охранно-пожарным (ППКОП), обеспечивает контроль состояния одного искробезопасного шлейфа пожарной сигнализации, выдачу дискретного многоуровнего сигнала тревожного извещения на шлейф сигнализации ППКОП в случае обрыва, короткого замыкания и срабатывания пожарных извещателей. Устройство обеспечивает гальваническую развязку искробезопасного шлейфа и шлейфа сигнализации ППКОП общего исполнения, состоит из блока интерфейсного взрывозащищённого (БИВ) и элемента выносного (ЭВ), включаемого в искробезопасный шлейф. БИВ имеет маркировку ExiaIIC в комплекте УПКОП 135-1-1, предназначен для установки только вне взрывоопасных зон. Конструкция ЭВ имеет маркировку ОExiaIICТ6 в комплекте УПКОП 135-1-1 и обеспечивает искробезопасность шлейфа сигнализации при установке его во взрывоопасных зонах. Температура окружающей среды при эксплуатации устройства: от минус 30 до плюс 50 С. Устройство рассчитано на круглосуточный режим работы.

Прибор приёмно-контрольный охранно-пожарный ППКОП 0104059-1-3 «Нота» предназначен для контроля состояния шлейфа сигнализации как в автономном режиме с включением устройств звукового оповещения, так и с передачей тревожного извещения на ГЩУ № 2 Сохрановского ЛПУМГ. Прибор осуществляет передачу тревожных извещений путём размыкания контактов сигнального реле. Прибор рассчитан на круглосуточную работу при температуре окружающей среды от минус 30 до плюс 50 С. Конструкция прибора не предусматривает его эксплуатацию во взрывоопасных помещениях. Количество контролируемых шлейфов сигнализации - один. Количество видов извещений - шесть: «Питание», «Норма», «Тревога», «Неисправность», «Резервное питание», «Вскрытие».

Для аварийной дистанционной сигнализации выбираем устройство сигнализации УСГ - 10 [20], которое предназначено для контроля и передачи общего предупредительного аварийного сигнала при отклонении технологических параметров от нормы с включением устройств звукового оповещения, УСГ-10 входит в состав общецеховой системы аварийной сигнализации Сохрановского ЛПУМГ, часть которой представлена на плакате ДП-806-10.1-46-07-03-000Э6. Конструктивно устройство дистанционной сигнализации УСГ - 10 состоит из двух блоков - приёмника и передатчика. Связь между передатчиком и приёмником осуществляется по двухпроводной воздушной или кабельной линии. Передающий блок предназначен для формирования и выдачи сигналов аварии в линию связи; воспроизведения (световой и звуковой) аварийного сигнала на ГРС; расшифровки (световой) сигналов аварии по группам параметров. Приемный блок предназначен для приема аварийных сигналов из линий связи, воспроизведя (световой и звуковой) аварийный сигнал на щите КС-2 Сохрановского ЛПУМГ. Сопротивление линии связи должно быть не более 10 кОм. Количество контролируемых параметров - шесть. Время задержки срабатывания: передатчика - 15 3 сек., приёмника - 15 3 сек. При нарушении режимов работы ГРС УСГ-10 выдает свето-звуковую сигнализацию в следующих случаях:

- при повышении и понижении давления газа на входе ГРС и выходе из нее;

- при прекращении подачи одоранта;

- при неисправности оборудования котельной;

- при потере напряжения;

- при загазованности выше нормы в технологических помещениях;

- при срабатывании охранной сигнализации.

Для дистанционного управления охранным краном со щита диспетчера КС-2 Сохрановского ЛПУМГ, необходимо выбрать блок управления краном. Выбираем блок управления краном БК-25, который указан на плакате ДП-806-10.1-46-07-02-000Э2 и предназначен для управления краном, имеющим дистанционное двухпозиционное электропневматическое управление затвором (открытие и закрытие). Блок осуществляет управление двумя термоустойчивыми соленоидами ЭПК с номинальным напряжением 24 В постоянного тока и потребляемой мощностью от 15 до 40 Вт.

Блок управления краном БК-25 [46] содержит реле движения, реле контроля цепи управления, реле повторители положения конечных выключателей, а также диоды для развязки входных цепей управления и для защиты контактов реле движения в цепях управления соленоидами от токов самоиндукции. В управлении краном используются реле движения К1ДО и К3ДЗ, двухобмоточный герконовые реле контроля цепи К1 (А2) и К1 (А3), реле-повторители положений конечных выключателей К2ПО и К4ПЗ. Положение перемычки ХВ1 определяет значение суммарного сопротивления гасящих резисторов (R1, R2, R3) в зависимости от напряжения питания соленоидов в ЭПК и их мощности.

Работа блока БК-25 состоит в следующем: исходное состояние: напряжение питания подано, конечный выключатель SQO замкнут, а SQЗ - разомкнут (кран закрыт), контакты кнопок 1-SB1,2-SB1, 1-SB2, 2-SB2 и реле КV9 - разомкнуты. При этом реле К1 (А2) и К2ПО находятся в сработанном состоянии. Командный импульс напряжением 24 В постоянного тока, может быть подан на вход блока путём замыкания контактов кнопок 1-SB1, 2-SB1. Командный импульс поступает на реле К1ДО, которое при срабатывании удерживается через свой контакт и контакты К2ПО и К3ДЗ. Контактом К1ДО через обмотку II реле К1(А2) и контакт SQO подаётся команда на обмотку соленоида YA1. Этим же контактом К1ДО закорачивается обмотка I реле К1 (А2), но это реле остаётся в сработанном состоянии за счёт тока, протекающего по обмотке II (токовой) реле К1 (А2). По мере движения затвора крана замыкается контакт конечного выключателя SQЗ и срабатывает реле К4ПЗ. В конце движения затвора крана размыкается контакт конечного выключателя SQO, отпускает соленоид YA1, реле К1ДО и К2ПО. Кран открыт.

При закрытии крана контактами кнопок 1-SB2, 2-SB2 или реле КV9 подаётся команда на реле К3ДЗ, которое при срабатывании удерживается через свой контакт и контакты К4ПЗ и К1ДО. Контактом К3ДЗ через обмотку II реле К1 (А3) и контакт SQ3 подаётся команда на обмотку соленоида YA2. Реле К1 (А3) удерживается за счёт тока протекающего по обмотке II при закороченной обмотке I. По мере движения затвора крана замыкается контакт конечного выключателя SQO и срабатывает реле К2ПО. В конце движения затвора крана размыкается контакт выключателя SQЗ, отпускается соленоид YA2, реле К3ДЗ и К4ПЗ. Кран закрыт.

Для защиты трубопровода находящегося под землёй от электрохимической коррозии применяются станции катодной защиты. Контроль параметров СКЗ и потенциала трубопровода осуществляется в настоящее время при помощи применения преобразователя ПНКЗ-2.

ПНКЗ-2 преобразователь напряжения катодной защиты предназначен для преобразования электрических параметров установок защиты подземных металлических сооружений от электрохимической коррозии в унифицированные электрические сигналы [56].

Принцип действия ПНКЗ-2 иллюстрируется на функциональной схеме устройства (рисунок 2.3). Схема содержит три канала преобразования («аналог-аналог») входных напряжений в унифицированные электрические сигналы 4-20 мА, а также устройство преобразования входных напряжений в цифровую форму («аналог-код»). Съём этого сигнала внешними устройствами производится через порт RS-232 (скорость передачи 9600бит/с).

Рисунок 2.3 - Функциональная схема ПНКЗ - 2

Назначение входных каналов - контроль потенциалов катодной защиты. На каждый из трёх входов устройства подаются пульсирующие напряжения с максимальным средним значением 4 В, соответствующим максимальному значению потенциала установок защиты с амплитудой пульсации +100% от среднего значения, с частотой пульсации 100 Гц.

Структура цифрового сигнала приведена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Структура цифрового сигнала

Как видно из рисунке., измеренное напряжение по каждому из каналов представляется в цифровой форме последовательностью из 12бит(1.5 байта). Данный цифровой сигнал формируется на выходе устройства с периодом примерно 670 мс. При этом входному напряжению, равному 0, соответствует код 333h, а максимальному -- FFFh.

Бит проверки на переполнение устанавливается в лог.-1, когда напряжение на входе меньше нуля, или превышает максимальное значение. Бит проверки наличия сбоев во флэш-памяти устанавливается в лог.1, когда контроллер обнаруживает неисправимую ошибку в коэффициентах коррекции соответствующего канала, хранящихся в энергонезависимой памяти. Уровню «лог. 1» соответствует посылка с полярностью «СТОП» на выходе RS-232.

Выходные цепи 4-20мА рассчитаны на приёмник с входным сопротивлением 250 ? 500 Ом, в котором отрицательные полюса входов могут быть объединены и соединены с проводом «общий». Всё входные цепи -- гальванически развязаны между собой, шиной «общий» и выходными цепями.

Питание устройства осуществляется от сети переменного тока 220В, 50 Гц с допустимым разбросом ±20%. Предусмотрен вход для резервного источника питания постоянного тока напряжением 24В.

Мощность, потребляемая устройством

* от сети переменного тока, ВА, не более 7.0

* от резервного источника, Вт, не более 3.5

Для защиты от влияния электромагнитных воздействий (в т. ч. грозовых разрядов) по цепи сетевого питания использованы варистры RV4 и RV6 рассчитанные на напряжения 390В. а также плавкие вставки на 0.25А. Варистор RV4 установлен между проводом питания и защитным заземлением, а RVб -- параллельно входам первичной обмотки трансформатора.

Входные цепи защищены гасящими сопротивлениями типа FR25H, а также варисторами с соответствующим напряжением пробоя. Выходные цепи 4--20 мА к аппаратуре телемеханики защищены одноанодными стабилитронами типа BZV85c18V и резисторами R77 и R78. Входные сопротивления каналов не менее 10 МОм

Основная приведенная погрешность -- не более 0,5%.

Дополнительная приведенная погрешность (ДПП), вызываемая воздействием изменения сопротивления нагрузки, а также напряжения питания и влажности не превышает 0.25% предела ОПП отдельно от каждой влияющей величины.

Среднее время наработки на отказ, не менее 40000 часов.

Назначенный срок службы, не менее 8 лет.

Рисунок 2.5 - Эскиз устройства (вид сверху при снятой крышке)

Конструктивно устройство выполнено в корпусе из армированного полистирола размером 200Х120Х75мм со съемной верхней крышкой. Класс защищенности -- 1Р65. Схема устройства (ЕР5.059.097.Э3) реализована на 2-х печатных платах, расположенных перпендикулярно относительно друг друга. На основной плате установлены клеммы для подключения входных и выходных кабелей. Ввод и вывод кабелей из корпуса устройства производится через герметизирующие сальники. Эскиз устройства (вид сверху, при снятой крышке), поясняющий назначение клемм приведен на рисунке 2.5. Упрощенный рисунок, поясняющий назначение клемм, изображен на шильде, размещенном на внутренней стороне верхней крышки устройства. На боковых сторонах корпуса преобразователя имеются щильды с обозначениями соответствующих входов/выходов устройства. Для установки ПНКЗ-2 на объекте служат две скобы, закрепленные на днище корпуса устройства и имеющие по 2 отверстия под винт М4.

2.2 Математическая модель