Система управления и вибромониторинга насосными агрегатами станции технической воды на ООО "ЗапСибНефтехим", СИБУР

Используемое оборудование: ESTL Control, Flowserve, GE Bently Nevada, Moxa, Phoenix Contact, Rittal, Schneider Electric, Siemens

О заказчике проекта – компании «ЗапСибНефтеХим» (СИБУР)

Конечным продуктом «ЗапСибНефтехима» являются полиэтилен высокой плотности, линейный полиэтилен низкой плотности и полипропилен, относящиеся к классу полиолефинов — наиболее распространенных термопластов.
Основные свойства этого класса полимеров: высокая химическая стойкость к большинству химически активных сред, хорошие диэлектрические показатели, жесткость, стабильность размеров изделий в широком диапазоне температур, хорошая окрашиваемость, сохранение достаточно высокой прочности и эластичности при низких температурах.
Из полиолефинов методом экструзии получают пленку, трубы, шланги, листовые материалы, кабельные изделия, различные емкости, тару, профильные и другие изделия. Области применения: электроизоляционные материалы, пищевая упаковка, разнообразные предметы потребления и промышленного назначения.

Система управления и вибромониторинга насосными агрегатами станции технической воды на ООО "ЗапСибНефтехим", СИБУР

В 2017 году центр компетенции по системам управления насосами и вибродиагностике группы компаний Электростиль в Набережных Челнах (ООО «Электростиль Набережные Челны») выполнил проект по созданию системы управления и вибромониторинга насосными агрегатами станции технической воды на ООО «ЗапСибНефтехим» (Сибур). Заказчику были поставлены шкафы управления и вибродиагностики ESTL Control для насосов Flowserve, с использованием низковольтной распределительной аппаратуры Siemens Sentron, пускорегулирующей аппаратуры и устройств плавного пуска Sirius Siemens, светосигнальной арматуры и кнопок Sirius Act Siemens, контроллеров и панелей оператора Simatic Siemens, преобразователей частоты Siemens, блоков питания Sitop Siemens, панелей оператора Schneider Electric, клемм и компонентов для электротехнических шкафов Phoenix Contact, коммуникационного оборудования Moxa, оборудования для вибродиагностики GE Bently Nevada, корпусов шкафов TS8 и фильтрующих вентиляторов и системы микроклимата для электротехнических шкафов Rittal.

Управление и обеспечение вибромониторинга по встроенным датчикам в автоматическом (от системы РСУ) и в ручном режимах 4-х насосной станцией с мощностью насосов до 400 кВт, номинальным током до 410 А, напряжением питания 660В;

Технологическая схема

Реализуемые защиты:

• Защита  от  короткого  замыкания выходных цепей на землю
• Защита от обрыва цепи на выходе
• Защита  по  минимальному напряжению на входе (контроль и отключение);
• Защита  по  максимальному напряжению на входе (контроль и отключение);
• Защита  от  перегрева  регулятора (встроенная защита) и электродвигателя (датчики температуры и тепловая модель электродвигателя);
• Защита от перегрузки регулятора (ограничение тока и отключение, перегрузочная способность 110% перегрузки в течении 60с, 150% в течении 10с);
• Защита двигателей от перегрева, от перегрузки по току, от некачественного входного напряжения;
• Защита  от  заклинивания двигателя;
• Защита , визуализация и регистрация значения температуры обмоток двигателя - 3шт;
• Защита , визуализация и регистрация значения температуры подшипников двигателя - 2 шт.;
• Защита , визуализация и регистрация значения вибрации подшипников двигателя - 4 шт.;
• Защита , визуализация и регистрация значения температуры подшипниках насоса - 2 шт.;
• Защита , визуализация и регистрация значения вибрации подшипников насоса  - 4 шт.;

Структурная схема комплекса технических средств

СА обеспечивает выполнение следующих функций:

 

• Прием электрических сигналов от аналоговых, дискретных и интеллектуальных устройств, измерительных преобразователей и датчиков технологических параметров нижнего уровня СА температуры, вибрации, положения, уровня, и т.п.;
• взаимодействие с смежными системами и оборудованием объекта по проводным и ВОЛС;
• автоматическое и дистанционное (ручное) управление технологическим оборудованием и исполнительными механизмами;
• выявление отклонений технологического процесса от заданных режимов и аварийных ситуаций;
• управление световой сигнализацией;
• отображение необходимой информации о ходе ТП и состоянии оборудования;
• диагностика каналов связи и оборудования;
• автоматическое включение резервного оборудования;
• сохранение настроек при отказе и отключении электропитания;

СА имеет трехуровневую структуру:

• нижний уровень;
• средний уровень;
• верхний уровень.

К нижнему уровню КТС СА относятся:

• средства измерения технологических параметров;
• сигнализаторы технологических параметров;
• исполнительные механизмы (в том числе средства световой сигнализации).

К среднему уровню относятся программно-аппаратные модули (блоки) управления узлов и агрегатов, вторичные устройства систем контроля технологических параметров.

Оборудование среднего уровня должно обеспечивать:

• cбор информации от датчиков технологических параметров;
• обработку и передачу информации о состоянии объектов на верхний уровень;
• автоматическое управление технологическим оборудованием и контроль его состояния;
• прием информации с верхнего уровня и формирование управляющих воздействий на исполнительные механизмы;
  
  

Верхнему уровню СА:

• РСУ ОЗХ

Верхний уровень КТС СА должен обеспечивать выполнение следующих основных задач:

• прием информации о состоянии технологического объекта;
• формирование графиков измеряемых технологических параметров;
• формирование команд оперативного управления ТП;
• архивацию событий нижнего уровня, действий оператора;
• ведение базы данных сигналов.

Защита КТС от внешних воздействий:

• Защитное заземление
• Функциональное заземление
• Мониторы утечки на землю
• Металлические шкафы IP 41/55
• Поддержание микроклимата в шкафах.

Обеспечивается сохранность информации:

• Применение энергонезависимых модулей памяти.

Шкафы преобразователя частоты

Функции:

• Управление электродвигателем насоса в автоматическом режиме по сигналам от РСУ (резервированный протокол ModBus TCP);
• Обеспечение электрических защит электродвигателя;
• Световая индикация аварии (лампа на двери шкафа)
• Выходные сигналы «сухой контакт» (макс. 220В,5А):
  • Работа;
  • Авария;

Ввод кабелей подключения электродвигателя - сверху;
Ввод кабелей подключения управляющих  защитных сигналов - сверху;
Ввод кабелей подключения питания - сверху;

Масса 659 кг.
Габаритные размеры (Высота-Ширина-Глубина) - 2100x1200x800 (мм).

Местный пост управления

Функции

• Управление пуском/остановом электродвигателя в ручном режиме;
• Световая индикация работы и аварии (лампа на двери шкафа);

Габаритные размеры (Высота-Ширина-Глубина) - 300x200x120 (мм).
Масса 4 кг.

Система вибромониторинга Bently Nevada.

Шкаф двухстороннего обслуживания
Габаритные размеры (Высота-Ширина-Глубина) - 2100x800x800 (мм).
Масса 190 кг.

Описание работы системы MPS:

MPS требуется для защиты от чрезмерной нагрузки машинного оборудования, незапланированных событий и ненормальных условий эксплуатации, от событий, представляющих угрозу для человеческой жизни или здоровья, окружающей среды и других активов завода.
Система MPSв режиме реального времени ведет контроль следующих параметров насосного агрегата:

• Температура обмоток двигателя - 3шт;
• температура подшипников двигателя - 2 шт.;
• Вибрация подшипников двигателя - 4 шт.;
• Температуры в подшипниках насоса - 2 шт.;
• Визуализация и регистрация значения вибрации подшипников насоса  - 4 шт.;

Для каждого параметра предусмотрено предупредительное значение параметра, при котором на системе РСУ ОЗУ формируется сигнал предупреждения, и аварийное значение параметра при котором на РСУ ОЗХ формируется аварийный сигнал.
При достижения аварийных значений параметров формируется аварийный сигнал на отключения насосного агрегата. Формируются дискретные выходные сигналы на отключения насосного агрегата непосредственно в шкафы EVFD и РСУ ОЗХ.

Все измеряемые параметры насосного агрегата отображаются на панели оператора.

Система MPS передают данные состояния, текущие значения измеряемых параметров в РСУ ОЗХ по резервированным  каналам связи ModBus TCP. Также предусмотрено подключение к сети CMS. 
Обеспечивается аппаратное резервирование. Т.е. каждый РЭК оснащен 2-мя коммуникационными модулями. Один из которых основной, второй резервный.

Надежность системы обеспечивается:

•  резервированным питанием
• АВР по питанию
• Резервированными каналами связи
• Использование энергонезависимых модулей памяти.

Два ввода питания, основной и резервный.
Ввод кабелей подключения управляющих  защитных сигналов - снизу;
Ввод кабелей подключения питания - снизу;  

Однолинейная схема

• QF - Автоматический выключатель
• M[1-4] - Насосный агрегат
• UZ[1-4] - Преобразователь частоты
• КМ[1-4] - Контактор

Технические характеристики системы

Наименование	Описание
Тип регулирования станции	Поддержание давления,
Количество насосов	4
Ток одного насоса	410 А
Мощность одного насоса	400 кВт
Электроснабжение в соответствии с ГОСТ 13109-97	660 В ±10%, 50 Гц ±0.2; Коэффициент искажения синусоидальности Ku не более 12.0; Коэффициент не симметрии напряжения не более 4,0%; Степень искажений рабочего напряжения = 3; Требования по ЭМС согласно МЭК 60947-1 - степень жесткости 3; 2 ввода питания
Температура окружающей среды	0..+40 С
Степень защиты	IP 54
Тип подключаемых аналоговых датчиков	4..20 мА (пассивный)
Тип подключаемых дискретных сигналов	"Сухой контакт"
Тип выходных дискретных сигналов	"Сухой контакт" макс. 220 В, 5 A
Максимальное расстояние до подключаемых датчиков	200 м
Сечение подключаемых к датчикам проводов	не менее 0,75 кв.мм.
Максимальная длина кабеля от шкафа управления до конечного шкафа силовой коммутации:	200 м
Максимальная длина кабеля до двигателя	50 м экранированный, 100 м неэкранированный
Поддерживаемые протоколы обмена данными	Mod Bus TCP IP
Климатическое исполнение	УХЛ4