Друзьякин И. Г., г. Пермь

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА В ТРУБОПРОВОДЕ НА ПРЕДПРИЯТИИ ОАО «ПЕРВОУРАЛЬСКИЙ НОВОТРУБНЫЙ ЗАВОД»

Работа проводилась в рамках договора с Первоуральским Новотрубным Заводом г. Первоуральска Свердловской обл. по созданию автоматизированной системы контроля состояния трубопровода, подающего жидкую углекислоту. Система позволяет выявить возможность фазовых переходов диоксида углерода и своевременно предпринять воздействие на процесс.

Трубопровод является транспортным звеном между двумя цехами: газовым и баллонным. В газовом цехе производится углекислый газ и сжижается. В баллонном цехе изготавливаются корпуса огнетушителей, заправляются и подготавливаются к реализации.

Для решения проблемы транспортировки углекислого газа из одного цеха в другой построен трубопровод, а для увеличения пропускной способности магистрали углекислота перекачивается в жидкой фазе.

Транспортировка жидкой фазы позволяет упростить технологический процесс и уменьшить расход энергии на транспортировку. Отпала необходимость в установке холодильной машины на приемной стороне и емкостей для ее хранения.

Транспортировка жидкой углекислоты потребовала решить ряд вопросов связанных со сложным поведением вещества под воздействием окружающей среды, так как трубопровод проходит по эстакаде на открытом воздухе, под действием прямых солнечных лучей.

Диаграмма фазового состояния углекислого газа представлена на рис. 1.


 

Сжиженная углекислота поступает в трубопровод при температуре 5…15 °C, что зависит от времени года. На диаграмме видно, что при отрицательных температурах окружающего воздуха, т.е. при снижении температуры углекислоты, и давлении 54…80 кгс/см2 не происходит фазовых превращений транспортируемого вещества.

Иное поведение наблюдается при нагревании диоксида углерода под действием окружающей температуры 30…35 °C. При превышении температуры углекислоты более 15 °C и колебании давления, связанного с несогласованностью процессов получения и расхода, возможен фазовый переход вещества в газообразное состояние, что вызывает резкое повышение давления в трубопроводе, со всеми вытекающими последствиями.

Проведенный анализ процесса перекачки углекислоты показал, что действительная область допустимых значений температуры и давления для летнего периода занимает пространство, ограниченное на рис. 1 точками 1…4.

Исходя из вышеизложенного видно, что требуется постоянный контроль состояния вещества в технологическом трубопроводе.

Для мониторинга создана система автоматизированного контроля состояния перекачиваемого диоксида углерода, которая отслеживает значение температуры и давления углекислоты. Система укомплектована датчиками температуры, расположенными на трассе трубопровода, и измерительными преобразователями давления.

Опрос датчиков производится модулями ввода программно-технического комплекса. Измерительная информация с контроллера комплекса передается на верхний уровень системы, который построен на персональном компьютере. В качестве программной среды обслуживающей верхний уровень информационно—измерительной системы применена SCADA — система.

Главный экран разработанной системы приведен на рис. 2.


 

Автоматизированная система контроля состояния трубопровода позволяет контролировать состояние вещества путем проведения измерений температуры и давления в трубопроводе. Мнемосхема технологической установки, выведенная на экран монитора, позволяет наблюдать значения измеряемых величин и проводить воздействие на процесс. Полученные данные передаются для сохранения в архив, выводятся на экран в виде графиков и таблиц. Для облегчения визуального контроля состояния вещества на дисплей выводится график в координатах температура — давление (см. рис. 3), на котором обозначена область допустимых значений.

Поскольку данное представление является аналогом фазовой диаграммы вещества, то по нему легко оценить состояние технологического процесса на всем протяжении магистрали.