Автоматизация газового LPG терминала в Керченском морском порту

28 вересня у Керчі відбулося урочисте відкриття першої черги газового терміналу з перевалки зріджених вуглеводневих газів у Керченському морському рибному порту українського ПрАТ «Азіатсько-Європейський газовий термінал» («АЄГаз-Термінал»), акціонерами якої є Казахстанські компанії ТОВ «Dala Group» та “ Dala Trans”.

Рис 1. Мэр г. Керчь Олег Осадчий, заместитель председателя Совета министров Крыма Азиз Абдуллаев, глава наблюдательного совета "АЕГаз-Терминал" Сапаргалий Нукенов отрыли АЕГаз-Терминал.

Инвестиционный проект реализован под экспортную программу Казахско-Американской компании TengizChevrOil для оказания услуг по перевалке транзитных сжиженных углеводородных газов (пропана, бутана и их смесей) из Казахстана с ж/д транспорта в танкеры-газовозы и является составной частью транзитной экспортной линии между Казахстаном и странами Черноморского и Средиземноморского бассейнов (Турция, страны Балканского полуострова). Реализация проекта позволила Казахстану проложить новые, более экономичные маршруты транспортировки на существующие рынки сжиженных углеводородов, а Украине реализовать свой транзитный потенциал и осуществить диверсификацию источников энергии.

По мнению экспертов, это самый мощный и современный газовый терминал в Европе.

«Впечатляет техническая мощность объекта, его современность и масштабность. Он спроектирован и построен по последнему слову техники, безопасность объекта гарантирована новейшими технологиями», — отметили в Министерстве экономического развития и торговли Автономной Республики Крым.

Генеральным проектировщиком терминала является ведущий украинский отраслевой институт ПАО УкрНИИинжпроект, а  проект АСУ ТП , КИП и НКУ электропривода выполнен АО “Системы реального времени - Украина” (RTS-Ukraine).

Поражала скорость строительства, в исполнении генерального подрядчика - компании ООО “Укррезервуарсервис” ( УРС), субподрядчика по монтажу КИП ДП “Энергоавтоматика” и многих других организаций.

Рис.2. Состояние объекта на 11.11.2011

Рис. 3. Состояние в сентябре 2012 года

Не выбиваясь из общего темпа,  компания RTS-Ukraine  в двухмесячный срок  изготовила на своей производственной базе, поставила и провела пуско-наладочные работы  19-ти шкафов и пультов НКУ, которые принимают тысячи технологических параметров и  управляют 42-мя электроприводами общей установленной мощностью около 1 мВт.

Безусловно, подобных сроков невозможно было бы достичь без тесного взаимодействия с основными поставщиками комплектующих - компаниями Schneider Electric (Франция), Rittal (Германия), Advantech (Тайвань), которым удалось до минимума сократить сроки поставки.

Рис 4. Пусконаладочные работы полевого шкафа АСУ ТП 2.1. Подобных шкафов в системе 5.

Терминал оснащен 10-тью компрессорами Blackmer (США) и 6-тью насосами Sterling (Германия), выполняющими основную работу по перекачке жидкой и паровой фазы при перевалке.

Рис.5. Насосно-компрессорное отделение

В связи с тем, что штатные щиты управления рассчитаны на американские стандарты питающей сети, а так же в связи с необходимостью получения расширенной диагностики работы агрегатов и введения внешних блокировок, требуемых ДБН и технологическим регламентом, было принято решение отказаться от поставки штатных щитов и изготовить свои. Отказались так же от поставки и американских электродвигателей. Поэтому агрегаты были куплены в минимальной комплектации и по минимальной цене.

Рис. 6. Мнемосхема диагностики компрессоров

Разработанные и изготовленные RTS-Ukraine щиты управления обеспечивают  необходимые блокировки и защиты согласно НТД , предоставляют расширенную диагностику на верхний уровень, реализовывают функции защиты и плавного пуска двигателей.

Рис.7. Щиты производства RTS-Ukraine в щитовой насосно-компрессорного отделения АЕГаз-Терминал

Как показал опыт, плавный пуск и защита, реализованные на базе устройств Altistart компании Schneider Electric,  не только продлевают ресурс технологических агрегатов, но и полностью себя оправдывают на этапе пуско-наладочных работ, зачастую спасая оборудование от механических повреждений.

Технологические режимы работы терминала и маршруты транспортировки газовых фаз обеспечивает многочисленная электрифицированная и ручная запорная арматура.

Рис.8. Наладка электроприводов запорной арматуры

Благодаря продуманному компромиссу между функциональностью и стоимостью решений, электрифицированные задвижки установлены только на основных технологических магистралях.

Рис.9. Один из пультов местного управления запорной арматурой сливной эстакады  производства RTS-Ukraine

Электрифицированная запорная арматура  может управляться в местном режиме, с помощью дистанционных пультов, установленных в непосредственной близости от  задвижек, а так же дистанционно, из диспетчерской. Однако, даже в местном режиме, система ведет протоколирование работы арматуры, вычисляет время прямого и  обратного  ходов задвижек. В случае, если намечается тенденция увеличения времен открытия и закрытия, оператору выдается предупреждение о необходимости  обслуживания.  Задвижка автоматически отключается в случае превышения момента открытия или закрытия, а так же при срабатывании тепловой защиты привода.

Рис.10. Мнемосхема диагностики запорной арматуры

В других случаях используется ручная арматура, снабженная однако контролем положения с помощью датчиков.

Рис.11. Ручная запорная арматура с датчиками положения.

Контроль положения запорной арматуры экономит время и уменьшает вероятность ошибок операторов.

Полевые шкафы,  управляющие арматурой и собирающие информацию от многочисленных датчиков, распределенных по объекту, смонтированы на базе всепогодных конструктивов немецкой компании Rittal. Они произведены из специального, антикоррозийного сплава, имеют двойные стенки, между которыми организована циркуляция воздуха. Кроме того каркас и монтажная панель изготовлены из нержавеющей стали, что не представляется избыточным, учитывая близость моря.

Внутри шкафов контролируется температура и влажность. В зависимости от комбинации уровней температуры и влажности включаются нагреватель и/или вентилятор.

В шкафах установлены контроллеры M340 и пуско-регулирующая аппаратура компании Schneider.

Рис. 12. Конструкция всепогодных шкафов

Вся территория терминала, сливная эстакада, область точек погрузки на танкер порта, покрыта сетью газовых анализаторов системы СРВЧС производства ООО “Нефтегаз ТЭК”. Информация о превышении предельно допустимых концентраций передается непосредственно в систему раннего выявления чрезвычайных ситуаций (СРВЧС) МЧС Украины. В отличии от конкурентов, анализаторы ООО “Нефтегаз ТЭК” позволяют получать информацию о нескольких уровнях концентраций для каждого датчика, а не только факт срабатывания группы, что позволяет точно локализовать проблему.

Рис. 13. Сливная ЖД эстакада, вмещающая до 40-ка цистерн одновременно,  полевой шкаф АСУ-ТП

Рис.14. Резервуарный парк. Каре из 10-ти резервуаров под обвалованием.

Источником информации об уровнях, массе, соотношении пропана и бутана, температуре и давлении в резервуарном парке являлись непрерывно совершенствуемые интеллектуальные измерители производства ООО “НД Технолоджи” (Украина)

АСУ ТП имеет многоуровневую архитектуру. Все уровни системы, кроме самого нижнего программируются на языках стандарта МЭК-61131 с помощью инновационного украинского программного продукта - многоплатформенной SCADA/Softlogic/DCS S3 (s3.com.ua).

Надежность программных средств АСУ ТП определяется использованием  в S3 специализированной отказоустойчивой операционной системы жесткого реального времени QNX (Канада) предназначенной для особо ответственных приложений, которые встречаются в атомной энергетике, космосе, в системах управлении вооружениями или медицине.

Вытесняющая многозадачность с гарантированными и очень малыми временами задержки, одна из лучших в мире реализаций диспетчеризации процессов, позволяют безболезненно на одном процессоре совмещать задачи регулирования, аварийных защит, коммуникаций , интерфейса оператора, и, даже, СУБД. Другой особенностью QNX является чрезвычайно низкие накладные расходы, по сравнению с другими ОС, что позволяет обрабатывать в 4-5 раз больше тегов при равной вычислительной мощности.

S3 использует QNX в качестве платформы реального времени для задач сбора данных, управления, блокировок и защит, СУБД.  

В то же время рабочие места операторов, а так же интегрированная среда разработки (S3-IDE), в которой разрабатывается и конфигурируется ПО распределенной системы работают под управлением Windows, и, при необходимости, Linux.

Рис. 15. Пуско-наладочные работы в операторской

QNX уровень SCADA/Softlogic/DCS S3 развернут на двух отказоустойчивых промышленных серверах стоечного исполнения компании Advantech. Один из серверов находится в автоматическом горячем резерве, поддерживаемом средствами S3.  

С помощью локальной сети к серверам подключено одно рабочее место оператора, оснащенное  4-мя мониторами, работающее в  Microsoft Windows.

На серверах S3-QNX работают в режиме жесткого реального времени 10 виртуальных контроллеров VMLogix S3, каждый со своим приоритетом и временем цикла. Благодаря этому, высокоприоритетные и быстрые задачи блокировок и защит, например переполнения резервуаров или отделителей жидкости перед группой компрессоров, гарантированно получают управление, не мешая при этом выполнению более медленных низкоприоритетных задач.

Рис.16. Среда разработки S3-IDE.

Серверы собирают и протоколируют информацию, поступающую по оптоволоконной линии связи от полевых шкафов, датчиков резервуарного парка, системы СРВЧС.

Сетевая инфраструктура реализована на промышленных коммутаторах Advantech с оптоволоконным входом. Связь с системой СРВЧС осущетсвляется с помощью шлюза Ethernet в RS-232/485 этой же фирмы.

Кроме того, S3 управляет мнемощитом по протоколу RS-485, оперативно разработанным и изготовленным службой Главного энергетика “АЕгаз-Терминал”, который стоит упомянуть отдельно.

За каждой группой знакомест мнемощита скрывается PIC контроллер, которых в мнемощите более сотни. Все они объединены последовательной сетью и адресуются с помощью специального протокола. Контроллеры управляют отображением числовой информации в нескольких режимах, индицируют состояние датчиков и запорной арматуры, а так же имитируют прохождение газовых фаз бегущими огнями.

Рис.17. Мнемощит терминала

Кроме того, мнемощит оснащен физическими кнопками дистанционного управления электрифицированными задвижками, которыми может непосредственно управлять оператор, обладающий необходимыми правами.

Драйверы всех проприетарных протоколов  S3 для датчиков и сигнализаторов уровня, мнемощита, СРВЧС были разработаны в планируемые сроки без особых проблем.

На момент открытия терминала система обрабатывала более 2500 входных переменных, обеспечивая оператора исчерпывающей информацией об объекте.

Рис.18 Перечень переменных S3

Таким образом, настоящая территориальная распределенность, повсеместное использование цифровых протоколов, полевых шин, интеллектуальных датчиков,  оптоволоконных линий связи, инновационной  SCADA/Softlogic/DCS S3 позволили разработать и внедрить современную АСУ ТП особо ответственного объекта информационной емкостью более чем 2500 параметров менее, чем за 2 месяца,  получив высокую точность и расширенную диагностику, при этом упростив и удешевив систему.

Примечательно, что среди более, чем 2500 входных сигналов не нашлось ни одного  аналогового.

Подробнее о проекте автоматизации можно узнать в департаменте системной интеграции АО "Системы реального времени - Украина"

Подробнее о SCADA/Softlogic/DCS S3 можно узнать на сайте продукта.

Фотогалерея