Пункт управления телемеханикой продуктопровода
Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности для дистанционного автоматизированного контроля и управления в реальном масштабе времени оборудованием газовых, нефтяных газоконденсатных и других скважин, установок подготовки газа и газоконденсатных продуктов, газосборных сетей и продуктопроводов и направлена на расширение функциональных возможностей системы управления телемеханикой продуктопровода путем использования в системе технических средств контроля и управления как с постоянным напряжением питания 22-52 В, так и с переменным напряжением питания 220 В и 380 В частотой 50 Гц, а также на повышение надежности связи, увеличение пропускной способности канала передачи, что расширяет спектр применяемых в составе контролируемого пункта устройств и функций (например, видеонаблюдение, IP-телефония, дистанционная настройка приборов и т.д.). Указанный технический результат достигается тем, что блок аккумуляторов обеспечивает постоянное напряжение питания 22-52 В, в блоке электроники установлены преобразователи постоянного напряжения питания 22-52 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В и в переменное трехфазное напряжение питания 380 В, а также блок оптической связи и блок радиосвязи с антенной, обеспечивающие связь блока электроники с диспетчерским пунктом посредством оптоволоконного кабеля и по каналам радиосвязи. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Настоящая полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для дистанционного автоматизированного контроля и управления в реальном масштабе времени оборудованием газовых, нефтяных, газоконденсатных и других скважин, кустов скважин, установок подготовки газа и газоконденсатных продуктов, газосборных сетей и продуктопроводов.
Известна система линейной телемеханики (СЛТМ) с электроснабжением от возобновляемых источников энергии (ветроэлектрогенератора, солнечного модуля, энергомодуля), включающая, как минимум, один базовый контролируемый пункт (диспетчерский пункт), один, или более, контролируемый пункт, объекты контроля и управления - линейные краны на крановых площадках, систему катодной защиты, систему обнаружения утечек транспортируемой среды, систему контроля прохождения средств очистки и диагностики, комплект КИПиА, коммутационное устройство, систему мониторинга ветровой нагрузки, причем энергомодуль выполнен в составе эстакады обслуживания с подъемной металлоконструкцией и размещен в заглубленном в грунт колодце (www.npovympel.ru НПО «Вымпел». Продукция. Система линейной телемеханики. Основные компоненты СЛТМ) [1].
Недостатками данной системы являются низкое постоянное напряжение питания (22-30 В), вырабатываемое источниками энергоснабжения, не позволяющее использовать устройства с переменным напряжением питания 220 В и 380 В (приводы отсечных шаровых кранов и другие технические средства), низкая пропускная способность радиосвязи, ограничивающая возможность применения дополнительных функций (например, видеонаблюдение, IP-телефония, дистанционная настройка приборов), низкая помехоустойчивость связи.
Известна информационно-управляющая система нефте-, конденсато- или продуктопровода, содержащая диспетчерский пункт управления, N контролируемых пунктов, расположенных вдоль трассы нефте-, конденсато- или продуктопровода и включающих контроллер, управляющий работой каждой из подсистем контролируемого пункта, расположенных вдоль продуктопровода - системой обнаружения утечек, системой контроля средств очистки, системой катодной защиты, не менее чем одним, электрогидроприводом узлов запорной арматуры продуктопровода, приемо-передающее устройство и антенно-фидерное устройство для обеспечения радиосвязи с диспетчерским пунктом, расположенные в заглубленных в грунт колодцах датчики параметров подсистемы контролируемого пункта и параметров перекачиваемой среды, не менее одного электрогидропривода узлов запорной арматуры, систему энергоснабжения, включающую автономные источники питания - солнечную панель, ветрогенератор, блок аккумуляторов, а также систему катодной защиты и систему охранной сигнализации, (патент RU на полезную модель 
92935, МПК F17D 5/02, опубл. 10.04.2010 г.) [2], (прототип устройства).
Недостатком данной системы является то, что напряжение питания, вырабатываемое автономными источниками питания, требует применение в системе управления специальных технических средств (например, приводов для запорной и регулирующей арматуры, подсистем контролируемого пункта) с постоянным напряжением питания 22-30 В, что ограничивает применение технических средств с постоянным напряжением питания в системе управления, не допускает использования в системе серийно выпускаемых технических средства с переменным напряжением питания 220 В или 380 В, повышает стоимость системы, низкая пропускная способность радиосвязи ограничивает возможность применения дополнительных функций (например, видеонаблюдение, IP-телефония, дистанционная настройка приборов).
Техническим результатом данной полезной модели является расширение функциональных возможностей пункта управления телемеханикой продуктопровода, заключающееся в преобразовании вырабатываемого источниками энергоснабжения постоянного напряжения питания 22-52 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В и в переменное трехфазное напряжение питания 380 В, в повышении стабильности работы, в повышении надежности и пропускной способности связи при соединении модуля электроники с диспетчерским пунктом оптоволоконным кабелем, в сокращении затрат на изготовление и управление телемеханикой продуктопровода.
Техническая задача, положенная в основу настоящей полезной модели, с достижением заявленного технического результата, решается тем, что в пункте управления телемеханикой продуктопровода, включающем систему энергоснабжения от возобновляемых источников энергии - ветрогенератор, солнечную батарею и электрогенератор, вырабатывающих постоянное напряжение питания, и заглубленное в грунт сооружение с блоком аккумуляторов и блоком электроники с модулем электроники, измерительно-вычислительным контроллером и модулем связи измерительно-вычислительного контроллера с диспетчерским пунктом, в котором блок аккумуляторов обеспечивает постоянное напряжение питания 22-52 В, блок электроники включает модуль преобразователя постоянного напряжения питания 22-52 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В, модуль преобразователя постоянного напряжения питания 22-52 В в переменное трехфазное напряжение питания 380 В, блок связи с техническими средствами контроля и управления с переменным однофазным напряжением питания 220 В, блок связи с техническими средствами контроля и управления с переменным трехфазным напряжением питания 380 В, блок связи с техническими средствами с постоянным напряжением питания 22-52 В.
Кроме того, техническая задача решается тем, что в модуле связи измерительно-вычислительного контроллера с диспетчерским пунктом установлен блок оптической связи, а связь блока электроники с диспетчерским пунктом осуществляется посредством оптоволоконного кабеля, а также тем, что в модуле связи измерительно-вычислительного контроллера с диспетчерским пунктом установлен блок оптической связи и блок радиосвязи с антенной, а связь блока электроники с диспетчерским пунктом осуществляется посредством оптоволоконного кабеля и по каналам радиосвязи.
Сущность полезной модели заключается в том, что, в отличие от прототипа, установленные в блоке электроники пункта управления телемеханикой продуктопровода модули преобразователей постоянного напряжения питания 22-52 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В и в переменное трехфазное напряжение питания 380 В позволяют использовать на продуктопроводе технические средства с переменным однофазным напряжением питания 220 В и с переменным трехфазным напряжением питания 380 В, что расширяет функциональные возможности пункта управления телемеханикой продуктопровода. Установка блока оптической связи и связь его с диспетчерским пунктом посредством оптоволоконного кабеля повышает надежность связи, а также увеличивает пропускную способность канала передачи, что расширяет спектр применяемых в составе контролируемого пункта устройств и функций (например, видеонаблюдение, IP-телефония, дистанционная настройка приборов и т.д.). Установка в модуле связи блока радиосвязи с антенной совместно с блоком оптической связи с оптоволоконным кабелем, связывающим блок электроники с диспетчерским пунктом, обеспечивает связь при механическом повреждении оптоволоконного кабеля, тем самым повышая надежность связи.
На фиг.1 представлен пункт управления телемеханикой продуктопровода, общий вид; на фиг.2 - структурная схема пункта управления телемеханикой продуктопровода; на фиг.3 - подземное сооружение пункта управления телемеханикой продуктопровода, вид сверху; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.5.
Пункт управления телемеханикой продуктопровода 1 состоит из системы энергоснабжения от возобновляемых источников энергии 2 и заглубленного в грунт сооружения 3. В систему энергоснабжения от возобновляемых источников энергии 2 входят ветрогенератор 4, солнечная батарея 5 и электрогенератор 6. В заглубленном в грунт сооружении 3 установлены блок 7 аккумуляторов 8 в количестве, обеспечивающем постоянное напряжение питания 22-52 В, и блок электроники 9.
В блок электроники 9 входят модуль электроники 10, измерительно-вычислительный контроллер 11, модуль связи 12 измерительно-вычислительного контроллера 11 с диспетчерским пунктом 13, модуль преобразователя 14 постоянного напряжения питания 22-52 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В, модуль преобразователя 15 постоянного напряжения питания 22-52 В в переменное трехфазное напряжение питания 380 В. Измерительно-вычислительный контроллер 11 связан посредством блока связи 16 с техническими средствами контроля и управления с переменным однофазным напряжением питания 220 В, посредством блока связи 17 - с техническими средствами контроля и управления с переменным трехфазным напряжением питания 380 В, посредством блока связи 18 - с техническими средствами с постоянным напряжением питания 22-52 В. В модуле связи 12 измерительно-вычислительного контроллера 11 с диспетчерским пунктом 13 установлен блок оптической связи 19 и блок радиосвязи 20 с антенной 21. Соединение блока оптической связи 19 с диспетчерским пунктом 13 осуществляется посредством оптоволоконного кабеля 22.
Ветрогенератор 4, установленный на площадке обслуживания 23 мачты 24, и солнечная батарея 5, установленная на подставке 25, размещены на площадке 26 пункта управления телемеханикой продуктопровода 1. Заглубленное в грунт сооружение 3 выполнено в виде блок-бокса и состоит из помещения 27 аккумуляторов 8, помещения 28 блока электроники 9 и тамбура 29 с потолочной горловиной 30 и кабельным вводом 31.
Помещение 27 аккумуляторов 8 отделено от тамбура 29 перегородкой 32 с герметично закрывающейся дверью 33 и оснащено приточно-вытяжной системой вентиляции, включающей приточный воздуховод 34 с электроуправляемой заслонкой 35 и вытяжной воздуховод 36 с электроуправляемой заслонкой 37, на стеллажах 38 и 39 закреплены аккумуляторы 8. Помещение 28 блока электроники 9 отделено от тамбура 29 перегородкой 40 с запирающейся дверью 41 и оснащено приточно-вытяжной системой вентиляции, включающей приточный воздуховод 42 с электроуправляемой заслонкой 43 и вытяжной воздуховод 44 с электроуправляемой заслонкой 45. В помещении 28 блока электроники 9 на подставке 46 установлены приборная стойка 47 и приборная стойка 48. На приборной стойке 47 размещены модуль электроники 10, измерительно-вычислительный контроллер 11, модуль связи 12 измерительно-вычислительного контроллера 11 с диспетчерским пунктом 13 с входящими в него блоком оптической связи 19 и блоком радиосвязи 20, а также блок связи 18 измерительно-вычислительного контроллера 11 с техническими средствами с постоянным напряжением питания 22-52 В. На приборной стойке 48 размещены модуль преобразователя 14 постоянного напряжения питания 22-52 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В, модуль преобразователя 15 постоянного напряжения питания 22-52 В в переменное трехфазное напряжение питания 380 В, блок связи 16 измерительно-вычислительного контроллера 11 с техническими средствами контроля и управления с переменным однофазным напряжением питания 220 В и блок связи 17 измерительно-вычислительного контроллера 11 с техническими средствами контроля и управления с переменным трехфазным напряжением питания 380 В. Технические средства с постоянным напряжением питания 22-52 В, технические средства контроля и управления с переменным однофазным напряжением питания 220 В и технические средства с переменным трехфазным напряжением питания 380 В установлены на продуктопроводе (не показаны).
В потолочной горловине 30 выполнена камера доступа 49, закрытая крышкой 50, и камера грузового люка 51, закрытая крышкой 52. В камере доступа 49 установлена лестница 53. Под крышкой 50 камеры доступа 49 закреплен блок теплоизоляции 54. Под крышкой 52 камеры грузового люка 51 так же закреплен блок теплоизоляции 55. Кабельный ввод 31 предусматривает ввод и вывод кабелей из блок-бокса 3 через проходы 56, в которых уложены герметичные полиэтиленовые патрубки (не показаны), отведенные к шкафам 57 и 58, установленным на эстакаде обслуживания 59.
Пункт управления телемеханикой продуктопровода работает следующим образом. Электроснабжение пункта управления телемеханикой продуктопровода 1 осуществляется от возобновляемых источников энергии 2 - ветрогенератора 4, солнечной батареи 5 и электрогенератора 6. В периоды отсутствия электроэнергии от возобновляемых источников энергоснабжения 2 работа пункта управления телемеханикой продуктопровода 1 поддерживается блоком 7 аккумуляторов 8. Возобновляемые источники энергии 2 и блок 7 аккумуляторов 8 обеспечивют постоянное напряжение питания 22-52 В.
В режиме реального времени производится периодический опрос параметров продуктопровода. Данные от технических средств, установленных на продуктопроводе (не показаны), с постоянным напряжением питания 22-52 В через блок связи 18 и данные от технических средств контроля и управления, установленных на продуктопроводе (не показаны), с переменным однофазным напряжением питания 220 В через блок связи 16 и данные от технических средств контроля и управления, установленных на продуктопроводе (не показаны), с переменным трехфазным напряжением питания 380 В через блок связи 17 поступают в измерительно-вычислительный контроллер 11, где обрабатываются на программном уровне с помощью специального прикладного программного обеспечения, формируются команды управления. Через блок связи 16 измерительно-вычислительный контроллер 11 генерирует управляющие воздействия на технические средства контроля и управления с переменным однофазным напряжением питания 220 В (не показаны) и передает данные на диспетчерский пункт 13 через модуль связи 12 - блок оптической связи 19, посредством оптоволоконного кабеля 22, и блок радиосвязи 20 с антенной 21, сигнал с которой принимается антенной 60 на диспетчерском пункте 13. Стабильная работа блока 7 аккумуляторов 8 и блока электроники 9 поддерживается системами жизнеобеспечения (не показаны), управляемыми измерительно-вычислительным контроллером 11.
Пункт управления телемеханикой продуктопровода 1 функционирует в условиях минимизации энергозатрат за счет гибкого алгоритмического управления техническими средствами контроля и управления, включения модуля преобразователя 14 постоянного напряжения питания в переменное однофазное напряжение питания 220 В и модуля преобразователя 15 постоянного напряжения питания в переменное трехфазное напряжение питания 380 В только на период воздействия на объекты контроля и управления и оптимизации при передаче данных на диспетчерский пункт 13.
Предлагаемый пункт управления телемеханикой продуктопровода обеспечивает возможность применения технических средств контроля и управления с переменным однофазным напряжением питания 220 В и с переменным трехфазным напряжением питания 380 В, с контролируемым расходом электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками энергии, повышает надежность связи пункта управления телемеханикой продуктопровода с диспетчерским пунктом, увеличивает пропускную способность канала передачи, что расширяет спектр применяемых в составе пункта управления телемеханикой продуктопровода устройств и функций (например, видеонаблюдение, IP-телефония, дистанционная настройка приборов и т.д.), обеспечивает стабильную работу пункта управления телемеханикой продуктопровода, что найдет широкое применение в системах управления телемеханикой продуктопровода.
1. Пункт управления телемеханикой продуктопровода, включающий систему энергоснабжения от возобновляемых источников энергии, в которую входят ветрогенератор, солнечная батарея и электрогенератор, вырабатывающие постоянное напряжение питания, и заглубленное в грунт сооружение с блоком аккумуляторов и блоком электроники с модулем электроники, измерительно-вычислительным контроллером и модулем связи измерительно-вычислительного контроллера с диспетчерским пунктом, отличающийся тем, что блок аккумуляторов обеспечивает постоянное напряжение питания 22-52 В, блок электроники включает модуль преобразователя постоянного напряжения питания 22-52 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В, модуль преобразователя напряжения питания 22-52 В в переменное трехфазное напряжение питания 380 В, блок связи с техническими средствами контроля и управления с переменным однофазным напряжением питания 220 В, блок связи с техническими средствами контроля и управления с переменным трехфазным напряжением питания 380 В, блок связи с техническими средствами с постоянным напряжением питания 22-52 В.
2. Пункт управления телемеханикой продуктопровода по п.1, отличающийся тем, что в модуле связи измерительно-вычислительного контроллера с диспетчерским пунктом установлен блок оптической связи, а связь блока электроники с диспетчерским пунктом осуществляется посредством оптоволоконного кабеля.
3. Пункт управления телемеханикой продуктопровода по п.1, отличающийся тем, что в модуле связи измерительно-вычислительного контроллера с диспетчерским пунктом установлен блок оптической связи и блок радиосвязи с антенной, а связь блока электроники с диспетчерским пунктом осуществляется посредством оптоволоконного кабеля и по каналам радиосвязи.
