Система мониторинга и управления территориально-распределенной запорно-регулирующей арматурой газораспределительной сети
Полезная модель относится к технике распределения природного газа, а именно, к автоматизированным системам управления процессом газораспределения объектами, и может быть использована для дистанционного мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой газораспределительной сети.
Полезная модель содержит диспетчерский пункт с контроллером и приемопередающими узлами диспетчерского пункта и модули мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой с контроллерами взаимосвязанными с приемопередающими узлами модулей для обмена информацией с диспетчерским пунктом, аккумуляторные батареи с адаптерами и солнечными батареями, приводы для управления запорно-регулирующей арматурой, датчики и блоки регистрации давления, блоки сравнения давлений, задатчики допустимых перепадов давлений на участках газопроводов, блоки управления положением запорно-регулирующей арматуры, блоки регистрации уровня сигнала связи, уровня заряда аккумулятора и состояния охранной сигнализации, пневмоаккумуляторы, компрессоры поддержки давления в превмоаккумуляторах, блоки включения компрессоров, клапаны открытия и закрытия приводов для управления запорно-регулирующей арматурой, блоки регистрации снижения давления в превмоаккумуляторах.
Использование полезной модели обеспечивает высокий уровень надежности дистанционного управления территориально-распределенной запорно-регулирующей арматурой, что повышает безопасность эксплуатации газораспределительных сетей.
1 ил.
Полезная модель относится к технике распределения природного газа, а именно, к автоматизированным системам управления процессом газораспределения объектами, и может быть использована для дистанционного мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой газораспределительной сети.
Известно устройство контроля и регулирования арматурой добычи газа, содержащее контроллер, источник питания, радиопередающий узел с антенной для обмена информацией с диспетчерским центром, датчик технологических параметров, узел регулирования расхода газа взаимосвязанный с контроллером, источник питания, а узел регулирования расхода газа содержит управляемый кран с приводом и датчиком положения (Патент РФ 
38485, кл. 7 E21B 47/00, 2004 г.).
Недостаток устройства состоит в отсутствии контроля допустимых значений перепадов давлений на участках между запорно-регулирующей арматурой, уровней сигналов связи, заряда аккумулятора, нарушения охранной сигнализации и применения параллельно работающих приемопередающих узлов для управления запорно-регулирующей арматурой.
Известно устройство для контроля и управления запорно-регулирующей арматурой, содержащее диспетчерский пункт с контроллером и приемопередающими узлами диспетчерского пункта и модули управления запорно-регулирующей арматурой с контроллерами взаимосвязанными с приемопередающими узлами для обмена информацией с диспетчерским пунктом, аккумуляторные батареи с адаптерами и солнечными батареями, приводы для управления задорно-регулирующей арматурой, датчики давления на входе и выходе запорно-регулирующей арматуры соединенные с контроллерами (Патент РФ 93459, кл. 7 E21B 47/00, 2010 г.).
Устройство не обеспечивает высокий уровень надежности и безопасности эксплуатации газораспределительной сети из-за отсутствия мониторинга выхода значений перепадов давлений на участках между запорно-регулирующей арматурой за допустимые пределы, контроля уровней сигналов связи, заряда аккумулятора, нарушения охранной сигнализации и управления по параллельно работающим приемопередающим узлам запорно-регулирующей арматурой.
Известна автоматизированная система мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой газораспределительной сети, содержащая диспетчерский пункт с контроллером и приемопередающими узлами диспетчерского пункта и модули мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой с контроллерами взаимосвязанными с приемопередающими узлами модулей для обмена информацией с диспетчерским пунктом, аккумуляторные батареи с адаптерами и солнечными батареями, приводы для управления запорно-регулирующей арматурой, датчики давления на входе и выходе запорно-регулирующей арматуры соединенные с контроллерами, блоки регистрации давления на входах и выходах первой, второй и N-ой запорно-регулирующей арматуры, первые и вторые блоки сравнения давлений на первом, втором и N-ом участках газопроводов, задатчики допустимых перепадов давлений на участках газопроводов, блоки регистрации и управления положением заслонок первой, второй и N-ой запорно-регулирующей арматуры, блоки регистрации уровня сигнала связи, уровня заряда аккумулятора и состояния охранной сигнализации, датчики положения заслонки и охранной сигнализации запорно-регулирующей арматуры (Патент РФ 109211, кл. E21B 47/00, 2011 г.).
Устройство не обеспечивает высокий уровень надежности дистанционного управления запорно-регулирующей арматурой из-за нестабильной работы источников питания на солнечных батареях, особенно в зимнее время и недостаточной величины емкости аккумуляторов для управления мощными приводами запорно-регулирующей арматурой на трубопроводах большого диаметра.
Задачей полезной модели является повышение надежности эксплуатации газораспределительных сетей.
Поставленная цель достигается тем, что в систему мониторинга и управления территориально-распределенной запорно-регулирующей арматурой газораспределительной сети, содержащую диспетчерский пункт с контроллером и приемопередающими узлами диспетчерского пункта и модули мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой с контроллерами взаимосвязанными с приемопередающими узлами модулей для обмена информацией с диспетчерским пунктом, аккумуляторные батареи с адаптерами и солнечными батареями, приводы для управления запорно-регулирующей арматурой, датчики давления на входе и выходе запорно-регулирующей арматуры соединенные с контроллерами, блоки регистрации давления на входах и выходах первой, второй и N-ой запорно-регулирующей арматуры, первые и вторые блоки сравнения давлений на первом, втором и N-ом участках газопроводов, задатчики допустимых перепадов давлений на участках газопроводов, блоки регистрации и управления положением заслонок первой, второй и N-ой запорно-регулирующей арматуры, блоки регистрации уровня сигнала связи, уровня заряда аккумулятора и состояния охранной сигнализации, датчики положения заслонки и охранной сигнализации запорно-регулирующей арматуры соединенные с контроллерами модулей мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой, информационные выходы контроллера диспетчерского пункта соединены с входами блоков регистрации давления на входах и выходах первой, второй и N-ой запорно-регулирующей арматуры, входами блоков регистрации положения заслонки, блоков регистрации уровня сигнала связи, уровня заряда аккумулятора и состояния охранной сигнализации первой, второй и N-ой запорно-регулирующей арматуры, информационные входы контроллера диспетчерского пункта соединены с выходами блоков управления положением заслонки первой, второй и N-ой запорно-регулирующей арматуры, первые входы первых блоков сравнения давлений на первом, втором и N-ом участках газопроводов соединены с выходами блоков регистрации давления на входах, а вторые входы с выходами блоков регистрации давления на выходах первой, второй и N-ой запорно-регулирующей арматуры, выходы первых блоков сравнения давлений соединены с первыми входами вторых блоков сравнения давлений на первом, втором и N-ом участках газопроводов между запорно-регулирующей арматурой, вторые входы которых соединены с выходами задатчиков допустимых перепадов давлений на первом, втором и N-ом участках газопроводов, дополнительно введены пневмоаккумуляторы, компрессоры поддержки давления в превмоаккумуляторах, датчики давления в превмоаккумуляторах, задатчики давления в превмоаккумуляторах, блоки сравнения давления в превмоаккумуляторах, блоки включения компрессоров, клапаны открытия и закрытия приводов для управления запорно-регулирующей арматурой, блоки регистрации снижения давления в превмоаккумуляторах, причем выходы контроллеров модулей мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой через клапаны открытия и закрытия приводов соединены с приводами управления запорно-регулирующей арматурой, аккумуляторные батареи через блоки включения компрессоров и компрессоры поддержки давления в превмоаккумуляторах соединены с пневмоаккумуляторами, выходы которых соединены с клапанами открытия и закрытия приводов, первые входы блоков сравнения давления в превмоаккумуляторах через датчики давления соединены с пневмоаккумуляторами, а вторые входы с задатчиками давления в превмоаккумуляторах, выходы блоков сравнения соединены с входами блоков включения компрессоров и контроллеров модулей мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой, информационные выходы контроллера диспетчерского пункта соединены с входами блоков регистрации снижения давления в превмоаккумуляторах первой, второй и N-ой запорно-регулирующей арматуры.
На фигуре представлена схема системы мониторинга и управления территориально-распределенной запорно-регулирующей арматурой газораспределительной сети.
Система мониторинга и управления территориально-распределенной запорно-регулирующей арматурой газораспределительной сети содержит диспетчерский пункт 1 с контроллером 2 и приемопередающими узлами 3 диспетчерского пункта и модули мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой 4 с контроллерами 5 взаимосвязанными с приемопередающими узлами 6 модулей для обмена информацией с диспетчерским пунктом, аккумуляторные батареи 7 с адаптерами 8 и солнечными батареями 9, приводы 10 для управления запорно-регулирующей арматурой 11, датчики давления на входе 12 и выходе 13 запорно-регулирующей арматуры соединенные с контроллерами, блоки регистрации давления на входах первой 14, второй 15 и N 16 запорно-регулирующей арматуры, блоки регистрации давления на выходах первой 17, второй 18 и N 19 запорно-регулирующей арматуры, первые блоки сравнения давлений на первом 20, втором 21 и N 22 участках газопроводов между запорно-регулирующей арматурой, задатчики допустимых перепадов давлений на первом 23, втором 24 и N 25 участках газопроводов, вторые блоки сравнения давлений на первом 26, втором 27 и N 28 участках газопроводов между запорно-регулирующей арматурой, блоки регистрации положения заслонки первой 29, второй 30 и N 31 запорно-регулирующей арматуры, блоки управления положением заслонки первой 32, второй 33 и N 34 запорно-регулирующей арматуры, блоки регистрации уровня сигнала связи 35, уровня заряда аккумулятора 36 и состояния охранной сигнализации 37 первой запорно-регулирующей арматуры, блоки регистрации уровня сигнала связи 38, уровня заряда аккумулятора 39 и состояния охранной сигнализации 40 второй запорно-регулирующей арматуры, блоки регистрации уровня сигнала связи 41, уровня заряда аккумулятора 42 и состояния охранной сигнализации 43 N - запорно-регулирующей арматуры, датчики положения заслонки 44 и охранной сигнализации 45 запорно-регулирующей арматуры, пневмоаккумуляторы 46, компрессоры 47 поддержки давления в превмоаккумуляторах, датчики давления 48 в превмоаккумуляторах, задатчики давления 49 в превмоаккумуляторах, блоки сравнения давления 50 в превмоаккумуляторах, блоки включения 51 компрессоров, клапаны открытия 52 и закрытия 53 приводов для управления запорно-регулирующей арматурой, блоки регистрации снижения давления 54 в превмоаккумуляторах.
Система мониторинга и управления территориально-распределенной запорно-регулирующей арматурой газораспределительной сети работает следующим образом.
В газораспределительной сети на каждой из N запорно-регулирующих арматур устанавливается модуль мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой 4, с контроллерами 5, обеспечивающими сбор информации с датчиков давления на входе 12 и выходе 13 запорно-регулирующей арматуры, датчиков положения заслонки 44 и охранной сигнализации 45. Питание модуля мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой 4 осуществляется от аккумуляторной батареи 7, заряжаемой через адаптер 8 от солнечной батареи 9. Также на контроллер 5 модуля мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой 4 поступает информация об уровне сигнала связи, уровня заряда аккумулятора и состояния охранной сигнализации запорно-регулирующей арматуры. Управление запорно-регулирующей арматурой 11 производится посредством привода 10. Информация со всех N модулей мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой 4 через приемопередающие узлы 6 модулей для обмена информацией с диспетчерским пунктом поступает на диспетчерский пункт 1 с контроллером 2 и приемопередающими узлами 3 диспетчерского пункта.
На диспетчерском пункте 1 отражается вся поступающая информация, которая в штатном режиме работы находится в допустимых пределах. С помощью первых блоков сравнения давлений на первом 20, втором 21 и N 22 участках газопроводов между запорно-регулирующей арматурой контролируется перепад давлений на этих участках. Сигнал, пропорциональный значениям перепадов давлений, поступает на вторые блоки сравнения давлений на первом 26, втором 27 и N 28 участках газопроводов, где сравнивается с допустимыми величинами, задаваемыми задатчики допустимых перепадов давлений на первом 23, втором 24 и N 25 участках газопроводов. В штатном режиме работы газораспределительной сети величина перепада давлений на участках газопроводов между запорно-регулирующей арматурой не превышает установленного для каждого участка допустимого значения. В случае возникновения каких-либо нарушений на участках газопроводов, в частности несанкционированной врезки в газопровод, его повреждение или разрыв перепад давлений превысит допустимое значение, что приведет к срабатыванию одного или нескольких вторых блоков сравнения давлений на первом 26, втором 27 и N 28 участках газопроводов. Кроме того, на диспетчерский пункт передаются уровни сигналов связи, заряда аккумулятора и состояния охранной сигнализации N запорно-регулирующих арматур газораспределительной сети. В результате диспетчер получает оперативную информацию о текущей работе участков газораспределительной сети между запорно-регулирующей арматурой.
В случае необходимости диспетчер имеет возможность через блоки управления положением заслонок первой 32, второй 33 и N 34 запорно-регулирующей арматуры посредством приводов 10 управлять запорно-регулирующей арматурой 11. При этом для обеспечения высокой достоверности передачи сигналов управления используются два параллельно работающих приемопередающих узла 3 диспетчерского пункта и модулей мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой 4.
Для обеспечения высокого уровня надежности срабатывания запорно-регулирующей арматуры, особенно в зимних условиях, когда электрические аккумуляторы малоэффективны и не обеспечивают большой ток управления мощными приводами запорно-регулирующей арматуры, привода выполнены как пневмопривода и применяются пневмоаккумуляторы 46, в которых с помощью компрессоров 47 поддерживается достаточное давления для надежного срабатывания запорно-регулирующей арматуры. Величина давления в пневмоаккумуляторах измеряется датчиками давления 48 и сравнивается на блоках сравнения давления 50 с требуемым значением, устанавливаемым с помощью задатчиков давления 49. В случае снижения давления в превмоаккумуляторе 46, блок сравнения давления 50 вырабатывает управляющий сигнал на блок включения 51 компрессоров и давление восстанавливается. Одновременно информация о снижении давления в превмоаккумуляторах 46 передается на диспетчерский пункт 1, где отображается с помощью блоков регистрации снижения давления 54 в превмоаккумуляторах. Для управления запорно-регулирующей арматурой посредством пневмоприводов 10 используются клапаны открытия 52 и закрытия 53. В результате от аккумуляторов не требуется большой емкости для непосредственного управления запорно-регулирующей арматурой, а необходимо обеспечить работу компрессоров 47 поддержки давления в превмоаккумуляторах 46. Это обеспечивается работой источников питания на солнечных батареях в зимнее время. Мониторинг текущего положения заслонок запорно-регулирующей арматуры осуществляется с помощью датчиков положения заслонки 44 и блоков регистрации положения заслонок запорно-регулирующей арматуры.
Таким образом, система мониторинга и управления территориально-распределенной запорно-регулирующей арматурой газораспределительной сети обеспечивает высокий уровень надежности управления запорно-регулирующей арматурой при нестабильной работе источников питания на солнечных батареях, особенно в зимнее время при недостаточной величине емкости аккумуляторов для непосредственного управления мощными приводами запорно-регулирующей арматурой.
Система мониторинга и управления территориально-распределенной запорно-регулирующей арматурой газораспределительной сети, содержащая диспетчерский пункт с контроллером и приемопередающими узлами диспетчерского пункта и модули мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой с контроллерами, взаимосвязанными с приемопередающими узлами модулей для обмена информацией с диспетчерским пунктом, аккумуляторные батареи с адаптерами и солнечными батареями, приводы для управления запорно-регулирующей арматурой, датчики давления на входе и выходе запорно-регулирующей арматуры, соединенные с контроллерами, блоки регистрации давления на входах и выходах первой, второй и N-й запорно-регулирующей арматуры, первые и вторые блоки сравнения давлений на первом, втором и N-м участках газопроводов, задатчики допустимых перепадов давлений на участках газопроводов, блоки регистрации и управления положением заслонок первой, второй и N-й запорно-регулирующей арматуры, блоки регистрации уровня сигнала связи, уровня заряда аккумулятора и состояния охранной сигнализации, датчики положения заслонки и охранной сигнализации запорно-регулирующей арматуры, соединенные с контроллерами модулей мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой, информационные выходы контроллера диспетчерского пункта соединены с входами блоков регистрации давления на входах и выходах первой, второй и N-й запорно-регулирующей арматуры, входами блоков регистрации положения заслонки, блоков регистрации уровня сигнала связи, уровня заряда аккумулятора и состояния охранной сигнализации первой, второй и N-й запорно-регулирующей арматуры, информационные входы контроллера диспетчерского пункта соединены с выходами блоков управления положением заслонки первой, второй и N-й запорно-регулирующей арматуры, первые входы первых блоков сравнения давлений на первом, втором и N-м участках газопроводов соединены с выходами блоков регистрации давления на входах, а вторые входы с выходами блоков регистрации давления на выходах первой, второй и N-й запорно-регулирующей арматуры, выходы первых блоков сравнения давлений соединены с первыми входами вторых блоков сравнения давлений на первом, втором и N-м участках газопроводов между запорно-регулирующей арматурой, вторые входы которых соединены с выходами задатчиков допустимых перепадов давлений на первом, втором и N-м участках газопроводов, отличающаяся тем, что в устройство дополнительно введены пневмоаккумуляторы, компрессоры поддержки давления в пневмоаккумуляторах, датчики давления в пневмоаккумуляторах, задатчики давления в пневмоаккумуляторах, блоки сравнения давления в пневмоаккумуляторах, блоки включения компрессоров, клапаны открытия и закрытия приводов для управления запорно-регулирующей арматурой, блоки регистрации снижения давления в пневмоаккумуляторах, причем выходы контроллеров модулей мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой через клапаны открытия и закрытия приводов соединены с приводами управления запорно-регулирующей арматурой, аккумуляторные батареи через блоки включения компрессоров и компрессоры поддержки давления в пневмоаккумуляторах соединены с пневмоаккумуляторами, выходы которых соединены с клапанами открытия и закрытия приводов, первые входы блоков сравнения давления в пневмоаккумуляторах через датчики давления соединены с пневмоаккумуляторами, а вторые входы - с задатчиками давления в пневмоаккумуляторах, выходы блоков сравнения соединены с входами блоков включения компрессоров и контроллеров модулей мониторинга и управления запорно-регулирующей арматурой, информационные выходы контроллера диспетчерского пункта соединены с входами блоков регистрации снижения давления в пневмоаккумуляторах первой, второй и N-й запорно-регулирующей арматуры.
