КИПиА

Промышленная автоматизация

ИБП

Источники бесперебойного питания

SMART TANK - прецизионное измерение массы в резервуарах

ПродукцияОборудование Emerson Process ManagementТрадиционные системы HTGSMART TANK - прецизионное измерение массы в резервуарах

SMART TANKTM - ПРЕЦИЗИОННОЕ ИЗМЕРЕНИЕ МАССЫ В РЕЗЕРВУАРАХ

  

  Целыми десятилетиями пользователи искали улучшений в технике мониторинга и учета продукции в резервуарных парках. С их точки зрения нужна была простая технология, которая хорошо вписалась бы в существующие производства, обладала высокой точностью и надежностью, в то же время предлагая невысокие эксплуатационные затраты. В середине 1980-х, технология производства датчиков давления и микропроцессорной техники достигли уровня, который позволил добиться точности и стабильности, требуемой для прецизионного измерения в резервуарах. Такая система была создана, доказала право на существование и число систем гидрометрирования (гидростатического измерения массы) резервуаров “Розмаунт” (СГР) во всем мире сегодня исчисляется тысячами. Система СГР продолжает жить, развиваться и подтверждать свой высокий класс, являясь надежной и четко-ориентированой гидрометрической системой.

СООТВЕТСТВИЕ СТАНДАРТАМ

   Система гидростатического измерения массы в резервуарах фирмы Розмаунт (СГР) является примером соответствия и приверженности открытым системам и стандартам. Например, в области коммуникации, для всех интеллектуальных приборов Розмаунт семейства “SMART Family” используется HART-протокол (Highway Addressable Remote Transducer), а на уровне Управления (в ЦПУ) протокол MODBUS поддерживается посредством интерфейсов RS-485 либо RS-232-C. В области гидрометрирования резервуаров, стандарт Американского Института Нефти (API) Chapter 3.1B, касающийся автоматического гидрометрирования резервуаров (ATG) и опубликованный в Апреле 1992 года, включает в себя технологию HTG/СГР. На международном уровне, Международная Организация по Стандартизации (ISO) в 1993 году завершила создание стандарта на HTG, основанного на массе, полученной прямым измерением статического давления. Соответствие стандартам качества для всей продукции Группы Розмаунт было продемонстрировано награждением Сертификатами Соответствия стандарту ISO-9001 в части конструкции, изготовления, испытаний и обслуживания измерительных приборов. Этот сертификат распространяется и на изготовление Системы гидростатического измерения массы продукта в резервуарах, подтверждая приверженность Розмаунт следовать стандартам высокого качества.

КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ “SMART TANK HTG”

   Компания “Розмаунт Инк.”, мировой лидер в производстве приборов измерения давления, внедрила свою передовую технологию производства сенсоров давления в технологию гидрометрирования резервуаров, что привело к созданию системы Rosemount “SMART TANK HTG” - самой надежной, точной и стабильной системы измерений для резервуаров. Система SMART TANK сконструирована так, что ее несложно смонтировать и просто эксплуатировать и обслуживать при низких затратах. Более важно, то, что для монтажа системы не требуется прекращать эксплуатацию резервуара. Непосредственно на резервуаре обычно имеют дело со следующими компонентами HTG: - один или более высокоточных датчиков давления; - точечный сенсор температуры; - гидростатическое интерфейсное устройство (HIU); - HART коммуникатор модели 275.

   Мостом между ЦПУ и Резервуарным Парком служит Прикладной Интерфейсный Модуль (AIM), который обеспечивает и питание, и коммуникацию по шине MODBUS с модулями HIU. Оператор взаимодействует с процессом посредством программного системного пакета SMART TANK SYSTEM SOFTWARE, функционирующего на базе персонального компьютера, связанного с Системами Управления производства Фишер-Розмаунт, либо другими системами верхнего уровня.

ДАТЧИК ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

   Сердцем Системы гидрометрирования резервуаров фирмы Розмаунт (СГР) является датчик гидростатического давления модели 3001. Используя технологию емкостной кремниевой ячейки для измерения давления, датчик модели 3001 обеспечивает исключительно точное измерение давления (0,02%), на базе которого система рассчитывает такие параметры как массу, плотность, объем и уровень. Комбинация проверенной на практике технологии создания сенсоров давления, и современной микропроцессорной технологии, воплощенная в модели 3001, позволяет выполнять удаленную диагностику, конфигурацию и взаимозаменяемость датчиков без перенастройки и переконфигурирования других системных компонентов HTG. Эта модульная концепция лежит в основе всех других компонентов системы Rosemount SMART TANK, что создает максимальную гибкость и наименьшие эксплуатационные затраты вашей Системы гидростатического измерения массы.

ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ИНТЕРФЕЙСНОЕ УСТРОЙСТВО (HIU)

   Гидростатическое интерфейсное устройство (HIU) модели 3201 выполняет все расчеты для системы HTG, имеющие отношение к резервуару. Используя сигналы от одного до трех датчиков давления, HIU рассчитывает массу, плотность, объем и уровень, используя набор уравнений, указанных на рисунке в упрощенной форме. В качестве дополнительного оборудования к HIU может служить встраиваемый жидкокристаллический индикатор, который свободно конфигурируется пользователем для отображения желаемых параметров в соответствующих желаемых инженерных единицах. Учитываются деформация оболочки резервуара (вызванная изменениями окружающей температуры и локальной гравитацией), плотность воздуха, а также реализованы общесистемные компенсационные механизмы, чтобы получить оптимальные значения требуемых от HTG параметров.

ПОМИМО ГИДРИРОВАНИЯ …

   Гидростатическое интерфейсное устройство (HIU) модели 3201 обладает гораздо большими возможностями, чем предполагает традиционная система измерения уровня. Рассчитываемые HTG параметры могут быть использованы для оперативных целей, таких как мониторинг отпуска готовой продукции и управление сигнализацией. Например, модуль HIU может сигнализировать о потенциальной утечке продукта из резервуара, основываясь на величинах мертвого диапазона массы. Также, в потенциале можно избежать нежелательного смешивания разных (возможно, дорогих) продуктов, поскольку HIU определяет и сигнализирует о ненормальных вариациях плотности продукта.

ПРИКЛАДНОЙ ИНТЕРФЕЙСНЫЙ МОДУЛЬ (AIM)

   Прикладной Интерфейсный Модуль (AIM) модели 3402 работает в качестве связующего звена между модулем HIU (гидростатическое интерфейсное устройство) и вышестоящей системой. Поддерживая стандарты RS-485, либо RS-232-C для целей коммуникации, AIM “разговаривает” с системой верхнего уровня используя протокол MODBUS (Модбас). Один модуль AIM обеспечивает коммуникацию по протоколу MODBUS с максимум 14 модулями HIU а также и подвод питания к ним по одной витой паре проводов. Модули HIU имеют различную адресацию на линии в этом случае, образуя информационную сеть. Эта уникальная особенность AIM собирать информацию воедино, обеспечивает модульность и гибкую архитектуру системы в случае автоматизации больших резервуарных парков, обычно строящимися неподалеку от нефтеперерабатывающих заводов либо географически разбросанных маркетинговых и распределительных терминалов.

MARK-SPACE MODBUS ТРАНСЛЯТОР

   Транслятор модели 3401 служит в качестве интерфейса между традиционной (ленточной) системой контроля уровня и системой верхнего уровня. Транслятор позволяет HTG успешно сосуществовать с традиционной технологией контроля резервуаров, используя RS-232-C либо RS-485, либо два сразу – посредством МОДБАС, как общей локальной сети коммуникации между двумя измерительными системами и системой верхнего уровня. Транслятор обеспечивает коммуникацию с уровнемерами Whessoe Varec моделей 1800, 1900 и 6500 (до 48 штук) или любым другим ленточным устройством, которое совместимо по структуре сообщений.

ГИБКОСТЬ СИСТЕМЫ “SMARTTANKHTG”

   Элементы системы гидрометрирования резервуаров фирмы Розмаунт можно выстроить по типу “кирпичного дома”, выбирая наилучший вариант системы. Таким образом, могут быть найдены конфигурации системы HTG, способные удовлетворить специфические требования заказчиков в нефтеперерабатывающей , нефтехимической и химической, пищевой и фармацевтической промышленности. Это стало возможно благодаря уникальным возможностям, предоставляемым интеллектуальным семейством приборов “SMART TANK” плюс внедрение стандартов в эти продукты там, где только возможно.

ГИБКОСТЬ МОНИТОРИНГА РЕЗЕРВУАРОВ

   Как показано на странице 4, архитектура системы гидрометрирования резервуаров фирмы Розмаунт обеспечивает безударную и полную интеграцию HTG с традиционными системами контроля уровня. Один метод достижения этого – использовать Транслятор 3401, преобразующий стандарт коммуникации традиционной ленточной системы контроля уровня в протокол МОДБАС и передачу наверх посредством RS-232-C либо RS-485. Альтернативно, может потребоваться осуществить интеграцию кодировочного устройства, основанного на протоколе HART, с верхним уровнем мониторинга резервуаров Розмаунт. Используя кодировщик, например 4110 Whessoe Varec, информация об уровне в резервуаре передается в модуль 3201 HIU Розмаунт и затем на верхний уровень посредством прикладного интерфейсного модуля AIM. Конечно, оба варианта - технология HTG и традиционная технология измерения уровня могут располагаться на единой коммуникационной сети МОДБАС с обеспечением питания устройств, таким образом реализуя подход “автоматизации приращения”.

ГИБКОСТЬ ВЕРХНЕГО УРОВНЯ

   На уровне помещения Операторной (ЦПУ) возможно использование Персонального Компьютера с программным пакетом 3801 SMART TANK System Software производства Fisher-Rosemount Control Systems либо другой системы верхнего уровня. Программный пакет 3801 “СМАРТ ТАНК ” имеет функции отображения информации, сигнализации и выдачи полных рапортов о состоянии резервуара, на основе информации получаемой от резервуарного парка. Информация о резервуаре доступна во многих стандартных форматах, начиная, скажем с обзорной диаграммы всего парка и кончая детальной специфической информацией по резервуару, дисплеями диагностики и аварийных сообщений.

   Программный пакет 3801 разработан с целью обеспечения максимальной легкости и удобства работы Оператора посредством использования функциональных специальных клавиш и наличия доступа “мышью”. Распределенная Система Управления RS-3 имеет преимущества в использовании информации, предоставляемой HTG, для целей интегрированной автоматизации объекта на уровне использования системных пакетов DIGIBLEND и ABC Batch , работающих на RS-3. HTG предоставляет пакету DIGIBLEND прецизионные объемные характеристики резервуаров для обеспечения слежения за наличием каждого компонента, предназначенного для последующего смешения. Пакет ABC Batch получает неоспоримое преимущество от работы с HTG там, где требуется точное управление рецептурами с использованием прямого измерения массы. Типично, система SMART TANK обеспечивает точностные показатели лучше, чем тензометрические датчики или механические измерительные линейки. Другие распределенные системы управления могут быть легко интегрированы с системой HTG, включая например предлагаемые фирмами Бэйли (Bailey), Фишер& Портер (Fisher&Porter), Фоксборо (Foxboro) и Хоневелл (Honeywell). С системами типа SCADA (Супервизорное Управление и Прием Данных), используемых для создания систем телеметрии при организации распределения и сбыта продуктов. Там, где может потребоваться более одной Операторской станции, т.е. одна установлена по месту, а другая – в основном помещении ЦПУ. Многовариантная природа использования верхнего уровня системой SMART TANK как нельзя лучше подходит для применений такого рода.

ГИБКОСТЬ В УПРАВЛЕНИИ

Автоматизацию резервуарных парков во многих случаях требуется осуществлять с помощью внедрения системы SMART TANK HTG. Далее, если пользователь склонен к внедрению стратегии управления, основанной на Программируемых Логических Контроллерах (ПЛК), то система SMART TANK HTG является совместимой с ПЛК всех основных поставщиков этой продукции, как то Аллэн Брэдли (Allen Bradley), Модикон (Modicon), Дженерал Электрик (GE), Сименс (Simens). Интерфейсные возможности ПЛК позволяют пользователю осуществлять удаленное управление насосами и клапанами, также как и осуществлять большой набор других задач при автоматизации резервуарных парков. Что касается распределенных систем управления (DCS), то в комплекте с системой SMART TANK HTG предлагается интерфейс МОДБАС RS-232-C либо RS-485, с помощью которых легко совместить гидрометрирование и стратегию управления, предлагаемую системами управления этого типа. Системы управления на базе техники SCADA, обычно используют Удаленные Терминальные Устройства (RTU) для работы с локальными средствами управления, которые могут быть интегрированы в SMART TANK HTG через использование возможности локальной обработки и управление базой данных Удаленного Терминального Устройства.

ГИБКОСТЬ В ПРИМЕНЕНИИ

Семейство приборов и продуктов, составляющих систему SMART TANK HTG способно решить проблемы гидрометрирования во многих случаях применения, которые имеют место в целом спектре отраслей промышленности. Эта способность еще более расширена и углублена спектром предлагаемых моделей датчиков давления. В дополнение к стандартным фланцевым и резьбовым (NPT) креплениям, предлагаются варианты с возможностью продувки (пропаривания) пространства перед мембраной, а также датчики высоко-температурного исполнения, что обеспечивает применение HTG практически для всех обозримых типов сред и продуктов в обозримом диапазоне их температур и давлений. Известно, что хотя вертикальные цилиндрические резервуары используются для хранения сырой нефти и нефтепродуктов, также существуют резервуары высокого давления, иногда с давлением до 300 psi (21,0 кг/см2).

Эти резервуары используются для хранения ШФЛУ – как горизонтальные цилиндрические, так и сферического типа. Гудрон и близкие к нему нефтепродукты, такие как битум, очень часто трудно измерять с помощью традиционной технологии из-за высоких температур и вязкостей продуктов. Фирма Розмаунт предлагает датчики давления и решение проблем для таких типов резервуаров в том числе. Измерение уровня раздела фаз (придонного уровня воды) часто реализуется в некоторых нефтехимических процессах с использованием систем SMART TANK фирмы Розмаунт. Решение, предлагаемое фирмой Розмаунт является исключительно дополняющим архитектуру гидрометрирования HTG и может быть приобретено и установлено на более поздней стадии, если этого не сделано изначально. Имея параметр придонного уровня воды, модуль HIU рассчитывает чистое содержание нефти по массе и объему, сигнализируя о превышении допустимого уровня, установленного пользователем. В пищевой промышленности и при производстве напитков находят применения наши датчики давления гигиенического исполнения, сопряженные с прикладным математическим обеспечением, имеющемся в модуле HIU, которое позволяет рассчитывать специальные параметры, как то: - уровень хранения; масса продукта; градусы Брикса (Brix); градусы Боллинга (Balling), градусы Бауме (Baume’) и процент Плато (% Plato).

Примером специфического применения при производстве напитков может служить использование выходного сигнала 4-20 мА из модуля HIU, интегрированном в контур локального контроллера расхода, чей параметр величины расхода основан на значении градусов Брикс, извлекаемом из базы данных HIU.

ХРАНЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВКА НЕФТИ

Требования к хранению и транспортировке нефти (OM&S) охватывают все основные сегменты нефтяной промышленности, включая добычу, транспортировку, промышленную переработку и отгрузочные терминалы. Основное применение, присутствующее во всех этих областях - это гидрометрирование резервуаров. Система SMART TANK прекрасно приспособлена для решения задач управления учетом продукции, существующими во всех этих областях. Более того, прецизионное измерение параметров резервуаров может быть использовано при решении задач общезаводского учета продукции и материального баланса, основанного на массе и обнаружения протечек резервуаров.SMART TANK HTG -

SMARTTANKHTG – КОМПЛЕКСНОЕ СИСТЕМНОЕ РЕШЕНИЕ

Отличное качество измерений, обязательное соблюдение стандартов, регулирующих гидрометрирование резервуаров, открытая архитектура системы и широкая гибкость системы в совокупности с решением задач по транспортировке и хранению нефти делают Систему SMART TANK HTG фирмы Розмаунт вашим наилучшим выбором для целей автоматизации резервуарных парков. Для получения дополнительной информации о том, как достичь максимальной эффективности от внедрения Системы SMART TANK HTG, обращайтесь к фирме Фишер-Розмаунт.

ГИБКОСТЬ В ОБСЛУЖИВАНИИ

Фирма Фишер-Розмаунт предлагает гибкое и талантливое решение вопроса обслуживания системы SMART TANK используя интеллектуальный коммуникатор модели 275 SMART FAMILY INTERFACE и программный пакет модели 3601 PCConfig System Software. Работа непосредственно у резервуара либо обслуживание в лаборатории КИПиА может быть выполнено с помощью одного коммуникатора 275 SFI. Жидкокристаллический дисплей, имеющий 4 строки по 20 символов каждая, а также функциональная клавиатура и выбор с помощью системы меню делают коммуникатор идеальным средством для небольших и несложных действий по обслуживанию. Для более сложных процедур, либо в случае необходимости удаленного доступа к оборудованию на резервуаре - используется системный пакет модели 3601 PCConfig System Software.

Отличающийся утилитами конфигурирования и обслуживания для гидростатической системы Розмаунт и традиционных приборов измерения уровня, пакет 3601 поддерживает и работает с модулем 3201 (HIU, или Гидростатическое Интерфейсное Устройство), поздние версии интерфеисного модуля 7501 HIU и Транслятор модели 3401. Испльзуя преимущество Прикладного Интерфейсного Модуля в гибких и многосторонних возможностях коммуникации с верхним уровнем по сети SMART TANK, PCConfig позволяет осуществлять работы по обслуживанию без нарушения нормальной работы и функционирования всей системы. Основные особенности пакета Pcconfig: - Считывание, редактирование, хранение и запись базы данных HIU и Транслятора

Проверка сети MODBUS и идентификация устройства, включая мониторинг в реальном масштабе времени информации, связанной с HIU.

Поддержка других специальных функций, ориентированных на работу с устройствами как то: обнуление модуля HIU и подстройка нуля датчиков давления, подключенных к конкретному HIU. ПО Системы PCConfig c HIU модели 3201 и AIM 3402 Экран Таблицы Обвязки Резервуаров

ПО Системы PCConfig Автоматическое конфигурирование Транслятора модели 3401.