УЧЕБНЫЙ ТРЕНАЖЕРНЫЙ КОМПЛЕКС "АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ" Российский патент 2011 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к средствам обучения и может использоваться в газоперерабатывающей, нефтеперерабатывающей и других областях промышленности для подготовки технологического оперативного персонала для допуска к самостоятельной работе в целях приобретения практических навыков по контролю за технологическими процессами.

Известен «Тренажер вождения», RU 72563, МПК G09B 9/04, предназначенный для отработки навыков вождения у обучаемых. Недостатком тренажера вождения является невысокая функциональность.

Известен также «Стенд для исследований процессов фильтрации углеводородных флюидов», RU 72347, МПК G09B 23/16 включающий модель пласта, помещенную в термостатирующий блок, датчики давления и температуры, систему заполнения исследуемыми газами и жидкостями, блок создания рабочего давления и блок разделительных цилиндров, регулятор давления, газовый счетчик, вакуумный насос, систему регулирования и контроля параметров процессов фильтрации, отличающийся тем, что в состав стенда включена детонационная камера сгорания для исследования результатов теплового и ударно-волнового воздействия на модели нефтяных и газовых пластов.

Предлагаемая полезная модель решает только техническую задачу определения результатов теплового и ударно-волнового воздействия на исследуемый объект.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является «Стенд для исследований процессов фильтрации углеводородных флюидов», RU 72347, МПК G09B 23/16. Основным недостатком указанного прототипа является то, что с его помощью решаются задачи по изучению воздействий возникающих при проведении физического моделирования нефтяных и газовых пластов.

Задача, решаемая изобретением, - расширение функциональных возможностей учебного тренажерного комплекса «Автоматическое регулирование и теплотехнический контроль», достигаемая за счет анализа состояния исполнительных механизмов и датчиков контроля состояния среды и адекватного отражения их работы в комплексе с динамическими устройствами визуализации процесса.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется принципиальной схемой, представленной на фиг.1 и 2.

Учебный тренажерный комплекс включает в себя емкость В01, разделенную перегородкой на две неравные части, левую и правую. В емкости находится вода, которая перекачивается насосом 12 (Р01) из одной части емкости в другую. При помощи запорной арматуры 2, 3, 5, 6 изменяется направление потока перекачиваемой воды и место ее отбора, соответственно меняются и характеристики объекта управления. Также предусмотрена возможность полной откачки воды в канализацию, открыв запорную арматуру 16. Расход перекачиваемой воды регулируется клапаном 20 (FV 001), установленным на линии перекачки. Клапан 20 является составной частью контура регулирования расхода перекачиваемой воды, в данный контур также входят: позиционер и блок измерения расхода, состоящий из преобразователя перепада давления 9 (FT 001), стандартного сужающего устройства - диафрагмы 13 (FE 001), импульсных линий. Вспомогательным оборудованием в данном контуре является фильтр-редуктор, служащий для очистки и поддержания заданного значения давления воздуха, поступающего в позиционер от компрессора, установленного в отдельном помещении. Расход перекачиваемой воды измеряется и наглядно представляется индикатором расхода 4 (FI 002). Для контроля давления на линии перекачки установлены датчик давления 19 (РТ 002), технический манометр 14 (PI 01) и электроконтактный манометр 22 (PIS 003). Изменение давления перед регулирующим клапаном 20 можно производить при помощи запорной арматуры 17, установленной на байпасной линии. Уровень воды в правой части емкости измеряется датчиком уровня 11(LT 002) и контролируется по индикатору уровня 10 (LI 001). Для автоматического отключения насоса 12 (Р01) и включения сигнализации о предельно низком уровне воды в левой части емкости, в ней установлен контактор уровня 8 (LSL 03). Температура воды в емкости измеряется термометром сопротивления 15 (ТЕ 001).

Значения измеряемых параметров с первичных преобразователей (датчиков) поступают на щит управления и контроля фиг.1 и фиг.4.

На щите установлены: регулятор расхода 25 (FIC 001), регистратор 26 (FIR 001, PIR 001, LIR 002) с тремя каналами регистрации, станция замещения, индикатор температуры 29 (TIR 001), табло сигнализации предельных значений 27 (FAL 001, PAL 003, LAL 002, LAL 003), кнопки управления табло, ключи пуска и остановки компрессора и насоса с сигнальными лампами.

Для отображения положений запорной и запорно-регулирующей арматуры, уровней в каждой части емкости и направлений движения рабочей среды по трубопроводам, тренажерный комплекс имеет информационные связи с динамической мнемосхемой.

Динамическая мнемосхема размещена на пластиковой основе и соответствует принципиальной схеме, изображенной на фиг.1.

Световая индикация мнемосхемы выполнена на единичных светодиодах (зеленого и красного для индикации положения запорной и запорно-регулирующей арматуры) свечения. Светодиоды, индицирующие состояние трубопроводов, логически собраны в матрицу зеленых светодиодов, имеющую вертикальные и горизонтальные линии управления.

Возможности тренажерного комплекса (фиг.1)

1. Ознакомление с тренажерным комплексом.

Тренажерный комплекс в отключенном состоянии. В данном положении есть возможность ознакомить обучаемых с полной обвязкой тренажерного комплекса, расположением запорной и запорно-регулирующей арматуры, датчиков давления, расхода, уровня, температуры и устройством щита управления.

2. Проверка тренажерного комплекса в работе

Подается электропитание на щит управления и контроля (фиг.4). Ключом запускается компрессор (установленный в отдельном помещении) и через фильтр-редуктор воздух подается на позиционер, а от него на регулирующий клапан 20. На щите управления регулятором 25 в ручном режиме устанавливается максимальный расход рабочей среды. Запорная арматура 2, 3, 5, 6 и регулирующий клапан 20 открыты, запорная арматура 17 закрыта. Ключом с щита управления запускается насос 12 (Р01) и проводится проверка всех контрольно-измерительных приборов и автоматики, изменяя вручную регулятором 25 расход рабочей среды.

3. Режим контроля срабатывания автоматического блокировочного устройства по уровню в левой части емкости В 01.

Запорная арматура 2, 6 и регулирующий клапан 20 открыты, а запорная арматура 3, 5, 17 закрыта. Включается насос 12 (Р01) и рабочая среда перекачивается из левой части емкости В01 в правую. Повышение уровня в правой части емкости можно контролировать по индикатору уровня 10 (LI 001) и на регистраторе 26 (LIR 002). При достижении в левой части емкости 20% уровня, срабатывает контактор уровня 8 (LSL 03), который подает сигнал на блокировочное устройство (расположено в щите управления и контроля), которое в свою очередь останавливает насос и включает световую и звуковую сигнализацию. Момент срабатывания контактора уровня подлежит регулировке, если он сработал раньше или позже. Если насос не остановился или не сработала сигнализация, то проводится поиск неисправности.

4. Режим контроля срабатывания автоматического блокировочного устройства по уровню в правой части емкости В01.

Запорная арматура 3, 5 и регулирующий клапан 20 открыты, а запорная арматура 2, 6, 17 закрыта. Включается насос 12 (Р01) и рабочая среда перекачивается из правой части емкости В01 в левую. Понижение уровня в правой части емкости можно контролировать по индикатору уровня 10 (LI 001) и на регистраторе 26 (LIR 002). При достижении в правой части емкости 40% уровня, срабатывает датчик уровня 11 (LT 002), который подает сигнал на блокировочное устройство (расположено в щите управления и контроля). Блокировочное устройство останавливает насос и включает световую и звуковую сигнализацию. При необходимости датчик уровня 11 (LT 002) настраивается.

5. Режим воздействия на систему регулирования через байпасную линию.

Запорная и запорно-регулирующая арматура находятся в положении предыдущего режима. Регулятор 25 переведен в автоматический режим. В процессе работы тренажерного комплекса открывается запорная арматура 17, расположенная на байпасной линии. В результате, перед регулирующим клапаном 20 происходит падение давления и, как следствие, снижается расход. Цель - произвести воздействие на систему регулирования по расходу, проследить по регистратору 26 и проанализировать, как сработают все механизмы, входящие в систему регулирования расхода и в течение какого времени регулирующий клапан 20 выйдет на заданный режим. При необходимости произвести настройку позиционера.

Выполнение практических работ.

Практическая работа №1. Проведение ТО-3 преобразователя перепада давления PMD 230 фирмы Endress + Hauser, используемого в цепи регулирования расхода.

Блок измерения расхода (фиг.3) состоит из следующих элементов:

- первичный преобразователь расхода, диафрагма FE001 (поз.13);

- импульсные линии (поз.44);

- преобразователь перепада давления PMD 230 фирмы Endress + Hauser FT001 (поз.9);

- запорная арматура (поз.34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 42, 43);

- газосборный сосуд (поз.41).

Порядок выполнения работы

1. Отключить преобразователь 13 от импульсных линий, последовательно закрыв отсекающий вентиль 38, открыв уравнительный вентиль 40, закрыв отсекающий вентиль 39.

2. Плавно открыть на импульсной линии дренажный вентиль 36, проверить проходимость импульсной линии (продуть импульсную линию). Закрыть дренажный вентиль 36.

3. Плавно открыть на импульсной линии дренажный вентиль 37, проверить проходимость импульсной линии (продуть импульсную линию). Закрыть дренажный вентиль 37.

4. Плавно приоткрыть вентиль сброса газа 43 с левого газосборного сосуда 41 и закрыть его после появления жидкости.

5. Плавно приоткрыть вентиль сброса газа 42 с правого газосборного сосуда 41 и закрыть его после появления жидкости.

6. Подать давление на преобразователь перепада давления 9 (FT 001), открыв отсекающий вентиль 38.

7. С помощью игольчатых клапанов 45 на фланцах датчика поочередно удалить газовые пробки из камер датчика до появления жидкости.

8. Произвести коррекцию нуля преобразователя с использованием внешних регулировочных кнопок (фиг.5а, 5в, см. таблицу).

Функции внешних кнопок Однократное нажатие кнопки (см. фиг.5в) +Z Увеличить нижний предел (ноль) на 1 единицу -Z Уменьшить нижний предел (ноль) на 1 единицу +S Увеличить верхний предел (диапазон) на 1 единицу -S Уменьшить верхний предел (диапазон) на 1 единицу Одновременное однократное нажатие обеих двух кнопок +Z и -Z Принять действующее значение давления за нижний предел (ноль), т.е. присвоить значение токового выхода 4,00 мА +S и -S Принять действующее значение давления за верхний предел, т.е. присвоить значение токового выхода 20,00 мА

9. Включить преобразователь в работу, закрыв уравнительный вентиль 40, затем открыв отсекающий вентиль 39.

10. Произвести осмотр преобразователя на предмет соблюдения требований к взрывозащищенному электрооборудованию.

11. Проверить наличие показаний на 1-м канале (FIR 002) регистратора Модумат 100, (поз.26).

Практическая работа №2. Проведение ТО-3 электроконтактного манометра ЭКМ-1У.

Манометры, вакуумметры и мановакуумметры показывающие электроконтактные предназначены для измерения избыточного и вакуумметрического давления жидкостей, газа и пара и управления внешними электрическими цепями путем включения и выключения контактов в схемах сигнализации, автоматики в блокировки технологических процессов.

Манометры, вакуумметры и мановакуумметры (в дальнейшем приборы) изготовливаются с замыкающими и размыкающими контактами сигнального устройства, имеющими установку на срабатывание при верхнем и нижнем заданных значениях давления.

Электроконтактный манометр ЭКМ-1У поз.22 (фиг.1) установлен в линии подачи воды в емкость после регулирующего клапана 20. При понижении давления до 0,1 кгс/см (останов насоса, закрытие клапана) выдает сигнал в схему аварийно-предупредительной сигнализации о понижении давления.

Порядок проведения ТО-3. (Фиг.6)

1. Отключить электроконтактный манометр от импульсной линии, повернув трехходовой кран 53 в положение, отсекающее манометр от импульсной линии и соединяющее его с атмосферой.

2. Снять защитную крышку клеммной колодки 59.

3. Проверить отсутствие напряжения на клеммах 56, 57 и 58.

4. Проверить наличие маркировки на проводах, при необходимости обновить маркировку.

5. Открутив винты клемм 56, 57, 58 колодки, снять провода.

6. Произвести очистку клемм от загрязнений.

7. Снять стопорное кольцо 51 стекла манометра, снять стекло.

8. Произвести очитку контактов электроконтактного устройства 50 с помощью ластика, протереть контакты спиртом.

9. Проверить положение стрелки 46 манометра.

10. Установить на место стекло и стопорное кольцо 51.

11. Вставить отвертку в шлиц головки 49, передвинуть нижнюю уставку 47 вверх до упора, подвижный контакт нижней у ставки должен дойти до конца шкалы. Вернуть уставку на место.

12. Вставить отвертку в шлиц головки 49, передвинуть верхнюю уставку 48 вниз до упора, подвижный контакт нижней уставки должен дойти до начала шкалы. Вернуть уставку на место.

13. Проверить с помощью мультиметра сопротивление замкнутых контактов группы.

14. Установить нижнюю уставку 47 на точку срабатывания 0,1 кгс/см².

15. С помощью струбцины 55 установить на трехходовой кран 53 присоединительный штуцер 54.

16. Подключить калибратор давления к штуцеру 54 и клеммам 56, 57, 58 сигнального устройства.

17. Проверить правильность показаний манометра по пяти точкам и точки срабатывания контактного устройства. Погрешность показаний и сигнализации не должна превышать установленной.

18. Отсоединить калибратор от манометра, снять струбцину 55 со штуцером 54.

19. Установить провода на клеммы, в соответствии с маркировкой, затянуть винты.

20. Установить защитную крышку клеммной колодки 59.

21. Подключить электроконтактный манометр к импульсной линии, повернув трехходовой вентиль 53 в положение, соединяющее манометр с импульсной линией.

Изобретение относится к средствам обучения, а именно к учебным тренажерам для приобретения и отработки практических навыков технологическим оперативным персоналом по техническому обслуживанию и регулировке приборов теплотехнического контроля и автоматики при первичном обучении и при повышении квалификации. Устройство включает емкость для наполнения жидкости, разделенную перегородкой, основную запорную арматуру, регулирующий клапан, датчик уровня жидкости в правой части емкости, контактор уровня жидкости в левой части емкости, насос, технический манометр, датчик давления; электроконтактный манометр, индикатор расхода, диафрагму, датчик расхода, датчик температуры, указатели уровня жидкости, регулятор расхода, регистрирующие приборы расхода, давления, уровня, температуры, устройства сигнализации расхода, давления, уровня. При этом емкость обвязана системой всасывающих, нагнетательных и вспомогательных трубопроводов, а также имеет информационные связи с динамической мнемосхемой для отображения положений запорной и запорно-регулирующей арматуры, уровней в каждой части емкости и направления движения рабочей среды по трубопроводам в динамике. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей учебного тренажерного комплекса. 7 ил.

Учебный тренажерный комплекс включает емкость для наполнения жидкости, разделенную перегородкой, основную запорную арматуру; регулирующий клапан; датчик уровня жидкости в правой части емкости; контактор уровня жидкости в левой части емкости; насос; технический манометр; датчик давления; электроконтактный манометр; индикатор расхода; диафрагму; датчик расхода; датчик температуры; указатели уровня жидкости; регулятор расхода; регистрирующие приборы расхода, давления, уровня, температуры; устройства сигнализации расхода, давления, уровня, при этом емкость обвязана системой всасывающих, нагнетательных и вспомогательных трубопроводов, а также имеет информационные связи с динамической мнемосхемой для отображения положений запорной и запорно-регулирующей арматуры, уровней в каждой части емкости и направления движения рабочей среды по трубопроводам в динамике.