Предисловие

Рассмотрим технологический процесс криогенной воздухоразделительной установки, составленный с применением средств теплотехнического моделирования HYSYS, на примере азотной станции, построенной на базе цикла низкого давления с турбодетандером, двумя концентрационными колоннами и переохладителем для получения чистого азота (см. рисунок 1).

Назначение объекта проектирования

Объект проектирования – станция обеспечения техническими газами, предназначена для обеспечения потребителей производства [заказчик] газообразными продуктами разделения воздуха, а также для снабжения других потребителей региона жидкими продуктами разделения воздуха.

В соответствии со своим назначением станция включает воздухоразделительную установку для получения газообразных и жидких продуктов разделения воздуха, систему хранения и газификации жидких продуктов с учетом требований потребителя.

Работы по проектированию, закупке и строительству осуществляются на основании договора [реквизиты] между [заказчиком] и [генподрядчиком]. Поставщик (изготовитель) оборудования [поставщик]. Оборудование поставляется по контракту [реквизиты] между [генподрядчиком] и [поставщик или третья сторона].

Назначение установки и состав основного оборудования

Материалы данного документа следует рассматривать совместно со следующими документами [в рамках статьи представлены только те материалы, которые не содержат коммерческой тайны]:

• планом размещения оборудования и чертежами компонентов оборудования – Приложение 1;
• блочной, функциональной (с материальным балансом) и принципиальной схемами технологического процесса PFD – Приложение 2;
• разделом проектной документации (том 13.1). Сети автоматизации - Приложение 3;
• разделом проектной документации (том 6) в части технических решений ПД-ТХ – Приложение 4;
• комплектом поставки – Приложение 5.

Основной технологический процесс, реализуемый в границах станции обеспечения техническими газами, осуществляется в воздухоразделительной установке. Установка включает следующие основные системы и оборудование:

• систему охлаждения оборотной воды, состоящей из открытого и закрытого контуров;
• блок компримирования, состоящий из основного и дожимного компрессоров;
• блок очистки и осушки, состоящий из двух параллельно включенных и работающих попеременно адсорберов комбинированных и двух групп нагревателей электрических азота продувочного с полным резервированием;
• блока холодного, содержащего непосредственно колонну двукратной ректификации, колонну сырого и колонну чистого аргона, аппарат теплообменный основной криогенный, насосы жидкостные криогенные, изоляцию тепловую криогенную, турбодетандерные агрегаты, запорную и регулирующую арматуру;
• систему хранения и выдачи газообразных и жидких продуктов разделения воздуха, состоящей из емкостей криогенных, насосов жидкостных, ресиверов высокого давления, испарителей паровых, пунктов распределительных, узлов коммерческого учета, рамп автомобильных, запорной и регулирующей арматуры и изоляции тепловой криогенной.

На площадке станции обеспечения техническими газами помимо непосредственно блока разделения воздуха, систем хранения и выдачи продуктов разделения воздуха (ПРВ) размещаются административно-бытовой комплекс, парковка для автомобильных цистерн транспортировки жидких продуктов разделения воздуха, автовесы, контрольно-пропускные пункты, эстакады и другие инженерные коммуникации, необходимые для нормального функционирования станции.

Производительность установки

В зависимости от режима работы производительность установки имеет следующие показатели:

Режим 1. Номинальный (температура окружающей среды 30,5 ℃, относительная влажность 80 %):

Режим 2. Экстремальный (температура окружающей среды 45 ℃, относительная влажность 17,8 %):

Номинальная чистота всех продуктов удовлетворяет условиям Технического задания и Задания на проектирование (значения указаны в объемных единицах):

• продукционный жидкий и газообразный азот – содержание кислорода не более 0,0002 %;
• продукционный жидкий и газообразный кислород – содержание основного компонента не менее 99,7 %, содержание двуокиси углерода не более 0,00023 %;
• продукционный жидкий аргон – содержание кислорода не более 0,0002 %, содержание азота не более 0,0001 %.

Программы подтверждения качества продуктов разделения воздуха рассмотрены в стать на сайте.

Номенклатура продуктов

Требования к чистоте получаемой продукции определены потребителем в Техническом задании и Задании на проектировании станции обеспечения техническими газами. Товарными продуктами, получаемыми на установке, являются:

• кислород газообразный высокого давления 36 бар (абс.) по концентрации основного компонента, содержанию ацетилена и двуокиси углерода соответствует высшему сорту, по другим показателям медицинскому кислороду по ГОСТ 5583-78 (ИСО 2046-73);
• азот газообразный высокого давления 36 бар (абс.) по концентрации основного компонента (не менее 99,9 % об.) и содержанию кислорода (не более 0,0002 % об.) соответствует требованиям Задания на проектирование, по другим показателям азоту особой чистоты 2-го сорта по ГОСТ 9293-74 (ИСО 2435-73);
• аргон газообразный высокого давления 22 бар (абс.) по содержанию кислорода (не более 0,0002 % об.) и азота (не более 0,0007 % об.) соответствует требованиям Задания на проектирование, по другим показателям аргону высшего сорта по ГОСТ 10157-2016;
• кислород жидкий низкого давления «под налив» по концентрации основного компонента, содержанию ацетилена и двуокиси углерода соответствует высшему сорту, по другим показателям медицинскому кислороду по ГОСТ 6331 78;
• азот жидкий низкого давления «под налив» по концентрации основного компонента (не менее 99,9 % об.) и содержанию кислорода (не более 0,0002 % об.) соответствует требованиям Задания на проектирование, по другим показателям азоту особой чистоты 2-го сорта по ГОСТ 9293-74 (ИСО 2435-73);
• аргон жидкий низкого давления «под налив» по содержанию кислорода (не более 0,0002 % об.) и азота (не более 0,0007 % об.) соответствует требованиям Задания на проектирование, по другим показателям аргону высшего сорта по ГОСТ 10157-2016.

Характеристика технологической схемы и параметров процессов

Станция обеспечения техническими газами с воздухоразделительной установкой предназначена:

• для получения из воздуха продукционных газообразных кислорода и азота, а также жидких кислорода, азота и аргона;
• резервного хранения жидких кислорода, азота и аргона;
• газификации жидких кислорода, азота и аргона и выдача их в газообразном состоянии потребителю.

Технологический процесс разделения воздуха основан на методе глубокого охлаждения (низкотемпературной ректификации). Установка разделения воздуха работает по циклу двух давлений с турбодетандером, колонной двукратной ректификации (получение азота и кислорода), блоками выделения аргона из колонн сырого и чистого аргона.

Подача жидких продуктов на хранение, выдача продукционных газовых потоков под давлением, а также транспортировка жидкостных потоков в пределах площадки и в полуприцепы-цистерны осуществляется центробежными криогенными насосами. Хранение жидких продуктов (кислорода, азота и аргона) производится в резервуарном парке хранения изотермическим (без давления) способом. Парк хранения так же оснащен терминалами для приема (кислорода, азота и аргона) и выдачи (кислорода и азота) жидких продуктов из/в криогенных автомобильных полуприцепов-цистерн.

Основным продуктом разделения является кислород газообразный с концентрацией 99,7 % О₂ (жидкий кислород сливается в резервуар хранения в качестве резервного запаса на случай остановки блока разделения воздуха) и газообразный азот с концентрацией 2 ppm О₂ (жидкий азот сливается в резервуар хранения в качестве резервного запаса).

Также на установке производится жидкий аргон чистотой не ниже 99,993 % с концентрацией не более 0,0002 % об. О₂ и не более 0,0007 % об. N₂, который после процесса газификации чистотой подается в газообразном виде в сеть потребителя.

Отводимый из установки разделения воздуха сбросной газ (азот промежуточной степени очистки) применяется для регенерации адсорберов блока комплексной очистки воздуха, а также дополнительного охлаждения воды и в дальнейшем сбрасывается в атмосферу. В состав установки разделения воздуха входит:

• основное производство;
• резервуарный парк хранения;
• вспомогательное оборудование.

Технологическая схема основного производства разделения воздуха состоит из следующих блоков:

• компримирование воздуха (низкое давление);
• предварительное охлаждение воздуха;
• комплексная очистка воздуха;
• компримирование воздуха (среднее давление);
• охлаждение и подготовка оборотной воды;
• обеспечение установки инструментальным воздухом;
• компримирование воздуха (высокое давление);
• производство и рекуперация холода;
• внутреннее сжатия кислорода;
• внутреннее сжатия азота;
• основной ректификационный блок;
• внутреннее технологическое сжатие жидкого аргона;
• выделение и концентрация аргона;
• аварийное испарение жидкости из основного ректификационного блока и выделения и концентрации аргона.

Технологическая схема резервуарного парка хранения состоит из следующих блоков:

• хранения и выдачи азота;
• хранения и выдачи кислорода;
• хранения и выдачи аргона.

Общее описание технологии получения продуктов разделения воздуха

В качестве основного технологического процесса для разделения воздуха применяется низкотемпературная ректификация, как наиболее производительный поточный метод. С учетом необходимости получения трех основных компонентов (азота, кислорода и аргона) из сырьевого потока принимается классическая схема разделения с колонной двукратной ректификации и колоннами сырого и чистого аргона. Для обеспечения условий протекания процесса низкотемпературной ректификации воздуха применяется цикл двух давлений. В соответствии с общепринятой классификацией воздухоразделительная установка относится к установкам среднего давления с параллельно включенным основному потоку турбодетандером с дожимной компрессорной ступенью в качестве тормозного устройства. Для поднятия давления продукционных газообразных потоков используется метод внутреннего сжатия в жидкостных криогенных насосах.

Владелец технологии низкотемпературной ректификации, реализуемой на проекте, – [лицензиар]. Все оборудование, промаркированное далее по тексту в виде компонентов, поставляется лицензиаром и необходимо для нормального функционирования станции в соответствии со своим назначением. Принятые технические и технологические решения, изложенные в настоящем документе, отработаны, а их работоспособность и надежность подтверждены опытом проектирования, строительства и эксплуатации референтных установок.

Воздушный фильтр с инфракрасным нагревателем 110F01 (Компонент 1.1)

Воздух (32200 нм³/ч, 0,096 МПа (абс.)) через воздухозаборник с крупной сеткой проходит через параллельно установленные фильтрующие секции (всего 60 секций, 30 в работе 30 в режиме продувки) фильтра механической очистки (Компонент 1.1, поз. 110F01) см. рисунок 1, где с высокой эффективностью очищается от пыли, сажи и взвешенных механических частиц размером более 2 мкм. Номинальная производительность воздушного фильтра 33000 нм³/ч. Конструкция фильтра допускает самоочистку за счет обратного дутья очищенным и осушенным воздухом, отобранным перед бустерным компрессором.

Переключение секций фильтр с режима прямого дутья на обратное осуществляется посредством пневматических клапанов, установленных в конструкции фильтра. Каждый клапан переключает состояние 6 секций, всего пневматических клапанов установлено в фильтре – 10 шт. Управление процессом переключения фильтрующих секций осуществляется локальной системой управления фильтра, размещенной в шкафу системы управления (Компонент 1.2) см. рисунок 1 и рисунок 2.

Фильтр и все комплектное оборудование размещается (Компоненты с 1.1 по 1.2) вне здания машинного зала. Для предотвращения обмерзания воздухозаборного устройства во внутреннем пространстве фильтра конструктивно предусмотрены инфракрасный нагреватель и дренажная система.

Установка оборудования на площадке осуществляется посредством комплектных фундаментных болтов (Компонент 1.М.6), гаек (Компонент 1.М.6) и шайб (Компонент 1.М.7). Подключение фильтра к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 1.М.1 по 1.М.4).

Основной воздушный компрессор (Компонент 2)

Предварительно очищенный воздух попадает на всасывание основного центробежного воздушного компрессора (Компонент 2.1, поз. 110C01) см. рисунок 3, где проходит три ступени сжатия. Перед второй и третьей ступенями сжатия установлены концевые водо-воздушные охладители. Общая тепловая нагрузка на систему оборотной воды закрытого контура эквивалента расходу охлаждающей воды 240 м³/ч.

Все оборудование воздушного компрессора устанавливается в пределах машинного зала и является частью комплектной поставки изготовителя компрессорного оборудования. В целях снижения уровня шума в машинном зале предусматривается установка комплектного шумопоглощающего кожуха компрессора (Компонент 2.2), см. рисунок 3.

Система подготовки масла – герметичная система, которая смонтирована на воздушном компрессоре. Система заполняется маслом (Компонент 2.4) перед пуском компрессора, в объеме 1200 л (см. Приложение 1, [шифр черт.]), не требует пополнения во время эксплуатации и хранения дополнительного объема турбинного масла. Обслуживание компрессорного оборудования и их маслосистем, вывоз отработанного турбинного масла компрессоров предусматривается специализированными организациями по аутсорсингу. Повторное использование отработанного турбинного масла компрессоров не предусматривается.

Улавливание масляного тумана в компрессоре обеспечивается маслоуловителями, которые входят в объем системы подготовки масла и являются частью комплектной поставки изготовителя компрессорного оборудования.

При эксплуатации турбокомпрессоров исключено загрязнение компримируемого газа маслом за счет полностью разделенных контуров сжатия и снабжения пар трения маслом.

Установка оборудования на площадке осуществляется посредством комплектных анкерных болтов (Компонент 2.М.7), гаек (Компонент 2.М.8) и шайб (Компонент 2.М.9) см. Приложение 1, [шифр черт.]. Подключение машины к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов, фланцевых пар и метизов (Компоненты с 2.М.1 по 2.М.6 и с 2.М.10 по 2.М.12).

После сжатия в основном компрессоре воздух (32200 нм³/ч, 0,575 MПa (абс.), 105 ℃) направляется в систему предварительного охлаждения. Подробные характеристики основного воздушного компрессора (Компонент 2.1) указаны в листе технических данных см. Приложение 1, [шифр черт.].

Регулирование производительности основного компрессора осуществляется за счет конструктивно предусмотренного механизма изменения положения направляющих лопаток на входе и продувочного клапана с глушителем на выходе (Компонент 3, поз. 110S01).

Контроль за технологическими параметрами и состоянием машины, управление процессом сжатия осуществляется локальной системой управления, размещенной в шкафу системы управления (Компонент 2.3) см. рисунок 4. Схемы принципиальные силовой и слаботочной сети системы управления представлены в Приложении 1, [шифр черт.], компоновка шкафа системы управления представлена на рисунке 5.

Запуск электродвигателя машины и ее нагружение осуществляется устройством плавного пуска, размещенного в шкафах системы управления.

Шумоглушитель для основного воздушного компрессора 110S01 (Компонент 3)

Чертеж шумоглушителя для основного воздушного компрессора 110S01 см. Приложение 1, [шифр черт.], представлен на рисунке 6.

Шумоглушитель для основного воздушного компрессора (Компонент 3, поз. 110S01) устанавливается за пределами машинного зала и используется для снижения уровня шума при расширении воздуха в атмосферу. Подключение глушителя к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 3.М.1 по 3.М.3).

Система предварительного охлаждения

Система предварительного охлаждения состоит из:

• воздушного скруббера (Компонент 9, поз. 111K12),
• трех градирен мокрых открытых вентиляторных (Компонент 21, поз. 105K13A/B/C),
• трех емкостей для сбора охлажденной воды (Компонент не входит в поставку, поз. 105V01A/B/C),
• двух водяных чиллеров (Компонент 13, поз. 111R01A/B),
• двух водо-водяных теплообменных аппаратов (Компонент 27, поз. 104E19A/B),
• трех основных насосов охлаждающей воды (Компонент 23, поз. 105P16),
• двух насосов воды предварительного охлаждения (Компонент 11, поз. 111P16A/B) и двух насосов воды чиллеров (Компонент 12, поз. 111P17A/B).

Сжатый воздух подается в нижнюю часть воздушного скруббера (Компонент 9.1, поз. 111K12), где последовательно охлаждается в процессе тепломассообмена с оборотной водой, орошающей нижнюю насадочную часть аппарата, а затем с предварительно охлажденной в водяном скруббере (Компонент 10, поз. 111K13), и чиллерах (Компонент 13, поз. 111R01A/B) водой, орошающей верхнюю насадочную часть аппарата. Нижняя насадочная часть образована нерегулярными насадками из нержавеющей стали, верхняя насадочная часть состоит из двух слоев полипропилена. В верхней части аппарата установлен сетчатый каплеуловитель, отбивающий капельную влагу по ходу движению воздуха.

Воздушный скруббер (Компонент 9)

Конструкция воздушного скруббера (Компонент 9.1, поз. 111K12), см. Приложение 1, [шифр черт.], представляет собой вертикальный сосуд под давлением. Поскольку обслуживание аппарата и элементов его конструкции подразумевает работы на высоте, то оборудование имеет в поставке производителя площадки обслуживания и лестницы вертикальные (Компоненты 9.2 и 9.3). Перевод сосуда в проектное положение и его установка на площадке осуществляется посредством комплектной фундаментной технологической острастки и метизов (Компоненты с 9.М.5 по 9.М.9). Подключение аппарата к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 9.М.1 по 9.М.4).

Помимо охлаждения в аппарате (Компонент 9, поз. 111K12) воздух доочищается от механических примесей и следов масла (содержание масла не более 0,005 мг/м³).

Охлажденный воздух (32200 нм³/ч, 0,565 МПа (абс.), 10 ℃, относительная влажность 100 %) покидает воздушный скруббер (Компонент 9, поз. 111K12) и направляется в блок очистки и осушки.

Система охлаждения оборотной воды – открытый контур

Система охлаждения оборотный воды состоит из двух контуров: отрытого и закрытого. В открытом контуре циркулирует вода, используемая для охлаждения воздуха в воздушном скруббере (Компонент 9, поз. 111K12) и в концевых охладителях компрессорных ступеней турбодетандерного агрегата (Компонент 36, поз. 103E16A/B), снятия теплоты конденсации чиллеров (Компонент 13, поз. 111R01A/B) и охлаждения воды в закрытом контуре. В закрытом контуре циркулирует мягкая техническая вода, используемая для промежуточного охлаждения воздуха в межступенчатых и концевых охладителях основного (Компоненты 2.2 и 2.3) и бустерного компрессоров (Компоненты с 4.2 по 4.5), а также для поддержания требуемых технологических параметров масла в системах подготовки масла турбодетандерного агрегата (Компонент 35.3).

Большая часть оборотной воды открытого контура (600 м³/ч) используется для охлаждения воды закрытого контура в водо-водяных теплообменных аппаратах (Компонент 27, поз.104E19A/B). Оставшаяся часть воды в зависимости от условий окружающей среды и режимов работы установки используется:

• для орошения нижней насадочной части воздушного скруббера (Компонент 9, поз. 111K12) с расходом 100 м³/ч и давлением за напорными насосами (Компонент 11, поз. 111P16A/B) 8 бар (изб.);
• для концевого охлаждения воздуха в водяном случае (Компонент 37, поз. 103E16) после компрессорных ступеней турбодетандеров (Компонент 35, поз. 103T01A/B) с расходом 30 м³/ч;
• для подготовки охлажденной воды (16,2 м³/ч) с существенно более низкой температурой, чем в основной части открытого контура охлаждения, за счет тепломассообмена с холодным отбросным потоком азота в водяном скруббере (Компонент 10, поз. 111K13), а затем в чиллерах (Компонент 13, поз. 111R01);
• для снятия теплоты конденсации парокомпрессионного контура чиллера (Компонент 13, поз. 111R01) с расходом 90 м³/ч.

Вода (25 м³/ч), охлажденная отбросным азотом в водяном скруббере (Компонент 10, поз. 111K13) и в чиллерах (Компонент 13, поз. 111R01) до температуры порядка 8,5 ℃, используется для орошения верхней насадочной части воздушного скруббера (Компонент 9, поз. 111K12) с расходом 16 м³/ч и давление за напорными насосами 111P17 порядка 9 бар (изб.), а также для концевого охлаждения воздуха после компрессорных ступеней турбодетандерного агрегата (Компонент 38, поз. 103E17) с расходом 9 м³/ч.

Компенсация унесенной в атмосферу испарившейся воды осуществляется за счет подпитки из централизованной системы водоснабжения станции обеспечения техническими газами (всего 21,3 м³/ч, из которых 12,5 м³/ч на компенсацию испарения, 1,5 м³/ч на унос воды и 7,32 м³/ч на непрерывную продувку контура).

Система охлаждения оборотной воды. Водяной скруббер (Компонент 10)

Конструкция водяного скруббера (Компонент 10.1, поз. 111K13), см. Приложение 1, [шифр черт.], представляет собой вертикальный сосуд под давлением. Поскольку обслуживание аппарата и элементов его конструкции подразумевает работы на высоте, то оборудование имеет в поставке производителя площадки обслуживания и лестницы вертикальные (Компоненты 10.2 и 10.3).

Перевод сосуда в проектное положение и его установка на площадке осуществляется посредством комплектной фундаментной технологической острастки и метизов (Компоненты с 10.М.5 по 10.М.9). Подключение аппарата к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 10.М.1 по 10.М.4).

Система охлаждения оборотной воды. Холодильная машина (чиллеры) (Компонент 13)

Чиллеры (Компонент 13.1, поз. 111R01A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 7, для охлаждения воды выполнены в виде классической парокомпрессионной холодильной машины с винтовым компрессором, оснащенным системой защиты от перегрева электродвигателя, контроля параметров всасывания и нагнетания, системой контроля уровня и подогрева масла. Локальная система управления размещена в шкафу системы управления (Компонент 13.4) обеспечивает нормальную работу чиллера во всех режимах работы воздухоразделительной установки.

В качестве рабочего вещества в контуре парокомпрессионной машины используется хладон R407C (180 кг) (Компонент 13.2), номинальная холодопроизводительность 416 кВт при температуре воды на выходе из испарителя 8,5 ℃, см. Приложение 1, [шифр черт.]. Регулирование холодопроизводительности осуществляется за счет изменения частоты вращения винтовой пары компрессора для поддержания температуры воды на температурном уровне 8,5 ℃.

Синтетическое масло для холодильных машин (50 л) (Компонент 13.3) в процессе работы чиллеров смешивается с хладоном и циркулирует по его магистралям, см. Приложение 1, [шифр черт.]. Замена масла и хладагента в парокомпрессионном контуре при нормальной эксплуатации и своевременном обслуживании не предусматривается в течение всего срока службы.

Установка чиллеров в машинном зале осуществляется за счет комплектных фундаментных метизов (Компоненты 13.М.4 и 13.М.5). Подключение чиллеров к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 13.М.1 по 13.М.3).

Система охлаждения оборотной воды. Насосы оборотной воды (открытый контур) (Компонент 23)

Принудительное движение воды в открытом контуре осуществляется за счет трех основных параллельно включенных насосов жидкостных (Компонент 23.1, поз. 105P16A/B/C), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 8.

Регулирование производительности насосов осуществляется за счет частотно-регулируемых преобразователей для двигателя 400В (ЧРП) (Компонент 23.2), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 9.

Установка насосов на площадке осуществляется за счет комплектных фундаментных метизов (Компоненты 23.М.3 и 23.М.5). Подключение насосов к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 23.М.1 по 23.М.3). Подключение контура уравнивания потенциалов к раме насоса осуществляется за счет комплектной заземляющей пластины (Компонент 23.М.6), см. рисунок 10.

Система охлаждения оборотной воды. Насосы системы охлаждения (Компонент 11)

Орошение нижней насадочной части воздушного скруббера (Компонент 9, поз. 111K2) осуществляется за счет двух насосов жидкостных (Компонент 11, поз. 111P16A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.], включенных параллельно и установленных по месту.

Установка насосов на площадке осуществляется за счет комплектных фундаментных метизов (Компоненты 11.М.4 и 11.М.5). Подключение насосов к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 11.М.1 по 11.М.3). Подключение контура уравнивания потенциалов к раме насоса осуществляется за счет комплектной заземляющей пластины (Компонент 11.М.6), см. рисунок 10.

Система охлаждения оборотной воды. Насосы охлажденной воды (Компонент 12)

Орошение верхней насадочной части воздушного скруббера (Компонент 9, поз. 111K2) осуществляется за счет двух насосов охлажденной воды (Компонент 12., поз. 111P17A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.], включенных параллельно и установленных по месту.

Установка насосов на площадке осуществляется за счет комплектных фундаментных метизов (Компоненты 12.М.4 и 12.М.5). Подключение насосов к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 12.М.1 по 12.М.3). Подключение контура уравнивания потенциалов к раме насоса осуществляется за счет комплектной заземляющей пластины (Компонент 12.М.6), см. рисунок 10.

Система охлаждения оборотной воды. Вентиляторная градирня (Компонент 21)

Градирня открытая мокрая вентиляторная (Компонент 21.1, поз. 105K13A/B/C), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 13, выполнена в виде трех секций, соединенных между собой в единую конфигурацию с общим трехсекционным бассейном охлажденной воды. Над каждой секцией установлен вентилятор, который создает разряжение во внутреннем объеме градирни, вследствие чего холодный плотный воздух через воздухозаборные решетки по нижнему периметру двигается в противотоке с распыляемой на форсунках нагретой в открытом контуре водой.

Эффективность такого метода охлаждения определяется разницей между температурой нагретой воды и температурой мокрого термометра при текущих условиях работы градирни. Производительность открытого контура в части охлаждения воды в мокрых открытых градирнях 835 м³/ч, работоспособность системы охлаждения обеспечивается на двух режимах: номинальном (температура окружающей среды 30,5 ℃, относительная влажность 80 %) и соответствующем теплому периоду эксплуатации (температура окружающей среды 45 ℃, относительная влажность 17,8 %). Расчетная температура влажного термометра для номинального режима работы – 26,8 ℃, для теплого периода эксплуатации – 24,2 ℃. Расчетная температура охлажденной воды при любом режиме работы открытой градирни – не более 32 ℃.

Градирня размещается на парапете фундамента водяного бассейна и имеет значительную высоту. В силу необходимости обслуживания вентиляторов на верхней части градирня укомплектована в заводской поставке вертикальными лестницами (Компонент 21.2) и площадками обслуживания (Компонент 21.3). Подключение градирни к коммуникациям установки осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты 21.М.1 и 21.М.2).

Система охлаждения оборотной воды – закрытый контур (Компоненты 26, 27)

Закрытый контур охлаждения включает:

• два насоса оборотной воды (Компонент 26.1, поз. 104P16A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 14, для компенсаций гидравлических сопротивлений в трубопроводах, арматуре и теплообменном аппарате (Компонент 27, поз. 104E19A/B);

Регулирование производительности насосов осуществляется за счет частотно-регулируемых преобразователей для двигателя 400В (Компонент 26.2), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 15.

• два водо-водяных теплообменных аппарата (Компонент 27, поз. 104E19A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.], для охлаждения воды закрытого контура за счет охлажденной воды открытого контура;
• емкость сбора оборотной воды (Компонент не входит в поставку, поз. T1101).

Производительность закрытого контура 580 – 600 м³/ч. Основная часть воды контура используется для охлаждения компримируемого воздуха в концевых охладителях основного (240 м³/ч) и бустерного (340 м³/ч) компрессоров, оставшаяся часть воды (10 – 20 м³/ч) используется в системе подготовки масла турбодетандерного агрегата (Компонент 35, поз. 103T01A/B).

После нагрева в технологическом оборудовании (компрессорах и системе подготовки масла) до температуры порядка 43 ℃ вода собирается в емкости (Компонент не входит в поставку, поз. T1101), а затем принудительно прокачивается насосами жидкостными (Компонент 26.1, поз. 104P16A/B) через водо-водяные теплообменные аппараты (Компонент 27, поз. 104E19A/B) и вновь направляется на охлаждение оборудования. Расчетная температура охлажденной воды в закрытом контуре – не более 35 ℃, после нагрева в оборудовании – не более 45 ℃.

Установка теплообменных аппаратов (Компонент 27, поз. 104E19A/B) в машинном зале осуществляется за счет комплектных фундаментных метизов (Компоненты 27.М.4 и 27.М.5). Подключение аппаратов к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 27.М.1 по 27.М.3).

Установка насосов (Компонент 26.1, поз. 104P16A/B) на площадке осуществляется за счет комплектных фундаментных метизов (Компоненты 26.М.4 и 27.М.5). Подключение насосов к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 26.М.1 по 26.М.3). Подключение контура уравнивания потенциалов к раме насоса осуществляется за счет комплектной заземляющей пластины (Компонент 26.М.6), см. рисунок 17.

Система охлаждения оборотной воды. Фильтры водяные (Компоненты 14, 15, 16, 22, 24, 25)

Перед каждым жидкостным насосом в системе охлаждения оборотной воды установлены Y-образные разборные фильтры механической очистки. Наличие фильтров перед динамическим оборудованием позволяет увеличить его срок службы, а также снизить затраты на обслуживание. В соответствии с функциональным назначение жидкостных насосов фильтры, установленные на всасывании:

• фильтры охлаждающей воды (Компонент 14, поз. 111F18A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 18, предназначены для обеспечения работы насосов (Компонент 11, поз. 111P16A/B). Подключение фильтров к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 14.М.1 по 14.М.3);

• фильтры охлажденной воды (Компонент 15, поз. 111F19A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 18, предназначены для обеспечения работы насосов (Компонент 12, поз. 111P17A/B). Подключение фильтров к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 15.М.1 по 15.М.3);
• водяной фильтр (Компонент 16, поз. 111F20), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 18, на линии подачи воды открытого контура на охлаждение в водяной скруббер (Компонент 10, поз. 111K13) для предотвращения засорения насадки аппарата механическими частицами. Подключение фильтра к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 16.М.1 по 16.М.3).
• фильтры оборотной воды (открытый контур) (Компонент 22, поз. 105F01A/B/C), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 18, предназначены для обеспечения работы насосов (Компонент 23, поз. 105P16A/B/C). Подключение фильтров к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 22.М.1 по 22.М.3).

В системе оборотного водоснабжения дополнительно установлены Y-образные разборные фильтры механической очистки:

• фильтры оборотной воды (рециркуляция) (Компонент 24, поз. 105F02A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 18, на линии байпасирования воды с нагнетания насосов (Компонент 23, поз. 105P16A/B/C) в бассейн градирни для обеспечения циркуляционной очистки воды в паводковый период согласно требованиям нормативной документации. Подключение фильтров к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 24.М.1 по 24.М.3);
• фильтры оборотной воды (закрытый контур) (Компонент 25, поз. 104F01A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 18, предназначены для обеспечения работы насосов (Компонент 26, поз. 104P16A/B). Подключение фильтров к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 25.М.1 по 25.М.3).

Блок осушки и очистки воздуха

Блок осушки и очистки (Компоненты 17, 18 и 19), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 19, воздуха состоит из:

• двух параллельно включенных комбинированных адсорберов (Компонент 17, поз. 112A01A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 17.1, 17.2, 17.3, 17.4, 17.5) и рисунок 20.
• двух групп электрических нагревателей (Компонент 18.1, поз. 112E14A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 18) и рисунок 21, с полным резервированием мощностей в каждой группе;
• арматурного блока очистки воздуха (PPU Skid) (Компонент 19.1, поз. 112Z21);
• запорной арматуры (Компонент 19.2).

Комбинированные адсорберы (Компонент 17, поз. 112A01A/B) работают по принципу короткоцикловой изотермической адсорбции на последовательно (относительно прямого движения потока) размещенными молекулярным ситом 13X APG-III (Компонент 17.2) и активированным оксидом алюминия (Компонент 17.3) с диаметром зерен 3-5 мм.

Единовременно в состоянии прямого дутья находится один адсорбер. Второй адсорбер при этом находится на регенерации, процесс реализации которой включает сброс давления, продувку (обратное дутье) предварительно подогретым в электрических нагревателях (Компонент 18, поз. 112E14A/B) потоком отбросного азота из основного криогенного теплообменного аппарат (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E01) и охлаждение тем же потоком азота без подогрева. Длительность одного цикла переключения адсорберов – 8 часов (4 часа в работе находится один адсорбер).

Номинальная производительность одного адсорбера 32200 нм³/ч. Регенерация осуществляется сухим азотом при температуре порядка 180 ℃ (230 ℃ в режиме высокотемпературной регенерации) под небольшим избыточным давлением с расходом до 7500 нм³/ч (15 ℃, 0,108 МПа (абс.)). Регулировка мощности электронагревателей в процессе нормальной и высокотемпературной регенерациях осуществляется за счет комплектных шкафов управления (Компоненты 18.2, 18.3). Дополнительно для упрощения процесса очистки и обслуживания электрических нагревателей производителем предусмотрен дренажный кран с комплектом ответных фланцев и метизов (Компонент 18.4).

Арматурный блок очистки воздуха (PPU Skid) (Компонент 19.1, поз. 112Z21) представляет собой рамную конструкцию с размещенной в ней системой трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой, которая приводится в действие приводной арматурой (Компонент 19.5). Приводная арматура в целях транспортировки блока демонтирована. На площадке монтажа к системе трубопроводов подключаются Адсорберы 112A01А/B (Компонент 17.1), Электрические нагреватели 112E14A/B (Компонент 18.1) и монтируются лестницы и площадки обслуживания (Компоненты 19.2, 19.3, 19.4).

Конструкция адсорберов (Компонент 17, поз. 112A01A/B) и электрических нагревателей (Компонент 18, поз. 112E14A/B) представляет собой вертикальный сосуд под давлением. Поскольку обслуживание аппаратов и элементов их конструкции подразумевает работы на высоте, то оборудование блока осушки и очистки воздуха имеет в поставке производителя площадки обслуживания и лестницы вертикальные и горизонтальные (Компоненты 17.5 и 17.4, 19.2, 19.3 и 19.4).

Перевод оборудования в проектное положение и его установка на площадке осуществляется посредством комплектной фундаментной технологической острастки и метизов (Компоненты с 17.М.5 по 17.М.9, с 18.М.5 по 18.М.8 и с 19.М.5 по 19.М.7). Подключение оборудования к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 17.М.1 по 17.М.4, с 18.М.1 по 18.М.4 и с 19.М.1 по 19.М.4). Слив конденсата из электрических нагревателей осуществляется посредством комплектных фланцевых кранов (Комплект 18.М.9).

Сброс азота с температурой порядка 130 ℃ в процессе регенерации происходит в атмосферу через глушитель (Компонент 20, поз. 112S01), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 22. Установка глушителя осуществляется за пределами машинного зала, подключение к коммуникациям просадки осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 20.М.1 по 20.М.3).

Осушенный до точки росы ниже минус 65 ℃ и очищенный от двуокиси углерода (остаточное содержание не более 0,5 ppm) воздух направляется на сжатие в четырехступенчатый центробежный бустерный компрессор (Компонент 4, поз. 110C02). По необходимости часть сжатого воздуха до бустерного компрессора отбирается для поддержания давления в ресиверах приборного воздуха (до 300 нм³/ч) в воздушной сети воздухоразделительной установки, а также для продувки фильтра механической очистки (Компонент 1, поз. 110F01) с расходом до 70 нм³/ч.

В целях снижения уровня шума, интенсивности износа элементов запорной арматуры и слоя сорбента, ввод адсорбера в работу осуществляется в следующем порядке:

• набор давления в очищенном адсорбере;
• открытия запорной переключающей арматуры на двух адсорберах;
• закрытие запорной переключающей арматуры на адсорбере, переходящим в стадию регенерации.

Переход в стадию регенерации осуществляется следующим образом:

• контролируемый сброс давления в атмосферу через клапан в глушитель;
• обратное дутье сухим подогретым отбросным азотом;
• обратное дутье сухим отбросным азотом для охлаждения сорбента.

Дожимающий воздушный компрессор (Компонент 4), Шумоглушитель для дожимающего воздушного компрессора 110S02 (Компонент 5), Шумоглушитель байпасной линии для дожимающего воздушного компрессора 110S03 (Компонент 6), Фильтр воздуха оттаивания 120F02 (Компонент 7)

Осушенный и очищенный воздух (31900…32200 нм³/ч, 0,555 МПа (абс.), 16 ℃) попадает на всасывание бустерного центробежного компрессора (Компонент 4.1, поз. 110C02), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 23, где последовательно проходит четыре ступени сжатия. Перед второй, третьей, четвертой ступенями сжатия, а также на выходе из четвертой ступени установлены концевые водо-воздушные охладители. Общая тепловая нагрузка на систему оборотной воды закрытого контура эквивалента расходу охлаждающей воды 340 м³/ч.

Часть воздуха на всасывании бустерного компрессора отбирается для снабжения оборудования воздухоразделительной установки греющим газом, который предотвращает обмерзание холодных элементов конструкции этого оборудования. На линии распределения греющего воздуха по оборудованию установлен фильтр воздуха оттаивания (Компонент 7, поз. 120F02), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 24, который предотвращает попадание механических частиц в проточные части каналов подогрева оборудования.

Подключение фильтра к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 7.М.1 по 7.М.4).

Все оборудование воздушного компрессора устанавливается в пределах машинного зала и является частью комплектной поставки изготовителя компрессорного оборудования.

Регулирование производительности основного компрессора осуществляется за счет конструктивно предусмотренного механизма изменения положения направляющих лопаток на входе и продувочного клапана с глушителем на выходе (Компонент 5, поз. 110S02), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 25.

В целях снижения уровня шума в машинном зале предусматривается установка комплектного шумопоглощающего кожуха компрессора (Компонент 4.2). Глушитель (Компонент 5, поз. 110S02) устанавливается за пределами машинного зала и используется для снижения уровня шума при расширении воздуха в атмосферу. Подключение глушителя к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 5.М.1 по 5.М.3).

Контроль за технологическими параметрами и состоянием машины, управление процессом сжатия осуществляется локальной системой управления (Компонент 4.3), см. Приложение 1, [шифр черт.], рисунки 23 и 26. Схемы принципиальные силовой и слаботочной сети системы управления представлены в Приложении 1, [шифр черт.], компоновка шкафа системы управления представлена на рисунке 27.

Запуск электродвигателя машины и ее нагружение осуществляется устройством плавного пуска, при этом осуществляется байпасирование со стороны нагнетания на сторону всасывания через шумоглушитель байпасной линии для дожимающего воздушного компрессора (Компонент 6, поз. 110S03).

Глушитель (Компонент 6, поз. 110S03), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 28, устанавливается в машинном зале и используется для снижения уровня шума при расширении воздуха с нагнетания на всасывание при открытой байпасной линии. Подключение глушителя к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 6.М.1 по 6.М.3).

Система подготовки масла – герметичная система, которая входит в комплектную поставку воздушного компрессора. Система заполняется маслом (Компонент 4.4) перед пуском компрессора, в объеме 1200 литров (см. Приложение 1, [шифр черт.]), не требует пополнения во время эксплуатации и хранения дополнительного объема турбинного масла.

Обслуживание компрессорного оборудования и их маслосистем, вывоз отработанного турбинного масла компрессоров предусматривается специализированными организациями по аутсорсингу. Повторное использование отработанного турбинного масла компрессоров не предусматривается. Замена масла в масляной системе осуществляется в соответствии с рекомендациями производителя.

Улавливание масляного тумана в компрессоре обеспечивается маслоуловителями, которые входят в объем системы подготовки масла и являются частью комплектной поставки изготовителя компрессорного оборудования.

При эксплуатации турбокомпрессоров исключено загрязнение компримируемого газа маслом за счет полностью разделенных контуров сжатия и снабжения пар трения маслом.

Установка оборудования на площадке осуществляется посредством комплектных фундаментных метизов (Компонент с 4.М.7 по 4.М.9). Подключение машины к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов, а также вспомогательных элементов (Компоненты с 4.М.1 по 4.М.6, 4.М.10 и 4.М.11).

После сжатия в бустерном компрессоре воздух (32200 нм³/ч, 3,45 МПа (абс.), 40 ℃) распределяется следующим образом:

• большая часть (17650 нм³/ч) направляется в основной криогенный теплообменный аппарат (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E01) в виде прямого детандерного потока;
• часть (13040 нм³/ч) направляется в дожимную центробежную ступень турбодетандерного агрегата (Компонент 35, поз. 103T01A/B), выполняющую роль тормозного устройства;
• оставшаяся часть (до 1510 нм³/ч) по необходимости отбирается для поддержания давления в ресиверах приборного воздуха высокого давления в сети воздухоразделительной установки.

Турбодетандерный агрегат (Компонент 35). Охладитель детандерного воздуха 103E16A/B (Компонент 36), Фильтр воздушный на входе турбодетандера 103F01A/B (Компонент 37), Доохладитель детандерного воздуха 103Е17 (Компонент 38).

Для повышения термодинамической эффективности цикла двух давлений в составе криогенной системы воздухоразделительной установки организовано разделение прямого потока на три части:

• 55 % (17650 нм³/ч) компримированного воздуха после охлаждения до температуры порядка минус 105 ℃ в основном криогенном теплообменном аппарате в холодном блоке (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E01) направляется в детандерную ступень турбодетандерного агрегата (Компонент 35, поз. 103T01A/B) с осерадиальным рабочим колесом, где расширяется до давления 0,542 МПа (абс.) и в виде парожидкостной смеси (минимально возможная доля пара 83,5 %) с температурой минус (173…175) ℃ поступает в куб колонны высокого давления в холодном блоке (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K02);
• 40 % (13040 нм³/ч) компримированного воздуха направляется в дожимную центробежную ступень турбодетандерного агрегата (Компонент 35, поз. 103T01A/B), выполняющую роль тормозного устройства, где сжимается до давления 5,5 МПа (абс.) и нагревается до температуры порядка 102,5 ℃;
• 5 % (до 1510 нм³/ч) используется для поддержания давления в ресиверах приборного воздуха в воздушной сети воздухоразделительной установки (Компонент не входит в поставку, поз. 118V12A/B).

Для обеспечения высокого уровня надежности в составе воздухоразделительной установки предусмотрено два параллельно включенных турбодетандерных агрегата, работающих попеременно. Захолаживания установки и работа установки в форсированном режиме с выдачей жидких продуктов осуществляется при одном активном турбодетандерном агрегате, режимы совместной работы агрегатов не предусмотрены.

Турбодетандерный агрегат (Компонент 35.1, поз. 103T01A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 35.1), [шифр черт.] с техническими данными и рисунок 29, – представляет собой одновальную динамическую машину с консольным размещением центростремительной осерадиальной турбиной и центробежной компрессорной ступени.

Приводная арматура (приводы KV401A/B) (Компонент 35.3), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 30, предназначена для оперативного прекращения подачи воздуха высокого давления на расширение в турбодетандеры в случае возникновения общестанционной аварийной ситуации или достижения предельно допустимых значений технологических параметров процесса расширения.

На входе в турбодетандерные агрегаты перед компрессорной и детандерной ступенями установлены фильтры механической очистки (Компонент 37, поз. 103F01A/B), см. рисунок 30, которые предназначены для удаления механических взвешенных частит и льда.

Подключение фильтров к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 37.М.1 по 37.М.3).

Избыток работы на валу, вырабатываемой турбиной, компенсируется за счет массивного утолщенного центрального участка ротора, погруженного в масляную ванну. Такая конфигурация естественным образом обеспечивает наличие отрицательной обратной связи в балансе мощностей машины – при ускорении ротора в следствие избытка мощности увеличивается работа сил трения ротора о вязкое масло, диссипация которой происходит за счет нагрева масла в масляной ванне.

Для охлаждения и поддержания требуемой вязкости масла в комплектной поставке турбодетандерных агрегатов производителем предусмотрены системы подготовки масла. Заправка масляной системы перед вводом агрегата в эксплуатацию осуществляется турбинным маслом (Компонент 35.4), см. Приложение 1, [шифр черт.].

Масляная система каждого агрегата оснащена комплектным гидроаккумулятором, задача которого обеспечить нормальный выбег ротора до полного останова в случае отключения машины от электрических коммуникаций. Масло из масляной системы используется для снятия избыточной работы и для поддержания статического давления в опорах.

Обслуживание турбодетандерных агрегатов и их маслосистем, вывоз отработанного турбинного масла машин предусматривается специализированными организациями по аутсорсингу. Повторное использование отработанного турбинного масла детандеров не предусматривается. Замена масла в масляной системе осуществляется в соответствии с рекомендациями производителя.

Опоры ротора машины выполнены в виде гидростатических радиальных и осевого подшипников. Конфигурация опор допускает расширение газа в парожидкостную область с образованием на выходе из детандерной ступени не более 12,5 % объемной доли жидкости. Для предотвращения перетечек масла в проточную часть рабочих колес и смешения с рабочей средой на участках ротора, расположенных между тыльными сторонами рабочих колес и втулками радиальных опор выточены лабиринтные уплотнения. В центр лабиринтных уплотнений с каждой стороны ротора дополнительно подводится уплотняющий газ, который препятствует взаимодействию рабочей среды и масла.

Для защиты турбодетандерных агрегатов от разноса и достижения предельных значений технологических параметров в конце процесса расширения (увеличение жидкостной фазы, снижение температуры) производителем предусмотрены отсечные клапаны в двухсоленоидном (Компонент 35.4) исполнении для исправления положением запорным элементом как из распределенной системы управления, так и из системы противоаварийной защиты.

В целях снижения уровня шума в машинном зале предусматривается установка комплектного шумопоглощающего кожуха теплой части турбодетандерного агрегата (Компонент 35.2), см. рисунок 31.

Установка турбодетандерных агрегатов (Компонент 35, поз. 103T01A/B) в машинном зале осуществляется посредством комплектных фундаментных метизов (Компоненты с 35.М.4 по 35.М.6). Подключение агрегатов к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 35.М.1 по 35.М.3).

После компримирования в дожимной ступени турбодетандерного агрегата (Компонент 35, поз. 103T01A/B) воздух (13040 нм³/ч, 5,49 МПа (абс.), 102,5 ℃) направляется в первый водо-воздушный охладитель детандерного воздуха (Компонент 36, поз. 103E16), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 32, где охлаждается до температуры порядка 40 ℃, а затем во второй (низкотемпературный) водо-воздушный доохладитель детандерного воздуха (Компонент 38, поз. 103E17), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 33, где охлаждается до температуры порядка 12 ℃.

Установка теплообменных аппаратов (Компонент 36, поз. 103E16A/B) и (Компонент 38, поз. 103E17) в машинном заде осуществляется посредством комплектных фундаментных метизов (Компоненты с 36.М.4 по 36.М.6 и с 38.М.4 по 38.М.6). Подключение аппаратов к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 36.М.1 по 36.М.3 и с 38.М.1 по 38.М.3).

Воздух высокого давления направляется в основной криогенный теплообменный аппарат (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E01) и подается в него ниже точки ввода детандерного пока в соответствии с температурным уровнем.

Низкотемпературная ректификация. Холодный блок (Компонент 28)

Холодный блок в сборе (основная часть) 107Z01 (Компонент 28.1), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 34, поставляется в собранном виде, за исключением демонтированных в целях транспортировки лестниц, площадок обслуживания, подкосов для них, арматурного блока, а так же приводной арматуры для кранов и клапанов блока. Установка холодного блока в проектное положение осуществляется посредством комплектной фундаментной оснастки и метизов (Комплекты с 28.М.4 по 28.М.6). Подключение холодного блока к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных фланцев и метизов (Комплекты с 28.М.1 по 28.М.3).

Все основное оборудование, реализующее процесс ректификации и работающее при криогенных температурах, размещается в пределах холодного блока (Компонент 28, поз. 107Z01), который представляет собой вертикальную конструкцию, выполненную в виде металлического силового каркаса с листовой обшивкой. Во внутреннем объеме холодного блока размещаются колонны, трубопроводы и приводная арматура (Компонент 28.8), которые входят в объем поставки производителя. Свободный объем между указанными элементами для снижения влияния тепловых притоков из окружающей среды на технологический процесс перед вводом в эксплуатацию заполняется перлитным песком (не входит в поставку).

По высоте холодного блока размещено оборудование, требующее периодического осмотра и оперативного ремонта, поэтому в комплектной поставке блока предусмотрены лестницы вертикальные (Компонент 28.2), наклонные лестничные марши (Компонент 28.3), площадки обслуживания (Компоненты 28.4 и 28.5), элементы опорных поверхностей – подкосы для установки лестниц и площадок (Компонент 28.6). Чертежи на вышеуказанное обетование представлены в Приложении 1, [шифр черт.].

Динамическое оборудование – турбодетандерные агрегаты (Компонент 35, поз. 103T01A/B) размещаются в машинном зале для оперативного обслуживания. Трассировка трубопроводов с рабочими средами при криогенной температурой от холодного блока до здания машинного зала осуществляется за счет комплектного арматурного блока (Компонент 28.7), см. Приложение 1, [шифр черт.].

Вдоль периметра нижней части холодного блока размещаются криогенные насосы:

• технологические насосы жидкого кислорода 107P01A/B (Компонент 29);
• технологические насосы жидкого азота 107P02A/B (Компонент 30);
• технологические насосы жидкого аргона 107P03A/B (Компонент 31).

Оперативный слив жидкости из объемов оборудования, размещенного во внутреннем объеме холодного блока, в случае аварийной ситуации или в ситуациях, регламентированными нормативной документацией, осуществляется через комплектный испаритель быстрого слива поз. 107E16 (Компонент 34.1). Испаритель быстрого слива располагается вне машинного зала и представляет собой вертикальный сосуд, в котором криогенные жидкости распыляются через форсунки, испаряются и удаляются в газообразном виде потоком набегающего воздуха от осевого вентилятора с электроприводом (Компонент 34.2). Для снижения уровня шума в процессе работы испарителя предусмотрена комплектная звуковая изоляция (Компонент 34.3) на поверхности сосуда.

Установка испарителя (Компонент 34, поз. 107E16) и комплектного вентилятора (Компонент 34.2) на площадке осуществляется посредством комплектных фундаментных метизов (Компоненты с 34.М.4 по 34.М.7 и 34.М.9). Подключение испарителя к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 34.М.1 по 34.М.3). Слив конденсата в процессе работы испарителя или перед обслуживанием осуществляется посредством комплектного крана фланцевого (Комплект 34.М.8).

После охлаждения в основном криогенном теплообменном аппарате (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E01) и расширения до давления 0,542 МПа (абс.) парожидкостная смесь (13040 нм³/ч) с температурой минус (173…175) ℃ сепарируется в трубопроводе на пар и жидкость. Пар вводится в нижнюю часть колонны высокого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K02). Часть жидкости вводится в нижнюю часть колонны высокого давления ниже уровня ввода пара того же потока. Оставшаяся часть жидкости (8408 нм³/ч) переохлаждается в переохладителе (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E03) за счет отбросного потока азота (7500 нм³/ч) при давлении верхней колонны (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01) 0,133 МПа (абс.), который используется для регенерации адсорберов (Компонент 17, поз. 112A01A/B) и охлаждения воды открытого контура в водяном скруббере (Компонент 10, поз. 111K13), расширяется и подается на орошение в среднюю часть колонны низкого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01).

В колонне высокого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K02) происходит первый этап низкотемпературной ректификации, при котором в верхней части колонны концентрируется продукционный азот, а в нижней обогащается по кислороду жидкий воздух.

В верхней части колонны высокого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K02) размещен дифференцированный пластинчато-ребристый конденсатор-испаритель (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E06/107E07), в котором происходит конденсация азота (20000 нм³/ч, 0,535 МПа (абс.)) за счет кипящего в кубе колонны низкого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01) продукционного кислорода (14500 нм³/ч, 0,138 МПа (абс.), минус 180 ℃). Сконденсированный азот из конденсатора (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E07) распределяется следующим образом:

• часть жидкого азота (10485 нм³/ч) возвращается в верхнюю часть колонны высокого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K02) на орошение;
• часть жидкого азота переохлаждается в переохладителе (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E03) за счет отбросного потока азота (7500 нм³/ч) при давлении верхней колонны (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01) и после расширения до давления 0,133 МПа (абс.) подается на орошение колонны низкого давления в верхней ее части, другая часть расширенного до давления 0,132 МПа азота направляется в виде жидкого продукционного потока (770 нм³/ч) в систему хранения в емкости криогенные (Компонент 40, поз. 117V02 и компонент 41, поз. 117V03);
• часть жидкого азота посредством жидкостных насосов (Компонент 30.1, поз. 107P02A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 35, размещенного в теплоизолированном кожухе (Компонент 30.3) с перлитным песком (не входит в поставку) с частотным преобразователем (Компонент 30.2) подается в основной криогенный теплообменный аппарат (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E01) в виде обратного потока, который в процессе теплообмена с прямыми потоками газифицируется (3370 нм³/ч, 3,63 МПа, 35 ℃) и направляется в соответствующий регуляторный пункт.

В верхней части конденсатора (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E07) накапливается неконденсируемая неон-гелиевая смесь (до 0,5 нм³/ч), которая удаляется из конденсатора при открытии соответствующего клапана в поток отбросного азота из колонны низкого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K02). Помимо этого, часть газообразного чистого азота (до 160 нм³/ч, 5,23 МПа) отводится через основной криогенный теплообменный аппарат (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E07) на наддув блока холодного и в качестве уплотняющего газа для турбодетандерных агрегатов и криогенных насосов через самодействующие редукционные клапаны. Контроль тока уплотняющей среды в оборудовании осуществляется за счет комплектных устройств расходомерных.

Обогащенный по кислороду жидкий воздух из куба колонны высокого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K02) переохлаждается в переохладителе (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E03) за счет отбросного потока азота (7500 нм³/ч) при давлении верхней колонны (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01), а затем в испарителе (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E08) колонны чистого аргона (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K05) за счет испарения части жидкого продукционного аргона, который возвращается в нижнюю часть колонны чистого аргона (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K05) в качестве питающего пара.

Часть переохлажденного обогащенного по кислороду жидкого воздуха после расширения используется в конденсаторе (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E10) для конденсации аргон-азотной смеси в верхней части колонны чистого аргона (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K05), которая возвращается на орошение этой колонны в жидкой фазе. Оставшаяся часть переохлажденного жидкого воздуха используется в конденсаторе (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E02) для конденсации аргон-кислородной смеси в верхней части колонны сырого аргона (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K03), которая возвращается на орошение этой колонны в жидкой фазе и подается на орошение нижней секции колонны чистого аргона (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K05) после расширения.

Избыток жидкого воздуха в конденсаторах (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E10) и (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E02) расширяется и подается на орошение колонны низкого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01) ниже уровня ввода жидкого воздуха, дожатой в компрессорной ступени турбодетандерного агрегата.

В насадочной колонне низкого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01) происходит второй этап низкотемпературной ректификации, при котором в верхней части колонны кислород отгоняется, а в нижней обогащается.

В верхней, самой холодной, части колонны низкого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01) отводится отбросной поток азота (97,5 % объем., до 7500 нм³/ч, 0,133 МПа (абс.)), низкотемпературный потенциал которого используется для переохлаждения потоков под давлением колонны (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K02) в переохладителе (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E03). После отогрева в основном криогенном теплообменном аппарате (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E01) отбросной поток азота используется для регенерации адсорберов (Компонент 17, поз. 112A01A/B) и охлаждения воды в соответствующем аппарате открытого водяного контура (Компонент 10, поз. 111K13).

В кубе колонны низкого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01) нарабатывается продукционный жидкий кислород, который распределяется следующим образом:

• часть жидкого кислорода (14500 нм³/ч, 0,138 МПа (абс.), минус 180 ℃) испаряется в конденсатор-испаритель (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E07/107E06), оставшаяся часть перекачивается технологическими насосами жидкого кислорода 107P01A/B (Компонент 29.1), см. Приложение 1, [шифр черт.] и рисунок 36, размещенными в теплоизолированных кожухах (Компонент 29.3) с перлитным песком (не входит в поставку) с частотными преобразователями (Компонент 29.2) и возвращается в нижнюю часть колонны низкого давления на ее питание паром;

• часть жидкого кислорода посредством жидкостных насосов (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107P01A/B) подается в основной криогенный теплообменный аппарат (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E01) в виде обратного потока, который в процессе теплообмена с прямыми потоками газифицируется (4970 нм³/ч, 3,63 МПа, 35 ℃) и направляется в соответствующий регуляторный пункт;
• часть жидкого кислорода после жидкостных насосов (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107PO1A/B) направляется в виде продукционного потока в систему хранения в емкости криогенные (Компонент 39, поз. 117V01A/B).

В целях снижения интенсивности образования паровой фазы в трубопроводах продукционный поток жидкого кислорода переохлаждается в переохладителе (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E03) за счет отбросного потока азота (7500 нм³/ч) и перепада температуры по высоте колонны низкого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01).

Для регулирования производительности воздухоразделительной установки, а также снижения времени захолаживания теплоемкой массы основного криогенного теплообменного аппарата (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E01) пары продукционного кислорода могут быть отведены из куба колонны низкого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01) в обход насосам жидкостным (Компонент 29, поз. 107P01A/B) в основной криогенный теплообменный аппарат (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E01).

На высоте порядка одной трети насадочной части от зеркала жидкости куба колонны низкого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01) осуществляется отбор паровой фракции обогащенного аргоном воздуха (6762 нм³/ч, 0,132 МПа (абс.), минус 180,7 ℃, концентрация аргона 9,37 % (объем.)), который направляется в нижнюю часть колонны сырого аргона (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K03) на питание. Из куба колонны сырого аргона (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K03) смесь (6546 нм³/ч, 0,132 МПа (абс.), минус 180,7 ℃, концентрация аргона 6,37 % (объем.)), обогащенная по кислороду, возвращается посредством технологических насосов жидкого аргона поз. 107P03A/B (Компонент 31.1), см. Приложение 1, [шифр черт.], размещенных в теплоизолированном кожухе (Компонент 31.3) с перлитным песком (Компонент не входит в поставку) с частотным преобразователем (Компонент 31.2), на орошение в колонну низкого давления (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K01).

В колонне сырого аргона реализуется процесс низкотемпературной ректификации, в ходе которого в обогащенном аргоном воздухе к верхней части аппарата отгоняется кислород. Сырая аргон-азотная смесь конденсируется в конденсаторе (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107E02).

Одна часть жидкой аргон-азотной смеси возвращается в верхнюю часть колонны сырого аргона (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K03) на орошение, а вторая и подается в среднюю часть колонны чистого аргона (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K05) (содержание кислорода менее 2 ppm), где в процессе низкотемпературной ректификации обогащается по аргону в нижней секции. В верхней секции колонны чистого аргона (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K05) отводится поток отбросного азота.

В кубе колонны чистого аргона (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K05) нарабатывается продукционный жидкий аргон, который распределяется следующим образом:

• часть жидкого аргона испаряется за счет переохлаждения потока воздуха под давлением колонны (Компонент 28, поз. 107Z01, внутренняя поз. 107K02);
• часть жидкого аргона (220 нм³/ч, 0,113 Мпа (абс.), минус 184,5 ℃) направляется в виде продукционного потока в систему хранения в емкости криогенные (Компонент 42, поз. 117V04).

В случае, когда газообразные продукты разделения не соответствуют требуемой чистоте, их выдача из блока разделения в реципиенты (Компоненты 56 и 57, поз. 118V10A/B/C и 118V11A/B) прекращается. Вместо этого некачественные продукты разделения направляются на сброс в атмосферу через глушители до устранения причин снижения чистоты и восстановления нормального режима работы.

Для сброса некачественных продуктов разделения в атмосферу используются глушитель газообразного кислорода (Компонент 32, поз. 107S02), см. Приложение 1, [шифр черт.], и глушитель газообразного азота (Компонент 33, поз. 107S03), см. Приложение 1, [шифр черт.]. Глушители представляют собой звукоизолированные сосуды с внутренним наполнением для снижения интенсивности распространения звуковых волн.

Подключение глушителей к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 32.М.1 по 32.М.3 и с 33.М.1 по 33.М.3).

Система хранения продуктов разделения воздуха

Система хранения продуктов разделения воздуха включает:

• Резервуары жидкого кислорода 250м³ (Компонент 39). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 39.1);
• Резервуар жидкого азота 250м³ (Компонент 40). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 40.1);
• Резервуар жидкого азота 100м³ (Компонент 41). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 41.1);
• Резервуар жидкого аргона 50м³ (Компонент 42). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 42.1);
• Резервуар жидкого аргона 250м³ (Компонент 43). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 43.1);
• Наполняющий насос жидкого кислорода (Компонент 44). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 44.1);
• Наполняющий насос жидкого азота (Компонент 45). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 45.1);
• Насос заполнения расходных резервуаров жидкого кислорода (Компонент 46). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 46.1). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 46.2);
• Насос заполнения расходных резервуаров жидкого азота (Компонент 47). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 47.1). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 47.2);
• Насос заполнения расходных резервуаров жидкого аргона из ВРУ (Компонент 48). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 48.1). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 48.2);
• Насос заполнения расходных резервуаров жидкого аргона (Компонент 49). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 49.1). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 49.2);
• Испаритель жидкого кислорода (Компонент 50). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 50.1). Испаритель жидкого азота (Компонент 51). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 51.1).
• Испаритель жидкого аргона (Компонент 52). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 52.1).
• Расходный резервуар жидкого кислорода 30м³ (Компонент 53). См. Приложение 1, [шифр черт.], чертеж PDL02-00032 (Компонент 53.1).
• Расходный резервуар жидкого азота 30м³ (Компонент 54). См. Приложение 1, [шифр черт.], чертеж PDL02-00032 (Компонент 54.1).
• Расходные резервуары жидкого аргона 30м³ (Компонент 55). См. Приложение 1, [шифр черт.], чертеж PDL02-00032 (Компонент 55.1).
• Ресивер газообразного кислорода 118V10A/B/C (Компонент 56). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 56).
• Ресивер газообразного кислорода 118V11A/B (Компонент 57). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 57).
• Арматурный узел снижения давления азота (Компонент 58). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 58).
• Арматурный узел снижения давления кислорода (Компонент 59). См. Приложение 1, [шифр черт.] (Компонент 59).

В процессе работы воздухоразделительной установки газообразные продукты разделения (азот и кислород) направляются в ресивер газообразного кислорода 118V10A/B/C (Компонент 56) и ресивер газообразного кислорода 118V10A/B/C (Компонент 57), которые служат компенсационным (линейным) объемом для обеспечения качественного регулирования давления газов в пневматической сети потребителя. Жидкие продукты разделения (азот, кислород и аргон) направляются в криогенные изотермические танки (Компоненты с 39 по 42, поз. 117V01A/B, поз. 117V02, поз. 117V03, поз. 117V04).

В случае прекращения выдачи продуктов из воздухоразделительной установки при нормальном останове или аварийной ситуации работоспособность станции обеспечения техническими газами сохраняется за счет оперативного ввода в работу системы хранения (резервирования), в пределах которой жидкие продукты разделения воздуха, накопленные в криогенных танках, газифицируются и подаются в пневматическую сеть потребителя. Ввод в работу системы хранения также может быть осуществлен в случае активного потребления газов, когда производительности воздухоразделительной установки в части газообразных продуктов недостаточна.

Система хранения (резервирования) продуктов разделения воздуха включает:

• емкости криогенные для хранения жидких продуктов:
  • кислород, две емкости 250 м³ (Компонент 39, поз. 117V01A/B);
  • азот, емкость 100 м³ и емкость 250 м³ (Компоненты 40 и 41, поз. 117V02 и поз. 117V03;
  • аргон, емкость 50 м³ и 250 м³ (Компонент 42 и 43, поз. 117V04 и поз. 117V05;
• насосы жидкостные криогенные для заполнения автомобильных полуприцепов-цистерн продуктами разделения воздуха:
  • кислород, 2 шт., 20 м³/ч, 0,8 МПа (Компонент 44, поз. 117P01A/B);
  • азот, 2 шт., 20 м³/ч, 0,8 МПа (Компонент 45, поз. 117P02A/B);
• емкости подъема давления перед паровыми испарителями:
  • кислород, емкость 30 м³ (Компонент 53, поз. 106V01);
  • азот, емкость 30 м³ (Компонент 54, поз. 106V02);
  • аргон, две емкости 30 м³ (Компонент 55 106V04A/B);
• насосы жидкостные криогенные для заполнения емкостей подъема давления перед испарителями паровыми:
  • кислород, 2 шт., 9600 кг/ч, 3,6 МПа (Компонент 46.1, поз. 106P20A/B);
  • азот, 2 шт., 5900 кг/ч, 3,6 МПа (Компонент 47.1, поз. 106P21A/B);
  • аргон, 4 шт., 17000 кг/ч, 3,6 МПа (Компоненты 48.1 и 49.1, поз. 106P22A/B и поз. 106P22C/D);
• испарители паровые:
  • кислород, 1 шт. (Компонент 50.1, поз. 106E11);
  • азот, 1 шт. (Компонент 51.1, поз. 106E12);
  • аргон, 2 шт. (Компоненты 52.2, 106E13A/B);
• реципиенты высокого давления:
  • кислород, 3 шт. (Компонент 56, поз. 118V10A/B/C);
  • азот, 2 шт. (Компонент 57, поз. 118V11A/B);
• арматурные узлы снижения давления кислорода с полным резервированием узлов редуцирования:
  • кислород – две ветви (Компонент 58, поз. 106Z02);
  • азот – одна ветвь (Компонент 59, поз. 106Z01A/B).

Кислородный изотермический танк (Компонент 39, поз. 117V01A/B) – вертикальный двустенный сосуд под давлением. Внутренний сосуд служит для хранения криогенной жидкости и покрыт с внешней стороны комплектной криогенной экранно-вакуумной тепловой изоляцией для снижения тепловых притоков из окружающей среды. Для длительного сохранения разряжения меж стеночного пространства в комплектную поставку включена клеть с сорбентом. Внешний сосуд служит силовой оболочкой.

Танк укомплектован внешним испарителем подъема давления (Компонент 39.2), задача которого обеспечивать восстановление давления над поверхностью зеркала жидкости при откачивании жидкости насосами. Поддержание давления и уровня жидкости в танке в процессе работы в допустимом диапазоне осуществляется за счет комплектной арматуры с приводами (Компонент 39.3).

Контроль уровня вакуума в объеме между основным и внешним сосудами танка осуществляется через комплектный штуцер, оснащенный соответствующим клапаном. В случае необходимости этот объем может быть подвергнут вакуумированию через специально предусмотренный комплектный штуцер с клапаном.

Установка танка (Компонент 39, поз. 117V01A/B) на площадке осуществляется посредством комплектных фундаментных метизов (Компоненты с 39.М.4 по 39.М.8). Подключение танка к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 39.М.1 по 39.М.3). Сброс паров из внутреннего объема танка осуществляется в безопасное место через комплектную арматуру. Танки допускают заправку от внешнего источника жидкости с опцией нижнего и верхнего налива посредством комплектной арматуры.

Установка испарителя (Компонент 39.2) на площадке осуществляется посредством комплектных фундаментных метизов (Компоненты с 39.М.4 по 39.М.8). Подключение испарителя к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 39.М.1 по 39.М.3).

Крупные танки системы хранения с геометрическим объемом 250 м³ (Компоненты 40 и 43, поз. 117V02 и 117V05) имеют аналогичную конфигурацию. Все комплектные части оборудования устанавливаются на площадке в непосредственной близости к танкам (Компоненты 40.2, 40.3, 43.2, 43.3). Аргоновый танк (Компонент 43, поз. 117V05) допускает помимо сбора в безопасное место направление насыщенных паров из внутреннего объема сосуда в холодный блок для подмешивания к потоку, подаваемого на ректификацию в колонну чистого аргона с расходом не более 20 нм³/ч. Благодаря такому решению пары особо ценного аргона вместо сброса в атмосферу конденсируются в колоне чистого аргона за счет имеющегося избытка холода и возвращаются в танк на хранение.

Танки системы хранения с геометрическим объемом 100 м³ и 50 м³ (Компоненты 41 и 42, поз. 117V03 и 117V04) имеют аналогичную конфигурацию, но в отличии от ранее описанных танков их комплектный испаритель подъема давления размещается под нижним днищем внешнего сосуда и является неотъемлемой частью этого сосуда. Все комплектные части оборудования (приводная арматура) (Компоненты 41.2, 42.2) устанавливаются на площадке в непосредственной близости к танкам.

Жидкость из азотных танков системы хранения (Компонент 40 и 41, поз. 117V02 и поз. 117V03) может быть дополнительно полезным образом использована путем направления в холодных блок в колонну высокого давления для ускорения процесса захолаживания теплоемкой массы установки и оперативного выхода на режим выдачи продуктов разделения после полного или частичного отогрева оборудования холодного блока.

Жидкие продукты разделения могут быть использованы для наполнения внешних полуприцепов-цистерн посредством криогенных жидкостных насосов (Компоненты 44.1 и 45.1, поз. 117P01A/B и 117P02A/B) с частотными преобразователями (Компоненты 44.2 и 45.2) для регулирования производительности.

Установка криогенных насосов (Компоненты 44 и 45, поз. 117P01A/B и 117P02A/B) на площадке осуществляется посредством комплектных фундаментных метизов (Компоненты 44.М.4, 44.М.5 и 45.М.4, 45.М.5). Подключение насосов к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 44.М.1 по 44.М.3 и с 45.М.1 по 45.М.3).

Жидкие продукты разделения воздуха из емкостей хранения подаются посредством насосов жидкостных (Компоненты 46.1, 47.1, 48.1 и 49.1, поз. 106P20A/B, поз. 106P21A/B, поз. 106P22A/B и поз. 106P22С/В) в танки подъема давления (Компоненты 53, 54, 55 и 56, поз. 106V01, поз. 106V02 и поз. 106V04A/B) откуда поступают в испарители паровые (Компоненты 50, 51 и 52, поз. 106Е11, поз. 106Е12 и поз. 106E13A/B), где газифицируются и направляются в ресиверы (Компоненты 56 и 57, поз. 118V10A/B/C и поз. 118V11A/B).

Жидкостные насосы (Компоненты 46.1, 47.1, 48.1 и 49.1, поз. 106P20A/B, поз. 106P21A/B, 106P22A/B и 106P22С/В), установлены в комплектных теплоизолированных кожухах (Компоненты 46.2, 47.2, 48.2 и 49.2), заполненных перлитным песком (не входит в поставку). Регулирование производительности насосов осуществляется посредством частотных преобразователей (Компоненты 46.3, 47.3, 48.3 и 49.3), установленных на электродвигателях. Перенаправление потоков относительно рабочих и резервных насосов осуществляется за счет комплектной приводной арматуры (Компоненты 46.4, 47.4, 48.4 и 49.4). Установка теплоизолированных кожухов осуществляется на площадке посредством комплекта элементов фундаментной оснастки и метизов (Компоненты 46.М.3, 46.М.4, 47.М.3, 47.М.4, 48.М.3, 48.М.4, 49.М.3 и 49.М.4,). Подключение насосов к коммуникациям на площадке осуществляется за счет комплектов элементов фланцевого соединения и метизов (Компоненты 46.М.1, 46.М.2, 47.М.1, 47.М.2, 48.М.1, 48.М.2, 49.М.1, 49.М.2).

Танки подъема давления (Компоненты 53, 54 и 55, поз. 106V01, поз. 106V02 и поз. 106V04A/B) представляют собой изотермические криогенные танки высокого давления. Конструкция танков аналогична ранее описанным. Отличительная особенность танков заключается в отсутствии комплектных испарителей подъема давления. Поддержания давления в танках в процессе давления осуществляется за счет индивидуальных змеевиков, размещенных в паровых испарителях. Установка танков подъема давления осуществляется на площадке посредством комплекта элементов фундаментной оснастки и метизов (Компоненты с 53.М.4 по 53.М.7, с 54.М.4 по 54.М.7 и с 55.М.4 по 55.М.7). Подключение танков к коммуникациям на площадке осуществляется за счет комплектов элементов фланцевого соединения и метизов (Компоненты с 53.М.1 по 53.М.3, с 54.М.1 по 54.М.3 и с 55.М.1 по 55.М.3). Распределение рабочих сред относительно танков в процессе работы обеспечивается за счет приводной арматуры (Компоненты 53.2, 54.2 и 55.2).

Испарители паровые (Компоненты 50, 51 и 52, поз. 106Е11, поз. 106Е12 и поз. 106E13A/B) представляют собой змеевиковые витые двухфазные теплообменные аппараты, в которых в межтрубном пространстве конденсируется водяной пар, а в трубном пространстве кипят криогенные жидкости и, нагреваясь до положительной температуры, направляются в реципиенты. Установка испарителей осуществляется на площадке посредством комплекта элементов фундаментной оснастки и метизов (Компоненты с 50.М.4 по 50.М.7, с 51.М.4 по 51.М.7 и с 52.М.4 по 52.М.7). Подключение испарителей к коммуникациям на площадке осуществляется за счет комплектов элементов фланцевого соединения и метизов (Компоненты с 50.М.1 по 50.М.3, с 51.М.1 по 51.М.3 и с 52.М.1 по 52.М.3).

Изменение производительности газификации каждого из жидких продуктов разделения воздуха в системе хранения осуществляется следующим образом:

• при понижении давления в сети потребителя увеличивается выдача жидкости из танков подъема давления в продукционном змеевике парового испарителя, в котором происходит газификация продукта;
• понижение давления в расходной емкости компенсируется за счет дополнительной газификации (самонаддува) части жидкости в вспомогательном змеевике парового испарителя;
• уменьшение уровня жидкости в расходной емкости компенсируется подачей жидкости насосом из емкости хранения, который настроен на запуск при достижении нижней уставки уровня жидкости в расходной емкости и останов при достижении верхней уставки уровня жидкости;
• частотный преобразователь насоса настраивается таким образом, чтобы обеспечить наиболее плавную работу подкачивающего насоса, при которой уровень жидкости в расходной емкости поддерживается в среднем положении. Расход насоса при этом соответствует среднему расходу газифицированных продуктов в сети потребителя.

Ресиверы газообразных кислорода и азота (Компоненты 56 и 57, поз. 118V10A/B/C и поз. 118V11A/B) представляют собой вертикальные сосуды, работающие под давлением. Реципиенты позволяют компенсировать просадки давления при мгновенном активном потреблении газов в пневматической сети заказчика сверх производительности установки, а также обеспечивают более качественное поддержание давления в пневматической сети на заданном уровне. Установка реципиентов осуществляется на площадке посредством комплекта элементов фундаментной оснастки и метизов (Компоненты с 56.М.4 по 56.М.8 и с 57.М.4 по 57.М.8). Подключение реципиентов к коммуникациям на площадке осуществляется за счет комплектов элементов фланцевого соединения и метизов (Компоненты с 56.М.1 по 56.М.3 и с 57.М.1 по 57.М.3).

Для аргоновой линии выдачи установка ресиверов не предусмотрена. Подключение к сети потребителя осуществляется под давлением паровых испарителей через ограничитель расхода и узлы коммерческого учета газов (Компонент не входит в поставку).

Из реципиентов через арматурные узлы снижения давления азота (Компонент 58, поз. 106Z02) и кислорода (Компонент 59, поз. 106Z01A/B), узлы коммерческого учета газов (Компонент не входит в поставку) продукты выдаются потребителю. Система хранения допускает подачу внешних продуктов разделения из полуприцепов-цистерн посредством насосов жидкостных в емкости хранения для последующей газификации.

Арматурный узел снижения давления азота (Компонент 58.1, поз. 106Z02) представляет собой совокупность запорно-регулирующей арматуры с приводами (Компонент 58.2) для поддержания давления в пневматической сети потребителя на требуемом уровне. Узел снижения давления оснащен комплектными средствами защиты от аварийной ситуации в соответствии с требованиями нормативной документации. Установка арматурного узла (Компонент 58, поз. 106Z02) на площадке осуществляется посредством комплектных фундаментных метизов (Компоненты 58.М.4 и 58.М.5). Подключение узла снижения давления к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 58.М.1 по 58.М.3).

Арматурные узлы снижения давления кислорода (Компонент 59.1 и 59.2, поз. 106Z01A/B) представляет собой совокупность запорно-регулирующей арматуры с приводами (Компонент 59.3) для поддержания давления в пневматической сети потребителя на требуемом уровне.

Каждый из двух идентичных арматурных узлов снижения давления кислорода (Компонент 59.1 и 59.2, поз. 106Z01A/B) в целях транспортировки поставляется двумя блоками, собранными на отдельных рамах, которые потом соединяются между собой в длину (см. Приложение 1, [шифр черт.]).

Узел снижения давления оснащен комплектными средствами защиты от аварийной ситуации в соответствии с требованиями нормативной документации. Установка арматурного узла (Компонент 59, поз. 106Z01A/B) на площадке осуществляется посредством комплектных фундаментных метизов (Компоненты 59.М.4 и 59.М.5). Подключение узла снижения давления к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 59.М.1 по 59.М.3).

Для обеспечения возможности оперативной выдачи продуктов из системы хранения при снижении производительности воздухоразделительной установки, ее аварийном останове или повышенном потреблении криогенные насосы, танки подъема давления и трубопроводы поддерживаются в готовом к работе состоянии. Запуск системы газификации жидких продуктов из отогретого до температуры окружающей среды состояния осуществляется после захолаживания насосов и элементов трубопроводов – расчетное время готовности системы до 3 часов.

Для защиты трубопроводов и насосов от разрушения в следствие превышения давления выше установленного предела предусмотрены предохранительные клапаны.

Снабжение установки инструментальным воздухом

Перед запуском всех систем воздухоразделительной установки инструментальный воздух, используемый для управления пневматическими клапанами и в качестве уплотняющего газа в оборудовании (если предусмотрено), получается за счет работы вспомогательного оборудования, которое не входит в состав поставки и закупается отдельно:

• компрессор инструментального воздуха поз. 001C01;
• ресивер воздуха поз. 00V01;
• адсорбционный осушитель поз. 001AD01;
• ресивер инструментального воздуха поз. 118V12A/B.

Компрессор инструментального воздуха (Компонент не входит в поставку, поз. 001C01) представляет собой объемную винтовую машину, которая забирает воздух из машинного зала через фильтр-картридж и сжимает до давления 6-8 бар (абс.). После сжатия воздух проходит последовательно несколько комплектных ступеней очистки от масла в маслоотбойнике и в масляном фильтре, охлаждается в комплектном воздушном охладителе. Для компенсации неравномерности давления на нагнетании машины установлен ресивер воздуха (не входит в поставку, поз. 00V01). После ресивера сжатый воздух направляется в адсорбционный осушитель (не входит в поставку, поз. 001AD01), где очищается от влаги до точки росы менее минус 40 °C.

После сжатия и очистки воздух направляется в коллектор инструментального воздуха и обеспечивает нормальный запуск воздухоразделительной установки. На одной из стадии запуска воздухоразделительной установки, когда бустерный воздушный компрессор (Компонент 4, поз. 110C02) активен и нагружен, часть сжатого воздуха направляется в ресиверы инструментального воздуха (не входит в поставку, поз. 118V12A/B) до набора рабочего значения давления. Воздух из ресиверов инструментального воздуха (не входит в поставку, поз. 118V12A/B) используется для обеспечения контролируемого аварийного останова воздухоразделительной установки, сопровождающегося отключением основного воздушного компрессора (Компонент 2, поз. 110C01), который при нормальной работе установки снабжает коллектор инструментального воздуха рабочей средой. Расчетная вместимость ресиверов инструментального воздуха (не входит в поставку, поз. 118V12A/B) обеспечивает автономную работу в части снабжения инструментальным воздухом установки до 1 часа 40 минут. Регламентированная длительность аварийного останова установки 30 минут.

На линии снабжения оборудования инструментальным воздухом из коллектора установлен воздушный фильтр (Компонент 8, поз. 120F01A/B), см. Приложение 1, [шифр черт.], который задерживает взвешенные механические частицы и предотвращает их попадание в проточные части управляющих органов пневматических клапанов.

Подключение фильтра к коммуникациям на площадке осуществляется посредством комплектных элементов фланцевых пар и метизов (Компоненты с 8.М.1 по 8.М.3).

Внешние коммуникации воздухоразделительной установки

В процессе работы воздухоразделительная установка потребляет технологические среды в соответствии с табл. 3, табл. 4 и табл. 5 Приложения А.

Снабжение оборудования и его элементов электрической энергией осуществляется посредством размещенных в машинном зале и на площадке электрических шкафов, которые не входят в объем поставки и закупаются отдельно. Проектирование сетей электроснабжения на площадке осуществляется генеральным проектировщиком.

Снабжение оборудования и его элементов технической водой осуществляется из общестанционных трубопроводных магистралей. Подготовка воды для контуров охлаждения осуществляется по месту за счет систем подготовки воды, которые не входят в объем поставки и закупаются отдельно. Проектирование сетей водоснабжения на площадке осуществляется генеральным проектировщиком.

Снабжение оборудования и его элементов водяным паром осуществляется из паропроводов, проложенных от котельной потребителя технических газов. Проектирование сетей пароснабжения на площадке осуществляется генеральным проектировщиком.

Подробное описание качественных и количественных характеристик в части потребления технологических среды и масса-энергетические балансы представлены в Приложении 2, [шифр черт.].

Аналитический контроль

В комплектную поставку производителя входят только приборы аналитического контроля. Проектирование обвязки анализаторов от точек подключения до аналитического оборудование осуществляется генеральным проектировщиком. Узел анализаторной расположен в контейнере (Компонент не входит в поставку) в пределах машинного зала. Газообеспечение для анализаторной осуществляется от баллонов, установленных в контейнере. Баллоны с водородом (при необходимости) расположены снаружи контейнера в металлическом шкафу и закреплены.

Для обеспечения безопасности технологического процесса и необходимой чистоты получаемой продукции помещение анализаторной оснащено анализаторами, к которым подводятся трубки с анализируемой средой и эталонными и поверочными газами. Постоянный аналитический контроль осуществляется:

• за технологическими параметрами сырьевого потока – воздуха, обеспечивающими нормальный режим работы установки;
• за содержанием примесей, наработка которых в соответствующих узлах аппаратов может привести к аварийным ситуациям;
• за качеством (чистотой) продуктов разделения воздуха, направляемых в систему хранения из ВРУ;
• за качеством (чистотой) продуктов разделения воздуха, выдаваемых в пневматическую сеть потребителя;
• за качеством (чистотой) ПРВ, выдаваемых в жидком агрегатном состоянии в криогенные полуприцепы-цистерны для коммерческой реализации.

Определение химико-технологических параметров в воздухоразделительной осуществляется поверенными сертифицированными контрольно-измерительными приборами, по необходимости зарегистрированным в качестве средств измерений, по аттестованным или регламентированным нормативно-технической документацией методикам. Применяемые средства измерений и приборы отвечают требованиям нормативно-технической документации.

Автоматизированная система управления технологическими процессами или ее часть, выполняющая функции автоматического/автоматизированного контроля за химико-технологическими параметрами, с визуализацией соответствующих параметров средствами человеко-машинного интерфейса выполнена в соответствии с требованиями, установленными в проектной документации.

Все приборы в составе автоматизированной систесы управления химико-технологического контроля производства оснащены первичными преобразователя со стандартным промышленным выходным сигналом 4…20 мА, соответствуют классу защиты от пыли влаги для электрооборудования IP21.

Нормальная работа воздухоразделительной установки обеспечивается при уровне содержания примесей в воздухе, поступающей на разделение, в нормальных пределах. Контроль за содержанием примесей в сырьевом потоке на входе в фильтр механической очистки не осуществляется, поскольку расчетным образом на основании данных замеров установлено, что качество атмосферного воздуха с учетом рассеяния выбросов со стороны близлежащих производств на принятой высоте забора удовлетворяет установленным требованиям.

После компримирования воздуха в основном компрессоре, ее охлаждении и очистки от оксидов азота и серы, а также углеводородов (NO_x, SO₂, C₁₊) осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины остаточной концентрации углеводородов и ацетилена.

После очистки и осушки компримированного воздуха в адсорбере осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины остаточной концентрации диоксида углерода (CO₂).

Наряду с концентрацией диоксида углерода (CO₂) после очистки и осушки воздуха за адсорберами осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины точки росы (степени сухости). После сжатия воздуха в бустерном компрессоре осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины точки росы (степени сухости). После сжатия части воздуха в компрессорной ступени турбодетандерного агрегата осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины точки росы (степени сухости).

В месте концентрации взрывоопасных примесей, а именно в кубе верхней (низкого давления) колонн осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины концентрации ацетилена (C₂H₂) и углеводородов (C_nH_m). В соответствии с алгоритмом управления и концепцией противоаварийной защиты установки, для контроля указанных параметров используется по два независимых прибора.

В кубе нижней (высокого давления) колонны осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины концентрации кислорода (O₂).

Качество (чистота) продукционных потоков в воздухоразделительной установке контролируются непрерывно на протяжении всей рабочей кампании, а также при отеплении и переводе установки в режим стоянки.

В кубе верхней (низкого давления) колонны осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины концентрации (чистоты) продукционного кислорода (O₂).

На выходе из конденсатора-испарителя нижней (высокого давления) колонны осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины содержания примесей кислорода (O₂) в жидком азоте, направляемом на орошение нижней колонны.

В верхней части верхней (низкого давления) колонны осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины содержания примесей кислорода (O₂) в отбросном потоке азота.

На линии подачи жидкого азота на орошение верхней (низкого давления) колонны и отбора продукционного жидкого азота осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины содержания примесей кислорода (O₂) в продукционном потоке жидкого азота.

На линии отбора жидкости из куба колонны чистого аргона осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины содержания примесей азота (N₂) в продукционном потоке жидкого аргона.

Контроль химико-технологических параметров потоков, проходящих в холодном блоке и не относящихся к продукционным, осуществляется с целью гибкой настройки режимов работы ВРУ при маневрировании, пуско-наладочных и плановых ремонтных работах.

На линии подачи газообразной кислород-аргоновой смеси из верхней (низкого давления) колонны в колонну сырого аргона осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины содержания аргона (Ar) в кислород-аргоновой смеси.

На линии подачи жидкой аргон-азотной смеси из колонны сырого аргона в колонну чистого аргона осуществляется комплексный химико-аналитический контроль величины содержания примесей кислорода (O₂) в аргон-азотной смеси.

Контроль химико-технологических параметров продуктов разделения воздуха, выдаваемых в пневматическую сеть потребителя и в жидком агрегатном состоянии в мобильные криогенные емкости для коммерческой реализации, осуществляется по закрепленным в нормативной документации методикам путем непрерывного отбора проб из криогенных емкостей стационарного хранения и из автомобильных цистерн для анализа на участке хроматографии и выдачи соответствующих заключений о качестве продукции.

Основные решения по автоматизации

Система автоматического управления технологическим процессом станции обеспечения техническими газами (далее АСУ ТП СОТГ) не входит в объем поставки и разрабатывается на базе отечественных решений отдельно.

Описание организации АСУ ТП СОТГ см. Приложение 3 «Сети автоматизации», [шифр черт.].

Структурная схема АСУ ТП СОТГ см. Приложение 3, [шифр черт.].

Назначение и цели создания

АСУ ТП СОТГ обеспечивает эффективного, автоматизированного контроля и управления технологическими и производственными процессами разделения воздуха, коммерческого учета продукта и контроля работы вспомогательных инженерных систем.

Общей целью создания АСУ ТП СОТГ является:

• обеспечения надежной и безаварийной работы технологического оборудования ВРУ;
• обеспечения оперативного и технологического персонала точной, достоверной и оперативной информацией о работе воздухоразделительной установки (в том числе интегрирование информации от смежных систем и комплектных систем управления);
• обеспечения оперативного и технологического персонала информацией о работе инженерных систем (систем отопления, вентиляции), системы электроснабжения;
• обеспечение надежности и эффективности контроля и управления производственными процессами, включая процессы производственного планирования, комплексного учета продукта и энергоносителей, контроля состояния технологического оборудования.

АСУ ТП СОТГ создается с учетом использования принципов малолюдных технологий как при организации управления технологическими процессами и объектами, так и при организации эксплуатации комплекса технических средств АСУ ТП.

Характеристика средств автоматики

АСУ ТП СОТГ АСУ ТП СОТГ состоит из проектируемого и комплектного оборудования, входящее в состав поставки всей установки.

В состав проектируемого оборудования входя следующие системы:

• шкаф серверов;
• шкаф автоматизированных рабочих мест;
• автоматизированное рабочее место оператора №1;
• автоматизированное рабочее место оператора №2;
• автоматизированное рабочее место Энергетика;
• автоматизированное рабочее место Метролога;
• шкаф распределенной системы управления №1 с устройство связи с объектом объекта;
• шкаф распределенной системы управления №2 с устройство связи с объекта;
• шкаф автоматизированной системы управления электроснабжением;
• шкаф противоаварийной защиты;
• шкаф системы контроля загазованности.

Для обеспечения технологического видеонаблюдения предусматривается установка шкафа и автоматизированного рабочего места оператора видеонаблюдения.

Для работы весового оборудования предусматривается уставного системы контроля весов с функцией распознавания номеров и учета продукта.

Комплектное оборудование приставляет собой все контрольно-измерительные приборы и арматура, контрольно-измерительные приборы и локальные системы управления основного воздушного компрессора, дожимного воздушного компрессора и чиллера.

Состав АСУ ТП

АСУ ТП СОТГ строится как иерархическая распределенная система на однотипных программно-технических средствах, работающих в автоматическом режиме.

АСУ ТП СОТГ включает в себя системы распределенного управления, систему противоаварийной защиты, включая газообнаружение, АСУ энергооборудования, системы учета расхода газа, локальные системы технологического оборудования локальные системы автоматического управления инженерных сооружений (оборудование тепло, водоснабжения).

Структурная схема комплекса технических средств показана в приложении 3.

Структурная схема разработана в соответствии со следующими принципами построения:

• применение распределенной структуры управления с выделением системы распределенного управления и противоаварийной защиты;
• резервирование линий передач данных, сетевого оборудования, контроллеров, источников питания;
• использование для связи между изделиями стандартных протоколов передачи данных (Modbus TCP/IP, Modbus RTU), а также индивидуальных физических линий связи для передачи особо ответственных команд управления, таких как аварийный и экстренный останов.

Уровни иерархии

Система является территориально распределенной и строится по трехуровневому иерархическому принципу:

Нижний уровень – уровень сбора данных и исполнения управляющих воздействий или комплекс технических средств нижнего уровня включает:

• датчики параметров процесса (расходов, давлений, перепадов давлений, уровней, температур, составов промежуточных потоков и продуктов), обеспечивающие их измерение и передачу информации на верхний уровень в виде унифицированных сигналов;
• электротехническое оборудование, обеспечивающее выполнение управляющих воздействий и формирование сигналов состояния исполнительных устройств.

Средний уровень (уровень автоматического управления и регулирования с использованием контроллеров и интеллектуальных программных модулей) включает программируемый контроллер с необходимым количеством модулей ввода/вывода, имеющих гальваническую развязку по каналам и обеспечивающих приём и обработку входных аналоговых и дискретных сигналов и формирование выходных управляющих сигналов, реализацию алгоритмов управления, блокировок и защит.

Для снижения количества кабельной продукции применяются устройства сопряжения с объектом, представляющие собой шкаф с размещенными модулями ввода/вывода и подключаемы по резервированным оптическим линиям к контроллеру шкафа распределенной системы управления.

Верхний уровень (уровень рабочих станций – операторский интерфейс) включает:

• резервированные системные сервера, располагаемые в шкафу серверном, которые обеспечивают сбор информации о ходе технологического процесса от центральных процессоров и ее обработку, и долговременное архивирование. В шкафу серверов размещается коммуникационное оборудование, формирующее резервированные линии связи между элементами системы. Для связи с системного верхнего уровня применяются коммутаторы уровня L3, обеспечивающие разделении внутренней и внешних сетей. Для обеспечения требований информационной безопасности предусматривается установка межсетевого экрана;
• автоматизированное рабочее место оператора, являются клиентами системных серверов, осуществляющих связь между оператором и управляемым объектом в автоматизированной системе управления. Системные блоки автоматизированных рабочих мест размещены в стойке. Связь между рабочим местом и стойкой осуществляется с помощью KVM-удлинителей. В системе предусмотрено четыре рабочих места;
• инжиниринговая станция обеспечивает корректировку, отладку и загрузку прикладного программного обеспечения системы. В качестве автоматизированного рабочего места инженера служит ноутбук, подключаемый к коммутаторам серверов.

Основная функция шкафов автоматики – сбор и обработка данных с первичных преобразователей, приборов и устройств, формирование управляющих воздействий на исполнительные механизмы, передача данных на резервированные серверы верхнего уровня системы с выводом на автоматизированные рабочие места операторов.

В состав шкафа серверов входит резервированный сервер, на котором установлено следующее программное обеспечение:

• сервер отдела рабочего снабжения;
• сервер архивов;
• сервер истории;
• сервер аварийных сигналов;
• файловый сервер.

Заземление и электропитание

Питание шкафов осуществляется от резервированного источника гарантированного питания. В шкафах располагаются автоматические выключатели, осуществляющие защиту от коротких замыканий групповых цепей питания, и устройства защиты приборов от импульсных перенапряжений.

В шкафах распределенной системы управления для питания программируемых логических контроллеров, модулей ввода/вывода и исполнительных реле используются стабилизированные резервированные источники питания постоянного тока с выходным стабилизированным напряжением 24 В DC.

Релейные модули предусматриваются со встроенными шунтирующими диодами для устранения тока самоиндукции.

Все шкафы оборудованы шиной защитного заземления с местом под приварку ее к главной заземляющей шине.