Автоматизация газораспределительной станции

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТРЕБОВАНИЯ К РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ СИСТЕМЕ 5
1.1 Системы управления и средства автоматизации 5
1.2 Ультразвуковые расходомеры 14
1.3 Назначение и задачи автоматизированной системы управления узлом учета расхода газа 27
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УЗЛОМ УЧЕТА РАСХОДА ГАЗА 31
2.1 Описание технологического процесса 31
2.2 Структура и архитектура системы автоматического управления газораспределительной станцией (САУ ГРС) 32
2.3 Разработка функциональной схемы системы 33
3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 35
3.1 Комплекс аппаратных и технических средств 35
3.2 Разработка схемы соединения внешних проводок 45
3.3 Разработка управляющих алгоритмов 46
3.4 Разработка экранных форм интерфейса 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
ПРИЛОЖЕНИЕ А 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 67
ПРИЛОЖЕНИЕ В 68
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 69

Весь текст будет доступен после покупки

Современные газораспределительные станции (ГРС) играют ключевую роль в обеспечении надёжной, безопасной и эффективной транспортировки природного газа от магистральных газопроводов к конечным потребителям. В условиях роста требований к энергоэффективности, промышленной безопасности и цифровизации инфраструктуры энергетического сектора актуальность автоматизации технологических процессов на ГРС становится особенно острой. Автоматизация позволяет не только повысить точность учёта расхода газа, но и обеспечить стабильность давления, минимизировать риски аварийных ситуаций, а также сократить эксплуатационные издержки за счёт снижения человеческого фактора и повышения уровня контроля в реальном времени.
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка автоматизированной системы управления узлом учёта расхода газа на газораспределительной станции, отвечающей современным требованиям надёжности, точности и функциональности.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:
– проанализировать существующие требования к системам автоматизации ГРС и средствам учёта расхода газа;
– изучить принципы работы и особенности применения ультразвуковых расходомеров в составе автоматизированных систем;
– разработать архитектуру и функциональную структуру системы автоматического управления узлом учёта расхода газа;
– спроектировать аппаратно-программный комплекс, включая схемы внешних соединений и управляющие алгоритмы;
– реализовать пользовательский интерфейс для мониторинга и управления технологическим процессом.
Предметом исследования выступает процесс автоматизации узла учёта расхода газа на газораспределительной станции, а субъектом – автоматизированная система управления данным узлом, включающая технические средства, программное обеспечение и алгоритмы управления.
В работе применялись следующие методы: анализ нормативно-технической документации и отраслевых стандартов, системный подход к проектированию автоматизированных систем, методы инженерного моделирования, а также программирование и проектирование в специализированных средах разработки.
Практическая значимость результатов исследования заключается в возможности внедрения разработанной системы на действующих или проектируемых газораспределительных станциях, что позволит повысить точность коммерческого учёта газа, улучшить управляемость технологического процесса и соответствовать современным требованиям цифровой трансформации в топливно-энергетическом комплексе.

Весь текст будет доступен после покупки

ТРЕБОВАНИЯ К РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ СИСТЕМЕ
1.1 Системы управления и средства автоматизации
Целенаправленную деятельность человека, направленную на удовлетворение определённых потребностей, будем называть технологическими операциями. Под этим термином понимается максимально широкий спектр процессов: от обработки деталей и производства пищевой продукции до выращивания цветов или пошива женской одежды. В контексте таких операций вводятся понятия механизации, автоматики и автоматизации.
Технологические операции, выполняемые человеком, условно делятся на два типа: рабочие операции и операции управления [5].
В зависимости от целей управления выделяют следующие виды систем автоматического управления [3, 4]:
Система автоматического контроля (САК) – функционирует в автоматическом режиме, осуществляя измерение контролируемой величины, а также все сопутствующие действия: обработку, регистрацию, передачу данных и оповещение обслуживающего персонала в удобной для него форме.
Цель: сигнализация, сбор и хранение информации, аварийная защита, автоблокировка.
Система программного управления (СПУ) – автоматически реализует последовательность действий в соответствии с заранее заданной программой: запуск операции, переход к следующему этапу, завершение цикла.
Цель: изменение режима технологического процесса. Примеры – регулирование температуры в калорифере по временному графику или смена сигналов светофора по фиксированному алгоритму.
Система автоматического управления (САУ) – обеспечивает изменение регулируемой величины в соответствии с технологическими требованиями с учётом внешних возмущений.
Цель: корректировка параметра во времени и в зависимости от характера и интенсивности возмущающих воздействий.
Система автоматического регулирования (САР), или система стабилизации – поддерживает значение регулируемой величины в заданных пределах при любых изменениях возмущений. САР представляет собой частный случай САУ, когда задающее воздействие постоянно.
Цель: обеспечение неизменности параметра (температуры, давления, уровня и т.п.).
Система автоматического слежения (САС), или следящая система – точно воспроизводит на выходе случайные сигналы, поступающие на вход. Это также частный случай САУ, где закон изменения задающего воздействия заранее неизвестен.
Цель: точное копирование, кодирование, преобразование или масштабирование входных сигналов без их коррекции – только по амплитуде, форме или мощности.
Все перечисленные устройства объединяются в системы с жёстко заданным алгоритмом управления. Их регуляторы содержат лишь исполнительные элементы и не способны адаптироваться – ни менять динамические характеристики, ни выбирать иной алгоритм. Эта группа охватывает САК, СПУ, САР и САС и в совокупности образует классическую систему автоматического управления.
Вторая группа – системы с гибким (адаптивным) алгоритмом управления. Их регуляторы, помимо основного контура с фиксированным алгоритмом, включают дополнительный контур самонастройки, способный изменять как динамические параметры, так и логику управления для достижения оптимального качества регулирования. Такие системы относятся к системам оптимального управления и рассматриваются в специализированных курсах теории автоматического управления.

Весь текст будет доступен после покупки

1) ГОСТ 12.1.003–2014. Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности [Электронный ресурс]. – Введ. 01.07.2015. – М.: Стандартинформ, 2014. – 24 с. – Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200118606 (дата обращения: 02.02.2026).
2) ГОСТ 12.2.003–91. Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности [Электронный ресурс]. – Введ. 01.01.1992. – М.: Изд-во стандартов, 1991. – 28 с. – Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/901702428 (дата обращения: 02.02.2026).
3) ГОСТ 21.408–2013. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов [Электронный ресурс]. – Введ. 01.11.2014. – М.: Стандартинформ, 2013. – 32 с. – Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200108005 (дата обращения: 02.02.2026).
4) ГОСТ 35236–2024. Система газоснабжения. Магистральная трубопроводная транспортировка газа. Магистральные газопроводы. Правила эксплуатации. – Введ. 01.05.2025. – М.: Стандартинформ, 2024. – 92 с.
5) ГОСТ Р 57413–2017. Газ горючий природный. Государственные стандартные образцы на основе магистрального газа. Технические условия [Электронный ресурс]. – Введ. 01.07.2018. – М.: Стандартинформ, 2017. – 16 с. – Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200144433 (дата обращения: 02.02.2026).
6) Федеральный закон от 30.12.2009 № 384-ФЗ (ред. от 25.12.2023) «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» [Электронный ресурс]. – М.: Официальный интернет-портал правовой информации, 2023. – Режим доступа: http://base.garant.ru/12172032/ (дата обращения: 02.02.2026).
7) СП 52.13330.2016. Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95* [Электронный ресурс]. – Введ. 17.06.2017. – М.: Минстрой России, 2016. – 144 с. – Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/456054197 (дата обращения: 02.02.2026).
8) СП 77.13330.2016. Системы автоматизации. Актуализированная редакция СНиП 3.05.07-85 [Электронный ресурс]. – Введ. 04.06.2017. – М.: Минстрой России, 2016. – 128 с. – Режим доступа: https://meganorm.ru/Data2/1/4294854/4294854690.pdf (дата обращения: 02.02.2026).
9) СанПиН 1.2.3685–21. Гигиенические требования к микроклимату в помещениях [Электронный ресурс]. – Введ. 01.03.2021. – М.: Роспотребнадзор, 2021. – 40 с. – Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/420362948 (дата обращения: 02.02.2026).

Весь текст будет доступен после покупки