Автоматизированная система управления транспортным
оборудованием участка гидромеханического
экспандера

Транспортное оборудование предназначено для транспортировки труб диаметром 508-1420мм с толщиной стенки до 50мм на участке гидромеханического экспандера, а также для задачи труб на площадку инспекции, оборудованную подъемно-поворотными роликами, и возврата с площадки инспекции на выходной транспортный рольганг.
 

  ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 

 
Длина транспортируемых труб 9000 – 12450 мм.
Скорость перемещения труб по рольгангам:
трубы весом до 10т                                          -  0,1 – 1 м/с;
трубы весом более 10т                                    -  0,1 -  0,5 м/с.
Скорость вращения труб на поворотных роликах – 0,3-9,5 м/с.
Скорость движения тележек – до 0,5м/с.
Работа оборудования предусмотрена по непрерывному трехсменному четырех бригадному графику с нормативным годовым фондом рабочего времени 6600часов. Коэффициент использования оборудования 0,95.
Оборудование должно эксплуатироваться в отапливаемом помещении, имеющем естественную аэрацию, с температурой окружающей среды от +5 до +40 ^оС и влажностью воздуха до 90%.

Сортамент транспортируемых труб

  СОСТАВ ОБОРУДОВАНИЯ

В состав транспортного оборудования для участка гидромеханического экспандера входит:
- входной рольганг;
- выходной рольганг;
- оборудование инспекционной площадки (тележка передаточная, ролики подьемно-поворотные).
 

ОПИСАНИЕ СОСТАВА ОБОРУДОВАНИЯ

 Входной и выходной транспортные конусные рольганги.
Рольганги состоят из отдельных роликов, установленных в соответствии с планом размещения оборудования. Каждый ролик имеет индивидуальный привод от мотор-редуктора фирмы «BAUER».  В районе поперечных передач станины роликов рольганга имеют дополнительную защиту зоны размещения мотор редукторов. По управлению, входной рольганг разбит на четыре секции, длиной чуть больше длины одной трубы, для последовательного пошагового перемещения труб с целью использования рольганга, как дополнительного накопителя и снижения времени последовательно транспортируемых труб.

   Бочка ролика рольганга имеет биконическую форму, выполненную в виде «ласточкиного хвоста».

   Входной рольганг состоит из 19 роликов, выходной рольганг из 8 роликов.
 Для замера длины трубы, позиционирования трубы по оси тележки экспандера и контроля прохождения труб по рольгангам предусмотрена установка оптических датчиков ( по входному рольгангу – 10шт., по выходному – 5шт.)
    Инспекционная площадка
 Инспекционная площадка установлена после финишной промывки труб и предназначена для выполнения периодического осмотра труб и замера их геометрических параметров.
Задача и выдача труб с площадки производится передаточной тележкой с подъемными призмами.

Передаточная тележка выполнена в виде двух полутележек. Каждая полутележка выполнена в виде сварной рамы, на которой установлены две колесные пары, одна из которых выполнена приводной. Привод вращения колес осуществляется от мотор-редуктора фирмы «BAUER», установленного на оси. Синхронизация перемещения полутележек электрическая, с помощью двух лазерных дальномеров.

На раме полутележки установлен механизм подъема трубы, выполненный в виде V-образного ложемента (призмы). Подъем и опускание V-образного ложемента осуществляется при помощи гидроцилиндра.

Инспекционная площадка оборудована парой подъемно-поворотных роликов,  ролики в каждой паре выполнены приводными. Привод вращения  роликов осуществляется от мотор-редукторов фирмы «BAUER».

Перекрытие площадок выполнено из просечно-вытяжного металлического листа.
 Гидростанция и аппаратура для управления гидроцилиндрами тележки передаточной и подъемно-поворотных роликов, установлена отдельно, и связана с гидроцилиндрами при помощи гибких подводов.
 

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Процесс транспортировки труб должен обеспечивать следующее:
1.Труба с транспортной тележки №15 (смежное оборудование), расположенной на 24 оси пролета Б-В передается на входной транспортный рольганг участка экспандера и транспортируется по секциям входного рольганга до позиции съема трубы тележкой экспандера. Контроль  перемещения трубы и ее позиционирование по оси тележки экспандера осуществляется с помощью оптических датчиков расположенных в линии входного рольганга. 
2. После промывки труба выдерживается под наклоном для слива остатков воды, после чего передается на выходной транспортный рольганг, с которого (при необходимости) труба подъемными призмами передаточной тележки снимается с роликов рольганга и  транспортируется тележкой к подъемно-поворотным роликам инспекционной площадки.
На оси инспекционной площадки  передаточная тележка останавливается, призмы опускаются и  труба укладывается на  подъемно-поворотные ролики. Включается привод подъема роликов, труба поднимается на уровень проведения осмотра, после чего включается приводы поворота трубы для выполнения осмотра. Уборка трубы с инспекционной площадки выполняется в обратном порядке.
После осмотра труба возвращается на выходной рольганг и  передается на транспортную тележку смежного оборудования.
 

 ЭЛЕКТРОПРИВОД И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

 Общие требования.
Оборудование должно быть комплектно оснащено современной системой управления и электроприводами.

В комплект поставки должны входить пульты управления (главный с панелью оператора, управления инспекционной площадкой) и рабочее место управления гидростанцией, с необходимым набором приборов и аппаратов для управления технологическими механизмами, аппаратные и программные средства автоматизации, системы управления электроприводами, средства сигнализации и связи между постами управления.

Исполнение электротехнического оборудования и средств автоматизации должно соответствовать наиболее неблагоприятным условиям окружающей производственной среды (пыль, влага, вибрация), при этом должны обеспечиваться нормальные климатические условия внутри шкафов управления для работы электронных приборов.

Технический уровень систем автоматизации, управления электроприводами и электроснабжения технологических агрегатов должен соответствовать мировому уровню на время выполнения проекта.

В качестве основы для выбора базовых компонентов системы управления и автоматизации необходимо использовать соответствие применяемых программных  и аппаратных средств, информационных интерфейсов открытым международным стандартам. Устройства систем управления и автоматизации должны быть выполнены на единой конструктивной базе при минимуме номенклатуры блоков и элементов.

Электрооборудование должно поставляться комплектно с высокой монтажной готовностью. В комплект поставки должны входить: сервисные средства для эксплуатации, поверки, контроля работы, наладки и обслуживания средств автоматизации, запчасти на время ввода в эксплуатацию.

Электрооборудование должно быть ремонтнопригодным, состоять из унифицированных блоков и узлов. В технической документации на электрооборудование и системы автоматизации должны содержаться описания работы всех устройств, инструкции по обслуживанию и ремонту, технические параметры для определения работоспособности оборудования и остаточного ресурса.

Системы управления и автоматизации технологическими процессами должны иметь средства диагностики состояния электрооборудования и устройств автоматизации. В системе управления должны быть реализованы алгоритмы, обеспечивающие сохранность и восстановление данных в случае временного отказа технических средств или потери входного электропитания, как в самой системе, так и во внешних системах. Должен быть предусмотрен комплекс мер по предотвращению несанкционированного вмешательства в ход технологического процесса. Доступ к программным средствам должен быть ограничен с помощью паролей, предоставляющих разный уровень полномочий для работы в системе.

Размещение систем управления и автоматизации должно осуществляться в специальных помещениях, обеспечивающих оптимальные условия для работы систем (вентиляция и кондиционирование), оборудованных охранной и пожарной сигнализацией, средствами пожаротушения.

Элементы систем управления и автоматизации, размещаемые на постах управления и около технологических агрегатов, должны быть расположены в запираемых шкафах.
Расположение электропомещений, пультов управления и отдельно стоящих шкафов с блоками систем управления и автоматизации должно быть выбрано с учетом минимизации длины трасс кабельных соединений.
 

Требования к электроприводам

Электропривод с регулированием скорости вращения должен удовлетворять следующим требованиям:

• В качестве основного электропривода для технологического оборудования должен быть применен трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и системой регулирования скорости вращения.

• Для обеспечения регулировки применить индивидуальные и групповые преобразователи частоты (индивидуальные для приводов полутележек).

• Преобразователи частоты должны иметь необходимые фильтры, удовлетворяющие требованиям по излучению помех.

• Мощность частотных преобразователей должна быть в 1,25 раза выше номинальной мощности электродвигателя (или нескольких электродвигателей.

• Совместимость со всеми типами электродвигателей российского и зарубежного производства;

• Отклонение напряжения питающей сети ±10%;

• Частота питающей сети 47-63 Гц;

• Перегрузочная способность не менее 150% от номинального тока в течение 1 мин;

• Возможность электрического торможения (динамическое);

• Программируемое время разгона/торможения с регулируемой плавностью;

• Функции защиты по пониженному напряжению, перенапряжению, перегрузке, включению на землю, короткому замыканию, перегреву преобразователя.

• Управление электроприводом по промышленной шине PROFIBUS;

• Использование программно-управляемого вентилятора для охлаждения преобразователя.

• Степень защиты не ниже IP54.

• Диапазон рабочих температур -10... +50°С.

• Температура хранения -40 до +60°С

• Относительная влажность воздуха 20-95%;

• Атмосферное давление 86-106 кПа.

- Соответствие российским стандартам по электромагнитной совместимости (ЭМС).
 Исходя из выше изложенных требований к электроприводу с регулированием скорости вращения и унификации электроприводов в цехе, требуется применить частотные преобразователи фирмы Siemens (Sinamics G120).
Должна осуществляться диагностика состояния привода и передача основных параметров его работы (скорость, ток/момент и т.п.) по сети Profibus.
Все без исключения транспортные механизмы реверсивны.
   Проектом необходимо предусмотреть возможность централизованного изменения установленной технологической или ползучей скорости на всем участке.
Для питания электроприводов  гидрораспределителей должен быть предусмотрен отдельный источник постоянного тока с выходным напряжением 24В.
               

                     Диагностика системы

     В системе  предусматривается аппаратная и программная диагностика технических средств.
  Аппаратная диагностика состояния технических средств реализуется на основании имеющихся стандартных средств самодиагностики, заложенных в аппаратных изделиях фирмами-производителями.
 Программная диагностика технических средств реализуется прикладным программным обеспечением с выводом соответствующей оперативной информации на основании решения задач:

1. контроль достоверности входных аналоговых сигналов;

2. контроль отработки сформированных управляющих воздействий;

3. наличия  связи между компонентами системы.

      Диагностику автоматизированных электроприводов участка с выводом предупредительной и аварийной сигнализации на центральный пульт управления.
 

 Защита и блокировки

В схеме управления   участка должны быть предусмотрены следующие виды защиты электроприводов:
-от самопроизвольного включения при восстановлении исчезнувшего питающего напряжения;
-от короткого замыкания;
-от обрыва фраз;
-от длительных стоянок под током;
-максимальную токовую защиту;
-от ошибочных действий оператора.
 В схеме управления участком должны быть предусмотрены следующие технологические блокировки:
-нет готовности  преобразователей частоты;
-нет готовности смежного оборудования ;
-авария гидрооборудования транспортной механизации;
- низкий уровень масла в баке гидростанции;
-нет питания шкафов управления.
Блокировки, исключающие возможность ошибочных действий оператора:
-запрет на включение электроприводов транспортной механизации при выполнении ремонтных  работ (подача питания на схемы управления транспортной механизацией должна производиться специальным ключом-биркой, оператором);
-запрет на выполнение операций, которые  могут привести к поломке оборудования при управлении механизмами  участка оператором в ручном режиме.
Запрет на включение отдельных электроприводов  транспортной механизации при их работе в  автоматическом режиме:
при отсутствии  со смежного оборудования сигналов о наличии трубы на позиции передачи и наличии сигнала задания скорости, с какой труба должна подаваться с транспортной тележки  на входной рольганг и с экспандера на выходной рольганг.
Запрещается  передача трубы с одной на другую   секцию входного рольганга, если на  последующей  секции рольганга  есть труба.
Запрещается передача трубы с 3-й на 4-ю   секцию входного рольганга, если  тележка экспандера стоит в оси 4-й секции рольганга  и ее призмы подняты.
Запрещается работа электродвигателей 4-й секции входного рольганга при крайнем положении трубы в конце входного рольганга.
Запрещается включение электродвигателей  выходного рольганга для передачи  трубы на 
 Запрещается включение электродвигателей выходного рольганга  при нахождении тележки передаточной в оси выходного рольганга с поднятыми призмами.  
 Запрещается транспортировка трубы передаточной тележкой  в сторону рольганга выходного с поднятыми призмами, при наличии трубы на рольганге выходном.
Запрещается  перемещение передаточной тележки с поднятыми призмами, при поднятых подъемно-поворотных роликах инспекторской площадки.
  Запрещается подъем призм передаточной тележки:
-   при включенных электродвигателях выходного рольганга;
-   при поднятых  подъемно-поворотных роликах
     6.6. Перечень входных и выходных сигналов.
 

  * - данные  и способ передачи отчета о работе транспортного оборудования участка необходимо согласовать   Разработчику автоматизированной системы управления транспортным оборудованием с Заказчиком .