Thiết kế hệ thống điều khiển trung tâm phân phối khí GDC phú mỹ

LỜI NĨI ĐẦU Ngành cơng nghiệp khí đốt ngày khẳng định vai trị quan trọng kinh tế đất nước Ước tính tới năm 2014, trung bình Tổng cơng ty Khí Việt Nam cung cấp khoảng tỷ m3 khí khơ làm ngun, nhiên liệu cho nhà máy điện Bà Rịa, Phú Mỹ 1, Phú Mỹ 2.1, Phú Mỹ 2.2, Phú Mỹ 3, Phú Mỹ 4, Nhơn Trạch 1, Nhơn Trạch 2, Hiệp Phước, Cà Mau 1, Cà Mau 2, Tổng Công ty Phân bón Hóa chất Dầu khí hộ tiêu thụ khí thấp áp để sản xuất 40% tổng sản lượng điện quốc gia, 30% tổng sản lượng đạm (phân bón) nước Do đặc trưng ngành cơng nghiệp khí từ phía vận chuyển, xử lý từ các hộ tiêu thụ khí đặt u cầu cao tính an tồn, liên tục, ổn định nên yêu cầu cấp thiết khả xử lý tự động hệ thống điều khiển cơng trình khí Thực tế nay, hệ thống điều khiển tự động lớn ngành công nghiệp khí đa phần cơng ty nước ngồi thiết kế Là học viên cao học Tự động hóa làm việc trực tiếp cơng trình thuộc Tổng cơng ty Khí Việt Nam, tơi thấy việc nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển cho Trạm phân phối khí hữu ích, giúp tơi có hiểu biết sâu sắc công việc Bên cạnh đó, tơi mong muốn, luận văn “Thiết kế hệ thống điều khiển cho trạm phân phối khí” trở thành tài liệu tham khảo cho sinh viên muốn tìm hiểu người vừa bắt đầu tiếp xúc với ngành công nghiệp vận chuyển khí Luận văn bao gồm có 03 chương: - Chương 1: Tổng quan trung tâm phân phối khí Chương giới thiệu tổng quát Tổng công ty Khí Việt Nam Cơng nghệ chung Trung tâm Phân phối Khí Phú Mỹ - Chương 2: Tổng quan hệ thống DCS Chương nêu khái quát hệ thống điều khiển phân tán (DCS), vào chi tiết thành phần hệ thống DCS sở số hệ thống điều khiển hoạt động thực tế ngành Dầu khí - Chương 3: Thiết lập hệ thống chương trình điều khiển cho hệ thống Nội dung đề cập tới cấu hình phần cứng lưu đồ, chương trình điều khiển cơng nghệ, dừng an tồn Trung tâm Phân phối Khí Phú Mỹ sử dụng PLC S7-300 Chƣơng TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM PHÂN PHỐI KHÍ Khái quát hệ thống vận chuyển phân phối khí 1.1 1.1.1 Tổng cơng ty Khí Việt Nam Ý tưởng ngành cơng nghiệp khí hình thành từ đầu năm 90, khí đồng hành mỏ Bạch Hổ, khơng đưa vào bờ để sử dụng phải đốt bỏ ngồi khơi Do đó, ngày 20/09/1990, PV Gas thành lập sở Ban Quản lý Cơng trình Dầu khí Vũng Tàu với tên gọi ban đầu Cơng ty Khí đốt với chức năng, nhiệm vụ chủ yếu thu gom, nhập khẩu, vận chuyển, tàng trữ, chế biến, phân phối, kinh doanh khí sản phẩm khí Từ chỗ Cơng ty Khí đốt với khoảng 100 CBCNV ban đầu, PV Gas ngày lớn mạnh trở thành Tổng Cơng ty Khí Việt Nam - Công ty cổ phần vào tháng 5/2011 với 2.000 lao động Theo số liệu đưa năm2012 mình, qua 21 năm hình thành phát triển, PV Gas đạt kết đáng kể, cung cấp: - tỷ m3 khí khơ/năm làm ngun, nhiên liệu cho nhà máy điện Bà Rịa, Phú Mỹ 1, Phú Mỹ 2.1, Phú Mỹ 2.2, Phú Mỹ 3, Phú Mỹ 4, Nhơn Trạch 1, Nhơn Trạch 2, Hiệp Phước, Cà Mau 1, Cà Mau 2, Tổng Công ty Phân bón Hóa chất Dầu khí hộ tiêu thụ Khí thấp áp để sản xuất 40% tổng sản lượng điện quốc gia, 30% tổng sản lượng đạm (phân bón) nước; - triệu LPG/năm, đáp ứng 70% nhu cầu LPG toàn quốc; - 70.000 Condensate/năm để sản xuất xăng, Với thành tựu to lớn đạt được, PV Gas trở thành Nhà cung cấp khí khơ Việt Nam, Nhà sản xuất kinh doanh LPG số Việt Nam; hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ Nhà nước giao cho: góp phần đảm bảo an ninh lượng quốc gia; an ninh lương thực quốc gia; đảm bảo nguồn cung ổn định cho thị trường LPG góp phần bình ổn giá LPG nước 1.1.2 Vận chuyển phân phối khí Hệ thống đường ống vận chuyển khí PV Gas bao gồm hệ thống vận chuyển phân phối khí Cửu Long, Nam Cơn Sơn, PM3-Cà Mau a Hệ thống vận chuyển phân phối khí Cửu Long Khí từ mỏ thu gom đến Giàn nén khí trung tâm nén với áp suất cao để chuyển tải qua đường ống ngầm duới biển để đưa trạm tiếp bờ tạiLong Hải, đưa vào xử lý nhà máy xử lý khí Dinh Cố Khí khơ (đầu ra) Dinh Cố vận chuyển đường ống tới Bà Rịa, Phú Mỹ để phân phối tới hộ tiêu thụ Trung tâm phân phối khí Phú Mỹ, ngồi chức tiếp nhận khí đồng hành từ hệ thống khí Bạch Hổ, cịn có chức tiếp nhận khí từ hệ thống khí Nam Cơn Sơn để phân phối tới khách hàng KHÍ CỬU LONG KHÍ TỪ CÁC GIÀN: (JVPC; CLJOC; Cá Ngừ Vàng , Rồng Đồi Mồi,… Giàn nén khí Trung Tâm CPP Trung tâm phân phối Khí Bà Rịa (GDS BR) Trạm phân phối Khí Phú Mỹ (GDS PM) Nhà máy điện Bà Rịa Nhà máy điện Phú Mỹ 2.1 Nhà Máy Xử lý Khí Dinh Cố (GPP) Trạm Van Long Hải Trung tâm phân phối Khí Phú Mỹ (GDC PM) PHÚ MỸ Khí Thấp Áp Kho Cảng Thị Vải Tàu , Xe bồn Đạm Phú Mỹ Hình 1.1 Hệ thống phân phối khí Cửu Long - Đường ống dẫn khí Sư Tử Vàng - Rạng Đơng - Bạch Hổ - Long Hải - Dinh Cố Đường ống dẫn khí Bạch Hổ - Long Hải – Dinh Cố (116,5 km) đưa vào vận hành năm 1995 để vận chuyển khí đồng hành từ Giàn nén khí trung tâm mỏ Bạch Hổ tới Nhà máy xử lý khí Dinh Cố Đường ống thiết kế với lưu lượng triệu m3 khí /ngày đêm để phục vụ cho việc vận chuyển khí từ mỏ dầu Đường ống dẫn khí Rạng Đơng - Bạch Hổ dài 46,5 km đưa vào vận hành từ tháng 12/2001 để vận chuyển khí đồng hành từ Lơ 15.2 CCP Đường ống dẫn khí 16 inch Sư Tử Vàng - Rạng Đông với tổng chiều dài 43,5 km, đưa vào vận hành năm 2009 để vận chuyển khí đồng hành thu gom từ Lơ 15.1 CCP - Đường ống dẫn khí Dinh Cố – Bà Rịa – Phú Mỹ Đường ống dẫn khí 16 inch dài 7,3 km Dinh Cố – Bà Rịa đường ống Bà Rịa - Phú Mỹ dài 21,5 km có nhiệm vụ vận chuyển khí khơ từ đầu nhà máy xử lý khí Dinh Cố tới trạm phân phối khí để phân phối cho khách hàng tiêu thụ - Các trạm phân phối khí (GDS) Bà Rịa, Phú Mỹ Được xây dựng đưa vào vận hành với đường ống dẫn khí Bạch Hổ - Dinh Cố - Bà Rịa - Phú Mỹ, trạm phân phối khí Bà Rịa Phú Mỹ có nhiệm vụ phân phối khí cho nhà máy điện Bà Rịa, hộ tiêu thụ khí Cửu Long khu vực Phú Mỹ - Đường ống sản phẩm lỏng Dinh Cố - Thị Vải Đường ống sản phẩm lỏng Dinh Cố - Thị Vải, gồm đường ống inch từ Dinh Cố đến kho cảng Thị Vải, đưa vào sử dụng từ năm 1998, có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm lỏng gồm Bupro (hỗn hợp Butane Propane) Condensate từ đầu nhà máy xử lý khí Dinh Cố đến kho cảng Thị Vải để tồn trữ xuất cho khách hàng b Hệ thống vận chuyển phân phối khí Nam Cơn Sơn KHÍ NAM CƠN SƠN KHÍ TỪ CÁC GIÀN: (Lan Tây, Rồng Đơi, Chim Sáo) NCS Nhà Máy Khí Nam Cơn Sơn Trạm Van Long Hải KHÍ TỪ CÁC GIÀN: (Hải Thạch/Mộc Tinh, Thiên Ƣng, Đại Hùng) NCS2 Nhà Máy Khí Nam Cơn Sơn Trạm phân phối Khí Phú Mỹ (GDS PM) Nhà máy điện Phú Mỹ 2.1 Trung tâm phân phối Khí Phú Mỹ (GDC PM) Khí Thấp Áp Đạm PM PM PM 2.2 Kho Cảng Thị Vải PM PM Tàu, Xe bồn GDS Nhơn Trạch NMĐ Nhơn Trạch NMĐ Nhơn Trạch GDS Hiệp Phƣớc NMĐ Hiệp Phƣớc Hình 1.2 Hệ thống vận chuyển phân phối khí Nam Cơn Sơn - Đường ống dẫn khí Nam Cơn Sơn Đường ống dẫn khí Nam Cơn Sơn đưa vào vận hành từ năm 2003 để vận chuyển khí thiên nhiên từ Lơ 06.1, 11.2 12W nhà máy xử lý khí Dinh Cố (NCST) để xử lý Khí khơ đầu NCST vận chuyển đường ống tới Trung tâm phân phối khí Phú Mỹ để cung cấp cho hộ tiêu thụ khu vực Phú Mỹ Hiện tại, công suất tối đa hệ thống khí NCS 20 triệu m3/ngày đêm - Trung tâm Phân phối Khí Phú Mỹ Trung tâm phân phối khí Phú Mỹ xây dựng diện tích 10 Phú Mỹ, bên cạnh Trạm phân phối khí Phú Mỹ thuộc hệ thống khí Cửu Long Ngồi nhiệm vụ tiếp nhận khí phân phối khí Nam Cơn Sơn tới hộ tiêu thụ, Trung tâm phân phối khí Phú Mỹ cịn có chức điều tiết khí hai nguồn khí Nam Cơn Sơn khí Cửu Long - Đường ống dẫn khí Phú Mỹ - Nhơn Trạch - Hiệp Phước Đường ống dẫn khí Phú Mỹ - Nhơn Trạch - Hiệp Phước với tổng chiều dài 71,1km đưa vào sử dụng năm 2008 có nhiệm vụ vận chuyển phần khí Nam Cơn Sơn đến Trạm phân phối khí Nhơn Trạch (Đồng Nai) Hiệp Phước (TP Hồ Chí Minh) để cung cấp cho nhà máy điện khu công nghiệp dọc theo tuyến ống, đồng thời phát triển thị trường tiêu thụ khí TP.HCM tương lai, kết nối mạng khí hai khu vực Đông - Tây Nam - Đường ống NCS2 Nhà máy Khí NCS2 Dự án “Đường ống dẫn khí Nam Côn Sơn - Giai đoạn PV GAS làm chủ đầu tư nhằm xây dựng đường ống thu gom khí có chiều dài 151.35km với đường kính ống khoảng 26 inch từ mỏ Thiên Ưng kết thúc điểm Tie-In (Km 207+500) kết nối vào dàn Bạch Hổ (BK4A) để thu gom khí Đại Hùng Thiên Ưng vào bờ để bổ sung cho lượng khí ngày thiếu hụt tương lai khu vực Đông Nam Bộ Đây dự án quan trọng, có ý nghĩa đặc biệt, mang tính chiến lược ngành cơng nghiệp khí nói chung PV GAS nói riêng Dự án tạo sở hạ tầng kích thích thăm dị khai thác dầu khí vùng nước sâu bể Nam Cơn Sơn để khai thác mỏ khí thiên nhiên đáp ứng nhu cầu tiêu thụ tăng cao đồng thời xác định chủ quyền lãnh hải kinh tế biển Việt Nam Bên cạnh đó, Dự án tạo hạ tầng kỹ thuật cho việc nhập khí tương lai c Hệ thống vận chuyển phân phối khí PM3 - Cà Mau TALISMAN LFS CM Line Break Valve GDC Cà Mau Điện, Đạm Cà Mau Hình 1.3: Hệ thống vận chuyển phân phối khí PM3-Cà Mau Hệ thống vận chuyển khí PM3 - Cà Mau, vận hành từ năm 2007, có đường ống dài 330 km với cơng suất tỉ m3/năm, gồm có đường ống ngồi khơi dài 300 km vận chuyển khí khai thác từ Lô PM3-CAA & Lô 46 Cái Nước, đường ống bờ dài 30 km đưa khí vềTrung tâm phân phối khí Cà Mau 1.2 Trung tâm Phân phối khí Phú Mỹ -Phú Mỹ GDC 1.2.1 Tổng quan Phú Mỹ GDC xây dựng diện tích 10 Phú Mỹ, bên cạnh Trạm phân phối khí Phú Mỹ (GDS) thuộc hệ thống khí Cửu Long Phú Mỹ GDC nơi tiếp nhận phân phối chủ yếu khí khơ Nam Cơn Sơn phần khí Bạch Hổ để phân phối cho hộ tiêu thụ với công suất giai đoạn đầu 10,48tr m3tiêu chuẩn/ngày công suất tăng gấp đơi giai đoạn Ngồi nhiệm vụ tiếp nhận khí phân phối khí tới hộ tiêu thụ, Phú Mỹ GDC cịn có chức điều tiết khí hai nguồn khí Nam Cơn Sơn khí Cửu Long Hiện tương lai, nơi cung cấp khí miền Nam nói riêng Việt Nam nói chung Các hoạt động Trung tâm bao gồm:  Tiếp nhận khí từ NCST phần khí Bạch Hổ từ Phú Mỹ GDS;  Gia nhiệt khí tới nhiệt độ yêu cầu hộ tiêu thụ;  Giảm áp tới áp suất yêu cầu hộ tiêu thụ;  Đo đếm lượng khí cung cấp cụm thiết bị đo đếm;  Xả áp flare cho thiết bị để đảm bảo an toàn trung tâm;  Điều tiết, cấp bù khí qua lại tùy thuộc vào yêu cầu thực tế GDC GDS Phú Mỹ qua dây chuyền “BH-Corossover” “NCS-Crossover” Nguồn khí cung cấp cho Phú Mỹ GDC từ Nhà máy xử lý khí NCS thông qua hệ thống đường ống NCSP, qua Van đầu vào Khí thơng qua thiết bị gia nhiệt Heater nâng nhiệt độ tới yêu cầu phân theo nhánh phân phối, đo đếm cung cấp cho hộ tiêu thụ:  Nhà máy Đạm Phú Mỹ (FRP);  Nhà máy điện Phú Mỹ 1, Phú Mỹ 2.2, PhúMỹ Phú Mỹ 4;  Nhánh cấp bù Nam Côn Sơn - Crossover Bạch Hổ - Crossover Sơ đồ tổng quan trung tâm cung cấp khí Phú Mỹ trình bày hình 1.4 Hình 1.4 Sơ đồ tổng quan hệ thống cung cấp khí Phú Mỹ GDC Trạm GDC thiết kế với yêu cầu đơn giản, an toàn vận hành tự động Các thao tác vận hành tay giới hạn tới mức tối thiểu Toàn hệ thống thiết bị điều khiển 24h/ngày từ phòng điều khiển GDC Các liệu cơng nghệ an tồn truyền đến Trung tâm Điều độ Khí Thành Phố Hồ Chí Minh thơng qua hệ thống SCADA, Điều độ viên biết thông tin trạng vận hành chung Phú Mỹ GDC Hệ thống điều khiển trung tâm GDC bao gồm thành phần sau: - Process: Giám sát điều khiển q trình cơng nghệ - SSD (Safety Shutdown System): Hệ thống dừng an toàn, chia làm 2: o ESD (Emergency Shutdown System): Hệ thống dừng trạm khẩn cấp, nhiệm vụ bảo vệ an toàn trường hợp có cháy nổ, rị rỉ khí, thông số công nghệ thấp cao o F&G (Fire and Gas Safety System): Hệ thống an tồn phịng chống cháy nổ, nhiệm vụgiám sát, bảo vệ an tồn rị rỉ gas cháy nổ trạm 1.2.2 Gia nhiệt khí Bản vẽ P&ID hệ thống gia nhiệt khí nêu Phụ lục 1.7 Khí từ NCSP cung cấp tới GDC đường ống 30 inch, nhiệt độ đầu vào cao nhiệt độ điểm sương (điểm sương Hydrocarbon) 10oC Khí cung cấp cho hộ tiêu thụ yêu cầu cao nhiệt độ điểm sương 15oC cho PM1, PM2.2, PM3 25oC cho PM4 PM2.1 Vì ta cần thực gia nhiệt khí thơng qua thiết bị gia nhiệt Heater E-401A/B/C theo hình thức trao đổi nhiệt gián tiếp thơng qua nước Thiết bị E-401A gia nhiệt khí với nhiệt độ đầu 25oC cung cấp cho khách hàng yêu cầu áp suất cao Thiết bị E-401C gia nhiệt khí với nhiệt độ đầu 49oC theo thiết kế cung cấp cho khách hành PM4 yêu cầu áp suất thấp Hiện tại, nhiệt độ khí cấp cho PM4 theo hợp đồng, cao nhiệt độ điểm sương 15oC Thiết bị E-401 B có cơng suất E-401 A thường vị trí stanby cho E401A E401 C Tùy theo tình hình thực tế mà heater hoạt động, heater lại trạng thái dự phịng TIC-1012 (khí đầu E-401) cài đặt nhiệt độ 25oC TIC-1016 (khí đầu E-401C) cài đặt nhiệt độ 30oC (khí đầu E-401C) cài đặt nhiệt đồ 30oC Trong trường hợp nhiệt độ khí cấp cho khách hàng có nguy giảm áp suất đầu vào cao nhiệt độ mơi trường thấp nhiệt độ cài đặt cho Heater điều chỉnh trạng thái thủ công (Manual) đảm bảo gia nhiệt đủ giới hạn công suất Heater Tùy thuộc vào thực tế vận hành mà thông thường E-401C gia nhiệt cho khách hàng PM4, E-401A E-401B gia nhiệt cho tất khách hàng cịn lại Sơ đồ cơng nghệ thiết bị gia nhiệt heater A, B, C trình bày phụ lục hình P1.7 a Các ống góp cho thiết bị gia nhiệt Khí NCSP trước vào Heater qua ống góp đầu vào 30 inch khỏi Heater qua hai ống góp đầu có đường kính 30 inch cho E-401 A/B 20 inchcho E-401B/C Các van xả áp (BDV-1012, BDV-1025, BDV-1027) lắp đặt ống góp thiết bị gia nhiệt nhằm xả áp trường hợp cố để đảm bảo an toàn Các van xả áp ống góp 30 inch khí đầu vào tư NCSP, ống góp 30 inch khí đầu E-401A/B ống góp 20 inch (E-401A/B/C) khí đầu kích hoạt tay sau vận hành viên kiểm tra xác định báo cháy xảy vùng thiết bị công nghệ khu vực phát cháy nơi thiết bị gia nhiệt Các van xả áp không mở đồng thời với van BDV khác tạo lượng khí xả lớn làm tải, tắt đuốc nguy hiểm gây nổ b Ống đầu vào đầu thiết bị gia nhiệt Các Shutdown van cô lập đầu vào (XZV-1019/1020/1021) lắp đặt đường vào đến thiết bị gia nhiệt E-401A/B/C Shutdown van cô lập đầu (XZV-1022/1023/1024/1025) lắp đặt đường từ thiết bị E401A/B/C Các Shutdown van cô lập đóng tự động trường hợp xảy 10  Yêu cầu mở: van đầu vào SDV-1409 SDV-1408 Khi điều kiện đáp ứng, hệ thống kích hoạt PID1 PID3 để điều khiến áp suất thông qua cụm van điều áp Các nhánh phân phối khí Phú Mỹ 2.2, Phú Mỹ 3, Phũ Mỹ hoạt động cách tương tự Phú Mỹ Lưu đồ chương trình hoạt động nhánh trình bày phần Phụ Lục START_NCSP S S Nhấn nút START ? (M80.0 = ?) BDV 1505 đóng ? ZSL 1505 (I45.1)=1 ? S SDV 1509 mở ? XS 1509 (I45.3)=0 S SDV 1508 mở ? XS 1508 (I45.2)=0 Báo không phép hoạt động (M80.1) Đ Đ Đ Đ Kích PID1501 (M80.2) Kích PID1503 (M80.3) END Hình 3.24 Lưu đồ trình hoạt động nhánh cấp bù khí NCS Hoạt động nhánh cấp khí NCS Crossover trình bày theo hình 3.24 Trong lưu đồ hình 3.24, chương trình thực cách tương tự 57 nhánh Phú Mỹ ta kiểm tra van lập đầu vào từ nhánh cấp bù khí Hoạt động nhánh cấp bù khí Bạch Hổ Crossover tương tự nhánh cấp bù khí NCS Lưu đồ chương trình mơ tả Phụ lục Hoạt động nhánh cấp khí Đạm Phú Mỹ START_FRP S Đ Nhấn nút START ? (M82.0 = ?) Đ S SDV-1710 (I49.4) đóng and SDV-1708 (I49.2 )mở ? Đ S SDV-1710 (I49.4) mở and SDV-1708 (I49.2 )đóng ? Đ Đ BDV-1705 đóng ? ZSL-1708 (I49.1)=1 ? SDV-1709 mở ? XS-1709 (I49.3)=0 ? Kích PID1701 (M82.2) S S Báo khơng phép hoạt động (M82.1) Kích PID1703 (M82.3) END Hình 3.25 Lưu đồ trình hoạt động nhánh cấp khí Đạm Phú Mỹ Với nhánh cấp khí cho Đạm Phú Mỹ, nhánh nguồn khí lấy từ nguồn Nam Côn Sơn qua van đầu vào SDV-1708 lấy từ nhánh cấp bù khí Bạch Hổ qua SDV-1710 Nhánh Phú Mỹ FRP phép hoạt động có 58 hai van mở Đồng thời van xả BDV-1705 đóng, van đầu SDV-1709 mở Nếu điều kiện đáp ứng, hệ thống tiến hành kích hoạt PID1701 PID1703 để điều khiến áp suất nhánh thông qua cụm van điều áp Ngoài hoạt động, nhánh phân phối cấp bù khí cịn có số cảnh báo nhiệt độ khí sau điều áp lưu lượng khí thổi làm đường ống mức thấp lưu đồ hình 3.26 đến 3.35 Start Start Đ TT-1104 (PIW 564) < L Đ S S FIT-1112 (PIW 566) < L ALARM ON ICS COMPUTER MONITOR ALARM ON ICS COMPUTER MONITOR (M76.4) (M76.5) END END Hình 3.26 Lưu đồ cảnh báo nhiệt độ thấp sau điều áp PM Hình 3.27 Lưu đồ cảnh báo lưu lượng thấp khí làm theo nhánh PM1 59 Start Start Đ Đ S TT-1204 (PIW 580) < L S TT-1404 (PIW 596) < L ALARM ON ICS COMPUTER MONITOR ALARM ON ICS COMPUTER MONITOR (M77.4) (M79.4) END END Hình 3.28: Lưu đồ cảnh báo nhiệt độ thấp sau điều áp PM 2.2 Hình 3.29: Lưu đồ cảnh báo nhiệt độ thấp sau điều áp PM Start Start Đ Đ S S FIT-1319 (PIW 388) < L TT-1304 (PIW 586) < L ALARM ON ICS COMPUTER MONITOR ALARM ON ICS COMPUTER MONITOR (M78.4) (M78.5) END END Hình 3.30: Cảnh báo nhiệt độ thấp sau điều áp PM3 60 Hình 3.31: Lưu đồ cảnh báo lưu lượng thấp khí làm theo nhánh PM3 Start Start Đ Đ S S FIT-1512 (PIW 614) < L TT-1504 (PIW 612) < L ALARM ON ICS COMPUTER MONITOR ALARM ON ICS COMPUTER MONITOR (M80.5) (M80.4) END END Hình 3.32: Cảnh báo nhiệt độ thấp sau Hình 3.33: Lưu đồ cảnh báo lưu lượng điều áp nhánh cấp bù NCS thấp khí làm theo nhánh NCS Start Start Đ Đ S S TT-1704 (PIW 644) < L TT-1668 (PIW 628) < L ALARM ON ICS COMPUTER MONITOR ALARM ON ICS COMPUTER MONITOR (M81.4) (M82.4) END END Hình 3.34: Lưu đồ cảnh báo nhiệt độ thấp sau điều áp nhánh cấp bù Bạch Hổ Hình 3.35 Lưu đồ cảnh báo nhiệt độ thấp sau điều áp nhánh cấp bù NCS 61 3.2.2 Lƣu đồ chƣơng trình hệ thống dừng trạm khẩn cấp ( ESD) Trong hệ thống dừng trạm khẩn cấp, ta có mức ESD0, ESD1 ESD2 Tùy vào tác động đầu vào mà ta có ESD0, ESD1 ESD2 ESD0 ESD1 mức độ dừng toàn trạm ESD2 mức độ dừng theo nhánh Lưu đồ chương trình dừng ESD ESD trình bày hình 3.37 hình 3.39 START Kiếm tra nút nhấn khẩn cấp HS-001 (I0.0 =1)? or HS002 (I0.1=1) ? or HS003 (I0.2 =1)? S Đ Set cờ M40.0 = Bảng DONE END Hình 3.37 : Lưu đồ chương trình ESD START S Kiếm tra nút nhấn khẩn cấp HS-004 (I0.3 =1)? or HS16 (I0.7=1) ? or HS17 (I 1.0 =1)? or HS18 (I 1.1=1) ? Đ Set cờ M40.1 = Bảng DONE END Hình 3.38: Lưu đồ chương trình ESD 62 Chế độ dừng tồn trạm ESD kích hoạt nút nhấn sau bị tác động: HS-001 Mimic panel, HS-002, HS-003 đặt cổng thoát hiểm gần Heater Khi xảy ESD hệ thống bị tác động theo bảng 3.5 Chế độ dừng toàn trạm ESD xảy có tác động sau: tác động nút nhấn khẩn sau: HS-004 Mimic Panel phòng điều khiển, HS - 0016 đặt Heater A, HS-0017 đặt Heater B, HS-0018 đặt heater C Khi xảy ESD hệ thống bị tác động theo bảng 3.5 Bảng 3.5 Bảng DONE Solenoid tác động Tín M40.0 M40.1 hiệu Ký hiệu SOLENOID VALVE OF SDV-1023 XY 1023 A Q1.4 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1023 XY 1023 B Q1.5 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1024 XY 1024 A Q1.6 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1024 XY 1024 B Q1.7 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1025 XY 1026 A Q2.0 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1025 XY 1026 B Q2.1 X X SOLENOID VALVE OF BDV-1026 XY 1025 Q2.2 X X SOLENOID VALVE OF BDV-1027 XY 1027 Q2.3 X X SOLENOID VALVE OF BDV-1105 XY 1105 Q3.0 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1108 XY 1108 A Q3.1 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1108 XY 1108 B Q3.2 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1109 XY 1109 A Q3.3 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1109 XY 1109 B Q3.4 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1146 XY 1146 A Q3.5 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1146 XY 1146 B Q3.6 X X SOLENOID VALVE OF BDV-1205 XY 1205 Q4.0 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1208 XY 1208 A Q4.1 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1208 XY 1208 B Q4.2 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1209 XY 1209 A Q4.3 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1209 XY 1209 B Q4.4 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1246 XY 1246 A Q4.5 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1246 XY 1246 B Q4.6 X X 63 SOLENOID VALVE OF BDV-1305 XY 1305 SOLENOID VALVE OF SDV-1308 XY 1308 SOLENOID VALVE OF SDV-1308 XY SOLENOID VALVE OF SDV-1309 Q5.0 X X A Q5.1 X X 1308 B Q5.2 X X XY 1309 A Q5.3 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1309 XY 1309 B Q5.4 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1346 XY 1346 A Q5.5 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1346 XY 1346 B Q5.6 X X SOLENOID VALVE OF BDV-1405 XY 1405 Q6.0 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1408 XY 1408 A Q6.1 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1408 XY 1408 B Q6.2 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1409 XY 1409 A Q6.3 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1409 XY 1409 B Q6.4 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1446 XY 1446 A Q6.5 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1446 XY 1446 B Q6.6 X X SOLENOID VALVE OF BDV-1505 XY 1505 Q7.0 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1508 XY 1508 A Q7.1 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1508 XY 1508 B Q7.2 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1509 XY 1509 A Q7.3 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1509 XY 1509 B Q7.4 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1601 XY 1601 A Q8.0 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1601 XY 1601 B Q8.1 X X SOLENOID VALVE OF BDV-1665 XY 1665 Q8.2 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1675 XY 1675 A Q8.3 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1675 XY 1675 B Q8.4 X X SOLENOID VALVE OF BDV-1705 XY 1705 Q9.0 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1708 XY 1708 A Q9.1 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1708 XY 1708 B Q9.2 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1709 XY 1709 A Q9.3 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1709 XY 1709 B Q9.4 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1710 XY 1710 A Q9.5 X X SOLENOID VALVE OF SDV-1710 XY 1710 B Q9.6 X X SOLENOID VALVE OF SDV-18012 XY 18012 Q10.0 X 64 Lưu đồ chương trình ESD START S Nhấn ISO PM1 (I12.0 = 1?) S S HS-0011 = 1? (I3.6 = 1?) PDT-1115 ≥ bar (PIW256) S S S S PZT-1110 ≥ HH ? (PIW258) Đ Đèn báo ISO Đóng SDV-1108 (Q3.1=1) Đóng SDV-1109 (Q3.3=1) Đóng SDV-1146 (Q3.5=1) Đóng BDV-1105(Q3.0=1) Đ Đ Đóng SDV-1108 (Q3.1=1) Đóng SDV-1108 (Q3.1=1) Đóng SDV-1109 (Q3.3=1) Đóng SDV-1146 (Q3.5=1) Đóng BDV-1105(Q3.0=1) Đ PZT-1110 ≥ H ? (PIW258) Đ PZT-1110 ≥ L ? (PIW258) Đ PZT-1110 ≥ LL ? (PIW258) Đ Cảnh báo áp cao Đèn xanh Normal Cảnh báo áp thấp Đóng SDV-1108 (Q3.1=1) Đóng SDV-1109 (Q3.3=1) Đóng SDV-1146 (Q3.5=1) Đóng BDV-1105(Q3.0=1) END Hình 3.39: Lưu đồ chương trình ESD PM 65 Lưu đồ chương trình ESD dừng nhánh phân phối khí Phú Mỹ trình bày hình 3.39 Cụ thể bước sau: - Kiểm tra nút nhấn cô lập ISO PM1 có tác động khơng? Nếu có đưa báo đèn ISO bỏ qua xử lý tự động tín hiệu từ cảm biến, thiết bị - Kiểm tra xem nút nhấn tay HS-0011có tác động khơng? Nếu có thực đóng khẩn cấp van đầu vào SDV-1108, van đầu SDV-1109, van cấp bù SDV-1146, đồng thời mở van xả BDV-1105 Muốn mở/đóng lại van ta phải thao tác mở tay trường, theo thiết kế đảm bảo an toàn - Hệ thống kiểm tra áp suất chênh lệch trước sau van đầu vào SDV1108, áp suất lớn bar, đóng SDV-1108 đóng lại để đảm bảo an toàn cho van - Kiểm tra áp suất đường ống dựa vào PZT-1110: o Khi giá trị mức H L, báo hiệu màu xanh đưa o Nếu áp suất đường ống vượt mức HH thấp mức LL đóng khẩn cấp van SDV-1108, SDV-1109, SDV-1146 mở van xả khí BDV-1105 o Khi áp suất đường ống nằm khoảng từ H tới HH, hệ thống đưa cảnh báo áp cao o Khi áp suất đường ống nằm khoảng từ LL tới L, hệ thống đưa cảnh báo áp thấp Tương tự, dừng ESD cho nhánh lại tương tự với nhánh Phú Mỹ mô tả theo lưu đồ Phụ Lục 66 3.2.3 Lƣu đồ thuật toán F&G START S S S Đ Đèn báo ISO HS-0011 (I3.6) = ? FD-0801 (PIW368); FD-0802 (PIW370); FD-0803 (PIW372); FD-0804 (PIW374); FD-0805 (PIW376); FD-0806 (PIW378); ≥ đầu =1 S S ISO_FG_PM1 (I13.1 = 1) ? GD-0801 (PIW316 = 1); GD-0802 (PIW318 = 1); GD-0803 (PIW320 = 1); ≥ đầu Đ ALARM ON ICS ALARM AT F&G MIMIC PANEL Còi XA-0801 (Q12.3 = 1) Đèn XL-0801 (Q12.4 = 1) Xả nƣớc DVP-0801 (Q12.5 = 1) Đóng SDV-1108 (Q3.2= 1) Đóng SDV-1109 (Q3.4 = 1) Đóng SDV-1146 (Q3.6 = 1) Đ Đ GD-0801, GD-0802, GD-0803, FD-0801, FD-0802, FD-0803, FD-0804, FD-0805; FD-0806 Có đầu dò tác động ? ALARM on ICS ALARM at F&G MIMIC PANEL Đ PSH-0801 (I25.4 =1) ?; DVP-0801 (I25.0 =1)? MAP-0801A (I 25.1 =1) ?; MAP-0801B (I 25.2 =1) ? MAP-1201C (I25.3 ) =1 ? ALARM on ICS ALARM at F&G MIMIC PANEL Còi XA-0801 (Q12.3 = 1) Đèn XL-0801 (Q12.4 = 1) END Hình 3.40 Lưu đồ chương trình F&G PM Lưu đồ chương trình F&G nhánh phân phối khí Phú Mỹ trình bày hình 3.40 Cụ thể bước sau: 67 - Kiểm tra nút nhấn cô lập ISO-FG-PM1 Nếu có đưa thơng báo bỏ qua xử lý tín hiệu từ cảm biến, thiết bị - Kiểm tra nút nhấn tay HS-0011 có ấn có từ đầu dị loại FD GD kích hoạt Nếu có hệ thống thực hiện: báo còi, đèn, xả nước cứu hỏa, đóng van vào - Kiểm tra đưa cảnh báo còi đèn nếu: o Trong đầu dị khí lửa có (chỉ 1) đầu dị kích hoạt o Một nút nhấn MAP A, MAP B, MAP C có kích hoạt o Van xả nước DVP-0801 hoạt động o Công tắc áp suất nước cứu hỏa mức cao PSH-0801 có tác động Lưu đồ chương trình hoạt động nhánh lại tương tự nhánh Phú Mỹ trình bày phần Phụ Lục 3.3 Chƣơng trình điều khiển Chương trình điều khiển cho PLC S7-317-2PN/DP chia làm khối OB1 hàm FC thực thuật toán điều khiển cơng đoạn Bảng 3.7 liệt kê khối chương trình Tồn chương trình điều khiển trình bày phần Phụ lục Bảng 3.7 Tên khối chương trình sử dụng STT Tên Khối Chức OB1 FC5 FC6 Khối tổ chức chương trình Khối chương trình cho nhánh PM1, PM2.2, PM3, PM4 Chương trình chung cảnh báo mức thấp FC7 Chương trình chung cảnh báo mực cao thấp FC61 Kích hoạt điều khiển PID Heater FC62 Gọi hàm cảnh báo heater hoạt động FC63 Cảnh báo cháy lỗi cháy lửa buồng đốt heater FC100 Chương trình PCS Heater FC110 Chương trình PCS nhánh Phú Mỹ 10 FC120 Chương trình PCS nhánh Phú Mỹ 2.2 11 FC130 Chương trình PCS nhánh Phú Mỹ 68 Ghi PCS 12 FC140 Chương trình PCS nhánh Phú Mỹ 13 FC150 Chương trình PCS nhánh NCS Crossover 14 FC160 Chương trình PCS nhánh Bạch Hổ Crossover 15 FC170 Chương trình PCS nhánh Phú Mỹ FRP 16 FC155 Chương trình tác động chung cho nhánh Phú Mỹ 17 FC103 Tác động ESD ESD 18 FC10 Chương trình ESD cho Phú Mỹ 19 FC11 Chương trình ESD cho Phú Mỹ 2.2 20 FC12 Chương trình ESD cho Phú Mỹ 21 FC13 Chương trình ESD cho phú Mỹ 22 FC14 Chương trình ESD cho NCS Crossover 23 FC15 Chương trình ESD cho Bạch Hổ Crossover 24 FC16 Chương trình ESD cho Phú Mỹ FRP 25 FC40 Chương trình tác động chung cho nhánh cấp khí 26 FC41 Chương trình F&G cho Zone 27 FC42 Chương trình F&G cho Zone 28 FC43 Chương trình F&G cho Zone 29 FC44 Chương trình F&G cho Zone 30 FC45 Chương trìnhchung cho khu vực Heater A, B, C 31 FC46 Gọi FC45 cho heater A 32 FC47 Gọi FC45 cho heater B 33 FC48 Gọi FC45 cho heater C 34 FC51 Gọi hàm FC40 cho nhánh PM1 35 FC52 Gọi hàm FC40 cho nhánh PM2.2 36 FC53 Gọi Hàm FC40 cho nhánh PM3 37 FC54 Gọi hàm FC40 cho nhánh PM4 38 FC55 Gọi hàm FC40 cho nhánh NCSP Crossover 39 FC56 Gọi hàm FC40 cho nhánh Bạch Hổ Crossover 40 FC57 Gọi hàm FC40 cho nhánh Phú Mỹ FRP 41 FC105 Hàm đọc đầu vào tín hiệu tương tự 69 ESD F&G F&G Kết luận hƣớng phát triển Qua thời gian nghiên cứu làm luận văn với đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển cho trung tâm phân phối khí” sở mơ hình Phú Mỹ GDC, em đạt số kếtquả sau: - Hiểu sơ đồ công nghệ trung tâm phân phối khí Phú Mỹ - Hiểu nguyên lý hoạt động phần tử, cụm thiết bị hệ thống, làm sở cho việc nắm vững cách vận hành hệ thống công nghệ Trung tâm phân phối khí Phú Mỹ - Nghiên cứu tìm hiểu thiết bị điều khiển PLC S7-300 Sử dụng phần mềm STEP7 để lập trình cho thiết bị điều khiển Việc giúp có nhìn sâu hệ thống, nâng cao chất lượng vận hành đảm bảo an tồn qua cảnh báo hình giám sát Do hạn chế kiến thức chuyên môn thời gian tiếp xúc với chưa nhiều nên đề tài dừng lại nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển cho trình tác động dừng an tồn Để phát triển thực đưa giải pháp áp dụng cho hệ thống hồn chỉnh, em cần phải có tìm hiểu sâu hệ thống điều khiển công nghệ khác ngành dầu khí, trang bị thêm kiến thức bổ trợ liên quan Mặc dù có nhiều cố gắng luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót ngồi ý muốn Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cô giáo để luận văn thêm tốt hơn./ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Xuân Minh, Vũ Vân Hà, Nguyễn Doãn Phước – Tự động hóa với Simatic S7-300, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Minh Sơn (2006), Mạng truyền thông công nghiệp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Minh Sơn (2005), Hệ thống điều khiển phân tán, Đại học Bách Khoa Hà Nội Cơng ty Vận chuyển Khí Đơng Nam Bộ, Quy trình vận hành tài liệu kỹ thuật Trung tâm phân phối Khí Phú Mỹ 71 ... - Trung tâm Phân phối Khí Phú Mỹ Trung tâm phân phối khí Phú Mỹ xây dựng diện tích 10 Phú Mỹ, bên cạnh Trạm phân phối khí Phú Mỹ thuộc hệ thống khí Cửu Long Ngồi nhiệm vụ tiếp nhận khí phân phối. .. đưa khí v? ?Trung tâm phân phối khí Cà Mau 1.2 Trung tâm Phân phối khí Phú Mỹ -Phú Mỹ GDC 1.2.1 Tổng quan Phú Mỹ GDC xây dựng diện tích 10 Phú Mỹ, bên cạnh Trạm phân phối khí Phú Mỹ (GDS) thuộc hệ. .. đề cập tới thiết kế hệ thống điều khiển cho q trình cơng nghệ hệ thống dừng an toàn hệ thống trạm phân phối khí sở cơng trình thực tế Trung tâm phân phối khí Phú Mỹ thuộc Tổng cơng ty Khí Việt