curso de automação aplicado a gasodutos...

Curso de automação Aplicado a Gasodutos

CROMATOGRAFIA

Curso de Automação Aplicada a Gasodutos

MALHAS DE CONTROLE - OBJETIVO E CONCEITO

Tem por objetivo: Efetuar o controle de uma ou mais variáveis dentro de um processo.� Estrutura de uma malha de controle típica

• Sensor , Controlador e Elemento final de controle(atuador) que pode ser um servo dispositivo.

� Malha Aberta• O homem substitui o controlador e fecha a malha, observando o sensor e

atuando sobre o elemento final de controle, para manter a variável dentro de seus limites.

� Malha Fechada • Exemplos : Controle de temperatura corrente de saída; pressão mínima , etc

� Variáveis de Processo Importantes para o Processo praticado em Gasodutos : Pressão, Vazão, Temperatura,

� Malhas Típicas para Gasodutos • Controle de pressão de descarga de compressores ;• Malha de temperatura em Ponto de Entrega de Gás (a montante do estágio de

redução de pressão) I • Malhas de vasos separadores de interface

MALHA DE CONTROLE COM RETROALIMENTAÇÃO – VISÃO SIMPLIFICADA



• MALHA DE CONTROLE : VISÃO ESQUEMÁTICA

PROCESSO

SENSOR

ATUADOR

CONTROLADOR

PROCESSOCONTROLADOR

S.P- +

MALHA FECHADA COM REALIMENTAÇÃO NEGATIVA

ERRO SAÍDA AÇÃO S/VARIÁVEL MANIPULADA

VARIÁVEL CONTROLADA

PT

PIC


CONTROLADORES-Implementam algorítmos diversos para a ação de controle divididos em tipo “on off” e contínuos. Dentre os contínuos o mais difundido é o PID (Proporcional, Integral, derivativo) cuja saída é : Y(t)= K {e(t) + (1/Ti)Integral[e(t)dt] + Td(d/dt)e(t)} onde K é o ganho ou Banda Proporcional, 1/Ti é o número de repetições por minuto (número de vezes que a ação integral repete a proporcional) e Td, o tempo ou constante de derivação. Atualmente esta função é desempenhada por cartões especiais no CLP.

ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE (ATUADORES)- Válvulas de Controle Dotadas de atuadores Pneumáticos, eletro-hidráulicos ou elétricos .

VÁLVULA DE CONTROLE Válvulas de Controle

As válvulas são os elementos finais das malhas de controle utilizadas nos dutos. São caracterizadas pela sua característica de vazão, que é a relação existente entre o percentual de vazão que passa através da válvula e o percentual de abertura, quando este é variado de 0 a 100% para um diferencial de pressão na válvula (DPv) constante. As curvas características variam em função da forma do “plug “(obturador) e da sede da válvula.

A característica de vazão se divide em inerente e efetiva. A efetiva é obtida em laboratório, para uma pressão diferencial naválvula constante em todas as suas posições de aberturas e vazões que por ela passam no teste (grau de abertura obturador x vazão possibilitada). A característica efetiva é a curva que a válvula apresenta quando instalada no sistema.

As válvulas podem ser classificadas quanto à sua curva inerente nos tipos:

– Igual percentagem– Linear – Abertura rápida

As curvas inerentes e instaladas (efetivas) destas válvulas são mostradas na figura abaixo:



- São dimensionadas através de seu coeficiente de dimensionamento Cv que é definido como sendo (para válvula inteiramente aberta) a vazão em galões/h (US) de água à 15,6 ºC (60F) para uma perda de carga de 1 psi (sistema americano) ou, de m3/h com a água a 20º C e uma perda de carga de 1Kg/cm2.

- Quanto à sua geometria interna ou tipo construtivo, as válvulas de controle podem ser do tipo :

• Globo de sede simples (figura 12.53) ou dupla balanceada (figura 12.54) • Borboleta (figura 12.55)• Esfera e esfera perfurada (multijato) • Fluxo axial, multi-jato com camisa perfurada e cilindro obturador (figura 12.56)• Agulha

- A menos da válvula do tipo agulha aplicada em controle de pequenas vazões, todas as demais são utilizadas nos dutos.

Elementos finais da malha atuem lentamente

• UIPs� CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS

- Em sua arquitetura básica, muito se assemelha a um computador tradicional .Constituído por unidade central de processamento ou CPU com porta serial para

comunicação com o terminal de programação, uma memória do tipo RAM que é mantida por bateria, módulos de entrada e de comunicação com os dispositivos externos, saída e um barramento de controle, de dados e endereços entre a CPU e demais módulos .

- O que os diferencia em particular dos demais, é o fato de possuirem módulos de E/S especializados e em alto número, além de serem desprovidos de memória de massa como HDs e operarem com programas especializados sem interação com um operador externo, não possuindo assim IHM permanente na maior parte das aplicações (sua IHM é acionada eventualmente sendo um terminal de programação ou micro emulando tal terminal). São rápidas, robustas e confiáveis. O esquema abaixo mostra esta arquitetura :

ENTRADA

FONTE

CPU

MEMORIA

SAIDA

PT


Curso de Automação de Dutos

• O HISTÓRICO DO CLP . Os CLPs surgiram inicialmente para substituírem os painéis de lógica fixa à reles, empregados para automação de sequenciamentos e intertravamentos e que eram muito rígidos no que diz respeito a alteração de sua lógica. Tais painéis eram são muito utilizados pelos engenheiros elétricos, para implementarem sequenciamentos e intertravamentos entre equipamentos elétricos (motores, acionadores, etc).Até anos 70´s estes painéis eram os únicos aceitos para aplicações que envolviam segurança. Sua origem em 1969 pela firma MODICON se deu a definição da linguagem “LADDER”, desenvolvida a partir da representação da lógica através da simbologia elétrica (contatos e bobinas-lógica booleana). Esta linguagem foi sendo enriquecida com blocos de função, que deram origem as modernas linguagens ladder hoje utilizadas. Abaixo um exemplo de linha de programação .

TemperaturaAlta

Pressãode Óleo

Fim de Curso Porta Aberta/ / ( )

Permissão By-Pass

Permissão para Partida

Máquina 15

I 1.1 I 1.2 I 1.3 I 1.6 O 0.3

I 0.3 I 0.5 O 1.1

I 1.4/

Intertravamento

• ABAIXO A SIMBOLOGIA TÍPICA

DECLARAÇÕES LÓGICAS EM ÁLGEBRA BOOLEANA

MNEMONICO ORIGEM EQUIVALENTE LADDER

LD / STR LOAD / START

LD / STR NOT LOAD / START NOT

AND AND POINT

OR OR POINT

OUT ENERGIZER COIL ( )

OUT NOT DESENERGIZE COIL ( )/

OUT CR ENERG INT COIL

OUT L LATCH OUT PUT ( )L

OUT U UNLATCH OUT PUT ( )U

TIM TIMER ( )TON

CNT COUNTER ( )CTU

ADO ADDITION ( )+

SUB SUBTRACTION ( )-MUL MULTIPLICATION ( )X

CMP COMPARE =, <, > ( )CMP

JMP JUMP ( )JMP

END END ( )END


Entradas e saídas (E/S) disponíveis em CLP’s:

E/S 115 Vac, 115 Vcc, 220 Vac, 24-48 Vcc;

E/S 5 Vcc-TTL;

E/S Analógica 1 a 5 Vcc e 4 a 20 mA;

Contador de Alta Velocidade;

Relé de Lâminas (REED);

Proximidade;

Entrada para termopares;

Entrada para RTD (termoresistência);

Saídas com segurança intrínsica;

Entradas com retenção;

PID (saída 4 a 20 mA).



COMO OPERA O CLP

- Executa geralmente de forma circular, um programa que está armazenado em sua memória, reagindo prontamente às suas entradas, que são recebidas do mundo externo, através dos dispositivos sensores/transmissores ligados às mesmas. Estas informações são armazenados em áreas específica de sua memória, onde o CLP executa as instruções lógicas programadas para estes módulos de entrada.

- As saídas são atualizadas a cada ciclo de execução do programa, posicionando as mesmas em função do resultado do processamento que é rapidamente feito (da ordem de mili segundos) de vez que se espera que o CLP cumpra rotinas ligadas à segurança e a boa operação da planta. O programa do CLP além de poder ser desenvolvido na linguagem “LADDER”, poder ser implementado segundo a norma IEC 1131 em listas de instruções, linguagens de blocos lógicos e diagramas lógicos.


- É projetado para operar em um ambiente de controle de tempo real, próximo aos equipamentos que irão operar (robustez e resistência ao ambiente industrial com temperaturas mais elevadas, poeira, umidade e com ruídos elétricos- EMI). Sua CPU possui relógio de tempo real e timer de Watch Dog embutidos em sua operação, para garantir que nenhuma operação possa travar o processamento fazendo a CPU se perder. As tarefas da CPU são:

.. Varrer os módulos de E/S para status ;

.. Tomar decisões de controle sequencial definidas no programa;

.. Implementar estas decisões (atualização das saídas afetadas);

.. Repetir este procedimento todo dentro do tempo de varredura do programa

- A CPU tem seu desempenho medido pelo número de palavras de programa que processa por segundo (p.ex.: 16 KB/seg).

.. Sua memória não é tão grande como as de um PC hoje na casa de vários GB . Tem memórias em múltiplos de 8KB como 64,128 , 512 KB.

.. Operam as tarefas programadas de forma sequencial, começando pela tarefa 1 e fechando com a tarefa “N”, voltando a seguir a 1.

Curso de Automação de Aplicada a Gasodutos• . . COMPOSIÇÃO E ARQUITETURA DOS CLPS

- Os CLPs são montados em gabinetes industriais com entrada dos cabos do campo geralmente pela parte inferior. Seus módulos são acomodados em racks metálicos fixados ao gabinete. Estes racks são dotados de trilhos e de um painel de fundo dotado de conectores especiais com as interligações elétricas necessárias (barramentos).

- Alguns CLPs tem conexão dos seus cartões também pela parte anterior. Os racks são “empilhados” no armário se interligando através de módulos de comunicação especiais. A CPU fica em um rack com a maioria dos módulos de comunicação especiais, bem como uma fonte mais robusta. Os demais racks recebem os cartões de E/S que geralmente, são os mais numerosos. Cada um destes racks costuma ter sua fonte estabilizadora. -

.

Curso de Automação de Aplicada a Gasodutos

- Um grande número de CLPs, admitem módulos de E/S remotos através de redes. As fontes de 24 Vdc que alimentam os transmissores ligados aos CLPs, costumam ser também instaladas no gabinetes destes.

- CLPs podem ser associados em redes locais de alta velocidade e confiabilidade, com o uso de protocolos apropriados, trabalhando de uma forma integrada e de maneira cooperativa. Hoje em dia as redes de alto nível como a ETHERNET com o uso do protocolo TCP/IP já estão disponíveis para a interligação de CLPs e entre estes e outros computadores da rede. Programas de alto nível estão disponíveis para o controle e uso desta interface . Novos padrões de comunicação como o OPC (OLE FOR PROCESS CONTROL ) já estão também disponíveis evitando o desenvolvimento de drivers.


• REDES DE CLP

GW

I/O REM. ÁREA 3

CLP PEQ .PORTE

CLP GR. PORTE 1

CLP GR. PORTE 2 I/O

ÁREA 2

I/O REM.1

I/O REM.2

ÁREA1

I/O REM. ÁREA N

GW

ESC

REDUNDANTE

Curso de Automação Aplicado a Gasodutos

• AS ESTAÇÕES TERMINAIS REMOTAS (RTUs)

- São UIP por excelência embora não tão poderosas quanto os CLPs. Não tem tanta capacidade de processamento de intertravamento e sequenciamento, tendo como função básica a entrada e saída de dados. Costumam ser menos flexíveis que os CLPs.

- Tem os mesmos atributos de robustez e confiabilidade sendo muito mais flexíveis que estes em matéria de comunicação, pois nasceram como integrantes dos antigos sistemas de telemetria . São em nossa área empregadas nos sistemas SCADA aplicados aos gasodutos com poucos pontos por estação.

- Tem a mesma arquitetura básica dos CLPs com CPU, Memória, módulos de E/S que por vezes estão integrados na mesma placa da CPU que também integra os circuitos de comunicação. Uma fonte no mesmo gabinete , fecha a arquitetura das RTUs.

Curso de Automação Aplicado a Gasodutos

- Em gasodutos as RTUs são basicamente empregadas para integração aos sistemas SCADAs aplicados a gasodutos de “sites” de pequeno a médio porte, como de uma forma geral são os “city gates”menores (estações de medição de gás) , e de médio porte, como os city gates de grande porte que incorporam cromatógrafos, estágios de aquecimento de gás e múltiplos tramos de medição que entram e saem de forma automática.

- Os sistemas SCADA dos gasodutos do NE (GASALP, GASFOR E NODESTÃO), foram todos implementados através de RTUs da MOTOROLA (sistema MOSCAD). Na área do E&P, as RTUs predominam na integração de “sites” como estações desassistidas de produção (Cavalo de Pau), estações coletoras de óleo e, na cobertura da supervisão e controle da rede de tubulações de coleta de óleo. Neste último caso,.

- Por serem muito utilizadas em aplicações de gás natural, podem implementar funções de cálculos diversos para a transferência de custódia (AGA 3, 7 e 8) recebendo diretamente o sinal dos primários .

• O SISTEMA SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition System)

- Tal sistema se aplica a processos esparsos geograficamente e que necessitam uma coordenação centralizada como geração e distribuição de energia elétrica e terminais e dutos . Ë constituído por uma arquitetura que “veste” o processo contemplando de uma forma geral uma estação central, e de estações satélites que podem estar em diferentes níveis hierárquicos definidas pela chamada hierarquia operacional .

- A estação central é o núcleo de supervisão e controle do processo e para ela afluem em tempo real todas as informações relativas ao processo dela partindo também os telecomandos para ajuste deste mesmo processo.

- No caso da TRANSPETRO e de seus dutos uma estação central ou mestre nacional, hoje designada de CNCO ou Centro Nacional de Controle Operacional, cuida da supervisão e controle das operações de transferência dutoviárias, contemplando toda a malha de dutos da Companhia.

SISTEMA SCADA OSBRA /DTCS

ESTAÇÃO BACK UP E MESTRE NACIONAL

SCADA – SUBSISTEMA DE COMUNICAÇÃO

• O sistema SCADA por ser aplicado a sistemas esparsos geograficamente e que demandam uma coordenação centralizada, tem que se valer de um grande sistema suporte de telecomunicações de dados, contrariamente dos SDCDs ou DCSsque atuam via de regra em âmbito local de uma planta de processo.

• São utilizados para suporte dos SCADAs sistemas de telecomunicações confiáveis, que incluem:– Satélite (VSAT – Very Small Aperture Terminal - banda Ku);– Telefonia fixa e móvel (GPRS , 3G e 4G);– Fibra Ótica ;– Rádio Modem Digital ;– Rede Integrada Corporativa (WAN corporativa - vários meios);



• As vantagens e desvantagem deste meios são:

– Satélite (VSAT banda Ku) :

• grande área de cobertura:Satelite foot print

• Independe de topografia do terreno• Banda oferecida Upload e down load

de 128 a 256 KBPS • Já disponivel com protocolo TCP/IP e

baixo consumo com disco e 1,2 m.• Custo não depende da distância e

tempo de ligação.

• Duplo salto ou salto simples provocando atraso

• Necessidade de uma Hub Station• Band relativamente limitada • Possibilidade de atenuação e

interrupção por chuva forte • Custo de aluguel do transponders em

satélite

Aspéctos +Aspectos -


Fibra Ótica – Lançadas ao longo do gasoduto servem aos sites

destes com :

Aspectos + Aspectos -– Elevada banda e “ausência” de retardo – Meio de elevada confiabilidade– Compartilhamento tráfico de dados outras aplic. – Possibilidade de aluguel da banda excedente – Não sujeito aos fenômenos atmosféricos;– Cabo com várias fibras lançado ao longo do duto

possibilitando elevada capacidade de tráfego (banda)

• Possibilidade de seccionamento por ação de terceiros na faixa (escavação) ou reparo no duto

• Custo de instalação elevado demandando estações repetidoras e estações com mux e switches/modem óticos nos sites servidos que exigem alimentação elétrica , abrigo e SPDA .

duto

F.O.

Telefonia Móvel


Aspectos +

• Baixo custo e fácil instalação• Baixo consumo de energia• Solução rápida para sites

c/baixo nr de ptos c/taxa de consulta/Tx baixa (válvulas SDV- pequenos PE)

Aspectos –

• Conexão chaveada com tarifação p/chamada e tráfego

• Dependência de área com cobertura• Serviço com baixa disponibilidade• Necessidade de ajustes de antena

MODEM

Sistema de Telefonia da

Concessionária MODEM


Radio Modem

RadioModem

))) (((

Rádio Modem Digital

Aspectos +

• Elevada capacidade de tráfego• Possibilidade de compartilhamento (voz,

vídeo e outros dados )• Disponibilidade de média a elevada a

depender da qualidade da infra-estrutura

Aspectos –

• Custo elevado exigindo torres e antenas com estudo de propagação

• Consumo de energia mais elevado• Infra-estrutura + robusta e cara• Pode estar sujeito a atenuação por

chuva intensa [F(freq)] • Não cobre distâncias muito grandes

Sistema de Telecomunicações – Rede Integrada Corporativa

• Não é propriamente um meio de comunicação, mas se utiliza de vários meios.

• É criada uma rede virtual privada (virtual private network – VPN) que garante uma banda fixa para uso dos dados de automação.

RIC

“túnel”VPN

CNCO

CLP


Sistema de Telecomunicações – Outros Equipamentos

• Roteador: escolhe entre diferentes meios de comunicação possíveis para atingir o destino desejado;

• Switch: segrega tráfegos da rede• Modem : Modulador/Demodulador – Interface

entre o equipamento de dados e o meio de transmissão (por exemplo telefone celular; serviço VELOX, VIRTUA, etc)



Arquiteturas dos sistemas de telecomunicações em Sist. SCADAs

• Por necessitarem de elevada disponibilidade e confiabilidade, são empregadas arquiteturas do tipo 1+1 em “hot stand by” c/”switch over” aut. - dualização com reserva quente e chaveamento automático. Um meio titular e um ou mais sistemas reservas, com chaveamento automático entre eles pelo próprio sistema se dando de uma forma o mais transparente possível para o operador.

• O meio titular do sistema da TRANSPETRO é a Rede Integrada de comunicação de dados da PETROBRAS (RIC) com o tráfego se fazendo segundo o protocolo TCP/IP em VPN (Virtual Private Network) . Como meio secundário, emprega-se o sistema VSAT (Very Small Aperture Terminal) ou ainda linha discada.

TOPOLOGIA DA REDE

VSAT

TORRE DE COMUNICACÃO COM ANTENA DE RÁDIO DIGITAL DTSE

• SCADA – A FORMA DE OPERAR

- A interação do operador com o sistema se faz através de uma console operacional dotada de monitores de teclado e mouse. As instalações cobertas são traduzidas pelo sistema para o operador através de telas gráficas onde os equipamentos e instrumentos são representados de forma pictográfica, via de regra como um diagrama de processo simplificado.

- Ao se mover o mouse o cursor para um símbolo de um equipamento e se clicar sobre ele, o sistema abre uma janela com o menu de opções de comando do dispositivo selecionado. Janelas definidas nas telas apresentam os valores analógicos lidos. O estado dos equipamentos é traduzido pela cor do seu símbolo que quando comandado (ligar, parar, abrir fechar, etc) tem sua forma de apresentação mudada alterando a cor ao atingir seu estado final.



O Sistema SCADA Aplicados aos Gasodutos Operados pela TRANSPETRO

• Os gasodutos operados pela TRANSPETRO:– Supervisionados e controlados remotamente pelo CNCO, com

base no conceito de automação por sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition);

– Os componentes do sistema SCADA também realizam o controle de processo e o intertravamento das plantas.

• Serão abordadas a aplicação destes sistemas SCADA nos gasodutos e as características específicas dos sistemas operados pela TRANSPETRO.

Sistemas SCADA

PROCESSO

SENSORES TRANSMISSORES

ATUADORES

UNIDADE DE INTERFACE COM O PROCESSO

ESTAÇÃO DE SUPERVISÃO E CONTROLE

Sistema de Telecomunicações

IHM


Instalações Típicas em um Gasoduto

UPGN

ECOMP

P.E. P.E.P.E.

P.R.

P.E.


PEs - Pontos de Entrega (City Gates)

– Filtragem:• filtros ciclone e cartucho;• transmissor de pressão diferencial;

– Aquecimento:• evita formação de hidratos e condensados e danos à linha

por baixas temperaturas na saída da redução de pressão;• 2 aquecedores: cada um dimensionado p/ 100% da vazão e

50% da capacidade térmica;• TIC na saída, atuando em válvulas de 3 vias para manter a

temperatura a 20 ºC;• No caso de falha de um aquecedor, a temperatura mínima

deverá ser de 5 ºC;• Desligamento do aquecedor por temperatura muito alta, nível

muito baixo, pressão muito baixa de gás combustível e falta de chama;


PE’s- Pontos de Entrega (City Gates)

• Redução de Pressão– Segue a norma NBR-12712;– Tipicamente, possui um tramo reserva;– Os sets das válvulas são tais que:

• Na falha da válvula ativa, a monitora entra automaticamente em operação;

• Na falha do tramo principal, o reserva entra automaticamente em operação;

– Em algumas estações, pode haver necessidade de válvulas de controle operando em split-range.


PE’s Pontos de Entrega (City Gates)

Redução de Pressão


PE’s Pontos de Entrega (City Gates)

• Medição de transferência de custódia:– Tipicamente placa de orifício, com medidores de pressão diferencial em

“dual-range”;– Pode ser ultrassônica quando houver necessidade de ranges maiores;– Computador de vazão: correção da vazão por pressão e temperatura,

cálculo de volumes acumulados, armazena histórico;– Arranjos típicos:

• 2 tramos dimensionados p/ 100% - range 1:10;• Em alguns pontos de entrega com necessidade de ranges maiores,

ao invés do uso de ultrassônico ou turbina, são utilizados 3 tramos de placa de orifício com chaveamento automático pelo CLP;

– Onde necessário, conforme contrato ou portaria ANP: cromatografia em linha (C1 a C6+, N2, CO2, O2) e analisadores de H2S, enxofre total e ponto de orvalho.


Pontos de Entrega (City Gates)

• Medição de transferência de custódia:


filtragem

aquecimento

redução de pressão

medição

gás de instrumento

PE’s - Ponto de Entrega – Arquitetura Típica

POWER

ALLEN BRADLEY

!

RUN

FLT

BATT

FORC E

Dh485

Rs232

SLC 5/05 CPU

RUN PROGREM

BASIC

ACT

ASSPRT1PRT2

FAULT

BA L OWLED1LED2

INPUT

DC-SINK

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

INPUT

DC-SINK

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

INPUT

DC-SINK

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

OUTPUT

RELAY

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

OUTPUT

RELAY

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

INPUT

P OWER

AN ALOG

OUTPUT

POWER

ANALOG

POWER

ALLEN BRADLEY

!

POWER

ALLEN BRADLEY

!

POWER

ALLEN BRADLEY

!


PE’s - Ponto de Entrega – Arquitetura Típica c/ Acesso Remoto

POWER

ALLEN BRADLEY

!

RUN

FLT

BATT

FORCE

Dh485

Rs232

SLC 5/05 CPU

RUN PROGREM

BASIC

ACT

ASSPRT1PRT2

FAULT

BA LOWLED1LED2

INPUT

DC-SINK

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1 2

1 3

1 4

1 5

INPUT

DC-S INK

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

INPUT

DC-SINK

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1 2

1 3

1 4

1 5

OUTPUT

RE LAY

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

OUTPUT

RELAY

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1 2

1 3

1 4

1 5

INPUT

POWER

ANALOG

OUTPUT

POWER

ANALOG

POWER

ALLEN BRADLEY

!

POWER

ALLEN BRADLEY

!

POWER

ALLEN BRADLEY

!


Instalações em um Gasoduto• Pontos de Recepção

– Locais onde o gás é injetado no duto. Nestes pontos é feita a transferência de custódia entre o produtor do gás e o transportador. O ponto de recepção conta com controle de pressão e medição para transferência de custódia.

• Estações de Distribuição de Gás (EDG)– Na TRANSPETRO, estações onde existem vários pontos de

entrega e/ou recepção são, por vezes, chamadas de EDG. Ex: Camaçari, Aratu.


Instalações em um Gasoduto• Válvulas de Bloqueio Intermediário – SDV (Shut Down Valve)

– Os gasodutos possuem diversas válvulas de bloqueio, normalmente dotadas de fechamento automático (SDV) por queda de pressão muito rápida e/ou pressão muito alta / muito baixa. O mecanismo (line-break) pode ser pneumático ou eletrônico. Algumas destas válvulas são monitoradas (pressão e posição da válvula) e comandadas à distância.

• Lançadores e Recebedores de Pig– Em cada extremo e em alguns pontos ao longo do duto, deve haver

lançadores e recebedores de pig. Este deve ser instrumentado de acordo com norma N-505, com monitoração de pressão e estado das válvulas e comando da válvula de by-pass do lançador/recebedor.

• Estações de Proteção Catódica– Em determinados pontos ao longo do duto, pode ser necessária a

injeção de corrente para proteção catódica e de medição do potencial tubo-solo. Em alguns destes pontos, os estados do retificador e o potencial tubo-solo são monitorados e enviados para os responsáveis por analisar a integridade do duto.



SDV – VÁLVULAS DE BLOQUEIO AUTOMÁTICO

- São utilizadas para limitar o inventário vazado seccionando o segmento do furo/rompimento.

- Apresentam problemas e vazamento intempestivo com atuação por transientes que podem ocorrer por flutuações no processo ou por entrada de compressores.

- Não devem ser instaladas nas proximidades da sucção de ECOMPs

- São acionados por atuadores pneumáticos ou hidráulicos com reservatório pressurizado para liberar a energia necessário a atuação. Sistema de atuação pode ser pneumático/mecânico ou eletrônico.

ECOMPs

Detecção de fogo e gásCombate a incêndio

Utilidades – Gás (filtros, aquecedores, ERP)

Utilidades – Ar (compressores, filtros, secadoras, vaso)

Descarga de emegência

Air cooler

Anti-surge

Geradores

Proteção e monitoração

PartidaTurbina

Filtro

Compressor

SISCCM

Descarteóleo

óleo

Headersucção

Headerdescarga

outroscompressoresem paralelo


ECOMP - Subsistemas

• Utilidades– Ar comprimido– Gás de combustão– Óleo de lubrificação– Elétrica: CCM, Geradores, UPSs

• Sistema de detecção de gás, fumaça, fogo e combate a incêndio

• Sistema de Monitoração e Proteção das Máquinas• SIS• Segurança Patrimonial• Supervisão e Controle


ARQUITETURA

switch

Base de dados Tempo realBase de dados HistóricoConsoles de operaçãoEngenharia

Roteador

Sist. telecomunicações

p/ CNCO (cliente iFIX)

Turbocompressores

Painel fogo e gás, ar comprimido, VAC, aquecedores, etc.

Geradores

Modbus / 485

Controlnet

CLP de Processo(CPU redundante)

SIS

Supervisão e Controle

• iFIX – duas estações (tempo-real, histórico, operação) “hot-standby”. Os consoles de operação no CNCO funcionam como clientes iFIX remotos.

• Micro auxiliar: servidor MySQL (alarmes, etc.), software gerenciamento de ativos, etc.

• Cada pacote de turbocompressor vem com micro para supervisão da máquina;

• Rede de supervisão = ethernet dual. Rede de automaçã = mesma rede ou controlnet

• CLP do SCADA: dual, também atende utilidades e outras funções não exercidas pelos CLPs dos turbocompressores, geradores, etc.


SIS

• Sistema Instrumentado de Segurança– Sistema independente de proteção da

Estação– Implementa malhas instrumentadas de

segurança identificadas a partir do HAZOP– N-2595 e IEC-61511– Ligado ao CLP da estação pela rede ethernet


SIS – exemplos de malhas de segurança

– Desvio: Nível muito alto nos filtros da entrada da estação– Causa: Falha na malha de controle de nível dos filtros;

Alinhamento de gás rico para a estação.– Ação: Desligamento dos compressores, abertura do bypass

e fechamento das XVs de alinhamento– Conseq. Falha na Demanda: Arraste de condensado para

os compressores com danos aos mesmos e parada da produção.

– Conseq. Falha Espúria: Parada da produção ou redução no fornecimento durante o tempo de identificação do problema e restauração do funcionamento.



– Desvio: Pressão diferencial muito alta nos filtros da entrada da estação

– Causa: Entupimento dos filtros.– Ação: Desligamento dos compressores, abertura do bypass

e fechamento das XVs de alinhamento– Conseq. Falha na Demanda: Danos aos compressores por

arraste de partículas e parada da produção.– Conseq. Falha Espúria: Parada da produção ou redução no

fornecimento durante o tempo de identificação do problema e restauração do funcionamento.



– Desvio: Temperatura muito alta na descarga do compressor– Causa: Falha no sistema de resfriamento.– Ação: Shutdown do compressor correspondente– Conseq. Falha na Demanda: Possíveis danos no header de

descarga.– Conseq. Falha Espúria: Parada da produção ou redução no

fornecimento durante o tempo de identificação do problema e restauração do funcionamento.



– Desvio: Pressão muito alta na descarga da estação– Causa: Redução do consumo de gás; Bloqueio indevido;

Bloqueio devido a vazamento.– Ação: Compressores em marcha lenta, fechamento das XVs

de alinhamento, abertura do bypass– Conseq. Falha na Demanda: Vazamento com possibilidade

de incêndio/explosão; rompimento de duto; liberação dentro dos limites da estação.




– Desvio: Detecção de gás (60% LEL) na estação– Causa: Vazamento nos selos, rolamentos ou conexões,

devido à vibração.– Ação: Shutdown dos compressores, fechamento das XVs de

alinhamento e abertura das válvulas de blowdown– Conseq. Falha na Demanda: Possibilidade de incêndio com

ferimentos ou morte e danos severos aos equipamentos.– Conseq. Falha Espúria: Liberação de gás. Parada da

produção ou redução no fornecimento durante o tempo de identificação do problema e restauração do funcionamento.



– Desvio: Detecção de fogo– Causa: Incêndio.– Ação: Desligamento dos compressores e fechamento das

XVs de alinhamento– Conseq. Falha na Demanda: Parada da produção, danos

severos aos equipamentos e possibilidade de ferimentos e morte.




– Desvio: Detecção de fumaça na sala de controle– Causa: Incêndio.– Ação: Desligamento dos compressores, fechamento das

Xvs de alinhamento e abertura das válvulas de blowdown– Conseq. Falha na Demanda: Parada da produção, danos

severos aos equipamentos e possibilidade de ferimentos e morte.

– Conseq. Falha Espúria: Liberação de gás. Parada da produção ou redução no fornecimento durante o tempo de identificação do problema e restauração do funcionamento.


Monitoração e Proteção

• Vibração, deslocamento, temperaturas nos mancais• Proteção (desligamento) feito pelo próprio sistema• Integração ao CLP do SCADA• Aplicação:

– turbocompressores: sistema fornecido no pacote;– Geradores, Ventiladores, Compressores de Ar: não previsto

no projeto mas sendo implementado pela TBG. – Identificar se haverá proteção ou só monitoração.


Elétrica

• Elétrica:– Geradores

• operam na falta da concessionária e em horário de pico• CLP próprio• Integração com CLP da ECOMP

– Relés de proteção– Disjuntores– Medidores– Integração ao CLP do SCADA

• UPS:– SCADA, CLPs, instrumentação– SIS e respectiva instrumentação


Detecção de Gás, Fumaça e Fogo e Combate a Incêndio

• HC• Fogo• Fumaça (vários detectores)• Monitor de Fogo

• 4-20 mA p/ sinais de intertravamento• Protocolo digital p/ resto

• Sistema de combate a incêndio (CO2)


Segurança Patrimonial

• Sensores nas portas• Sensores de invasão de perímetro• CFTV


Instalações fora do Gasoduto

• UPGN– Unidades de Processamento de Gás Natural, que fornecem o

gás especificado para o transporte. Normalmente são unidades pertencentes ao E&P, com exceção do das unidades que fazem parte do TECAB.

• Terminais de GNL– Estes terminais são compostos basicamente por píeres com

braços de carregamento e estações de medição. O gás liquefeito transportado pelos navios é re-gaseificado nos próprios navios e injetado nos dutos, já sob pressão.


SCADA – Estações de Supervisão e Controle

As estações de supervisão e controle em um sistema SCADA são compostas por:

• Base de dados em tempo real• Base de dados históricos• Consoles de operação• Máquina de Engenharia• Rede de Supervisão


CNCO

switch

Base de dados Tempo real

Base de dados Histórico Engenharia Consoles de operação

FEPRTU

roteador



FEP-RTU

1. Realizam transmissão dos dados por exceção (protocolo MODSAT);

2. RTUFEP troca dados com CLP via protocolo MODBUS;

3. RTUFEP troca dados com FEPRTU via protocolo MODSAT, que permite transmissão por exceção;

4. FEPRTU troca dados com o OASyS via protocolo MODBUS;

• Para o OASyS, é como se este lesse direto os dados do CLP via MODBUS, mas o sistema FEPRTU/RTUFEP realiza a transmissão por exceção.


roteador

RIC

meioprincipal meio

secundário

roteador

CLP

Rede do CNCO

FEPRTU

modbus

modbus

modsat


ESTAÇÃO DE SUPERVISÃO E CONTROLE EM UMA ECOMP

switch

Base de dados Tempo realBase de dados HistóricoConsoles de operaçãoEngenharia

Roteador


p/ CNCO (cliente iFIX)

Turbocompressores

Painel fogo e gás, ar comprimido, VAC, aquecedores, etc.

Geradores

Modbus / 485

Controlnet

CLP de Processo(CPU redundante)

SIS


ECOMP - Telas

curso de automação aplicado a gasodutos...

Documents