Какие аварийные блокировки предусматривают на биогазовой станции

Биогазовая станция работает с горючим газом, в котором содержание метана достигает 55–70 %, и с реакторами, где идёт непрерывный биологический процесс. Поэтому в проекте предусматривается не только автоматика управления, но и отдельный контур противоаварийной защиты — набор блокировок, которые переводят оборудование в безопасное состояние без участия оператора.

Ниже разобрано, какие параметры контролируются, какие блокировки на них назначаются, чем аварийный сброс отличается от штатного регулирования и что проверяется при приёмке контура защиты. Направление — газоочистка и биогаз.

Почему защита выделяется в отдельный контур

Управляющая автоматика поддерживает режим: дозирует сырьё, удерживает температуру сбраживания, распределяет газ между потребителями. Противоаварийная защита решает другую задачу — она прекращает процесс, когда параметр вышел за допустимый предел. Эти функции разделяются, потому что отказ управляющего контура не должен отключать защиту.

• Разные датчики. Защитные блокировки опираются на собственные первичные преобразователи, а не на те же, что используются в регулировании.
• Приоритет команды. Сигнал защиты перекрывает любую команду оператора и любое задание управляющей программы.
• Безопасное положение. Исполнительные механизмы выбираются так, чтобы при потере питания или воздуха они занимали безопасное положение — отсечные клапаны закрывались, сбросные открывались.
• Резервное питание. Контур защиты, газоанализаторы и аварийная вентиляция подключаются к источнику бесперебойного питания, иначе при отключении сети станция остаётся без контроля.

Что контролируется на станции

Перечень контролируемых параметров определяется составом станции: числом реакторов, типом газгольдера, наличием когенерации и узла доведения газа до биометана. Базовый набор одинаков для большинства объектов.

• Давление в газовом куполе и газгольдере. Основной параметр: и превышение, и разрежение одинаково опасны для мембраны и для реактора.
• Уровень субстрата в реакторе. Переполнение выводит жидкость в газовую линию, снижение уровня открывает путь газу в трубопровод сырья.
• Температура сбраживания. Выход за диапазон режима останавливает биологический процесс, резкий рост указывает на неисправность системы подогрева.
• Состав газа. Содержание метана, сероводорода и кислорода. Кислород в газовой фазе означает подсос воздуха и приближение к взрывоопасной смеси.
• Загазованность в помещениях и у оборудования. Стационарные газоанализаторы в насосной, в помещении когенерации и у узла подготовки газа.
• Наличие пламени на факеле. Погасшее пламя при открытой подаче означает выброс несожжённого газа.
• Уровень в гидрозатворе. Пересыхание затвора снимает защиту от обратного распространения пламени.

Блокировки по параметрам

В таблице приведён типовой набор блокировок. Конкретные уставки задаются проектом по характеристикам оборудования и составу сырья, поэтому в таблице указана логика срабатывания, а не числовые значения.

Аварийный сброс и штатное регулирование

Сброс газа на факел входит и в штатную схему, и в контур защиты, но назначение у них разное. В штатном режиме факел принимает избыток, когда выработка превышает потребление, — это регулирование баланса. В аварийном режиме факел принимает весь поток, потому что потребители отсечены, и это уже не регулирование, а разгрузка системы.

• Пропускная способность факела рассчитывается на максимальную выработку станции, а не на средний избыток.
• Предохранительный клапан на куполе работает независимо от автоматики и остаётся последней ступенью защиты при отказе контура.
• Пламегасители устанавливаются на линиях, где возможно обратное распространение пламени от потребителя к газгольдеру.
• Ручные отсечные устройства размещаются в доступном месте за пределами зоны возможной загазованности.

Что проверяется при приёмке

Контур защиты принимается отдельно от технологического оборудования и до подачи газа в систему. Проверка на работающей станции ограничена, поэтому основной объём испытаний выполняется на этапе пусконаладки.

• Имитация каждого аварийного сигнала с проверкой фактического срабатывания исполнительных механизмов, а не только появления сообщения на экране.
• Проверка безопасного положения клапанов при снятии питания и при падении давления управляющего воздуха.
• Калибровка газоанализаторов поверочными смесями и фиксация межповерочного интервала.
• Время срабатывания отсечной арматуры и соответствие его проектному значению.
• Работа аварийной вентиляции от собственного пускателя, независимо от общей системы.
• Журнал уставок с указанием, какие значения заданы и кем они могут изменяться.

Обслуживание контура защиты ведётся по наработке и не совмещается с общим регламентом станции: газоанализаторы требуют периодической поверки, а отсечная арматура — контрольных расхаживаний. Для объектов, где биогаз получают из отходов, набор блокировок дополняется защитой участка приёма и подготовки сырья — см. направление переработка и утилизация отходов.

Частые вопросы

Можно ли совместить защиту и управление в одном контроллере? На малых установках это встречается, но тогда отказ контроллера снимает и управление, и защиту. Проектное решение предусматривает разделение либо резервирование.

Зачем контролировать кислород, если станция герметична? Подсос воздуха возможен через неплотности, при опорожнении реактора и при работе узла подготовки газа. Контроль кислорода — признак нарушения герметичности до того, как смесь станет взрывоопасной.

Нужен ли факел, если весь газ идёт на когенерацию? Нужен. При остановке генератора газ продолжает образовываться, и без факела давление в куполе растёт до срабатывания предохранительного клапана с выбросом метана в атмосферу.

Как часто проверяются блокировки? Периодичность задаётся регламентом объекта и документацией на оборудование. Газоанализаторы проверяются чаще остальной части контура, поскольку их показания меняются по мере износа чувствительного элемента.

Что прислать для расчёта? Состав и суточный объём сырья, число и объём реакторов, тип газгольдера, состав потребителей газа, наличие узла доведения до биометана, схему помещений и требования надзорных органов к объекту.

Что мы делаем

Подбираем схему биогазовой станции под состав сырья и требуемую выработку, комплектуем контур противоаварийной защиты датчиками, газоанализаторами и отсечной арматурой, рассчитываем пропускную способность факельной установки, выполняем пусконаладку с проверкой каждой блокировки и обучаем персонал работе с системой. Направления — газоочистка и биогаз и переработка отходов.

Пришлите данные по сырью и составу станции на sale@tkasiatorg.ru — подберём схему защиты и назовём состав оборудования со сроками поставки.