System F.I.O. Pięć w jednym

ZAŁĄCZNIK NR 1 System F.I.O. Pięć w jednym Specyfikacja techniczna FIO_specyfikacja_pl (2) 1 / 14

Czym jest FIO? FIO czyli Pięć w jednym (Five In One) to system pozwalający na zdalne sterowanie i monitorowanie stacji redukcji ciśnienia gazu ziemnego zainstalowanych w obrębie sieci. System FIO zaprojektowany został do stosowania wyłącznie w regulatorach Fiorentini. System FIO można stosować we wszystkich regulatorach Fiorentini sterowanych pilotem, natomiast funkcja IFM (pomiar pośredni przepływu) dostępna jest jedynie dla regulatorów REFLUX, REVAL, DIXI. Pięć funkcji w jednym urządzeniu Szczególną cechą systemu FIO jest połączenie 5 fukcji w jednym urządzeniu zasilanym pojedynczą baterią: - (IFM) pomiar natężenia przepływu wykonywany w trybie pośrednim, to znaczy nieintruzyjnym - zamiast tradycyjnego urządzenia pomiarowego pomiar dokonywany jest poprzez korelację wartości ciśnień i odpowiednie przesunięcie zatyczki. - (OPC) kontrola ciśnienia ujścia regulatora - kontrola zadanej wartości ciśnienia wyjściowego zdalnie lub miejscowo, zgodnie z programem dziennym/ tygodniowym lub też zgodnie ze stanem przepływu, jeśli zastosowano IFM. - (FL) ograniczenie natężęnia przepływu, poprzez oddziaływanie na ciśnienie wyjściowe, by utrzymać dostarczane natężenie przepływu poniżej dającego się zaprogramować limitu; funkcja ta zastępuje mechaniczne urządzenia ograniczania przepływu bez wykorzystywania elementów intruzyjnych oraz bez ubytków ciśnienia w standardowych warunkach pracy. - (RM) Monitorowanie zdalne istotnych parametrów informujących o funkcjonalności i bezpieczeństwie stacji (ciśnienie wejściowe i wyjściowe, zawory bezpieczeństwa, filtry, przejęcie monitorowania, odłączanie zamykające, intruzja, ubytki gazu, ochrona katodowa, itp.). - (EUM) Zarządzanie dostawami do użytkowników końcowych - przerwanie dopływu gazu do użytkowników w razie zagrożenia lub zaległości (w opłatach). System FIO produkowany jest na bazie platformy sprzętowej typu EXPLORER, z której przejął specyfikacje elektryczne oraz kompatybilność elektromagnetyczną i systemów bezpieczeństwa. Funkcje FIO mogą zostać zintegrowane z przetwornikiem objętości firmy Fiorentini Explorer FT. System FIO składa się zawsze z dwóch jednostek: 1) E.C.U. = elektroniczna jednostka sterująca/ ostrzegawcza (Electronic Control Unit / Acquisition unit) Jednostka ta może być instalowana w strefach niebezpiecznych; steruje ona funkcjami obliczeniowymi FIO i spełnia funkcję bramki dla wszystkich czujników polowych. 2) P&CD = urządzenie zasilające i komunikacyjne (Power & Communication Device) Jednostka ta może być instalowana w strefach niebezpiecznych; steruje ona elektrozaworami, mieści baterię oraz system komunikacyjny. FIO_specyfikacja_pl (2) 2 / 14

E.C.U elektroniczne urządzenie sterujące FIO_specyfikacja_pl (2) 3 / 14

P&CD urządzenie zasilające i komunikacyjne ECU może pracować samodzielnie lub, z funkcją EVCD, może być połączone z: - przetwornikiem liniowym wykrywającym przemieszczenie zatyczki (stosowany do funkcji pośredniego pomiaru natężenia przepływu); - pilotem o podwójnej membranie serii CS - pomiarem ciśnienia plusowego - pomiarem ciśnienia minusowego - miernikiem lub zewnętrznym EVCD poprzez przewody o niskiej częstotliwości impulsu - urządzeniem P&CD poprzez łącze Modbus Urządzenie ECU wyposażone jest w port IrDA do połączenia z terminalem konserwacyjnym oraz ma dostępne dwa cyfrowe wejścia do podłączenia alarmów. Urządzenie P&CD wyposażone w baterię i modem GSM z anteną, połączone jest z: - elektrozaworami sterującymi ciśnieniem wyjściowym - urządzeniem ECU poprzez łącze Modbus Urządzenie P&CD wyposażone jest w szeregowe łącze umożliwiające ustawienie urządzenia FIO za pomocą latopa oraz dwa cyfrowe wejścia do podłączenia alarmów. System FIO wyposażony jest także w inne urządzenia zamontowane na regulatorze: FIO_specyfikacja_pl (2) 4 / 14

- regulator podawania (opcjonalnie) służący generowaniu ciśnienia wejściowego do pilota - pilot z podwójną membraną serii CS Trzy z pięciu funkcji FIO są niezależne (pomiar pośredni natężenia przepływu, modulacja ciśnienia wyjściowego, monitorowanie zdalne), natomiast pozostałe dwie są od nich zależne, co oznacza, że wymagają wdrożenia jednej lub więcej funkcji niezależnych. Elektroniczna jednostka sterująca Przetwornik przemieszczenia Pośredni pomiar przepływu (*) Kontrola ciśnienia wyjściowego (*) Ograniczenie przepływu Monitorowanie zdalne (*) Zarządzanie dostawami do użytkowników końcowych Elektrozawory Pilot z podwójną membraną Regulator ciśnienia zadawanego w pilocie Urządzenie zasilające i komunikacyjne ( ) ( ) ( ) wymagane jedynie w specyficznych warunkach (*) Funkcja niezależna FIO_specyfikacja_pl (2) 5 / 14

prereduktor z filtrem przetwornik przemieszczenia pilot z podwójną membraną elektroniczna jednostka sterująca regulator ciśnienia elektrozawory IFM - pomiar pośredni przepływu Znając natężenie przepływu gazu przez stację regulacji ciśnienia zasilającej sieć gazowniczą, można precyzyjniej zrównoważyć sieć. Pomiar natężenia przepływu jednostek istniejących wykonywany za pomocą mierników lub kwantometrów wymaga obecnie zmiany jednostek lub dostępności ważnych źródeł energii (ultradźwięki, anubary); wysokie koszty często nie uzasadniają takiej inwestycji. Zasada działania pomiaru pośredniego oparta jest na założeniu, że dla każdego typu regulatora istnieje funkcyjna zależność pomiędzy chwilowym natężeniem przepływu w warunkach podstawowych, pozycją membrany regulatora oraz ciśnieniem wejściowym i wyjściowym. Uwzględniając błędy wynikające z rzeczywistej zgodności regulatora z formułą korelacyjną, całkowita dokładność pomiaru w dowolnych warunkach działania wynosi więcej niż 8% wartości pełnej skali regulatora. System FIO co 30 sekund oblicza chwilowe natężenie przepływu. OPC - sterowanie ciśnieniem ujścia FIO_specyfikacja_pl (2) 6 / 14

Zmiana zadanego ciśnienia wyjściowego regulatora bez interwencji operatora jest przydatna, kiedy ciśnienie ujścia w ciągu dnia znacznie się zmienia ze względu na zmienne zużycie gazu przez użytkowników poniżej regulatora. W celu zwiększenia lub zmniejszenia ciśnienia wyjściowego w regulatorach sterowanych za pomocą pilota, wystarczy zmniejszyć lub zwiększyć naprężenie sprężyny w regulatorze sterowanym pilotem. Takie zmniejszenie lub zwiększenie naprężenia sprężyny może zostać uzyskane poprzez zwiększenie lub zmniejszenie ciśnienia powietrza lub gazu ( ciśnienia podawania ) wpuszczanego do komory sprężyny. Sprężyna regulatora sterowanego pilotem zostanie ustawiona tak, by osiągnąć wymagane ciśnienie minimalne w razie braku ciśnienia współbieżnego. Ze względów bezpieczeństwa pilot wyposażony jest dwie osobne komory. Podwójna komora oraz podwójna membrana zapewniają całkowite rozdzielenie głównego regulacyjnego obwodu hydraulicznego i obwodu silnikowego dla modulacji. System może także sterować dwiema lub więcej liniami, utrzymując deltę interwencji pojedynczych linii na stałym poziomie. Przy funkcji sterowania samodzielnego automatyczne sterowanie umożliwia ustawienie wartości ciśnienia wyjściowego na określoną wartość w zależności od godziny. Dodatkowo można uruchomić funkcję kompensacji ciśnienia, jako alternatywę do profilowania ciśnienia w określonych porach dnia. Funkcja kompensacji ciśnienia reguluje ustawienie wyjściowe w zależności od określonej granicy natężenia przepływu (IFM lub pomiar bezpośredni będą dostępne) w celu utrzymania ciśnienia na możliwie najniższym poziomie zgodnie z obciążeniem sieci, bez względu na porę dnia i dzień tygodnia. Dokładność ustawienia jest o 2% lepsza, niż nominalna pełna skala Po. FIO_specyfikacja_pl (2) 7 / 14

FL - ograniczenie przepływu (zabezpieczenie przed nadmiernym przepływem) Ograniczenie natężenia przepływu do klientów przemysłowych pozwala na stosowanie się do zobowiązań umownych, specyfikacji technicznych zużycia gazu, na podstawie których jednostka regulacyjna i pomiarowa została zaprojektowana oraz zapewnia bezpieczeństwo działania sieci. Ograniczenie przepływu zastosowane dla systemu o wielu pracujących przebiegach pozwala na zrównoważenie dostaw i ich rozdzielenie na poszczególne strumienie, a tym samym optymalizację ich wolumenu. Funkcja ograniczania przepływu może być używana jedynie jeśli dostępna jest funkcja modulacji ciśnienia wyjściowego. Jeśli wartość natężenia przepływu w danych warunkach obliczona przy pomocy funkcji pomiaru pośredniego natężenia przepływu lub odczytana z zewnętrznego systemu pomiarowego (miernik, konwerter) osiągnie lub przekroczy zadaną, programowalną wartość graniczną natężenia przepływu (Qlim), system FIO moduluje Po, by utrzymać przepływ na poziomie standardowym, uwzględniając wartość Qlim do osiągnięcia programowalnych limitów ciśnienia. Ogólna dokładność wg. procedur służących do obliczania natężenia przepływu, może się różnić o 1% - 10% od nominalnej wartości natężenia przepływu w warunkach pracy Pi oraz Po. RM - zdalne monitorowanie System FIO obsługuje wszystkie funkcje zdalnego monitorowania stosowane obecnie w urządzeniach z rodziny EXPLORER. FIO_specyfikacja_pl (2) 8 / 14

Optymalnie skonfigurowana jednostka sterująca może monitorować: - ciśnienie wejściowe i wyjściowe jednostki za pomocą dwóch zintegrowanych przetworników o stabilności i dokładności wyższej niż 1% wartości skali - wartość temperatury gazu za pomocą czujnika zewnętrznego typu PT100 (funkcja ta jest niedostępna, jeśli wyłączona jest funkcja pomiaru pośredniego przepływu) - natężenie przepływu obliczane jest za pomocą urządzenia zewnętrznego (miernik lub konwerter objętościowy), a następnie transmitowane przez emiter sygnału o niskiej częstotliwości - dwa urządzenia wejściowe w ECU/Explorer + 2 urządzenia wejściowe w P&CD zdolne do wykrycia statusu operacyjnego (włączony/ wyłączony) niektórych warunków operacyjnych systemu (zapchane filtry, zamknięcie zaworu odcinającego, obejście monitorowania, intruzja, zalanie, itp.) Jeśli system FIO zasilany jest bateriami, a funkcja zdalnej modulacji ciśnienia wyjściowego nie jest akurat konieczna, w celu przedłużenia żywotności baterii jednostki sterująca i komunikacyjna pozostają zazwyczaj w trybie oszczędzania energii (sleep mode). Jednostka sterująca przerywa okresowo tryb oszczędzania energii, by przeprowadzić zarządzanie alarmami. W przypadku wykrycia warunków alarmowych wygenerowane muszą zostać połączenia telefoniczne do centrali sterującej. Jeżeli otrzymany zostanie SMS z żądaniem połączenia, jednostka uruchamia moduł komunikacyjny i ustanawia połączenie z centralą sterującą. Czas aktywności urządzenia w celu wykonania obliczeń i sprawdzenia alarmów następuje co 30 sekund. W razie wykrycia alarmu jednostka bezzwłocznie nawiąże połączenie telefoniczne lub wyśle SMS. Czas aktywności komunikacji standardowej (sprawdzenie za pomocą SMS) następuje minimum co 15 minut (maks. 1/ miesiąc, ustawienia fabryczne 1/dzień). FIO_specyfikacja_pl (2) 9 / 14

Interfejsy MIEJSCOWE: Terminal ręczny podłączany poprzez łącze szeregowe do portu IRDA (konserwacja ECU i tryb ustawień) Łącze szeregowe służące operatorowi do konfiguracji ECU oraz pobierania wszystkich wpisów, alarmów i zdarzeń Interfejsy ZDALNE: P&CD Menadżer FIO to wszechstronne narzędzie programowe służące do konfiguracji systemu FIO i zdalnego zarządzania FIO Sieć GSM Dzięki protokołowi Modbus cechy FIO mogą być łatwo przeniesione do istniejących systemów SCADA system P&CD Standardowy telefon komórkowy w sieci GSM może wysyłać zapytania do systemu FIO i odbierać alarmy FIO_specyfikacja_pl (2) 10 / 14

Strefa niebezpieczna Strefa bezpieczna P&CD Modbus Urządzenia komunikacyjne GSM/GPRS zasilane baterią Na zamówienie: zasilanie baterią słoneczną zasilanie z sieci elektrycznej Przewidywana żywotność baterii wynosi dwa lata przy następującej konfiguracji: pomiar przepływu pośredniego: włączony profilowanie przepływu: 2 zmiany dziennie przy zmianie ciśnienia o +/- 50% w stosunku do wartości zadanej ograniczanie przepływu: 1/miesiąc łączność GSM: 1 telefon alarmowy co dwa dni i 1 zdalny odczyt dziennie czas aktywności w celu przeprowadzenia kontroli za pomocą SMS: 1 raz co 12 godzin Specjalna funkcja zdalnego sterowania (opcjonalnie, do wprowadzenia w przyszłości), która może zostać aktywowana w systemie FIO to nastawianie regulatora ciśnienia wyjściowego poprzez obieg zamknięty (sprzężenie zwrotne) z pomiarem ciśnienia wykonywanym w określonym punkcie sieci. EUM - zarządzanie dostawami do użytkowników końcowych FIO_specyfikacja_pl (2) 11 / 14

Zdalna interwencja w celu odłączenia określonych użytkowników (przerwanie dostaw) w warunkach niebezpiecznych, które zagrażają funkcjonowaniu sieci lub też w przypadku zaległości w opłatach pozwala zmniejszyć koszty operacyjne i czas interwencji. Funkcja ta może także stanowić korzystną alternatywę do ulepszenia sieci, w przypadku gdy konieczne jest to jedynie w sytuacjach sporadycznych przeciążeń. Przerwanie dostaw może mieć również miejsce w wyniku szczególnego sygnału przesłanego przez centralę sterowania, tzn. w przypadku powtarzającego się lub ciągłego przekraczania programowalnego limitu natężenia przepływu. Przerwanie dostaw może zostać wykonane przez uruchomienie zaworu odcinającego lub zmniejszenie ciśnienia wyjściowego w regulatorze do minimalnej, programowalnej wartości (Ps). Przywrócenie dostaw jest czynnością, którą należy zasadniczo wykonywać w warunkach bezpiecznych, przy udziale operatora. Komenda reset może zostać wygenerowana przez system FIO, lecz wymaga to ręcznego wyzerowania zaworu odcinającego. Zerowanie może zostać uaktywnione za pośrednictwem odpowiedniej komendy przesłanej z centrali sterowania lub/i poprzez wprowadzenie hasła na miejscu. FIO_specyfikacja_pl (2) 12 / 14

Specyfikacja ogólna Temperatura pracy: -20 +60 C (na zamówienie zwiększony zakres temperatur: -25 C +65 C) Temperatura otoczenia: -20 +60 C (na zamówienie zwiększony zakres temperatur: -25 C +65 C) Zasilanie: bateria litowa na zamówienie zasilanie urządzenia baterią słoneczną lub z sieci energetycznej Zabezpieczenie: ECU: IP65 z przetwornikami ciśnienia ABS lub IP55 P&CD: IP65 Wejścia ECU: ciśnienie wejściowe ciśnienie wyjściowe przekaźnik przemieszczenia (funkcja IFM) lub PT100 (funkcja EVCD) licznik (1 x LF) status alarmowy ( 2 x DI) Wejścia P&CD: połączenie z ECU status alarmowy ( 2 x DI) Wyjścia ECU: połączenie z P&CD Wyjścia P&CD: sterowanie elektrozaworami (2 x kolektor otwarty) Interfejsy lokalne: ECU: klawiatura + wyświetlacz / Irda P&CD: łącze szeregowe na życzenie: klawiatura + wyświetlacz przy P&CD Interfejsy zdalne: modem GSM/GPRS/SMS Protokół komunikacyjny: Modbus Wpisywanie danych zmienne: każda kombinacja P (1 lub 2), T, licznika i diagnostyki okres: od 30 s do 12 godz (rozdzielczość s), na dzień, miesiąc strategia: średnia, statystyki (min, maks, σ) przechowywanie danych: > 50.000 wpisów (pojedyncza zmienna, strategia średnia) zarządzanie pamięcią: okrężne lub przez wypełnianie Alarmy i zdarzenia zmienne analogowe: granice wartości : wartości mierzone (3 maks + 3 min) granice delta : dopuszczalne wahania wartości wprowadzić należy przed wygenerowaniem alarmu wahania cyfrowych danych wejściowych (2 w ECU + 2 w P&CD) FIO_specyfikacja_pl (2) 13 / 14

zmiany ustawień danych niski poziom energii baterii zdarzenia diagnostyczne Przychodzące telefony alarmowe do trzech numerów telefonów sekwencja programowalna Bufor alarmowy umożliwiający zapisanie maks. 1000 alarmów i 1000 zdarzeń Bezpieczne potwierdzenie certyfikat EEx ia IIB T4 zgodnie z EN 50014, EN50020 numer potwierdzenia: Ineris 01.E.5003 X - Ineris 03ATEX0017X EVCD Electronic Volume Conversion Device elektroniczne urządzenie przelicznika objętościowego zgodnie z CEN 12405-1, Ijkregeling gasmeter (NL) potwierdzenie nr: NMI T5928 certyfikat: NMI TC3466 FIO_specyfikacja_pl (2) 14 / 14