Автоматизированные системы управления и контроля энергетическими машинами

Создание автоматизированных систем управления включает: предпроектное обследование объектов; разработку технических заданий на создание автоматизированных систем управления с учетом требований заказчика и т.д.

Предлагаемые решения

  • автоматизированная система контроля и управления технологическим процессом компрессорной станции;
  • автоматизированная система контроля и управления агрегатом;
  • система противопомпажной защиты;
  • система регулирования технологических параметров.
Турбокомпрессорный агрегат 5200/25 с автоматической системой контроля и управления на Магнитогорском металлургическом комбинате
Турбокомпрессорный агрегат 5200/25 с автоматической системой контроля и управления на Магнитогорском металлургическом комбинате

Объекты автоматизации

  • паровые турбины для привода доменных воздуходувок, турбокомпрессоров и турбогенераторов;
  • газоперекачивающие агрегаты (газовая турбина и нагнетатель природного газа);
  • центробежные и осевые компрессоры для сжатия различных газообразных сред как с турбинным приводом, так и с приводом от электродвигателя.

Цели автоматизации

  • обеспечение безопасной, надежной, эффективной и экономичной эксплуатации агрегата за счет использования современной аппаратной базы, передовых алгоритмов контроля и управления и накопленного опыта внедрения систем.

Решаемые задачи автоматизации

Функции управления турбокомпрессора

  • Дистанционное управление исполнительными механизмами.
  • Функционирование технологических контуров:
    регулирование частоты вращения (как с использованием электрогидропреобразователя, так и с гидравлическим регулятором скорости);
    регулирование производительности компрессора (как по всасыванию, так и по нагнетанию);
    регулирование давления в нагнетании компрессора;
    регулирование расхода кислорода или процентного содержания кислорода в дутье;
    безударное переключение с регулирования производительности на регулирование давления и обратно (например, при получении сигналов о переключении кауперов);
    безударное переключение с регулирования технологического параметра в режиме предельного регулирования.
  • Функционирование защитных контуров компрессора:
    противопомпажная защита компрессора путем использования линии перепуска (при наличии) и линии сброса воздуха в атмосферу;
    предельное регулирование давления в нагнетании компрессора;
    детектор помпажа.
  • Функционирование контуров турбины:
    ограничение давления пара в камере регулирующей ступени;
    регулирование давления пара в уплотнениях турбины;
    регулирование уровня конденсата в конденсаторе;
    регулирование температуры масла смазки;
    автоматическое включение резервного конденсатного насоса.
  • Управление работой отдельных механизмов агрегата и технологического оборудования во всех режимах их работы в соответствии с заданными алгоритмами либо в дистанционном режиме под управлением оператора, с защитой от неправильных действий.
  • Автоматический аварийный останов агрегата при достижении предельных параметров:
    частота вращения;
    осевой сдвиг ротора турбины и компрессора;
    температура подшипников турбины и компрессора;
    давление масла смазки подшипников;
    вибрация корпусов подшипников турбины и компрессора;
    вакуум в конденсаторе;
    давление воздуха в нагнетании компрессора;
    иных параметров согласно эксплуатационной документации на агрегат.
  • Изменение режима работы агрегата:
    проверка готовности агрегата к пуску;
    автоматизированный пуск агрегата;
    автоматический аварийный останов, нормальный и аварийный останов агрегата по командам обслуживающего персонала.
  • Сервисные функции:
    возможность оперативного изменения уставок и настроек;
    возможность управления статусом измерительного канала (исправен/неисправен);
    возможность имитации значения измерительного канала;
    возможность изменения состояния технологических блокировок.

Задачи совместной работы агрегатов в едином технологическом цикле

  • безударные вывод рабочего агрегата и ввод резервного агрегата в технологический контур;
  • обеспечение минимальных энергетических потерь, вызванных выбросом воздуха в атмосферу или рециклом газа, за счет перераспределения нагрузки между агрегатами;
  • симметрирование газодинамических режимов работы агрегатов для обеспечения оптимального с точки зрения безопасности и эффективности режима работы.

В состав типовой системы входят:

  • микропроцессорная система контроля и управления МСКУ;
  • центральный пульт управления ЦПУ;
  • местный шкаф управления ШУ-М.

Функции АРМ оператора

  • представление технологической информации в виде мнемосхем;
  • представление информации по измеряемым и расчетным параметрам объекта управления;
  • дистанционное/автоматическое управление исполнительными механизмами;
  • одновременный контроль и управление несколькими объектами на одном АРМ;
  • панель сигнализаций для формирования предупредительных и аварийных сигнализаций;
  • специализированные инициативные экраны подготовки агрегата к пуску, нормального и аварийного остановов;
  • возможность изменения уставок и настроек;
  • включение и отключение блокировок;
  • инструментарий для проверки сигнализаций, блокировок и защит;
  • защита от несанкционированного доступа;
  • защита от неправильных действий оператора;
  • ведение архивов параметров и событий в системе;
  • тренды;
  • система отчетов (сменные/суточные/месячные/годовые);
  • отображение рабочей точки компрессора на его газодинамической характеристике;
  • экспорт данных в Microsoft-совместимые форматы для последующего анализа и хранения.

Техника автоматизации

  • ПЛК — фирм: «Трей», «Текон», «РЕГУЛ», «Allen Bradley», «Simatic S7»;
  • внешняя сетевая инфраструктура — Ethernet/IP (интегрирование в общезаводскую сеть строится на базе сети Ethernet c использованием стандарта OPC);
  • конструктивы — фирм «Rittal» и собственных изделий российского производства;
  • КИП — фирм: «Метран», «Элемер», «Валком», Fisher-Rosemount, Endress+Hauser, Yokogawa (измерителями физических величин служат преобразователи с унифицированным электрическим выходом; при расположении объекта автоматизации во взрывоопасной зоне датчики поставляются в соответствующем исполнении, а сигналы от них принимаются через барьеры искробезопасности);
  • система измерения вибрации — «ИТ14», «Виброн», «Диамех», «Вибробит», Bently Nevada, EntekXM.

Объем предлагаемых работ

  • инженерные работы:
    разработка технического задания на создание системы;
    выбор приборов КИП и регулирующей арматуры;
    разработка спецификаций и электрических схем;
    разработка эксплуатационной документации;
    разработка прикладного программного обеспечения;
    разработка рабочей документации автоматизации технологического процесса.
  • изготовление электрических шкафов и пультов;
  • заводские испытания системы;
  • шефмонтажные работы на объекте;
  • обучение обслуживающего и оперативного персонала;
  • пусконаладочные работы на объекте и сдача системы в эксплуатацию;
  • гарантийное и сервисное обслуживание.

Исполнительное оборудование

  • электрогидравлический регулятор частоты вращения паровой турбины;
  • топливный регулирующий клапан для газовой турбины;
  • быстродействующий противопомпажный клапан с электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом;
  • дроссельная заслонка;
  • регулирующий клапан для технологических сред;
  • обратный клапан с механизмом расхаживания;
  • частотно-регулируемый преобразователь.