Системы измерения частоты вращения турбины A5S/E16

Назначение

Системы измерения частоты вращения турбины A5S/E16 (далее системы) предназначены для измерения частоты вращения валов различных агрегатов, в основном турбин, и формирования управляющих сигналов по алгоритму защиты «2 из 3» для обеспечения их безопасной эксплуатации.

Описание

Системы являются комбинированными устройствами, сформированными в замкнутый измерительный канал и состоят из трех датчиков частоты вращения A5S, одного контроллера частоты вращения турбины E16 и (опционально) разделительного каскада D461.

Датчики A5S преобразуют частоту вращения зубчатого ферромагнитного колеса, закрепленного на валу агрегата, в частоту импульсов тока прямоугольной формы и обеспечивают оптимальное согласование параметров кабельной линии для обеспечения максимальной точности измерений. Контроллер E16 представляет собой микропроцессорный прибор, управляемый встроенным микроконтроллером. При необходимости работы во взрывоопасных условиях, системы оснащаются разделительным каскадом D461, обеспечивающим искробезопасное подключение цепей питания и сигнальных линий датчиков A5S.

Принцип действия систем основан на измерении за предустановленное время среднего значения периода следования выходных импульсов первичных преобразователей - датчиков A5S, по трем тахометрическим каналам, расчете на основе этих измерений частоты вращения объекта и формирования командных сигналов, предназначенных для управления внешними устройствами (например, устройством аварийной остановки турбины) на основе алгоритма защиты «2 из 3». Дополнительно системы могут оснащаться дополнительными модулями контроллера, формирующими командные сигналы по угловому ускорению, достижению предустановленного уровня частоты вращения и пр.

Принцип действия датчиков A5S основан на эффекте Холла. Встроенный полупроводниковый датчик преобразует изменения магнитного поля, возникающие при прохождении профиля зуба зубчатого колеса в непосредственной близости от чувствительной поверхности датчика A5S в вариации напряжения, а интегрированная электроника преобразует их в импульсы тока прямоугольной формы. Частота импульсов равна частоте следования профилей зубьев, а их амплитуда постоянна во всем рабочем диапазоне частот.

При реализации алгоритма защиты «2 из 3», три измерительных канала работают параллельно и обеспечивают полную измерительную и контрольную функциональность по каждому каналу независимо от других. В случае выполнения предустановленного условия на двух каналах срабатывает система защиты и формируется внешний командный сигнал. За счет этого:

- снижается вероятность ошибочных срабатываний и остановок оборудования;

- достигается возможность проверки каналов на отработку условий срабатывания/аварии без остановки системы;

- достигается возможность обслуживания или замены датчиков и каналов без остановки

системы в целом.

Конструктивно системы состоят из:

- Трех датчиков A5S, выполненных конструктивно в виде неразборного цилиндра с внешней резьбой, метрической или дюймовой, для проходного монтажа. Чувствительный элемент имеет гладкую поверхность. На противоположной стороне цилиндра размещен разъем для соединения с кабелем или встроенный кабель (в зависимости от модели). Внутри корпуса, изготовленного из нержавеющей и немагнитной стали, установлена плата преобразователя с чувствительным элементом и постоянным магнитом;

- Контроллера частоты вращения турбины E16, выполненного в виде электронных модулей,

размещенных в стандартных промышленных корпусах, предназначенных для крепления в 19дюймовую стойку или для панельного монтажа;

- Разделительных каскадов D461 (при работе во взрывоопасном окружении), по одному на каждый датчик A5S, выполненных в корпусах для крепления на DIN-рейку и соединяющихся с датчиком A5S с помощью искробезопасного экранированного кабеля. Разделительные каскады должны размещаться за пределами взрывоопасной зоны.

Конкретный состав системы определяется при заказе и определяется выбором исполнений датчиков A5S, разделительных каскадов D461 и контроллера E16.

Датчики A5S имеют 57 исполнений, отличающихся параметрами внешней резьбы, длиной корпуса, наличием разъема или жестко присоединенного кабеля.

Разделительный каскад D461 имеет 2 модификации, отличающихся параметрами электропитания: D461...U1 - питание напряжением постоянного тока 18...48 В, D461...U2 - питание напряжением переменного тока 220 В 50 Гц.

Исполнения контроллеров E16 определяются исходя из следующих параметров:

Конструктивное исполнение         - Монтаж в 19-дюймовую стойку

Панельный монтаж

Функциональная группа

В корпусе для наружного применения

Уровень SIL3 по IEC 61508

Командный сигнал

Тестовый генератор

Интерфейс

Первичные преобразователи

Аналоговый выход

Электропитание

Дополнительные модули (поставляются как в исполнении с независимыми каналами, так и в исполнении с каналом «2 из 3»)

Соответствие API 670

Выход «2 из 3»

Независимые выходы для каждого канала

Нет

Ручное управление

Периодический автоматический запуск

RS232

PROFIBUS

A5S или совместимые (HTL)

TTL-совместимые

Нет

1 на каждый канал

2 на каждый канал

3 на каждый канал

Постоянное напряжение 3x24 В (18.. 33 v)

Переменное напряжение 2x230 В 50 Гц

Модуль детектирования ускорения

Модуль детектирования разницы частот вращения

Модуль детекторов направления вращения

Модуль дополнительных программируемых командных сигналов

Взрывобезопасное исполнение систем включает три датчика частоты вращения исполнения A5S1 (маркировка взрывозащиты 0ExiaIICT6/T4) и контроллер E16 с разделительным каскадом D461 (маркировка взрывозащиты [Exia]IIC).

Пломба

Рис. 1 Общий вид датчика A5S, схема пломбировки от несанкционированного доступа

Рис. 2 Общий вид разделительного каскада D461, схема пломбировки от несанкционированного доступа

Пломба

Рис. 3 Общий вид контроллера E16 (исполнение для панельного монтажа), схема пломбировки от несанкционированного доступа

Технические характеристики

Диапазон измеряемых частот входного сигнала, Гц

Тахометрического канала

Регистратора (выходного сигнала первичного преобразователя)

Пределы допускаемой относительной погрешности измерения частоты вращения (тахометрического канала) Пределы допускаемой относительной погрешности измерения выходного сигнала первичного преобразователя

Количество тахометрических каналов

Время реакции на событие, мс

Рабочие условия эксплуатации

Температура, °С

Относительная влажность, %, не более

Электропитание (в зависимости от модификации)

Напряжение постоянного тока, В

Напряжение переменного тока, В

Потребляемая мощность, Вт

Габариты, мм, не более

Масса, кг, не более

Срок службы, лет

0,5 - 25000

0 - 30000

±0,1 %

±(0,005 % + 1 ЕМР)

(ЕМР - единица младшего разряда)

3

<15

0 - 60

95 (без конденсации)

18 - 33

220, 50 Гц

60

500х200х300

5

20

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на корпус контроллера E16 несмываемой краской и на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским способом.

Комплектность

Поверка

осуществляется в соответствии с методикой поверки МП 253-33-2011 «Системы измерения частоты вращения турбины A5S/E16. Методика поверки», утвержденной ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» 15.04.2011 г.

Основные средства поверки:

■ Установка тахометрическая УТ05-60, диапазон частот вращения от 10 до 60000 об/мин, относительная погрешность задания частоты 0,05 %;

■ Генератор сигналов произвольной формы 33220A, диапазон частот от 1 мкГц до 20 МГц, относительная погрешность задания частоты 10-5;

■ Частотомер электронно-счетный НР53131А, диапазон измерения частоты - 0-225 МГц, относительная погрешность измерения частоты 10-6.

Сведения о методах измерений

Методика измерений содержится в документе «Системы измерения частоты вращения турбины A5S/E16. Руководство по эксплуатации».

Нормативные документы

1. ГОСТ Р 52931-2008 «Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия».

2. Техническая документация фирмы «Braun GmbH Industrie-Elektronik», Германия.

Рекомендации к применению

- осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.