Системы информационно-измерительные в составе стационарных систем контроля технического состояния гидроагрегатов

Назначение

Системы информационно-измерительные в составе стационарных систем контроля технического состояния гидроагрегатов (далее ИИС СКТС) предназначены для измерения температуры, давления, расхода, уровня воды и масла, несущих информацию о техническом состоянии гидроагрегатов ГЭС.

Описание

ИИС СКТС представляет собой многофункциональную трехуровневую систему с централизованным управлением и распределенной функцией измерений.

Средства измерений и связующие компоненты образуют 23 измерительных канала (ИК). Структура ИИС СКТС приведена на рисунке 1. Перечень и состав ИК приведен в таблице 1.

Первый уровень ИИС СКТС состоит из:

- преобразователей давления измерительных Sitrans P модификации DSIII 7MF 4033 -№ ГРСИ 45743-10;

- преобразователей давления измерительных Sitrans P220 модификации 7MF 1567 -№ ГРСИ 51587-12;

- расходомеров-счетчиков электромагнитных Sitrans FM состоящих из первичных преобразователей MAG 5100W и преобразователей сигналов MAG5000 - №ГРСИ 35024-12;

- уровнемеров поплавковых байпасных УПБ модификации MG - №ГРСИ 35248-07;

- термопреобразователей сопротивления платиновых TR10 - №ГРСИ 49519-12.

Второй уровень состоит из контроллера программируемого SIMATIC S7-400 с модулями ввода аналоговых сигналов 6ES7 331-7KF02 и 6ES7 331-7PF01 (ГРСИ № 15773-11).

Третий уровень образован сервером, построенным на промышленном компьютере. Для отображения результатов измерений в составе третьего уровня используются автоматизированные рабочие места (АРМ) и операторская панель с программным обеспечением SCADA WinCC.

Измерительные каналы разделены по виду измеряемой величины на четыре группы:

- ИК-1 измерения давления воды и масла (ИК № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);

- ИК-2 измерения расхода воды (ИК № 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14);

- ИК-3 измерения уровня воды и масла (ИК № 15, 16, 17, 18);

- ИК-4 измерения температуры воды (ИК № 19, 20, 21, 22, 23).

Принцип действия измерительных каналов групп ИК-1, ИК-2, ИК-3 заключается в преобразовании физических величин в унифицированный токовый сигнал (от 4 до 20 мА) по ГОСТ 26.011, дальнейшем преобразовании этого сигнала с помощью восьмиканальных модулей ввода в цифровой код, передачи цифрового кода по сети PROFIBUS DP в контроллер и преобразовании его в именованные величины - давление, расход и уровень.

Принцип действия измерительных каналов группы ИК-4 заключается в преобразовании температуры в сопротивление платиновыми термопреобразователями сопротивления, измерении сопротивления восьмиканальным модулем ввода по четырехпроводной схеме и преобразованием его в цифровой код, передачи цифрового кода по сети PROFIBUS DP в контроллер и преобразовании его в значение температуры по номинальной статической характеристике Pt100.

Результаты измерений передаются по сети Ethernet из контроллера в сервер для хранения в резервируемой базе данных и на операторскую панель и АРМ для отображения.

Рисунок 1 - Структурная схема ИИС СКТС

Таблица 1 - Перечень и состав измерительных каналов

Все измерительные каналы объединены одним контроллером Simatic S7-400

Для ИИС СКТС, установленной на месте эксплуатации на конкретном гидроагрегате отдельные измерительные каналы могут отсутствовать.

Программное обеспечение

Специальное программное обеспечение ИИС СКТС представляет собой проект, состоящий из набора блоков с программным кодом и связей между ними. Метрологически значимая часть программного обеспечения состоит из блоков проекта DB2, FB500 и FB509 в которых хранятся настройки ИИС СКТС (алгоритмы обработки аналоговых сигналов). В блоке DB2 происходит расчет температуры по результату измерения сопротивлению в цифровом коде и таблицам с номинальной статической характеристикой Pt100. В блоке FB500 происходит преобразование результатов измерений унифицированных токовых сигналов (от 4 до 20 мА) из цифрового кода в именованную физическую величину. В блоке FB509 происходит пересчет результатов измерений расхода из метров кубических в час в литры в секунду. Проект компилируется и загружается в контроллер с помощью программатора с установленной средой разработки проектов SIMATIC PCS7 v7.1 SP3.

Влияние программного обеспечения на метрологические характеристики учтено при нормировании погрешностей измерительных каналов. Дополнительная погрешность из-за округления при отображении результатов измерений не превышает !6 единицы младшего разряда результата измерений.

Уровень защиты метрологически значимой части программного соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010.

Идентификация метрологически значимой части программного обеспечения - блоков DB2, FB500 и FB509 осуществляется копированием их из памяти контроллера в программатор и преобразованием в файлы, а затем расчета их цифрового идентификатора по алгоритму MD5.

Таблица 2 - Идентификационные данные метрологически значимой части программного обеспечения

Технические характеристики

Количество измерительных каналов.....................................................................................23.

Диапазоны измерений и пределы допускаемой погрешности для различных групп измерительных каналов указаны в таблице 3.

Рабочие условия применения технических средств: температура окружающего воздуха первичных преобразователей....................от 5 до 40 °С,

температура окружающего воздуха модулей аналогового ввода, кон

троллера SIMATIC S7-400 и операторской панели...........................................от 15 до 35 °С,

температура окружающего воздуха сервера и АРМ.........................................от 15 до 35 °С.

Параметры электрического питания:

напряжение сети питания постоянного тока ..................................................... от 12 до 42 В,

напряжение сети питания переменного тока.................................................. от 198 до 242 В,

частота сети питания .......................................................................................... от 49 до 51 Гц.

аблица 3 - Диапазоны измерений и пределы допускаемой погрешности ИК

Примечания

1) В таблице приняты следующие обозначения: ФВ - физическая величина; р.у. - рабочие условия; А - абсолютная погрешность; у — приведённая погрешность; Yp.y. — приведённая погрешность в рабочих условиях; АТ -абсолютная погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды на 1°С ; yt — приведённая погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды на 1°С; Т - измеренное значение температуры.

2) Допускается замена первичных измерительных преобразователей на аналогичные утвержденных типов с метрологическими характеристиками, не худшими, чем у перечисленных в таблице 3

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульный лист документа 23584736.42 5220.1085ПС «Система информационно-измерительная в составе стационарной системы контроля технического состояния. Паспорт».

Комплектность

Комплектность ИИС СКТС представлена в таблице 4.

Таблица 4 - Комплектность ИИС СКТС

Поверка

Поверка ИИС СКТС осуществляется по документу 23584736.42 5220.1085Д1 «Система информационно-измерительная в составе стационарной системы контроля технического состояния гидроагрегатов. Методика поверки», утвержденному ФГУП «СНИИМ» в августе 2013 г. Основное поверочное оборудование:

- калибратор токовых сигналов Fluke 707, абсолютная погрешность ±(0,01540—2 -I+ +0,002) мА, где I - задаваемая сила тока;

- мультиметр APPA 107N, абсолютная погрешность ±(0,0640—2 -U+0,01) В, где U - измеренное напряжение;

- магазин сопротивлений Р4831, класс точности 0,02.

Поверка преобразователей давления измерительных Sitrans P модификации DSIII 7MF 4033 осуществляется в соответствии документом «Преобразователи давления измерительные типа 7MF (DSIII, DSIII PA, DSIII FF, P300, P300 PA, P300 FF) Методика поверки» утвержденным ФГУП «ВНИИМС».

Поверка преобразователей давления измерительных Sitrans P220осуществляется в соответствии с методикой МИ 1997-89 «Рекомендации ГСИ. Преобразователи давления измерительные. Методика поверки».

Лист № 9

Всего листов 9

Поверка расходомеров-счетчиков электромагнитных осуществляется в соответствии с документом МП 35024-07 «Расходомеры-счетчики электромагнитные SITRANS FM. Методика поверки», утвержденным ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» 25.05.2007г.

Поверка уровнемеров поплавковых байпасных УБП осуществляется в соответствии с документом «Уровнемеры поплавковые байпасные УБП. Методика поверки», утвержденным ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» июне 2007г.

Поверка термопреобразователей сопротивления платиновых TR10 осуществляется в соответствии с документом МП 49519-12 «Термопреобразователи сопротивления платиновые серий TR, TST. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в 2011г.

Поверка модулей ввода аналогового сигнала 6ES7 134-4MB02-0AB0 и контроллеров SIMATIC S7-400 осуществляется в соответствии с методикой МИ 2539-99 «ГСИ. Измерительные каналы контроллеров, измерительно-вычислительных, управляющих, программно-технических комплексов. Методика поверки».

Сведения о методах измерений

Методика измерений приведена в документе 23584736.42 5220.1085РЭ «Система информационно-измерительная в составе стационарной системы контроля технического состояния гидроагрегатов. Руководство по эксплуатации».

Нормативные документы

1. ГОСТ Р 8.596-2002     Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основ

ные положения.

2. ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.

3. 23584736.42 5220.1085ТУ Система информационно-измерительная в составе стационарной системы контроля технического состояния. Технические условия.

Рекомендации к применению

Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.