Системы автоматического управления ГПА "СУПРА-НН"

Назначение

Системы автоматического управления ГПА «СУПРА-НН» (далее по тексту - САУ ГПА) предназначены для измерения значений физических величин (давления, разности давлений, температуры, осевого сдвига, виброскорости, виброперемещения) с помощью датчиков, установленных на технологическом оборудовании. Определение параметров технологических процессов осуществляется по измеренным электрическим величинам (ток, напряжение, сопротивление), поступающим от первичных измерительных преобразователей давления, температуры, тока, осевого сдвига, виброскорости, виброперемещения, частоты вращения, положения привода исполнительного механизма, уровня технологических жидкостей, установленных на газоперекачивающих агрегатах (ГПА) с газотурбинным приводом на объектах транспорта газа.

Система производит автоматизированное управление технологическим процессом транспортировки газа: регистрацию и обработку результатов измерений, формирование команд и воздействий на объект управления, визуализацию протекающих технологических процессов.

Описание

САУ ГПА является проектно-компонуемым изделием. Конкретное исполнение САУ ГПА (количество и типы измерительных каналов, алгоритмы обработки, состав оборудования) определяется рабочим проектом на САУ ГПА.

Система САУ ГПА включает в себя:

- комплект датчиков, установленных на технологическом оборудовании;

- программно-технический комплекс (ПТК);

- пульт контроля и управления (ПКУ).

В зависимости от модификации в комплект входят: датчики избыточного давления и разности давлений Метран-150 (номер Госреестра 32854-13), преобразователи линейных перемещений СИЭЛ 166 (номер Госреестра 48506-11), СИЭЛ- 1662, 1663 (номер Госрееетра 48506-11), усилители преобразующие СИЭЛ-1657 (номер Госреестра 17666-11), вибропреобразователи МВ-44 (номер Госреестра 21349-06), термопреобразователи сопротивления ТСМ Метран-204 (номер Госреестра 50911-12), термопреобразователи сопротивления ТСМ Метран-243 (номер Госреестра 50911-12), термопреобразователи термоэлектрические ТХА Метран-201 (номер Госреестра 19985- 00), термопреобразователи термоэлектрические ТХК-1199 (номер Госреестра 49040-12), термопреобразователи термоэлектрические ТЖК-1199 (номер Госреестра 49040-12).

ПТК предназначен для сбора, обработки, формирования управляющих воздействий на технологический объект в автоматическом и автоматизированном режимах, передачи информации на ПКУ, реализации принятых с ПКУ команд по заложенным алгоритмам.

ПТК представляет собой аппаратный шкаф с размещенным в нем контроллером управления, контроллерами ввода/вывода, модулями связи, элементами коммутации (барьерами искрозащиты, устройствами защиты от перенапряжения, силовыми реле, ограничительными резисторами, предохранителями), блоком экстренного останова. Внешний вид шкафа показан на рисунках 1а и 1б.

В качестве контроллера управления применяются контроллеры программируемые Si-matic S7-300 (номер Госреестра 15772-11), Simatic S7-400 (номер Госреестра 15773-11) фирмы «Siemens». В качестве контроллеров ввода/вывода применяются устройства распределенного ввода/вывода Simatic ET-200 (номер Госреестра 22734-11) фирмы «Siemens», барьеры искрозащиты фирмы «Pepperl+Fuchs» модель Z (номер Госреестра 22152-07).

Лист № 2

Всего листов 10

ПКУ состоит из рабочего стола с мониторами, промышленных компьютеров и сетевого оборудования. Количество рабочих мест оператора ПКУ - от двух до шести, по согласованию с заказчиком. Внешний вид ПКУ показан на рисунке 2.

Рисунок 1а - Внешний вид ПТК.

Рисунок 1б - Внешний вид ПТК.

Рисунок 2 - Внешний вид ПКУ.

Контроллеры ввода/вывода осуществляют сбор информации с датчиков, установленных на объекте контроля и управления, ее преобразование в цифровую форму и управление исполнительными механизмами и регулирующими органами объекта контроля и управления по программе, размещенной в памяти центрального процессорного устройства. Программное обеспечение имеет следующие сервисные функции:

- расчет эффективной мощности газотурбинной установки, КПД нагнетателя,

- синхронизацию часов ПТК и ПКУ,

- защиту алгоритмов управления от недостоверных значений входных параметров, определяемых по заданной скорости изменения сигнала и допустимым кодам АЦП,

- преобразование измеренных входных параметров (ток, сопротивление, частота импульсов) в физические величины (давление, перепад давления, осевой сдвиг, виброскорость, виброперемещение, температура, частота вращения, положение привода исполнительного механизма, уровень технологических жидкостей).

С остав каналов системы САУ ГПА (с датчиками разного типа) приведен в таблице 1.

Программное обеспечение

САУ ГПА работает под управлением специального программного обеспечения (СПО), разработанного с помощью программно-инструментального комплекса Step 7 и системы человеко-машинного интерфейса SIMATIC WinCC.

СПО САУ ГПА и КЦ ИГНД.467511.476 предназначено для автоматического управления, контроля и регулирования режимов работы газоперекачивающего агрегата ГТК-10-4, включая антипомпажное регулирование и защиту от помпажа центробежного нагнетателя ГПА.

Идентификационные данные СПО приведены в таблице 2.

Для защиты архивированной и текущей информации от несанкционированного доступа в САУ ГПА предусмотрен многоступенчатый контроль доступа (запираемые шкафы), программный контроль доступа (доступ по имени пользователя и паролю с регистрацией успеха и отказа в доступе, регистрация всех действий оператора с сохранением в архиве) с уровнем «С» защиты ПО по МИ 3286-2010.

Технические характеристики

Метрологические характеристики измерительных каналов системы приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности каналов измерения температуры с помощью термопар типа ТХА (К), ТХК (L), ТЖК (J) с учетом погрешности датчиков при изменении температуры окружающей среды на 10 °С в диапазоне рабочих температур ± 0,1 %.

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности каналов измерения физических величин (давления, разности давлений, осевого сдвига, виброскорости, виброперемещения, уровня) с учетом погрешности датчиков при изменении температуры на 10 °С в диапазоне рабочих температур:

- без барьеров искрозащиты ± 1,1-(0,001 + Ydd 2)0’5, %,

- с барьерами искрозащиты ± 1,1^(0,00225 + Ydd 2)0,5, %,

где Yдд - пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности датчика при изменении температуры на 10 °С.

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности измерительных каналов (кроме каналов измерения частоты вращения), без учета погрешности датчиков, равны 0,5 предела основной приведенной погрешности, при изменении температуры на 10 °С в диапазоне рабочих температур.

Д иапазон установки выходных непрерывных сигналов постоянного тока от 4 до 20 мА. Пределы допускаемой основной приведенной погрешности установки выходных непрерывных сигналов постоянного тока ± 0,2 %.

Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности установки выходных непрерывных сигналов постоянного тока, при изменении температуры на 10 °С в диапазоне рабочих температур ± 0,1 %.

О сновные технические характеристики системы приведены в таблице 4.

Система обеспечивает прием, регистрацию и обработку дискретных входных сигналов от установленных на объекте управления сигнализаторов типа «сухой контакт», напряжение постоянного тока (24 ± 0,7) В.

Система обеспечивает коммутацию на исполнительные механизмы объекта управления внешних источников питания со следующими характеристиками:

- напряжение [220 (плюс 22; минус 33)] В постоянного тока при токе нагрузки до 0,3 А;

- напряжение [220 плюс 22; минус 33)] В переменного тока частотой (50±1) Гц при токе нагрузки до 1 А.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится слева сверху на титульные листы эксплуатационных документов типографским способом и наклейкой на передние дверцы шкафов.

Комплектность

Комплект поставки системы автоматического управления ГПА СУПРА-НН (САУ ГПА) ИГНД.421417.015 приведен в таблице 5.

Таблица 5.

* Количество определяется спецификацией ИГНД. 421417.015 - ХХ.

ХХ - порядковый регистрационный номер системы (составной части), определяемый вариантом ее исполнения.

Поверка

Поверка системы производится в соответствии с документом ИГНД.421417.015РЭ 2 «Системы автоматического управления ГПА «СУПРА-НН». Руководство по эксплуатации часть 3. Методика поверки», утвержденная заместителем директора ФБУ «Нижегородский ЦСМ» в сентябре 2014 года.

Перечень основного оборудования для проведения поверки:

- прибор для поверки вольтметров В1-13: диапазон измерений 100мкв-100В; погрешность ± 0,002+ 0.0005Uk/Ux %;

- вольтметр универсальный цифровой В7-46: диапазон измерений: постоянного напряжения 100 нВ-1000 В; переменного напряжения до 700 В; погрешность измерения: постоянного напряжения ± (0,01 - 0,03), %; переменного напряжения ± (0,15 - 0,5) %; постоянного тока: ± (0,1-0,15) %;

- магазин сопротивлений Р4830/1: диапазон измерений от 0,01 до 12222,21 Ом ступенями через 0,01 Ом; погрешность ±[0,05 + 2,5*10-5 * (Rk/Rx - 1)] %;

- генератор импульсов Г5-82: длительность импульсов 0,1 - 5*106 мкс; амплитуда импульсов 0,006 - 60 В; погрешность: периода повторения импульсов ± 0,003 Т; длительности импульсов (0,03T + 0,04) мкс; амплитуды (0,1 U + 0,1) В.

Сведения о методах измерений

Методы измерений содержатся в Руководстве по эксплуатации ИГНД.421417.015РЭ

Нормативные документы

Технические условия ИГНД.421417.015 ТУ.

Рекомендации к применению

При осуществлении производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности и эксплуатации опасного производственного объекта.