СОЗДАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ В СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОМ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ЦЕНТРЕ ОАО СНПО
ОАО «Сумское НПО им. М.В. Фрунзе» ОАО СНПО имеет большой опыт поставки, монтажа, наладки и сервисного обслуживания систем автоматического управления и регулирования (САУ и Р) газоперекачивающих агрегатов и оборудования компрессорных станций.
Опыт ОАО СНПО по системам управления включает в себя:
- поставку и сервисное обслуживание 150 релейных САУ, которые эксплуатируются с 1976 года.
- Адаптацию и сервисное обслуживание 1200 САУ и Р на ПТС А705-15М производства АО «Львовприбор», АО «Мукачевприбор», на различных типах ГПА, которые эксплуатируются с 1980 г, в том числе в Болгарии, Польше и Иране.
- Поставку и сервисное обслуживание 256 САУ и Р на ПТС МСКУ производства Система-Сервис, Система-Газ, АО «Импульс» на различных типах газоперекачивающих агрегатов, газлифтных и транспортных КС, которые эксплуатируются с 1989 г.
- Изготовление, поставку и сервисное обслуживание 120 САУ и Р на ПТС серии 4 и 5 для газоперекачивающих агрегатов и станционного оборудования, которые эксплуатируются с 1993 г., в том числе в Иране, Турции, Аргентине.
- Изготовление, поставку и сервисное обслуживание 36 САУ и Р на ПТС Модикон, Портвелл, Ад Линк для автомобильных газозаправочных станций, газлифтных КС с поршневыми компрессорами, которые эксплуатируется с 2000 г.
- Изготовление, поставку и сервисное обслуживание 9 САУ и Р на ПТС Дженерал Электрик Фанук для электростанций и компрессорных станций, которые эксплуатируются с 2001 г.
- Изготовление, поставку и сервисное обслуживание 3 САУ и Р на ПТС МСКУ-5000 с контроллерами Сименс Германия для компрессорной станции в Иране.
Для выполнения указанных выше работ в ОАО СНПО создан научно-производственный центр систем автоматического управления, в котором имеется:
1. Конструкторский отдел автоматики и КИП, включая лабораторию САУ ГПА, для разработки документации на САУ и Р, ее привязки к газоперекачивающим агрегатам и КС, разработки матобеспечения и авторского сопровождения при изготовлении, монтаже, наладке и эксплуатации.
Лаборатория САУ оснащена специализированными стендами для проверки матобеспечения и обучения эксплуатационного персонала, на программно-технических средствах серии 4 и Модикон.
2. Конструкторский отдел автоматизированных систем управления, включая:
- лабораторию технических средств и постановки задач;
- лабораторию программирования;
Указанные лаборатории занимаются выбором технических средств и разработкой программного обеспечения САУ и Р компрессорных станций, авторским сопровождением при монтаже, наладке и эксплуатации.
Отдел АСУ укомплектован специализированными стендами для отладки программного обеспечения, на различных технических средствах, включая Фанук Дженерал Электрик.
3. Технологическая группа электромонтажных работ.
4. Современные лицензионные пакеты программного обеспечения Трейс Моуд, Лоджик-Мастер, ПЛ7 ПРО, Монитор ПРО для разработки прикладного программного обеспечения САУ и Р.
5. Специализированный цех по изготовлению шкафов, их монтажу, испытанию и упаковке (см. рис. 1). Цех оснащен специализированными стендами для входного контроля и испытаний готовой продукции (см. рис. 2).
На основании опыта по поставкам систем управления намечаются следующие особенности организации работ по САУ и Р:
- поставки САУ и Р выполняются совместно с оборудованием с выполнением монтажа, наладки, пуска в эксплуатацию и гарантийного обслуживания в кратчайшие сроки. Такое требование заказчика предопределяет создание в ОАО СНПО специальных подразделений для выполнения всего комплекса работ по САУ и Р.
- При заказе оборудования заказчик оговаривает тип программно-технических средств и основные требования к САУ и Р. РАО «Газпром» ориентируется на ПТС МСКУ-5000 ЗАО НПФ «Система-Сервис» и серия 5 ССС, ГП Туркменгаз на ПТС Дженерал Электрик, Туркменнефть на ПТС Аллан Брендли и т.п. Для поставки САУ и Р на различных ПТС требуется привлечение соответствующих специалистов.
- Компьютерная разработка документации на САУ и Р. Для сокращения сроков разработки закуплен и осваивается пакет программ САПР электромонтажных работ CAD-E3.
- Создан специализированный участок для изготовления унифицированных щитов по европейским нормам (см. рис. 1).
- Электромонтаж щитов выполняется по европейским нормам с пооперационным контролем (см. рис. 2).
- Каждая система проходит испытания в полном объеме, включая программное обеспечение (см. рис. 3).
- Применение высокопроизводительных контроллеров и компьютеров дают возможность увеличить объем автоматизации оборудования. Кроме расширения расчетных задач при управлении и углублённой самодиагностики технических средств, выполняется техническая диагностика технологического оборудования и процессов.
При поставке САУ и Р применяются различные виды кооперации в зависимости от требований заказчика и сложности автоматизируемого оборудования. Наиболее приемлемыми видами кооперации являются:
- поставку ПТС выполняет производитель, а остальные работы обеспечивает ОАО СНПО.
- Поставку ПТС и основных регуляторов (регулятор производительности и антипомпажный регулятор) выполняет производитель, а остальные работы обеспечивает ОАО СНПО.
- Поставку ПТС и программного обеспечения выполняет производитель, а остальные работы обеспечивает ОАО СНПО.
Производство систем управления в ОАО СНПО постоянно расширяется и намечаются следующие тенденции в их развитии:
1. Практически все заказчики оборудования требуют комплектной поставки САУ и Р с соответствующим сервисом.
2. Часть заказчиков, таких как РАО «Газпром», имеют свои нормативные документы по САУ и Р, которые обязательны для выполнения.
3. При заявке оборудования заказчик оговаривает ПТС, на которых должна быть поставлена САУ и Р и требования к ней. Наибольшим спросом пользуются САУ и Р на ПТС серии 4 и 5 ССС США, МСКУ 5000 ЗАО НПФ «Система-Сервис», выполненных на контроллерах Сименс Германия, Фанук Дженерал Электрик США, Модикон Шнайдер Электрик Франция.
4. По требованию заказчика, кроме САУ и Р, вводятся поставки отдельных систем:
- система пожарообнаружения и контроля загазованности;
- система параметрической диагностики;
- система вибрационной диагностики;
- система коммерческого учета газа;
- цифровые системы управления электрооборудованием и др.
Технический уровень применяемых ПТС отличается незначительно, поэтому качество и эффективность разработок определяется прикладным программным обеспечением (объемом автоматизации).
По объему автоматизации к наиболее эффективным разработкам относится САУ и Р газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16С на ПТС серии 5 ССС, которых в І полугодии 2004 года ОАО СМНПО изготовило и поставило 28 комплектов для ОАО Газпром.
Отличительными особенностями указанной САУ и Р являются:
- многоконтурная система регулирования технологического процесса с быстроизменяющимися переходными процессами, такими как частота вращения газотурбинного двигателя и компрессора;
- сложные алгоритмы управления из-за большого количества управляемых исполнительных механизмов;
- высокие требования к безопасности управления и защиты;
- обеспечение совместной работы газотурбинной, газоперекачивающей и электрической технологий;
- удаленные объекты управления и регулирования.
Структурная схема САУ и Р приведена на рис.4.
Структурой предусмотрено тройное резервирование управления агрегатом из операторной:
- управление с персонального компьютера по оптоволоконной линии связи;
- управление с пульта управления по контрольному кабелю;
- управление отдельной системой экстренного аварийного останова.
Выполнение всех функций регулирования, управления, контроля, сигнализации и защиты выполняются одним процессом РО местных и удаленных входных и выходных преобразователей. Благодаря такой структуре достигается высокая надежность управления.
Все программное обеспечение САУ и Р разработано в виде программных модулей, которые совместно обеспечивают надежное управление оборудованием.
Структурная схема взаимодействия программных модулей приведена на рис.5.
Среди множества выполняемых САУ и Р функций наиболее важными являются:
- регулирование частоты вращения силовой турбины двигателя;
- отработка задания по частоте вращения силовой турбины, вводимого оператором или по командам САР КС;
- автоматическое предельное регулирование (ограничение) следующих параметров газотурбинного привода:
а) температуры продуктов сгорания;
б) частоты вращения КНД и КВД;
в) давления воздуха за осевым компрессором;
г) приемистости;
- антипомпажное регулирование компрессора технологического газа на всех режимах работы агрегата путем управления клапаном рециркуляции (антипомпажным клапаном);
- автоматическое увеличение зоны безопасной работы компрессора в зависимости от скорости приближения его рабочей точки к границе помпажа;
- стабилизация одного из основных регулируемых технологических параметров: давления на выходе компрессора, производительность и др.;
- обеспечение распределения нагрузки между параллельно работающими ГПА по командам САР КС;
- обеспечение работоспособности системы при обнаружении отказов датчиков и исполнительных механизмов (стратегия «выживания»);
- вычисление косвенных параметров (расход топливного газа, запас по помпажу, рабочей точки компрессора, мощности ГТД, и т.п.);
- параметрическое диагностирование технического состояния ГПА и систем КС:
а) состояние проточной части ГТД,
б) состояние форсунок ГТД,
в) состояние проточной части компрессора,
г) охлаждающая способность АВО,
д) состояние уплотнений компрессора;
По управлению компрессора основным является программный модуль антипомпажного регулирования, который представлен на рис.6.
Длительная эксплуатация антипомпажного регулирования на газоперекачивающих агрегатах показала ее высокую эффективность и надежную работу.
Программно-технические средства монтируются в унифированных щитах в соответствии с европейскими нормами.
Общий вид щитов регулирования представлен на рис.7.
Общий вид щита управления представлен на рис.8.
Выводы: ОАО СМНПО имеет все необходимое для разработки, изготовления, монтажа, наладки и сервисного обслуживания современных высоконадежных систем автоматического управления и регулирования компрессорного оборудования и технологических объектов
Труды XIII международной научно-технической конференции по компрессоростроению. Сумы 2004
