Алгоритмы управления агрегатом ГПА-Ц-16
Системы, участвующие в алгоритме управления пуском, остановом.
САУ ГПА А705-15-09Э выполнены на базе программных и технических средств "ПИЛОН" и включают в себя подсистемы:
1. Система управления и противопомпажного регулирования фирмы Compressor Controls Corporation. Которая выполнена на базе программно-технических средств Series 4 этой же фирмы. Предназначена для повышения эффективности, надежности и экономичности работы компрессорных цехов (КЦ) и компрессорных станций (КС). Система позволяет безаварийно и безопасно эксплуатировать ГПА на предельных режимах. Позволяет осуществить взаимодействие с существующей системой агрегатной автоматики на всех режимах, включая автоматический пуск, нормальный и аварийный останов.
2. Система контроля вибрации роторов двигателя НК-16СТ ИВ-Д-ПФ
3. Система контроля вибрации ротора центробежного нагнетателя СИЭЛ–1600«Тандем», "Вектор-М".
Основные функции САУ ГПА-Ц-16 А705-15-09(ЭИС).
1. Автоматическое управление агрегатом на всех режимах работы:
· Автоматический пуск агрегата по команде оператора с ГЩУ.
· Автоматическое опробование работоспособности двигателя (холодная прокрутка).
· Автоматическая нормальная остановка агрегата по команде оператора с ГЩУ.
· Автоматическая или по команде оператора с ГЩУ аварийная остановка агрегата.
· Автоматический аварийный останов агрегата с дополнительными противопожарными мероприятиями.
2. Автоматическое регулирование частоты вращения ротора НД на эксплуатационных режимах, ограничение частоты вращения СТ, ограничения температуры рабочих газов перед СТ (функции Series -4).
3. Автоматическое управление агрегатом при возникновении помпажа нагнетателя (функции Series -4).
Функции САУ ГПА-Ц-16 реализуются программно-временными и параметрическими алгоритмами управления.
Автоматический пуск агрегата может начинаться только при выполнении предпусковых условий (в устройстве УПИ высвечивается табло технологической сигнализации ГОТОВ К ПУСКУ).
Сигнал готовности агрегата к пуску формируется при выполнении следующих условий:
· - уровень масла в маслобаке Д меньше 500 мм от крышки бака;
· - уровень масла в маслобаке Н меньше 350 мм от крышки бака;
· - температура масла на входе в переднюю опору двигателя >10ºС;
· - температура масла в маслобаках двигателя и нагнетателя >15ºС;
· - температура воздуха в отсеке двигателя >15ºС;
· - температура воздуха в отсеке нагнетателя >10ºС;
· - открыты: краны №9, №10, АПК;
· - закрыты: заслонка ВС, стопорный клапан (СК), краны №1, №2, №4, №6, №11, №12;
· - отсутствуют команды на выполнение ХП, АП, Проверки кранов, нормального и аварийного останова;
· - обороты ВД < 500 об/мин;
· - наличие сигнала от ССС «Разрешение пуска»;
· - наличие напряжений питания (=220В, ~220В, =27В);
· - задан режим работы агрегата «ХП», «Кольцо» или «Магистраль» нажатием соответствующих кнопок на пульте управления УПИ или АРМ.
Программно-технический комплекс Series-4 формирует сигнал «Разрешение пуска» при выполнении следующих условий:
- наличие напряжения питания в шкафу Series-4;
- наличие связи компьютеров АРМ с программно - аппаратными модулями ПТС Series-4 и достоверность получаемых сигналов;
- отсутствие индикации о сообщениях аварийно – предупредительной сигнализации в окнах «ALARM» и соответствующих полях экрана АРМ;
- модули ПТС Series-4 пускаемого ГПА находятся в статусах:
▪ модуль GT (управления расходом топлива) – в статусе «СТОП»,
▪ модуль РС (распределения нагрузки) – в статусе «СЛЕЖЕНИЕ»,
▪ модуль AS (противопомпажного регулирования нагнетателя) – в статусе «АПК ОТКРЫТЬ».
АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПУСК ГПА-Ц-16
работающего от ДУС – 6,5 (ДГ-97)
Может начинаться при наличии предпусковых условий и обязательного выполнения холодной прокрутки двигателя.
После выбора режима «Кольцо», получения сигнала готовности агрегата к пуску, выбора режима «Автоматическое управление», нажатием кнопки «Пуск», начинается автоматический пуск агрегата. На табло УПИ или/и АРМ высвечивается сигнализация «Автоматический пуск» и гаснет табло «Готов к пуску», регулятор GT (управления расходом топлива) Series-4 переходит в режим «ГОТОВ К ПУСКУ».
Включается звуковая сигнализация в блоках Н и Д, отключаются ТЭН МБД и МБН, включается задержка времени 10 сек. По истечении 10 сек., отключается сигнализация в отсеках, включается маслонасос ПНС и подается питание на БАЗ (при наличии блока БАЗ-16). При достижении Р см. Н >1,2 кг/см2 включается ПНУ. При перепаде Р масло-газ>1,2 кг/см2, открывается кран №4 и в течении 20 сек. происходит продувка Нагнетателя. По окончанию продувки закрывается кран №5. Происходит заполнение контура нагнетателя. При достижении Р газа в Н>40 кг/см2 загорается сигнализация на мнемосхеме «Газ в Н»,.включается задержка времени 60 сек. для выравнивания давления газа до и после крана №1. По истечении 60 секунд формируются команды на:
- открытие крана №1;
- закрытие крана №4(после открытия крана №1);
- открытие крана №12.
После полного открытия кранов №1, №12 закрытия кранов №4, №9 и достижения давления топливного газа > 20 кг/см2 формируется команда на открытие крана №6.
После полного открытия крана №6, открытия крана №11 и закрытия крана №10 формируется команда на запуск БАЗ (в течении 3 сек.), который в дальнейшем осуществляет запуск двигателя.
После включения в работу «БАЗ» происходит:
- включение табло сигнализации «БАЗ работает»;
- перестройка регулятора РТ (570 С);
- включение эл. магнитов ВС;
- открытие пусковой заслонки ВС;
- включение контроль утечки топливного газа (50 сек);
- включение защиты по отсутствию зажигания (на 70 сек. Т газа вх. СТ≥100 °С );
- включение временной задержки 50 секунд;
Когда частота вращения ВД достигнет 1300 об/мин при наличии сигнала КПВ, РНА в пусковом положении и при срабатывании временной задержки 50 сек., формируются команды:
- на включение зажигания и включение эл. магнитов пускового топлива;
- отключение реле «Контроля утечки»;
- команда «Зажигание» для ПТС Series-4, где по этой команде включается таймер временной задержки 10 сек.;
- включается временная задержка 3 сек. на открытие стопорного клапана (СК) в штатной автоматике;
При срабатывании временной задержки 3 сек. в штатной автоматике и отсутствии сигнализации Р масла САР < 18 кг/см2 формируется команда на открытие СК.
В программно-техническом комплексе Series 4 после срабатывания временной задержки 10 сек. модуль GT переключается в статус «ОТКРЫТИЕ РК» и перемещает топливный регулирующий клапан (ДУС-6,5 или ДГ-97) на заданную величину (14%-15% для ДУС-6,5 или 7%-8% для ДГ-97) для обеспечения розжига топлива в камере сгорания.
При запуске двигателя на 50 сек. проходит аварийный останов «Не соответствие частоты вращения ВД при пуске», если обороты ВД ниже 1300об/мин.
После достижения частоты вращения ротора ВД 2600 об/мин формируются команды на:
- отключение зажигания;
- включение временной задержки 50сек.;
- закрытие крана №11;
- открытие крана №10;
- закрытие пусковой заслонки ВС;
- отключение клапана пускового топлива;
- отключение эл. магнита стартера;
- включение ВОД;
- включение вентиляторов ВВОУ;
- при полном открытии крана№6 на открытие крана №2.
При запуске двигателя на 100сек. проходит аварийный останов «Не соответствие частоты вращения ВД при пуске», если обороты ВД ниже 2600об/мин.
При достижении частоты вращения ротора НД 2100±100 об/мин. ПТС Series-4 подает сигнал в штатную автоматику, где формируется команда на перекладку АУ (аппарата управления) в рабочее положение, который открывает регулируемый направляющий аппарат РНА.
При достижении частоты вращения ротора НД 3800±100 об/мин. ПТС Series-4 подает сигнал в штатную автоматику, где формируется команда на перекладку агрегат управления перепуском АУП в рабочее положение, который закрывает клапан перепуска воздуха КПВ.
При достижении частоты вращения ротора ВД 4400 об/мин., срабатывании временной задержки 50 сек. и РНА в рабочем положении формируются команды:
- повторное включение на 10 сек. агрегата зажигания для тренировки свечей.
При запуске двигателя на 50 сек. после достижения частоты вращения ротора ВД 2600 об/мин проходит аварийный останов «Не соответствие частоты вращения ВД при пуске», если обороты ВД ниже 4400об/мин.
При запуске двигателя на 100 сек. после достижения частоты вращения ротора ВД 2600 об/мин проходит аварийный останов «Не соответствие частоты вращения ВД при пуске», если обороты ВД ниже 5800об/мин.
В программно-техническом комплексе Series 4 при достижении частоты вращения ротора ВД 5300 об/мин. начинается отсчет 300 сек. задержки, модуль GT переходит в статус «ПРОГРЕВ ТВД» и в работу вступает алгоритм регулирования частоты вращения ТВД. Частота ТВД увеличивается до 5850об/мин. и в течении времени прогрева поддерживается на этом уровне.
По сигналу об окончании прогрева (истечении 300 сек.) модуль переключается в статус «УПРАВЛЕНИЕ СТ», и в работу включается алгоритм регулирования частоты вращения СТ.
Одновременно модуль GT переключается на дистанционное управление частотой вращения СТ по уставке от модуля распределения нагрузки РС. При этом модуль РС переключается в статус «СТОП».
В штатной автоматике при достижении частоты вращения ВД 5800 об/мин формируются команды:
- отключение перестройки РТ (650);
- запуск с БАЗ окончен;
- включается задержка времени 300 сек.;
- отключается ПНУ;
- через 10сек. отключается ПНС;
- включается защита по Рм.на входе Д, Рм . САР, Рм. на входе СТ.
Когда прогрев двигателя будет закончен - сработает задержка времени 300 сек., отключится индикация «Автоматический пуск», включится табло индикации «Кольцо».
В программно-техническом комплексе Series 4 в процессе роста частот вращения роторов при достижении частоты вращения СТ уставки 3700 об/мин. модуль GT переключается в статус «УПРАВЛЕНИЕ СТ» и в работу включается алгоритм регулирования частоты вращения СТ.
В процессе роста частот вращения роторов при достижении частоты вращения СТ уставки 3850 об/мин. модуль АS переключается в статус «РАБОТА» и прикрывает АПК.
После выполнения указанных операций ГПА работает на режиме «Кольцо». В программно-техническом комплексе Series 4 модули GT, PC, AS находятся в следующих статусах:
▪ модуль GT – в статусе «УПРАВЛЕНИЕ СТ»,
▪ модуль РС – в статусе «СТОП»,
▪ модуль AS – в статусе «РАБОТА».
Загрузка ГПА в магистраль
При нажатии кнопки «Магистраль» на стойке УПИ или АРМ штатной автоматики в программно-техническом комплексе Series 4 модуль GT переключается на дистанционное управление частотой вращения СТ, модуль РС переключается в статус «ВВОД ГПА В МАГИСТРАЛЬ» и увеличивает задание по частоте вращения СТ модулю GT. При этом растет давление на выходе Нагнетателя.
При достижении разности между давлением на выходе нагнетателя и давлением в коллекторе нагнетания КЦ 0,2 кг/см2 модуль PC переключается в статус «РАБОТА» и включается в работу под управлением от модуля регулирования КЦ. Одновременно в САУ ГПА выдается сигнал (СV) о выходе агрегата в Магистраль.
При работе ГПА в режиме «Магистраль» модули программно-технического комплекса Series 4 GT, PC и AS находятся в следующих статусах:
▪ модуль GT в статусе «УПРАВЛЕНИЕ СТ»,
▪ модуль PC в статусе «РАБОТА»,
▪ модуль AS в статусе «РАБОТА».
Управление агрегатом при нормальном останове
Нормальный останов производится по команде оператора только с режима работы агрегата «Кольцо».
После нажатия кнопки «НО» УПИ, АРМ или кнопочного пульта УПИ, при выборе режима «Автоматического управления», загорается технологическая сигнализация «Нормальный останов» и формируются команды:
- включение масло- насосов ПНС, ПНУ;
- на закрытие крана №2;
- включается временная задержка 300 сек. для охлаждения Двигателя на холостом ходу;
- подается сигнал в программно-технический комплекс Series 4 «Нормальный останов».
В программно-техническом комплексе Series 4 модуль GT переключается на дистанционное управление частотой вращения СТ. При достижении разности между давлением на выходе нагнетателя и давлением в коллекторе нагнетания КЦ 0,2 кг/см2 модуль GT переключается в статус «НОРМАЛЬНЫЙ ОСТАНОВ». Выдает сигнал на отключение индикации «Кольцо» в штатной автоматике. Снижает частоту вращения ТВД по программе, принятой для нормальных остановов ГПА- Ц -16, используя внутреннюю уставку по частоте вращения.
Модуль РС переключается в статус «СЛЕЖЕНИЕ».
Модуль АS переключается в статус «АПК ОТКРЫТЬ» при снижении частоты вращения СТ до уставки 3850об/мин и полностью открывает АПК.
При достижении частотой вращения ТВД уставки 5300 об/мин. модуль GT переключается в статус «ОХЛАЖДЕНИЕ ТВД» и обеспечивает стабилизацию частоты вращения на этом уровне.
По истечении 300 сек. в САУ ГПА:
- закрывается кран №12, открывается кран №9;
-закрывается СК;
- после полного закрытия крана №12 или закрытия СК формируется команда на закрытие кранов №1 и №6.
В программно-техническом комплексе Series 4 модуль GT переключается в статус «СТОП» и полностью закрывает ТРК.
После закрытия кранов №1 и №6 включается задержка времени 300сек. для полной остановки Двигателя, открывается кран №5.
После открытия крана №5 и снижения давления газа в полости нагнетателя до 5 кг/см2 отключается маслонасос ПНУ.
Через 300 сек. после закрытия кранов №1, №6 отключаются вентиляторы ВВОУ, ВОД, ВМОД, ВМОН, маслонасос ПНС, гаснет табло технологической сигнализации «НО» в УПИ.
Управление агрегатом при аварийном останове
Аварийный останов производится по команде оператора с блока автоматики, с ГЩУ нажатием кнопки «АО» УПИ, АРМ или кнопочного пульта УПИ, а также при срабатывании одной из защит.
Защиты, приводящие к останову со стравливанием газа из полости нагнетателя:
§ Температура газа на входе СТ > 670 °С (при пуске > 570);
§ Помпаж Д;
§ Помпаж Н;
§ Низкий уровень масла в МБД (> 600 мм от крышки бака);
§ Низкий уровень масла в МБН (> 480 мм от крышки бака);
§ Обороты ротора СТ > 6000 об/мин;
§ Частота вращения ВС > 3600 об/мин;
§ Нет ~220 В, 50 Гц в течение часа;
§ Осевой сдвиг ротора Н > 0,7 мм или < -1 мм;
§ Самопроизвольная перестановка кранов 1 и 2;
§ Пожар в отсеке Д и Н;
§ Аварийная остановка по команде оператора.
Защиты, приводящие к останову со стравливанием газа из полости нагнетателя при наличии устойчивого сигнала от соответствующего датчика в течении 3 сек.:
§ Температура масла на выходе УПН > 80 °С;
§ Температура масла на выходе ЗПН > 80 °С;
§ Температура масла на выходе ППН > 80 °С;
§ Температура газа на выходе Н > 90 °С;
§ Загазованность отсека Н и отсека Д > 1,0 %;
§ Давление масла смазки Н <0,8 кг/см2;
§ Перепад давления масло-газ Н<0,3 кг/см2;
§ Вибрация ротора нагнетателя > 80 мкм.
Защиты, приводящие к останову без стравливания газа из полости нагнетателя:
§ Не открытие крана №6 (по истечении 30 сек после NВД>2600 об/мин);
§ Нет зажигания (по истечении 75 сек после вкл. БАЗ в работу);
§ Давление пускового газа > 5 кгс/см2;
§ Утечка топливного газа;
§ Несоответствие частоты вращения ротора ВД при пуске;
§ Несоответствие положения РНА режиму;
§ Несоответствие положения РНА и КПВ при пуске.
Защиты, приводящие к останову без стравливания газа из полости нагнетателя при наличии устойчивого сигнала от соответствующего датчика в течении 3 сек.:
§ Давление топливного газа < 18 кгс/см2;
§ Температура масла на выходе СТ > 140 °С;
§ Температура масла на выходе СТ > 140 °С;
§ Давление масла на входе Д < 2,3 кгс/см2;
§ Давление масла на входе СТ < 1,1 кгс/см2;
§ Давление масла на входе САР < 18 кгс/см2;
§ Вибрация узлов Д > 60 мм/с.
Система защиты агрегата запоминает первопричину аварии и высвечивает в УПИ и АРМ сообщение с наименованием параметра, вызвавшего аврийный останов агрегата.
При аварийной остановке агрегата в устройстве УПИ и АРМ высвечивается технологическая сигнализация АО.
В процессе аварийного останова выполняются следующие операции:
§ Включаются маслонасосы ПНС, ПНУ, СК.
§ Включается индикация расшифровка причины аварии.
§ Отключается зажигание, электромагнит ВС
§ Закрываются краны №11, №12, №4, №2.
§ Открываются краны №9, №10.
§ подается сигнал в программно-технический комплекс Series 4 «Аварийный останов».
В программно-техническом комплексе Series 4 модуль GT переключается в статус «СТОП» и полностью закрывает ТРК.
После полного закрытия крана №12 или закрытия СК формируется команда на закрытие крана №1 и крана №6. После закрытия кранов №1, №6 снимается команда закрытие СК.
Если аварийный останов агрегата осуществляется по каналу, не предусматривающему стравливание газа, то после закрытия крана №1 и крана №6 высвечивается сообщение технологической сигнализации «ГАЗ В НАГНЕТАТЕЛЕ» и включается временная задержка 300 сек. Через300 сек. отключаются вентиляторы ВОУ, ВОД, ВМОД и ВМОН.
Если аварийный останов агрегата осуществляется по каналу, предусматривающему стравливание газа, то после закрытия крана №1 и крана №6 открывается кран №5. После падения давления газа в нагнетателе до 5 кг\см2 отключается маслонасос ПНУ и отключается технологическая сигнализация «ГАЗ В НАГНЕТАТЕЛЕ». После срабатывания временной задержки 300 сек. и закрытия крана №1 и крана №6 все последующие операции происходят, как и в случае аварийного останова, не предусматривающего стравливания газа.
Если аварийный останов агрегата вызван пожаром в отсеке двигателя или нагнетателя, то в процессе останова выполняются те же операции по перестановке механизмов, что и при остановке со стравливанием газа, за исключением команды на включение маслонасосов ПНС и ПНУ. Дополнительно отключается вентилятор ВВН.
Алгоритм экстренного аварийного останова
При нажатии кнопки «ЭО» на кнопочном пульте стола оператора происходит следующее отключается питание с выходных реле, работающих через алгоритм управления (отключаются исполнительные механизмы от управления).
Через отдельные реле экстренного останова одновременно подаются команды:
§ на закрытие кранов №1, №2, №4, №6, №11, №12;
§ на открытие кранов №5, №9, №10;
§ на закрытие СК;
§ на включение ПНС, ПНУ.
Происходит аварийный останов агрегата со стравливанием.
Команды подаются до деблокировки экстренного аварийного останова. Снятие команд (деблокировка) осуществляется только нажатием кнопки «АО» на кнопочном пульте стола оператора.