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.