СИСТЕМА ВИБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для вибрационного контроля и защиты технологического оборудования, в частности, газоперекачивающих агрегатов (ГПА). В системах, связанных с производством, транспортом и распределением энергоносителей, в частности, в газотранспортных системах, актуальной является задача управления риском, т.е. поддержания его значения на уровне, допустимом и обоснованном по экономическим и социальным критериям.
Решение этой задачи требует разработки эффективных методов и систем контроля технического состояния и защиты ГПА, выполняющих функцию защиты оборудования от повышенных вибраций и позволяющих определять те состояния ГПА, которые являются предвестниками критического (аварийного) состояния, и проводить ремонтно-техническое обслуживание ГПА "по фактическому состоянию", облегчая тем самым процесс управления производственными рисками при минимизации финансовых, технических и временных затрат.
Известна подсистема параметрической диагностики ГПА), c газотурбинным приводом, включающая датчики контролируемых параметров, соединенные с устройством сбора информации и блоки, обеспечивающие диагностику проточной части газотурбинной установки (ГТУ) и центробежного нагнетателя (ЦБН), а также определение характеристик температурного поля за турбиной, механизации проточной части, маслосистемы, вибрации, запуска и остановки двигателя, наработки двигателя и агрегатов ГТУ (Газотурбинные технологии. 2002 г., №2, с.20-23).
Известная подсистема не обеспечивает возможностей для оценивания текущего технического состояния вращающихся узлов и автоматической защиты оборудования от повышенных вибраций. Кроме того, использование параметрической информации из системы автоматического управления и регулирования ГПА для последующего анализа технических характеристик оборудования в процессе эксплуатации агрегата требует введения сложных процедур алгоритмического диагностирования, предъявляющих повышенные требования к измерительным устройствам. Это существенно снижает эффективность использования таких алгоритмов на большинстве эксплуатируемых ГПА.
Задачей настоящей полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков.
Технический результат заключается в повышении производительности системы, обеспечении точной и надежной оценки текущего технического состояния динамических элементов технологического оборудования и обеспечении автоматической защиты оборудования от повышенной вибрации.
Технический результат обеспечивается тем, что система вибрационного контроля и защиты технологического оборудования включает блок преобразования и обработки сигналов (БПО), соединенный с установленными на технологическом оборудовании датчиками вибрации через блок усиления и согласования, обеспечивающий возможность преобразования выходных сигналов датчиков вибрации, и выполненный с возможностью регистрации полученных результатов измерений, их сравнения с установками, заранее внесенными в его память, и формирования при необходимости управляющего сигнала на выключение технологического оборудования. Кроме того, БПО выполнен с возможностью передачи результатов измерений и результатов сравнения с установками на сервер системы через сетевое оборудование. При этом сервер системы выполнен с возможностью архивирования результатов измерений и передачи данных на автоматизированное рабочее место (АРМ), снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения текущего состояния технологического оборудования, а также при необходимости в систему автоматизированного управления (САУ) диагностируемого технологического оборудования через локальную вычислительную сеть предприятия.
Техническая сущность полезной модели поясняется иллюстрацией, на которой в виде схемы отображена работа настоящей системы на примере контроля и защиты технологического оборудования ГПА.
Изображенная на иллюстрации система, в частности, обеспечивает вибрационные контроль и защиту технологического оборудования ГПА, а именно, центробежного нагнетателя (ЦБН) и газотурбинной установки (ГТУ).
Датчики, размещаемые в корпусе ЦБН, обеспечивают контроль относительной вибрации вала ротора ЦБН ГПА, в частности, вертикальной и горизонтальной составляющих виброперемещения, частоты вращения ротора и контроль осевого сдвига ротора. Датчики абсолютной вибрации размещают на корпусе ГТУ, они обеспечивают измерение горизонтальной, вертикальной и осевой составляющих абсолютной вибрации.
Блок преобразования и обработки сигналов (БПО) вибрационного контроля и защиты позволяет осуществлять вибрационный контроль и формировать управляющие сигналы в САУ агрегата, что гарантирует защиту машин от повышенной вибрации. БПО вибрационного контроля и защиты осуществляет обработку сигналов, поступающих по входным каналам, решает задачи контроля в реальном времени, а также при необходимости обеспечивает передачу входного сигнала на внешние автоматизированные системы различного назначения. Кроме того, БПО выполнен с возможностью анализа измеренных параметров путем сравнения с заранее введенными в него значениями параметров (установками), а также формирования управляющего сигнала на выключение оборудования при превышении значений результатов измерений предельно допустимых параметров.
БПО вибрационного контроля и защиты может быть выполнен модульным. При этом каждый модуль может работать автономно. В состав блока могут быть включены блок питания, интерфейсный модуль и модули контроля безопасности.
Интерфейсный модуль позволяет осуществлять конфигурирование и экспорт данных, и позволяет устанавливать связь с внешними системами по промышленным сетям передачи данных (TCP/IP Ethernet, MODBUS RTU и пр.).
Модули контроля безопасности являются независимо функционирующими модулями контроля, обеспечивающими решение задач контроля технического состояния и защиты объектов диагностики с помощью модулей ввода/вывода и соответствующих программно-аппаратных средств.
Блок усиления и согласования предназначен для преобразования сигналов, поступающих от измерительных датчиков, соответственно параметрам входов блоков преобразования и обработки сигналов, а также для обеспечения параметров входных и выходных электрических цепей датчиков на соответствие требованиям отраслевых норм к таким цепям.
Сервер представляет собой аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий сбор, накопление и архивирование информации, получаемой от блока преобразования и обработки сигналов, выдачи информации на АРМ, а также предоставление доступа пользователям системы к накопленной информации.
АРМ снабжено компьютером для анализа оператором технического состояния технологического оборудования при помощи устройства цветного мнемонического отображения текущего состояния объекта диагностики.
Сетевое оборудование представляет собой комплекс технических средств (сетевой коммутатор) и каналов связи, позволяющих обеспечить согласованную работу элементов системы и при необходимости передачу данных в САУ ГПА при помощи сервера и локальной вычислительной сети предприятия.
Настоящая система работает следующим образом.
В процессе эксплуатации технологического оборудования ГПА происходит изменение его технологических параметров, обусловленных старением и износом. При этом датчики измерения абсолютной и относительной вибрации и прочих параметров преобразуют механические колебания в электрический сигнал, который передается в блок преобразования и обработки сигналов через блок усиления и согласования. Блок преобразования и обработки сигналов осуществляет сбор и анализ измеренных параметров путем сравнения текущих показаний с заранее введенными в него значениями параметров (установками). При превышении значений результатов измерений предельно допустимых параметров блок преобразования и обработки отключает технологическое оборудование ГПА, а при их приближении к предельно допустимым значениям он формирует управляющий сигнал в САУ технологического оборудования ГПА для корректировки работы оборудования.
Сервер системы выполняет архивирование измеренных параметров и результатов анализа, и передает результаты на АРМ и в локально-вычислительную сеть предприятия. Система вибрационного контроля и защиты может работать в среде локальной вычислительной среды предприятия, в которую входят другие компьютеры, принтеры, серверы и пр. или в среде Интернет. В процессе эксплуатации система формирует пакет цифровых символьных и текстовых донесений о результатах оценки состояния оборудования и заносит соответствующие значения на сервер. Одновременно компьютер автоматизированного рабочего места периодически во времени с заданной частотой производит опрос сервера и блоков преобразования и обработки сигналов и отображает результаты опроса на мнемосхеме монитора, светодиодном экране или с помощью видеопроектора на экране настенного планшета. Дежурный диспетчер визуально оценивает состояние объекта диагностики по информации, отображаемой на мнемосхемах монитора и (или) настенном экране, и принимает решение о проведении технического обслуживания оборудования и (или) вызове аварийной бригады.