Система автоматического управления

 

8.1 САУ ГПА должна отвечать общим техническим требованиям [8].

8.2 САУ ГПА должна обеспечивать работу ГПА на всех режимах без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

САУ ГПА должна быть единой информационно-управляющей системой ГПА, включая его основное и вспомогательное оборудование.

8.3 САУ ГПА должна иметь в своем составе следующие функциональные устройства:

- датчики технологических параметров, специализированные аппаратные средства контроля;

- ПТС, размещаемые в блок-боксах, стойках, шкафах, приборных контейнерах, на панелях;

- блок экстренного аварийного останова;

- исполнительные механизмы, задействованные в регулирующих функциях САУ;

- резервный пульт или панель управления, размещаемые, как правило, в операторной КЦ(КС);

- средства локальной связи;

- сервисные устройства.

8.4 Средства САУ относятся к особой группе электроприемников первой категории электроснабжения согласно Правилам устройства электроустановок [9]. Основное питание - 220 В, 50 Гц. Резервный источник питания - аккумуляторная батарея (220 В). Переключение САУ агрегата на резервный источник питания (при исчезновении напряжения на основном) и обратно должно осуществляться автоматически средствами САУ агрегата и не оказывать влияния на выполнение всех функций. Одновременное отключение обеих сетей не допускается.

Питание датчиков ГПА, а также исполнительных механизмов двигателя и нагнетателя напряжением 24 В постоянного тока осуществляется от блоков питания САУ.

8.5 САУ агрегата должна интегрироваться в цеховую систему сбора и передачи информации (SCADA). Тип интерфейсов и протоколов обмена согласовывается с разработчиком АСУ ТП КЦ.

8.6 При оснащении ГПА агрегатной установкой охлаждения газа после его компримирования САУ должна реализовывать алгоритм управления вентиляторами АВО газа.

8.7 САУ должна обладать модификационной способностью за счет возможности изменения программного обеспечения при пусконаладочных работах в условиях КС.

8.8 Требования к надежности САУ должны устанавливаться в соответствии и в обеспечение требований к надежности ГПА в целом.

8.9 САУ ГПА должна реализовывать следующие функции.

8.9.1 Функции управления:

- автоматическая реализация динамических режимов (перевод ГПА из одного статического режима в другой по заданному алгоритму) по команде оператора (в местном режиме управления), по команде САУ верхнего уровня (в дистанционном режиме управления) или при срабатывании ограничительной уставки или аварийной защиты;

- автоматический контроль времени выдачи команд на исполнительные механизмы, имеющие сигнализаторы положения на всех режимах работы ГПА;

- блокировка несанкционированных действий оператора.

8.9.2 Функции регулирования:

- стабилизация основных технологических параметров, таких как давление, расход, отношение давлений ЦБК (отклонения стабилизируемого параметра от заданного значения не должны превышать 0,5 %);

- регулирование частоты вращения роторов, включая автоматическое поддержание частоты вращения ротора ЦБК, в соответствии с заданием диспетчера (оператора) или САУ КЦ;

- ограничительное регулирование при достижении параметрами ГПА предельных значений;

- автоматический переход на альтернативные алгоритмы регулирования («стратегии выживания») при отказе отдельных измерительных каналов;

- противопомпажное регулирование и защита ЦБК (с учетом взаимодействия с цеховым уровнем регулирования);

- защита от ошибочных действий оператора.

8.9.3 Функции противоаварийной защиты ГПА:

- непрерывный анализ технологических процессов для выявления аварийных ситуаций;

- включение соответствующей аварийной защиты при достижении каким-либо параметром недопустимого значения;

- экстренный аварийный останов со стравливанием газа из контура ЦБК по упрощенному алгоритму.

8.9.4 Информационные функции:

- сбор информации с датчиков по физическим каналам связи и с интеллектуальных датчиков по уплотненным каналам связи;

- автоматический оценочный расчет в масштабе реального времени ряда косвенных параметров ГПА (отношение давлений, средняя температура газа за силовой турбиной, расход топливного газа, помпажный запас, КПД, мощность и др.), участвующих в регулировании;

- непрерывное представление на АРМ значений измеряемых, расчетных и технологических параметров ГПА (по вызову оператора), а также значений уставок предупредительной и аварийной сигнализацией в единицах физических величин по ГОСТ 8.417;

- представление на экране АРМ мнемосхем ГПА и его систем с указанием положения исполнительных механизмов;

- представление оператору аварийно-предупредительной сигнализации;

- автоматическое запоминание первопричины срабатывания аварийной сигнализации;

- предоставление оператору сообщения о блокировке ручного (дистанционного) управления исполнительными механизмами ГПА при попытке некорректного управления;

- формирование массивов информации для распечатки на принтере или записи на внешнем машинном носителе необходимой отчетной документации периодически или по вызову оператора;

- обмен информацией с САУ и АСУ вышестоящего уровня (КЦ) и со смежными системами ГПА (системой пожаротушения и контроля загазованности, системой управления МП, системой энергоучета и т.д.) по физическим и уплотненным каналам связи.

8.9.5 Функции архивирования:

- архивирование параметров ГПА с момента подачи команды пуска до окончания цикла охлаждения двигателя после останова;

- выбор архивируемых параметров персоналом (с соответствующим уровнем доступа) из списка параметров, обрабатываемых САУ ГПА.

Конкретные требования к реализации функций архивирования формируются в техническом задании на создание конкретных САУ.

8.9.6 Функции контроля (самодиагностика) САУ ГПА:

- автоматический непрерывный контроль целостности цепей управления и защиты;

- автоматический контроль исправности оборудования САУ ГПА до сменного блока;

- сигнализация отказа с указанием устройства, места, времени, даты и вида отказа;

- сигнализация сбоев в работе программного обеспечения ПТС.

8.9.7 Вспомогательные функции:

- сохранность программного обеспечения САУ ГПА и информации при полном отключении внешних источников питания;

- автоматический контроль наличия питания на основных модулях и устройствах системы;

- гальваническая развязка входных и выходных сигналов, в том числе в искробезопасном исполнении, в соответствии с ГОСТ 22782.5;

- проверка исполнения управляющих воздействий;

- блокировка сигнализации и защит и другие действия, осуществляемые персоналом, имеющим доступ соответствующего уровня.

8.10 САУ ГПА должна обеспечивать реализацию следующих технологических функций верхнего уровня:

- функционирование ОСОДУ Единой системы газоснабжения (ЕСГ) и ее элементов;

- функционирование комплексов моделирования и оптимизации магистральных газопроводов (КМО);

- функционирование системы ТОР, включая диагностические функции;

- ПЭМ;

- энергетический мониторинг, в том числе для целей нормирования и энергоаудита.

8.11 Рекомендуемый перечень параметров сигнализации, защиты и измерений приведен в таблице Е.1 (приложение Е).

8.12 Минимальные требования к точности измеряемых технологических параметров для обеспечения технологических и диагностических задач:

- давление газа на входе и выходе ГПА ± 0,02 МПа;

- температура газа на входе и выходе ГПА ± 0,2 °C;

- частота вращения ЦБК ±0,1 %;

- расход технологического газа (производительность ЦБК) ± 3-4 %;

- расход топливного газа ± 1 %.

8.13 С целью ограничения сбросов газа в атмосферу из контура нагнетателя при пуске и останове ГПА рекомендуется:

- при нормальном останове выбор алгоритма (без стравливания или со стравливанием газа из контура) осуществлять по решению оператора;

- при вынужденном автоматическом останове ГПА алгоритм останова со стравливанием газа из контура предусматривать по следующим аварийным сигналам: «Неисправность уплотнения («сухого» или масляного)», «Пожар», «Осевой сдвиг ЦБК», «Вибрация ЦБК», «Давление смазки ЦБК», «Помпаж ЦБК», «Аварийная загазованность отсеков ГТУ и ЦБК», «Уровень масла в маслобаке ЦБК», «Исчезновение переменного напряжения в течение заданного периода», «Температура подшипников ЦБК», «Отказ системы магнитного подвеса ротора», «Аварийный останов цеха»; по остальным аварийным сигналам дальнейшее решение принимает оператор.

 

Примечание – Для ДКС, компримирующих сероводородосодержащий газ, устанавливаются дополнительные требования, определяемые в проекте ДКС.

 

8.14 Система (подсистема) противопомпажного регулирования и защиты ЦБК.

8.14.1 Система должна осуществлять функции противопомпажного регулирования нагнетателя на всех режимах работы путем управления клапаном рециркуляции компримируемого газа и защиты (остановки) ГПА при неустранимых помпажных явлениях.

8.14.2 Противопомпажный регулятор должен управлять клапаном рециркуляции для обеспечения перепуска газа, минимально необходимого для безпомпажной работы нагнетателя и адекватного величине и скорости действующих возмущений.

8.14.3 Должно быть обеспечено оперативное представление режимных параметров агрегата в цифровой и графической форме, а также их запись и хранение.

Система должна работать в реальном масштабе времени и в наглядной форме отражать на экране положение рабочей точки на характеристике ЦБК и линии настройки противопомпажного регулятора.

8.14.4 Алгоритм расчета рабочей точки ЦБК должен учитывать параметры состава газа или быть независимым от них.

8.14.5 Должна быть обеспечена возможность изменения запаса производительности по помпажу – расстояния между линией настройки противопомпажных регуляторов и границей помпажа.

8.14.6 Система должна предотвращать развитие помпажных колебаний и осуществлять защиту ГПА в условиях штатных режимных изменений, а также при нештатных (аварийных) нарушениях режима работы КС.

Ориентировочный перечень возможных изменений (нарушений) режима работы КС:

- повышение или понижение давления на входе КС в пределах штатного диапазона;

- аварийный останов предыдущей или последующей КС;

- аварийный останов параллельно работающего КЦ;

- вывод на «кольцо» и загрузка параллельно работающего КЦ;

- вывод параллельно работающих агрегатов на «кольцо»;

- вынужденный останов параллельно работающих ГПА;

- разрыв ниток газопровода;

- несанкционированное закрытие/открытие технологических кранов КС;

- повышение гидравлических сопротивлений аппаратов и технологических коммуникаций;

- технологический процесс очистки полости газопровода;

- аварийный останов одного из последовательно работающих КЦ, аварийный останов ГПА в одном из последовательно работающих КЦ, вывод на «кольцо» и загрузка одного из последовательно работающих КЦ ДКС;

- ошибки персонала и другие причины.

8.15 Система (подсистема) контроля и учета выбросов загрязняющих веществ АСК-ЗВ с выхлопными газами ГТУ

8.15.1 Система АСК-ЗВ предназначена для автоматического измерения текущих концентраций, определения текущей мощности выброса и определения массы валового выброса за отчетный период загрязняющих веществ – оксидов азота NO_X и оксида углерода CO.

8.15.2 Допускается применение альтернативных систем АСК-ЗВ-Х без непрерывного измерения концентраций, т.е. с использованием режимных экологических характеристик ГТУ и их периодической проверкой переносными газоанализаторами (в зарубежной практике эти системы имеют обозначение PEMS).

8.15.3 Требования к системе АСК-ЗВ (по измеренным концентрациям)

8.15.3.1 Номенклатура, диапазоны и погрешности измерения концентраций:

- оксиды азота NO_X - 0-200 (± 10) мг/м³;

- оксид углерода CO – 0-500 (± 10) мг/м³;

- кислорода О₂ - 0-20,95 (± 0,2) %;

- диоксид углерода CO₂ – 0-3,5 (± 0,1) %.

8.15.3.2 Система АСК-ЗВ включает следующие элементы:

- устройство отбора и транспортировки проб (не требуется при использовании методов измерения в потоке газов);

- блок анализаторов;

- устройство (или расчетный метод в составе САУ) измерения расхода продуктов сгорания;

- измерения теплотехнических параметров ГТУ (в составе САУ);

- программное обеспечение (в составе агрегатной САУ).

8.15.3.3 Устройство отбора и транспортировки проб должно соответствовать СТО Газпром 2-3.5-038 и исключить возможность конденсации влаги в процессе транспортировки.

8.15.3.4 В зависимости от особенностей конкретного типа ГТУ могут быть использованы следующие методы для определения расхода выхлопных продуктов сгорания:

- по измеренному перепаду давлений на тарированном входном устройстве осевого компрессора ГТД;

- по расходной характеристике турбины ГТУ (основной параметр – давление после компрессора ГТД);

- с применением осредняющих трубок скоростного напора в выхлопном газоходе. Должно быть обеспечено методическое и экспериментальное обоснование метода.

8.15.3.5 Представление информации осуществляется по следующим показателям:

- атмосферные условия (давление, температура, влажность);

- текущие концентрации ЗВ, мг/м³;

- текущие концентрации O₂ и CO₂, %;

- масса выброса ЗВ (NO_X и CO) за последний час, кг/ч;

- сумма ЗВ (NO_X и CO) за последние сутки, т/сут;

- сумма ЗВ (NO_X и CO) за последний месяц (т/мес.) и квартал (т/кв.).

8.15.4 Требования к системе АСК-ЗВ-Х (по экологическим характеристикам ГТУ)

8.15.4.1 Система должна обеспечивать расчетное определение параметров выброса NO_X и CO, базируясь на паспортных режимных экологических характеристиках и штатных измерениях теплотехнических параметров ГТУ (при необходимости их номенклатура расширяется до требуемого объема, включая, например, влажность воздуха, расход продуктов сгорания методами по 8.15.3.4 и т.д.).

Соответствие паспортных и фактических характеристик конкретной ГТУ периодически (1–2 раза в год) контролируют переносными газоанализаторами.

 

Примечание – В настоящее время указанный принцип контроля выбросов на КС реализуется в неавтоматизированном виде на основе утвержденных инструкций.

 

8.15.4.2 Для новых ГТУ функции АСК-ЗВ-Х реализуются агрегатной САУ, для эксплуатируемых ГТУ она может быть дополнительно поставляемой системой.

8.15.4.3 Должно быть обеспечено методическое и экспериментальное обоснование метода для каждого типа ГТУ.

8.15.4.4 По результатам контрольных измерений фактических концентраций ЗВ должна быть обеспечена возможность корректировки исходных данных программного обеспечения.