Файл: Автоматическое управление газотурбинными установками..pdf

Следует также иметь в виду, что поступившая дискретная инфор­ мация не всегда может быть использована сразу по ее восприятии, часто она должна быть сохранена и сопоставлена с последующими или предыдущими сообщениями. Кроме того, одна и та же информа­ ция иногда используется многократно, поэтому в ряде случаев возникает необходимость в ее хранении. Функции таких хранилищ выполняют различные запоминающие устройства, являющиеся со­

ствие исполнительных органов, так как это требует мощностей, значительно больших, чем мощности выходных цепей логических схем или регуляторов. Поэтому возникает потребность в промежуточ­ ных усилителях. Такие усилители входят обычно в комплект логи­ ческих элементов или регуляторов, образуя с ними комплексную установку.

В настоящее время имеется пять основных видов усилителей:

'магнитные, транзисторные, тиристорные, гидравлические, пневма­ тические.

Здесь и далее пойдет речь только об электрических усилителях. В гл. V будут подробно рассмотрены электрогидравлические уси­ лители.

Выбор того или иного вида электрического усилителя зависит от ряда факторов: потребного для исполнительного механизма рода тока и напряжения, характера выходного сигнала логического устройства (статический или динамический), требуемого быстро­ действия (и т. д.), а также от наличия источников питания. Этот вопрос тесно связан с выбором типа логических элементов и должен решаться совместно с ним.

Магнитные усилители, как правило, не требуют специальных источников питания, они питаются от промышленной сети перемен­ ного тока. Магнитные усилители обладают стабильными характе­ ристиками, способны обеспечивать значительные выходные мощности и большие коэффициенты усиления. Их основными недостатками являются: сравнительно большое время переходного процесса;' пропорциональность объема (а следовательно, и стоимости) выходной

мощности; недопустимость существенных отклонений сопротивления нагрузки от номинального значения, т. е. эти усилители лишены универсальности. Эти ограничения наряду со сравнительно высокой стоимостью делают в ряде случаев желательным переход к другим видам усилителей.

Усилители на полупроводниковых триодах (транзисторные) тре- . буют для питания источник постоянного тока. Они более универ­ сальны по величине сопротивления нагрузки и обладают высоким быстродействием. Но большинство современных транзисторов спо­ собно работать в области напряжений на нагрузке, не превыша­ ющих 30—60 в, таким образом, они не могут использоваться для

27

Тиристоры (управляемые полупроводниковые диоды) позволяют создавать усилители, способные р'аботать в широком диапазоне напряжений и токов при небольшой инерционности и скромных размерах. Их недостатком является сложность схем и сравнительно высокая стоимость. Кроме того, этот вид усилителей не изготовляется промышленностью серийно, что вынуждает каждый раз проекти­ ровать схемы и подбирать параметры входящих в них элементов, а также кустарно проводить сборку, наладку и регулировку изго­ товленных образцов. Выбор выходных усилителей (если они не

ипо характеру работы (реверсивный электродвигатель регулятора, соленоидные клапаны для пневматических приводов задвижек, устройство для зажигания факела, валоповоротное устройство, контакторы маслонасосов и т. д.). Исполнительные устройства являются технологическим оборудованием газотурбинного агрегата

иописываются в главах IV и V.

Принципы построения систем автоматического управления

На начальном этапе внедрения газотурбинных установок упра­ вление ими на компрессорных станциях магистральных газопроводов имело двухступенчатую структуру. Первым пунктом управления отдельной газотурбинной установкой являлся местный щит агрегата, расположенный в машинном зале в непосредственной близости от агрегата. Второй — пункт управления несколькими установками (высший по иерархии) — размещался в помещении главного щита управления (ГЩУ) цеха. Основное рабочее место оператора, обслу­ живающего установку, находилось у местного щита.

Система управления, построенная по этому принципу, существует на большинстве компрессорных станций и поныне. Она позволяет оператору, находящемуся у местного щита, осуществлять автомати­ ческий пуск агрегата по заданной программе от одного командного импульса или управлять дистанционно отдельными узлами агрегата с помощью индивидуальных органов управления. В последнем случае последовательность пусковых операций и временные интер­ валы между ними могут определяться обслуживающим персоналом, однако нарушения установленной последовательности, способные привести к аварийной ситуации, исключаются соответствующими блокировочными связями в системе управления.

Необходимая оператору для пуска и эксплуатации агрегата информация обесценивается установленными на местном щите кон­ трольно-измерительными приборами и системой сигнализации сле­ дующего назначения. Т е х н о л о г и ч е с к а я (или р е ж и м -

.28

чен»), а также всего агрегата в целом («Готов к пуску», «Идет пуск», «Агрегат в работе» и т. д.). П р е д у п р е ж д а ю щ а я сигнали­ зация оповещает оператора о выходе одного из контролируемых параметров (и какого именно) за пределы нормы. А в а р и й н а я сигнализация расшифровывает причину автоматической экстренной остановки агрегата.

Контрольно-измерительная аппаратура, размещенная на местном щите, позволяет оператору следить за всеми существенными пара­ метрами агрегата. Для регистрации наиболее важных из них, таких, как температура газа перед турбиной и температура подшипников агрегата, используются самопишущие приборы. Однако большинство параметров контролируется простыми показывающими приборами, и оператор вынужден сам заносить значения этих параметров в суточ­ ную ведомость.

Следует отметить, что часть приборов контроля располагается не на местном щите, а в других удобных местах. Объясняется это прежде всего тем, что газотурбинная установка имеет большое число контролируемых параметров и размещение всех приборов на одном щите затруднило бы действия оператора. Поэтому те при­ боры, которые служат для контроля второстепенных параметров и не требуют постоянного наблюдения или регистрации их показаний, размещаются отдельно. Кроме того, предпочтительно размещать гидравлические и электрические приборы раздельно. Например, основные приборы для измерения давления масла в системе регули­ рования и смазки находятся на передней панели блока регулирующих устройств, непосредственно у мест отбора импульсов.

Вторая ступень управления — ИДУ — имеет в описываемой структуре более ограниченные функции. Обычно этот щит строится пбагрегатно, т. е. из отдельных панелей, на каждой из которых сосредоточена аппаратура, относящаяся к одному агрегату. Функции управления, осуществляемые с агрегатной панели ГЩУ, ограничи­ ваются дублированием операций автоматического пуска, нормальной и аварийной остановки и управления режимом работающего агрегата путем воздействия на задатчик регулятора скорости. В, соответ­ ствии с этими функциями объем информации, поступающей на агре­ гатную панель, ограничен технологической сигнализацией о состоя­ нии собственно агрегата («Готов к пуску», «Агрегат в работе» и т. д.) и обобщенными, без расшифровки, предупреждающим и аварийным сигналами. Информация о состояний отдельных узлов газотурбинной установки типа «Открыт» — «Закрыт» сохранена только для кранов технологической обвязки нагнетателя и для задатчика регулятора скорости.

Установленные на агрегатной панели ГЩУ контрольно-измери­ тельные приборы позволяют контролировать пять наиболее важных параметров, характеризующих режим газотурбинной установки: температуру газа перед турбиной высокого давления, скорости

29

вращения валов'турбин высокого и низкого давленыя и давление газа до и после нагнетателя.

Еще раз подчеркнем, что рассматриваемая двухступенчатая структура управления предполагает практически постоянное при­ сутствие обслуживающего персонала в Машинном зале у агрегата. Такое решение было естественным и, по всей видимости, единственно правильным для начального этапа внедрения газовых турбин и систем управления ими. Отсутствие необходимого опыта не только в создании систем управления газотурбинными установками, но и в их эксплуатации не позволяло с достаточной степенью заверен­ ное™ положиться на систему^ автоматического управления и заста­ вляло значительную долю ответственности за управление агрегатом возложить на человека. Для этого ему предоставлялись необходимые средства контроля и управления и рабочее место около агрегата.

Описанная система управления в значительной степени помогла преодолеть трудности пусконаладочного периода, .обеспечить эксплу­ атацию агрегатов и накопить необходимый производственный опыт

со всей очевидностью начали выявляться и недостатки цеховой двухступенчатой стружтуфы управления. Неблагоприятные климати­ ческие уюловия сказываются на обстановке в машинном зале. Сочетание высокой температуры воздуха, сохраняющейся в районах газопроводов бблыпучо часть года, со значительными тепловыделе­ ниями от самих работающих газовых турбин приводит к тому, что температура в машинном зале достигает 50° С, а внутри щитов, где установлены приборы и аппаратуфа, еще более высоких значений. В этих условиях работа автоматической аппаратуфы, особенно полушроводниковой и контрольно-измерительной, становится не­ устойчивой, значительно увеличивается число ложных срабатываний и отказов.

Такой температурный режим является очень тяжелым и для обслуживающего персонала, положение осложняется также и отно­ сительно высоким, лежащим вблизи границы санитарных норм уровнем шума в машинном зале. Эти обстоятельства привели к тому, что по мере накопления опыта эксплуатации и возрастания доверия к системе автоматики, в первую очередь к системе защиты, доказавшей свою достаточно высокую надежность и оказавшейся значительно более оперативной и «внимательной», чем человек, обслуживающий персонал начал постепенно уходить из машинного зала, ограничи­ ваясь лишь периодическим осмотром агрегата и регистрацией необ­ ходимых параметров в суточной ведомости.

Однако сама суточная ведомость, ради заполнения которой приходится лишний раз заходить в машинный зал, становится при этом несколько менее достоверным документом, так как объективность записей в ней определяется главным образом добросовестностью машиниста, а также его квалификацией. В то же время нельзя недооценивать значения суточных ведомостей. Содержащийся в них

30

материал после соответствующей обработки и анализа может быть использован для прогнозирования объема и характера ремонтных работ, а также для оптимального распределения нагрузки между агрегатами и правильной организации равномерной выработки ресурса.

Важную роль при оценке цеховой двухступенчатой системы управления играет то обстоятельство, что размещение рабочего

в смене достаточно большое количество обслуживающего персонала. Однако набор кадров для газопроводов, протянувшихся по трудно­ доступным, необжитым районам, связан с большими трудностями. Постоянные трудности в создании стабильного и квалифицирован­ ного коллектива операторов компрессорных станций и тенденция

куменьшению эксплуатационных расходов за счет сокращения штатов, а также невозможность обеспечить в машинном зале нормаль­ ные условия работы для людей и автоматического оборзщования послужили причиной для постановки задачи о перестройке системы управления. Цель перестройки — перенести основной пост упра­ вления из машинного зала в ГЩУ.

Как уже указывалось, основанием для постановки такой задачи послужили накопленный опыт эксплуатации как самих газотурбин­ ных агрегатов, так и систем управления ими и возросшее доверие

ких надежности. Немаловажную роль при этом играет также раз­ витие приборостроительной промышленности, освоившей за послед­

ние годы выпуск ряда важных приборов и средств автоматики. Но наиболее, пожалуй, важным фактором, определяющим необхо­ димость решения указанной задачи, является быстрое развитие

внашей стране сети магистральных газопроводов, их объединение

вобщую систему и появление в связи с этим большого числа много­ цеховых компрессорных станций.

Необходимость создания унифицированной системы управления газопроводами требует повышения уровня автоматизации в компрес­

сорном цехе и использования соответствующей системы сбора и обработки информации. Таким образом, речь идет не просто о пере­ носе щитов управления и контрольно-измерительных приборов из машинного зала в ГЩУ, а о создании новой системы централизо­ ванного контроля и управления для компрессорного цеха (СЦКУ), которая должна явиться низшей ступенью управления газопро­ водом.

При создании современных СЦКУ для компрессорных цехов с газотурбинными агрегатами целесообразно сохранить пбагрегатный принцип построения систем управления. В ГЩУ компрессорного цеха, представляющем собой обычно отдельное помещение между двумя машинными залами, размещаются отдельные для каждого

31