Тел.:+7 (812) 334-01-60
Факс: +7 (812) 334-01-61
/ / КОНЦЕПЦИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ТРАНСПОРТИРОВКИ И КОМПРЕССИРОВАНИЯ ГАЗА, РАЗРАБОТАННАЯ И РЕАЛИЗУЕМАЯ В УСТАНОВКАХ МСКУ4510

КОНЦЕПЦИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ТРАНСПОРТИРОВКИ И КОМПРЕССИРОВАНИЯ ГАЗА, РАЗРАБОТАННАЯ И РЕАЛИЗУЕМАЯ В УСТАНОВКАХ МСКУ4510

1. Введение
Исторически термин «живучесть» впервые появился в теории судостроения. Обеспечение живучести означало комплекс мер, направленных на поддержку живучести судна, как самой главной его функции, даже с возможным ущербом для других менее важных функций. Так, например, введение герметичных перегородок в трюме снижало полезную грузоподъемность судна, но зато существенно увеличивало способность судна держаться на плаву при нарушении герметичности корпуса.

По аналогии с теорией судостроения термин живучесть по отношению к теории построения АСУ ТП компримирования и транспортировки газа означает поддержание технологического процесса в рабочем состоянии даже с возможной деградацией других менее важных функций. Само построение ТП транспортировки газа по Магистрали посредством цехов, распределяющих общую номинальную мощность ( » 50 МВт ) между несколькими ГПА, благодаря чему останов одного ГПА не приводит к радикальному нарушению процесса транспортировки газа, имеет целью обеспечение живучести процесса транспортировки газа.

Очевидно, что одной из самых важных задач автоматики, управляющей технологическим оборудованием, является максимально полное использование возможностей технологического оборудования и обслуживающего персонала для обеспечения максимально возможной живучести обслуживаемого технологического процесса.

2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИВУЧЕСТИ ТП НА УРОВНЕ ГПА

Автоматика МСКУ как на агрегатном, так и на цеховом уровне, предусматривает решение следующих задач по обеспечению живучести ТП:

  1. защиту от неисправностей автоматики;
  2. защиту от неисправностей технологического оборудования;
  3. защиту от несанкционированных действий обслуживающего персонала.

Объем защит в каждой из перечисленных выше задач постоянно расширяется и совершенствуется вместе с развитием МСКУ.
В отличие от аварийных защит – защиты, обеспечивающие живучесть, не должны приводить к останову ГПА. Их задача – удержать ГПА в рабочем режиме.
Рассмотрим основные защиты по обеспечению живучести ГПА.

2.1. ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕЗАПУСКА ПРОЦЕССОРОВ

Перезапуск процессоров связан, как правило, с недоработкой системного или прикладного программного обеспечения, в результате чего создаются ситуации, при которых требуется инициализировать оперативную память процессора и затем установить ее в состояние, соответствующее режиму работы ГПА. Инициализация оперативной памяти требует перезапуска процессора. Кроме этого перезапуск процессора может произойти автоматически при кратковременном пропадании питания процессора.
Обеспечение живучести при перезапуске процессоров осуществляется следующим комплексом мер:

2.1.1. Формирование режима Работа в программах управления и регулирования по сигналам драйверов ввода, что обеспечивает установку оперативной памяти после инициализации в состояние, соответствующее режиму Работа.

2.1.2. Программное резервирование режима Работа за счет использования различных параметров (например, Обороты СТ, Обороты ТВД, Т продуктов сгорания и т.д.) в схеме троирования при организации режима Работа.

2.1.3. Использование в качестве антипомпажного клапана такого, который при пропадании питания на нем идет на открытие. Это мероприятие связано с тем, что регулирующий клапан не обладает энергонезависимой памятью в отличие от двухпозиционных кранов ГПА (состояние открыт-закрыт не требуют сигналов на поддержание этих состояний). Во время перезагрузки процессора антипомпажный клапан может либо полностью открыться, либо полностью закрыться в зависимости от типа клапана. Использование открывающегося клапана приведет к тому, что клапан откроется только на время перезагрузки процессора, а потом вернется в рабочее состояние, что не приведет к останову ГПА или существенной дестабилизации рабочего режима.

2.1.4. Использование резервирования ЦАП для запитки клапана топливного регулирования. Эта мера связана с тем, что в отличие от антипомпажного клапана для клапана топливного регулирования с точки зрения живучести одинаково нежелательны как полное закрытие, так и полное открытие во время перезапуска процессора. Для обеспечения живучести остается только один способ – аппаратное резервирование схемы электрического управления клапаном (ЦАП) от независимых процессоров.

2.2. ЗАЩИТА ОТ ОТКАЗОВ ПРОГРАММЫ АНТИПОМПАЖНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (АПР)

При полностью исправном АПР работает основной контур регулирования, который представляет границу помпажа в координатах DP на конфузоре Н – обороты СТ.
При отказе элементов АПР обеспечение живучести ТП осуществляется следующим комплексом мер:

2.2.1. При отказе канала измерения Обороты СТ АПР переключается на 1-ый резервный контур регулирования, который представляет границу помпажа в координатах перепад давлений на нагнетателе – DP на конфузоре Н. Точность представления информации и регулирования 1-го резервного контура ниже, чем у основного. Т.е. АПР ухудшает свои регулировочные характеристики, но тем не менее поддерживает работоспособность ГПА.

2.2.2. При отказе канала измерения DP на конфузоре Н АПР переключается на 2-ой резервный контур регулирования, который представляет границу помпажа в координатах перепад давлений на Н – обороты СТ. Точность представления информации и регулирования 2-го резервного контура ниже, чем у 1-го. Т.е. АПР продолжает ухудшать качество регулирования, но при этом поддерживает работоспособность ГПА.

2.2.3. При отказе двух любых каналов измерения одновременно из числа:

АПР отключается из режима автоматического регулирования, о чем сообщает обслуживающему персоналу. При этом АПР допускает управление антипомпажным клапаном со стороны оператора в дистанционном режиме. Оператор может поддерживать ГПА в рабочем состоянии, выравнивая Обороты СТ на однотипных ГПА или иным способом. Т.е. АПР передает функцию поддержания живучести обслуживающему персоналу, поскольку автоматика ГПА не имеет той информации, которой обладает оператор (по соседним ГПА и по КЦ). В дистанционном режиме кнопки открыть-закрыть воздействуют непосредственно на ЦАП.

2.2.4. При отказе программы АПР, не снимаемой перезапуском процессора (например, возбуждение регулятора), меры по обеспечению живучести те же, что и в
п. 2.2.3 – т.е. дистанционное управление АПР вплоть до выяснения и устранения причины отказа.

2.3. ЗАЩИТА ОТ ОТКАЗОВ ПРОГРАММЫ ТОПЛИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (ТР)

При полностью исправном ТР и при работе ГПА на Магистраль регулятор стабилизирует или изменяет по заданию Обороты СТ, одновременно отслеживая запас по ограничениям (Т продуктов сгорания, Р воздуха за осевым компрессором и т.п.).

При отказе элементов ТР обеспечение живучести ТП осуществляется следующим комплексом мер:
2.3.1. При отказе канала измерения Обороты СТ ТР сообщает обслуживающему персоналу о неисправности и переключается на контур регулирования оборотов ГГ (газогенератора).
2.3.2. При отказе программы ТР, не снимаемом перезапуском процессора (например, возбуждение регулятора), регулятор автоматически переводится в дистанционное управление, при котором кнопки открыть-закрыть регулирующий клапан воздействуют непосредственно на ЦАП, минуя всю программу топливного регулирования. Т.е. ТР передает функцию поддержания живучести ГПА обслуживающему персоналу.

2.4. ЗАЩИТЫ ОТ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Таких защит достаточно много в алгоритме управления каждого ГПА. Отметим мероприятия по обеспечению живучести при неисправностях наиболее общего характера:
2.4.1. При провалах или исчезновении с последующим восстановлением сетевого напряжения возникает опасность одновременного включения всего оборудования, которое работало до провала, что может привести к автоматическому срабатыванию автоматов защиты. На этот случай алгоритм управления предусматривает поэтапное включение всех работавших ранее исполнительных механизмов.

2.4.2. При возникновении вибрации, осевого сдвига и т.п. неисправностей, которые могут привести к аварийному останову ГПА, алгоритм управления понижает режим работы ГПА вплоть до вывода на Кольцо, снижая тем самым на грузку на нагнетатель и стремясь спасти ГПА от выхода в аварийный останов. Деградация функций при этом заключается в снижении количества перекачиваемого ГПА газа и привлечению обслуживающего персонала к последующему восстановлению режима.
2.5. ЗАЩИТЫ ОТ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ ДЕЙСТВИЙ ОБСЛУЖИВАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА

Таких защит также много в алгоритме управления каждого ГПА. В качестве примера приведем две:
2.5.1. Программа управления блокирует попытки со стороны обслуживающего персонала включить пусковой насос уплотнений при невключенном пусковом насосе смазки во избежание возможного заклинивания пускового насоса уплотнения.

2.5.2. Программа управления блокирует попытки со стороны обслуживающего персонала включить ТЭНы (термоэлектронагреватели) масла в баках при низком уровне масла во избежание вывода из строя ТЭНов.

Подобных примеров можно привести много.

2.6. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИВУЧЕСТИ ТП НА УРОВНЕ КЦ

Регулятор КЦ обеспечивает поддержание живучести ТП на уровне задач КЦ с помощью следующих мероприятий:
2.6.1. Регулятор распределяет общую нагрузку между всеми работающими ГПА в соответствии с индивидуальной нагрузочной способностью каждого ГПА. Это в свою очередь способствует максимальной продолжительности совместной работы задействованных ГПА, т.е. способствует максимизации живучести ТП на уровне КЦ.
2.6.2. В случае избытка общей мощности, отдаваемой в нагрузку, регулятор КЦ выдает рекомендацию на останов самого слабого ГПА, увеличивая живучесть ТП.
2.6.3. В случае недостатка общей мощности, отдаваемой в нагрузку, регулятор КЦ требует запуска дополнительного ГПА и производит перераспределение нагрузки между всеми работающими ГПА, т.е. сохраняет живучесть ТП на уровне КЦ.