В статье описывается измерительная система температурного контроля генератора, разработанная ОАО «НИПС» и предназначенная для многоканального измерения температуры в контрольных точках турбогенератора энергоблоков 100-300 МВт.
Одними из самых распространённых систем температурного контроля генератора для энергоблоков мощностью от 100 до 300 МВт являются системы А-701, которые были разработаны более 25 лет назад и к настоящему времени технически и морально устарели, выработали свой ресурс и требуют замены. Опыт эксплуатации этих систем показал крайне низкую их надёжность и слабую ремонтопригодность из-за использования устаревших комплектующих изделий, поэтому назрела острая необходимость внедрения новых высоконадёжных систем, выполненных на современной элементной базе, которые к тому же могли бы интегрироваться в существующие АСУ ТП.
Для замены систем А-701 предлагается измерительная система температурного контроля генератора (ИСТКГ) разработки ОАО «Новосибирский институт программных систем» («НИПС»), которая выполняет все функции А-701 по контролю температур и, кроме того, имеет дополнительные возможности, позволяющие использовать её в составе АСУ ТП энергоблока. ИСТКГ построена на базе современных программно-аппаратных средств промышленного назначения, которые обеспечили не только высокую надёжность и ремонтопригодность системы, но и позволили реализовать высокоточные измерения за счёт использования компьютерных методов проведения калибровки и поверки измерительных каналов, а также обработки сигналов.
Система ИСТКГ предназначена для многоканального измерения температур в контрольных точках турбогенератора энергоблока и сигнализации о выходе значений температур за установленные технологические пределы (уставки). Основная область применения системы ИСТКГ – энергетика, главная решаемая задача – обеспечение безопасности энергетических систем.
Принцип действия ИСТКГ основан на преобразовании сопротивлений встроенных в контрольные точки турбогенератора термопреобразователей сопротивлений в частоту, её измерении, вычислении сопротивлений по измеренным значениям частоты и далее преобразовании этих сопротивлений в значения измеряемой температуры с учётом номинальных статических характеристик термопреобразователей сопротивлений по ГОСТ 6651-94 и ГОСТ 6651-59.
Аппаратура системы ИСТКГ размещена в двух шкафах: измерительном и индикаторном (рис. 1).
Шкаф измерительный содержит контроллер устройств связи с объектом (контроллер УСО), два блока УСО с двенадцатью шестиканальными модулями УСО и блоком питания в каждом, блок клеммников (рис. 2).
Используемый шкаф серии PROLINE фирмы Schroff имеет полностью прозрачную переднюю дверь, через которую видны индикаторы наличия напряжения питания в модулях УСО. Модули УСО осуществляют преобразование сопротивлений термопреобразователей сопротивления в частоты, которые далее измеряются в контроллере УСО. По измеренным частотам в контроллере УСО вычисляются значения сопротивлений, преобразуемые затем в соответствующие им значения температуры, которые потом в цифровом виде передаются в шкаф индикаторный через два сетевых интерфейса Ethernet и один интерфейс RS-485 (опция, реализуемая по согласованию с заказчиком).
В состав контроллера УСО входят стандартные покупные платы сбора, обработки и хранения информации:
IBM PC совместимая процессорная плата CPU686 фирмы Fastwel осуществляет сбор и обработку данных с блоков УСО, организует обмен данными между техническими средствами;
два адаптера сети Ethernet 5500 фирмы Octagon Systems предназначены для передачи информации техническим средствам индикаторного шкафа по основной и резервной линиям связи;
модули ввода-вывода UNIO96-5 фирмы Fastwel осуществляют связь процессорной платы с блоками УСО.
Все платы контроллера УСО установлены в шестислотовый каркас 5276-RM (формат MicroPC) с блоком питания 5101 фирмы Octagon Systems. Каркас крепится на DIN-рейку.
Модули УСО собственной разработки представляют собой шестиканальные преобразователи сопротивление/ частота (ПСЧ-6). Основные характеристики этих модулей приведены в табл. 1.
Конструктивно ПСЧ-6 выполнены в виде модулей 6U по стандарту Евромеханики МЭК 60297 (части 1, 2). На передней панели расположены индикатор наличия напряжения питания и ручки для установки модуля в каркас. Модули ПСЧ-6 допускают оперативную замену при работающей системе.
В шкафу индикаторном (рис. 3) размещён жидкокристаллический монитор и контроллер индикации с набором интерфейсных модулей, осуществляющих связь со шкафом измерительным и с АСУ ТП верхнего уровня через интерфейсы Ethernet и токовая петля (20 мА).
Контроллер индикации реализован на базе IBM PC совместимых аппаратных средств промышленного назначения, выполненных в формате MicroPC, и содержит в своём составе:
процессорную плату CPU686;
три адаптера сети Ethernet 5500;
преобразователь интерфейса RS-232 в интерфейс токовая петля изготовления ОАО «НИПС».
Все модули контроллера индикации установлены в каркас 5276-RM с блоком питания 5101. Каркас крепится на DIN-рейку, расположенную в нижнем отсеке индикаторного шкафа. К процессорной плате CPU686 подключаются монитор и через интерфейсную плату PSKI686 алфавитно-цифровая клавиатура и манипулятор «мышь».
Конструктивно индикаторный шкаф выполнен на базе шкафа серии PROLINE фирмы Schroff, имеющего прозрачную дверь в верхней части, напротив которой установлен монитор. На выдвижной полке шкафа располагаются клавиатура и манипулятор «мышь».
Питание всех функциональных элементов измерительного и индикаторного шкафов осуществляется через источники бесперебойного питания PowerLine 1000RM с двойным преобразованием напряжения.
Общая схема системы ИСТКГ приведена на рис. 4.
Условные обозначения:
МВВ — модули ввода-вывода; БП — блок питания; ПСЧ-6 — шестиканальные преобразователи сопротивление/частота (модули УСО); PSKI686 — интерфейсная плата для подключения алфавитно-цифровой клавиатуры и манипулятора «мышь»; БЩУ — блочный щит управления; ЦЩУ — центральный щит управления; АСКР — автоматизированная система контроля режимов генератора.
Дополнительно в индикаторном шкафу может быть установлен IBM PC совместимый компьютер с реализованным на нём ОРС-сервером DA 2.05 для связи с АСУ станции.
Выбор элементов аппаратной части определялся требованиями к условиям работы системы и к её надёжности. Шкаф измерительный располагается возле турбогенератора, в условиях повышенной вибрации и повышенной температуры. Использование одинаковых контроллеров в шкафах измерительном и индикаторном обеспечивает согласование по надёжности обоих компонентов системы и уменьшает количество типов запасных частей для системы.
Программные средства ИСТКГ реализованы на базе ПТК «НИПС» и допускают развитие и адаптацию к конкретным требованиям заказчика.
Программное обеспечение ИСТКГ выполняет следующие основные функции:
контроль и диагностику состояния каналов измерения температуры;
визуализацию температурных данных в виде мнемосхем, графиков, таблиц;
формирование для каждого измерительного канала сообщений при достижении измеряемой температурой значений технологических уставок;
выдача команды на формирование дискретного релейного сигнала «Вызов на АСКР» для включения соответствующего табло на блочном щите управления (БЩУ);
ведение архива температурных данных и архива нештатных ситуаций;
передачу данных в АСУ ТП верхнего уровня.
Основные технические характеристики системы ИСТКГ приведены в табл. 2.
Помимо этого, следует отметить ряд её особенностей.
ИСТКГ обеспечивает измерение температуры при работе с термопреобразователями сопротивления типов ТСП50, ТСП100, ТСМ50 или ТСМ100 с любой номинальной статической характеристикой по ГОСТ 6651-94, а также с термопреобразователями сопротивления с градуировками 21, 23 или 24 по ГОСТ 6651-59.
Система сохраняет свои характеристики при подключении термопреобразователей сопротивления по четырёхпроводной схеме, длине линии связи не более 500 м, сопротивлении утечки между проводами линии связи не менее 2×106 Ом, сопротивлении каждого из проводов линии связи не более 20 Ом.
По условиям эксплуатации ИСТКГ относится к группам В2, Р1, L3 по ГОСТ 12997: температура окружающего воздуха от 5 до 40°С, относительная влажность до 80% при температуре 30°С, атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа.
Питание ИСТКГ осуществляется от промышленной сети переменного тока с напряжением (220 ± 22) В и частотой (50 ± 1) Гц. Потребляемая мощность составляет не более 800 Вт. Измерительная система сохраняет работоспособность при перерыве в подаче питающего сетевого напряжения продолжительностью не более 2 часов.
Средний срок службы системы составляет не менее 10 лет с учётом проведения восстановительных работ.
Система внедрена в промышленную эксплуатацию на Сургутской ГРЭС-1 на энергоблоках 200 МВт.
Система ИСТКГ внесена в Государственный реестр средств измерений РФ.
Авторы выражают благодарность работникам Сургутской ГРЭС-1 за плодотворное сотрудничество. ●
Авторы — сотрудники ОАО «НИПС»
Телефон: (383) 332-4066, 330-8576
72 Факс: (383) 332-4061
Контроллер, программируемый с помощью условий
Возможно ли создать алгоритм для задач автоматизации технологического процесса, не используя язык программирования? Предлагается описание системы создания алгоритма работы ПЛК для устройств малой автоматизации без использования специальных языков программирования. 01.09.2024 СТА №3/2024 391 0 0Как биометрия и искусственный интеллект помогают быстро и безопасно обслужить пассажиров в аэропортах
В условиях современных аэропортов идентификация пассажиров является одной из самых важных функций быстрого и безопасного обслуживания. Передовая биометрия помогает в этом, надёжно контролируя все этапы и существенно повышая пропускную способность транспортных узлов. 28.07.2024 СТА №3/2024 544 0 0Граничные вычисления: революция в обработке данных
В последние годы мы наблюдаем стремительный рост объёмов данных, генерируемых устройствами Интернета вещей (IoT) и различными приложениями. Традиционные облачные вычисления, при которых данные передаются в централизованные дата-центры для обработки, становятся менее эффективными в таких условиях. Именно здесь на сцену выходят граничные вычисления (Edge Computing) – новая парадигма, призванная решить эти проблемы. 28.07.2024 СТА №3/2024 588 0 0Специальные решения по бесперебойному питанию от POWERCOM
В настоящее время в связи с тотальной цифровизацией актуальность обеспечения надёжным, бесперебойным питанием постоянно возрастает. В этой статье мы расскажем об одном из интересных решений по обеспечению бесперебойного питания от компании POWERCOM. 28.07.2024 СТА №3/2024 449 0 0