Главная Пресс-центр Статьи и публикации Система виброконтроля, диагностики и защиты турбоагрегатов "ВИБРОБИТ 200"

Система виброконтроля, диагностики и защиты турбоагрегатов "ВИБРОБИТ 200"

А.Г. Добряков, НПП «Вибробит», А.Н. Афанасьев, СКБ РТСофт, А.В. Проскурин, РТСофт

Контроль вибрации и диагностика крупных дорогостоящих машин, аппаратов и установок совершенно необходимы по причинам высокой стоимости их ремонта и огромных убытков от простоев. В данной статье описывается программно-технический комплекс для автоматизированной системы виброконтроля, защиты и диагностики роторных машин (ПТК АСКВД), который может применяться как на действующих энергоблоках, так и на вновь строящихся.

 

Назначение и область применения

  Программно-технический комплекс (ПТК) АСКВД — «Вибробит 200» предназначен для контроля вибропараметров, защиты и вибродиагностики турбоагрегатов (возможна работа с несколькими агрегатами), насосов и других роторных машин на электростанциях и прочих объектах энергетики и промышленности как автономно, так и в интеграции с АСУТП. ПТК является гибким, в конструктивном и программном отношении, объектно-компонуемым решением, ориентированным на заданный тип агрегата.

 
  Комплекс призван решать следующие задачи:

 
 
  • непрерывные циклические измерения параметров вибрации опор подшипников, виброперемещения вала, скорости вращения роторов, осевых сдвигов валов, относительных расширений роторов, абсолютных расширений цилиндров, уклонов цилиндров, температур частей турбины и других технологических параметров;
 
 
  • расчет в реальном масштабе времени (не более 1 с) дополнительных параметров: амплитуд составляющих спектра вибрации и их фаз (до 10 гармоник), низкочастотных и высокочастотных компонентов спектра вибрации;
 
 
  • сравнения измеренных и вычисленных величин параметров с уставками;
 
 
  • передача текущих значений параметров в SCADA-систему, в общестанционную ЛВС;
 
 
  • формирование сигналов для штатной системы сигнализации и защиты;
 
 
  • анализ измеренных и вычисленных значений параметров как в реальном масштабе времени, так и в ретроспективе;
 
 
  • осциллографирование и детальный спектральный анализ сигналов вибрации в режиме запросов;
 
 
  • расчет и графическое отображение в реальном масштабе времени орбит вращения центров валов;
 
 
  • расчет АФЧХ при пуске и выбеге турбоагрегата;
 
 
  • контроль скачков и трендов вибропараметров;
 
 
  • вибродиагностика и наладка турбоагрегата на основе анализа вибропараметров;
 
 
  • метрологическая поверка и калибровка измерительных каналов.
 

Состав и структура

  ПТК «Вибробит 200» (рис.1) строится на принципах многоуровневой сетевой системы клиент-сервер. Комплекс составляют подсистемы:

 
 
  • измерения сигналов вибрации (виброскорость и вибросмещение), мехвеличин, тахометрических и технологических сигналов;
 
 
  • оперативного контроля и защиты;
 
 
  • сервера ввода/вывода (промышленный компьютер со SCADA-системой Citect);
 
 
  • оперативного вибромониторинга;
 
 
  • анализа, диагностики и виброналадки турбоагрегата;
 
 
 
  Оперативный контроль и защита турбоагрегата  
  Шкаф АСКВД (600х600х2000 IP22 IP54) содержит 2 блока оперативного контроля и защиты турбоагрегата (БКЗТ) — основной и резервный (контроллеры в стандарте VME по IEC821). Они осуществляют ввод и первичную обработку сигналов датчиков, осциллографирование вибросигналов и спектральное Фурье-преобразование, вычисление параметров, контроль «в норме/не в норме». БКЗТ исполняют заданные алгоритмы контроля и защиты, формируют выходные дискретные и аналоговые сигналы, передают по сети Ethernet необходимую информацию на Сервер ввода/вывода по запросам последнего. Эти функции выполняются во всех режимах эксплуатации агрегатов, включая останов, валоповорот, набор оборотов (пуск), снижение оборотов (выбег), работу на холостом ходу и под нагрузкой.

 
  Сервер ввода/вывода  
  Сервер выполняет все операции по обмену данными между БКЗТ, базой данных реального времени и рабочими станциями. Параметры, хранимые в базе данных, имеют привязку к агрегату, (турбоагрегат, насос 1, насос 2…), к режиму работы агрегата и снабжены метками времени. Архивация значений контролируемых параметров осуществляется через каждую секунду и менее на глубину в несколько лет. Компьютер-сервер может одновременно быть рабочей станцией оперативного виброконтроля.

 
  Вибродиагностика и виброналадка агрегата  
  В оперативном режиме эта подсистема может выявлять опасные тенденции в изменении параметров, контроль которых предусмотрен государственными стандартами и правилами технической эксплуатации, в частности:

 
 
  • контроль скачка (резкого изменения параметра или комбинации параметров);
 
 
  • контроль тренда (опасного ползучего нарастания параметра во времени);
 
 
  • контроль НЧ и ВЧ составляющих вибрации опор подшипников;
 
 
  • контроль амплитуд и фаз оборотной составляющей и двойной оборотной составляющей спектра вибрации, контроль сдвига, вибросмещения, прогиба и расширения ротора; контроль частоты вращения вала;
 
 
  • контроль температур узлов турбоагрегата и любых других технологических параметров.
 
  При этом обеспечивается отображение осциллограмм отдельных сигналов и их спектров, графиков изменения параметров во времени. В постоперативном режиме подсистема по специальным программам, реализующим знания теоретиков и практиков, выявляет предполагаемые характерные дефекты и даёт рекомендации по их устранению, обеспечивает наладочные работы.

 
  Связь с общей вычислительной сетью и отчёты  
  В системе ведётся архивация параметров и событий, возможен просмотр архивов и выдача обобщенной информации о состоянии контролируемых объектов в виде отчетов, осуществляется вывод этой информации в станционную ЛВС. Помимо этого в ЛВС могут передаваться любые измеренные и вычисленные значения параметров в реальном масштабе времени.

 

Программное обеспечение

  Алгоритмы работы контроллеров реализованы в модулях ЦПУ, которые работают под управлением операционной системы OS-9, программы ISaGRAF по IEC61131 с драйверами модулей VME и рабочего приложения ISaGRAF. Первичная обработка сигналов и часть вычислений осуществляются в DSP-процессорах модулей ввода. Сервер ввода/вывода и рабочие станции работают под управлением ОС Windows 2000. Обмен данными между контроллером и компьютером-сервером реализован с помощью ОРС-сервера — коммуникационного программного пакета SCADA-ISaGRAF «ISaFOPC», разработанного фирмой «РТСофт». Обработку информации и диалог с персоналом на компьютерах — рабочих станциях выполняет SCADA-система Citect-5. Динамическая информация о состоянии агрегата и выход параметров за уставки отображается на видеокадрах мониторов. Сигнализация может быть квитирована оператором.

 

Реализации

  Внешний вид шкафа АСКВД показан на рис.2.

 
 
 
  Практическая реализация и установка программно-технического комплекса АСКВД «Вибробит 200» осуществлена на следующих объектах:

 
 
  • турбина К165 -130ЛМЗ, ТЭЦ «Марица-Восток 2», Болгария. Интегрирован с АСУТП «SIEMENS», ноябрь 2001г.
 
 
  • турбина Т-180, ТЭЦ-2 тг 2, г. Тюмень, январь 2002 г.
 

Работа с АСКВД «Вибробит 200»

  Рассмотрим пример работы с АСКВД, используя представленные на рис.3 — 8 видеокадры.

 
  На рис. 3 показано главное меню рабочей станции «Вибробит 200».

 
 
 
  В этом окне нажатием на кнопку «Регистрация» пользователь идентифицируется при входе в систему. После положительных результатов регистрации, ему становятся доступны все высвеченные на экране кнопки.

 
  Кнопки «Пользователи» и «Добавить пользователя» доступны только администратору.

 
  После нажатия на кнопку «Уставки» появляется окно уставок по турбоагрегату (рис. 4). Доступ к полям изменения уставок определяется привилегией текущего пользователя, вошедшего в систему (оператор — только просмотр, администратор — просмотр и изменение). Изменить уставку можно с клавиатуры или с помощью мышки (двойной щелчок левой кнопки для групповой уставки или правой кнопки — для ввода индивидуальных уставок).

 
 
 
  В окне, показанном на рис. 5, в табличном виде представлена информация по контролируемым параметрам. Все параметры в таблице имеют цветовую индикацию. Параметры, значения которых в норме, отображаются зеленым цветом; параметры, значение которых превысило уставку «Вспомогательная» (см. окно Уставок на рис. 4), индицируются голубым цветом. Превышение уставок «Предупреждение» или «Авария» отображается числами соответственно желтого или красного цвета. При превышении любой из уставок срабатывает звуковая сигнализация. Индикация кнопок «Скачки» или «Тренды» красным цветом говорит о возникновении скачка или опасной тенденции по какому-то   контролируемому параметру. При нажатии на активную красную кнопку появляется окно, отображающее график значений каждого параметра, по которому имело место опасное явление. В блоке «Контроль исправности» нажатие на любую активную аварийную кнопку вызывает открытие страницы тревог для обнаружения сообщения о нарушениях в работе. В блоке «Состояние защиты» можно выключить/включить защиту по соответствующему контролируемому параметру (привилегия администратора). При нажатии на кнопку «часы» в правом верхнем углу экрана или в левой части окна любом активном окне) также открывается окно тревог, в котором отображаются любые превышения уставок.

 
 
 
  В окне «Оперативный контроль: графика» (рис.6) контролируемые параметры турбоагрегата представлены в наглядном графическом виде. Как и в предыдущем окне имеются кнопки «Скачки», «Тренды». Параметры представлены в цифровом виде и в виде диаграмм. На каждом столбце диаграммы проведены две горизонтальные линии: желтая и красная, соответствующие предупредительной и аварийной уставкам. Уровень заполнения столбцов соответствует текущему значению параметра и изменяет цвет при переходе через уставку.

 
 
 
  В окне, представленном на рис.7, в графическом виде изображена орбита вращения центра ротора. Для вывода графика необходимо выбрать дату и время, для которого будет восстановлена орбита. После ввода даты и времени необходимо нажать кнопку «Таблица» для нахождения времени последнего останова турбины и получения других данных, необходимых для построения орбиты. После того, как таблица будет заполнена (до заполнения таблицы не следует нажимать кнопки), необходимо выбрать нужную опору (1 7) и плоскость (D_P или D_V). При нажатии кнопки «Запуск/Стоп» график (функции от времени) будет анимирован. Значение t_нач. это время, заданное ранее (дата и время). Перед выходом из этого окна или при переходе на другую страницу следует остановить анимацию путем повторного нажатия кнопки «Запуск/Стоп».

 
 
 
  В окне «Вибрация опор» (рис.8) отображаются в реальном масштабе времени значения вибропараметров:

 
 
  • Ve — СКЗ виброскорости опоры;
 
 
  • Vel — СКЗ низкочастотной части спектра виброскорости;
 
 
  • Veh — СКЗ высокочастотной части спектра виброскорости;
 
 
  • Va01 — амплитуда 1-ой, оборотной, гармоники виброскорости;
 
 
  • Fva01 — фаза 1-ой, оборотной, гармоники виброскорости;
 
 
  • Va02 — амплитуда 2-ой гармоники виброскорости;
 
 
  • Fva02 — фаза 2-ой гармоники виброскорости;
 
 
  • Sva01 — амплитуда 1-ой, оборотной, гармоники спектра виброперемещения опоры;
 
 
  • FSVa01 — фаза 1-ой, оборотной, гармоники спектра виброперемещения опоры;
 
 

22.04.2014