Противопомпажный регулятор
Противопомпажный Регулятор турбокомпрессоров Series 4 является идеальным устройством для обеспечения защиты от помпажа в центробежных и осевых компрессорах. Уникальная комбинация точного предсказывания помпажа и наличие специфических реакций на управляющее воздействие, обеспечивают защиту компрессор с соответствующим запасом надежности минимизируя дорогостоящие рециркуляцию или выпуска газа. Достоинства Противопомпажного Регулятора заключаются в следующих функциях:
Ø Запатентованная защита от помпажа
Ø Высокая скорость, специфическое аппаратное обеспечение
Ø Интегрированное развязывание контура
Существует версия Противопомпажного Регулятора, оснащенного функцией высокоскоростного регулирования положения клапанов.
Являясь программно-прикладным функциональным модулем в семействе регуляторов турбомашинных агрегатов системы Series 4, Противопомпажный Регулятор имеет дополнительное преимущество по обеспечению легкого интегрирования с другими программно-прикладными модулями, включая Регулятор Процесса Series 4.
Запатентованная защита от помпажа
Пределы помпажа компрессора не могут быть определены путем измерения одиночной переменной, такой как степень сжатия или падение давления на сужающем устройстве у расходомера. Эти пределы являются сложной функцией, которая зависит от состава газа, температуры всасывания и давления, частоты вращения и угла отклонения лопасти направляющего аппарата.
Противопомпажный Регулятор подсчитывает близость компрессора к помпажу, используя многоаргументную функцию, которая не зависит от изменений переменных. В связи с тем, что оптимальные функции регулирования компрессора зависят от фиксированных функций и использованной конфигурации, Противопомпажный Регулятор позволяет выбрать верную функцию из большого количества предложенных вариантов.
Противопомпажный Регулятор очень точно вымеряет свою реакцию на возмущения в каждом процессе алгоритмами регулирования открытого или закрытого контуров. Эти алгоритмы предотвращают помпаж без нарушения процесса и без затребования большого, перерасходующего энергию, запаса надежности. Пропорционально-интегральное воздействие обеспечивает регулирование при медленных возмущениях, когда клапан регулирования находится в полностью закрытом положении. При быстрых возмущениях, производное действие ускоряет управляющую реакцию с обеспечением предупреждения сброса пропускной способности, что увеличивает запас надежности.
В ситуациях, когда реакция на управляющее воздействие закрытого контура компрессора может быть недостаточно эффективной, чтобы предотвратить помпаж, может быть применен адаптирующийся Алгоритм ступенчатого управления рециркуляцией открытого контура Recycle Trip® который ступенчато открывает антипомпажный клапан, основываясь на принципе мгновенного подхода к помпажу. Это обеспечивает достаточный расход через компрессор для предотвращения помпажа без нарушения процесса.
Если непредусмотренные обстоятельства вызывают помпаж, то наш алгоритм Safety On® немедленно переопределяет пределы помпажа для его прекращения после одного цикла, а затем остается в активированном состоянии для предотвращения дополнительных помпажей.
Высокая скорость, специфическое аппаратное обеспечение
Противопомпажная защита усложняется скоростью, с которой помпаж может развиться. Достаточно доли секунды для того, чтобы компрессор сдвинулся с достаточно безопасной рабочей точки в положение, когда помпаж неизбежен.
Противопомпажный Регулятор использует аппаратное обеспечение, специально разработанное для регулирования турбоагрегатов. Оно подсчитывает и изменяет параметр приближения к помпажу компрессора 50 раз в секунду, обеспечивая регулирование более высокого, по сравнению с регуляторами общего пользования уровня.
Интегрированное развязывание контура
Обычные регуляторы часто реагируют нагнетанием давления и колебаниями расхода, что снижает качество работы системы и эффективность противопомпажной защиты. Система регулирования турбомашинным оборудованием Series 4 со встроенными в нее высокоскоростными функциями, позволяет вводить интегрированные алгоритмы развязывания контуров, которые предотвращают появление нежелательных эффектов. Это позволяют настраивать отдельные контуры регулирования на более быстрого реагирование на управляющее воздействие для достижения более точного регулирования, без снижения стабильности процесса. Путем комбинирования Противопомпажного Регулятора с соответствующим Регулятором Процесса, можно добиться улучшения защиты процесса, эффективности и точности.
Интегрированная система управления турбомашинными агрегатами
Противопомпажный Регулятор разработан для совместной работы с другими регуляторами Series 4 являясь частью интегрированной системы управления (ТТС). Системы ТТС обеспечивают интегральный подход к регулированию всей цепи турбоагрегатов. ТТС позволяет обеспечить полностью интегрированный пуск и останов системы, компенсирование контуров регулирования и приминение алгоритмов распределения нагрузки для многоагрегатных систем. Достоинства систем ТТС заключаются в обеспечении повторяющихся пусков, более чутком регулировании, предотвращении отказов из-за нежелательных взаимодействий контуров регулирования и улучшенной экономии электроэнергии.
Регулятор процесса
Регулятор процесса системы Series 4 разработан для обеспечения точного и надежного регулирования центробежных и осевых компрессоров. Регулятор выполняет набор стандартных функций, включающий:
Ø Регулирование любой одновходовой пременной процесса (давление или коэффициент расхода)
Ø Подсчет и регулирование коэффициента массового расхода, компенсированного для температуры и давления.
Ø Изменение параметра приближения к помпажу компрессора из-за изменений в выходе главного регулятора процесса в системе распределения нагрузки.
Регулятор процесса может выполнять ограничивающее регулирование критического давления, температуры, частот вращения и других переменных. Это ограничение улучшает процесс и надежность работы компрессора путем исключения избыточного нагружения, превышения частот вращения или высоких температур. Отдельные подсчеты коэффициента PID могут быть возможны для двух ограничиваемых переменных. Выход регулятора может меняться для удовлетворения самых жестких ограничивающих условий, какие только существуют в системе в любой даннный момент времени.
Регулятор процесса, являясь программно-прикладным модулем в семействе продуктов регулирования турбомашинного оборудования системы Series 4, обеспечивающим более легкое интегрирование с другими программно-прикладными модулями. Функции развязки контуров и распределения нагрузки регулятора процесса делают его идеально совместимым с Противопомпажным Регулятором системы Series 4.
Интегрированный процесс и противопомпажное регулирование
Осевые и центробежные компрессоры требуют по крайней мере два контура регулирования. Один контур используется для управления частотой вращения, впускным клапаном или направляющими лопатками для обеспечения выполнения компрессором требованиям, предъявляемым к процессу. Второй контур используется для управления рециркуляцией или клапаном выпуска газа для предотвращения помпажа. Требуется четкое взаимодействие для предотвращения создания контурами колебаний давления и расхода, которые могут снизить точность регулирования и защиту от помажа.
Для того, чтобы воспользоваться высокоскоростными коммуникационными функциями системы Series 4, противопомпажный регулятор и регулятор процесса уведомляют друг друга о предполагаемых действиях, направленных на регулирование. Каждый регулятор может вносить соответствующие изменения в свой выходной сигнал так, что это не мешает совместно работающему регулятору.
Эти действия обеспечивают более надежную защиту от помпажа и улучшенное регулирование процесса. Так как регуляторы не выполняют перекрестных задач, они могут быть настроенны для более быстрого реагирования на управляющее воздействие для достижения высокой скорости и стабильности регулирования.
Оптимальное распределение нагрузки в системе с несколькими компрессорами
Объединение регулятора процесса и противопомпажного регулятора Series 4 дает возможность использования нового запатентованного алгоритма распределения нагрузки для систем с несколькими компрессорами. Система распределения нагрузки состоит из каскадной системы с главным регулятором процесса, вторичным регулятором процесса для каждого компрессора и вторичного противопомпажного регулятора для каждого корпуса и секции компрессора.
Главный регулятор процесса нормирует переменную процесса (например давление на выходе) не напрямую, а путем цифровой коммуникации от выхода регулятора ко вторичным регуляторам процесса и противопомпажа. Они в свою очередь напрямую нормируют элементы регулирования каждого компрессора. Реакции PID регулятора процесса зависят от расстояния компрессора до помпажа, подсчитанного противопомпажными регуляторами с использованием выхода главного регулятора в качестве уставки. Это отодвигает все рабочие точки компрессора на одинаковое расстояние от помпажа.
Этот процесс оптимизирует эффективность всего производства, избегая необоснованной рециркуляции или выпуск газа. Перераспределение нагрузки происходит автоматически даже тогда, когда компрессор работает “в Магистраль” или “на Кольцо”, или когда эффективность работы компрессоров меняется (например, когда фильтры забиваются).
Обычные стратегии по распределению нагрузки, использующие основное нагружение, каскадный переход от давления к расходу, или использование выхода одного компрессора, являются гораздо менее эффективными, если они вообще работают. Такие системы очень часто испытывают колебания нагрузок, которые понижают уровень и качество регулирования. При этом происходит гораздо менее эффективное распределение нагрузки, что приводит к помпажу наименее нагруженного компрессора.
Интегрированная система управления турбомашинными агрегатами
Регулятор процесса разработан для парной работы с другими регуляторами Series 4 являясь частью интегрированной системы управления (ТТС). Системы ТТС обеспечивают комплексный подход к регулированию всей турбомашиной цепи. ТТС позволяют полностью интегрированный системный пуск и останов, развязку контуров регулирования и применение алгоритмов распределения нагрузки для многоагрегатных систем. Достоинства систем ТТС заключаются в обеспечении повторяющихся пусков, более чутком регулировании, предотвращении отказов из-за нежелательных взаимодействий контуров регулирования и улучшенной экономии электроэнергии.
Регулятор Топлива для газовых турбин
Регуляторы топлива газовых турбин системы Series 4 разработаны для обеспечения высокоточного, более сложного регулирования практически любых индустриальных или авиационных турбин. В дополнение к регулированию частоты вращения или силового выхода, регулятор топлива обеспечивает защиту от избыточных температур, частот вращения, или давления и упорядочивает расход топлива во время пуска и останова. Регулятор топлива используется для регулирования одновальных или многовальных турбинных установок и предлагает набор стандартных функций, включающий:
Ø Автоматический пуск и останов турбин
Ø Ограничивающее регулирование частоты вращения и ускорения
Ø Ограничивающее регулирование температуры продуктов сгорания
Ø Ограничивающее регулирование давление на выходе компрессора
Существует компоновка регулятора топлива с высокоскоростным регулированием положения клапана и регулированием синхронного генератора. Регулятор процесса, являясь программно-прикладным модулем в семействе продуктов регулирования турбомашинным оборудованием системы Series 4, обеспечивает более легкое интегрирование с другими программно-прикладными модулями, включая противопомпажный регулятор и регулятор процесса системы Series 4 для обеспечения регулирования турбокомпрессоров системой Total Train Control™ и регулирование синхронных генераторов Автосинхронизирующим Регулятором системы Series 4.
Автоматические пуски и остановы турбины
Регулятор топлива может задавать порядок подачи топлива в турбину во время пусков и остановов. Последовательность пуска обеспечивает зажигание запального факела и главной горелки, прогревания по расписанию, и линейное ускорение частоты вращения до операционной.
Линейное изменение частоты вращения приостановится, если были превышены заданная пользователем температура продуктов сгорания или пределы ускорения, и если топливный клапан открывается больше, чем заданно, или нет зажигание, или происходит затормаживание турбины, то линейное изменение частоты вращения прекратится.
Последовательность останова замедляет турбину, приостанавливая ее для режима охлаждения перед тем, как произведет полную остановку. С другой стороны, последовательность аварийной остановки немедленно закрывает клапан регулирования расхода топлива. Линейное изменение уставок пуска и останова может пройти через один или два диапазона критических частот вращений.
Пределы частот вращений и ускорений
Регулятор топлива для многовальных турбин может регулировать или частоту вращения силовой турбины или частоту вращения ротора высокого давления/газогенератора. Контуры ограничивающего регулирования обеспечиваются для всех частот вращений валов с возможностью определения частот вращения для верхних и нижних уставок срабатывания предупредительной сигнализации и частот вращений, при которых срабатывают защиты по электронным уставкам при превышении частот вращений для каждого вала. Ускорение и замедление турбины может быть ограничено не только назначением диапазонов расхода топлива, но и установкой ограничений изменений диапазона расхода топлива и частоты вращения газогенератора.
Входы и ограничения температуры продуктов сгорания
Алгоритм наибольшей из двух средних значений термопар (алгоритм выбора старшей медианы) используется для подбора до 16 аналоговых входов для температуры продуктов сгорания. Контур PID ограничивает расход топлива, когда эта температура превышает заданные пользователем пороговые значения. Этот предел может быть определен, как константа или как функция давления на выходе компрессора (CDP). Если вход CDP отказывает, то используется предел ограничения константы, принимающийся по умолчанию.
Пределы давления на выходе компрессора и защита от помпажа
Ограничивающая функция давления на выходе компрессора (CDP) используется для обеспечения защиты от избыточных давлений, путем уменьшения подачи топлива в турбину каждый раз, когда CDP превышает назначенные пределы. Функция выявления помпажа обеспечивает большую защиту турбины путем распознования ситуаций, когда быстрое падение давления в CDP указывает на то, что в компрессоре турбины произошел помпаж. Когда обнаруживается помпаж, турбина немедленно останавливается.
Варианты программ регулирования
Существует два варианта программ регулирования для регулятора топлива: регулирование положением клапана и регулирование генератора. Программа регулирования положением клапана включает в себя резервированные входы по типу “Вращающийся трансформатор”, частоту сканирования 1.0 мсек и высокоамперные выходы. Пакет программы регулирования генератора позволяет регулятору топлива выполнять астатическое (изодромное) и статическое регулирование частоты вращения энергетической машины (генератора) или астатическое регулирование положением клапанов ГТУ, приводящих синхронный генератор.
Для статического и астстического регулирований частотой вращения может быть использованно до трех резервированых входов и может произойти переход на асинхронное регулирование положением клапанов, если откажут все входы. Если прерыватель генератора открывается неожиданно, то включение защиты от превышения частоты вращения уменьшит, или остановит подачу топлива для предотвращения нанесения повреждения превышением частоты вращения.
Интегрированная система управления турбомашинными агрегатами
Регулятор топлива является частью интегрированной системы управления (ТТС) и предназначен для работы во взаимодействии с другими регуляторами Series 4. Системы ТТС обеспечивают комплексный подход к регулированию всей турбомашинной цепи. ТТС позволяет производить полностью интегрированный системный пуск и останов, компенсирование контуров регулирования и применение алгоритмов распределения нагрузки для многоагрегатных систем. Достоинства систем ТТС заключаются в обеспечении повторяющихся пусков, более чутком регулировании, предотвращении отказов из-за нежелательных взаимодействий контуров регулирования и повышении экономии электроэнергии.
Программное обеспечение
AFM содержат два типа программного обеспечения: отказоустойчивую операционную систему (FTOS) и пакет прикладного программного обеспечения (ASP). FTOS выполняет те функции AFM, которые не относятся непосредственно к управлению технологическим объектом.
К таким функциям, в частности, относится обеспечение связи по протоколу Modbus, обработка входно-выходных сигналов, обеспечение связи с резервирующими компонентами, а также диагностика системы. Функции управления объектом, выполняемые каждым AFM, реализуются его пакетом прикладного программного
обеспечения (ASP).
FTOS. Отказоустойчивая операционная система (FTOS) обеспечивает выполнение следующих жизненно важных функций AFM Series 4:
Ø Обеспечение связи по протоколу Modbus,
Ø Обработку входных и выходных сигналов объекта,
Ø Обеспечение связи через шину через шину межмодульной связи IACB,
Ø Самодиагностику (выявление неисправностей программного и технического обеспечения),
Ø Обеспечение резервирования на уровне модуля,
Ø Обеспечение связи через шину ввода-вывода.
Кратко назначение FTOS может быть описано следующим образом: она управляет функционированием аппаратных средств AFM и обеспечивает интерфейс между ними и прикладным программным обеспечением модуля.
ASP ASP является программным модулем, который загружается в аппаратную часть AFM и исполняется ею. Каждый ASP служит для исполнения одной основной функции, которая является независимой от других функций необходимых для реализации функционально законченной системы управления турбомашинным объектом, но должна выполняться в тесной координации с ними. Примерами основных функций являются регулирование частоты
Ø вращения паровой турбины, противопомпажное
Ø регулирование компрессора, регулирование подачи топлива в газовую турбину.
Количество ASP, которые могут быть загружены в один аппаратный модуль, ограничено двумя факторами.
Во-первых, функции объединяемых таким образом пакетов должны быть логически взаимосвязаны. Во-вторых, каждый ASP предъявляет определенные требования к процессору, памяти, коммуникационным средствам и средствам ввода-вывода. Для того, чтобы несколько ASP могли работать на данном аппаратном модуле, абсолютно необходимо, чтобы последний располагал достаточной "мощностью" по каждому из вышеперечисленных ресурсов.
ST 3000 интеллектуальный датчик давления
Серия 900, модели для манометрического давления
Ø STG944 От 0 до 500 пси, 0 – 35 бар
Ø STG94L От 0 до 500 пси, 0 – 35 бар
Ø STG974 От 0 до 3000 пси, 0 – 210 бар
Ø STG97L От 0 до 3000 пси, 0 – 210 бар
Ø STG98L От 0 до 6000 пси, 0 – 415 бар
Ø STG99L От 0 до 10000 пси, 0 – 690 бар
Все датчики ST 3000 могут выдавать выходной сигнал в аналоговой
форме: 4-20 мА, либо цифровой форме: цифровой выход
расширенного цифрового (DE) протокола фирмы Honeywell, выход HART или выход FOUNDATIONTM Fieldbus. При цифровой интеграции с Process Knowledge SystemTM,
EXPERION PKSTM, датчики ST 3000 обеспечивают более точное измерение переменных процесса наряду с расширенной диагностикой.
Датчики ST 3000 S900 фирмы Honeywell обеспечивают надежную и устойчивую работу промышленности.
Ø Временная стабильность = +/- 0.01% в год
Ø Надежность = 470 лет MTBF
Устройства выполняют всестороннюю самодиагностику, чтобы помочь пользователям своевременно выполнять обслуживание, соответствовать требованиям систем регулирования и высоким стандартам качества.
Точные, надежные и устойчивые, датчики S900 обеспечивают более высокий наклон рабочей характеристики, чем обычные датчики. Датчики фирмы Honeywell, работающие в цифровом режиме с использованием расширенного протокола обмена (DE) фирмы Honeywell предоставляют диагностику непосредственно в интерфейсе пользователя систему управления. Что не менее важно, информация о состоянии датчика отображается непрерывно, предупреждая оператора об отказах.
Описание. Датчик ST 3000 может заменить любой используемый в настоящее время аналоговый датчик, обеспечивающий выход 4-20 мА и работающий в стандарте 2-х проводной системы.
Средством измерения является пьезорезисторный чувствительный элемент, который фактически содержит три датчика в одном. Он содержит датчик перепада давления, датчик температуры и датчик статического давления.
Электроника на базе микропроцессора обеспечивает большую крутизну характеристики, улучшенную компенсацию по температуре и давлению и повышенную точность.
Измерительный блок и корпус для электроники выдерживают удары, вибрацию, коррозию и влажность. Корпус для электроники содержит отделение для одноплатной электроники, которая развязана с общей распределительной коробкой. Одноплатная электроника является сменной и взаимозаменяемой с моделями датчиков ST 3000 Серии 100 или Серии 900.
Как и другие датчики фирмы Honeywell, ST 3000 обеспечивает двунаправленную связь между оператором и датчиком с помощью интеллектуального коммуникатора Smart Field Communicator (SFC). Подключить SFC в любой точке системы, где есть доступ к линиям сигналов датчика.
Средства конфигурирования SCT 3000 Smartline® Configuration Toolkit предоставляют простую процедуру для конфигурирования приборов с использованием персонального компьютера. Набор средств обеспечивает конфигурирование устройства до поставки или установки. SCT 3000 может работать в автономном режиме и обеспечить конфигурирование неограниченного числа устройств. Затем база данных может быть загружена в датчик во время испытаний.
Характеристики. Линейная или квадратичная характеристика выхода может быть просто выбрана при конфигурировании.
Непосредственная цифровая интеграция с Experion PKS и другими системами управления обеспечивает локальную точность измерения на уровне системы без погрешностей, вносимых цифро-аналоговым и аналого-цифровым преобразователями.
Уникальный пьезорезисторный чувствительный элемент автоматически компенсирует вход по температуре и статическому давлению. Дополнительные “интеллектуальные” характеристики включают конфигурирование верхнего и нижнего значений шкалы, имитацию точного значения аналогового выхода и выбор заранее запрограммированных инженерных единиц для отображения.
Средства датчика для локального и удаленного интерфейса обеспечивают значительное повышение производительности труда при испытаниях, запуске и текущем обслуживании.
