Глава 12

Автоматизированная система вибромониторинга и диагностики (АСВД)

12.1. Назначение, функции, состав

Автоматизированная система вибромониторинга и диагностики предназначена для:

• формирования предупредительных и аварийных сигналов в СКУ НЭ;

• постоянного контроля вибрации и механических величин основного роторного оборудования;

• контроля вибрационных характеристик;

• получения информации о состоянии контролируемого роторного оборудования;

• выдачи сигнала для автоматической защиты технологического оборудования по специальным алгоритмам;

• сигнализации о результатах измерений на собственные средства отображения информации и в БПУ;

• отображения информации на БПУ;

• обеспечения межсистемного обмена информацией и командами;

• решения задач по диагностике технологического оборудования.

Система обеспечивает контроль:

• главных циркуляционных насосов (ГЦН);

• генератора и турбины;

• питательных электронасосов (ПЭН);

• циркуляционных насосов (ЦН);

• других механизмов и вентиляторов.

АСВД обеспечивает решение следующих основных задач:

− непрерывный контроль вибрационного состояния основного роторного оборудования, в том числе в различных режимах его эксплуатации (выбег, разбег, ход, останов и работа от валоповоротного устройства);

− обработка и предварительный анализ измеренных параметров, необходимых персоналу лаборатории технической диагностики (ЛТД) для принятия решения о вибрационном состоянии основного роторного оборудования;

− диагностирование и предупреждение в процессе эксплуатации ТГ в части следующих дефектов:

• разбалансировка роторов, с указанием разбалансированного ротора;

• несоосность роторов, с указанием типа несоосности;

• искривление ротора; трещины в роторе;

• ослабление крепления подшипника; увеличение зазора в подшипнике скольжения;

• ослабление опоры агрегата («мягкая лапа»);

• задевания элементов ротора и статора; наличие резонанса крепления.

− расчет среднеквадратичного значения уровня вибрации опор ТГ и ПЭН в полосе частот 10-1000 Гц с выдачей его в виде токового сигнала (4-20 мА) в СКУ ТО, для реализации защиты по превышению установленного порога вибрации опор;

− создание и поддержка базы данных (БД) текущих значений, архива данных по истории измеряемых и расчетных параметров;

− вывод значений параметров измерений и диагностики на мониторы автоматизированных рабочих мест персонала, контролирующего вибрационное состояние основного роторного оборудования (инженер по вибрации- ИВ), а также на печатающее устройство;

− передача значений параметров измерения и расчетов в СВБУ для отображения требуемой информации (в части диагностики ТГ, ПЭН, ЦН) на экранах мониторов АРМ ведущего инженера управления турбиной и на АРМ ведущего инженера управления реактором (в части диагностики ГЦН);

− контроль и передача в СКУ ТО значений осевых сдвигов роторов и в СКУ ТО и СВБУ частот вращения роторов ТГ и ПЭН;

− контроль и передача в СКУ ТО значений теплового расширения ротора и корпуса ТГ;

− фиксирование превышения нормируемых значений виброскорости для ТГ, ЦН и ПЭН (первоначально установленные значения: 4,5 мм/с, 7,1 мм/с, 11,2 мм/с с выдачей соответствующих сигналов на БПУ (сигнализация), передачей информации в СВБУ и на монитор АРМ ИВ;

− обнаружение низкочастотной вибрации для ТГ с выдачей соответствующих сигналов на БПУ (для сигнализации), передачей информации в СВБУ и на монитор АРМ ИВ;

− обнаружение скачка вибрации для ТГ, ЦН с выдачей соответствующих сигналов на БПУ (сигнализация), передачей информации в СВБУ и на монитор АРМ ИВ;

− обнаружение для ТГ, ЦН и ПЭН возрастания на сравнимых режимах для выбранных компонентов вибрации с выдачей соответствующих сигналов на БПУ (сигнализация) и передачей информации в СВБУ и на монитор АРМ ИВ;

− фиксирование превышения допустимых значений размаха относительных виброперемещений валопровода турбоагрегата для ТГ с выдачей соответствующих сигналов на БПУ (сигнализация) и передачей информации в СВБУ и на монитор АРМ ИВ;

− обнаружение скачка вибрации валопроводов для ТГ с выдачей соответствующих сигналов» на БПУ (сигнализация) и передачей информации в СВБУ и на монитор АРМ ИВ;

− фиксирование для ТГ возрастания в течение 3-х суток значения вибрации валопровода более чем на 85 мкм или 100 мкм выдачей соответствующих сигналов на БПУ (сигнализация), передачей информации в СВБУ и на монитор АРМ ИВ;

− изменение в процессе эксплуатации значений порогов (уставок) срабатывания аварийной и предупредительной сигнализации;

− проведение самодиагностики программно-технических средств с выдачей заключения с точностью до сменного блока.

Таблица 12.1.1 Состав АСВД

Наименование	Количество, шт.
1 Подсистема контроля ТГ
Комплекс виброконтрольный КВ-А, с измерительными каналами	14
Стойка АК ТГ	1
Стойка ПИТ	1
Коммутатор Ethernet	1
2 Подсистема контроля ПЭН1, ПЭН2, ПЭН3, ПЭН4, ПЭН5
Комплекс виброконтрольный КВ-А, с измерительными каналами	15 (3×5)
Стойка АК ПЭН	1
Стойка ПИТ	1
Коммутатор Ethernet	1
3 Подсистема контроля ЦН1, ЦН2, ЦН3, ЦН4
Комплекс виброконтрольный КВ-А, с измерительными каналами	12 (3×4)
Стойка АК ЦН	1
Стойка ПИТ	1
4. Подсистема контроля дополнительного оборудования
Комплекс виброконтрольный КВ-А, с измерительными каналами	71
Стойка АК ДО	2
Стойка ПИТ	4
5. Прграммно-технические средства и ЗИП
Блок сигнализации (контроллер «сухих» контактов)	1
Стойка ЦС	1
Автоматизированное рабочее место	2
Комплект монтажных частей (КМЧ)	1
Комплект ЗИП	1
Комплект калибровочного оборудования	1
Комплект ПО	1

12.2. Структурные схемы и функционирование

АСВД представляет собой распределенную проектно-компонуемую систему, состоящую из четырех подсистем контроля вибрации ТГ, ПЭН, ЦН и дополнительного оборудования, в состав каждой из которых входят первичные преобразователи, комплексы КВ-А, стойки АК и ПИТ, информация с которых поступает на рабочие станции (АРМ) и серверы по цифровой ЛВС.

В дополнительное оборудование включены постоянно работающие (или которые могут находиться в работе продолжительное время) агрегаты в различных режимах работы блока (в перечень включены вентагрегаты находящиеся в гермообъеме):

• насосы системы аварийного ввода бора,

• насосы системы аварийного расхолаживания ПГ,

- насосы системы аварийного и планового расхолаживания,

• вентагрегаты рециркуляционных систем охлаждения помещений необслуживаемой зоны внутреннего контайнмента,

• вентагрегаты рециркуляционных систем охлаждения приводов СУЗ,

• вентагрегаты рециркуляционных систем охлаждения помещений зоны ограниченного доступа персонала внутреннего контайнмента,

• подпиточные насосы системы продувки – подпитки 1 контура и др.

Всего в объем контроля АСВД в виде дополнительного оборудования может входить до 100 объектов контроля.

Взаимодействие АСВД с подсистемами АСУ ТП осуществляется через программно-аппаратные шлюзы, подключенные к специально выделенному для связи с подсистемами сегменту ЛВС АСВД, в которых на программном уровне обеспечивается информационная совместимость соответствующих подсистем с АСВД. Шлюзы являются составной частью АСВД.

Структурная схема АСВД приведена на рисунке 12.2.1.

Первичные преобразователи (из состава КВ-А) размещаются на технологическом оборудовании и посредством соединительных кабелей, входящих в их состав, соединяются с КВ-А. КВ-А размещаются в непосредственной близости от технологического оборудования. Расстояние определяется длиной соединительных кабелей от первичных преобразователей, которая составляет от 5 до 15 (25) м.

Подсистема контроля ТГ содержит 14 комплексов КВ-А (контроль вибрации) и один КВ-А (контроль частоты вращения), стойку ПИТ «ТГ» и стойку АК «ТГ». Токовые выходы каналов 4…20 мА непосредственно с комплексов КВ-А по линиям связи поступают в СКУ НЭ. Питание на все КВ-А по линиям питания поступает со стойки ПИТ «ТГ». Цифровые выходы всех КВ-А по линиям связи (витая пара, Ethernet) поступают в коммутаторEthernet. С коммутатора по ВОЛСEthernetпоступают в стойку АК «ТГ». Стойка АК «ТГ» по линии связи ЛВС (витая пара,Ethernet) подключена к стойке ЦС.

Подсистема контроля ПЭН содержит 15 комплексов КВ-А (по три КВ-А на каждый ПЭН), стойку ПИТ «ПЭН» и стойку АК «ПЭН». Токовые выходы каналов 4…20 мА непосредственно с комплексов КВ-А по линиям связи поступают в СКУ НЭ. Питание на все КВ-А по линиям питания поступает со стойки ПИТ «ПЭН». Цифровые выходы всех КВ-А по линиям связи (витая пара, Ethernet) поступают в коммутаторEthernet. С коммутатора по ВОЛСEthernetпоступают в стойку АК «ПЭН». Стойка АК «ПЭН» по линии связи ЛВС (витая пара,Ethernet) подключена к стойке ЦС.

Подсистема контроля ЦН содержит 12 комплексов КВ-А (по три КВ-А на каждый ЦН), стойку ПИТ «ЦН» и стойку АК «ЦН». Питание на все КВ-А по линиям питания поступает со стойки ПИТ «ЦН». Цифровые выходы всех КВ-А по линиям связи (витая пара, Ethernet) поступают в стойку АК «ЦН». Стойка АК «ЦН» по линии связи ЛВС (ВОЛС,Ethernet) подключена к стойке ЦС.

Подсистема контроля дополнительного оборудования содержит 71 комплекса КВ-А. Питание на все КВ-А по линиям питания поступает со стоек ПИТ «ДО».

Стойка ЦС по линиям связи соединяется с контроллером «сухих» контактов (блоком сигнализации), коммутатором АРМ и СВБУ (тип линии связи, ВОЛС или витая пара, будет определяться в зависимости от расстояния между ними). Выходы контроллера «сухих» контактов поступают в СКУ НЭ (в ТПТС).

Рис. 12.2.1. Структурная схема АСВД

АСВД представляет собой распределенную многоуровневую измерительно-информационную систему, обеспечивающую возможность изменения конфигурации, количества и типов измерительных каналов в зависимости от выполняемых задач и требований заказчика.

Первый уровнем системы представляют комплексы КВ-А, в состав которых входят также первичные преобразователи, устанавливаемые на контролируемых агрегатах. КВ-А комплектуются следующими измерительными каналами:

• канал измерения абсолютной вибрации (виброскорости);

• канал измерения относительной вибрации (виброперемещения);

• канал измерения частоты вращения и фазоотметки.

КВ-А выполняют преобразование сигналов измеряемых параметров в цифровой код, производят вычисление расчетных параметров, сравнение измеренных и расчетных параметров с допустимыми значениями (уставками).

Второй уровень системы представляют стойки АК, которые обеспечивает прием от КВ-А, преобразование и передачу значений контролируемых параметров на собственные средства отображения, для архивирования на ЦС и для визуализации на АРМ ИВ. В зависимости от типа контролируемого оборудования (ТГ, ПЭН, ЦН) стойки АК могут отличаться составом аппаратных средств и конфигурацией ПО.

Стойка АК осуществляет:

• циклический сбор данных (цифровых сигналов результатов измерений, сравнений с уставками) от КВ-А по всем измерительным каналам, их обработку, анализ;

• кратковременное хранение поступающей информации (данных);

• регистрацию и передачу данных по ЛВС на ЦС, АРМы и в СВБУ в соответствии с принятыми алгоритмами;

Стойки АК подключены к источникам ИБП (с пакетом аккумуляторов), обеспечивающим фильтрацию помех в сети электропитания и защиту оборудования стойки от перерывов в электроснабжении, колебаний напряжения, кратковременных провалов напряжения и скачков напряжения и тока в сети электропитания.

Третий уровень системы реализован на базе ЦС, АРМ ИВ, АРМ ИР и АРМ ВИДАС.

ПТС трех уровней АСВД объединены в ЛВС, выполняющую следующие функции:

• управление работой комплексов и диспетчеризация потоков данных и каналов;

• хранение текущей и ранее введенной версии конфигурации всех компонентАСВД;

• хранение и поддержка реестра применяемого ПО;

• архивирование и долгосрочное хранение информации, поступающей с измерительных комплексов;

• передачу данных в подсистемы АСУ ТП с использованием специализированных шлюзов, реализованных на базе отдельных прикладных программ;

• передачу необходимых данных на АРМ ИВ, АРМ ИР и АРМ ВИДАС.

Для повышения надежности в состав стойки ЦС входят основной и резервный серверы. В состав каждого сервера входят резервируемые источники питания, RAID-массивы хранения информации, дублированные интерфейсы ETHERNET.

Основная область применения КВ-А – непрерывное дистанционное измерение и контроль параметров вибрации, частоты вращения роторного оборудования (агрегатов). Комплекс КВ-А является проектно-компонуемым изделием и состоит из набора независимых измерительных каналов (интеллектуальных датчиков) и общего (на 3-5 измерительных каналов) контроллера. В качестве первичных преобразователей в КВ-А используются акселерометры со встроенными усилителями, например, типа АР36, и вихретоковые преобразователиотносительных перемещений. Один первичный преобразователь подключается к нормирующему измерительному преобразователю, таким образом, получается интеллектуальный датчик. Интеллектуальный датчик преобразует измеряемый параметр в цифровой код (цифровое значение).

Контроллер осуществляет сбор данных с интеллектуальных датчиков по интерфейсу RS-485, первичную обработку и передачу результатов всех измерительных каналов по интерфейсу Ethernet в стойку АК.

Контроллер выполняет следующие вспомогательные функции:

• контроль работоспособности измерительных каналов и обрыва линии связи между первичным преобразователем и нормирующим преобразователем;

• формирование и передачу на верхний уровень тестового сигнала, пропорционального задаваемому значению измеряемого параметра, для проверки работоспособности линий связи, правильности срабатывания уставок и алгоритмов защиты.

Конструктивно КВ-А выполнен в виде компактного металлического шкафа фирмы RITTAL, внутри которого установлены измерительные и нормирующие преобразователи, устройства защит от помех и контроллер. Шкаф крепится к стене или элементам металлоконструкций с помощью четырёх винтов.