Система автоматического управле

щего воздуха до –55°С). Это потребо

● относительная дешевизна по сравне

ния газотурбогенератором ГТГ 1500 2Г

вало новой разработки нескольких

нию с аналогичными техническими

мощностью 1500 кВт входит в состав

важных элементов ГТГ, основные из

средствами;

передвижной

автоматизированной

которых — камера сгорания и система

● широкий набор

функциональных

электростанции ПГТЭС 1500 (рис. 1).

управления.

модулей.

Обычно такие электростанции разме

Используемая до тех пор система уп

Использовались

также периферий

щаются в двух блоках (контейнерах) и

равления на релейной автоматике уже

ные устройства (устройства сопряже

устанавливаются на компрессорных

не удовлетворяла современным требо

ния с объектом) собственной разработ

станциях магистральных газопроводов,

ваниям и, естественно, требованиям

ки, апробированные в работе на других

на газовых и нефтяных промыслах, а

«Газпрома», поэтому было принято ре

объектах.

также на объектах других отраслей

шение проектировать новую систему

промышленности.

управления на основе микропроцес

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Работа по

созданию передвижной

сорной техники. Остановились на наи

СИСТЕМЫ

электростанции на базе судового газо

более доступных и приемлемых микро

К основным функциям системы ав

турбогенератора (ГТГ) была начата в

процессорных средствах MicroPC (Oc

томатического управления (САУ) ГТГ

1994 году по заданию «Газпрома». За

tagon Systems).

относятся:

манчивость использования судовой

Наиболее важными особенностями

● прием дискретных сигналов о состо

турбины на газовых промыслах заклю

изделий серии MicroPC для построе

янии исполнительных устройств и

чалась в большом ресурсе работы газо

ния системы управления газотурбоге

пороговых значений отдельных па

турбогенератора – 100 тыс. часов. Для

нератором явились:

раметров;

обеспечения

высоких потребитель

● высокая надежность;

● прием и преобразование аналоговых

ских свойств электростанции необхо

● широкий температурный диапазон

сигналов от датчиков температуры,

димо было приспособить газотурбоге

хранения и работы;

давления, частоты вращения ГТГ;

нератор для работы на природном газе

● совместимость с IBM PC, что позво

● выдача сигналов управления испол

и в тяжелых климатических условиях

ляет сократить сроки разработки и

нительными устройствами в соответ

(например при температуре окружаю

отладки программного обеспечения;

ствии с заданными алгоритмами;

● пуск, останов, экстренный останов

ГТГ по команде оператора;

● автоматический останов ГТГ при по

явлении аварийных событий;

● предупредительная и аварийная сиг

нализация при выходе параметров

ГТГ за допустимые пределы и воз

никновении аварийных ситуаций;

● вывод информации о состоянии ис

полнительных устройств, причинах

останова и аварийных ситуаций, зна

чений аналоговых сигналов от датчи

ков, текущей наработки ГТГ;

● управление частотой вращения ГТГ.

36

Помимо этого, САУ обеспечивает

Рис. 1. Электростанция ПГТЭС 1500 в районе Нового Уренгоя

автоматический контроль степени за

www.cta.ru

СТА 2/2000

щие, установленные в блоке преобра

В ПУМ и ПУД напряжение 24 В пре

зователей и обеспечивающие искробе

образуется с помощью устройств вто

зопасность, поступают на входы блока

ричного питания в 5 В для питания ми

виброконтроля, где аналоговые сигна

кропроцессорных устройств.

лы виброскорости при достижении за

Для периодического автоматическо

данных уставок преобразуются в дис

го контроля состояния АБ (2 раза в сут

кретные (двухпозиционные). Послед

ки) в состав системы введено УКАБ,

ние подаются на входы ПУМ.

которое коммутирует аккумуляторные

В блоке преобразователей находится

батареи, нагружая их поочередно на

также устройство контроля напряже

эталонную нагрузку, принимает анало

ния 380 В непосредственно на клеммах

говые сигналы напряжения на каждой

электродвигателей вентиляторов и ва

из четырех батарей и передает их в

лоповоротного устройства.

ПУМ на измерение и определение сте

Электропитание системы управления

пеней их заряженности. Коммутация

осуществляется напряжением 24 В по

батарей осуществляется по заданному

стоянного тока от выпрямительного аг

алгоритму под действием управляющих

Рис. 5. ПУД и ПУГ в блоке

регата, входное напряжение которого

сигналов, поступающих с ПУМ.

управления электростанции

«подпирается» через диод двумя груп

ПУД, расположенный в другом кон

пами аккумуляторных батарей. Этим

тейнере электростанции (блок управ

ПУГ, расположенный также в блоке

обеспечивается бесперебойность пита

ления), имеет лицевую панель, подоб

управления (рис. 5), предназначен для

ния. АБ в случае исчезновения пере

ную лицевой панели ПУМ, что позво

управления и контроля параметров ге

менного напряжения или выхода из

ляет на расстоянии наблюдать за пара

нератора. Через ПУГ передаются тран

строя выпрямительного агрегата обес

метрами ГТГ, состоянием его исполни

зитные сигналы контроля и сигнализа

печивает питание системы управления,

тельных устройств, запускать и оста

ции параметров КРУ и сигнал управле

а также электромасляного насоса

навливать ГТГ. Передача информации

ния выключателем генератора (ВГ).

(ЭМН) мощностью 2,4 кВт. ЭМН обес

от ПУМ к ПУД осуществляется по по

печивает смазку подшипников турби

следовательному каналу RS 422. Пере

Пульт местного управления

ны и генератора при пуске и охлажде

дача команд управления («пуск»,

Структурная схема ПУМ представле

нии турбины после останова, которое

«стоп», «экстренный останов») с ПУД

на на рис. 6 и включает в себя:

происходит в течение нескольких ча

на ПУМ производится по отдельным

● основной контроллер;

сов.

проводам.

● контроллер защиты;

www.cta.ru

СТА 2/2000

подсчета числа импульсов, поступаю

соответствии с заданным алгоритмом.

В соответствии с заданным алгорит

щих с датчика оборотов за определен

Процессор выдает двоичный код уп

мом оба процессора

осуществляют

ный промежуток времени.

равления исполнительными устройст

контроль исправности друг друга путем

Аналоговые сигналы поступают на

вами, в соответствии с которым на вы

обмена дискретными сигналами.

БПС (модули серии 5В фирмы Analog

ходах УВВ (плата 5600) формируются

В процессе работы процессор основ

Devices), где происходит их преобразо

напряжения высокого или низкого

ного контроллера ПУМ осуществляет

вание и гальваническое разделение ис

уровня.

обмен с ПУД по последовательному

точников аналоговых сигналов друг от

Непосредственно управление от

каналу связи RS 422 через конвертор,

друга и от системы управления. С вы

дельными исполнительными устройст

который обеспечивает

гальванически

ходов БПС нормализованные сигналы

вами с максимальной нагрузкой до

развязанный

переход

с интерфейса

в виде напряжения, изменяющегося в

0,5 А при напряжении постоянного то

RS 232 в интерфейс RS 485/422 и об

диапазоне от 0 до 5 В, поступают на

ка 30 В осуществляется транзисторны

ратно. Вся информация о состоянии

МАС (плата MUX 16), а затем на плату

ми ключами устройств ПС.

ГТГ и режимах его работы передается в

5710 для преобразования в цифровой

Для управления более мощными ис

ПУД, а от него в ПУМ пересылаются

код.

полнительными устройствами к выхо

команды управления ГТГ в дистанци

Один из важнейших параметров ГТГ –

дам ПС подключены релейные устрой

онном режиме.

температура выхлопного газа — изме

ства, выполненные на нейтральных

ряется 8 малоинерционными термопа

или поляризованных реле.

Пульт дистанционного

рами. В алгоритме управления исполь

Транзисторные ключи плат УВ обес

управления

зуется среднее значение температуры

печивают ток в нагрузке до 7 А при на

ПУД представляет собой программи

по всем термопарам, при этом осуще

пряжении 27 В и используются для уп

руемый контроллер, реализованный на

ствляется программный контроль ис

равления регулирующим и антипом

основе технических средств MicroPC и

правности термопар. Неисправные

пажным клапанами, которые приво

снабженный

устройствами приема,

термопары (имеющие короткое замы

дятся в действие электродвигателями

выдачи, обработки и отображения ин

кание или обрыв) исключаются из вы

постоянного тока.

формации, а также органами управле

числений, и среднее значение темпера

Защитный контроллер дублирует ос

ния и контроля.

туры газа вычисляется по оставшимся

новной контроллер в части контроля за

Структурная схема ПУД приведена

исправным термопарам.

аварийными ситуациями. Этим обес

на рис. 7.

Управление исполнительными меха

печивается требуемое среднее время

Двухпозиционные сигналы от орга

низмами осуществляется процессором

наработки на отказ по функции «про

нов управления поступают в ПУМ.

основного контроллера (плата 5025А) в

пуск аварии» 100 тысяч часов.

Сигналы, принимаемые по последова

тельному каналу, поступают на плату

конвертора, где осуществляется преоб

разование

сигналов

интерфейса

RS 422 в RS 232 (при приеме) или

RS 232 в RS 422 (при передаче) с галь

ванической развязкой.

Плата процессора 5025А через порт

СОМ2 по интерфейсу RS 232 связана с

платой конвертора. Плата 5025А через

плату 5600 выдает данные на индикато

ры.

По вызову оператора с клавиатуры

информация о параметрах ГТГ, причи

нах неисправностей, аварий и остано

вов ГТГ отображается на экране ЖКИ.

Два важнейших параметра ГТГ —

температура выхлопных газов (t°) и ча

стота вращения (w) — помимо ЖКИ

выводятся на стрелочные приборы,

сигналы на которые в виде напряжения

постоянного тока поступают по от

дельным проводам из ПУМ. Этим до

стигается дублирование отображения

этих двух параметров.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Системная

часть

программного

обеспечения (ПО) представляет собой

мультизадачную операционную систе

40

му реального времени (МОС). Исполь

зование такой операционной системы

www.cta.ru

СТА 2/2000

СТА 2/2000

www.cta.ru