[ Статьи и публикации ]

09.04.2010

Оптимальная защита динамического оборудования системами контроля вибрации и температуры

Еремин И.В.

Химическая техника № 3 2010

Оригинал статьи (Архив ZIP 1,14 Мб полная версия)

Оптимальная защита динамического оборудования системами контроля вибрации и температуры

На современных производственных объектах микропроцессорные устройства максимально используются для реализации функций мониторинга, управления и защиты.
НПП «ТИК» более 18 лет специализируется на разработке, изготовлении и сопровождении систем контроля вибрации и температуры промышленного оборудования. Накопленный опыт, отслеживание современной нормативной документации, постоянный контакт со специалистами предприятий, использующими микропроцессорные системы контроля, позволили нам выработать ряд требований для разрабатываемой и производимой продукции: общие требования, требования к размещению на систем контроля на объектах, требования к функциям и к конструкции устройств, а также к надежности и безопасности.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Противоаварийные системы предназначены для защиты оперативного персонала и оборудования. К таким системам предъявляются повышенные требования:

• по надежности – она должна быть не ниже, чем надежность защищаемого оборудования с обеспечением безопасности обслуживающего персонала;
• по устойчивости - неисправности в отдельных каналах приборов и систем не должно быть причиной выхода из строя не должно влиять на работу других каналов;
• по взрывопожаробезопасности – должны быть обеспечены требования нормативной документации в области взрывопожаробезопасности приборов и систем, применяемых на предприятиях с возможным образованием взрывопожароопасных сред;
• по ремонтопригодности - наилучшим способом восстановления работоспособности приборов и систем должна быть возможность замены отдельного канала на работающем оборудовании без отключения функций защит.
  

НПП «ТИК» применяет три основных варианта построения систем защиты по вибрации (рис.1):

Рис. 1 Варианты построения систем контроля вибрации и температуры

• На основе «виброключа» с прямым управлением исполнительными механизмами (оборудованием);
• На основе микропроцессорной системы защиты, которая выполнена как полуавтономная система, интегрированная в общую технологическую защиту без прямого управления исполнительными механизмами;
• На основе микропроцессорной системы защиты, которая выполнена как полуавтономная система с прямым управлением исполнительными механизмами (оборудованием) и параметрической связью с общей противоаварийной защитой.

Основными достоинствами первого варианта построения системы защиты являются высокая скорость отработки защит; независимость системы и низкая стоимость. К недостаткам можно отнести сложности реализации резервирования и отсутствие дистанционного управления защитой.

Основными достоинствами второго варианта являются высокая интеграция систем и возможность резервирования схем защиты. К недостаткам можно отнести возможные задержки при отработке защиты; высокую стоимость и необходимость дополнительных усилий по повышению надежности.

К достоинствам третьего варианта можно отнести высокую скорость отработки защит; независимость системы; относительно невысокую стоимость и возможность контроля за отработкой защиты других систем; к недостаткам – сложности при реализации резервирования и необходимость дополнительных усилий, направленных на реализацию возможности управления защитой с верхнего уровня.

Высокий уровень качества защиты обеспечивают полуавтономные системы, которые обладают достаточной надежностью и быстродействием.

Важным элементом систем защиты являются преобразователи сигналов. НПП «ТИК» производит пьезоэлектрические и микромеханические вибропреобразователи для микропроцессорных систем защиты (рис.2).

Рис.2 Пьезоэлектрические и микромеханические вибропреобразователи DVA

Информация от вибропреобразователей может быть передана в системы защиты двумя способами:

• Включением вибропреобразователей напрямую в действующую систему АСУТП;
• Включением вибропреобразователей в микропроцессорную систему защиты по вибрации с последующей обработкой и дублированным выводом информации в другие системы по аналоговому или цифровому каналу.
  

Основными достоинствами первого способа передачи информации являются низкая стоимость и использование существующих контроллеров; недостатками – задержки при обработке сигналов; низкая информативность сигналов; низкий уровень готовности и ремонтопригодности систем.
Второй способ передачи информации имеет более высокую стоимость, но обладает такими преимуществами, как быстродействие; возможность точной оценки состояния оборудования и высокий уровень готовности и ремонтопригодности системы защиты.

Первый способ передачи информации в систему защиты рекомендуется применять для оборудования невысокого уровня критичности; второй – для дорогостоящего и высококритичного оборудования.
Поскольку современное предприятие – это целый комплекс, объединенный в единую информационную управляющую сеть, необходима организация связи между системами противоаварийной защиты. Данную связь нужно организовать по резервированным цифровым сетям или по аналоговым каналам с организацией методов контроля аналоговых линий. В производимых нами микропроцессорных устройствах, несмотря на некоторую избыточность, мы используем оба варианта.

Для повышения надежности и устройчивости систем контроля вибрации требуется организация резервирования входящих в систему микропроцессорных устройств, чтобы при выходе их строя одного их них система сохранила работоспособность.
На сегодняшний день системы контроля вибрации НПП «ТИК» для высококритичного оборудования строятся на одноканальных контроллерах с резервированием каналов связи (рис.3).

Рис. 3 Одноканальный контроллер TIK-PLC с резервированием каналов связи

 ТРЕБОВАНИЯ К РАЗМЕЩЕНИЮ
Объем каналов контроля вибрации и температуры определяется в соответствии с типом оборудования и должен формироваться на основании требований служб эксплуатации, ответственных за агрегат. Объем каналов, место и способ установки преобразователей на контролируемый агрегат задаются нормативными документами. Минимальной комбинацией для агрегата с четырьмя подшипниками является 8 каналов вибрации и 4 канала температуры. Возможен и другой объем. Например, для  АК «Транснефть» мы используем комбинацию 10 каналов вибрации и 4 канала температуры.

Рис. 4 Точки размещения первичных преобразователей на магистральном насосном агрегате

ТРЕБОВАНИЯ К НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ
Время безотказной работы микропроцессорных устройств контроля вибрации составляет 80 000 ч, срок службы приборов 10 лет.

Для построения оптимальной защиты динамического оборудования по параметрам вибрации и температуры, мы рекомендуем ориентироваться на системы, надежность которых обеспечивается систематизированным подходом к их разработке и изготовлению.

Вернуться назад