ГЛАВА 12

Автоматизированная система вибромониторинга и диагностики (АСВД)

12.1. Назначение, функции, состав

Автоматизированная система вибромониторинга и диагностики предназначенадля:

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

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 коммутатор Ethernet. С коммутатора по ВОЛС Ethernet поступают 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 коммутатор Ethernet. С коммутатора по ВОЛС Ethernet поступают 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 уровеньсистемы 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 компонент АСВД;

- 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 преобразователи относительных 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.

Система технического диагностирования ГЦНА (СТД ГЦНА)

СТД ГЦНА является автоматизированной системой технического диагностирования, предназначенной для определения технического состояния главных циркуляционных насосных агрегатов реакторной установки по данным контроля теплотехнических и вибрационных параметров и выдачи законченных диагностических сообщений о состоянии ГЦНА и формирования сигналов о превышении вибрации выше заданных уровней.

Структурная схема СТД ГЦНА представлена на рисунке 12.2.2

Рис. 12.2.2. Структурная схема СТД ГЦН

В состав СТД ГЦНА включены:

- первичные преобразователи виброконтроля (1) с кабелями (2) и устройствами согласования, расположенными в соединительных коробках;

- соединительные коробки (3);

- блочные линии связи от соединительных коробок до УИИ СКВ (4) (не входят в поставку СТД ГЦНА);

- устройство информационно-измерительное системы контроля вибраций (9) в состав которого входят:

- вибромонитор (5);

- компьютер промышленного исполнения (6);

- программное обеспечение СТД ГЦНА;

- основной и резервный шлюзы связи с АСВД (7);

- линии связи для передачи на БПУ через СКУ НЭ РО сигнала о превышении предупредительного уровня вибрации (8) (не входят в поставку СТД ГЦНА);

- дублированные линии связи для организации обмена данными с СВБУ через серверы АСВД (10) (не входят в поставку СТД ГЦНА);

- удаленное рабочее место (УРМ) (11), в виде персонального компьютера;

- линии связи для организации обмена данными между СТД и УРМ (12) (не входят в поставку СТД ГЦНА).

СТД ГЦНА представляет собой автоматизированную систему, обеспечивающую выполнение следующих функций:

- контроль вибрационных характеристик ГЦНА;

- передача обработанных параметров вибрации в АСВД;

- формирование сигнала типа «сухой» контакт при достижении предупредительного уровня вибрации для отображения на панелях БПУ;

- контроль технического состояния аппаратной части системы;

- передача в АСВД сообщения при неисправности СТД ГЦНА;

- получение параметров теплотехнического контроля (ТТК) ГЦНА и данных о состоянии арматуры ГЦНА от АСВД;

- совместный анализ данных теплотехнического и вибрационного контроля ГЦНА с целью уточнения его технического состояния и выявления тенденций к изменению технического состояния;

- представление информации о результатах анализа технического состояния ГЦНА оперативному и техническому персоналу энергоблока;

- ведение собственного непрерывного архива данных.

Выполнение функции получения параметров теплотехнического контроля ГЦНА и данных о состоянии арматуры ГЦНА от АСВД обеспечивает СТД ГЦНА входными данными. Результатом совместного анализа данных теплотехнического и вибрационного контроля ГЦНА является формирование диагностических сообщений, отображаемых на мониторе СТД ГЦНА и передаваемых оперативному и техническому персоналу энергоблока в виде диагностических сообщений. Диагностическое сообщение состоит из диагноза и рекомендации.

Выполнение функции ведения непрерывного архива данных обеспечивает регистрацию всех данных, поступающих в СТД ГЦНА за период одной эксплуатационной кампании энергоблока.

СТД ГЦНА относится к восстанавливаемым, обслуживаемым системам длительного пользования. Первичные преобразователи, входящие в состав СТД ГЦНА, относятся к невосстанавливаемым и неремонтопригодным устройствам. Необходимый уровень надежности обеспечивается комплексом работ на стадиях разработки, изготовления и эксплуатации отдельных систем, входящих в СТД ГЦНА. По реализации информационных и вспомогательных функций СТД ГЦНА характеризуется следующими показателями надежности:

- наработка на отказ не менее 2×10⁴ ч;

- время восстановления ПТС не более 1 ч.

Дата добавления: 2015-07-08