АЛГОРИТМ ДИАГНОСТИКИ ОБРАТНОЙ РАСКРУТКИ РОТОРА НАГНЕТАТЕЛЯ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА Российский патент 2024 года по МПК F04D27/00 

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления технологическими процессами и может использоваться для определения обратной раскрутки ротора нагнетателя газоперекачивающих агрегатов (далее - ГПА) при аварийных остановах.

На сегодняшний день обратное вращение ротора нагнетателя, а также жестко связанного с ней вала силовой турбины газоперекачивающего агрегата, определяется оператором при просмотре ретроспективной информации системы автоматического управления ГПА (далее - САУ ГПА).

На данный момент существуют несколько разновидностей САУ ГПА [Электронный ресурс.https://systserv.spb.ru/products/systems/5000 (Дата обращения 16.05.2023), электронный ресурс, http://syscomplex.ru/sau-gpa.php (Дата обращения 16.05.2023)].

Основными недостатками указанных выше систем являются:

- отсутствие сигнализации оператору о возникновении обратного вращения ротора нагнетателя совместно с валом силовой турбины вследствие неисправностей в обвязке ГПА;

- отсутствие фиксации события «Обратной раскрутки» в архивах САУ ГПА;

- возможность пропустить оператором факт обратного вращения ротора нагнетателя при просмотре ретроспективной информации САУ ГПА.

Задача изобретения - автоматическая диагностика параметров аварийных остановов (далее - АО) ГПА в целях выявления обратной раскрутки нагнетателя ГПА.

Технический результат - оповещение оператора о возникновении факта обратной раскрутки ротора нагнетателя, гарантированная фиксация этого события в архивах САУ ГПА.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается внедрением в программное обеспечение САУ ГПА алгоритма диагностики обратной раскрутки по анализу изменения измеряемых параметров работы элементов ГПА от датчиковой аппаратуры.

Предлагаемый алгоритм диагностики состоит из трех функциональных блоков:

Задача первого блока заключается в слежении за режимом работы агрегата и в случае возникновения режима «Аварийный останов ГПА» запуска двух блоков анализа изменения оборотов силовой турбины.

Второй функциональный блок анализирует производную скорости вращения силовой турбины при снижении оборотов.

Третий функциональный блок анализирует производную скорости вращения силовой турбины через 4 секунды с момента возникновения режима «Аварийный останов ГПА».

Общий принцип работы алгоритма диагностики состоит в следующем:

Аварийный останов ГПА с обратным вращением ротора нагнетателя характеризуется резким торможением и резким разгоном через 3±0,5 секунды с момента возникновения режима «Аварийный останов ГПА» силовой турбины под воздействием сил обратного потока газа через нагнетатель. Для фиксации указанных моментов алгоритм диагностики реализует следующие функции:

- при возникновении режима «Аварийный останов ГПА» производится анализ скорости торможения ротора силовой турбины и сравнение с предельно допустимым значением (далее - уставка). В случае превышения значения уставки фиксируется факт резкого торможения ротора нагнетателя вследствие воздействия на ротор внешних сил и выдача оператору предупредительной сигнализации «Опасное Торможение»;

- через 4 секунды (время может быть изменено с автоматизированного рабочего места (далее - АРМ) оператора) после возникновения режима «Аварийный останов ГПА» производится анализ скорости ускорения ротора силовой турбины и сравнение с уставкой. В случае превышения значения уставки фиксируется факт резкого ускорения ротора нагнетателя вследствие воздействия на ротор внешних сил и выдача оператору предупредительной сигнализации «Опасное ускорение»;

- при выполнении условий второго и третьего функциональных блоков алгоритм диагностики формирует сообщение оператору «Обратная раскрутка ротора СТ», а также сохраняет информацию о факте «обратной раскрутки» в архивах САУ ГПА.

Алгоритм диагностики обратной раскрутки ротора нагнетателя представлен на фиг. 1.

Алгоритм осуществляется следующим образом:

1. Определение критического торможения: Компаратор 1 сравнивает текущее значение скорости торможения ротора 2 с заранее заданным значением 3. В случае превышения текущего значения торможения 2 над заданным значением 3 на выходе компаратора 1 формируется высокий уровень сигнала, поступающий на вход элемента И 4. На второй вход этого элемента поступает сигнал с выхода элемента ИЛИ 5. Высокий уровень на выходе элемента ИЛИ 5 формируется при наличии одного из режимов ГПА «Аварийный останов со стравливанием» (далее - АОсс) 6 или «Аварийный останов без стравливания» (далее - АОбс) 7. И на третьем входе элемента И 4 высокий уровень сигнала формируется при условии, что «двигатель прогрет» 8. При наличии всех трех сигналов высокого уровня на выходе элемента И 4 формируется высокий уровень сигнала, который переведет триггер 9 в устойчивое состояние при котором на выходе триггера 9 появится высокий уровень, независящий от изменения состояний предыдущих элементов. Этот высокий уровень приведет к формированию на АРМ оператора тревожной сигнализации «Опасное торможение» 10.

2. Определение критического ускорения: Компаратор 11 сравнивает текущее значение скорости ускорения ротора 12 с заранее заданным значением 13. В случае превышения текущего значения ускорения 12 над заданным значением 13 на выходе компаратора 11 формируется высокий уровень сигнала, поступающий на вход элемента И 14. На второй вход этого элемента поступает сигнал с выхода элемента ИЛИ 5. Высокий уровень на выходе элемента ИЛИ 5 формируется при наличии одного из режимов ГПА АОсс 6 или АОбс 7. Этот же сигнал запускает таймер 15, выход которого поступает на третий инверсный вход элемента И 14. В результате при одновременном наличии одного из режимов агрегата АОсс 6 или АОбс 7, значения ускорения, превышающем заданное и истечении времени таймера на выходе элемента И 14 формируется высокий уровень сигнала, который переведет триггер 16 в устойчивое состояние при котором на выходе триггера 16 появится высокий уровень, независящий от изменения состояний предыдущих элементов. Этот высокий уровень приведет к формированию на АРМ оператора тревожной сигнализации «Опасное ускорение» 17.

3. Определение обратной раскрутки: если в процессе аварийного останова ГПА формируются обе тревожные сигнализации «Опасное ускорение» 17 и «Опасное торможение» 10, то на оба входа элемента И 18 поступают сигналы высокого уровня и вызовут появление сигнала высокого уровня на выходе этого элемента. Этот сигнал формирует на АРМ оператора тревожной сигнализации «Обратная раскрутка ротора силовой турбины» 19.

4. Сброс любого устойчивого состояния модуля диагностики, а также тревожных сигнализаций возможен с АРМ оператора кнопкой «Деблокировка» 20.

Эффект изобретения проявляется в том, что на начальных этапах возникновения неисправностей в обвязке нагнетателя обратное вращение ротора нагнетателя не достигает критических значений, приводящих к разрушению элементов газотурбинного двигателя и нагнетателя.

Эффективными показателями изобретения являются:

- предупреждение о возникновении неисправностей в обвязке нагнетателя на ранней стадии;

- возможность принятия мер по диагностике элементов обвязки нагнетателя и их ремонта до возникновения ситуации, приводящей к разрушению элементов газотурбинного двигателя и его дорогостоящему ремонту;

- исключение необоснованных работ по демонтажу необслуживаемых элементов в обвязке нагнетателя.

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления технологическими процессами и может использоваться для определения обратной раскрутки ротора нагнетателя газоперекачивающих агрегатов (далее - ГПА) при аварийных остановах. Задача изобретения - автоматическая диагностика параметров аварийных остановов ГПА в целях выявления обратной раскрутки нагнетателя ГПА. Технический результат - оповещение оператора о возникновении факта обратной раскрутки ротора нагнетателя, гарантированная фиксация этого события в архивах системы автоматического управления (далее - САУ) ГПА. Поставленная задача решается, а технический результат достигается внедрением в программное обеспечение САУ ГПА алгоритма диагностики обратной раскрутки ротора нагнетателя ГПА по анализу изменения измеряемых параметров работы элементов ГПА от датчиковой аппаратуры, состоящего из блока слежения за режимом работы агрегата и в случае возникновения режима «Аварийный останов ГПА» запуска двух блоков анализа изменения оборотов силовой турбины, блока, анализирующего производную скорости вращения силовой турбины при снижении оборотов, блока, анализирующего производную скорости вращения силовой турбины через 4 секунды с момента возникновения режима «Аварийный останов ГПА». 1 ил.

Способ диагностики обратной раскрутки ротора нагнетателя газоперекачивающего агрегата (ГПА), при котором осуществляется слежение за возникновением режима «Аварийный останов ГПА», анализируют производную скорости вращения силовой турбины при снижении оборотов, анализируют производную скорости вращения силовой турбины через заданный интервал времени с момента возникновения режима «Аварийный останов ГПА», отличающийся тем, что после момента возникновения режима «Аварийный останов ГПА», при условии, что скорость торможения ротора силовой турбины превышает значение уставки, а скорости ускорения ротора силовой турбины превышает значение уставки через 4 секунды после момента возникновения режима «Аварийный останов ГПА», формируют сообщение оператору «Обратная раскрутка ротора СТ», а также сохраняют информацию о факте «обратной раскрутки» в архивах САУ ГПА.