Отказоустойчивая система управления газоперекачивающим агрегатом

 

Изобретение относится к системам управления газоперекачивающими агрегатами , входящими в состав компрессорных станций магистральных газопроводов, и позволяет повысить надежность газоперекачивающих агрегатов. Под управлением микропроцессора 20 или 42 блоков 19 или 41 обработки информации производится опрос многоканальных аналого-цифровых

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 02 В 37/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4475093/06 (22) 30.08,88 (46) 23.02,91. Вюл. ¹ 7 (71) Научно-производственный комплекс

"Система" Ленинградского научно — производственного объединения "Электронмаш" (72) С.Д. Ал ьтшуль, Э. Е. Добрынский, С.Г. Клейман, Ю.В, Лукьянчиков, Е.З, Рапопорт, Г.В. Por, А.И, Сурский и И.Т. Хряпина (53) 621.438 — 55 (088.8) (56) Патент США ¹ 4604701, кл, F 02 В 37/12, 1983.

„,,5U„„1629580 А1 (54) ОТКАЗОУСТОЙЧИВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИМ АГРЕГАТОМ (57) Изобретение относится к системам управления газоперекачивающими агрегатами, входящими в состав компрессорных станций магистральных газопроводов, и позволяет повысить надежность газоперекачивающих агрегатов. Под управлением микропроцессора 20 или 42 блоков 19 или

41 обработки информации производится опрос многоканальных аналого — цифровых (,л ()

Ql

С) 1629580

45 преобразователей 13 и 34, связанных через блоки 12, 32 и 33 нормализации и сигнализации с группой 11 аналоговых датчиков и опрос коммутаторов 24, 30 и 31 дискретных сигналов, связанных с первой и второй группами 14 и 28 дискретных датчиков, а через распределители 15, 35 и 36 дискретных сигналов и блоки 37 и 38 многовходовых схем ИЛИ и И соответственно выдача управляющих команд на исполниИзобретение относится к системам управления газоперекачающими агрегатами, входящими в состав компрессорных станций магистральных газопроводов и предназначено для сжатия и транспортирования природного газа по магистральному трубопроводу, Цель изобретения — повышение надежности работы системы.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы; на фиг. 2 — схема регулятора температуры отсека автоматики; на фиг, 3— схема блока контроля; на фиг, 4 — схема блока управления переключением шин связи; на фиг. 5 — схема блока экстренного останова; на фиг, 6 — схема блока нормализации и сигнализации; на фиг. 7 — схема многоканального аналого — цифрового преобразователя; на фиг. 8 — схема коммутатора дискретных сигналов; на фиг. 9 — схема распределителя дискретных сигналов; на фиг. 10 — схема блока связи с верхним уровнем управления; на фиг. 11 — схема выходного усилителя; на фиг. 12 — блок-схема алгоритма этапа предпускового обогрева агрегата; на фиг. 13 — блок — схема алгоритма этапа горячего резерва агрегата; на фиг.

14 — блок — схема алгоритма этапа пуска агрегата; на фиг. 15 — блок — схема алгоритма планового и аварийного останова агрегата.

Отказоустойчивая система управления газоперекачивающим агрегатом (фиг. 1), имеющим размещенные в блок — боксе 1 приводной электродвигатель 2, редуктор 3, нагнетатель 4 с регулируемым входным направляющим аппаратом, систему 5 обогрева и вентиляции электродвигателя 2 и маслосистему 6, содержит исполнительные механизмы 7 — 10, группу 11 аналоговых датчиков, первый блок 12 нормализации и сигнализации, первый многоканальный аналого — цифровой преобразователь 13, .первую группу 14 дискретных датчиков,, первый распределитель 15 дискретных сигналов, блок 16 связи с верхним уровнем управления, первую и вторую шины 17 и 18 связи, первый блок 19 обработки информательные механизмы 7, 8, 9 и 10, сформироBaHHbtx на основании принятых алгоритмов управления, При отказах отдельных элементов системы производится или переключение на исправные блоки с помощью блока

39 управления переключением шин связи или останов агрегата с помощью блока 29 экстренного останова. Такое выполнение системы позволяет повысить ее надежность. 15 ил, ции, включающий микропроцессор 20, б;ок

21 оперативной памяти, блок 22 пос-оянной памяти и блок 23 контроля, подключенные своими входами и выходами к второй шине

18 связи, и первый коммутатор 24 дискретных сигналов, группа 11 аналоговых датчиJ ков выходами подключена к входам первого блока 12 нормализации и сигнализации, выходы которого подключены к входам первого многоканального аналого — цифрового преобразователя 13, управляющий вход и выход которого подключены к первой шине

17 связи, первая группа 14 дискретных датчиков выходами подключена к входам первого коммутатора 24 дискретных сигналов, управляющий вход и выход которого подключены к первой шине 17 связи, первый распределитель 15 дискретных сигналов подключен управляющим и информационным входами к первой шине 17 связи, блок

16 связи с верхним уровнсм управления подключен управляющим входом и информационным входом и выходом к первой шине 17 связи, Кроме того, система содержич первый блок 19 обработки информации, выполненный с дополнительными входным и выходным ключами 25 и 26, а система дополнительно содержит регулятор 27 температуры изолированнotо отсека автоматики, вторую группу 28 дискретных датчиков, блок 29 экстренного останова, второй и третий коммутаторы 30 и 31 дискретных сигналов, второй и третий блоки 32 и 33 нормализации и сигнализации, второй многоканальный аналого-цифровой преобразователь 34, второй и третий распределители

35 и 36 дискретных сигналов, блок 37 двухвходовых схем ИЛИ, блок 38 двухвходовых схем И, блок 39 управления переключением шин связи, третью шину 40 связи и второй блок 41 обработки информации, выполненный в виде второго микропроцессора 42, второго блока 43 оперативной памяти, второго блока 44 постоянной памяти, второго блока 45 контроля и BToрых входного и выходного ключей 46 и 47, ягорой и третий

1629580

10

55 коммутаторы 30 и 31 дискретных сигналов подключены входами к выходам второй группы 28дискретных датчиков, а выходами и управляющими входами — к первой шине

17 связи, второй и третий блоки 32 и 33 нормализации и сигнализации входами подключены к выходам группы 11 аналоговых датчиков, а выходами — к входам первого и второго многоканальных аналого — цифровых преобразователей 13 и 34, управляющий вход и выход последнего подключены к первой шине 17 связи, блок 29 экстренного останова входами подключен к выходам второй группы 28 дискретных датчиков, а выходами — к первым входам схем ИЛИ и схем И блоков 37 и 38 двухвходовых схем

ИЛИ и И соответственно, выходы которых подключены к исполнительным механизмам 8 и 10, первый распределитель 15 дискретных сигналов выходами подключен к вторым входам схем ИЛИ блока 37 двухвходовых схем ИЛИ, второй распределитель 35 дискретных сигналов управляющим и информационными входами подключен к первой шине 17 связи, а выходами — к вторым входам схем 4 и блока 38 двухвходовых схем И, третий распределитель 36 дискретных сигналов управляющим и информационным входами подключен к первой шине

17 связи, а выходами — к исполнительным механизмам 7 и 9, второй микропроцессор

42, второй блок 43 оперативной памяти, второй блок 44 постоянной памяти и второй блок 45 контроля подключены своими входами и выходами к третьей шине 40 связи, вторые выходы первого и второго микропроцессоров 20 и 42 подключены к вторым входам первого и второго блоков 23 и 45 контроля соответственно, выходы которых подключены соответственно к первому и егорому входам блока 39 управления переключением шин связи, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого и второго микропроцессоров 20 и 42, третьи вход и выход — к второй шине 18 связи, четвертые вход и выход — к третьей шине 40 связи, а пятый и шестой выходы — к управляющим входам соответственно первых входного и выходного ключей

25 и 26 и вторых входного и выходного ключей

46 и 47, входы первого и второго входных ключей 25 и 46 подключены к первой шине 17 связи, а их выходы — к второй и третьей шинам

18 и 40 связи соответственно, входы первого и второго выходных ключей 26 и 47 подключены соответственно к второй и третьей шинам 18 и 40 связи, а их выходы — к первой шине 17 связи.

Газоперекачивающий агрегат построен по блочно — комплектному принципу, который подразумевает размещение агрегата в едином блок — боксе 1 (фиг, 1). Блок — бокс 1 разделен на отсеки нагнетателя — редуктора, двигателя и автоматики.

Блок нагнетатель — редуктор представляет собой раму — маслобак, на верхней крышке которого смонтированы нагнетатель 4 с регулируемым входным направляющим аппаратом и редуктор 3, Выше рамы-маслобака располож.ны все узлы маслосистемы 6. Для прогрева маслосистемы 6 на боковых сторонах бака смонтированы электронагреватели, Нагнетатель 4 приводится в работу электродвигателем 2, размещенным в огдельном, отсеке. В конструкции электродвигателя 2 предусмотрена разомкнутая система 5 обогрева и вентиляции со встроенным электровентилятором, предназначенным для ускоренного охлаждения отключенного электродвигателя 2 и ускорения охлаждения работающего. Для первоначального разгона электродвигателя применяется турбодетандер, установленный на редукторе 3. В отсеках нагнетателяредуктора и двигателя размещены датчики аналоговых и дискретных сигналов, которые объединены в три группы: группа 11 аналоговых датчиков — датчик 48 температуры подшипников, датчик 49 температуры воздуха в отсеках, датчик 50 температуры масла; первая группа 14дискретныхдатчиков— датчики положения запорной арматуры; вторая группа 28 дискретных датчиков— датчики 51 давления масла, датчики 52 перепада давления масло — газ, датчики 53 помпажа, датчики 54 осевого сдвига, датчики 55 вибрации, Во вторую группу 28 дискретных датчиков объединены датчики наиболее ответственных параметров, характеризующих работу нагнетателя 4, электродвигателя 2 и маслосистемы 6 и участвующих в алгоритме аварийного останова агрегата. Исполнительные механизмы

7 и 8 агрегата являются пускателями, которые управляют системой 5 обогрева и вентиляции, исполнительные механизмы 9 и 10 — соленоидными клапанами, управляющими крановой обвязкой.

Центральной частью системы управления .(фиг. 1) являются блоки 19 и 41 обработки информации, состоящие из микропроцессоров 20 и 42, блоков 21 и 43 оперативной памяти, блоков 22 и 44, постоянной памяти, блоков 23 и 45 контроля, входных ключей 25 и 46 и выходных ключей 26 и 47, Микропроцессоры 20 и 42 осуществляют обработку информации по заданной программе, а также выполняют функции блоков центрального управления, т, е. организуют

1629580 взаимодействие всех узлов системы. Блоки 22 и 44 постоянной памяти предназначены для хранения программы, постоянных коэффициентов и уставок, Для хранения оперативной информации в про- 5 цессе ее обработки предназначены блоки

21 и 43 оперативной памяти. Первая, вторая и третья шины 17, 18 и 40 связи, связывающие по обмену составные части системы управления (фиг, 1), представляют собой ин- 10 терфейс типа И вЂ” 41. Регулятор 27 отсека автоматики (фиг, 2) может быть выполнен н виде термареле 56, реле 57, обогревателя 58 и теплового реле 59 токовой защиты. KQHтакт термореле 56 замкнут в пределах раба- 15 чей температуры в отсеке автоматики (например, 5 — 20 С), При этом через контакты 60 реле 57: включается обогреватель

58, При достижснии температуры воздуха

20 С контакт термореле 56 размыкается, 20 размыкается цепь управления реле 57, а следовательно, обогреватель 58 отключается. При понижении температуры в отсеке автоматики ниже 20 С цепь, идущая на обогреватель 58, снова замыкается. Блок 23 25 и 45 контроля (фиг. 3) предназначен для обнаружения неисправностей в блоках 19 и

41 обработки информации и выработки сигналов неисправности, которые поступают на блок 39 управления. переключением шин 30 снязи. Блоки 23 и 45 контроля (фиг. 3) представляют собой совокупность средств, реализующих аппаратно — программные методы контроля исправности блоков 19 и 41 обработки. Блок 23 или 45 контроля содержит 35 входные ключи 61 и 62, схему 63 свертки кода по четности, схему ИЛИ 64, триггер 65 неисправности, Схема 63 контроля четности (фиг, 3) проверяет исправность передачи информации по второй или третьей шине 18 40 или 40 связи, Код информации вместе с контрольным кодом при обмене между микропроцессором 20 или 42 и блоками 21 и 22 или 43 и 44 памяти поступают через входные ключи 61 и 62 на схему 63 свертки кода по 45 четности, которая осуществляет свертку входного кода, вырабатывает контрольный код входного кода информации, а затем осуществляет сравнение выработанного контрольнога кода с входным контрольным 50 кодом. Сигнал несравнения поступает на первый вход схемы ИЛИ 64, а с выхода запоминается в триггере 65 неисправности, Входной контрольный код вырабатывают схемы свертки, аналогичные сверткам бло- 55 ков 23 или 45 контроля, находящихся в микропаоцессорах 20 или 42 и блоках 21 и 22 или 43 и 44 памяти, Кроме того, микропроцессоры 20 и 42 охвачены тестовым контролем. При непрохождении теста вырабатывается сигнал ошибки, который с выхода микропроцессоров 20 или 42 поступает на второй вход схемы ИЛИ 64 (фиг, 3) модуля контроля, Выработанный сигнал неисправности с триггера 65 неисправности (фиг. 3) поступает на блок 39 управления перекл:очением шин связи.

Блок 39 управления переключением шин связи (фиг, 4) управляет подключением входных и выходных ключей 42, 46 и 25, 47 перво о и",è второго (осноннога или резервного) блока 19 или 41 абрабопал информации к первой шине 17 связи, Блок 39 управления переклю .е. вЂ,ием шиH связи (фиг, 4) содержит две адинаковь:; части, каждая часть управляет работой первого и второго блоков 19 и 41 обработки. В состав каждой части входят нходные ключи

66, регистр 67 адреса, дешифратор 68 адреса, схема И 69, триггер 70, схе;лы ИЛИ 71—

73, триггеры 74 и 75, формирователи 76 — 78, светодиод 79 и формирователь 80, В исходном состоянип нажлмае-,ся кнопка 81 "Вкл, маг. 1" (или "Вкл, маг. 2"), после чего триггеры 75 и 74 первой половины устанавливаются B единичное состояние. Светодиод 79 загорается, и на н гходе формирователя 77 формируется управляющий сигKRll "Вкл. маг. 1", свидетельс,вующий о там, что в настоящее время первый блок 19 обраба гки установился в положение рабочего, а второй блок 41 обработки находптся в горячем резерве до момента появления сигнала неиспаавнасти (СН). Управля.ощий сигнал "Вкл. маг, 1" осушествляет подключение входных и выходных ключей 25 и 26 рабочего блока 19 обработки информации к шине 17 (фиг. 1). При пояглении СН в рабочем блоке 19 обработки (фиг, 4) сбрасываются н нуль триггер 75 и триггер 74 через схему ИЛИ 73. В результате исчезает управляющий сигнал "Вкл, маг. 1", входные и выходные ключи 25 и 26, рабочего блока

19 обработки (фиг. 1) отключаются от шины

17, светодиод 79 "Маг, 1 вкл." гаснет(фиг. 4).

На выходе формирователя 78 вырабатывается сигнал "СН Bblx. 1" (фиг. 4). Этот сигнал поступает на схему 71 ИЛИ (фиг. 4) второй половины схемы упоавления переключением магистрали, а с нее на триггер 70, который вырабатывает сигнал "Прерывание 2" и

"Сброс 2" для резервного блока 41 обработки информации (фиг. 1). Сигнал "Прерыва-. ние 2" снимается с выхода формирователя

80 (фиг. 4). Ыикропроцессор 42 резервного блока 4 1 обработки (фпг, 1), получив сигнал

"Прерывание 2", опрашивает этот триггер (для этого во второй части блока 39 служат входные ключи 66, регистр 67 адреса, дешифратор 68 адреса, схемы И 69), определяет причину возникновения сигнала "Сброс

2" и переходит в рабочее состояние, При этом он вырабатывает стробирующий сигнал "Вкл. маг, 2" для подключения своих входных и выходных ключей 46 и 47 (фиг. 1) к первой шине 17, На схеме ИЛИ 71 собраны сигналы запуска микропроцессора — сигнал

"Начальный пуск" и сигнал запуска микропроцессора при неисправности основного (резервного).

Блок 29 экстренного останова (фиг. 5) включается в работу агрегата в том случае, когда аппаратура системы управления агрегатом, работающая под управлением блока

19 или 41 обработки информации, оказывается неисправной. В этом экстренном случае функции управления по алгоритму режима останова агрегата берет на себя блок 29 экстренкого остэнова, представляющий собой логическую схему, включающую и многовходовых схем ИЛИ 81, m элементов 82 памяти (триггеров), з схем 83 задержки, k u I многовходовых схем И 84 и

85, g формирователей 86 и р выходных усилителей 87 (где и. m, s, К I, g и р — целые числа). На входы логлческой схемы (входы схем MRИ и И 81, 84 и 85) заводятся сигналы с дискретных датчиков особо важных параметров (с дискретных датчиков второй группы 28 — фиг. 1), Логическая схема вырабатывает команды управления согласно алгоритму останова (фиг, 15), которые поступают на управление исполнительными механизмами (соленоидами, пускателями), В качестве схем ИЛИ, И, элементов памяти (тр:; геоов), схем задержек и формирователе«, используются микросхемы, а в качестве усилителей используется репе. Выходы усилителей (контакты реле) поступают на управление соленоидами и пускателями.

Блок 12 (32, 33) нормализации и сигнализации (фиг, 6) предназначен для преобразования сигналов, поступающих с аналогoBbfx датчиков. в сигчалы постоянного гока, непрерывкo!0 сравнения измеряемого сигнала с заданной уставкой и формирования сигнала отклонения значений измеряемых параметров и от значений уставок, Кроме того, блок формирует сигнал обрыва датчика

Блок 12 (32 и 33) нормализации и сигналлзации (фиг. 6) содержлт операционные усилители 88 и 89, компараторы 90 — 92, схему ИЛИ 93, компаратор 94, транзисторы

95 и 96., реле 97 и 98. I ;ðîìå того, на схеме обозначено: Я1 — собственное сопротивление датчика, RI — сопротивление ликии связи от датчика, R — сопротивление измерительного моста, Rp — масштабирующие резисторы, Сигнал с датчика поступает на

5г вх<«д блока «Ормэл«лзэц«ли, выполненного на основе nïåðэцииннь«х усилителей 88 и 89, С выхода опера«,. Онных усилителей снимается нoрмализованный сигнал 0 — 5 В. Для формирования сигнала отклонения значений измеряемых параметров от знэ:.ений уставок используется компаратор 92 (фиг. 6), на

ПЕРВЫЙ ВХО,, ХОТОРО! О ПОСТУ ПЭЕТ УСИ. ЕН Н Ый из!Иеран: ый си н.==л, э нэ втОрОи вход — значение устэвки, Сигнал с комп;- .этооэ 2 поступает HB вход т Оанзисторэ c:, а его выход — на управляющую обмотку реле 98

) ри,

93, транзистор 95 и реле 97 преднэзнэ «ены для обн;ружен:::. обрыва цепи дат-:ика. На первые входhl компараторов 90 и 91 подается измеренный сигнал, э на вторые входы ñ T <3 B к э, т р е в ь. «! э ю гц э я T p o LH o «1 входной сигнэ!!. I ри Обрыве Цепи дэ. Чика входнОе на,.рях.,".;«Ifo превышает устав«<у обрыва и с выхода ко«; г«эрэторэ 94, а следовательнс, G контактов ре;е 97 сни «эется сигнал, сигкэлизи руюгций об обрыве цеп и.

Уногскэнальнь«й аналого — цифровой преобразователь 13 (34) (фиг. 7) осуществляет преобразование аналоговых сигналов в цифровой код. Он может быть выполнен, например, с преобразованием по способу поразрядно; О уравновешивания, Преобразователь 13 (34) содержит входные ключи 99 и 100, регистр 10 1 адреса средства, регистр 102 канала, дешифратор 103 адреса, дешифратор 104 канала, коммутатор

105 аналоговых сигналов, непосредственно аналого — цифровой преобразователь 106, схему И ;0 i, To 1ггер 108 запуска и останова, MàãèñTðàëüHhfe передатчики 109.

Коммутатор 24 (30 и 31) дискретных сигналов (фиг. 8) осуществляет ввод дискретных позиционных сигналов от датчиков дискретныx сигналов и передачу их в первую шину 17 связи (фиг, 1). В состав коммутатора входят входные ключи 110, регистр

111 адреса, дешифратор 112 адреса и выходные ключи 113. К входам выходных ключей 113 подключаются дискретные датчики, Сигналом строба выходных ключей являетгя выход с дешифратора 112 адреса, по приходе которого информация с выходов дат «ика поступэ .Т на выход коммутатора 24 (30 и 31).

Распределитель 15 (35 и 36) дискретных сигналов (фиг. 9) предназначен для выработки управляющих воздействий для исполнит:;лысых механизмов газоперекачивающего зг: гата (пускателей, соленоидов), Распре;:.;литель 15 (35 и 36) дискретных сигналов уществляет прием информации с первой в ины 17 связи (фиг. 1) и ее хранение, вырабэ гывает управляющие воздействия на ор1629580 ганы исполнительных механизмов, Распределитель 15 (35 и 36) содержит входные ключи 114, регистр 115 адреса, дешифратор 116 адреса, входные ключи 117, регистр 118 хранения информации, выходные усилители, представляющие собой транзисторы 119 и реле 120 и осуществляющие усиление сигналов, поступающих на органы исполнительных механизмов.

Блок 16 связи с верхним уровнем управления (фиг. 10) предназначен для организации обмена информацией устройств автоматики газоперекачивающего агрегата с системой управления цехом, Блок 16 связи содержит входные ключи 121, регистр 122 адреса, дешифратор 123 адреса средства, шинные формирователи 124, схему 125 преобразования последовательного кода в параллельный и параллельного в последовательный, входные и выходные формирователи 126 и 127, элементы 128 и 129 гальванической развязки, выходные усилители 130, Выходные усилители (фиг. 11) выполнены на транзисторах, Блок 16 связи с верхним (цеховым) уровнем управления осуществляет передачу и прием информации от верхнего (цехового) уровня. Обмен информацией осуществляется последовательным кодом, Преобразование параллельного кода, поступающего с первой шины 17 связи (фиг. 1), в последовательный и последовательного в параллельный осуществляется в блоке с помощью отдельного микропроцессора. По входу и выходу (вход — выход в канал связи) блок связи имеет гальваническое разделение, Система работает следующим образом, Работа системы управления газоперекачивающим агрегатом (ГПА) осуществляется в следующих режимах: пуск агрегата, состоящий из этапа предпускового обогрева, этапа горячего резерва и этапа самого пуска; поддержание режима работы ГПА; плановый останов ГПА; аварийный, экстренный останов ГПА.

Алгоритмы этих режимов ГПА приведены на фиг, 12 — 15. Отказоустойчивая система управления ГПА работает в двух режимах.

Режим I, в котором система управления

ГПА осуществляет режим пуска ГПА, поддерживает установившийся режим работы

ГПА, плановый останов ГПА. Все эти режимы осуществляются с помощью блока 19 или 41 обработки информации и выполйяется по программе, "зашитой" в блоке 22 или 44 постоянной памяти, Режим I I в котором система управления

ГПА осуществляет только режим экстренного останова. В алгоритме работы ГПА этот

55 режим избыточный и введен в систему упоавления ГПА для случая о каза в системе управления узлов, участвующих в режиме останова агрегата (блоков 19 и 41 обработки— основного и резервного, коммутатора 24 (30 и 31) дискретных си налов КДС, распреде лителя 15 (35 и 36) дискретнь:х сигнала»

РДС), В этом случае останов агрегата обеспечивается специальной логиче"кой схемой — блоком 29 экстренного останова.

В режиме система управления работает следующим образом.

Информация с группы 11 аналоговых датчиков (фиг, 1) (датчи vi 48 темперагуры подшипников, датчики 49 температуры воздуха в отсеках, датчики 50 темпера vpbf масла) поступает на соответствующие блоки 12, 32 и 33 нормализации и сигнализации системы управления (фиг, 1),:;оторые ее преобразуют в нормализованный сигнал в диапазоне 0 — 5 В, Нормализованный сигнал поступает на входы преобразователей 13 и

34. С первой шины 17 связи поступают сигналы запуска преобразователей 13 и 34 (код адреса и управляющий сигнал записи, по которому входной аналоговый сигнал начинает преобразовываться в двоичный код), При опросе преобразователя 13 (24) (аналогично запуску подается код адреса и управляющий сигнал считывания по первой шине, 17 связи) с его выходов на первую шину 17 связи поступает преобразованная информация, а с нее через входные ключи 25 (46) рабочего блока 19 (41) обработки информации на вторую (третью) шину 18 ;40) связи.

Выбор входных ключей осуществляется управляющим сигналом блока 39 управления переключением шин связи (фиг. 1). Зтот сигнал осуществляет подключение блока 19 обработки (через его входные — выходные ключи) к первой шине 17 связи, Информация с второй шины 18 связи поступает в микропроцессор 20 (фиг. 1), который производит ее обработку по программе, "зашитой" в блоке 22 постоянной памяти.

Информация с первой группы 14 дискретных датчиков (датчики положения запорной арматуры) поступает на входы первого коммутатора 24 дискретных сигналов. При его опросе (выбор коммутатора осуществляется сигналами, поступающими с первой шины

17 связи, аналогично выбору преобразователя 13 (34) информация, снимаемая с дискретных датчиков, поступает с выходов коммутатора 24 на первую шину 17 связи, а с нее через входные ключи 25, вторую шину

18 связи в микропроцессор 20. Микропроцессор 20 осуществляет обработку входной информации под управлением программы, "зашитой" в блоке 22 постоянной памяти, а

1629580

14 также выполняет роль центрального блока управления, т, е. управляет работой составных частей системы управления ГПА (в частности управляет выбором блоков, подключенных к первой шине 17 связи). Для этого по программе формируется управляющая информация (адрес, к которому необходимо обратиться, и команды управления), которая из микропроцессора 20 через вторую шину 18 связи, выходные ключи 26 поступает на первую. шину 17 связи. Блок, адрес которого совпадает с адресом на первой шине 17 связи, оказывается выбранным в данный момент. Таким образом, осуществляется выбор преобразователей 13 и 24 коммутаторов 24, 30 и 31, распределителей

15, 35 и 36 и блока 16 связи с верхним уровнем управления, В результате обработки информации в микропроцессоре 20 по программе формируется информация для исполнительных механизмов, которая с выхода микропроцессора 20 поступает на вторую шину 18 связи, а с них — на выходные ключи 26, первую шину 17 связи и на входы распределителей 15, 35 и 36 дискретных сигналОв. В распределителе 36 информация запоминается, преобразуется в сигналы управления пускателями и соленоидами и выдается на них. Описанным образом система управления ГПА работает при пуске ГПА, поддержании установившегося режима работы и при плановом останове ГПА, Алгоритмы этих режимов представлены на фиг.

12 — 15, По алгоритму этапа предпускового обогрева (фиг. 12) пускатели включают подогреватели и вентиляторы в отсеке двигателя, а затем, когда в отсеке температура воздуха достигнет 10 — 20 С, переходят в автоматический режим, периодически включаясь и отключаясь, поддерживая эту температуру, Затем по программе происходит ступенчатый разогрев масла в маслобаке до температуры +5 С. Для этого соответствующий пускатель периодически включает электроподогреватель маслобэка.

При достижении температуры масла 0 С распределитель 36 вырабатывает сигнал управлечия пускателем, включающим пусковой маслонэсос смазки, и происходит периодическая прокачка маслопроводов агрегата. На этапе горячего резерва по алгоритму этого режима (фиг. 13) соответствующие пускатели включают электроподогреватель масла в маслобаке, который доводит и поддерживает температуру масла в маслобаке в диапазоне 26 — 30 С. При достижении Тмасла = 20 С и появлении заданного давления в системе смазки (1,3 кг/см ) включается пусковой маслонасос

55 уплотнения в импульсном режиме (периоди- - чески включается и отключается).

По алгоритму пуска ГПА (фиг. 14) при приходе в схему управления ГПА команды

"Пуск" с цехового (верхнего) уровня управления вначале происходит проверка всех предпусковых условий, затем включается

"программный" тридцатиминутный таймер контроля выполнения последовательности пуска. Затем соответствующие пускатели и соленоиды включают пусковой маслонасос смазки, открываются и закрываются соответствующие краны обвязки нагнетателя, осуществляется продувка нагнетателя, формируется сигнал "рабочее положение кранов" турбодетандером осуществляется раскрутка ротора электродвигателя от турбодетандера до скорости 750 об/мин, пускатель включает главный масляный выключатель, отключает пусковые системы обогрева масла, при выводе двигателя на синхронный режим работы формируется сигнал, по которому происходит отключение тридцатиминутного таймера контроля выполнения последовательности пуска, пускатели отключают пусковой насос смазки и пусковой насос уплотнения, затем подается команда на открытие входного направляющегоо а и па рата нагнетателя, а грегат подключается к цеховой системе, На этом алгоритм автоматического пуска завершается. Агрегат находится в работе. Этап установившегося режима характеризуется поддержанием режима работы ГПА. На этом этапе не происходит никаких изменений в состоянии пускателей и соленоидов, управляющих работой двигателя и крановой обвязки. Алгоритм останова ГПА (фиг. 15) запускается при приходе в схему управления ГПА команды "Останов" с цехового (верхнего) уровня управления, либо запускается автоматически при появлении любого аварийного сигнала (аварийный останов агрегата). При этом под управлением блока обработки информации соответствующие пускатели и соленоиды одновременно подают команды нэ отключение главного электродвигателя, муфты тур- ° бодетандера, на закрытие соответствующих кранов и входного направляющего аппарата, на включение пускового маслонасоса смазки и пускового маслонасоса уплотнения, происходит стравливание газа из контура нагнетателя. При давлении газа в контуре нагнетателя менее заданного (1 кг/см ) происходит отключение пускового маслонасосэ уплотнения. Затем при плановом останове идет цикл охлаждения агрегата. В рассмотренном первом режиме оэбаты схемы управления ГПА(подуправле1629580

10

40

55 нием блока обработки) предусмотрен ряд мер для повышения ее надежности, сокращения числа пропуска возможных а ва рийных ситуаций, возникающих в управлении агрегатом, а также сокращения выдачи ложных команд нэ исполнительные механизмы, С этой целью выделена специальная группа дискретных сигналов, поступающих с датчиков, которые характеризуют аварийную ситуацию ГПА и участвуют в алгоритме аварийного остановэ. В состав схемы управления введена аппаратурная и программная избыточность по основным блокам управления, причем в зависимости от выполняемых функций и надежностных характеристик блоков применяется их дублирование или троирование. В исходном состоянии один блок 19 или 41 обработки является рабочим, при этом его входные и выходные ключи 25 и 26 (46 и 47) подключены к первой шине 17 связи, а второй находится в "горячем", резерве (в этом случае его работа осуществляется в режиме динамического останова, в. котором осуществляется его самоконтроль). Блок 23 (45) контроля блоков 19 (41) обработки периодически осуществляет проверку их работоспособности.

В случае обнаружения неисправности в рабочем блоке 19 (41) обработки его блок 23 или 45 контроля посылает сигнал неисправности в блок 39.управления переключением шин связи, который отключает входные и выходные ключи 25 (46) и 26 (47) рабочего блока 19 {41) от первой шины 17 связи и посылает сигнал прерывания в микропроцессор 20 или 42 резервного блока 19 или

41 обработки информации. По этому сигналу резервный блок 19 или 41 подключает свои входные и выходные ключи 25 (46) и 26 (47) к первой шине 17 связи и берет на себя функции управления ГПА. Для повышения надежности аналоговой части использовано три блока 12, 32 и 33 нормализации и сигнализации и два аналого — цифровых преобразователя 13 и 34. Так сигналы с группы

11 датчиков аналоговых сигналов (датчики 48 температуры подшипников, датчики 49, температуры воздуха в отсеках, датчики 50 температуры масла) поступают на вход сразу трех блоков 12, 32 и 33 нормализации и сигнализации, которые работают параллельноо. На выходе блоков 12, 32 и 33 нормализации осуществляется мажорирование этого сигнала. С выходов блоков 12, 32 и 33 . нормализации сигналы поступают на вход, двух аналого-цифровых преобразователей

13 и 34. Один находится в рабочем состоянии, а второй в "горячем" резерве. Преобразователь 13 (34) охвачен программным контролем. Для этого по программе на вход преобразователя подключаются сигналы . контрольных точек и определяются на выходе их двоичные эквиваленты, В случае обнаружения неисправности в работе рабочего преобразователя 13 блок 19 или 41 обработки информации выставляет на первую шину

17 связи код адреса резервного преобразователя 34 и включает его в работу вместо неисправного рабочего преобразователя

13. Дискретные сигналы с второй группы 28 дискретных датчиков (датчики 51 давления масла, датчики 52 перепада давления масло — газ, датчики 53 помпажа, датчики 54 осевого сдвига, датчики 55 вибрации) поступают на соотвегствующие входы двух коммутаторов 30 и 31 дискретных. сигналов.

Коммутаторы 30 и 31 спрашиваются блоком

19 (41) обработки по очереди и информация с соответствующих выходов коммутаторов 30 и 31 поступает в микропроцессор 20 (42) блока 19 (41) обработки. Неисправность коммутаторов ЗО и 31 определяется микропроцессором 20 (42) алгоритмически. При исправной цепи датчик — выход коммутатора ЗО (31) с соответствующих выходов обоих коммутаторов ЗО и 31 будет сниматься одинаковая информация. Эта информация воспринимается как истинная и микропроцессор 20 (42) по программе начинает ее обработку. Случай снятия несовпадающей информации с выходов обоих коммутаторов 30 и 31 говорит о том, что один из них неисправен. Эта информация считается ложной, она не поступает в обработку, а микропроцессор 20(42) вырабатывает сигнал неисправности. коммутаторов 30 и 31. Таким образом, введение коммутаторов 30 и 31 в схему управления агрегатом позволяет исключить обработку ложных сигналов, участвующих в алгоритме аварийного остановэ.

Работа отказоустойчивой системы управления алгоритмом в режиме II осуществляется следующим образом.

Режим II введен для повышения надежности выходного узла схемы управления агрегатом, а следовательно, сокращения выдачи ложных команд управления на исполнительные механизмы. Для повышения надежности выходного узла системы управления агрегатом во — первых, в алгоритме работы агрегата содержится режим экстренного останова (алгоритм экстренного оста-. нова такой же, как и обычный плановый останов (фиг. 15), но он аппаратно выполнен по-другому). Во-вторых, выделена специальная группа входных ответственных параметров, определяемых второй группой 28 дискретных датчиков (датчики 51 давления масла, датчики 52 перепада давления мас17

18 ло — газ, датчики 53 помпажа, датчики 54 осевого сдвига, датчики 55 вибрации), участвующих в режиме экстренного останова, а также группа команд управления, способная заблокировать управляющие воздействия, мешающие выполнению режима экстренного останова. В третьих, система управления агрегатом содержит блок 29 экстренного останова, распределители 15 и

35 дискретных сигналов, блок 37 двух входных схем ИЛИ, блок 38 двухвходовых схем

И. Выходная информация с первого распределителя 15 представляет собой команды управления основного действия для алгоритмов управления агрегатом (управление пускателем, открытие или закрытие кранов), и команды с его выходов не мешают проведению режима экстренного останова. На втором распределителе 35 сгруппированы команды управления агрегатом, не участвующие в режиме экстренного останова и даже способные каким — то образом помешать режиму экстренного останова, по своему действию они противоположны командам, снимаемым с выходов распределителя 15.

Так если по алгоритму работы надо сформировать команду на открытие, например, крана системы 5, то она снимается с выходов распределителя 15, а команда на закрытие этого же крана системы 5, если его закрытие будет мешать осуществить экстренный останов агрегата, снимается с выходов распределителя 35. При работе агрегата команды, относящиеся к одному органу управления агрегатом (кран, пускатель), снимаемые с распределителей

15 и 35 разнесены по времени (т. е, одновременно на один и тот же кран не может подаваться команда на его открытие и его закрытие). Команды управления с выходов распределителя 15, которые не способны помешать проведению режима экстренного останова, поступают на первые входы элементов ИЛИ блока 37 схем ИЛИ, а с их выходов — на управление исполнительными механизмами. Для повышения надежности системы управления агрегатом предусмотрен режим экстренного останова. Этот режим в управлении агрегатом является резервным и осуществляется не под управлением блока 19 (41) обработки информации, как в первом режиме работы системы управления агрегатом, а выполняется специальным блоком 29 экстренного останова.

Блок 29 осуществляет экстренный останов агрегата в том случае, если откажет основная часть оборудования, участвующая в первом основно м режиме (блоки 19 и 41 обработки информации, коммутаторы 24, 30 и 31 дискретных сигналов, распределители

15, 35 и 36 дискретных сигналов) и при появлении аварийного сигнала во второй . руппе. В этом случае останов агрегата осуществит блок 29 экстренного останова, Для этого сигналы с второй группы 28 дискретных датчиков поступа от на входы кроме двух коммутаторов 30 и 31 напрямую н входы блока 29 экстренного останога. Блок

29 экстренного останова логически а ализирует входную ин ор:" ацию и выявляе аварийную ситуацию. в результате которой вырабатываются на выходе блока 29 команды управления испол кительны> li4 мг ха низ мами, которые oc) I.,eñòâ iяют сстанов агрегата по алгоритму (фиг. 15), На вы;:ñäe блока 29 экстренно о останоьа pûðàá..-.т lваются две группы управляющих команд, Первая группа команд представляет собой команды на выполнение оснозного действия по алгоритму Ос; 3 Hoçý агоега а (ф "iг, 15). Эта группа команд поступает:-а вторые входы схем ИЛИ блока 37, а с их выходов на управление исг.олнител. ь:ми ме .анизмами, т. е. эта группа команд по действию на исполнительные мгханиз ы эквивалентна командам, снимаемым с первого рагпределителя 15. Вторая группа команд упра;. .ления с выходов блока 29 экстренного останова представляет собой:;оманды запрета, Эти команды осуществляют заrðåò выдачи ложных команд управгения с выходов второго распределителя 35, способных каким — то образом помгшать провгдению режима экстренного останова. В режиме экстренного останова команды, сгр> пированные на втором распределите:"г 5, не участвуют. Для исключения их ложной выдачи на исполнительные механизмы в ре., ме экстренного останова (это может произойти при появлении неисправностей в распределителе 35) вводятся сигналы запрета в «х цепь выдачи, cíèìÿåMые с выходов блока 29 экстренного останова. Для этого команды запрета с выходов блока 29 экстренного останова поступают на вторые входы схгм И блока 38 схем И и запрещают команды (в случае их ложного появления в режиме экстренного останова) с выходов второго распределителя 35, Аппаратурно блок 29 экстренного останова очень прост и имеет высокие надежностные характеристики, что позволяет значительно уменьшить вероятность выдачи ложных команд управления на исполнительные механизмы и повысить надежностные характеристики схемы в целом.

Таким образом, наличие незначительной аппаратурной и программной избыточности в системе управления агрегатом в первом основном режиме (под управлением

1629580

21 вой шине связи, а их выходы — к второй и третьей шинам связи соответственно, входы первого.и второго выходных ключей под! дхо Ьаы

Ий;РООМЙЩlРННЫУ fOB

КОНГЛЯОЯБН

PQ3PP0 т ирппрпце ак дстпа а ключены соответственно к второй и третьейшинам связи, а их выход — к первой шине связи.

НОЛ с ю,мЖюаюа (СН) 1629580

1629580

Анало обые сигналы

/f00 адреса Код пУрюа средст8а средспу8ц.

Фиг. 7

ffol а47есы

cpedcm8a

Команда„Сапрайж4Ъчиу

1629580

1629580

hem epêà предпуско ы условий

j Включение программного

50-жженого тацмери

Включение пускобого масл иасосй ся03ки.

Открытие и закрытие с от тст8ув ни кРано6

ffL7 8h еГПС ЯРЛЯ

Форииродание сигнала

"Радочее положение кроиа6" игная

"ра ачегположение крпнад™

О яка ддцгалелр gg

Y = ад пд/жий

1629580

Составитель В. Колясников

Техред M. Ìoðãåíòàë Корректор Л.Патай

Редактор Е. Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101.Заказ 423 Тираж 353 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5