онтроль ресурса ”«»ѕ оборудовани€ систем автоматизированного управлени€

*Ќа правах рекламы

—качать в формате PDF

 онтроль ресурса ”«»ѕ оборудовани€ систем автоматизированного управлени€.

ѕодразделени€ми ѕјќ У√азпромФ планомерно реализуетс€ комплекс меропри€тий по оптимизации затрат, элементом которого €вл€етс€ предупреждение (предотвращение) выхода оборудовани€ из стро€ при своевременном вы€влении ”«»ѕ, ресурс которых исчерпан. јќ У’акель –осФ Ц российска€ компани€, с 2002 г. предлагающа€ комплексные решени€ по молниезащите электротехнического оборудовани€, средств ј—” “ѕ и “ћ, Ё’« занимает лидирующее место в своЄм сегменте рынка, осуществл€€ разработку, производство и поставку на объекты газо-нефтедобывающих компаний.

ќборудование систем автоматизированного управлени€ (—ј”), функционирующее в составе комплекса программных и технических средств по автоматизации и управлению технологическими процессами (ј—” “ѕ), неотъемлема€ составл€юща€ распределЄнных объектов эксплуатации трубопроводов, предназначенных дл€ добычи, транспортировки, хранени€, перераспределени€ и учЄте газа (нефти). ќборудование —ј” относ€тс€ к технологическому, нижнему уровню диспетчеризации, обеспечивает измерение, сбор, первичную обработку и трансл€цию на верхний уровень параметров телеметрии различных рассредоточенных технологических объектов (крановые площадки, пункты замера газа, объекты линейной части трубопроводов, газораспределительные станции, насосные и компрессорные станции).

23R00

¬ысока€ степень автоматизации процессов, достигаема€ средствами —ј”, это бесспорное достоинство таких систем, но реализовать его в полной мере возможно при условии обеспечени€ высокой надЄжности. ЌадЄжна€ работа средств —ј” во многом зависит от проводных линий св€зи и цепей электропитани€, которые во врем€ эксплуатации подвергаютс€ внешним воздействующим факторам. ќдними из разрушительных воздействий €вл€ютс€ импульсные перенапр€жени€ (»ѕЌ), возникающие в электрических цеп€х под воздействием природных €влений (ударов молнии) и техногенных факторов (наводки от ЋЁѕ, электрифицированного транспорта, объектов промышленности и т.п.).

ƒл€ минимизации последствий воздействи€ »ѕЌ на оборудование —ј” (јѕƒ, Ћ»—, исполнительные устройства, датчики, блоки питани€ и пр.) примен€ютс€ устройства защиты от импульсных перенапр€жений (”«»ѕ) устанавливаемые на лини€х св€зи и цеп€х питани€. ”«»ѕ дл€ силовых и сигнальных цепей вход€т в состав блоков  ѕ (”—и”, ”Ѕѕ, Ўкѕ и Ѕ «). ѕрименение ”«»ѕ регламентировано требовани€ми нормативными документами: —“ќ √азпром 2-1.11-170-2007; —“ќ √азпром 2-11-290-2009; –ƒ-91.020.00- “Ќ-021-11.

«а врем€ эксплуатации через устройства защиты проход€т »ѕЌ различной энергии, которые постепенно привод€т к деградации (старению) структуры компонентов ”«»ѕ и неизбежному выходу их из стро€. ¬ыработавшие ресурс компоненты устройств защиты могут представл€ть собой обрыв, при котором функци€ защиты уже не выполн€етс€. “акие ”«»ѕ не вли€ют на работу защищаемого оборудовани€, и их можно вы€вить только при помощи специальных метрологических средств во врем€ регламентного обслуживани€. ќпасность при этом заключаетс€ в том, что всЄ это врем€ оборудование остаетс€ незащищЄнным. Ќеисправные ”«»ѕ, с компонентами представл€ющие собой короткое замыкание, привод€т к аварийным ситуаци€м и блокировке работы самих защищаемых цепей. ѕоследстви€ воздействи€ импульсных перенапр€жений на технологическое оборудовани€ √–—, где не использовались ”«»ѕ или устройства защиты к моменту воздействи€ имели выработавший ресурс, представлены на рисунке 1.

23R01

–исунок 1. ѕоследстви€ воздействи€ »ѕЌ на оборудование —ј” √–—.

¬ качестве одного из решени€ этой проблемы, производител€ми ”«»ѕ предлагаютс€ разнообразные способы контрол€ состо€ни€ ”«»ѕ как встроенные, так и внешние. —истемы контрол€ различаютс€ как методами оценки состо€ни€, так и способами оповещени€ о факте выхода устройств защиты из стро€:
Ч визуальна€ светова€ индикаци€ (светодиоды);
Ч механические системы визуальной индикации (флажки);
Ч бесконтактные приборы считывани€ на базе RFID меток;
Ч системы контрол€ по току утечки (датчики ’олла);
Ч контакты дистанционной сигнализации (УсухиеФ, беспотенциальные контакты).

ѕеречисленные системы имеют свои плюсы и минусы, но всех их объедин€ет один серьЄзный недостаток. ќни могут предоставл€ть информацию о состо€нии ”«»ѕ лишь по принципу Ч годен/не годен, и в большинстве случаев требуют круглосуточного присутстви€ персонала, обслуживающего объект. ¬ принципе, сигнал о выходе ”«»ѕ из стро€ бесполезен, более того, он может быть косвенно вычислен по обрыву линии, что как мы уже вы€снили выше недопустимо. Ќа технологических объектах, где оборудование —ј” работает в автономном режиме (пример  ѕ ј√–—, рисунок 2), и по€вление обслуживающего персонала регламентировано один-два раза в год, применение упом€нутых выше систем контрол€ состо€ни€ ”«»ѕ не эффективно.

23R02

–исунок 2.  ѕ ј√–— Ц контрольный пункт автономной √–—, с питанием автоматики от солнечных батарей и ветрогенератора.

ќчевидно, необходима така€ система контрол€, котора€ позволит определ€ть предаварийное состо€ние ”«»ѕ и имеет возможность передачи информации по стандартному протоколу на верхний уровень управлени€. “огда, вышедшие из стро€ ”«»ѕ не станут неожиданностью дл€ служб эксплуатации, и главное, что оборудование не останетс€ на неопределЄнное врем€ без защиты от »ѕЌ. “ака€ система контрол€ позволит заранее планировать меропри€ти€ по замене ”«»ѕ ресурс которых практически исчерпан.

ћноголетний опыт работы в области защиты оборудовани€ от »ѕЌ позволил компании јќ У’акель –осФ разработать и запустить в серийное производство многоканальный комплекс контрол€ ресурса устройств защиты от импульсных перенапр€жений (ћ  –).  омплекс позвол€ет определ€ть предаварийные состо€ни€ ”«»ѕ, фиксиру€ проход€щие через них импульсы. ¬ычисл€ть остаточный ресурс каждого контролируемого устройства защиты или группы ”«»ѕ в процентах по дес€ти независимым каналам. ћ  – отслеживает ресурс ”«»ѕ в режиме реального времени. ƒополнительно комплекс способен фиксировать превышение допустимых режимов эксплуатации устройств защиты (превышение отводимой энергии за один импульс), контролировать состо€ние встроенных контактов дистанционной сигнализации (при наличии).  омплекс позвол€ет взаимодействовать с оборудованием автоматизированного управлени€ (—ј”) посредством интерфейса RS-485 использу€ протокол MODBUS и получать следующие данные:
Ч величину остаточного ресурса ”«»ѕ или группы ”«»ѕ по каждому из 10-ти независимых каналов (в процентах);
Ч общую информацию о комплексе и подконтрольных ему ”«»ѕ (наименование, тип устройств защиты и пр.).

¬ состав комплекса вход€т:
Ч Ѕ –-ћ  – Ч блок контроллера ресурса;
Ч »ƒ-—Ћ / »ƒ-—“ Ц индуктивные датчики
Ч Ѕ»-ћ  – Ц блок индикации (опционально).

¬нешний вид блоков представлен на рисунке 3. ќсновные технические характеристики комплекса ћ  – приведены в таблице 1.

23R03

–исунок 3. ¬нешний вид блоков комплекса ћ  –

“аблица 1.

є 

ѕараметр 
«начение 
1

 оличество аналоговых каналов дл€ подключени€ индуктивных датчиков тока (контроль ресурса) 
10

2

 оличество цифровых каналов дл€ подключени€ контактов дистанционной сигнализации  
 10
3

»нтерфейс / ѕротокол 
 RS485 / MODBUS
4

ƒиапазон рабочих температур 
-45Е+45 ∞— 
5

—тепень защиты оболочки 
IP 20 
6

Ёлектропитание 
AC 230V, 50√ц 
7

ѕотребл€ема€ мощность, не более 
3 ¬т 

¬ комплексе ћ  – заложен принцип определени€ остаточного ресурса ”«»ѕ, сформулированного в патенте на ѕћ є 134663, опубликовано 20.11.2013 (патентообладатель Ц јќ Ђ’акель –осї). ¬ основе принципа лежит измерение электрического зар€да путем интегрировани€ тока, протекающего через ”«»ѕ в момент его срабатывани€. ћетод определени€ ресурса зависит от назначени€ ”«»ѕ.

ќстаточный ресурс устройств защиты силовых цепей вычисл€етс€ как разность между первичным ресурсом, выраженным в единицах зар€да, и частью ресурса, потер€нного при коммутации импульса тока. ¬ качестве первичного ресурса используетс€ суммарный электрический зар€д, который способен пропустить через себ€ ”«»ѕ за весь период эксплуатации. Ќормативной базой определени€ первичного ресурса €вл€ютс€ требовани€ к стойкости ”«»ѕ определЄнных в √ќ—“ IEC 61643-11-2013. ѕри прогнозировании потерь ресурса слаботочных ”«»ѕ, предназначенных дл€ защиты сигнальных (информационных) цепей, используютс€ данные о стойкости ”«»ѕ к воздействию импульсов перенапр€жени€ различных категорий, определенных в √ќ—“ IEC 61643-21-2014.

–ассмотрим вариант применение комплекса ћ  – на примере контрольного пункта автономной газораспределительной станции ( ѕ ј√–—). ѕри проектировании и реализации меропри€тий по молниезащите с применением комплекса ћ  –, рекомендуетс€ все кабели, подвергаемые »ѕЌ, вводить в одном месте. ”стройства защиты цепей электропитани€ и линий св€зи с блоками ћ  – устанавливать в специальный заземленный металлический щиток. ƒанным требовани€м удовлетвор€ют ў«»ѕ производства јќ У’акель –осФ. ў«»ѕ Ч ўитки защиты от импульсных перенапр€жений низковольтные комплектные, “” 3434-001-79740390-2007.

ќсновные принципы применени€ комплекса ћ  – и подключени€ ”«»ѕ

1. ќбеспечение определени€ остаточного ресурса ”«»ѕ, установленных в цепь электропитани€, всегда выполн€етс€ в первую очередь. ќценка ресурса одного силового ”«»ѕ выполн€етс€ по одному каналу ћ  –, будь то однофазный или трЄхфазный ввод.
2. ќднотипные ”«»ѕ сигнальных линий, имеющие одинаковую исходную величину ресурса и сто€щие на лини€х св€зи приход€щих в  ѕ с одного направлени€ (в одном многопарном кабеле), объедин€ютс€ в группу. ќбъ€сн€етс€ такое объединение в группы тем, что ресурс однотипных ”«»ѕ в таких услови€х расходуетс€ одинаково. Ёто позвол€ет производить оценку ресурса группы сигнальных ”«»ѕ, использу€ один канал ћ  –.
3. ќпределение остаточного ресурса ”«»ѕ сигнальных линий, отличающихс€ величиной исходного ресурса или сто€щих на лини€х св€зи приход€щих в  ѕ с разных направлений (в разных кабел€х), выполн€етс€ по отдельным каналам комплекса ћ  –, свой канал дл€ каждого устройства.
4. ¬ случае, когда дес€ти каналов одного ћ  – не достаточно дл€ контрол€ всех ”«»ѕ объекта допускаетс€ использование двух и более комплексов в одном шкафу ў«»ѕ. 5.  огда требовани€ к компактности ў«»ѕ не позвол€ют разместить необходимое число ћ  –, то используетс€ один комплекс. ѕри этом определ€етс€ ресурс только тех ”«»ѕ, которые сто€т на лини€х наиболее важных и ответственных телефункций (определ€етс€ на стадии проектировани€).

ѕример реализации принципов подключени€ ћ  – и ”«»ѕ приведЄн на рисунке 4.

23R04

–исунок 4. ѕример реализации принципов подключени€ ћ  – и ”«»ѕ.

ƒл€ определени€ ресурса ”«»ѕ установленных в автономных  ѕ, с малой Ємкостью телеопераций, достаточно одного комплекса ћ  –. ѕроверка работоспособности ”«»ѕ сто€щих на вспомогательных сигнальных лини€х, чей ресурс не определ€етс€ комплексом, осуществл€етс€ во врем€ регламентного обслуживани€  ѕ, по состо€нию местной визуальной сигнализации или при помощи специализированного метрологического оборудовани€, например, TESTER H4 (описание тестера на сайте Ч www.грозозащита.рф).   вспомогательным лини€м и оборудованию, как правило, относ€тс€: охранно-пожарна€ сигнализаци€; внешнее видеонаблюдение; система пожаротушени€ и вентил€ции; оборудование жизнеобеспечени€ объекта.

ѕример применени€ ћ  – в составе ў«»ѕ дл€ —ј” компрессорной станции ( —) приведЄн на рисунке 5.

23R05

–исунок 5. ѕример применени€ ћ  – в составе ў«»ѕ на  —.

Ќаименование сигналов телеопераций (“», “—, “—ј, “”, “–), уровни рабочих напр€жений и токов, а также наименование примен€емых ”«»ѕ, на примере комплекса оборудовани€ —ј” типовой компрессорной станции ( —), приведены в таблице 2.
“аблица 2.

Ќаименование сигнала

”ровень
Ќаименование ”«»ѕ
јналоговые входные сигналы 
—игналы с датчиков продуктопроводов (газ, конденсат, толуол, масло) и технологического оборудовани€ (клапаны, насосы, сепараторы, фильтры, Ємкости, мембраны, подшипники): давление; уровень; расход; температура; положение; состо€ние; степень загр€знЄнности и др.

4Е20 mј
DTNVR 2/30/0.5/1500-L

4Е20 mј, ≈х

DTNVR 24/0.8 F3G Exi
јналоговые выходные сигналы  
”правление:

Ч управление антипомпажным клапаном;
Ч электроприводом регулирующего клапана;
Ч и др.


4Е20 mј+ HART  DTNVR 2/30/0.5/1500-L

4Е20 mј+ HART, Ex 
DTNVR 24/0.8 F3G Exi
ƒискретные входные сигналы
—осто€ние кранов и клапанов Ч УќткрытФ / У«акрытФ;
ѕоложение задвижки Ч УќткрытаФ / У«акрытаФ;
—осто€ние насоса Ч Ђ–аботаї;

—игнализаторы:

Ч перепада давлени€ на кране;
Ч аварийного уровн€ смеси в сепараторе;
Ч наличи€ жидкости в приводе насоса;

«ащита от Ђсухогої хода насоса;
”ровень в дренажной емкости и др.






=24 VDC DTNVR 2/30/0.5/1500-L

=220 VDC ( ÷ƒ)
√—ƒ3-30/TNS/ ÷ 
ƒискретные выходные сигналы
”правление приводом клапана Ч Ђќткрытьї / У«акрытьФ;
”правление задвижкой Ц Ђќткрытьї / Ђ«акрытьї и др. ”правление краном Ц УќткрытьФ / У«акрытьФ;

=110 VDC 
DTNVR 2/110/1.5/1500-L 
јварийный останов насосов;
”правление насосом Ђ¬кл/¬ыклї;
”правление запорным клапаном Ђ¬кл/¬ыклї; и др.

=220 VDC 
DTNVR 2/350/1.5/1500-L 
ѕитание датчиков, поста сигнализации.
—игнализаци€ отклонени€ в работе насосов и др.
=24 VDC  DTNVR 2/30/0.5/1500-L 
»нформационные каналы последовательной передачи данных 
—в€зь с измерительным комплексом, системой автоматического управлени€ насосно-компрессорным оборудованием; и др.
 RS-485 (Modbus)

DTR 485/12 G 
Ћинии электропитани€
Ёлектропитание в шкафу Ќ ” 
220 V јC
√— 123 -230/25 1+1 —
380 V јC
√— 123 -230/25 3+1 —
220 VDC
√— 123-220 ѕ“ — 
Ёлектропитание в шкафу —ј” 
220 V ј—/DC 
√—ƒ3-230/TNS 
110 V ј—/DC 
√—ƒ3-110 

Ѕлоки комплекса ћ  – позвол€ют интегрироватьс€ в любой комплекс программных и технических средств ј—” “ѕ. ¬ процессе совместной работы комплекса ћ  – и оборудовани€ —ј” информаци€ о ресурсе ”«»ѕ (группы ”«»ѕ) передаЄтс€ в общем потоке технологических данных на верхний уровень диспетчеризации в пункт управлени€ (ѕ”). —водна€ информаци€ о величине остаточного ресурса устройств защиты может выводитьс€ на монитор автоматизированного рабочего места (ј–ћ).

Ќа рисунке 6 представлен комплекс ћ  – в составе ў«»ѕ, установленный на объекте эксплуатации подземного хранени€ газа (ѕ’√). Ќа рисунке 7 представлен скриншот примера программной оболочки с монитора автоматизированного рабочего места (ј–ћ) с выведенной информацией о величине остаточного ресурса контролируемых ”«»ѕ по 10 каналам комплекса ћ  –.

23R06

–исунок 6. ў«»ѕ с ћ  – на объекте эксплуатации ѕ’√.

23R07

–исунок 7. —криншот программной оболочки на мониторе ј–ћ с выводом величины ресурса ”«»ѕ.

—пециалистами јќ У’акель –осФ разработан алгоритм взаимодействи€ с «аказчиком, включающий в себ€ следующие этапы:
Ч проектирование ў«»ѕ с комплексом ћ  – на основе анализа проектной документации, заполненных «аказчиком опросных листов;
Ч подбор типов ”«»ѕ, состава блоков ћ  –, составление спецификации, расчет стоимости;
Ч разработка эксплуатационно-технической, эксплуатационно-программной документации;
Ч изготовление, поставка ў«»ѕ с ћ  – на объект, шефмонтаж;
Ч техническа€ поддержка на период эксплуатации.

¬ насто€щее врем€ ћ  – €вл€етс€ серийным продуктом.  омплекс поставл€етс€ в составе технологического оборудовани€ электрохимической защиты (Ё’«), блоков Ѕ«√ѕ. ‘ункциональна€ схема блочно-комплектного устройства электроснабжени€ (Ѕ Ё—), в составе с ў«»ѕ и комплексом модульного оборудовани€ ( ћќ), устанавливаемого на кустах газовых и нефт€ных скважин, крановых узлах, приведена на рисунке 8. ¬нешний вид ў«»ѕ с установленными блоками комплекса ћ  – приведЄн на рисунке 9.

23R08

–исунок 8. ‘ункциональна€ схема блочно-комплектного устройства электроснабжени€ (Ѕ Ё—).

23R09

–исунок 9. ў«»ѕ с комплексом ћ  –

 ак видно на рисунке 9, дл€ реализации задачи контрол€ ресурса устройств защиты силовых цепей и сигнальных линий оборудовани€ Ё’« данного технологического объекта использовано 8 каналов комплекса ћ  – (верхний р€д контактов). “ак же задействовано 4 канала комплекса контролирующих контакты дистанционной сигнализации силовых ”«»ѕ (нижний р€д). Ќезадействованные каналы ћ  – могут быть использованы в качестве резерва и дл€ расширени€ функционала при модернизации данного объекта.

¬ ближайшей перспективе планируетс€ провести модернизацию комплекса. ѕо сравнению с существующей версией, ћ  – нового поколени€ получит:

Ч дополнительную функциональность, позвол€ющую усовершенствовать методику определени€ предаварийного и аварийного состо€ни€ ”«»ѕ;
Ч модульную архитектуру, состо€щую из набора модулей измерительных каналов и модул€ сбора и обработки информации, подключенных к внутренней информационной и питающей шине;
Ч миниатюризацию всех узлов;
Ч увеличение числа контролируемых устройств до сотен единиц;
Ч расширенные возможности по электропитанию;
Ч современное высокоуровневое программное обеспечение, предоставл€ющее широкие возможности работы с различными устройствами, графикой, файловыми системами, аппаратными интерфейсами, сетью и многим другим.

ќбобща€ вышеизложенное, скажем, что в услови€х сложности защищаемых распределЄнных технологических объектов ј—” “ѕ, ј—” ѕј, ј— ”Ё, оптимизации затрат по молниезащите и обслуживанию, а также категории ответственности объектов, эффективность прин€тых мер по обеспечению надЄжной работы напр€мую зависит от полноты информации о состо€нии ”«»ѕ на текущий момент. ѕоступающа€ информаци€ от комплекса ћ  –, даЄт возможность своевременно спланировать меропри€ти€ по замене ”«»ѕ чей ресурс подходит к концу, предотвратив возможные аварийные режимы работы объекта в будущем.

—истема контрол€, построенна€ на базе комплекса ћ  –, позвол€ет службам эксплуатации примен€ть аналитические методы управлени€. ќбрабатыва€ информацию об интенсивности выходов из стро€ ”«»ѕ и месте расположени€ можно вы€вл€ть проблемные места на объекте и адресно проводить корректирующие меропри€ти€. ћ  – перепрограммируем, тем самым можно комбинировать типами ”«»ѕ, отслежива€ эффективность той или иной замены.  омплекс ћ  – прошел опытную эксплуатацию, сертифицирован и признан надЄжным и эффективным инструментом при обслуживании и эксплуатации систем молниезащиты технологических объектов с применением ”«»ѕ.

Ќормативные документы:
1. —“ќ √азпром 2-1.11-170-2007. »нструкци€ по устройству молниезащиты зданий, сооружений и коммуникаций ќјќ У√азпромФ.
2. —“ќ √азпром 2-1.11-290-2009. ѕоложение по обеспечению электромагнитной совместимости производственных объектов ќјќ У√азпромФ.
3. –ƒ 34.21.122-87. »нструкци€ по устройству молниезащиты зданий и сооружений.
4. –ƒ-91.020.00- “Ќ-021-11 Ќормы проектировани€ молниезащиты объектов магистральных нефтепроводов и коммуникаций организаций системы У“ранснефтьФ.
5. —ќ 153-34.21.122-2003. »нструкци€ по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.
6. √ќ—“ – ћЁ  62305-1-2010 ћенеджмент риска. «ащита от молнии. „асть 1. ќбщие принципы.
7. √ќ—“ IEC 61643-11-2013. ”стройства защиты от перенапр€жений низковольтные, подсоединЄнные к низковольтным системам распределени€ электроэнергии. “ребовани€ и методы испытаний.
8. √ќ—“ IEC 61643-21-2014. ”стройства защиты от перенапр€жений, подсоединЄнные к телекоммуникационным и сигнализационным сет€м. “ребовани€ к эксплуатационным характеристикам и методы испытаний.

¬едущий инженер службы разработки ј.ё.ѕашкевич

  • ƒата публикации: 05.07.2023
  • 562
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150