ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМА РАБОТЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МАСЛОНАПОРНОЙ УСТАНОВКИ ГИДРОГЕНЕРАТОРА

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются алгоритмы работы системы, которая управляет насосами гидрогенератора. Определены состояния, описывающие весь цикл управления маслонапорной установкой. Составлен: диаграмма входов – выходов, алгоритм работы ввода и обработки аналоговых датчиков; алгоритм структуры управления и сигнализации; алгоритм готовности насосов к работе; алгоритм управления насосами №1 и №2; алгоритм включения перепускных клапанов и насосов №1 и №2.

ABSTRACT

The article discusses algorithms for the operation of a system that controls the pumps of a hydrogenator. The conditions describing the entire control cycle of the oil pressure plant have been determined. We have compiled: an input–output diagram, an algorithm for the input and processing of analog sensors; an algorithm for the control structure and signaling; an algorithm for the readiness of pumps for operation; an algorithm for controlling pumps No. 1 and No. 2; an algorithm for switching on bypass valves and pumps No. 1 and No. 2.

Ключевые слова: система управления МНУ, диаграмма входов – выходов, алгоритм работы, система управления, маслонапорная установка, гидрогенератор, аналоговые датчики, сигнализация, насос, перепускной клапан.

Keywords: MNU control system, I/O diagram, operation algorithm, control system, oil pressure unit, hydrogenator, analog sensors, alarm system, pump, bypass valve.

Создаваемая система работает по принципу логического автомата. То есть алгоритм ее работы можно представить, как ряд определенных статических состояний в каждом из которых осуществляются какие-либо заранее известные действия, описанные программой функционирования МНУ.

Переход из состояния в состояние происходит при наступлении одного из условий перехода, представляющего собой условие математической логики или наступление какого-либо события, обработка которого должна осуществляться в другом статическом состояние системы. Возможно, и осуществления безусловного перехода, если все действия предусмотренным состоянием были выполнены.

Для рассматриваемой системы управления МНУ можно определить следующие состояния, описывающие весь цикл управления маслонапорной установкой ГЭС:

- предпусковая проверка системы;

- сбор данных датчиков;

- обработка данных, выработка управляющих воздействий;

- остановка рабочего процесса.

Так как рабочий процесс системы управления МНУ представляет собой последовательный переход между статическими состояниями удобнее всего будет составить диаграмму состояний входов – выходов которая представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Диаграмма входов – выходов

При запуске, система сразу же переходит в состояние проверки, где производится опрос датчиков системы, параметры, контролируемые данными датчиками, могут не соответствовать начальным условиям запуска, и система перейдет в состояние «стоп». Контролируется уровень сливного бака, давление и уровень в гидроаккумуляторе МНУ. Если давление или уровень в гидроаккумуляторе МНУ и сливного бака меньше аварийно-низкого уровня, система также перейдет в состояние «стоп». В данном случае необходимо произвести корректировку параметров МНУ в ручном режиме.

Если не все параметры в норме производится переход в состояние ожидания сигнала таймера. Так как быстродействие процессора контроллера многократно превосходит время изменения состояния МНУ, происходит постоянный непрерывный контроль параметров технологического процесса. Как только программный контроллер вступает в работу, начинается опрос всех датчиков системы, а затем переход в состояния обработки полученных данных и формировании управляющих воздействий для корректировки технологических параметров.

В процессе этого состояния выделено несколько подкатегорий, каждое из которых вводится для удобства восприятия и представляет собой алгоритм управления генерации управляющих сигналов для исполнительных устройств.

Из состояния обработки данных существует несколько условных переходов в режим останова. Вызвано это необходимостью распознать аварийный режим работы и своевременно остановить технологический процесс МНУ, не допустив ее повреждения. Значения этих параметров рассматривалось при описании контрольных параметров системы при описании установки.

Если же параметры МНУ находятся в нормальном режиме, и нет аварийного состояния процесса, система контролирует текущие значения. Поддерживая технологический процесс в допустимых пределах, обрабатывая данные, формирует условия выработки управляющих воздействий.

Приоритетными контрольными параметрами являются аварийно-низкое давление и уровень гидроаккумулятора МНУ, а также аварийно-низкий уровень сливного бака. Если они работают в пределах запрещенной зоны определяемые алгоритмом контроллера, производится пуск соответствующих насосов и запрет на их включение. Если же давление и уровни соответствующих контролируемых параметров находятся в зоне разрешенной работы в пределах уставок определяемых алгоритмами контроллера, производится соответствующее включение основного или резервного насоса, или не производится никаких действий. Затем проверяются параметры, которые могут позволить своевременно диагностировать неисправность и выявить наступление предаварийного состояния и оповещения состояния системы оперативному персоналу ГЭС. Как только все подконтрольные уровни пройдены, система вновь попадает в состояние ожидания и контролирует состояние технологического процесса МНУ.

В режиме остановки МНУ производиться отключение всех исполнительных механизмов, после чего система завершает свой рабочий цикл.

Представленный в данном пункте алгоритм работы носит упрощенный характер, он достаточен для понимания механизма работы системы управления МНУ. Используемый в САУ МНУ контроллер поддерживает доступные языки программирования, для чего необходимо более подробно описать алгоритм управления. Данная система программирования является гибкой, и при необходимости любое состояние системы может быть расширено и дополнено до реализации необходимого уровня отражения процесса управления, при этом число и структура основных состояний на данный момент отражена достаточно полно. Составим программный алгоритм работы системы МНУ.

Ввод и обработка аналоговых датчиков

Формирование условных обозначений процесса:

1. D – информация датчика

2. Dmx – максимальное значение датчика (>20мА)

3. Dmn – минимальное значение датчика (<4мА)

4. D_old – предыдущее значение датчика

5. Err1 – превышение верхнего предела датчика

6. Err2 – обрыв датчика

7. P – выходной сигнал

8. UA – аварийно-высокое значение

9. UW – высокое значение

10. LW – низкое значение

11. LA – аварийно-низкое значение

12. ZAM – включение замещающего значения

13. Pzam – замещающее значение

Алгоритм работы представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Алгоритм работы ввода и обработки аналоговых датчиков

Структура управления, сигнализация, формирование команды «СТОП2»

Формирование условных обозначений процесса:

1. DD – датчик давления МНУ

2. DU MNU – датчик уровня МНУ

3. DU CB – датчик уровня сливного бака

4. OiC – выбор очередности насосов

5. UPR1 – превышение верхнего предела датчика

6. UPR2 – обрыв датчика

7. UP_C – управление перепускным клапаном

8. DM – давление МНУ

9. UST – уставка параметра

10. VD_MNU – высокое давление МНУ

11. ND_MNU – низкое давление МНУ

12. AND_MNU – аварийно-низкое давление МНУ

13. ANU_MNU - аварийно-низкий уровень МНУ

14. PSKN1 – пуск насоса №1

15. PSKN2 – пуск насоса №2

16. STOP2 - аварийный останов в ГМЗ гидротурбины

Алгоритм работы представлен на рисунке 3.

Рисунок 3. Алгоритм структуры управления и сигнализации

Готовность насосов к работе

Формирование условных обозначений процесса:

1. SA1_AVT – положение ключа управления насоса «ручное-автомат»

2. ZUPP1 – защита устройства плавного пуска

3. VUPP1 – включение устройства плавного пуска

4. PK1 – положение перепускного клапана насоса

5. GOT1 – готовность насоса №1

6. SA2_AVT – положение ключа управления насоса «ручное-автомат»

7. ZUPP2 – защита устройства плавного пуска

8. VUPP2 – включение устройства плавного пуска

9. PK2 – положение перепускного клапана насоса

10. GOT2 – готовность насоса №2

Алгоритм работы представлен на рисунке 4.

Рисунок 4. Алгоритм готовности насосов к работе

Выбор очередности и формирование команд управления насоса №1

Формирование условных обозначений процесса:

1. H1.KU_AVT - виртуальный переключатель насоса №1 «ручное-автомат»

2. Error DD – неисправность датчика давления

3. DM > DOH – давление МНУ выше уставки давления отключения насосов

4. VU_MNU – высокий уровень в МНУ

5. ANU_CB – аварийно-низкий уровень сливного бака

6. DM < DVO – давление МНУ меньше уставки включения насосов по основному давлению

7. NU_MNU – низкий уровень МНУ

8. DM < DVR - давление МНУ меньше уставки включения насосов по резервному давлению

9. GOT1 – готовность насоса №1

10. GOT2 – готовность насоса №2

11. H1.KU_PUSK - виртуальный переключатель насоса №1 «стоп-пуск»

12. PSKN1 – пуск насоса №1

13. PSKN2 - пуск насоса №2

14. VPK1- включение перепускного клапана

15. H1_O_mode – виртуальная кнопка насоса №1 «основной»

16. H1_R_mode – виртуальная кнопка насоса №1 «резервный»

Алгоритм работы представлен на рисунке 5.

Рисунок 5. Алгоритм управления насоса №1

Выбор очередности и формирование команд управления насоса №2

Формирование условных обозначений процесса:

1. H2.KU_AVT - виртуальный переключатель насоса №2 «ручное-автомат»

2. Error DD – неисправность датчика давления

3. DM > DOH – давление МНУ выше уставки давления отключения насосов

4. VU_MNU – высокий уровень в МНУ

5. ANU_CB – аварийно-низкий уровень сливного бака

6. DM < DVO – давление МНУ меньше уставки включения насосов по основному давлению

7. NU_MNU – низкий уровень МНУ

8. DM < DVR - давление МНУ меньше уставки включения насосов по резервному давлению

9. GOT1 – готовность насоса №1

10. GOT2 – готовность насоса №2

11. H2.KU_PUSK - виртуальный переключатель насоса №2 «стоп-пуск»

12. PSKN1 – пуск насоса №1

13. PSKN2 - пуск насоса №2

14. VPK2- включение перепускного клапана

15. H2_O_mode – виртуальная кнопка насоса №2 «основной»

16. H2_R_mode – виртуальная кнопка насоса №2 «резервный»

Алгоритм работы представлен на рисунке 6.

Рисунок 6. Алгоритм управления насоса №2

Включение перепускного клапана и насоса №1

Формирование условных обозначений процесса:

1. PSKN1 – пуск насоса №1

2. VPK1 – включение перепускного клапана

3. NPK1 -  неисправность перепускного клапана

4. BVRN1 – большое время работы насоса №1

5. Ti > T1 – задержка включения устройства плавного пуска

6. Ti > T2 – задержка времени включения перепускного клапана

7. Ti > T3 – время контроля исправности перепускного клапана

8. Ti > T4 - время контроля исправности перепускного клапана

9. Ti > T5 – большое время работы насоса №1

Алгоритм работы представлен на рисунке 7.

Рисунок 7. Алгоритм включения перепускного клапана и насоса №1

Включение перепускного клапана и насоса №2

Формирование условных обозначений процесса:

1. PSKN2 – пуск насоса №2

2. VPK2 – включение перепускного клапана

3. NPK2 -  неисправность перепускного клапана

4. BVRN2 – большое время работы насоса №2

5. Ti > T1 – задержка включения устройства плавного пуска

6. Ti > T2 – задержка времени включения перепускного клапана

7. Ti > T3 – время контроля исправности перепускного клапана

8. Ti > T4 - время контроля исправности перепускного клапана

9. Ti > T5 – большое время работы насоса №2

Алгоритм работы представлен на рисунке 7.

Рисунок 7. Алгоритм включения перепускного клапана и насоса №2

Благодаря данным алгоритмам появляется возможность реализовать автоматизированный режим работы насосов гидравлической системы, которые в свою очередь необходимы для работы гидрогенератора.

Список литературы:

1. РД 153-34.0-35.519-98 «Общие технические требования к управляющим подсистемам агрегатного и станционного уровней АСУ ТП ГЭС». 1998 г.
2. СТО 34-35-587-002-2013 «Автоматизированные системы управления технологическими процессами ГЭС. Условия создания. Нормы и требования». 2013 г.
3. СТО 17330282.27.140.006-2008, «Гидрогенераторы. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования». 2008 г.
4. СО 153-34.20.501-2003 «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации». 2003 г.
5. ПУЭ. «Правила устройства электроустановок 7-ое издание». 2003 г.
6. Управляющие системы и автоматика, Д. Шмид М.: «Техносфера» 2007 г.