Совершенствование метрологического обеспечения измерений в турбокомпрессорном цехе Узюм-Юганской ГКС (стр. 10 из 19)

2.11 Измерение частоты вращения турбин

Для измерения частоты вращения валов ТВД и ТНД используется комплекс тахометрических преобразователей с сигнализаторами “Турбина”. Он выдает аналоговые сигналы постоянного тока 0-5 мА, пропорциональные частоте вращения валов, и формирует двоичные сигналы для использования в системе защиты и управления газоперекачивающего агрегата (ГПА).

Комплекс защиты состоит из первичных тахометрических преобразователей, блока наблюдения и управления, измерительного прибора М1731, отградуированного в оборотах в минуту. В состав блока наблюдения и управления входят измерительные тахометрические преобразователи, сигнализаторы с фиксированными уставками и сигнализатор остановки.

Первичный тахометрический преобразователь работает совместно с зубчатым колесом, установленным на валу. Принцип действия первичного преобразователя - магнитоиндукционный, основан на индуцировании ЭДС на выводах катушек при изменении магнитного потока в результате изменения зазора между торцами магнитопровода и зубчатым индуктором при вращении последнего. При прохождении зуба зубчатого колеса над полюсами первичного тахометрического преобразователя на блок выходных трансформаторов поступают импульсные сигналы, которые трансформируются на выходы соответствующих узлов. Преобразователь измерительный преобразует входной импульсный сигнал в аналоговый постоянного тока от 0 до 5 мА, который затем подается на измерительный прибор.

Работа сигнализаторов с фиксированными уставками и сигнализатора остановки основана на сравнении частоты сигналов первичных преобразователей с частотой сигналов опорного генератора (генератора уставок).

2.12 Измерение уровня масла

Для сигнализации об изменении уровня масла в маслобаке установлен поплавковый сигнализатор с двумя конечными выключателями. Один конечный выключатель сигнализирует о максимально допустимом уровне, а второй - о минимально допустимом уровне.

Для сигнализации о снижении уровня масла в гидроаккумуляторе масла нагнетателя используется датчик уровня жидкости типа ДУЖЭ-200.

2.13 Контроль погасания факела в камере сгорания

Контроль факела осуществляется прибором “Пламя”, работающим по принципу обнаружения низкочастотных (6 Гц) пульсаций пламени в камере сгорания. Конструктивно прибор состоит из фотодатчиков типа ФД-2 и вторичного устройства. Прибор обеспечивает быстродействующую защиту турбины от срыва факела в камере сгорания, а также выдает сигнал в систему управления о появлении факела при пуске ГПА.

В качестве чувствительного элемента фотодатчика, преобразующего пульсации светового потока в электрический сигнал, используется фоторезистор типа ФСА-Г1. Датчики устанавливаются напротив специальных смотровых окон камеры сгорания так, чтобы расстояние между окном и защитным стеклом датчика было в пределах 100-200 мм. Это необходимо для предохранения фоторезистора от нагрева прямым излучением факела. От датчика электрический сигнал поступает на вторичный прибор, где с помощью разделительного конденсатора выделяется переменная составляющая, возникающая из-за пульсации яркости пламени в камере сгорания, что делает схему нечувствительной к излучению горячих стенок камеры сгорания, которое сохраняется и после погасания факела.

Во время эксплуатации следует периодически проверять работоспособность прибора на работающем агрегате путем перекрытия светового потока к фотодатчику, отключив предварительно цепи защиты системы управления ГПА.

2.14 Измерение вибрации

Измерение и защита по вибрации осуществляется с помощью двух типов виброаппаратуры. Для контроля вибрации подшипников компрессора и турбины используется устройство контрольно-сигнальное виброизмерительное типа ВВК-331 или ТКВ-1М, а для контроля вибрации нагнетателя - контрольно-сигнальная аппаратура КСА-15.

Виброаппаратура ВВК-331 предназначена для контроля параметров стационарных не импульсных вибраций и формирования аналоговых и дискретных сигналов, зависящих от эффективного значения виброскорости подшипников ГТУ. Виброаппаратура состоит из пьезоэлектрических измерительных датчиков 2ВП-1 и электронного блока. Диапазон измеряемых частот от 20 до 1000 Гц. Каждый канал измерения имеет аналоговый выход 0-5 мА.

Вибропреобразователь 2ВП-1 состоит из датчика и усилителя. Датчики устанавливаются на крышках подшипников таким образом, чтобы была возможность измерять вибрацию в двух направлениях, перпендикулярных к оси агрегата: вертикальном и горизонтальном. Принцип действия датчика основан на пьезоэлектрическом эффекте, выражающемся в возникновении на поверхности кристалла электрических зарядов, пропорциональных силе сжатия или растяжения, действующей на кристалл. Сигнал от датчика поступает на усилитель, который устанавливается не дальше 10 м от датчика. Усилитель предназначен для нормирования коэффициента преобразования и согласования выходного сопротивления пьезопластины с линией связи Вибропреобразователь и вторичного блока.

От усилителя на электронный блок подается сигнал, пропорциональный виброускорению, который интегрируется в блоке, и получается сигнал, пропорциональный виброскорости. Представление информации о вибрации производится на показывающем приборе со шкалой, градуированной в миллиметрах на секунду. Сигналы о предупредительной и аварийной величинах передаются в систему управления ГПА.

Контрольно-сигнальная аппаратура КСА-15 предназначена для измерения и сигнализации о превышении заданных уровней вибросмещения. Конструктивно аппаратура представляет контейнер, в который входят четыре блока вибросмещения, блок осевого сдвига, блок питания и пять вихретоковых преобразователей.

Преобразователь состоит из катушки, располагаемой на месте измерения, и генератора, соединенного с катушкой кабелем. Преобразователь вихретоковый предназначен для преобразования значения зазора между торцом преобразователя и объектом контроля в выходное напряжение. Преобразователь питается постоянным напряжением 24 В, которое генератор преобразует в сигнал частотой 1-2 МГц, поступающий на катушку. Катушка излучает высокочастотный сигнал в окружающее пространство в виде магнитного поля. При отсутствии металла вблизи катушки нет потерь мощности высокочастотного сигнала. При приближении проводящего материала к рабочему торцу катушки вихревые токи, генерируемые в поверхности ротора нагнетателя, приводят к потере мощности сигнала и пропорциональному уменьшению выходного сигнала генератора. Выходное напряжение генератора поступает на выход вибропреобразователя и передается в блок вибросмещения. Блок вибросмещения производит измерение размаха вибросмещения, обеспечивает индикацию размаха вибросмещения на стрелочном приборе и передачу сигналов о предупредительной и аварийной величине в систему управления ГПА.

2.15 Сигнализатор помпона нагнетателя

Помпаж центробежного нагнетателя природного газа представляет собой периодическое изменение расхода вплоть до противотока, сопровождающееся гидравлическими (акустическими) ударами, и приводит к разрушению подшипников и покрывающих дисков колес. Сопутствующее помпажным толчкам изменение нагрузки на нагнетатель вызывает колебание частоты вращения ТНД и ТВД, может привести к вынужденной остановке ГПА из-за срабатывания автомата безопасности ТНД или защиты по температуре перед ТВД.

Обнаружение помпажного режима работы нагнетателя осуществляется сигнализатором помпажа СП-100. Он воспроизводит линию режимов близкой к помпажной границе, используя импульсы по перепаду давления газа на входном конфузоре и разности давлений на нагнетателе.

Под воздействием разности давлений на конфузоре

DН = РВС(+) - РВС(-),

зависящей от расхода газа через нагнетатель, и разности давлений между нагнетанием и всасыванием

DР = РН - РВС(-)

сильфоны развивают усилия, которые сравниваются на рычажной системе.

Сигнализатор воспроизводит характеристику

DР=К

DН,

где К - коэффициент пропорциональности, зависящий от положения корректора. Этому же уравнению подчиняется и граница помпажа нагнетателя. Изменяя положение корректора, настраивают сигнализатор на выдачу сигнала при приближении режима работы нагнетателя к помпажной зоне.

В настоящее время широкое распространение получила система противопомпажной защиты фирмы Компрессор Контролс Корпорейшн (“ССС”). Система решает задачу антипомпажной защиты и регулирования режима работы центробежного нагнетателя природного газа. Осуществляется это путем измерения перепада давлений на всасе нагнетателя и перепада давлений на входе и выходе. Сигналы от датчиков поступают в электронный регулятор, который в режиме реального времени производит вычисление положения рабочей точки нагнетателя на его газодинамической характеристике.

Исполнительным органом системы является антипомпажный клапан (АПК), который врезан в линию рециркуляции газа (пусковое кольцо) вместо крана 6 или параллельно ему.

Постоянное определение положения рабочей точки нагнетателя на его характеристике обеспечивает изменение состояния АПК в зависимости от режима работы газоперекачивающего агрегата, т.е. постоянно регулируется перепуск газа с выхода на вход нагнетателя, чем и обеспечивается его устойчивая работа в зависимости от режима работы компрессорного цеха и магистрального газопровода в целом.