ООО "Конструкторское Бюро РОДНИК"
Упреждающая Диагностика - Надежность энергетики

Главная страница сайта
Системы диагностики
Дуговая защита
Регенерация масел
Другие виды деятельности
Контактная информация

Дистанционная система контроля нефтепродуктов ДСКН-3
Дистанционная система контроля нефтепродуктов ДСКН-3

       ДСКН-3 обеспечивает оперативный контроль и упреждающую диагностику маслонаполненного оборудования по состоянию масла.  далее...


Системы диагностики.

    Одним из приоритетных направлений деятельности КБ "Родник" является разработка систем упреждающей диагностики маслонаполненного оборудования по состоянию масла.
     Известно, что в процессе эксплуатации трансформаторов и турбин происходит постепенная (а в нештатных ситуациях - ускоренная) деградация, загрязнение, а также переувлажнение изоляционного и смазочного масла, что, при несвоевременном обнаружении, может привести к аварии и безвозвратной потере дорогостоящего оборудования. Имеются нормативные документы, запрещающие эксплуатировать оборудование при выходе характеристик масла за допустимые пределы.
     Существующие в настоящее время способы контроля характеристик масла заключаются в достаточно трудоемкой периодической (регламентной) проверке его качества в условиях лаборатории. Такой контроль не исключает вероятности аварии в период между регламентными проверками.
     В свете современных тенденций перехода от контроля по времени к контролю по состоянию, разработка автоматизированных систем контроля эксплуатационных характеристик трансформаторных и турбинных масел своевременна и актуальна.

Дистанционная система контроля нефтепродуктов ДСКН-3

     Разработанная нами система предназначена для обеспечения надежного непрерывного контроля и оперативной выдачи информации на пульт оператора и (или) в систему централизованного диспетчерского управления по двум наиболее информативным параметрам - величине удельного омического сопротивления и температуре трансформаторных и турбинных масел в маслонаполненном оборудовании непосредственно в процессе его эксплуатации.
     Система запатентована (Свидетельство №29790). Датчик также запатентован (Патент на промышленный образец №46987), сертифицирован и внесён в Гос. реестр средств измерений РФ (RU.Е.31.065.А №13744).
Cистема обеспечивает:
- надежный дистанционный контроль состояния маслонаполненного оборудования;
- исключение вероятности выхода из строя дорогостоящего оборудования по причине деградации масла между плановыми проверками;
- выдачу упреждающей информации оператору об угрозе возникновения аварийной ситуации для своевременного принятия мер;
- возможность централизованного диспетчерского контроля и управления трансформаторными подстанциями и турбогенераторами, удаленными от оператора;
- снижение трудозатрат на плановые проверки оборудования и облегчение труда оператора в процессе эксплуатации.

Дистанционная система контроля нефтепродуктов ДСКН-3 [35kb]
Состав и работа системы:
   Система включает датчик (1) качества нефтепродуктов ДКН-3, сигналы с которого поступают на электронный преобразователь ЭП-3 (2), преобразуются в унифицированные токовые сигналы и по линии связи подаются на пульт оператора ПО-3 (3), имеющий цифровую и световую сигнализации о состоянии контролируемых параметров, включая выдачу аварийного сигнала при предельных значениях параметров.
    По согласованию с Заказчиком информация с ЭП-3 с помощью программного пакета Трейс Моуд версии 4.2 и платы аналого-цифрового преобразования сигналов может поступать непосредственно на ПЭВМ. При этом функции системы существенно расширяются. Вся необходимая информация, включая текущее значение tg d, выводится на экран монитора, а предупреждающие сигналы поступают непосредственно в систему диспетчерского управления.
Технические характеристики:
  Диапазон измерения сопротивления
    (согласовывается с заказчиком)
  от 0,1 до 20 ГОм 
  Максимальная погрешность по каналу
    удельного сопротивления
  ± 5% 
   Диапазон измерения температур   от 10 до 95 °С
   Максимально-абсолютная погрешность    ±2 °С
   Напряжение питания   220В
   Потребляемая мощность   15 Вт
   Масса суммарная   не более 10 кг
   Среднее время наработки на отказ   не менее 10 000 час 
   Срок службы   не менее 5 лет

     В соответствии с указанием и распоряжением Гл. инженера ОАО "Татэнерго", руководителям подразделений предписана установка систем ДСКН-3 на проблемных трансформаторах для предотвращения аварийных повреждений и осуществления непрерывного оперативного контроля за их состоянием.
     Система эксплуатируется на трансформаторах подстанции "Портовая" (казанских электросетей), на ТЭЦ-2, ТЭЦ-3, на Заинской и Уруссинской ГРЭС. Имеются положительные отзыв (лист 1лист 2) и заключение о работе системы и пожелания её более широкого использования.
     Система ДСКН-3 с выводом информации на пульт оператора предназначена, в основном, для индивидуального контроля маслонаполненного оборудования.
     Однако, на крупных подстанциях и генерирующих предприятиях возникает необходимость одновремённого контроля масла в нескольких трансформаторах, или турбинах. В этом случае более целесообразно выводить совокупную информацию со всех датчиков не на пульты оператора, а на экран ЭВМ с возможностью архивирования результатов замеров, что даёт дополнительную возможность прогнозирования состояния всех объектов контроля.
     Применительно к турбинам непрерывный контроль масла целесообразно производить не только в маслобаке, но и в нескольких проблемных точках агрегата, например на входе и на выходе подшипников. До настоящего времени инструментальная возможность такого контроля, отсутствовала, что создавало предпосылки к аварийным ситуациям.
     Необходимо отметить также, что система ДСКН-3 предназначена в основном для использования на предприятиях, где имеется квалифицированный обслуживающий персонал и сравнительно небольшое количество маслонаполненного оборудования.
     Это связано с тем, что численные значения предельно допускаемых эксплуатационных параметров трансформаторных и турбинных масел сильно, по нелинейному закону изменяются с изменением его температуры. При этом зависимость от температуры весьма велика - сопротивление масла резко, по сложному экспоненциальному закону снижается с её увеличением. В результате, например, хорошее масло при высокой температуре имеет настолько низкое удельное сопротивление (не допускаемое при нормальной температуре), что может произойти ложное аварийное срабатывание системы, не смотря на то, что масло ещё обладает удовлетворительными эксплуатационными характеристиками. Поэтому при появлении сигнала системы об угрожающем снижении удельного сопротивления масла, оператор должен учитывать показания индикатора температуры и вводить соответствующие поправки для принятия решения о возможности дальнейшей эксплуатации объекта.
     В то же время в энергетике используется большое количество мощных маслонаполненных трансформаторов и турбоагрегатов, удалённых от центров управления, контроль состояния которых осуществляется лишь при плановых периодических проверках. Практика эксплуатации таких объектов показала необходимость применения постоянно действующей системы упреждающей диагностики, которая бы отслеживала и сигнализировала о возникновении угрожающих ситуаций, связанных с ухудшением характеристик масла. Очевидно, что при этом должна также осуществляться автоматическая (без участия оператора) коррекция уровней выдаваемых сигналов по каналу удельного сопротивления с учётом изменения температуры окружающей среды.
     С учётом этих требований в КБ «Родник» разработана

Компьютерная система непрерывного контроля нефтепродуктов КСКН-1

     Система обеспечивает возможность съёма информации одновремённо с нескольких трансформаторов или проблемных точек турбоагрегатов, централизованную обработку её на ЭВМ и выдачу на экран монитора.

В дополнение кфункциям ДСКН-3, система КСКН-1 осуществляет:
- расчет параметров при текущей эксплуатационной температуре;
- приведение значений параметров к нормативным температурным точкам (20°С, 40°С, 50°С) эксплуатационных режимов;
- выдача на экран графиков текущих и приведенных значений контролируемых параметров как для каждого агрегата, так и для всех объектов одновремённо;
- звуковое предупреждение оператора о нарушении качества масла;
- информационное сообщение в ОИК предприятия о деградации масла на контролируемом турбогенераторе.

     В системе предусмотрена также возможность архивирования информации, или её записи в режиме рецикла /по типу черного ящика/ за определенный отрезок времени для анализа ситуации, предшествовавшей выдаче аварийного сигнала.
     Одна система может одновременно контролировать до 16 объектов. По желанию оператора, информация по обоим каналам для каждого объекта представляется на экране монитора в виде индексов (кружочков), цвет которых (по типу светофора) меняется в зависимости от состояния масла, а также в абсолютных значениях контролируемых параметров. Кроме того, текущее значение контролируемых параметров и границы допускаемых отклонений могут быть представлены на экране в виде графиков.
     В этом случае появляется возможность по характеру кривых изменения температуры и проводимости масла оценивать динамику процессов, что позволяет прогнозировать дальнейшее развитие ситуации для своевременного принятия необходимых мер и практически обеспечивает упреждающую диагностику состояния маслонаполненного оборудования.
     Система может быть использована также для выездного оперативного контроля параметров масла на отдалённых объектах (в этом случае она комплектуется не стационарной ЭВМ, а ноутбуком).
     В системе предусмотрена возможность коррекции уровней предупреждающего (жёлтый) и угрожающего (красный) сигналов по температуре и удельному сопротивлению. В этом случае они согласовываются с Заказчиком и устанавливаются в зависимости от типа оборудования и применяемого масла.

Функциональная схема и принцип работы системы КСКН-1

 Функциональная схема системы КСКН-1 [50kb]
     Измерительным элементом системы является датчик ДКН-3. Датчик включает в себя кондуктометрический резистивно-емкостный преобразователь, электроды которого выполнены в виде пакета пластин из нержавеющей стали, и термочувствительную микросхему.
     Сигнал по каналу температуры в виде напряжения поступает с датчика на блок ЭП-3, усиливается и преобразуется в норм. токовый сигнал 4-20 мА.
     Далее сигнал по линии связи поступает на вход блока цифрового преобразования БЦП-1, включающего модули АДАМ-4018 и АДАМ-4520 программного пакета системы Трейс Моуд, с которого через com-port поступает в ЭВМ, где обрабатывается по заданной программе и выводится на экран монитора.
     Сигнал с датчика, пропорциональный величине удельного сопротивления масла, обрабатывается аналогично сигналу по температуре. При этом в программе заложена автоматическая коррекция пределов выдачи предупредительных сигналов на экран монитора в зависимости от текущей температуры масла.

Скачать технические характеристики и состав системы КСКН-1(в формате Word)

     Датчик ДКН-3 крепится на объекте в соответствии с руководством по эксплуатации ДКН-3 421.500.001 РЭ.
     Электронный преобразователь ЭП-3 располагается на объекте на расстоянии не более 1,5 м от датчика. Блок цифрового преобразования БЦП-1 размещается непосредственно в операторской возле ЭВМ.
     Подключение датчика к ЭП-3 осуществляется с помощью кабеля, входящего в комплект поставки. Соединительная линия между ЭП-3 и БЦП-1 прокладывается Заказчиком и выполняется экранированным кабелем типа КММ 4х0,35.
     Система внедрена на ТЭЦ-3 ОАО «Татэнерго». Рекламный листок системы, экспонировавшейся на 7-ой Международной выставке «Энергетика», приведён ниже.
Многоточечная компьютерная система непрерывной диагностики ДСКН-3к [130kb]


Микропроцессорная система контроля нефтепродуктов МСКН-1

     В энергетике используется большое количество мощных маслонаполненных трансформаторов и турбоагрегатов, удалённых от центров управления, контроль состояния которых осуществляется лишь при плановых периодических проверках. Практика эксплуатации таких объектов показала необходимость применения постоянно действующей системы упреждающей диагностики, которая бы отслеживала и сигнализировала о возникновении угрожающих ситуаций, связанных с ухудшением характеристик масла. Очевидно, что при этом должна также осуществляться автоматическая (без участия оператора) коррекция уровней выдаваемых сигналов по каналу удельного сопротивления с учётом изменения температуры окружающей среды.
     При отсутствии персонала (отдельно стоящий трансформатор) система должна обеспечивать также возможность передачи скорректированных сигналов по радио- релейной линии связи, или в цифровом виде на центральный диспетчерский пульт. Кроме того, при плановых проверках оборудования система должна иметь выходы для съёма информации о фактическом состоянии масла на момент проверки путём подключения к ней ЭВМ.
     Указанные выше требования в полной мере реализованы в микропроцессорной системе МСКН-1. Учитывая вероятность её эксплуатации при отсутствии оператора, в системе измерительно-преобразовательный блок и пульт оператора объединены в единый измерительно-индикаторный блок (ИИБ), в котором обеспечивается автоматическая температурная коррекция выдаваемых сигналов по величине удельного сопротивления масла. Очевидно, что при этом отпадает необходимость в индикаторах текущих значений температуры и удельного сопротивления масла, которые используются в существующих системах и предназначены для внесения оператором соответствующих поправок в уровни выдаваемых сигналов.
     Информация о нормальном состоянии масла (зелёный сигнал), а также предупредительный (жёлтый) и аварийный (красный) сигналы по контролируемым параметрам (автоматически скорректированные по температуре) поступают непосредственно на выход системы для передачи по радио-релейной линии связи и дублируются цветовыми индикаторами, вынесенными на переднюю панель ИИБ. Кроме того, в системе предусмотрена возможность передачи информации о состоянии масла по цифровым каналам связи, а также непосредственного подключения портативной ЭВМ для измерения реальных (не скорректированных) значений параметров масла при плановых выездных проверках маслонаполненного оборудования.

Функциональная схема и принцип работы системы МСКН-1

Функциональная схема системы МСКН-1 [52kb]


     Сигналы с датчика подаются на входы ИИБ, размещаемого непосредственно на верхней части датчика. Такая компоновка сокращает линию связи между датчиком и ИИБ, что снижает погрешности от наводок и утечек при измерении высоких (свыше ГОм) сопротивлений.
     В ИИБ сигналы по обоим каналам нормализуются, преобразуются в цифровую форму и подаются на входы микроконтроллера. Процессор микроконтроллера по заданной программе производит автоматическую (с учётом температуры масла) корректировку уровней выходных сигналов по каналу сопротивления. К выходам микроконтроллера подключаются светодиодные индикаторы (показания которых дублируются «сухими» контактами для передачи сигналов по радио-релейной линии связи), а также обеспечивается возможность дистанционной передачи цифровой информации и непосредственного подключения системы к ЭВМ.
     Датчик системы включает плоский многопластинчатый конденсатор С, диэлектриком которого является контролируемое масло, и термочувствительную микросхему с функцией преобразования t/u. Сигналы с датчика по обоим каналам обрабатываются в измерительно-преобразовательном блоке следующим образом:
     Сигнал по каналу температуры формируется за счёт подачи с ИИБ стабилизированного тока порядка 1мА на термочувствительную микросхему датчика, вырабатывающую выходное напряжение, равное UT=10 tk мВ, где tk – текущая температура масла. Это напряжение c помощью нормирующего усилителя 1 с функцией U/Uн усиливается и преобразуется в нормализованное в рабочем диапазоне напряжение (-5 - +5В). Полученный аналоговый измерительный сигнал с помощью АЦП канала температуры 3 преобразуется в цифру и поступает на вход микроконтроллера 5. По заданной программе в микроконтроллере формируются сигналы по типу «светофор», которые поступают на электронный ключ 6, управляющий соответствующими светодиодами канала температуры, и ключ 7 дистанционной передачи сигналов.
     Сигнал по каналу сопротивления формируется путём подачи измерительного напряжения на пластины конденсатора С. Возникающий при этом через эквивалентное сопротивление R ток трансформируется преобразователем (2) в нормализованное напряжение Uн. Через АЦП (4) сигнал по сопротивлению в цифровом виде поступает в микроконтроллер (5), где (в зависимости от сигнала по температуре масла) автоматически корректируется с учётом закона изменения сопротивления масла с изменением температуры. Далее скорректированный сигнал по каналу сопротивления обрабатывается в микроконтроллере аналогично сигналу по каналу температуры и с помощью ключей 8,9 поступает на выход системы.
     Уровни сигналов по обоим каналам программируются в зависимости от типа контролируемого оборудования и марки масла.
     В ИИБ предусмотрен также выходной разъём, на который подаются цифровые сигналы по каналам температуры и сопротивления, соответствующие текущим (не скорректированным) значениям контролируемых параметров, что позволяет производить экспресс измерения характеристик масла с помощью ЭВМ (ноутбук) при регламентных выездных проверках маслонаполненного оборудования, а также передавать информацию по цифровым каналам связи.
     Для удобства эксплуатации системы предусмотрена возможность вывода сигналов с микроконтроллера на выносной пульт, размещаемый внутри щита трансформатора.
     Опытный экземпляр МСКН-1 разработан и изготовлен по заданию ОАО «Сетевая компания». Компания награждена за внедрение системы Золотым  Дипломом 9-ой международной специализированной выставки "Энергетика, ресурсосбережение" (Казань 2007г.)


Диагностическая система контроля качества масла ДСКМ-4

     Система ДСКМ-4 разработана на базе микропроцессорной системы контроля трансформаторного масла (МСКН-1) с целью расширения её функциональных возможностей за счёт введения дополнительного канала емкости.
     Необходимость измерения ёмкости обусловлена непосредственной связью между диэлектрическими и оптическими свойствами масла за счёт появления полярных углеводородов в масле в процессе его окисления при эксплуатации оборудования. При этом изменяется диэлектрическая проницаемость масла и образуются коллоидные частицы, оседающие на обмотках трансформатора. Они изменяют проводимость масла и способствуют разрушению изоляционной бумаги обмоток. Оценка диэлектрической проницаемости масла позволяет упредить начало процесса образования, обводнения и выпадения шлама на обмотки трансформаторов.
     Введение дополнительного канала емкости расширяет функциональные возможности системы и позволяет обнаруживать не только увеличение проводимости масел, но и определять причины ее увеличения, сообщая персоналу о необходимости принятия тех или иных профилактических мер, продляя эксплуатационный ресурс трансформаторов.
     Таким образом, система ДСКМ-4 обеспечивает непрерывный контроль параметров масла по трём каналам с выдачей информации в цифровом виде и в режиме цветовой сигнализации по типу «светофор».
     Все измеренные параметры и сигналы их состояния передаются по интерфейсу RS-485 на удаленный центральный пульт диспетчера или ноутбук оперативного персонала и могут записываться в архив комплекса. Глубина архива 10 дней. Архив также может вестись централизованно на центральной ПЭВМ по всем установленным МСКН-1.
     Диапазоны измеряемых величин:
        по каналу температуры t, °C         -0 ... +125
        по каналу емкости С, пФ                580 ... 680
        по каналу сопротивления R, ГОм  0,01... 10
     В системе предусмотрена настройка на индивидуальные свойства контролируемого масла, обработка данных по сопротивлению (проводимости) и температуры масла и сравнению измеренного сопротивления с допускаемыми для данного масла значениями при текущей температуре с целью определения его пригодности к дальнейшей эксплуатации.
     Программное обеспечение комплекса состоит из следующих частей:
     - программы, управляющей функционированием микропроцессорной системы;
     - программы сбора и передачи данных в центральную ПЭВМ для архивирования, анализа и отображения оператору.
     - программы, позволяющей оператору с центральной ПЭВМ удаленно индивидуально перенастраивать границы зон контроля параметров на используемое масло.
     - программы, позволяющей обслуживающему персоналу опрашивать с ноутбука данные измерений, архивы измерений и индивидуально настраивать на используемое масло границы зон контроля его параметров.
     Программа сбора данных позволяет опрашивать комплекс в составе сети RS-485 по заранее заданному системному номеру.
     Система ДСКМ-4 запатентована (патент №74495 на полезную модель) и представляет собой оригинальную разработку, по соотношению функциональных возможностей и стоимости не имеющую аналогов в отечественной и зарубежной энергетике.
     Разработан, изготовлен и испытан опытный образец системы, подтвердивший соответствие параметров системы техническому заданию.
     Более подробно материалы о составе и конструкции системы изложены в руководстве по эксплуатации ДСКМ-4 422.700.000 РЭ
     В настоящее время стоит вопрос об организации серийного производства системы для обеспечения упреждающей диагностики трансформаторов непосредственно в процессе эксплуатации.
 

О предприятии    l   Системы диагностики    l    Дуговая защита    l    Регенерация масел     l     Другие виды деятельности          Контактная информация
© 2007г. ООО "КБ Родник". Все права защищены.