Compressor Controls Corporation Внедрение специализированных систем регулирования турбокомпрессорного оборудования – гарантия возврата инвестиций

CCС сегодня Головной офис Des Moines, Iowa 40 лет успешной разработки и внедрения специализированных систем управления турбоагрегатами 98% рейтинг удовлетворения Заказчиков 12 региональных отделов в различных частях земного шара

Оффисы CCC China Des Moines Amsterdam Abu Dhabi Italy Australia Brazil Moscow

Сравнение ПЛК и РСУ Выбор правильной платформы для систем регулирования процессами в последние годы вызывает массу споров как технического плана, так и организационного (можно даже сказать философского). Преимущества РСУ: Комплексный подход к системе управления с точки зрения оборудования процесса и с т.зрения представления информации Персонал обучен работе на одной системе, обслуживание системы упрощено единой элементной базой Недостатки РСУ: Для технологических процессов с малыми постоянными времени как правило не хватает быстродействия Внесение оперативных изменений в работающую систему невозможно или неудобно

Сравнение ПЛК и РСУ Выбор правильной платформы для систем регулирования процессами в последние годы вызывает массу споров как технического плана, так и организационного (можно даже сказать философского). Преимущества ПЛК: Относительно высокое быстродействие контроллеров Для большинства существующих контроллеров унифицированная среда программирования с широким набором универсальных функций и функциональных блоков (IEC ) Высокая архитектурная гибкость с точки зрения оборудования (железа) Недостатки ПЛК: В большинстве случаев отсутствие общей базы данных проекта Подключение ПЛК к РСУ требует специальной подготовки данных на стороне ПЛК

Сравнение ПЛК и РСУ Выбор правильной платформы для системы регулирования в последние годы вызывает массу споров как технического плана, так и организационного (можно даже сказать философского). Правильный ответ: Отимальный выбор оборудования системы управления зависит от решаемой задачи, причем как технически, так и экономически!

Управление Оборудование Управление турбомашинами Управление турбомашинами Антипомпажное Процессом Скоростью Отбором Распределение нагрузок Впрыском Центробежные компрессоры Осевые компрессоры Паровые турбины Газовые турбины Турбодетандеры Турбодетандеры криогенные Сжижение природного газа Нефтегазовые плавучие платформы Установки газоразделения Турбодетандерные установки с генераторами в процессе кат. крекинга Газоперекачка Olefins Refining Ammonia Methanol Air Separation Технологические процессы Специализация ССС

Специализированная СУ Специализированная система управления предназначена для решения сложных технологических задач: Оптимальный подбор оборудования: Выбор соответствующих датчиков и быстродействующих исполнительных механизмов Специализированные модули ввода/вывода для решения конкретных задач Оптимизация времени опроса – гарантированное время доставки данных, исключение эффектов смещения и дрейфа данных Оптимизация и гарантированное время выдачи управляющих воздействий Программное обеспечение системы разработано и проверено многочисленными внедрениями: Гарантированный цикл исполнения опроса датчиков и выдачи управляющих воздействий модулей управления Модульный принцип построения программного обеспечения проекта Структурно-параметрический метод построения ПО

Влияние скорости работы СУ Аналоговый регулятор SLL SCL 100% 0% Выход регулятора 100% 0% Одна из ведущих инженерных фирм выполнила работы по оценке необходимой скорости работы системы управления: Создана динамическая модель замкнутой системы регулирования В качестве регулирующего элемента был выбран противопомпажный регулятор Произведено сравнение работы цифрового регулятора с аналоговым Аналоговый контроллер был настроен с минимальным перерегулированием Цифровым регуляторам устанавливались такие же настройки Во всех экспериментах наносились одинаковые возмущения – закрытие отсечного клапана в нагнетании компрессора Рабочая точка компрессора Время

Сравнение аналогового и цифрового регулятора (500 мсек) 2011 Compressor Controls Corporation Аналоговый регулятор SLL SCL 100% 0% 100% 0% SLL SCL 100% 0% Выход регулятора 100% 0% Рабочая точка компрессора Цифровой регулятор ( 500 мсек) Время Помпаж компрессора Результатом такого регулирования может стать нестабильность и даже останов процесса Настроечеые параметры такие же как у аналогового регулятора

Сравнение аналогового и цифрового регулятора (100 мсек ) 2011 Compressor Controls Corporation SLL SCL 0% 100% 0% Настроечеые параметры такие же как у аналогового регулятора SLL SCL 100% 0% 100% 0% Время Почти помпаж компрессора. СУ должна иметь увеличенный запас до линии помпажа Аналоговый регулятор Цифровой регулятор (100 мсек) Время Выход регулятора Рабочая точка компрессора SLL SCL

Сравнение аналогового и цифрового регулятора (40 мсек ) 2011 Compressor Controls Corporation SLL SCL 100% 0% 100% 0% Время Настроечеые параметры такие же как у аналогового регулятора SLL SCL 100% 0% 100% 0% Время Выход регулятора Рабочая точка компрессора Отклик цифрового контроллера почти такой же как у аналогового Добавление специализированных алгоритмов в дополнение к ПИ регулятору, позволит установить даже меньший запас до помпажа Аналоговый регулятор Цифровой регулятор ( 40 мсек)

Пример специализированного ПО Специализированный (встроенный) алгоритм ССС для улучшения точности поддержания давления путем временного увеличения скорости привода (предотвращение помпажа компрессора) и последующего снижения скорости для поддержания требуемого задания по давлению Традиционное поведение СУ давлением в нагнетании компрессора: игнорирование задания по давлению при пересечении линии настройки помпажного регулятора Расход Давление Задание

Специфика объекта управления Миним. скорость Ограничение мощности Макс. скорость Технологич. ограничение G Допустимая рабочая зона Доп. запас регулирования Зона устойчивой работы Макс. расход Граница помпажа Pk

Функции регулирования процесса #Функции ССС 1 Обеспечение регулирования основной переменной процесса и нескольких альтернативных – Независимые настройки регулирования для каждого контура. 2 Безударный переход от дистанционного задания к местному и обратно – Оператор не должен выравнивать задание перед переключением контуров регулирования. 3 До 3-х различных ограничивающих контуров регулирования может быть сконфигурировано – Это позволяет удерживать компрессор в допустимом рабочем диапазоне при различных возмущениях. 4 Встроенные алгоритмы последовательного и параллельного распределения нагрузок – Нет необходимости добавлять и встраивать дополнительные контуры регулирования. 5 Корректирующие /опережающие контуры (POC). Эти контуры позволяют регулятору процесса управлять/помогать помпажным клапаном регулировать переменную процесса. 6 Ограничивающие контуры регулирования работают даже при ручном управлении 7 Разнообразные стратегии выживания – при отказах датчиков 8 Полная интеграция с помпажным регулятором - Включая алгоритмы динамического регулирования многосвязных систем

Специализированные системы ССС TrainTools ® РСУ Series 5 Series 3 Plus & ++Series 5M Prodigy ®

Специализированная станция оператора Экран контроллеров Интерфейс для управления и обслуживания Стандартные и специализированные экраны Аварийно-предупредительная сигнализация Клиент-сервер архитектура Архив критических событий Web Services соответствие Экран СУ Газодинамические характеристики

В ходе обследований определены источники повышения эффективности Алгоритм, используемый в САР ССС Недостатки существующих САРПреимущества САР ССС Номинальная мощность Номинальная мощность не может быть достигнута, т.к. существующие САР устарели и изношены. Из-за этого АПК не полностью закрыты, а входные дроссельные клапаны не полностью открыты (М5 и М6) Номинальная мощность является обычно наиболее экономичным режимом и САР ССС обеспечит этот режим благодаря описанным ниже современным эффективным САР. АПК будут полностью закрыты (М5 и М6), а входные дроссельные клапана полностью открыты на номинальном режиме Регулирование частоты вращения турбин Существующие гидравлические САР не обеспечивают точное регулирование частоты вращения в установившихся и переходных режимах и Заказчик вынужден снижать частоту вращения, чтобы предотвратить срабатывание противоразгонной защиты ССС модернизирует устаревшие гидравлические САР и превращает их в электрогидравлические с использованием весьма мощных и точных электрогидравлических преобразователей, обеспечивающих точное регулирование частоты вращения без опасности срабатывания противоразгонной защиты в установившихся и переходных режимах Предотвращение помпажа компрессора Существующие средства предотвращения помпажа очень неточные и медленно действующие, поэтому Заказчику приходится открывать АПК при расстоянии от рабочей до границы помпажа не менее 20% по расходу САР ССС обеспечивает высокую точность и быстродействие противопомпажного регулирования благодаря алгоритмам, использующим параметры подобия, что обеспечивает открытие АПК при положении рабочей точки не далее 5-10% по расходу от границы помпажа Регулирование и ограничение параметров процесса Регулирование и ограничение параметров процесса осуществляется прикрытием дроссельных клапанов на входах компрессора из-за неточного регулирования частоты вращения Электрогидравлические САР ССС обеспечивают точное регулирование частоты вращения, что позволяет частично или полностью открыть дроссельные клапана на входах компрессора и снижает степень сжатия компрессора при снижении расхода

Снижение расхода пара (по сравнению с 13 февраля 2013) достигнуто: 29 октября % ; 30 октября % ; 31 октября %; Срок окупаемости – 1 год. Расчет снижения расхода пара для производства ЭП-300 ПОСЛЕ (29-31 октября 2013) внедрения Системы Автоматического Управления и Регулирования по методике, согласованной с заказчиком Расчет снижения расхода пара для производства ЭП-300 ПОСЛЕ (29-31 октября 2013) внедрения Системы Автоматического Управления и Регулирования по методике, согласованной с заказчиком