Назначение
Система измерительная автоматизированной системы контроля и управления дожимающего компрессора цеха разделения воздуха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» (далее - ИС) предназначена для измерений объёмного расхода (газа), давления (газа, масла, воздуха) и температуры (газа, масла, воздуха, подшипников, воды); автоматического непрерывного контроля технологических параметров, их визуализации, регистрации и хранения, а также выполнения функций сигнализации.
Описание
ИС является средством измерений единичного производства. Конструктивно ИС представляет собой трёхуровневую распределённую систему. Измерительные каналы (далее -ИК) ИС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596):
1) измерительные компоненты - первичные измерительные преобразователи, имеющие нормированные метрологические характеристики (нижний уровень ИС);
2) комплексные компоненты - комплекс измерительно-вычислительный и управляющий Vantage (далее - контроллер) (средний уровень ИС);
3) вычислительные компоненты - автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и панель управления (верхний уровень ИС);
4) связующие компоненты - технические устройства и средства связи, используемые для приёма и передачи сигналов, несущих информацию об измеряемой величине от одного компонента ИС к другому.
Измерительные каналы ИС имеют простую структуру, которая позволяет реализовать прямой метод измерений путём последовательных измерительных преобразований. ИС имеет в своём составе 23 ИК. Структурная схема ИС приведена на рисунке 1.
Принцип действия ИС заключается в следующем. ИС функционирует в автоматическом режиме. Первичные измерительные преобразователи выполняют измерение физических величин и их преобразование в унифицированный токовый сигнал (от 4 до 20 мА), электрическое сопротивление. Контроллер измеряет выходные аналоговые сигналы в виде силы постоянного тока и электрического сопротивления, выполняет их аналого-цифровое преобразование; осуществляет приём и обработку дискретных сигналов, и на основе полученных данных формирует аналоговые управляющие сигналы для исполнительных механизмов. Контроллер по цифровому каналу передаёт информацию на АРМ оператора и модуль интерфейса пользователя UIM, предназначенные для мониторинга и оперативного управления технологическим процессом.
ИС обеспечивает выполнение следующих основных функций:
1) измерение и отображение текущих значений технологических параметров;
2) первичная обработка результатов измерений;
3) хранение архивов значений параметров технологического процесса;
4) автоматическая диагностика состояния технологического оборудования и контроль протекания технологического процесса;
5) ведение журнала тревог; формирование сигналов сигнализации;
6) выполнение функции защиты оборудования, программного обеспечения и данных от несанкционированного доступа на физическом и программном уровне.
ПИП - первичный измерительный преобразователь Рисунок 1 - Структурная схема ИС
Программное обеспечение
Структура и функции программного обеспечения (ПО) ИС:
ПО АРМ оператора функционирует в SCADA-системе «Удалённый мониторинг компрессоров» и осуществляет отображение измеренных значений параметров технологического процесса, хранение архивных данных, формирование и отображение архивных данных, журнала тревог, сигналов сигнализации.
Встроенное ПО контроллера (метрологически значимая часть ПО ИС) осуществляет автоматизированный сбор, обработку и передачу измерительной информации на АРМ оператора и модуль интерфейса пользователя UIM, диагностику оборудования, хранение данных, обеспечение работы сигнализации.
Идентификация метрологически значимой части ПО ИС (ПО контроллера) выполняется по команде оператора, доступ защищён паролем. Идентификационные данные приведены в таблице 1.
Метрологические характеристики ИС нормированы с учётом ПО контроллера.
Таблица 1
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| Проект 01-02-C8-01 | - | - | Для файла конфигурации 01-02-C8-01.mdi 377FF96F57778EFB5C3ECA33E06EBE3C | MD5 |
Защита ПО контроллера соответствует уровню «А» по классификации МИ 3286-2010. Для защиты программного обеспечения АРМ оператора от непреднамеренных и преднамеренных изменений реализован алгоритм авторизации пользователей. Защита ПО АРМ оператора соответствует уровню «С» по классификации МИ 3286-2010.
Технические характеристики
1 Метрологические характеристики измерительных каналов ИС приведены в таблице 2.
2 Параметры электрического питания:
- напряжение питания постоянного тока, В от 12 до 42;
- напряжение питания переменного тока, В от 198 до 242;
- частота, Гц от 49 до 51.
3 Параметры выходных сигналов с первичных измерительных преобразователей:
3.1 Непрерывные сигналы (по ГОСТ 26.011-80):
- электрический ток, мА от 4 до 20.
3.2 Сигналы с термопреобразователей сопротивления с номинальными статическими характеристиками преобразования по ГОСТ 6651-2009.
4 Параметры входных сигналов основных логических модулей MLM контроллера:
- от 4 до 20 мА;
- сигналы с термопреобразователей сопротивления.
5 Коммуникационные каналы и характеристики интерфейсов
5.1 Передача сигналов от измерительных компонентов ИС к комплексным осуществляется по контрольным проводам с медными жилами с ПВХ изоляцией КВВГ. Информационный обмен между комплексными и вычислительными компонентами осуществляется по модемному кабелю.
5.2 Информационный обмен между компонентами среднего и верхнего уровней ИС осуществляется по протоколу Modbus RTU по интерфейсу RS-232.
6 Условия эксплуатации
6.1 Измерительных и связующих компонентов ИС:
- температура окружающего воздуха, °С
- расходомеры, преобразователи давления измерительные от минус 40 до 40;
- термопреобразователи сопротивления при измеряемой температуре;
- относительная влажность при 25 °С, % от 40 до 80;
- атмосферное давление, кПа от 90 до 110.
6.2 Комплексных и вычислительных компонентов ИС:
- температура окружающего воздуха, °С
от 0 до 40;
от 40 до 80;
от 90 до 110.
8.
- относительная влажность при 25 °С, %
- атмосферное давление, кПа
7 Сведения о надёжности
7.1 Средний срок службы ИС, лет, не менее
Таблица 2
| № ИК | Наименование ИК ИС | Диапазон измерений ФВ, ед. измерений | СИ, входящие в состав ИК ИС | раницы допус-аемой основной огрешности ИК | Границы допус-аемой погрешнс :ти ИК в рабочи условиях |
| Наименование, тип СИ | № в Г ос-реестре СИ | Пределы допускаемой >сновной погрешности | Пределы допускаемой дополнительной погрешности |
| 1 | Объёмный расход газа | от 0 до 50000 м3/ч | Преобразователь многопараметрический 3095 мод. 3095MV | 14682-06 | Y=±0,25 % | ут=Ы % на каждые 10 °С | Y=±0,6 % | Y=±7,2 % |
| Модуль основной логический MLM комплекса измерительно-вычислительного и управляющего Vantage (далее - модуль MLM) | * | Y=±0,5 % | - |
| 2 | Давление газа в системе | от 0 до 75 бар | Преобразователь давления измерительный 2088 | 16825-02 | Y=±0,1 % | i'1=±(0.0535+0.0535Pm,lx/PB) % на каждые 10 °С | Y=±0,5% | Y=±1,8 % |
| Модуль MLM | * | Y=±0,5 % | - |
| 3 | Давление газа на нагнетании | от 0 до 75 бар | Преобразователь давления измерительный 2088 | 16825-02 | Y=±0,25 % | <l=±(0.0535+0.0535Pm,Lx:/PB) % на каждые 10 °С | Y=±0,6 % | Y=±1,9 % |
| Модуль MLM | * | Y=±0,5 % | - |
| 4 | Давление масла основное | от 0 до 10 бар | Преобразователь давления измерительный 2088 | 16825-02 | Y=±0,25 % | i'1=±(0.0535+0.0535Pm,Lx:/PB) % на каждые 10 °С | Y=±0,6 % | y=±2,6 % |
| Модуль MLM | * | Y=±0,5 % | - |
| 5 | Давление масла до фильтра | от 0 до 10 бар | Преобразователь давления измерительный 2088 | 16825-02 | Y=±0,25 % | /1=±(0.0535+0.0535Pm,Lx:/PB) % на каждые 10 °С | Y=±0,6 % | y=±2,6 % |
| Модуль MLM | * | Y=±0,5 % | - |
| 6 | Давление входное воздуха на всасе | от 0 до 10 бар | Преобразователь давления измерительный 2088 | 16825-02 | Y=±0,1 % | i'1=±(0.0535+0.0535Pm,Lx:/PB) % на каждые 10 °С | Y=±0,5 % | Y ±2,5 % |
| Модуль MLM | * | Y=±0,5 % | - |
| 7 | Температура смазывающего масла | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | A=±(2,3+ +0,005|t|) °С | A=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | A=±2 °С | - |
| 8 | Температура входного газа на ступени 1 | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | A=±(2,3+ +0,005|t|) °С | A=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | A=±2 °С | - |
| 9 | Температура входного газа на ступени 2 | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | A=±(2,3+ +0,005|t|) °С | A=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | A=±2 °С | - |
| 10 | Температура входного газа на ступени 3 | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | A=±(2,3+ +0,005|t|) °С | A=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | | - |
Таблица 2
| № ИК | Наименование ИК ИС | Диапазон измерений ФВ, ед. измерений | СИ, входящие в состав ИК ИС | Границы допус-аемой основной огрешности ИК | Границы допус-аемой погрешнс сти ИК в рабочи условиях |
| Наименование, тип СИ | № в Г ос-реестре СИ | Пределы допускаемой >сновной погрешности | Пределы допускаемой дополнительной погрешности |
| 11 | Температура входного газа на ступени 4 | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2°С | - |
| 12 | Температура статора «А» электродвигателя | от минус 100 до 80 °С | Элемент термометрический чувствительный платиновый ЭЧП-001 | 41887-09 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
| 13 | Температура статора «В» электродвигателя | от минус 100 до 80 °С | Элемент термометрический чувствительный платиновый ЭЧП-001 | 41887-09 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
| 14 | Температура статора «С» электродвигателя | от минус 100 до 80 °С | Элемент термометрический чувствительный платиновый ЭЧП-001 | 41887-09 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
| 15 | Температура подшипников электродвигателя внутренняя | от минус 100 до 80 °С | Элемент термометрический чувствительный платиновый ЭЧП-001 | 41887-09 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
| 16 | Температура подшипников электродвигателя внешняя | от минус 100 до 80 °С | Элемент термометрический чувствительный платиновый ЭЧП-001 | 41887-09 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
| 17 | Температура на выходе компрессора | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
| 18 | Температура воды на выходе электродвигателя | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
| 19 | Температура в патрубке подвода воды | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
| 20 | Температура воды на выходе первого промежуточного охладителя | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
Таблица 2
| № ИК | Наименование ИК ИС | Диапазон измерений ФВ, ед. измерений | СИ, входящие в состав ИК ИС | раницы допус-аемой основной огрешности ИК | Границы допус-аемой погрешнс :ти ИК в рабочи условиях |
| Наименование, тип СИ | № в Г ос-реестре СИ | Пределы допускаемой >сновной погрешности | Пределы допускаемой дополнительной погрешности |
| 21 | Температура воды на выходе второго промежуточного охладителя | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | А=±(0,3+0,005|ф °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
| 22 | Температура воды на выходе третьего промежуточного охладителя | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | А=±(0,3+0,005|ф °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
| 23 | Температура воды на выходе АС | от минус 100 до 80 °С | Термопреобразователь сопротивления платиновый S | 35580-07 | A=±(0,3+0,005|t|) °С | - | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С | А=±(2,3+ +0,005|t|) °С |
| Модуль MLM | * | А=±2 °С | - |
* - Испытано в объёме испытаний данной ИС
Примечания
1) В таблице приняты следующие обозначения: ФВ - физическая величина; СИ - средство измерений; Д - абсолютная погрешность; у — приведённая погрешность; yt — приведённая погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды; t - измеренное значение температуры; Pmax - максимальный верхний предел измерений; Рв - верхний предел измерений.
2) Допускается применение первичных измерительных преобразователей аналогичных типов, прошедших испытания в целях утверждения типа с аналогичными техническими и метрологическими характеристиками
Знак утверждения типа
наносится в виде наклейки на титульный лист паспорта.
Комплектность
В комплект ИС входят технические и специализированные программные средства, а также документация, представленные в таблицах 2-4, соответственно.
Технические средства (измерительные и комплексные компоненты) представлены в таблице 2, ПО (включая ПО контроллера) и технические характеристики АРМ оператора -в таблице 3, техническая документация - в таблице 4.
Таблица 3
| № | Наименование | ПО | Кол-во |
| 1 | АРМ оператора: - офисный компьютер, минимальные требования: процессор Pentium IV, (2,0-3,0) ГГц, от 256 Мб до 1 Гб RAM, (40-120) Гб HDD, FDD, CDROM, Ethernet, монитор 19”, клавиатура, мышь, принтер | Операционная система: Windows ХР. Прикладное ПО - SCADA-система «Удаленный мониторинг компрессоров» | 1 |
| 2 | Комплекс измерительно-вычислительный и управляющий Vantage | Операционная система: Windows CE | 1 |
Таблица 4
| № | Наименование | Кол-во |
| 1 | Система контроля и управления дожимающим компрессором Vantage. ООО «Premium Engineering». Рабочий проект | 1 |
| 2 | Система измерительная автоматизированной системы контроля и управления дожимающего компрессора цеха разделения воздуха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Паспорт | 1 |
| 3 | МП 161-12 ГСИ. Система измерительная автоматизированной системы контроля и управления дожимающего компрессора цеха разделения воздуха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Методика поверки | 1 |
Поверка
осуществляется по документу МП 161-12 «ГСИ. Система измерительная автоматизированной системы контроля и управления дожимающего компрессора цеха разделения воздуха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Методика поверки», утверждённой руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Томский ЦСМ» в декабре 2012 г.
Основные средства поверки:
- средства измерений в соответствии с нормативной документацией по поверке первичных измерительных преобразователей;
- калибратор многофункциональный MC5-R. Основные метрологические характеристики калибратора приведены в таблице 5.
Таблица 5
| Наименование и тип средства поверки | Основные метрологические характеристики |
| Диапазон измерений, номинальное значение | Погрешность, класс точности, цена деления |
| Калибратор многофункциональный MC5-R | Воспроизведение сигналов силы постоянного тока в диапазоне от 0 до 20 мА (при R^ = 800 Ом) | Л = ±(0Л10-Чока3. + 1) мкА. |
| Воспроизведение сигналов термопреобразователей сопротивления 100П в диапазоне температуры: - от минус 200 до 0 °С - от 0 до 850 °С | Л = ±0,10 °С; Л = ±(0,1 + 0,25П0-3ППоказ.) °С. |
| Примечания 1) В таблице приняты следующие обозначения: R^-p - сопротивление нагрузки, Л - абсолютная погрешность; 1показ., Тпоказ. - показания тока и температуры соответственно. 2) Разрешающая способность для термопреобразователей сопротивления 0,01 °С |
Сведения о методах измерений
Метод измерений приведён в рабочем проекте «Система контроля и управления дожимающим компрессором Vantage». ООО «Premium Engineering».
Нормативные документы
1 ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.
2 Система контроля и управления дожимающим компрессором Vantage. ООО «Premium Engineering». Рабочий проект.
Рекомендации к применению
Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
