Назначение
Системы информационно-измерительные в составе стационарных систем контроля технического состояния гидроагрегатов (далее ИИС СКТС) предназначены для измерения температуры, давления, расхода, уровня воды и масла, несущих информацию о техническом состоянии гидроагрегатов ГЭС.
Описание
ИИС СКТС представляет собой многофункциональную трехуровневую систему с централизованным управлением и распределенной функцией измерений.
Средства измерений и связующие компоненты образуют 23 измерительных канала (ИК). Структура ИИС СКТС приведена на рисунке 1. Перечень и состав ИК приведен в таблице 1.
Первый уровень ИИС СКТС состоит из:
- преобразователей давления измерительных Sitrans P модификации DSIII 7MF 4033 -№ ГРСИ 45743-10;
- преобразователей давления измерительных Sitrans P220 модификации 7MF 1567 -№ ГРСИ 51587-12;
- расходомеров-счетчиков электромагнитных Sitrans FM состоящих из первичных преобразователей MAG 5100W и преобразователей сигналов MAG5000 - №ГРСИ 35024-12;
- уровнемеров поплавковых байпасных УПБ модификации MG - №ГРСИ 35248-07;
- термопреобразователей сопротивления платиновых TR10 - №ГРСИ 49519-12.
Второй уровень состоит из контроллера программируемого SIMATIC S7-400 с модулями ввода аналоговых сигналов 6ES7 331-7KF02 и 6ES7 331-7PF01 (ГРСИ № 15773-11).
Третий уровень образован сервером, построенным на промышленном компьютере. Для отображения результатов измерений в составе третьего уровня используются автоматизированные рабочие места (АРМ) и операторская панель с программным обеспечением SCADA WinCC.
Измерительные каналы разделены по виду измеряемой величины на четыре группы:
- ИК-1 измерения давления воды и масла (ИК № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
- ИК-2 измерения расхода воды (ИК № 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14);
- ИК-3 измерения уровня воды и масла (ИК № 15, 16, 17, 18);
- ИК-4 измерения температуры воды (ИК № 19, 20, 21, 22, 23).
Принцип действия измерительных каналов групп ИК-1, ИК-2, ИК-3 заключается в преобразовании физических величин в унифицированный токовый сигнал (от 4 до 20 мА) по ГОСТ 26.011, дальнейшем преобразовании этого сигнала с помощью восьмиканальных модулей ввода в цифровой код, передачи цифрового кода по сети PROFIBUS DP в контроллер и преобразовании его в именованные величины - давление, расход и уровень.
Принцип действия измерительных каналов группы ИК-4 заключается в преобразовании температуры в сопротивление платиновыми термопреобразователями сопротивления, измерении сопротивления восьмиканальным модулем ввода по четырехпроводной схеме и преобразованием его в цифровой код, передачи цифрового кода по сети PROFIBUS DP в контроллер и преобразовании его в значение температуры по номинальной статической характеристике Pt100.
Результаты измерений передаются по сети Ethernet из контроллера в сервер для хранения в резервируемой базе данных и на операторскую панель и АРМ для отображения.
3 уровень
"а
0
1
U
оо
О
"а
И
h
ft
r
n
о
Операторская
панель
сервер
Д'. I
Контроллер
S7-400
Рисунок 1 - Структурная схема ИИС СКТС
| № ИК | Наименование ИК | Первичный преобразователь | Модуль ввода |
| Тип, модификация, | Позиция | Модификация | Позиция |
| 1 | давление в спиральной камере | Sitrans P DSIII 7MF 4033 | PT1 | 6ES7 331-7KF02 | 2A2 |
| 2 | давление под крышкой турбины | Sitrans P220 7MF 1567 | PT2 |
| 3 | давление в отсасывающей трубе турбины | Sitrans P220 7MF 1567 | PT3 |
| 4 | давление в системах направляющих аппаратов (открытие) | Sitrans P DSIII 7MF 4033 | PT4-1 |
| 5 | давление в системах направляющих аппаратов (закрытие) | Sitrans P DSIII 7MF 4033 | PT4-2 |
| 6 | давление воды на питающем трубопроводе ТП | Sitrans P220 7MF 1567 | PT5 |
| 7 | давление воды внутри корпуса ТП | Sitrans P220 7MF 1567 | PT6 |
| 8 | расход воды на охлаждение генератора | SITRANS FM MAG5100W, MAG5000 | FIT1 | 6ES7 331-7KF02 | 2A3 |
| 9 | расход воды на охлаждение ГП | SITRANS FM MAG5100W, MAG5000 | FIT2 |
| 10 | расход воды на охлаждение подпятника | SITRANS FM MAG5100W, MAG5000 | FIT3 |
| 11 | расход воды на охлаждение трансформатора | SITRANS FM MAG5100W, MAG5000 | FIT4 |
| 12 | расход воды на охлаждение ТП | SITRANS FM MAG5100W, MAG5000 | FIT5 |
| 13 | расход воды от общестанционной магистрали на резервное питание ТП | SITRANS FM MAG5100W, MAG5000 | FIT6 |
| 14 | расход воды на противо-конденсатную систему | SITRANS FM MAG5100W, MAG5000 | FIT7 |
| 15 | уровень масла в ванне ГП | УБП MG | LIE1 | 6ES7 331-7KF02 | 2A4 |
| 16 | уровень масла в котле МНУ | УБП MG | LIE2 |
| 17 | уровень масла в сливном баке МНУ | УБП MG | LIE3 |
| 18 | уровень масла в сливном баке лекажного агрегата | УБП MG | LIE4 |
| № ИК | Наименование ИК | Первичный преобразователь | Модуль ввода |
| Тип, модификация, | Позиция | Модификация | Позиция |
| 19 | температура охлаждающей воды на выходе из генераторного подшипника | TR10 | TE1 | 6ES7 331-7PF01 | 2A5 |
| 20 | температура охлаждающей воды на выходе из подпятника | TR10 | TE2 |
| 21 | температура охлаждающей воды на выходе из турбинного подшипника | TR10 | TE3 |
| 22 | температура охлаждающей воды в корпусе турбинного подшипника | TR10 | TE4 |
| 23 | температура охлаждающей воды в системе ТВС | TR10 | TE5 |
| Все измерительные каналы объединены одним контроллером Simatic S7-400 |
Для ИИС СКТС, установленной на месте эксплуатации на конкретном гидроагрегате отдельные измерительные каналы могут отсутствовать.
Программное обеспечение
Специальное программное обеспечение ИИС СКТС представляет собой проект, состоящий из набора блоков с программным кодом и связей между ними. Метрологически значимая часть программного обеспечения состоит из блоков проекта DB2, FB500 и FB509 в которых хранятся настройки ИИС СКТС (алгоритмы обработки аналоговых сигналов). В блоке DB2 происходит расчет температуры по результату измерения сопротивлению в цифровом коде и таблицам с номинальной статической характеристикой Pt100. В блоке FB500 происходит преобразование результатов измерений унифицированных токовых сигналов (от 4 до 20 мА) из цифрового кода в именованную физическую величину. В блоке FB509 происходит пересчет результатов измерений расхода из метров кубических в час в литры в секунду. Проект компилируется и загружается в контроллер с помощью программатора с установленной средой разработки проектов SIMATIC PCS7 v7.1 SP3.
Влияние программного обеспечения на метрологические характеристики учтено при нормировании погрешностей измерительных каналов. Дополнительная погрешность из-за округления при отображении результатов измерений не превышает А единицы младшего разряда результата измерений.
Уровень защиты метрологически значимой части программного соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010.
Идентификация метрологически значимой части программного обеспечения - блоков DB2, FB500 и FB509 осуществляется копированием их из памяти контроллера в программатор и преобразованием в файлы, а затем расчета их цифрового идентификатора по алгоритму MD5.
обеспечения
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора |
| Блок расчета аналоговых каналов температуры | DB2 | | ff8921ed32a006 9ad77ffdfd8637 fb45 | MD5 |
| Драйвер аналоговых каналов | FB500 | | 0dfe211bc7208b ab7684cf2696e3 a19b | MD5 |
| Блок расчета аналоговых каналов расхода | FB509 | | b45851499b902 d05c373a10179 6c9ed3 | MD5 |
Технические характеристики
Количество измерительных каналов.....................................................................................23.
Диапазоны измерений и пределы допускаемой погрешности для различных групп измерительных каналов указаны в таблице 3.
Рабочие условия применения технических средств:
температура окружающего воздуха первичных преобразователей....................от 5 до 40 °С,
температура окружающего воздуха модулей аналогового ввода, контроллера SIMATIC S7-400 и операторской панели...........................................от 15 до 35 °С,
температура окружающего воздуха сервера и АРМ.........................................от 15 до 35 °С.
Параметры электрического питания:
напряжение сети питания постоянного тока..................................................... от 12 до 42 В,
напряжение сети питания переменного тока..................................................от 198 до 242 В,
частота сети питания.......................................................................................... от 49 до 51 Гц.
| № ИК | Измеряемая ФВ, группа ИК | Диапазон измерений ФВ, ед. измерений | СИ | , входящие в состав ИК | Границы допускаемой погрешности ИК |
| Наименование, тип, модификация | № в Гос. реестре СИ | Пределы допускаемой основной погрешности | Пределы допускаемой дополнительной погрешности ( или погрешность в р.у.) |
| 1 | Давление воды, ИК-1 | от 0 до 1,6 МПа | преобразователь давления измерительный Sitrans P DSIII 7MF 4033 | 45743-10 | g = ±0,0739 % | g^. = ±0,18 % | g = ±0,88 % |
| модуль ввода аналоговых сигналов (далее модуль) 6ES7431-7KF02 | 15773-11 | g = ±0,5 % | g^. = ±0,7 % |
| 2, 6, 7 | от 0 до 0,6 МПа | преобразователь давления измерительный Sitrans P220 7MF 1567 | 51587-12 | g = ±0,5 % | gT = ±0,025 % | g = ±1,7 % |
| модуль 6ES7431-7KF02 | 15773-11 | g = ±0,5 % | go-у. = ±0,7 % |
| 3 | от 0 до 0,5 МПа | преобразователь давления измерительный Sitrans P220 7MF 1567 | 51587-12 | g = ±0,5 % | gT. = ±0,025 % | g = ±1,7 % |
| модуль 6ES7431-7KF02 | 15773-11 | g = ±0,5 % | g^. = ±0,7 % |
| 4, 5 | от 0 до 6,3 МПа | преобразователь давления измерительный Sitrans P DSIII 7MF 4033 | 45743-10 | g = ±0,0739 % | g^. = ±0,18 % | g = ±0,88 % |
| модуль 6ES7431-7KF02 | 15773-11 | g = ±0,5 % | gw = ±0,7 % |
| 8 | Расход воды, ИК-2 | от 127 до 700 м3/ч | расходомеров-счетчиков электромагнитных Sitrans FM | 35024-12 | 5 = ±0,4 % | 5 р.у = ±0,4 % | f 07 «5 = +(c,4 + — FmJ% |
| модуль 6ES7431-7KF02 | 15773-11 | g = ±0,5 % | g^. = ±0,7 % |
| 9 | от 9 до 300 3/ м /ч | расходомеров-счетчиков электромагнитных Sitrans FM | 35024-12 | 5 = ±0,4 % | 5 р.у = ±0,4 % | / 0,7 ^ * = ±(t,4 + — |
| модуль 6ES7431-7KF02 | 15773-11 | g = ±0,5 % | ga, = ±0,7 % |
| 10, 11 | от 32 до 250 м3/ч | расходомеров-счетчиков электромагнитных Sitrans FM | 35024-12 | 5 = ±0,4 % | 5 р.у = ±0,4 % | f 07 S = +(c,4 + — FmJ% |
| модуль 6ES7431-7KF02 | 15772-11 | g = ±0,5 % | ga* = ±0,7 % |
| № ИК | Измеряемая ФВ, группа ИК | Диапазон измерений ФВ, ед. измерений | СИ | , входящие в состав ИК | Границы допускаемой погрешности ИК |
| Наименование, тип, модификация | № в Гос. реестре СИ | Пределы допускаемой основной погрешности | Пределы допускаемой дополнительной погрешности ( или погрешность в р.у.) |
| 12, 13 | Расход воды, ИК-2 | от 15 до 120 м /ч | расходомеров-счетчиков электромагнитных Sitrans FM | 35024-12 | 5 = ±0,4 % | 5 р.у = ±0,4 % | ( 07 В = +(с,4 + — FmJ% |
| модуль 6ES7431-7KF02 | 15772-11 | g = ±0,5 % | g^. = ±0,7 % |
| 14 | от 32 до 70 м /ч | расходомеров-счетчиков электромагнитных Sitrans FM | 35024-12 | 5 = ±0,4 % | 5 р.у = ±0,4 % | ( 07 8 = ±(с,4 + F FmJ% |
| модуль 6ES7431-7KF02 | 15772-11 | g = ±0,5 % | g™. = ±0,7 % |
| 15, 18 | Уровень масла, ИК-3 | от 0 до 200 мм | уровнемер поплавковый байпасный УПБ модификации MG | 35248-07 | Д = ±5 мм | Д р.у. = ±5 мм | Д = ±7 мм |
| модуль 6ES7431-7KF02 | 15772-11 | g = ±0,5 % | gD., = ±0,7 % |
| 16 | от 0 до 1480 мм | уровнемер поплавковый байпасный УПБ модификации MG | 35248-07 | Д = ±10 мм | Д р.у. = ±10 мм | Д = ±21 мм |
| модуль 6ES7431-7KF02 | 15772-11 | g = ±0,5 % | g^. = ±0,7 % |
| 17 | от 0 до 1200 мм | уровнемер поплавковый байпасный УПБ модификации MG | 35248-07 | Д = ±10 мм | Д р.у. = ±10 мм | Д = ±19 мм |
| модуль 6ES7431-7KF02 | 15772-11 | g = ±0,5 % | Yp.v. = ±0,7 % |
| 19, 20, 21, 22, 23 | Т емпера-тура воды, ИК-4 | От минус 50 до 250 С | Термопреобразователь сопротивления платиновый TR10 | 49519-12 | й= ±(0/15 + 0,00: | Ару. = ±(0/15 + 0,0021' | Д= ±(1/15 + 0,002|ЛЗцС |
| модуль 6ES7431-7PF01 | 15772-11 | Д = ±0,5 С | Д р.у = ±1 С |
| Примечания 1) В таблице приняты следующие обозначения: ФВ - физическая величина; р.у. - рабочие условия; Д - абсолютная погрешность; у - приведённая погрешность; ур.у. - приведённая погрешность в рабочих условиях; ДТ -абсолютная погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды на 1°С ; уТ - приведённая погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды на 1°С; Т - измеренное значение температуры. 2) Допускается замена первичных измерительных преобразователей на аналогичные утвержденных типов с метрологическими характеристиками, не худшими, чем у перечисленных в таблице 3 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист документа 23584736.42 5220.1085ПС «Система информационно-измерительная в составе стационарной системы контроля технического состояния. Паспорт».
Комплектность
Комплектность ИИС СКТС представлена в таблице 4.
Таблица 4 - Комплектность ИИС СКТС
| Наименование | Тип, обозначение | Количество |
| Преобразователи давления измерительные | Sitrans P модификации DSIII 7MF 4033 | 3 шт.* |
| Преобразователи давления измерительные | Sitrans P220 модификации 7MF 1567 | 4 шт.* |
| Расходомеры-счетчики электромагнитные | Sitrans FM, MAG 5100W и MAG5000 | 7 шт.* |
| Уровнемеры поплавковые байпасные | УПБ модификации MG | 4 шт.* |
| Т ермопреобразователи сопротивления платиновые | TR10 | 5 шт.* |
| Модуль ввода аналогового сигнала | 6ES7 331-7KF02 | 3 шт. |
| Модуль ввода аналогового сигнала | 6ES7 331-7PF01 | 1 шт. |
| Контроллер программируемый | SIMATIC S7-400 | 1 шт. |
| Операторская панель | SIMATIC MP 377 | 1 шт. |
| Автоматизированное рабочее место | АРМ | 2 шт. |
| Система информационно-измерительная в составе стационарной системы контроля технического состояния гидроагрегатов. Паспорт | 23584736.42 5220.1085ПС | 1 шт. |
| Система информационно-измерительная в составе стационарной системы контроля технического состояния гидроагрегатов. Методика поверки | 23584736.42 5220.1085Д1 | 1 шт. |
| * количество определяется при заказе для установки на конкретном гидроагрегате и может быть меньше чем указано в таблице |
Поверка
Поверка ИИС СКТС осуществляется по документу 23584736.42 5220.1085Д1 «Система информационно-измерительная в составе стационарной системы контроля технического состояния гидроагрегатов. Методика поверки», утвержденному ФГУП «СНИИМ» в августе 2013 г. Основное поверочное оборудование:
- калибратор токовых сигналов Fluke 707, абсолютная погрешность ±(0,015 10-2 I+ +0,002) мА, где I - задаваемая сила тока;
- мультиметр APPA 107N, абсолютная погрешность ±(0,0610-2 U+0,01) В, где U - измеренное напряжение;
- магазин сопротивлений Р4831, класс точности 0,02.
Поверка преобразователей давления измерительных Sitrans P модификации DSIII 7MF 4033 осуществляется в соответствии документом «Преобразователи давления измерительные типа 7MF (DSIII, DSIII PA, DSIII FF, P300, P300 PA, P300 FF) Методика поверки» утвержденным ФГУП «ВНИИМС».
Поверка преобразователей давления измерительных Sitrans P220осуществляется в соответствии с методикой МИ 1997-89 «Рекомендации ГСИ. Преобразователи давления измерительные. Методика поверки».
Всего листов _9
Поверка расходомеров-счетчиков электромагнитных осуществляется в соответствии с документом МП 35024-07 «Расходомеры-счетчики электромагнитные SITRANS FМ. Методика поверки», утвержденным ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» 25.05.2007г.
Поверка уровнемеров поплавковых байпасных УБП осуществляется в соответствии с документом «Уровнемеры поплавковые байпасные УБП. Методика поверки», утвержденным ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» июне 2007г.
Поверка термопреобразователей сопротивления платиновых TR10 осуществляется в соответствии с документом МП 49519-12 «Термопреобразователи сопротивления платиновые серий TR, TST. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в 2011г.
Поверка модулей ввода аналогового сигнала 6ES7 134-4MB02-0AB0 и контроллеров SIMATIC S7-400 осуществляется в соответствии с методикой МИ 2539-99 «ГСИ. Измерительные каналы контроллеров, измерительно-вычислительных, управляющих, программно-технических комплексов. Методика поверки».
Сведения о методах измерений
Методика измерений приведена в документе 23584736.42 5220.1085РЭ «Система информационно-измерительная в составе стационарной системы контроля технического состояния гидроагрегатов. Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы, устанавливающие требования к системам информационно-измерительным в составе стационарной системы контроля технического состояния гидроагрегатов:
1. ГОСТ Р 8.596-2002 Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.
2. ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.
3. 23584736.42 5220.1085ТУ Система информационно-измерительная в составе стационарной системы контроля технического состояния. Технические условия.
Рекомендации к применению
Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
