Автор: А.В. Вострухов (ООО «Ропер»), А.В. Тюняткин (ООО «ОСИ софт), А.Р. Ширман (ООО «СПЕКТР ИНЖИНИРИНГ).
Опубликовано в журнале Химическая техника №3/2016
Компания Setpoint Vibration, подразделение Compressor Controls Corporation, является производителем промышленных автоматизированных систем вибродиагностики и виброзащиты (систем мониторинга состояния) механизмов, совершающих вращательные и возвратно-поступательные движения, а также систем раннего оповещения о потенциальных отказах оборудования и поставляет эти системы по всему миру.
Одно из крупнейших нефтеперерабатывающих предприятий, главным направлением деятельности которой является первичная переработка нефти, производство бензинов АИ-92, АИ-95, АИ-98, дизельного топлива, авиационного керосина и других нефтепродуктов, в 2013 г. выбирала поставщика систем виброзащиты и вибродиагностики для установки низкотемпературной изомеризации. Основными критериями отбора были следующие:
- функциональность;
- надежность;
- простота настройки системы, т.е. минимальное время для пусконаладочных работ (ПНР);
- интеграция с MES (PI System);
- цена;
- быстрая доставка.
Выбор был сделан в пользу Setpoint CMS на базе PI System. Уникальность данного решения заключается в его открытости: существует возможность объединения, дополнения данных, вывода их в удобном формате и построения единой инфраструктуры данных для сбора и хранения данных вибродиагностики. Кроме того, данное решение обладает следующими преимуществами:
- Setpoint – новейшая универсальная платформа, что сокращает ЗИП и время для ПНР;
- Setpoint существенно дешевле аналогичных систем;
- время доставки в 3 раза меньше, чем у других поставщиков;
- это первая система вибромониторинга и защиты, соответствующая стандарту API 670 и работающая с PI System;
- система максимально универсальна. Используется только два типа модулей мониторинга – универсальный (UMM) и температурный (TMM). Аналогичная система других производителей использует обычно около 10 типов модулей, не считая блоков ввода-вывода;
- благодаря использованию PI System систему вибромониторинга можно легко интегрировать с общезаводской сетью для быстрого принятия решения.
Система собирает данные от датчиков вибрации для критического водородного компрессора, четырех поршневых компрессоров, насосов и аппаратов воздушного охлаждения (АВО). Для компрессоров Setpoint является частью системы противоаварийной защиты (ПАЗ). Основными пользователями данных являются начальник и оператор установки, а также отдел главного механика завода. Система состоит из 10 000 тегов, общее число пользователей не ограничено. Типовое распределение потоков данных показано на рисунке.
Одной из важнейших функций системы SETPOINT является автоматическая защита критических агрегатов в соответствии со стандартом API 670, который предписывает высочайшую отказоустойчивость систем виброзащиты. Основная причина применения таких систем – возможность исключения огромных убытков, которые компания может понести в случае аварии компрессорного оборудования либо при ложных срабатываниях. Система принимает сигналы от датчиков вибрации, осевого сдвига, частоты вращения и давления газа в цилиндрах поршневых компрессоров в режиме реального времени, обрабатывает их, сравнивает с уставками и автоматически активирует реле для системы ПАЗ агрегатов в случае превышения допустимых уровней вибрации. Система параллельно передает статические данные о текущих значениях и событиях по протоколу Modbus в АСУТП Yokogawa и динамические данные для вибродиагностики в PI System. На оборудовании с установленной PI System стоит клиентское приложение Setpoint CMS, которое преобразует данные базы данных PI System в понятные вибродиагносту графики: осциллограммы, спектры, орбиты, Боде, Найквиста, положение центра вала, PV-диаграммы, таблицы.
Из компонентов PI System активно используется PI ProcessBook для построения мнемосхем для операторов, а также PI System Explorer, где строятся экспертные правила для диагностирования состояния динамического оборудования (компрессоров, насосов и АВО). Экспертные правила позволяют в автоматическом режиме обнаружить большой ряд типовых неисправностей роторных и поршневых агрегатов и вывести соответствующее сообщение оператору установки.
Приведем пример предотвращения аварии с помощью система Setpoint.
В марте – мае 2015 г. при вводе в эксплуатацию центробежного компрессора система виброзащиты Setpoint предотвратила разрушение компрессора, автоматически остановив его. Система автоматически передала в АСУ ТП с помощью реле «сухой контакт» сигнал о недопустимом уровне вибрации вала в заднем подшипнике компрессора. В результате заводом было принято решение о вскрытии компрессора.
Анализ данных, записанных в системе вибродиагностики Setpoint CMS, использующей данные OSIsoft PI System, показал, что компрессор эксплуатировался штатно, а вибрация, основными компонентами которой были оборотная частота 1Х и лопастные частоты, возникла, по всей видимости, из-за проблем с ротором компрессора, что впоследствии было доказано специальными исследованиями.
Таким образом, система Setpoint:
- предотвратила катастрофический отказ оборудования на критичной установке – спасла техпроцесс, уменьшив риски;
- помогла заказчику на основе важных данных, записанных в PI System, принять правильное решение (вскрытие компрессора), а впоследствии предъявить претензии поставщику компрессора.
Если бы не успешно сработавшая система, вовремя остановившая компрессор, могла произойти авария, последствия которой были бы весьма серьезны, поскольку компрессор работает в чрезвычайно взрывоопасной среде с 96%-ным содержанием водорода. Убытки компании исчислялись бы десятками миллионов долларов.
