NI LabVIEW i CompactRIO wspomagają pracę elektrowni

W celu przewidywania zachowań maszyn i ich wydajności niezbędne jest ciągłe monitorowanie wibracji i innych sygnałów, co wymaga stałego gromadzenia i analizy danych on-line. Firma konsultingowa Veski, z siedzibą w Chorwacji, specjalizująca się w analizie i diagnostyce wibracji, bazując na środowisku LabVIEW i rozwiązaniach CompactRIO firmy National Instruments, opracowała własny program monitorujący o nazwie CoDiS. Został on zainstalowany w ponad 30 generatorach na terenie Chorwacji i Słowenii, a także w Lagarfoss na Islandii.

MONITOROWANIE I DIAGNOSTYKA STANU PRACY MASZYN

Zastosowanie systemów monitoringu on-line jest szczególnie istotne w elektrowniach, gdzie są one wykorzystywane do przewidywania ewentualnych awarii i ustalania nieprawidłowości w działaniu systemu.

Systemy monitoringu mogą być również przydatne przy rutynowych pracach konserwacyjnych, zapobiegając kosztownym awariom pojawiającym się dopiero po dłuższym czasie eksploatacji.

Nowoczesne systemy monitoringu przemysłowego powinny zapewniać możliwość gromadzenia danych pochodzących z przetworników wibracji, temperatury, ciśnienia i przepływu, dbając równocześnie o prawidłowe zarządzanie bazą danych.

CoDiS

Program CoDiS służy do monitorowania parametrów charakterystycznych dla potężnych maszyn wirujących, m.in. wibracji wirników, zachowań dynamicznych stojanów i podstaw, stanu szczelin powietrznych, procesów eksploatacji energii, jakości zasilania i wielkości hydraulicznych.

Charakteryzuje się modułową, konfigurowalną strukturą dostosowaną do potrzeb klienta. Bazuje na środowisku LabVIEW, wraz ze wszystkimi analizami i procedurami baz danych, stworzonymi i dostosowanymi do monitorowania i akwizycji danych on-line. CoDiS opiera się na sprzęcie CompactRIO wraz z modułami do realizacji funkcji diagnostycznych i zabezpieczeń. Składa się z czterech elementów (patrz tabela):

• CoDiS-DM (system ciągłej diagnostyki i monitorowania),
• CoDiS-TR (rejestrowanie stanów nieustalonych),
• CoDiS-RT (systemy monitoringu sygnałów i zabezpieczeń w czasie rzeczywistym),
• CoDiS-RM (ciągła diagnostyka wirnika).

KONFIGURACJA SYSTEMU

Tabela Omawiany w artykule system CoDiS i jego cechy

Dzięki zastosowaniu CompactRIO oraz FieldPoint firmy National Instruments stworzono wydajny i niezawodny system o licznych możliwościach konfiguracyjnych. Platforma CompactRIO jest wymagana przy programowaniu układów FPGA, co umożliwia jej równoczesne działanie w zakresie monitorowania i realizacji zabezpieczeń. System monitoringu składa się z następujących elementów:

• części pomiarowej, obejmującej czujniki i sprzęt do akwizycji danych,
• układu kondycjonowania sygnału,
• modułu przetwarzania Compact- RIO z lokalną jednostką sterowania PDA, służącą do akwizycji i analizy danych,
• centralnego komputera, utrzymującego bazę danych i wykonującego procedury analiz udostępnianych następnie użytkownikom w sieci LAN.

System umożliwia też komunikację z systemami SCADA za pośrednictwem kanałów analogowych i magistrali typu Fieldbus.

REALIZOWANE POMIARY

CoDiS przeprowadza monitoring i diagnostykę następujących parametrów stanu ustalonego:

• relatywnej wibracji osi,
• absolutnej wibracji łożyska,
• osiowej pozycji wirnika,
• minimalnej szerokości szczeliny powietrznej,
• strumienia pola magnetycznego wirnika,
• parametrów elektrycznych, np. prądu i napięcia,
• symetrii faz, kąta fazowego,
• współczynnika zniekształceń harmonicznych (THD),
• parametrów statycznych i quasi- -statycznych,
• temperatur i innych parametrów procesu,
• parametrów hydraulicznych (sprawność, η),
• mocy czynnej i biernej.

MODUŁ MONITORINGU STANU I ZABEZPIECZEŃ ZAINSTALOWANY W POMPACH WYSOKOCIŚNIENIOWYCH – LAGARFOSS ISLAND

Moduł CompactRIO został skonfigurowany w celu monitorowania relatywnej wibracji osi i prędkości obrotowej przy jednoczesnym zastosowaniu ochrony przed przekroczeniem prędkości.

System monitoruje dwa hydrogeneratory równocześnie, każdy z nich jest zaopatrzony w osobną jednostkę obróbki w postaci modułu CompactRIO. Każdy zestaw monitoringu składa się z:

• 6 czujników przemieszczania, stosowanych do pomiaru relatywnych drgań osi,
• 2 czujników prędkości obrotowej,
• modułu NI 9201 służącego do akwizycji danych,
• 2 modułów wyjść analogowych NI 9265 wykorzystywanych do kierowania sygnałów mierzonych do systemu SCADA,
• modułu NI 9481 wykorzystanych do celów zabezpieczających,
• obudowy cRIO-9101 ze sterownikiem czasu rzeczywistego NI cRIO-9002.

System CompactRIO monitoruje następujące sygnały:

• napięciowe na 6 wejściach analogowych (trzy łożyska w układzie X i Y),
• napięciowe na 2 wejściach analogowych (redundantne zabezpieczenie przed przekroczeniem prędkości),
• prądowe na 6 wyjściach analogowych (dla systemu SCADA),
• cyfrowe (cztery) na wyjściach przekaźnikowych, po dwa w każdym kierunku.

Wszystkie dane, w tym kształty krzywych i wyniki analiz, są dostępne jako zmienne współdzielone w sieci komputerowej.

Dzięki zastosowaniu produktów firmy National Instruments, firma Veski zmniejszyła koszty konserwacji i napraw o prawie 50%.

Boris Meško
Veski
National Instruments Poland Sp. z o.o.
www.ni.com/poland