Система мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования

Изобретение относится к системам мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования. Технический результат заключается в повышении эффективности и безопасности эксплуатации промышленного оборудования. Система мониторинга состояния промышленного оборудования включает автоматизированные рабочие места, снабженные компьютером и устройством цветного мнемонического отображения информации, сетевое оборудование, подсистемы, уровни, блоки датчиков, модули обработки сигналов, выполненные с возможностью приема, регистрации сигналов датчиков, и серверы, которые обеспечивают возможность сравнения информации от модулей обработки сигналов с рассчитываемыми и/или внесенными в их память пороговыми значениями. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к системам автоматики и диагностики, предназначенным для обслуживания технологического оборудования на крупных производственных объектах нефтегазовой отрасли. В связи с развитием нефтегазовой отрасли происходит увеличение задействованных в ней производственных мощностей, единиц техники, а также площадей, занятых под производство. Все это усложняет мониторинг технического сосотояния основного и вспомогательного оборудования и своевременное предупреждение аварийных ситуаций. Изобретение решает задачу мониторинга состояния основного оборудования, участвующего в процессе превращения добываемого сырья в готовую продукцию, удовлетворяющую потребностям рынка, а также задачу мониторинга вспомогательного оборудования, обеспечивающего бесперебойную работу основного технологического оборудования.

Изобретение позволяет осуществлять мониторинг основного оборудования нефтяной и газовой промышленности, а именно технического состояния роторного оборудования с номинальной рабочей мощностью, равной или более 15 кВт, и числом оборотов от 120 до 15000 об/мин, а также машин с возвратно-поступательным движением номинальной мощностью свыше 100 кВт. В качестве основного оборудования могут выступать известные специалисту насосы, турбодетандеры, центробежные и поршневые компрессоры, низковольтные и высоковольтные электродвигатели и электрогенераторы, поршневые двигатели, трубопроводы и др. В качестве вспомогательного оборудования могут выступать промышленные вентиляторы, насосы, теплообменники, компрессоры, электрообогреватели, арматура, компенсаторы, установки подготовки топливного, пускового импульсного газа и т.д.

Из уровня техники известна система вибрационного контроля, защиты и диагностики технического состояния технологического оборудования (см. патент RU 2464486 C1, кл. F17D 5/06, опубл. 20.10.2012), включающая автоматизированное рабочее место, снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения текущего состояния технологического оборудования, сервер, выполненный с возможностью обнаружения дефектов и выдачи рекомендаций по их устранению на автоматизированное рабочее место и передачи диагностической информации в систему автоматизированного управления технологического оборудования через локальные вычислительные сети предприятия и соединенный через сети и сетевое оборудование с блоком преобразования и обработки сигналов вибрационного контроля и защиты и с блоком преобразования и обработки сигналов вибрационного мониторинга и диагностики, которые подсоединены к блокам датчиков через блоки усиления и согласования.

Недостатками известной системы является недостаточная точность контроля безопасности эксплуатации основного и вспомогательного оборудования, неточное диагностирование и не достаточно эффективная оценка текущего технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса отдельных элементов в составе функциональных узлов.

Из уровня техники известна также автоматизированная система диагностического обслуживания технологического оборудования промышленных агрегатов (см. патент RU 114748 U1, кл. F17D 5/00, опубл. 10.04.2012 - выбран за прототип), включающая, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место, снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения информации и соединенное посредством сетевого оборудования, по меньшей мере, с одним сервером и, по меньшей мере, с одной подсистемой, включающей блоки датчиков, установленных на диагностируемом промышленном оборудовании, соединенные через модули обработки сигналов посредством сетевого оборудования, по меньшей мере, с одним сервером, при этом каждый модуль обработки сигналов выполнен с возможностью приема, регистрации сигналов датчиков, их первичной обработки и передачи посредством сетевого оборудования на сервер, который обеспечивает возможность сравнения информации от модулей обработки сигналов с рассчитываемыми и/или внесенными в его память пороговыми значениями, а компьютер, по меньшей мере, одного автоматизированного рабочего места выполнен с возможностью опроса сервера и визуализации информации, переданной на сервер от модулей обработки сигналов.

Недостатками известной из прототипа системы, также является недостаточная точность контроля безопасности эксплуатации основного и вспомогательного оборудования, неточное диагностирование и не достаточно эффективная оценка текущего технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса отдельных элементов в составе функциональных узлов.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности и безопасности эксплуатации основного и вспомогательного оборудования за счет своевременного и точного предупреждения аварийных ситуаций, предоставления информации для планирования ремонтов.

Согласно изобретению, система мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования включает, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место, снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения информации и соединенное посредством сетевого оборудования, по меньшей мере, с одним сервером и, по меньшей мере, с одной подсистемой, включающей блоки датчиков, установленных на диагностируемом оборудовании, соединенные через модули обработки сигналов посредством сетевого оборудования, по меньшей мере, с одним сервером, при этом каждый модуль обработки сигналов выполнен с возможностью приема, регистрации сигналов датчиков, их первичной обработки и передачи посредством сетевого оборудования на сервер, который обеспечивает возможность сравнения информации от модулей обработки сигналов с рассчитываемыми и/или внесенными в его память пороговыми значениями, а компьютер, по меньшей мере, одного автоматизированного рабочего места выполнен с возможностью опроса сервера и визуализации информации, переданной на сервер от модулей обработки сигналов.

Технический результат достигается благодаря тому, что согласно изобретению система мониторинга состояния включает несколько уровней, причем блоки датчиков и модули обработки сигналов входят, по меньшей мере, в одну подсистему, расположенную на первом уровне - агрегатном, которая через сетевое оборудование подсоединена к серверу второго уровня - производственного, снабженного, по меньшей мере, одним автоматизированным рабочим местом, при этом сервер второго уровня через сетевое оборудование подсоединен к серверу третьего уровня - заводского, причем на третьем уровне сервер имеет подключение через сетевое оборудование как минимум к трем автоматизированным рабочим местам, включающим, по меньшей мере, рабочее место диагноста, рабочее место оператора и рабочее место руководителя.

Поскольку система мониторинга технического состояния включает несколько указанных уровней, то происходит более качественная диагностика состояния основного и вспомогательного оборудования на предприятии по сравнению с одноуровневой системой, описанной в прототипе, обеспечивается мониторинг отдельных локальных участков на крупном предприятии с возможностью решения локальных проблем на производстве, не останавливая его работы в целом.

Также технический результат усиливается за счет того, что система мониторинга дополнительно включает четвертый уровень - агрегатный, в который входят блоки датчиков, измеряющих (регистрирующих) одноименные параметры, измеряемые (регистрируемые) датчиками первого уровня, а также модули обработки сигналов, образующие, по меньшей мере, одну подсистему, при этом, по меньшей мере, одна подсистема четвертого уровня через сетевое оборудование подсоединена, независимо от сервера второго уровня, к серверу третьего уровня - заводского.

Благодаря такому дублированию блоков датчиков и модулей обработки сигналов, входящих, по меньшей мере в одну подсистему, и соединению к серверу третьего уровня независимо от второго, достигается более своевременное и точное предупреждение аварийных ситуаций, поскольку на рабочие места третьего заводского уровня будут приходить продублированные данные, что позволит избежать возникновения ошибочных несрабатываний датчиков и остального оборудования в случае возникновения аварийных ситуаций. Для этой же цели датчики на первом и четвертом уровнях, измеряющие одноименные параметры, могут быть выполнены отличающихся друг от друга типов или конструкций.

Как вариант, продублированные данные от, по меньшей мере, одной подсистемы четвертого уровня могут приходить не к серверу третьего заводского уровня, а непосредственно к одному рабочему месту диагноста на третьем заводском уровне, чтобы диагност мог оценить и настроить правильную работу всего оборудования, сравнивая две продублированные, но идущие от разных источников независимые ветви мониторинга. Система мониторинга в этом случае дополнительно включает четвертый уровень - агрегатный, в который входят блоки датчиков, измеряющих одноименные параметры, измеряемые датчиками первого уровня, а также модули обработки сигналов, образующие, по меньшей мере, одну подсистему, при этом датчики на первом и четвертом уровнях, измеряющие одноименные параметры, выполнены отличающихся друг от друга типов или конструкций, причем, по меньшей мере, одна подсистема четвертого уровня через дополнительное независимое сетевое оборудование подсоединена, независимо от серверов второго и третьего уровней, к автоматизированному рабочему месту диагноста.

Также технический результат усиливается благодаря тому, что система мониторинга между блоком датчиков и модулем обработки сигналов датчиков дополнительно включает барьер искробезопасности, расположенный на входе в, по меньшей мере, один модуль обработки сигналов подсистемы агрегатного уровня, при этом барьер искробезопасности включает трехпроводную электрическую цепь с двумя сигнальными и одной общей проводными линиями, каждая из двух сигнальных проводных линий включает последовательно соединенные плавкий предохранитель, расположенный у входа в барьер, затем интегральную микросхему быстродействующей защиты и резистор, расположенный у выхода из барьера, причем общая проводная линия соединена с каждой из двух сигнальных проводных линий в месте между интегральной микросхемой быстродействующей защиты и резистором посредством стабилитронов-супрессов. Такое выполнение барьера позволит повысить эффективность и безопасность эксплуатации промышленного оборудования за счет своевременного и точного предупреждения аварийных ситуаций.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена структурная схема системы мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования (МСОиВО), на фиг. 2 - вариант схемы с дополнительным четвертым уровнем системы мониторинга, подключенным к серверу третьего уровня, на фиг. 3-вариант схемы с дополнительным четвертым уровнем системы мониторинга, подключенным к одному автоматизированному рабочему месту третьего заводского уровня, на фиг. 4 -электрическая схема предлагаемого барьера искробезопасности.

Система мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования включает, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место (АРМ) (на фиг. 1-3 это рабочие места 15, 19, 20, 21), снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения информации (схематически изображены на фиг. 1-3 рядом с автоматизированными рабочими местами) и соединенное посредством сетевого оборудования (12, 14, 18, 112), по меньшей мере, с одним сервером (13, 17) и, по меньшей мере, с одной подсистемой (например, поз.1+поз.7), включающей блоки датчиков (1, 2, 3, 4, 5, 6, 101, 102, 103, 104, 105, 106), установленных на диагностируемом промышленном оборудовании, соединенные через модули обработки сигналов (7, 8, 9, 11, 107, 108, 109, 111) посредством сетевого оборудования (12, 14, 18, 112), по меньшей мере, с одним сервером (13, 17), при этом каждый модуль обработки сигналов выполнен с возможностью приема, регистрации сигналов датчиков, их первичной обработки и передачи посредством сетевого оборудования на сервер, который обеспечивает возможность сравнения информации от модулей обработки сигналов с рассчитываемыми и/или внесенными в его память пороговыми значениями, а компьютер, по меньшей мере, одного автоматизированного рабочего места выполнен с возможностью опроса сервера и визуализации информации, переданной на сервер от модулей обработки сигналов.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) содержит компьютер и устройство цветного мнемонического отображения текущего состояния для отображения технического состояния диагностируемого оборудования. Компьютер автоматизированного рабочего места выполнен с возможностью опроса сервера системы для получения результатов измерений и обработки. Соединение компьютера и сервера к подсистемам осуществляют через комплект каналообразующего оборудования (сетевые коммутаторы, кабельные линии связи). Устройство цветного мнемонического отображения текущего состояния технологического оборудования выполнено в виде монитора, видеопроектора и/или светодиодного экрана с цифровым входом для соединения с компьютером автоматизированного рабочего места.

Блок преобразования и обработки сигналов каждой подсистемы содержит электронно-вычислительное устройство (например, микроЭВМ), блок памяти, при этом электронно-вычислительное устройство может быть снабжено аналого-цифровыми преобразователями для соединения с датчиками аналоговых выходов и имеет возможность приема сигналов с датчиков с цифровыми выходами.

Система мониторинга состояния включает несколько уровней, причем блоки датчиков 1, 2, 3, 4, 5, 6, 101, 102, 103, 104, 105, 106 и модули обработки сигналов 7, 8, 9, 11, 107, 108, 109, 111 входят, по меньшей мере, в одну подсистему (например, 1+7, 2+8 и т.д., см. фиг. 1), расположенную на первом уровне - агрегатном (на фиг. 1 - агрегатная группа 1, агрегатная группа N), которая через сетевое оборудование (12, 14) подсоединена к серверу 13 второго уровня - производственного, или цехового (на фиг. 1 - производство 1, производство N), снабженного, по меньшей мере, одним автоматизированным рабочим местом 15. При этом сервер 13 второго уровня через сетевое оборудование 14, 18 подсоединен к серверу 17 третьего уровня - заводского. Причем на третьем уровне сервер 17 имеет подключение через сетевое оборудование 18 как минимум к трем автоматизированным рабочим местам 19, 20, 21, разделенным на рабочее место диагноста 20, рабочее место оператора 19, рабочее место руководителя 21 и, возможно, другие АРМ. Из-за наличия трех указанных уровней происходит более качественное управление и контроль над основным и вспомогательным оборудованием предприятия по сравнению с одноуровневой системой, описанной в прототипе, обеспечивается мониторинг отдельных локальных участков на крупном предприятии с возможностью решения локальных проблем на производстве, не останавливая его работы в целом.

Также технический результат усиливается за счет того, что система мониторинга дополнительно включает четвертый уровень - агрегатный, который схематично показан на фиг. 2 и 3 снизу от промышленного оборудования. В этот уровень входят блоки датчиков 101, 102, 103, 104, 105, 106, измеряющих одноименные параметры, измеряемые датчиками 1, 2, 3, 4, 5, 6 первого уровня, а также модули обработки сигналов 107, 108, 109, 111, образующие, по меньшей мере, одну подсистему (например, 101+107, 103+109, и др.). При этом, по меньшей мере, одна подсистема четвертого уровня через сетевое оборудование 112, 18 подсоединена, независимо от сервера 13 второго уровня, к серверу 17 третьего уровня - заводского (см. фиг. 2).

Блоки датчиков могут измерять и контролировать, например, следующие параметры: блоки датчиков 1 и 101 - датчики тока (до 3×32 шт. на каждый блок, 3 - количество фаз), 2 и 102 - датчики ударных нагрузок (до 32 шт. на каждый блок), 3 и 103 - датчики ударных импульсов (до 16 шт.), 4 и 104 - датчики абсолютной вибрации (до 48 шт.), 5 и 105 - датчики частоты вращения (до 8 шт.), 6 и 106 - датчики относительной вибрации и осевого сдвига (до 48 шт.).

Между блоком датчиков (например, датчиков ударных импульсов или датчиков абсолютной вибрации) и модулем обработки сигналов может быть установлен блок усиления и согласования сигналов 10, 110 (БУС) с измерительными датчиками, установленными на диагностируемом оборудовании.

Благодаря такому дублированию блоков датчиков (например, 1 и 101) и модулей обработки сигналов (например, 7 и 107) и соединению к серверу 17 третьего уровня независимо от второго, достигается более своевременное и точное предупреждение аварийных ситуаций, поскольку на АРМ третьего заводского уровня будут приходить продублированные данные. Это позволит избежать возникновения ошибочных несрабатываний датчиков и остального оборудования в случае возникновения аварийных ситуаций. Для этой же цели датчики на первом (например, датчик ударных нагрузок из блока датчиков 2) и четвертом (например, датчик ударных нагрузок из блока датчиков 102) уровнях, измеряющие одноименные параметры (например, ударные нагрузки), могут быть выполнены отличающихся друг от друга типов (например, датчик из блока 2 - гидравлического типа, а датчик из блока 102 - тензометрического типа) или конструкций (например, датчик из блока 2 - питается от переменного тока, а датчик из блока 102 - питается от постоянного источника тока, например, от аккумуляторной батареи), благодаря чему удастся уменьшить вероятность ложных несрабатываний датчиков из-за брака, особенностей конструкции и т.п.

Как вариант (см. фиг. 3), продублированные данные от, по меньшей мере, одной подсистемы четвертого уровня могут приходить не к серверу 17 третьего заводского уровня, как на фиг. 2, а непосредственно к одному рабочему месту диагноста 20 на третьем заводском уровне, чтобы диагност мог оценить и настроить правильную работу всего оборудования, сравнивая две продублированные, но идущие от разных источников ветви мониторинга (на фиг. 3 первая ветвь начинается от датчиков, расположенных схематично над промышленным оборудованием, а вторая - от датчиков снизу от промышленного оборудования). Система мониторинга в этом случае дополнительно включает четвертый уровень - агрегатный, в который входят блоки датчиков, измеряющих одноименные параметры, измеряемые датчиками первого уровня, а также модули обработки сигналов, образующие, по меньшей мере, одну подсистему, при этом датчики на первом и четвертом уровнях, измеряющие одноименные параметры, могут быть выполнены отличающихся друг от друга типов или конструкций, аналогично варианту на фиг. 2. Причем, по меньшей мере, одна подсистема четвертого уровня (например, 103+109) через дополнительное независимое сетевое оборудование 112 подсоединена, независимо от серверов 13, 17 второго и третьего уровней, к автоматизированному рабочему месту диагноста 20 (см. фиг. 3). В этом случае роль сервера (хранение, сравнение, обработка данных) выполняет компьютер диагноста.

Таким образом, система мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования (МСОиВО) включает в себя как минимум три уровня:

1) заводской уровень МСОиВО;

2) производственный (цеховой) уровень МСОиВО;

3) агрегатный уровень МСОиВО.

Заводской уровень включает в себя:

- сервер (один или несколько) 17, предназначенный для централизованного сбора и накопления информации, получаемой от сервера/серверов 13 производственного уровня, а также выполнения алгоритмов обработки данных и предоставления доступа пользователем системы накопленной информации;

- АРМ 19 (одно или несколько) оператора завода, предназначенное для визуализации текущих и архивных данных о техническом состоянии основного и вспомогательного оборудования завода и самой системы;

- АРМ 20 диагноста (одно или несколько), предназначенное для детального анализа технического состояния основного и вспомогательного оборудования в ходе эксплуатации;

- АРМ 21 руководителя (одно или несколько), предназначенное для визуализации текущих и архивных данных о техническом состоянии основного и вспомогательного оборудования завода и предоставления данных для планирования ремонтов оборудования;

- при необходимости - другие АРМ;

- сетевое оборудование 18 заводского уровня (СОЗ), обеспечивающее передачу данных от сетевого оборудования цехового уровня на сервер заводского уровня, а также взаимодействие сервера и автоматизированных рабочих мест.

Производственный (цеховой) уровень включает в себя:

- АРМ 15 (одно или несколько), снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения текущего состояния основного и вспомогательного оборудования и соединенное с сетевым оборудованием 14 цехового уровня;

- сервер 13 (один или несколько), предназначенный для централизованного сбора и накопления информации, получаемой от подсистем и автоматизированной системы управления технологическими процессами, а также передачи информации на автоматизированное рабочее место 15, выполнения алгоритмов обработки данных и предоставления доступа пользователем системы к накопленной информации;

- сетевое оборудование 14 цехового уровня (СОЦ), обеспечивающее передачу данных от сетевого оборудования 12 агрегатного уровня на сервер 13 цехового уровня и автоматизированное рабочее место 15.

Первый агрегатный уровень включает в себя по меньшей мере одну подсистему мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования, включающую по меньшей мере один блок датчиков 1, установленных на диагностируемом технологическом оборудовании и соединенных через модули согласования сигналов с модулями обработки сигналов 7 подсистемы и сетевое оборудование 12 агрегатного уровня. При этом каждый модуль обработки сигналов выполнен с возможностью приема, регистрации сигналов датчиков, их первичной обработки и передачи на сервер, который обеспечивает возможность сравнения информации от модулей обработки сигналов подсистемы с рассчитываемыми и/или внесенными в его память пороговыми значениями, а также архивирования измеренных значений параметров состояния основного и вспомогательного оборудования.

В соответствии с частным случаем выполнения, система мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования может содержать одну или совокупность подсистем, выбранных из группы: подсистема мониторинга электрических параметров МСО-ЭП; подсистема мониторинга ударных нагрузок МСО-УН; подсистема мониторинга ударных импульсов МСО-УИ; подсистема вибромониторинга МСО-ВМ; подсистема виброзащиты МСО-ВЗ. Исполнения подсистем МСОиВО различаются количеством измерительных каналов и измеряемых параметров, конструктивным исполнением шкафов вторичной части ИК систем (напольного, настенного исполнения) и комплектацией, наличием или отсутствием индикаторов на модулях обработки сигналов, наличием или отсутствием световых сигнализаций, техническими характеристиками, значения которых не превышают предельных значений, указанных в настоящем описании типа.

Система мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования МСОиВО имеет автоматизированные рабочие места, соединенные через цифровую линию связи, сервер, блоки обработки сигналов, измерительные датчики, установленные на диагностируемом оборудовании.

Модуль обработки сигналов, в зависимости от подсистемы, содержит: измерительные каналы (ИК) электрических параметров (среднеквадратического значения силы переменного тока, среднеквадратического значения напряжения переменного тока), параметров ударных нагрузок (количества ударов, превышающих пороговый уровень за установленный период времени), параметров ударных импульсов (амплитуда ударных импульсов), параметров вибрации (виброперемещение, виброскорость, виброускорение, осевой сдвиг, частота вращения); блок памяти.

Каналы измерения среднеквадратического значения напряжения и силы переменного тока в составе подсистем МСО-ЭП комплектуется модулем обработки сигналов электрических параметров МОСЭ и трансформаторами тока.

Каналы измерения количества ударов, превышающих пороговый уровень за установленный период времени, в составе МСО-УН комплектуется модулем обработки сигналов ударных нагрузок МОСН и датчиками.

Каналы измерения амплитуды ударных импульсов в составе подсистем МСО-УИ комплектуется модулем обработки сигнала ударных импульсов МОСИ и датчиками.

Каналы измерения вибрации и осевого сдвига в составе подсистем МСО-ВМ и МСО-ВЗ комплектуются модулем обработки сигнала вибрации МОСВ, модулем согласования сигналов МСС и датчиками.

Коммуникационной сетью служит локальная вычислительная сеть Ethernet МСОиВО, которая обслуживает всю связь между серверами МСОиВО, автоматизированным рабочим местом, удаленными пользователями МСОиВО, модулями вторичного преобразователя. Типовой протокол, используемый для коммуникации между компонентами МСОиВО - TCO/IP.

На фиг. 4 представлена электрическая схема предлагаемого барьера искробезопасности. На фиг. 4 изображены следующие элементы: 31, 33 - плавкие предохранители, 32, 34 - интегральная микросхема быстродействующей защиты, 36 - резисторы, 35 - стабилитроны-супрессы. Система мониторинга, как вариант, может дополнительно включать барьер искробезопасности, расположенный на входе в, по меньшей мере, один модуль обработки сигналов (например, 1, 2) подсистемы агрегатного уровня, при этом барьер искробезопасности включает трехпроводную электрическую цепь с двумя сигнальными и одной общей проводными линиями, каждая из двух сигнальных проводных линий включает последовательно соединенные плавкий предохранитель 31, 33, расположенный у входа в барьер, затем интегральную микросхему быстродействующей защиты 32, 34 и резистор 36, расположенный у выхода из барьера, причем общая проводная линия соединена с каждой из двух сигнальных проводных линий в месте между интегральной микросхемой быстродействующей защиты и резистором посредством стабилитронов-супрессов 35. При поступлении от искроопасных цепей значений тока или напряжений, незначительно превышающих допустимые значения, срабатывает электронная защита во избежание разрушения плавкого предохранителя. Когда электронная защита не справляется, в работу вступает второй уровень защиты с плавким предохранителем. Такие пассивные быстродействующие электронные барьеры искробезопасности предназначены для обеспечения искробезопасности по двум независимым 3-х проводным (два сигнальных и один общий) каналам электрических цепей. Барьеры могут применяться в системах питания, регулирования, сигнализации, аварийной защиты и управления технологическими вопросами на взрывопожароопасных участках, в оборудовании, предназначенном для передачи информации между устройствами, работающими в условиях опасного производства, в том числе на компрессорных станциях нефтегазовой промышленности, а также в системе мониторинга на электрической линии связи между блоками датчиков и модулями обработки сигналов, для повышения эффективности и безопасности эксплуатации основного и вспомогательного оборудования за счет своевременного и точного предупреждения аварийных ситуаций пожара и пр. Благодаря наличию барьера искробезопасности на входе в модуль обработки сигналов датчиков, увеличивается быстродействие защиты по току и напряжению, повышается надежность, уменьшаются размеры и стоимость производства устройств. Это достигается применением плавкого предохранителя и электронной быстродействующей интегральной схемы защиты от перенапряжения и превышения допустимого тока входной цепи, а также применением стабилитронов - супрессов.

Работа системы мониторинга в целом осуществляется следующим образом.

В процессе эксплуатации основного и вспомогательного оборудования происходит изменение его рабочих параметров, обусловленное износом, старением и дефектами конструкций. При этом датчики регистрируют эти изменения и передают их на электронно-вычислительное устройство каждого блока преобразования и обработки сигналов. Электронно-вычислительное устройство выполняет первичную обработку сигналов, преобразует результаты обработки в цифровой вид и передает по каналам связи (сетевое оборудование) на сервер. Сервер сравнивает текущие значения показаний датчиков и/или рассчитываемые им комплексные параметры технического состояния оборудования с предельно допустимыми их значениями, введенными в сервер. При превышении численных значений измеряемых и/или рассчитываемых параметров или скорости их изменения предельно-допустимого значения или приближении измеряемых и/или рассчитываемых значений к пороговому сервер формирует пакет цифровых символьных и текстовых донесений о результатах предварительной оценки состояния технологического оборудования и заносит кодовые значения сработавших параметров, скорости их изменения и абсолютные значения показаний датчиков в базу данных. Одновременно компьютеры автоматизированных рабочих мест периодически во времени с заданной частотой производят опрос серверов системы и отображают результаты опроса на мнемосхеме мониторов, светодиодных экранах или с помощью видеопроекторов на экранах настенных планшетов. Оператор, диагност, руководитель и другие лица визуально оценивают состояние промышленного оборудования по информации, отображаемой на мнемосхемах мониторов или настенных экранах и принимают решение о проведении технического обслуживания или вызове аварийной бригады. В случае трехуровневой системы мониторинга осуществляется дополнительный, двойной контроль над всеми параметрами работы промышленного оборудования, дополнительная обработка и сравнение сигналов на нескольких серверах различных уровней, возможность обмена и сравнения информации и как следствие уменьшение вероятности ошибок при мониторинге технического состояния. В случае выполнения мониторинга с четвертым уровнем (см. фиг. 2, 3) у отдельных рабочих мест (например, диагноста) появляется возможность контроля не только над одними данными одного параметра, но и за продублированными независимыми данными одного параметра.

Барьер искробезопасности на входе в модуль обработки сигналов (фиг. 4) работает следующим образом. При поступлении от искроопасных цепей значений тока или напряжений, незначительно превышающих допустимые значения, срабатывает электронная защита во избежание разрушения плавкого предохранителя. Когда электронная защита не справляется, в работу вступает второй уровень защиты с плавким предохранителем. Поэтому барьер выполняет функцию двухуровневой защиты.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность и безопасность эксплуатации промышленного оборудования за счет своевременного и точного предупреждения аварийных ситуаций, предоставить достоверную информацию для планирования ремонтов.

В то время как изложенное выше описывает варианты осуществления настоящего изобретения, дополнительные варианты осуществления изобретения могут выполняться без отхода от его основного объема, и его объем задается формулой изобретения.

1. Система мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования, включающая по меньшей мере одно автоматизированное рабочее место, снабженное компьютером и устройством цветного мнемонического отображения информации и соединенное посредством сетевого оборудования по меньшей мере с одним сервером и по меньшей мере с одной подсистемой, включающей блоки датчиков, установленных на диагностируемом оборудовании, соединенные через модули обработки сигналов посредством сетевого оборудования по меньшей мере с одним сервером, при этом каждый модуль обработки сигналов выполнен с возможностью приема, регистрации сигналов датчиков, их первичной обработки и передачи посредством сетевого оборудования на сервер, который обеспечивает возможность сравнения информации от модулей обработки сигналов с рассчитываемыми и/или внесенными в его память пороговыми значениями, а компьютер по меньшей мере одного автоматизированного рабочего места выполнен с возможностью опроса сервера и визуализации информации, переданной на сервер от модулей обработки сигналов, отличающаяся тем, что система мониторинга состояния основного и вспомогательного оборудования включает несколько уровней, причем блоки датчиков и модули обработки сигналов входят по меньшей мере в одну подсистему, расположенную на первом уровне - агрегатном, которая через сетевое оборудование подсоединена к серверу второго уровня - производственного, снабженного по меньшей мере одним автоматизированным рабочим местом, при этом сервер второго уровня через сетевое оборудование подсоединен к серверу третьего уровня - заводского, причем на третьем уровне сервер имеет подключение через сетевое оборудование как минимум к трем автоматизированным рабочим местам, включающим, по меньшей мере, рабочее место диагноста, рабочее место оператора и рабочее место руководителя.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно включает барьер искробезопасности, расположенный на входе в по меньшей мере один модуль обработки сигналов подсистемы агрегатного уровня, при этом барьер искробезопасности включает трехпроводную электрическую цепь с двумя сигнальными и одной общей проводными линиями, каждая из двух сигнальных проводных линий включает последовательно соединенные плавкий предохранитель, расположенный у входа в барьер, затем интегральную микросхему быстродействующей защиты и резистор, расположенный у выхода из барьера, причем общая проводная линия соединена с каждой из двух сигнальных проводных линий в месте между интегральной микросхемой быстродействующей защиты и резистором посредством стабилитронов-супрессов.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно включает четвертый уровень - агрегатный, в который входят блоки датчиков, измеряющих одноименные параметры, измеряемые датчиками первого уровня, а также модули обработки сигналов, образующие по меньшей мере одну подсистему, при этом по меньшей мере одна подсистема четвертого уровня через сетевое оборудование подсоединена, независимо от сервера второго уровня, к серверу третьего уровня - заводского.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно включает четвертый уровень - агрегатный, в который входят блоки датчиков, измеряющих одноименные параметры, измеряемые датчиками первого уровня, а также модули обработки сигналов, образующие по меньшей мере одну подсистему, при этом по меньшей мере одна подсистема четвертого уровня через дополнительное независимое сетевое оборудование подсоединена, независимо от серверов второго и третьего уровней, к автоматизированному рабочему месту диагноста.