Сфера действия системы управления газотурбинным агрегатом охватывает не только управление основным процессом преобразования энергии, протекающим в газовой турбине, но включает в себя также и управление большим числом вспомогательных механизмов. Несмотря на то, что процесс управления каждым отдельно взятым вспомогательным механизмом весьма прост и сводится большей частью к реализации элементарных команд типа «включить» — «выключить» или «открыть» — «закрыть», конструкция этих механизмов, а также закономерности их взаимодействия между собой в периоды пуска, работы и остановки агрегата налагают существенные ограничения на процесс управления всем комплексом.
Не менее важное значение для управления агрегатом имеют и ограничения, налагаемые внешними связями — зависимостью процессов, протекающих в агрегате, от состояния других агрегатов цеха и общецехового оборудования.
Наличие большого числа взаимозависимых связей и необходимость их постоянного учета предопределили, как указывалось, использование автоматических систем управления для обеспечения надежной работы агрегатов.
Предпосылки для этого заложены прежде всего в самой структуре магистрального газопровода, на котором используется большое число однотипных агрегатов, что создаст благоприятные условия для внедрения комплексной автоматизации процесса транспорта газа на базе полной автоматизации основного технологического оборудования — газоперекачивающего агрегата. Внедрение автоматики оказывается необходимым, так как только на этой основе возможно достижение высокой эффективности и обеспечение безаварийной эксплуатации газопровода.
Повышение эффективности с введением автоматизации объясняется не только сокращением эксплуатационных расходов, что достигается уменьшением численности обслуживающего персонала. Более существенное значение имеет то обстоятельство, что оптимальные, т. е. экономически наиболее выгодные, режимы работы оборудования могут поддерживаться длительное время только при условии его автоматизации. Действительно, оптимальные режимы нагнетателя с газотурбинным приводом почти всегда являются одновременно и предельными, лежащими около границы аварийных режимов. Например, допустимые отклонения в сторону увеличения для таких определяющих параметров ГТУ, как давление на выходе нагнетателя, температура газа перед турбиной или скорость вращения, не превышают 2—396 от номинального значения этих величин. Очевидно, что при таких условиях длительная работа на номинальных режимах и вблизи от них может осуществляться только в том случае, если заданный режим стабилизируется автоматически, а отклонение от него в опасную зону не приводит к неблагоприятным последствиям благодаря наличию системы защиты.
Такое понимание задач и целей системы автоматического управления газотурбинным агрегатом позволяет следующим образом определить ее основные узлы и их назначение.
- Подсистема автоматического пуска и блокировок — необходимое условие централизации управления агрегатами в пределах компрессорной станции и газопровода в целом. Ее важнейшей задачей является не только обеспечение заданной последовательности пусковых и остановочных операций, но и проведение их за возможно короткое время и без нарушения ограничений, налагаемых конструкцией агрегата и вспомогательных узлов.
- Подсистема защиты предназначена для предохранения агрегата от развития аварийных ситуаций, могущих возникнуть как в рабочем режиме агрегата, так и в процессе пуска или остановки.
- Подсистема регулирования обеспечивает либо стабилизацию режима работы агрегата в соответствии с установленным заданием по одному или нескольким определяющим параметрам, либо выбирает и поддерживает оптимальный для данной ситуации режим.
- Подсистема контроля и сигнализации обеспечивает поступление необходимой информации в логическую часть системы управления и к обслуживающему персоналу.
- Подсистема опробования позволяет налаживать и проверять агрегат и его узлы после ревизий и ремонтов, а также периодически проверять исправность систем автоматического управления.
В системе управления газотурбинного агрегата должна быть предусмотрена необходимая связь с общецеховыми или станционными системами управления и регулирования. Помимо связей разрешительных (разрешение пуска при готовности станции) или блокировочных (отключение агрегата при падении давления топливного газа) должна быть обеспечена в дальнейшем возможность управления агрегатом по линиям телемеханики.
