Азбука елеватора

Для чого потрібна та як працює система моніторингу обладнання на елеваторі (автоматичний контроль стану механізмів)

23.05.2022

Для чого потрібна автоматизована система управління технологічними процесами (далі – АСУ ТП) на елеваторі? Система автоматизації елеватора має три основні завдання. По-перше, вона призначена для включення технологічних елементів елеватора (транспортного, очисного та сушильного обладнання) у маршрут – «одним кліком миші». По-друге, відстежує роботу елеваторного обладнання, щоб запобігти аварійним ситуаціям. І зрештою АСУ ТП знижує вплив оператора (так званий людський фактор) на роботу технологічного обладнання в цілому. У цій статті докладно розглянемо, як відпрацьовує система автоматизації елеваторів від KMZ Industries за другим завданням – в аварійних та передаварійних ситуаціях.

Аварія (у нашому випадку ми не розглядаємо пожежу або інші аварії, які можуть призвести до катастрофічних наслідків) – це наслідок невиконання вимог АСУ ТП, що призвело до зупинки та пошкодження обладнання.

Передаварійна ситуація – це вимоги АСУ ТП, які сигналізують про можливу ситуацію пошкодження технологічного обладнання.

АСУ ТП від KMZ Industries включає систему моніторингу стану механізмів, яка відстежує показання датчиків, встановлених на цих механізмах, записує ці параметри в базу даних, обробляє їх і виводить інформацію оператору в простому і зрозумілому вигляді.

Види систем моніторингу елеваторного обладнання

З погляду АСУ ТП системи моніторингу поділяються на два види:

1. Простий моніторинг та попередження оператора про вихід параметрів (показники датчиків) роботи механізму за нормальні межі. Вона надає інформацію оператору для прийняття рішення про зупинку та ремонт механізму або про продовження роботи.
2. Моніторинг із можливістю впливати на існуючу систему АСУ та зупиняти механізм у разі виходу робочих параметрів за нормальні межі, щоб не допустити аварійної ситуації.

Завдання першого виду моніторингу – попередити оператора і вплинути на нього, щоб він звернув увагу на механізм і вжив або не вжив якихось заходів. Така система сама по собі не врятує механізм, але водночас не вплине на технологічний процес, який у деяких випадках зупиняти болісно, ​​а іноді й критично.

Система моніторингу другого виду покликана максимально вберегти механізм від виходу з ладу, навіть без втручання оператора, але вона також впливатиме на технологічний процес, іноді також досить критично. АСУ ТП розробки KMZ Industries станом на травень 2022 р. включає систему моніторингу другого типу.

Режими роботи системи автоматизації елеваторного обладнання

• Штатний режим роботи: механізм працює нормально, дані про його стан записуються до бази даних і більше нічого не відбувається.
• Передаварійна ситуація: ситуація, коли механізм ще працює, але параметри роботи обладнання вийшли за нормальні межі. Дані про параметри записуються в базу даних, оператору видається повідомлення (при системі моніторингу першого виду) або механізм зупиняється без участі оператора (при системі моніторингу другого виду).
• Аварійна ситуація: спрацював аварійний датчик і механізм зупинився. Дані щодо параметрів роботи обладнання також записалися в базу даних. Тут слід розуміти важливий момент: аварійні ситуації опрацьовує «штатна» система АСУ, тобто такий функціонал є за будь-якого виду моніторингу.

Приклади роботи систем моніторингу різного виду

Приклад №1.

Йде процес сушіння зерна, оператору надходить повідомлення про те, що двигун вентилятора зерносушарки став нагріватися. У разі використання на елеваторі системи моніторингу першого виду оператор приймає рішення: зупинити процес сушіння чи продовжити. Рішення приймається конкретною людиною на основі її знань певних нюансів роботи конкретної сушарки, свого досвіду та погодних умов на даний момент (спека, дощ, вітер тощо).

Приклад №2.

Уявімо іншу ситуацію: Така ж сушарка, але її вентилятором управляє частотний перетворювач (це маленька система моніторингу для одного механізму з можливістю впливати на роботу цього механізму). При використанні в АСУ елеватора системи моніторингу другого виду частотний перетворювач фіксує підвищений струм двигуна вентилятора і вимикає двигун без «узгодження» своїх дій з оператором.

Якщо в цей момент оператор знаходився перед монітором і зафіксував що відбувається, то він виконує певну послідовність дій: зупинити подачу, вимкнути котел (зупинити газовий пальник),, зупинити вивантаження тощо.

Якщо оператора в цей момент не було на місці, ситуація може дійти до надзвичайної. З одного боку, частотний перетворювач вберіг двигун від можливого (це важливо! ВІД МОЖЛИВОГО, а не обов’язкового) виходу обладнання з ладу.

Але з іншого боку, зупинено технологічний процес, і це дратує оператора. Причина роздратування проста, і в її основі – бажання обійти гострі моменти й уникнути відповідальності. Оператор має виконати план, а тим часом АСУ зупиняє технологічний процес. Фахівець змушений розбиратися в проблемі, хоча вважав за краще передати її по зміні. Тому обслуговуючий персонал йде на хитрощі: вимикає датчики, ігнорує попереджувальні сигнали. В результаті виходить, що система моніторингу АСУ, на яку розраховують керівник та власник елеватора, не виконує своє завдання, фактично стає непрацюючою й не приносить жодної користі.

Приклад №3.

Система моніторингу АСУ (це може моніторинг будь-якого виду) зафіксувала підвищений струм двигуна норії або підвищену температуру двигуна. Причиною може бути вихід із ладу:

• одного або кілька підшипників барабанів норії;
• одного або двох підшипників двигуна;
• редуктор, якщо він є;
• обгінна муфта.

Крім того, може бути банальне перевантаження норії продуктом.

Уточню, що це передаварійна ситуація. Вимикати норію без участі оператора, як дозволяє система моніторингу другого виду, чи ні?

Відмінності підходу до моніторингу роботи обладнання у великих та маленьких елеваторів

Окремо варто звернути увагу на існуючі два діаметрально протилежні підходи до експлуатації обладнання.

Окремі елеватори великих компаній отримують наказ «згори» такого, приблизно, плану: цього сезону ви (конкретний об’єкт) повинні переробити (прийняти, очистити, висушити, відвантажити) стільки-то тисяч тонн зерна за такий період часу. У цьому випадку система, яка самостійно відключає механізм (тобто другого виду), дуже заважатиме операторам «виконати план». У більшості випадків вони або вимкнуть систему моніторингу, або самостійно знімуть датчики, щоб «надлишкова автоматизація» не заважала їм «вчасно давати план».

У свою чергу, маленький фермер, який не має «наказів зверху» і який розуміє свої обсяги, цілком може зупинити технологічний процес і виконати ремонт, щоб уникнути подальших проблем. Він спокійно продовжить переробку зерна завтра чи післязавтра, не боячись виходу з ладу механізмів, бо система моніторингу попередила про можливу аварію та відключила обладнання.

Крім того, ремонт, обслуговування та модернізацію на невеликих приватних елеваторах проводять по мірі надходження тих чи інших проблем, а на об’єктах великих компаній – коли на це виділять гроші та людино-години. На елеваторах великих компаній у сезон механізми крутитимуть «до останнього», і ніхто не мінятиме підшипник лише тому, що його температура почала підніматися.

Замість висновків

Все вищевикладене про системи моніторингу роботи елеваторного обладнання матиме відносний характер. Для того щоб оцінювати реальний стан механізму, потрібно також оцінювати навколишнє середовище, в якому він експлуатується.

Наприклад, мотор на головці норії (у листопаді) вночі вкриється інієм, а до того часу, коли сонце буде в зеніті, нагріється в рази, навіть якщо він у цей час не працював. А такий же мотор у підсилосній галереї при нормальному навантаженні практично не змінить своєї температури.

Для отримання більш-менш правдивої інформації потрібно враховувати різницю температур механізму та навколишнього середовища та робити висновки на основі цієї різниці. А для цього треба зібрати хоча б якусь мінімальну статистику. Саме тому система моніторингу АСУ розробки KMZ Industries включає блок накопичення різних статистичних даних.

І якщо повертатися до прикладу про зерносушарку, з якого ми почали статтю, стає зрозумілим, що температура двигуна вентилятора зерносушарки залежатиме від температури агента сушіння, вологості зерна та інших факторів. На даний момент KMZ Industries працює над розробкою блоку «Аналіз даних», який доповнить блок «Збір статистичних даних», який уже входить до системи моніторингу АСУ нашої розробки.

Автори:

1. Олексій Ломакін, начальник відділу автоматизації та електропостачання KMZ Industries (Facebook, Linkedin);
2. Віталій Мартусь, програміст відділу АСУ KMZ Industries.