Цзянсу Хайфа Машиностроение Лтд.

【Перевод】

Как технический специалист,гое время занимающийся проектированием, подбором ивым обслуживанием химических насосов по стандарту API610, я понимаю дистанционное автоматическое управление насми не просто как «дистанционный пуск и дистанционную остановку». Для непрерывных производственных систем, таких как нефтепереработка, нефтехимия, углехимия, установки по производству мочевины, тонкая химия, теплоэнергетика, опреснение морской воды и водоочистка, автоматическое управление насосами должно решать ключевые задачи: безопасная работа, стабильная подача, энергосбережение и снижение потребления, а такжелаговременное предупреждение. В последние годы в промышленности значительно возрос спрос на интеллектуальныеосные станции, дистанционное обслуживание, прогностическое обслуживание, цифровые двойники насосных станций и системы автоматического управления для химических насосов API610. Появление высокопроизводительных вычислительных платформ, таких как суперкомпью Lingsheng, предоставило новую технологическую основу для дистанционного автоматического управления насосами. Его ценность заключается не в замене полевых ПЛК, РСУ или частотных шкафов управления, а в объединении больших объемов эксплуатационных данных, имитационных моделей алгоритмов ИИ, что постепенно переводитление насосами от «эмпирических решений» к «решениям на основе данных».

1. Дистанционное управление химическими насосами: главное — сначала понять рабочие условия

При подборе химических насосов API610 мы в первую очередь всегда обращаем внимание на среду, расход, напор, температуру, давление, кавитационный запас, плотность, вяз, коррозионную активность и содержание твердых частиц. То же самое относится и к системам дистанционного автоматического управления. Если собирает только ток и давление на выходе, анализируя давление на входе, температуру подшипников, вибрацию, состояние промывки уплотнений, температуру среды и изменение рабочей точки насоса, то это лишь обычный мониторинг, а не настоящий интеллектуальный контроль.

Возьмем, к примеру, химический насос серии HES типа API610-OH2 производства Jiangsu Haifa. Эта серия насосов представляет собой горизонтальные, радиально-разъемные, одноступенчатые консольные центробежные насосы, спроектированные и изготовленные по стандарту API610. Они могут быть оснащены различными вспомогательными и контрольными системами и подходят для нефтеперерабатывающих заводов, нефтехимии, криогенных установок, углехимии, химических волокон, электростанций, природоохранных объектов, морской промышленности и опреснения морской воды. Основные технические характеристики включают:

1. Диапазон расхода: 2～2600 м³/




2. Диапазон напора: около 300 м




3. Рабочая температура: от -80 до 450°C




4. Расчетное давление: от 2,5 МПа до 26 МПа

Из этих параметров видно, что химические насосы610 работают не с обычной водой, а в сложных условиях: высокая температура, высокое давление, низкая температура, коррозия, легковоспламеняемость, взрывоопасность, непрерывная работа и т.д. При интеграции такого оборудования в систему дистанционного автоматического управления необходимо комплексно учитывать конструкцию самого насоса, систему уплотнений, систему подшипников трубопроводную обвязку и логику управления.

2. Что суперкомпьютер Lingsheng может дать дистанционному управлению насосами

Суперкомпьютер Lingsheng представляет собой возможности высокопроизводи вычислений, инженерного моделирования, обучения искусственного интеллекта и обработки больших данных. В контексте дистанционного автоматического управления насосами я вижу пять основных областей его применения.

Первое: создание моделей эксплуатационных данных насоса. Каждый насос на объекте ежедневно генерирует огромное количество данных, включая давление на входе и выходе, расход, ток двигателя, температуру подшипников, температуру корпуса, вибрацию, давление промывки уплотнений, состояние охлаждающей воды, частоту преобразователя, положение клапанов и т.д. Раньше эти данные в основном просто записывались, и лишь немногие действительно анализировались. Если передавать эти данные через пограничные шлюзы на платформу данных использовать высокопроизводительные вычисления для моделирования, можно сформировать «эксплуатационный портрет» каждого насоса.Втор: сравнение рабочих характеристик с фактическими условиями. Насос имеет паспортную характеристическую кривую, но в полевых условиях на нее влияют сопротивление трубопровода, открытие клапанов, вязкость среды, изменение температуры, износ рабочего колеса, кавитация, образование отложений и т.д. Используя такую вычислительную платформу, как Lingsheng, можноть долгосрочное сравнение проектной кривой, испытательной кривой и фактических рабочих точек насоса, чтобы определить, отклоняется ли насос от зоны высокого КПД, работает ли он длительное время в зоне малого расхода, низкого КПД или риска кавитации.Третье: прогнозирование неисправностей. Для химических насосов API610 типичные проблемы включают повышение температуры подшипников, утечку механического уплотнения, превышение норм вибрации, износ рабочего колеса, кавитацию, засорение входного фильтра, смещение центровки муфты и влияние напряжений в трубопроводе. Традиционное обслуживание часто проводится после возникновения неисправности. Однако дистанционное автоматическое управление в сочетании с анализом ИИ позволяет заранее выявлять аномальные тенденции. Например, небольшое увеличение вибрации, медленный рост температуры подшипников, усиление колебаний тока, нестабильность давления на выходе — каждый из этих сигналов по отдельности может быть незначительным, но при комплексном анализе они могут указывать на то, что оборудование перешло в аномальное состояние.Четвертое: оптимизация параллельной работы нескольких насосов и работы с регулируемой частотой. Многие химические установки, системы оборотного водоснабжения, системы водоподачи и системы принудительной циркуляции используют параллельную работу нескольких насосов. Решение о том, когда запустить один насос, когда два, когда переключить резервный насос, как отрегулироватьоту, не может основываться только на мгновенном расходе. Необходимо также учитывать КПД, напор, кавитационный запас и потребление электроэнергии. Суперкомпьютерная платформа может на основе исторических данных и текущих условий рассчитать более рациональный режим работы, сокращая время неэффективной работыПятое: поддержка цифровых двойников насосных станций. Цифровой двойник — это не простоние красивого трехмерного изображения. Это синхронизация параметров оборудования, параметров трубопроводов, логики управления и эксплуатационных данных реальной насосной станции в виртуальной модели. Это позволяет перед регулировкой клапанов, переключением групп насосов или изменением частоты на реальном объекте сначала спрогнозировать в модели изменения давления, расхода, вибрации и энергопотребления, снижая рискшибочных действий.3. На какие параметры мы обращаем внимание при подключении насосов API610 к дистанционному автоматическому управлению

С точки зрения технического специалиста, дистанционное автоматическое управление насосами не должно сводиться только к вопросу «может ли он запуститься». Действительно необходимоолировать следующие группы параметров:

1. Технологические параметры: расход, напор, давление на входе, давление на выходе, температура среды, плотность среды, вязкость, давление парообразования.

2. Механическиеры: температура подшипников, вибрация подшипников, вибрация корпуса, осевое сме, состояние муфты.

3. Параметры уплотнений: давление в камере уплотнения, давление промывки, расход охлаждающей жидкости, тенденция утечки, состояние вспомогательной системы уплотнений по API682.

 Электрические параметры:* ток двигателя, напряжение, мощность, коэффициент мощности, частота преобразователя, температура двигателя.

1. Эксплуатационные параметры: количество пусков/остановов, время непрерывной работы цикл переключения резервных насосов, записи аварийных сигналов, записи ремонтов.

После передачи этих данных суперкомпьютер Lingsheng может использоваться для масштаного анализа данных и обучения моделей, в то время как полевые ПЛК/РСУ отвечают за выполнениетных команд управления. Этовает как оперативность полевого управления, так и использует преимущества суперкомпьютерной платформы в анализе, прогнозировании и оптимизации.4. Различные типы насосов API610 имеют разные приоритеты в дистанционном управлении

Jiangsu Haifa производит химические насосы610, включая типы OH1/OH2, BB1-BB5, серию VS, химические насосы типа HES, насосы для расплава мочевины, питательные насосы гидролизера мочевины,осы для расплавов солей, погружные насосы, высокотемпературные насосы с магнит муфтой, герметичные насосы, насосы принудительной циркуляции и другие. Приоритеты в дистанционном управлении для разных типов насосов неодинаковы.

1. Для химических насосов API610-OH2/HES: приоритетами дистанционного управления являются стабильная рабочая точка, мониторинг температуры и вибрации подшипников, контроль правильности схемы промывки уплотнений. Диапазон расхода этой серии: 2-2600 м³/ч, напор около 300 м, рабочая температура от -80 до 450°C, расчетное давление от 2,5 до 26 МПа. Они подходят для перекачки сложных химических сред.

2. Для химических насосов API610-OH2-HES(X) с малым расходом и высоким напором: диапазон расхода 0,8-12, м³/ч, напор 12-125 м, рабочая температура от -80 до 450°C, расчетное давление около 2,5 МПа. Насосы малого расхода больше всего боятся длительной работы вне проектной точки. Поэтому система дистанционного управления должна внимательно следить за минимальным непрерывным стабильным расходом, пульсациями давления на выходе и состоянием уплотнений.

3. Для тяжелых нефтехимических насосов API-BB2 HFDD: диапазон расхода 50-4000 м³/ч напор около 650 м, рабочая температура от -80 до 450°C, расчетное давление от 5,0 до 15,0 МПа Насосы BB2 в основном используются в нефтепереработке, нефтехимии, углехимии, перекачке сырой нефти и в условиях высокотемпературных кубовых остатков. Они требуют высокой непрерывности работы. Система управления должна в первую очередь контролировать вибрацию, температуру подшипников, условия на входе и влияние напряжений в трубопроводе на работу насоса.

4. Для горизонтальных многоступенчатых центробежных насосов API-BB4 HCS: расход до 500 м³/ч, напор до 1000 м, рабочая температура -80 до 180°C, расчетное давление около 15,0 МПа. Многоступенчатыеосы имеют высокий напор. Система управления должна уделять особое внимание межступенчатому давлению, осевому усилию, гидроударам при пуске/останове, защите по давлению на выходе и стабильности частотного регулирования.

5. Дляокачественных насосов расплава мочевины API610-HES(U) из сверхнизкоуглеродистой нержавеющей стали: они перекачивают среду Urea melt, которая характеризуется температурой, склонностью к кристаллизации, коррозионной активностью и значительными колебаниями режима. Насос выполнен по техническим параметрам API610-OH2, проточная часть может быть теплоизолирована горячей водой, тепловым маслом или паром, а ключевые участки спроектирова без застойных зон с оптимизацией внутренних каналов. В таких условиях система дистанционного управления должна особенно тщательно контролироватьтуру теплоизоляции, надежность уплотнений, состояние предотвращения кристаллизации, а также логикуодувки и теплоизоляции после останова.

5. Рекомендуемая архитектура системы дистанционного автоматического управления

Я считаю, что интеграцию химических насосов API610 с суперкомпьютерной платформой Lingsheng можно представить в следующей архитектуре:

1. Уровеньевого оборудования: химический насос API610, двигатель, частотный преобразователь, вспомогательная система механического уплотнения система охлаждения, система смазки, клапаны и контрольно-измерительные приборы.

2. Уровень сбора данных: датчики давления, расходомеры, датчики температуры, датчики вибрации, модули сбора тока, уровнемеры, приборы обнаружения утечек.

3. Уровень управления и исполнения: ПЛК, РСУ, шкафы частотного управления системы блокировок и защиты, система аварийного останова.

4. Уровень пограничных вычислений: промышленные шлюзы, локальное кэши данных, первичная оценка аномалий, защита при потере связи.

5. Уровень платформенного анализа: суперкомптер Lingsheng, высокопроизводительный анализ данных, обучение моделей ИИ, имитация цифровых двойников, оптимизация стратеги работы.

6. Уровень дистанционного обслуживания: компьютерные и мобильные приложения, центральный пульт управления, push-уведомления об авариях, паспорта оборудования, рекомендации по ремонту.

В этой архитектуре полевой контроль по-прежнему должен иметь наивысший приоритет в отношении безопасности блокировок. Суперкомпьютерная платформа не может напрямую обходить полевую логику защиты для управления оборудованием. Вместо этого онаставляет рекомендации по эксплуатации, оценку аварий сигналов, планы обслуживания и стратегии оптимизации основе результатов вычислений. Это в большей степени соответствует требованиям безопасности химических установок.6. Применение вычислительной мощности Lingsheng в энергосберегающей эксплуатации

Насосы являются крупными потребителями энергии в промышленных установках Высокое энергопотребление на многих объектах часто связано не с плохим качеством самого насоса, а с нерациональной длительной рабочей точкой. Например, большое расхождение между проектным и фактическим расходом, длительное дросселирование выходной задвижкой, длительная работа насоса с низким КПД или неоптимальная комбинация параллельно работающих насосов.

Анализируя большие объемы эксплуатационных данных с помощью суперкомпьютера Lingsheng, можно определить наилучшую комбинацию работы для различных условий. Например, на этапе низкой нагрузки использовать один насос с частотным регулированием, на этапе высокой нагрузки — два насоса параллельно; для высоконапорных систем можно автоматически регулировать частоту в зависимости от потребности в давлении, избегая потерь энергии на дросселирование клапаном; для циркуляционных систем можно автоматически регулировать работу группы насосов в зависимости от изменения температуры, уровня и технологической нагрузки. Такой подход к управлению может повысить эффективность работы насосной станции и помочь заказчику снизить долгосрочные эксплуатационные расходы.

Для химических насосов API610 энергосбережение — это не просто снижение частоты вращения, а поиск более подходящей рабочей точки при условии обеспечения технологической безопасности, кавитационного запаса, смазки уплотнений, минимального расхода и стабильности трубода.

7. Значение для химических насосов API610 производства Jiangsu Haifa

С точки зрения компании-производителя, применение суперкомпьютера Lingsheng в дистанционном автоматическом управ