• Текст документа
  • Статус
Оглавление
Поиск в тексте
Документ в силу не вступил


ГОСТ ISO 19860-2017

Группа Е23

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ТУРБИНЫ ГАЗОВЫЕ

Сбор данных и требования к системе контроля изменений для газотурбинных установок

Gas turbines. Data acquisition and trend monitoring system requirements for gas turbine installations

МКС 27.040

ОКПД2 28.11.23.000

Дата введения 2019-06-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И.Баранова" (ФГУП "ЦИАМ им.П.И.Баранова") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 414 "Газовые турбины"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 ноября 2017 г. N 52-2017)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны
по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Азербайджан

AZ

Азстандарт

Армения

AM

Минэкономики Республики Армения

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

Грузия

GE

Грузстандарт

Казахстан

KZ

Госстандарт Республики Казахстан

Киргизия

KG

Кыргызстандарт

Молдова

MD

Институт стандартизации Молдовы

Россия

RU

Росстандарт

Таджикистан

TJ

Таджикстандарт

Туркменистан

TM

Главслужба "Туркменстандартлары"

Узбекистан

UZ

Узстандарт

Украина

UA

Минэкономразвития Украины

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 октября 2018 г. N 743-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 19860-2017 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июня 2019 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 19860:2005* "Газовые турбины. Сбор данных и требования к системе контроля изменений для газотурбинных установок" ("Gas turbines. Data acquisition and trend monitoring system requirements for gas turbine installations", IDT).

________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru. - Примечание изготовителя базы данных.


Международный стандарт разработан Техническим комитетом ISO/ТС 192 "Газовые турбины" Международной организации по стандартизации (ISO).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)


1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на сбор данных и требования к системе контроля для газотурбинных установок и связанных с ними систем (далее - ГТУ). Настоящий стандарт классифицирует и определяет системы мониторинга и соответствующие технические термины.

Настоящий стандарт устанавливает систему для преобразования и проверки достоверности измеренных величин с целью сравнения различных систем, их особенностей и характеристик.


2 Нормативные ссылки

Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные стандарты*. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта.
________________
* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

ISO 2314:1989, Gas turbines - Acceptance tests (Турбины газовые. Приемочные испытания)

ISO 3977-2:1997, Gas turbines - Procurement - Part 2: Standard reference conditions and ratings (Турбины газовые. Технические условия на закупку. Часть 2. Стандартные условия и номинальные характеристики)

ISO 13373-1:2002, Condition monitoring and diagnostics of machines - Vibration condition monitoring - Part 1: General procedures (Мониторинг и диагностика состояния машин. Мониторинг состояния вибрации. Часть 1. Общие методики)


3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

Примечание - Термин "газотурбинная установка" применяется для ГТУ и связанных с ней систем.

3.1 система мониторинга сгорания (combustion-monitoring system), CMS: Оборудование для получения рабочих данных, позволяющее судить о качестве процесса сгорания.

3.2 система сбора данных (data acquisition system), DA: Оборудование для сбора и хранения данных, описывающих состояние газотурбинного двигателя и связанных с ним систем.

3.3 диагностическая система (diagnosis system), DS: Оборудование для определения состояния газотурбинной установки с использованием информации, полученной с помощью DA и TMS.

Примечание - Кроме того, DS может отображать причину реальной ситуации. В расширенной версии могут предлагаться рекомендации в отношении необходимых мер.

3.4 система мониторинга выбросов (emission-monitoring system), EMS: Оборудование для хранения данных, характеризующих выбросы, которые образуются в газотурбинной установке в процессе горения.

3.5 техническое обслуживание по состоянию (maintenance-on-condition), МОС: Процедура, при которой работы по техническому обслуживанию осуществляются только по запросу системы мониторинга.

3.6 система механического контроля (mechanical-monitoring system), MMS: Оборудование для сбора данных о состоянии газотурбинной установки, которые имеют важное значение для ресурса механической конструкции.

3.7 система мониторинга (monitoring system), MS: Оборудование, используемое в том числе для наблюдения за состоянием ГТУ.

Примечание - Рассматривается как общий термин для всех систем, которые выполняют мониторинг газотурбинных установок.

3.8 система мониторинга характеристик (performance-monitoring system), PMS: Оборудование, принимающее данные и отображающее характеристики газотурбинной установки.

Примечание - Параметры включают в основном мощность, эффективность, температуру выхлопных газов и поток выхлопных газов и могут включать оценку состояния компонентов двигателя.

3.9 тренд (trend): Аппроксимация ГОСТ ISO 19860-2017 Турбины газовые. Сбор данных и требования к системе контроля изменений для газотурбинных установок корреляции в пределах допустимого коэффициента корреляции на основе подтвержденных и нормализованных данных.

Примечание - В качестве переменной ГОСТ ISO 19860-2017 Турбины газовые. Сбор данных и требования к системе контроля изменений для газотурбинных установок чаще всего используется время, и тренды, как правило, оцениваются в зависимости от времени работы или рабочих циклов.

3.10 система мониторинга тренда (trend-monitoring system), TMS: Оборудование для получения рабочих данных, описывающих состояние газотурбинной установки, которые используются для расчета краткосрочных и долгосрочных трендов для выбранных параметров.

3.11 валидация (validation): Выявление и устранение и/или замена неправильных значений среди измеренных данных.

3.12 система вибрационного мониторинга (vibration-monitoring system), VMS: Оборудование для мониторинга механических колебаний ротора(ов) и корпуса(ов) газотурбинной установки.


4 Системы контроля и их характеристики

4.1 Общие функции

В тех случаях, когда аспекты безопасности являются чрезвычайно важными (например, для авиационных двигателей), анализ состояния сложных систем уже достиг высокого уровня. Положительное влияние на усилия по техническому обслуживанию, которое сопровождает внедрение систем мониторинга (MS), а также возможность предотвращения сбоев все больше повышает интерес к применению таких систем на крупных электростанциях, где требования к безопасности являются менее строгими. Экономические показатели станции могут быть улучшены с помощью таких систем мониторинга.

Проекты, проведенные в последние годы, показывают тенденции в эксплуатации газовых турбин, которые предсказывают необходимость применения таких систем мониторинга. Кроме того, можно заметить, что параметры, используемые системами мониторинга, в основном те же, которые уже используются имеющейся системой управления. В большей степени MS в сочетании с системой управления и системой регулирования газотурбинной установки составляют единый комплекс. MS рассматривается в качестве неотъемлемой части газотурбинной установки.

Интеграция системы мониторинга и системы управления имеет как преимущества, так и недостатки.

a) Преимущества объединения систем управления и мониторинга:

1) система управления уже имеет значительную информацию о состоянии цикла;

2) MS может использовать систему управления для выполнения необходимых действий;

3) становятся все более популярными системы распределенных и/или удаленных систем.

b) Недостатки объединения систем управления и мониторинга:

1) разработка и проверка системы стали намного более сложными на стадии разработки;

2) возможность введения неожиданной ошибки в другой системе может быть выше на более позднем этапе модификации.

Есть уже много независимых, в том числе интегрированных, коммерчески доступных систем, которые отличаются проектными концепциями, философией эксплуатации и производительности. Поскольку новые системы непрерывно возникают, с помощью этих систем удобно классифицировать и определять технические термины. Кроме того, руководящие принципы будут разработаны, чтобы в будущем позволить сравнение между MS (см. приложение A), и для того, чтобы процесс принятия решений проходил в соответствии с требованиями.

MS могут быть сгруппированы в три уровня (см. рисунки 1 и 2 и рисунок B.1), в которых возрастают сложность и уровень информативности. При применении в эксплуатационных условиях регулярно появляется частичное дублирование стандартов.


4.2 Системы сбора данных

Все системы основаны на DA и, следовательно, должны рассматриваться в качестве основного компонента, ведущего ко всем последующим расширениям. DA существенно лимитируются условиями хранения и эксплуатации.

DA обычно требуют высокого уровня технических знаний и опыта, а также знаний о системе. Таким образом, их использование остается ограниченным опытным персоналом.

ГОСТ ISO 19860-2017 Турбины газовые. Сбор данных и требования к системе контроля изменений для газотурбинных установок

Рисунок 1 - Сбор данных


4.3 Системы мониторинга тренда

TMS (см. рисунок 2) оценивает краткосрочные и долгосрочные тенденции в производительности выбросов выхлопных газов и механического состояния газотурбинных установок. В отличие от DA, данные переменные, соответствующие термодинамическому состоянию, нормированы к стандартным условиям ISO (см. ISO 3977-2) и могут быть помещены в архив длительного хранения.

Преднамеренные отклонения исходных условий от стандартных условий ISO должны быть согласованы между партнерами по контракту. Часто, когда измеренные значения не соответствуют стандартным условиям (см. ISO 3977-2), TMS не дает обычный анализ трендов (например, отклонение удельного расхода топлива) и не экстраполирует предстоящие последствия (например, выбросы ГОСТ ISO 19860-2017 Турбины газовые. Сбор данных и требования к системе контроля изменений для газотурбинных установок).

TMS должна также обеспечить проверку экспериментальных данных, а также логику для выбора элементов из полученных данных и численных алгоритмов, из которых можно построить тенденции. Неправильные измерения должны быть устранены и паразитные данные должны быть идентифицированы и отброшены.

Удобно сравнивать фактические значения с целевыми значениями, которые могут быть получены с помощью анализа цикла для фактических условий. Цикл вычисляется аналитически из измеренных параметров или, если отсутствуют данные, эмпирически путем использования диаграмм и таблиц, которые предоставляются производителем. Выполнение цикла анализа требует данных, которые не всегда могут быть известны эксплуатанту.

Таким образом, можно определить отклонения от проектных значений, которые являются постоянными в течение долгого времени (например, для повышения эффективности), чтобы проверить значения, относящиеся к эксплуатационным расходам (например, удельный расход топлива), и следить за развитием нарушений или сбоев.

ГОСТ ISO 19860-2017 Турбины газовые. Сбор данных и требования к системе контроля изменений для газотурбинных установок

Рисунок 2 - Система мониторинга тренда (TMS)

Современные системы могут также обеспечивать диагностику и консультацию обслуживающему персоналу и эксплуатантам, которые не являются специалистами в данной области.

Для газотурбинных установок основными областями применения являются следующие:

а) все свойства DA и, кроме того, мониторинг трендов на средние и длительные периоды:

- характеристики;

- мониторинг выбросов и отчетность по ним;

- механические рабочие параметры;

b) анализ трендов для:

- выявления развивающихся дефектов;

- прогнозирования отказов;

- оптимизации эксплуатации и технического обслуживания;

- повышения доступности путем обслуживания по состоянию (МОС).


4.4 Сравнение систем

TMS способны выполнять те же задачи, что и DA, но также проверять и нормализовывать измеренные данные. Кроме того, информация на сегодняшний день хранится в банке данных, из которого все значения извлекаются для определения краткосрочных и долгосрочных тенденций.

При использовании DA персонал может сравнить ранее зарегистрированные данные с текущими данными и решить, являются ли значения аномальными и могут ли они в конечном счете привести к трудностям. Более продвинутые системы анализируют тенденции и предсказывают, когда параметры достигнут установленного предела диапазона. Соответствующие предупреждения могут выдаваться оператору.

TMS выполняет эту задачу и указывает на значения, которые могут быть ненормальными и которые могут привести к помехам или сбоям, которые могут повредить станции. Кроме того, TMS может содержать необходимые правила, а также опыт, чтобы рекомендовать необходимые предупредительные меры.

И наконец, очень сложный MS будет похож на DS, что указывает на риски, последствия отказов и необходимых действий, которые необходимо принять, чтобы изменить ситуацию, идентифицированную как неблагоприятную. На этом уровне развития доступны все функции, указанные на рисунке B.1.


5 Подробное рассмотрение систем мониторинга тренда

5.1 Задачи систем мониторинга тренда

5.1.1 Как правило, современная TMS газовой турбины может контролировать следующее:

- термодинамические данные;

- горение, в том числе выбросы в окружающую среду;

- механические аспекты, в том числе вибрации газовой турбины.

Следовательно, в задачи TMS входят определение, индикация и прогнозирование (с соответствующими коэффициентами достоверности) краткосрочных и долгосрочных трендов всех контролируемых параметров.

5.1.2 Соответственно, TMS должна включать следующие элементы:

- систему мониторинга характеристик (PMS);

- систему мониторинга горения (CMS);

- систему мониторинга эмиссии (EMS);

- системы мониторинга механики и вибраций (MMS и VMS).

5.1.3 И наконец, задачи TMS - оценка трендов для будущей диагностики для станции или компонента (см. приложение B), выдача рекомендаций по мероприятиям и в критических ситуациях их непосредственное инициирование.

Это дает возможность эксплуатанту:

- постоянно быть хорошо информированным о состоянии станции;

- быстро приступить к осуществлению необходимых мероприятий.

5.1.4 Результаты TMS также могут указывать на необходимость осмотра или капитального ремонта [при эксплуатации по техническому состоянию (ЭТС)].

При необходимости могут быть выполнены следующие операции:

- осмотры камеры сгорания;

- осмотры компонентов горячей части;

- основные инспекции.


5.2 Система мониторинга характеристик

5.2.1 PMS контролирует следующие параметры:

- электрическую мощность и/или мощность на валу;

- частоту вращения ротора газовой турбины (в случае механического привода);

- расчетные эффективность и/или характеристики газовой турбины;

- расходы: топлива, воздуха на входе и выхлопных газов, воды и/или пара;

- температуру выхлопных газов.

5.2.2 Также контролируются условия окружающей среды с целью приведения характеристик к стандартным условиям (см. ISO 3977-2):

- атмосферное давление;

- температура всасываемого воздуха;

- влажность воздуха.

5.2.3 Кроме того, должны фиксироваться следующие эксплуатационные данные:

- коэффициенты нагрузки и мощности;

- потери давления на входе в компрессор;

- температура на входе в компрессор;

- потеря давления на выходе (или обратное давление из-за станционных условий).

5.2.4 Одной из основных целей PMS является установление общей эффективности процесса вместе с соответствующей неопределенностью; эволюция этих значений с течением времени облегчает принятие решений в отношении оперативных мер, таких как промывка компрессора или техническое обслуживание, а также генерацию бизнес-данных (например, удельные затраты на топливо).

Таким образом, газовую турбину всегда можно поддерживать в наилучшем состоянии и таким образом свести к минимуму удельный расход топлива.

В таблице 1 приведены типичные прямые и косвенные параметры газовой турбины, для которых могут быть построены тренды.

Таблица 1 - Параметры для разработки трендов - мониторинг характеристик

Прямые и косвенные параметры

Применение датчиков

Измеряемые данные для трендового анализа

Обнаружение и/или анализ отказов

Выходная мощность

Выходная мощность

Клеммы генератора

Вал силовой турбины

Вал компрессора

Выходная мощность

Измерения крутящего момента и/или частоты вращения

Частота вращения вала компрессора

Неполное сгорание

Загрязнение компрессора, коррозии и/или эрозия лопаток

Потребление топлива

Измерение массового расхода топлива

Общий расход топлива

Частные расходы топлива

Подача топлива, равномерное распределение по отдельным форсункам

Тепловая эффективность

Косвенное определение выходной мощности, степени подогрева, расхода топлива

Тепловая и/или электрическая эффективность

Загрязнение компрессора, коррозии и/или эрозия лопаток

Неполное сгорание

Температура выхлопных газов

Выхлопной тракт вниз от диффузора турбины

Средние температуры выхлопных газов (отдельные значения, средние значения, максимальные отклонения)

Правильная исходная точка для дальнейшей утилизации тепла

Проблемы целостности системы сжигания

Расход выхлопных газов

Косвенное определение

По балансу масс и энергий

С котлом-утилизатором: меньше выработка пара, больше дополнительного сгорания

Примечание - Дополнительные параметры приведены в таблице 5.


5.3 Системы мониторинга горения и эмиссии

5.3.1 Общие положения

Система мониторинга горения и эмиссии отслеживает:

- состояние процесса горения (см. таблицу 2);

- выхлопные газы, в том числе загрязняющие вещества (см. таблицу 3).

5.3.2 Система мониторинга горения

Система мониторинга горения (CMS) отслеживает параметры, которые характеризуют процесс горения, так как непосредственный контроль процесса горения в настоящее время практически неосуществим.

Эти параметры включают:

- температуру выхлопных газов;

- распределение температуры выхлопных газов непосредственно за газовой турбиной или газогенератором;

- колебания давления в системе сгорания;

- температуру металла.

Условия смешения потоков топлива (первичного, вторичного, пилотного и предварительного смешения) также имеют большое значение.

Таблица 2 - Параметры для разработки трендов - мониторинг горения

Прямые и косвенные параметры

Применение датчиков

Измеряемые данные для трендового анализа

Обнаружение и/или анализ отказов

Температура выхлопных газов

Контроль поперечного сечения в вытяжном канале ниже по потоку от турбины

Средняя температура выхлопных газов

Максимальная температура выхлопных газов

Минимальная температура выхлопных газов

Температура выхлопных газов регистрируется во всех точках

Неполное сгорание во всех камерах сгорания

Равномерная подача топлива во все камеры сгорания

Механическая целостность системы сгорания (горелки, форсунки)

Разброс температур выхлопных газов

Контроль поперечного сечения в вытяжном канале ниже по потоку от турбины

Разброс температур выхлопных газов и соответствующее положение контрольного поперечного сечения

Определение неисправного модуля

Флуктуации давления в системе сжигания

Камера сгорания или переходник к турбине

Амплитуда флуктуаций
давления

Частота флуктуаций
давления

Пульсации пламени с опасностью чрезмерного механического напряжения, которое может привести к механическому резонансу и проблемам горения, таким как обедненное пламя

5.3.3 Система мониторинга эмиссии

Система мониторинга эмиссии (EMS) непрерывно определяет содержание вредных веществ в выхлопных газах, а именно:

- выбросы ГОСТ ISO 19860-2017 Турбины газовые. Сбор данных и требования к системе контроля изменений для газотурбинных установок;

- выбросы ГОСТ ISO 19860-2017 Турбины газовые. Сбор данных и требования к системе контроля изменений для газотурбинных установок;

- все органические соединения;

- содержание кислорода (кислород также обычно измеряется для приведения концентраций к стандартным условиям);

- твердые частицы или пыль (жидкое топливо).

Примечание - Предельно допустимые концентрации некоторых или всех этих загрязнителей зависят от местных требований.

EMS может также определять условия инжекции воды или пара.

С помощью этой информации можно эффективно отслеживать систему эмиссии. Это, в свою очередь, способствует режимам эксплуатации и технического обслуживания, которые сводят к минимуму воздействие газовой турбины на окружающую среду.

Таблица 3 - Параметры для разработки трендов - мониторинг эмиссии

Прямые и косвенные параметры

Применение датчиков

Измеряемые данные для трендового анализа

Обнаружение и/или анализ отказов

Доступ к полной версии этого документа ограничен

Текст документа вы можете получить на ваш адрес электронной почты, заказав бесплатную демонстрацию систем «Кодекс» и «Техэксперт».

Что вы получите:

После завершения процесса оплаты вы получите доступ к полному тексту документа, возможность сохранить его в формате .pdf, а также копию документа на свой e-mail. На мобильный телефон придет подтверждение оплаты.

При возникновении проблем свяжитесь с нами по адресу spp@kodeks.ru

ГОСТ ISO 19860-2017 Турбины газовые. Сбор данных и требования к системе контроля изменений для газотурбинных установок

Название документа: ГОСТ ISO 19860-2017 Турбины газовые. Сбор данных и требования к системе контроля изменений для газотурбинных установок

Номер документа: ISO 19860-2017

Вид документа: ГОСТ

Принявший орган: Росстандарт

Статус: Документ в силу не вступил

Опубликован: Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2018 год
Дата принятия: 09 октября 2018

Дата начала действия: 01 июня 2019
Информация о данном документе содержится в профессиональных справочных системах «Кодекс» и «Техэксперт»
Узнать больше о системах