Розроблення системи антипомпажного захисту газоперекачувальних агрегатів на базі апаратно-програмних засобів контролю вібрації

Автор(и)

  • Леонід Михайлович Заміховський Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0002-6374-8580
  • Олена Леонідівна Заміховська Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0003-0775-0472
  • Наталія Іванівна Іванюк Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0002-1034-710X
  • Олександра Юрієвна Мірзоєва Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0002-7319-2264
  • Микола Ярославович Николайчук Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0001-6185-2272

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337736

Ключові слова:

явище помпажу, вібраційний контроль, САУ ГПА, екстраполяційна модель, ТІА-Portal, антипомпажний клапан

Анотація

Об’єктом дослідження є нестаціонарний процес зриву потоку газу в нагнітачі газоперекачувального агрегату (ГПА), що супроводжується помпажними коливаннями. Проблематика полягає у комплексності підходу при створенні та експлуатації систем антипомпажного захисту на базі удосконалених процедур, алгоритмів та уніфікованих апаратно-програмних засобів.

Розроблено процедуру прогнозування помпажних коливань при послідовній роботі двох компресорних станцій. Особливістю є обробка інформації про динаміку технологічних параметрів на реальному об’єкті в передпомпажному і помпажному режимах для побудови екстраполяційної моделі з корекцією. Забезпечено допустиму похибку прогнозування з приведенням до середньоквадратичного відхилення 10–15%.

Розроблено систему антипомпажного захисту ГПА з функціональністю прогнозування на основі параметрів зсуву та вібропереміщення задньої опори нагнітача у вертикальному і горизонтальному напрямках. Розроблено апаратно-програмні засоби на основі PLC S7-1200, модуля вібрації SM 1281 та CMS2000 VIB-SENSOR. Система забезпечує контроль вібропереміщення задньої опори нагнітача ГПА в діапазоні від 0 до 80 мкм, при робочій точці «оптимальна» – 40 мкм. Забезпечено допустиму відстань до об’єкту контролю до 30 м, без втрати якості вібросигналів.

Розроблено диспетчерський інтерфейс з функціями візуалізації, архівування, аварійної сигналізації технологічних параметрів та розрахунку прогнозованого значення до моменту часу виникнення помпажних коливань.

Розроблено підсистему керування станційним антипомпажним клапаном з індикацією стану закриття або відкриття на основі розробленого алгоритму FB1 «Program», що враховує параметри вібраційного стану об’єкту

Біографії авторів

Леонід Михайлович Заміховський, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Олена Леонідівна Заміховська, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Наталія Іванівна Іванюк, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Олександра Юрієвна Мірзоєва, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Асистент

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Микола Ярославович Николайчук, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Посилання

  1. Alsuwian, T., Amin, A. A., Iqbal, M. S., Maqsood, M. T. (2023). A review of anti-surge control systems of compressors and advanced fault-tolerant control techniques for integration perspective. Heliyon, 9 (9), e19557. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e19557
  2. Bentaleb, T., Cacitti, A., De Franciscis, S., Garulli, A. (2015). Model Predictive Control for pressure regulation and surge prevention in centrifugal compressors. 2015 European Control Conference (ECC), 3346–3351. https://doi.org/10.1109/ecc.2015.7331051
  3. Mirsky, S., Jacobson, W., Tiscornia, D., McWhirter, J., Zaghloul, M. (2012). Development and design of antisurge and performance control systems for centrifugal compressors. Proceedings of the Forty-Second Turbomachinery Symposium. Available at: https://core.ac.uk/download/pdf/147258448.pdf
  4. Daniarta, S., Wardana, A. N. I., Rosita, W. (2016). Performance evaluation of compressor anti-surge control based on model predictive in ammonia plant. 2016 International Seminar on Application for Technology of Information and Communication (ISemantic), 75–79. https://doi.org/10.1109/isemantic.2016.7873813
  5. Chetate, B., Zamoum, R., Fegriche, A., Boumdin, M. (2013). PID and Novel Approach of PI Fuzzy Logic Controllers for Active Surge in Centrifugal Compressor. Arabian Journal for Science and Engineering, 38 (6), 1405–1414. https://doi.org/10.1007/s13369-013-0601-6
  6. Kolnsberg, A. (1979). Reasons for Centrifugal Compressor Surging and Surge Control. Journal of Engineering for Power, 101 (1), 79–86. https://doi.org/10.1115/1.3446465
  7. Hou, Y., Wang, Y., Pan, Y., He, W., Huang, W., Wu, P., Wu, D. (2023). Vibration-based incipient surge detection and diagnosis of the centrifugal compressor using adaptive feature fusion and sparse ensemble learning approach. Advanced Engineering Informatics, 56, 101947. https://doi.org/10.1016/j.aei.2023.101947
  8. Dietel, F., Schulze, R., Richter, H., Jakel, J. (2012). Fault detection in rotating machinery using spectral modeling. 2012 9th France-Japan & 7th Europe-Asia Congress on Mechatronics (MECATRONICS) / 13th Int’l Workshop on Research and Education in Mechatronics (REM), 353–357. https://doi.org/10.1109/mecatronics.2012.6451032
  9. Niccolini Marmont Du Haut Champ, C. A., Silvestri, P., Ferrari, M. L., Massardo, A. F. (2020). Signal Processing Techniques to Detect Centrifugal Compressors Instabilities in Large Volume Power Plants. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 142 (12). https://doi.org/10.1115/1.4048910
  10. Sandoval, O. R., Machado, L. H. J., Hanriot, V. M., Troysi, F., Faria, M. T. C. (2022). Acoustic and vibration analysis of a turbocharger centrifugal compressor failure. Engineering Failure Analysis, 139, 106447. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2022.106447
  11. Liśkiewicz, G., Kulak, M., Sobczak, K., Stickland, M. (2020). Numerical Model of a Deep Surge Cycle in Low-Speed Centrifugal Compressor. Journal of Turbomachinery, 142 (12). https://doi.org/10.1115/1.4048328
  12. Hurinenko, V. M., Ivanyshyn, V. P. (2012). Pidvyshchennia efektyvnosti ekspluatatsiyi kompresornoi stantsiyi KS «Dolyna». Naukovi visti: Halytska akademiya, 2 (22), 29–36.
  13. Hrudz, Ya. V. (2012). Prohnozuvannia tekhnichnoho stanu hazoperekachuvalnykh ahrehativ. Rozvidka ta rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch, 4 (45). Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/rrngr_2012_4_19
  14. Bliaut, Yu. Ye. (2013). Avtomatychna identyfikatsiya pompazhnykh kharakterystyk hazoperekachuvalnykh ahrehativ z hazoturbinnym pryvodom dlia efektyvnoho rehuliuvannia. Ivano-Frankivsk: Ivano-Frankivskyi nats. tekh. un-t nafty i hazu, 20. Available at: https://www.library.nung.edu.ua/katalog-avtoreferatiiv-disertatsiii-zakhishchenikh-v-iifntung-z-fondu-ntb.html
  15. Zamikhovska, O. L., Zamikhovskyi, L. M., Ivaniuk, N. I. (2021). Rozrobka protsedury prohnozuvannia vynyknennia pompazhnykh yavyshch pry poslidovniy roboti dvokh kompresornykh stantsiy. X Naukova konferentsiia «NAUKOVI PIDSUMKY 2021 ROKU». Kharkiv, 21. Available at: https://entc.com.ua/download/%D0%97%D0%B1%D1%96%D1%80%D0%BA%D0%B0_%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%85_%D0%BF%D1%80%D0%B0%D1%86%D1%8C_%D0%9D%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%96_%D0%BF%D1%96%D0%B4%D1%81%D1%83%D0%BC%D0%BA%D0%B8_2021.pdf
  16. SIMATIC STEP 7 Basic/Professional V17 and SIMATIC WinCC V17. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/109798671/simatic-step-7-basic-professional-v17-and-simatic-wincc-v17?dti=0&lc=en-UA
  17. Zamikhovskyi, L., Nykolaychuk, M., Levytskyi, I. (2024). Organizing the automated system of dispatch control over pump units at water pumping stations. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (2 (131)), 61–75. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.313531
  18. Adasovskyi, B. I., Zamikhovskyi, L. M. (2014). Diahnostuvannia system. Ivano-Frankivsk: IFNTUNH, 116.
  19. Zamikhovskyi, L. М., Zamikhovska, О. L., Ivaniuk, N. І., Pavlyk, V. V. (2020). Improvement of the automatic control system of gas-pumping units taking into account their technical condition. Oil and Gas Power Engineering, 2 (34), 84–95. https://doi.org/10.31471/1993-9868-2020-2(34)-84-95
  20. PID Control with PID_Compact for SIMATIC S7-1200/S7-1500. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/100746401/pid-control-with-pid_compact-for-simatic-s7-1200-s7-1500?dti=0&lc=en-US
  21. Condition Monitoring Systems. SIPLUS CMS1200. SM 1281 Condition Monitoring. Operating Instructions. Available at: https://cache.industry.siemens.com/dl/files/490/109481490/att_885698/v1/cms1200_sm1281_operating_manual_en-US_en-US.pdf
  22. Zamikhovskiy, L., Ivanuyk, N. (2017). Control system of operation of gas pumping unit taking into account its technical condition. PEN Conference Systems, Innovative Ideas in Science.
Розроблення системи антипомпажного захисту газоперекачувальних агрегатів на базі апаратно-програмних засобів контролю вібрації

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-08-29

Як цитувати

Заміховський, Л. М., Заміховська, О. Л., Іванюк, Н. І., Мірзоєва, О. Ю., & Николайчук, М. Я. (2025). Розроблення системи антипомпажного захисту газоперекачувальних агрегатів на базі апаратно-програмних засобів контролю вібрації. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(2 (136), 117–132. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337736

Номер

Том 4 № 2 (136) (2025): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Leonid Zamikhovskyi, Olena Zamikhovska, Nataliia Ivanyuk, Oleksandra Mirzoieva, Mykola Nykolaychuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.