Автоматизированная система управления технологическими процессами для котельной установки ст. № 4 ТЭ
Сегодня
внедрение автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ
ТП) является одним из способов повышения эффективности работы энергетического
оборудования. Так, в рамках инвестиционной программы по модернизации
энергетического оборудования станций ОАО «ТГК-1» НПФ «Ракурс» осуществил
поставку и внедрение современной системы управления для котельной установки ст.
№4 Василеостровской ТЭЦ-7, которая позволила повысить надежность, безопасность
и технико-экономические показатели работы.
ООО
«НПФ «Ракурс», г. Санкт-Петербург
Объектом
автоматизации является котельная установка барабанного типа, построенная на ТЭС
с поперечными связями – ТЭЦ-7 ОАО «ТГК-1» г. Санкт-Петербург. Котел –
однобарабанный, вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией, газоплотный,
с мембранными экранами. Поставлен АО «Сибэнергомаш».
Основное топливо котла –
природный газ, резервное – мазут. Сжигание топлива обеспечивается четырьмя
газомазутными, вихревыми горелками. Горелки предназначены для раздельного
сжигания газа и мазута. Производительность горелки по газу составляет 3240
нм3/ч. В каждой горелке установлена мазутная форсунка паромеханического
распыления производительностью 3000 кг/ч. Номинальное давление мазута – 3, 43
МПа, а давление пара -0, 39–0, 49 МПа. Номинальная производительность котла 160
т/ч перегретого пара с температурой 540 °С и давлением 9, 8 МПа. Давление пара в
барабане 10, 7 МПа. Температура питательной воды (ПВ) – 215 °С.
Решение и
характеристики системы автоматизации
Одним из
основных требований к автоматизированной системе управления технологическим
процессом (АСУ ТП) котла ст. № 4 явилось ее проектирование как части
интегрированной системы автоматизированного управления ТЭЦ-7, в которую в
дальнейшем составными частями должны войти АСУ ТП котлов К-5 – К-9,
турбогенераторов ТГ-З – ТГ-5, АСУ ТП «Вспомогательные системы», а также другие
общестанционные системы управления.
Разработанная
АСУ ТП гарантирует достоверность и бесперебойность получения информации о
состоянии технологического процесса, надежность работы технологического
оборудования. Для обеспечения указанных выше свойств были применены схемы
резервирования на всех уровнях сбора и обработки данных, резервирования
коммуникации уровней между собой, резервирования питания оборудования.
АСУ ТП
«Котел 4» построена на базе средств комплексной автоматизации PCS7 фирмы
Siemens в виде двухуровневой распределенной системы управления (верхнего и
нижнего уровней), в соответствии с технологической структурой объекта
управления и декомпозицией технологического процесса по агрегатному,
функционально-групповому и иерархическому принципу.
Верхний
уровень реализован в виде двух автоматизированных рабочих мест оператора котла
и инженерной станции. На пульте оператора размещены мониторы, клавиатуры и
«мышки» АРМов оператора. ПТК обеспечивает обновление информации на экранах
мониторов на рабочих местах с интервалом не более 2 сек. для аналоговых и
рассчитываемых величин.
Нижний уровень реализован на базе
дублированных программируемых логических контроллеров (ПЛК) SIMATIC S7–400
фирмы Siemens. Каждый ПЛК включает в свой состав:
- корзину S7–400 с 9 слотами;
- модуль процессора;
- модуль питания;
- два
коммуникационных модуля для связи с Industrial Ethernet.
Для
дублирования функции аварийного останова котла по защитам предусмотрено
резервирование входных и выходных каналов симметричной установкой двух
одинаковых модулей в две станции ET200M двухканальной системы распределенного
ввода-вывода программируемого контроллера S7‑400H Siemens. При такой
конфигурации обеспечивается дублированное управление оборудованием, участвующим
в аварийном останове котла, и сохранение возможности останова даже в случае
выхода из строя одного их модулей или каналов.
Управление
силовым оборудованием и прием сигналов, не участвующих в защитах, реализовано с
применением двухканальной переключаемой конфигурации. Такая конфигурация
строится на основе резервированной сети PROFIBUS-DP и станций распределенного
ввода-вывода ET200M. Каждая линия резервированной сети PROFIBUS-DP имеет
одноканальную конфигурацию и подключается к одной из двух подсистем S7-400H. В
активном состоянии находится линия, подключенная к ведущей системе S7-400H.
Связь
верхнего и нижнего уровней осуществляется с помощью двух независимых
дублированных сетей Ethernet через дублированный PCS-сервер. Для этого в каждой
«корзине» дублированного контроллера установлено по два сетевых модуля.
Таким
образом, АСУ ТП «Котел 4» предусматривает необходимое резервирование
технических и программных средств, обеспечивающих безаварийное управление котлом,
что гарантирует выполнение функций АСУ ТП без капитальных ремонтов и
модернизации не менее 10 лет.
ПТК имеет функциональные
подсистемы, реализующие:
- сбор, обработку и распределение
первичной информации;
- передачу данных и обмен
информацией в пределах ПТК;
- дистанционное управление
приводами исполнительных и других механизмов объекта управления;
- автоматическое регулирование и
автоматическое управление технологическими объектами управления (ТОУ);
- технологические защиты и
защитные блокировки;
- технологическую и системную
сигнализацию;
- представление информации и
человекомашинный интерфейс;
- выполнение
необходимых расчетов.
Таким образом, новая система НПФ
«Ракурс» обеспечивает:
- подготовку к пуску и пуск
котлоагрегата из различных тепловых состояний в автоматизированном режиме;
- работу котла в режиме
автоматического регулирования при любых изменениях его нагрузки в диапазоне от
45 до 100% от номинального (160 т/час) значения на газе и мазуте, а также при
совместном сжигании жидкого и газообразного топлива;
- исполнение режима планового
останова котлоагрегата в автоматизированном режиме и режима экстренного
останова котлоагрегата в случае возникновения аварийной ситуации;
- исполнение переходных режимов
котлоагрегата с газа на мазут и с мазута на газ;
- управление котлоагрегатом
сменным оперативным персоналом из помещения группового щита управления;
- отображение технологических
процессов и состояния оборудования с обеспечением управления в реальном
масштабе времени;
- регистрацию, накопление и
представление ретроспективной информации о значениях всех необходимых
технологических параметров котлоагрегата, оборудования АСУ ТП и событиях
системы, включая управление;
- управление в пусковых,
нормальных, переходных, предаварийных и маневренных режимах;
- защиту теплоэнергетического и
электротехнического оборудования при аварийном отклонении значений
технологических параметров и возникновении внештатных ситуаций;
- выполнение
расчетных задач, необходимых для анализа работы котла (при условии предоставления
разработчику алгоритмов и методик расчета заказчиком).
Наряду с
решением производственно-эксплуатационных задач внедрение современной системы
управления позволяет эффективно использовать топливо во всех режимах работы
котла, увеличить срок эксплуатации оборудования и сократить внеплановые
ремонтные работы за счет контроля операций пуска и останова котла. Информация о
работе оборудования предоставляется оператору котла в удобном виде, что
позволяет быстро и эффективно реагировать на возникающие задачи по
эксплуатации.
Сотрудничество ООО «НПФ «Ракурс»
с ТЭЦ-7 продолжается, и в настоящее время на ТЭЦ-7 внедрена также АСУ ТП
турбоагрегата ст. № 3, построенная по принципам, заложенным при внедрении АСУ
ТП «Котел 4».
Посетители также читают:
АСУ ТП котельной Автоматизированная система управления котельной включает автоматику безопасности котельной, контроля, регистрации параметров, сигнализации, управления тепловыми процессами, выполняет информационные и управляющие функции
