Автоматизированная система управления технологическими процессами котельной

Назначение

АСУТП котельной (в дальнейшем - система) предназначена для автоматизации контроля и управления работой котельной, содержащей паровые или водогрейные котлы, работающие на угле, газе или жидком топливе.

Цели внедрения

АСУТП котельной предназначена для:

• автоматического управления работой котельной;
• повышения надежности работы оборудования котельной за счет комплексного контроля его состояния, применения селективных токовых защит и частотно-регулируемых приводов;
• снижения затрат на топливо, электроэнергию и воду за счет оптимизации режимов работы котлов и применения частотно-регулируемых приводов;
• снижения затрат на ремонт оборудования за счет своевременного принятия мер по устранению неполадок, а также планирования мероприятий по их предупреждению;
• сокращения дежурного и обслуживающего персонала, уменьшения фонда оплаты труда и связанных с ним накладных расходов;
• повышения точности, достоверности и оперативности получения информации о состоянии котлового оборудования, расходе воды, пара и электроэнергии для принятия правильных управленческих решений, в том числе, в аварийных ситуациях;
• предоставления информации о состоянии оборудования дежурному персоналу котельной в удобном для восприятия виде (технологические мнемосхемы котельной с индикацией значений технологических параметров и их отклонений);
• регистрации контролируемых параметров и событий, автоматического архивирования их в базе данных, предоставления информации из базы данных в виде трендов, таблиц, диаграмм;
• расчета общих и удельных показателей работы котельной по данным приборов учета электроэнергии, воды, пара и тепла;
• автоматической регистрации действий дежурного оператора, в том числе в аварийных ситуациях, для повышения уровня ответственности оперативного персонала;
• формирования сменных, суточных и месячных отчетов о работе котельной.

АСУТП котельной реализует следующие функции:

• измерение технологических параметров;
• технологические защиты и блокировоки;
• автоматическое поддержание технологических параметров в заданных пределах;
• автоматическое и дистанционное управление технологическим оборудованием;
• учет энергоресурсов;
• расчет технико-экономических показателей работы котельной;
• представление оперативному персоналу на мониторах информации о состоянии технологического и полевого оборудования, а также о работе ПТК (программно-технического комплекса);
• регистрация и архивирование значений технологических параметров, работы АСУТП котельной, действий оператора и других событий в системе, формирование и вывод протоколов и отчетов на печать (автоматически или по запросу оператора).

АСУТП позволяет управлять оборудованием котельной:

• автоматически, с отображением хода технологического процесса на АРМ (автоматизированном рабочем месте) оператора;
• дистанционно с АРМ оператора;
• вручную с местных пультов управления.

Основной вид управления — автоматический.

Система позволяет решать следующие задачи функционально-группового (автоматического) управления:

• поддержание номинальных технологических режимов;
• останов котла.

При розжиге или при другой необходимости осуществляется дистанционное управление с АРМ.

Структура

АСУТП котельной строится по двухуровневой схеме управления. Нижний уровень управления (уровень контроллеров) реализует задачи локальной автоматики: ТЗиБ (технологических защит и блокировок), регулировок, измерения параметров, передачи их на верхний уровень управления. Верхний уровень (уровень АРМ оператора) решает задачи сбора, отображения и хранения данных, функционально-группового (ФГУ) и дистанционного управления, задачи вычисления удельных и интегральных параметров работы котельной. В АСУТП котельной входят контроллер функционального узла (КФУ) котлов (по одному на каждый котел) и общекотельного оборудования, шкаф питания и коммуникаций, автоматизированные рабочие места и сервер баз данных (БД) и приложений.

Управление котельной осуществляется с АРМ оператора, которое для надежности дублируется путём его «горячего» резервирования. Для обслуживания, проведения регламентных работ и настройки системы предназначен АРМ обслуживания АСУТП. Для управления потоками данных и хранения информации предназначается сервер БД и приложений.

Окупаемость АСУТП зависит от размеров котельной, степени автоматизации и определяется следующими факторами:

• Значительное повышение надежности работы системы автоматики за счет минимизации количества реле, ключей, переключателей (замена «релейной логики» логикой аппаратно-программной) и применения современных микропроцессорных устройств и силовых переключающих элементов с неограниченным сроком службы.
• Повышение статической и динамической точности регулирования параметров котла за счет новых алгоритмов цифрового регулирования, что позволяет обеспечить значительную экономию топлива. Возможность полностью автоматизировать управление котлом, включая пуски и останов.
• Передача системе управления части ответственных операций, требующих точности исполнения, в частности, реализация алгоритмов автоматического планового и аварийного безударного останова котла, что позволяет повысить срок службы технологического оборудования, снизить расход электроэнергии, улучшить условия труда эксплуатационного персонала.
• Возможность организации автоматического регулирования работы котельной в целом - обеспечение автоматической разгрузки и подгрузки котлов, перераспределение нагрузок между котлами при аварийном или плановом останове одного из них и т.п.
• Исключение до 10-15 км кабелей, металлоконструкций для их прокладки, затрат на проектные и монтажные работы. Уменьшение количества пультов и панелей на щите управления и занимаемой ими площади.
• Обеспечение точного и достоверного, в режиме реального времени, учета и контроля технологических параметров котлов за счет отказа от устаревших и самопишущих приборов. Исключение таких негативных факторов, как изношенные средства и приборы измерений с низкими метрологическими характеристиками, ошибки при снятии и обработке показаний, низкая информативность и значительная трудоёмкость процесса обработки данных в силу их ручного сбора.
• Доступность системы для людей с разной степенью подготовки к работе на компьютере.
• Простота работы с архивами и широкие возможности визуализации технологического процесса, с динамизацией мнемосхем, использующей гистограммы, графические и цифровые сигнализаторы, псевдострелочные приборы, тренды.
• Защита от неправильных действий оператора и несанкционированного вмешательства в работу оборудования путем организации системы индивидуальных паролей и допусков и обеспечения диалогового режима «машина-оператор».
• Возможность осуществлять диагностику состояния технологического оборудования и предупреждать развитие аварийных ситуаций.
• Возможность измерения и автоматического вычисления технико-экономических показателей работы котельной (теплопроизводительность, КПД и т.д.)
• Возможность организации подсистемы управления сетевыми насосами с использованием частотных преобразователей, что позволяет:
• -обеспечить плавный и безударный пуск электродвигателей, что увеличивает их срок службы;
• - минимизировать потери, связанные с регулированием давления в сети за счет исключения запорно-регулирующей арматуры;
• - существенно уменьшить эксплуатационные затраты, связанные с обслуживанием насосных агрегатов за счет исключения гидроударов и обеспечения стабильных давлений в трубопроводах сети, а следовательно, увеличения срока службы сальниковых уплотнений, а также исключение/снижение затрат на обслуживание запорно-регулирующей арматуры.
• Возможность организации подсистемы управления тяго-дутьевыми агрегатами с использованием частотных преобразователей, что позволяет:
• - повысить на 20-30 % КПД и срок эксплуатации электродвигателей;
• - снизить потребленную электроэнергию на 20-30 %;
• - обеспечить оптимальный режим горения топлива в топке котла, а, следовательно, на 3-5 % уменьшить потребление топлива;
• - предупреждать возможные аварийные ситуации за счет обработки более 20 параметров состояния электроприводов.
• Снижение общей численности эксплуатационного персонала.
• Улучшение условий труда оперативного персонала за счет:
• - уменьшения количества контролируемых приборов (всё на экране);
• - уменьшения шума и тепловыделения;
• - улучшения условий при выполнении операций (управление с клавиатуры, а не с панелей управления шкафов).
• Возможность объединения локальных АСУ ТП в единый комплекс и организации АСУ предприятия в целом.

Срок окупаемости АСУТП котельных составляет 2, 5...4 года.

Внедрение нового проекта на котельной Харвутинской площади ЯГКМ
Внедрение АСУ ТП котельной обеспечит возможность: функционирования оборудования в автоматическом режиме; предоставления полной информации о состоянии оборудования на уровень диспетчерского управления; местного управления с предоставлением сигнализации и индикации о состоянии оборудования при проведении пуско-наладочных работ и в случае нештатных ситуаций; надежной, безаварийной и бесперебойной работы оборудования; сокращения численности обслуживающего персонала; повышения качества теплоносителя системы отопления