EN
Промышленная автоматизация "под ключ"
Автоматизация зданий
Системная интеграция
Siemens DF&PD и SBT Partner
Microsoft Partner
Тел.: +38 (044) 351 1077, 492 9977

Теплоэлектростанция. АСУ ТП пылеугольного энергоблока

Полное название проекта:
АСУ ТП пылеугольного дубль-блока на базе ПТК Simatic S7 в части автоматического регулирования.

Описание технологического объекта
Котельный агрегат мощностью 300 МВт Таганрогского котельного завода (ТКЗ) типа ТПП-210А прямоточный, П-образной компоновки, в двухкорпусном исполнении предназначен для сжигания угля марки АШ с жидким шлакоудалением. Котёл рассчитан также на сжигание природного газа, в связи с этим горелки выполнены пылегазовыми. Растопочным топливом служит мазут. Для подсветки топки при неустойчивом горении угля марки АШ используется мазут и природный газ. Схема пылеприготовления индивидуальная с общим для обеих корпусов пылевым бункером и тремя пылесистемами. Каждая пылесистема замкнутого типа с шаро-барабанными мельницами типа ШБМ370-850. Топка каждого котла оснащена 6-ю пылегазовыми горелками производительностью 11,2 т/час каждая, расположенными встречно в один ярус на фронтовой и задней стенках. Транспортировка пыли в топки корпусов производится горячим воздухом, а подача её в пылепроводы по схеме подачи пыли высокой концентрации (ППВК).
Пароводяной тракт котла выполнен четырёхпоточным с самостоятельным регулированием питания и температуры пара по каждому потоку (на корпус 2 потока). Регулирование температуры первичного пара осуществляется впрыском питательной воды в пароохладители (II и III впрыски). Регулирование температуры вторичного пара производится байпасированием части пара помимо регулирующей ступени при помощи трёхходовых регулирующих клапанов. Предельное значение температуры вторичного пара регулируется аварийным впрыском при полном открытии байпасных клапанов. Тракт вторичного пара также четырёхпоточный.
Котлоагрегат ТПП-210А оснащён: двумя центробежными дутьевыми вентиляторами двухстороннего всасывания типа ВДН-24х2, двухскоростными; двумя регенеративными воздухонагревателями типа РВВ-68МА; двумя двухскоростными дымососами типа ДО-31,5.
Паровая турбина типа К-300-240 ХТГЗ конденсационная, одновальная, трёхцилиндровая с регенеративными отборами пара и промперегревом. Парораспределение турбины-сопловое с двумя блоками. В каждом блоке размещено по одному стопорному и по три регулирующих клапана.
Питательная установка состоит из одного основного питательного турбонасоса типа ОСПТ-1150М и одного пускорезервного электронасоса типа ПЭ-600-300 с гидромуфтой.
Сброс нагрузки и пусковые режимы энергоблока обеспечиваются работой БРОУ производительностью 150тонн/час (на корпус).
Регулировочный диапазон нагрузок энергоблока без изменения состава оборудования и горелочного аппарата составляет 300-225 МВт при работе на пылеугольном топливе и 300-180 мВт при работе на природном газе.
Пылеугольный энергоблок эксплуатирется в режимах комбинированного давления пара перед турбиной: в диапазоне изменения нагрузки с 300МВт до 250МВт поддерживается номинальное давление пара перед турбиной 240кгс/см2 воздействием на регулирующие клапана турбины №5,6 до полного их закрытия. При дальнейшем снижении нагрузки энергоблока до 225МВт производится переход на скользящее давление с полностью открытыми регулирующими клапанами турбины №1,2,3,4. Минимальное давление пара перед турбиной имеет уставку 167кгс/см2.


Назначение АСУ ТП
АСУ ТП предназначена для:
1.Управления мощностью энергоблока
2. Выполнения функций первичного, вторичного, третичного регулирования
3. Регулирования технологических параметров энергоблока как в рабочем диапазоне изменения нагрузок, так и в режимах изменения нагрузки и пусковых режимах

Автоматические системы регулирования обеспечивают:
1. Надежную работу контуров регулирования с необходимым качеством регулирования;
2. Развязку контуров регулирования многосвязных систем авторегулирования;
3. Аппаратную диагностику при отказе элементов систем авторегулирования;
4. Дают возможность применения адаптивных систем авторегулирования в зависимости от режима работы основного оборудования, безударное переключение, отслеживание параметров для безударного включения в работу систем авторегулирования;
5. Дают возможность оперативного визуального наблюдения и ведения технологического процесса оператору.

Структура и назначение АСУ
В ходе реализации проекта совместно со службами предприятия были выполнены такие работы:

- демонтированы шкафы аналоговых регуляторов и старая система управления УНИКОНТ;
- выполнен монтаж новых шкафов управления;
- изменены схемы местного управления.

Система управления разделена на две части, у каждого корпуса свой контроллер и собственная система ввода/вывода сигналов.
Система ввода/вывода сигналов – распределенная.
Связь элементов АСУ ТП - с помощью сетевых компонентов Siemens SIMATIC NET PROFIBUS.
Контроллеры: Siemens SIMATIC CPU 414-2DP.
Станции распределенного ввода/выводв Siemens SIMATIC ET200M
Источники питания: Siemens SITOP Power.
Компоненты АСУ размещаются в новых шкафах управления с повышенной защитой от проникновения пыли и влаги.
Операторская станция на базе промышленного компьютера повышенной надежности, установлена на пульте управления котельным оборудованием.

Особенности системы
- высокоточные модули ввода аналоговых сигналов с системной диагностикой позволяют быстро определить причину выхода из строя каждого канала;
- реализовано принудительное переключение регуляторов в дистанционное управление при выходе из строя измерительных каналов;
- модули вывода дискретных сигналов для управления бесконтактными реверсивными пускателями имеют раздельные гальванически развязанные опто-ключи;
- система поддерживает CiR (изменения конфигурации оборудования без останова контроллера) и функцию горячей замены модулей ввода/вывода;
- резервирование реализовано за счет блоков ручного управления (БРУ) на блочном пульте управления. При выходе из строя блоков системы нижнего уровня соответствующие БРУ принудительно переводятся в режим дистанционного управления
- система предусматривает возможность использования в дальнейшем резервирование частично или в полном объеме

Система управления внедрена в два этапа:
1 Этап:
- САР нагрузки блока
- САР первичного пара
- САР вторичного пара
- САР питания котла
Общая длительность работ на объекте по первому этапу (монтаж и пуско-наладка): 1 месяц;
Введено в эксплуатацию: январь 2007 года.

2 Этап:
- САР общего воздуха с коррекцией по О2
- САР разрежения
- Всережимный турбинный регулятор мощности
- Котельный регулятор мощности
Общая длительность работ на объекте по второму этапу: 1 месяц;
Введено в эксплуатацию: сентябрь 2008 года.

Принцип управления
В модернизованной системе управления сохранены привычные оператору элементы управления на блочном пульте управления. Дополнительно установлена операторская станция, которая выполняет функции:
- наглядное отображение технологического процесса;
- управление технологическим процессом в ручном режиме;
- хранение базы данных параметров технологического процесса и отображение этих параметров в виде графиков;
- задание уставок авторегуляторам параметров технологического процесса;
- задание параметров авторегуляторам;
- отображение переходных процессов авторегулирования.

САР нагрузки блока
Нагрузку блока задает КРМ (котельный регулятор мощности). Если КРМ отключить от корпуса, нагрузку корпусу задает
регулятор ОТЗ (ограничители темпа задания расхода), который является корректором задания регуляторам расхода и топлива.
Регуляторы тепловой нагрузки РТН также являются корректорами задания регуляторам расхода топлива.
Двенадцать регуляторов расхода топлива АПП поддерживают заданный процент открытия аэрационных пылепитателей, а в перспективе (после установки расходомеров пыли) будут поддерживать заданный расход топлива.

Особенности САР:
1. Оператор имеет возможность безударно переводить в ручной режим и обратно в автоматический любой из регуляторов АПП и вручную перемещать заслонку (статическая балансировка). Таким образом, оператор сам определяет нагрузку конкретного пылепитателя относительно остальных.
2. Регулятор ОТЗ корректирует задание всем регуляторам АПП включенных в автоматический режим.
3. Регулятор РТН в автоматическом режиме корректирует задание только одному регулятору из каждой группы по следующему принципу: при нагрузке поочередно перемещается регулирующий орган АПП на заданный процент в сторону открытия и регулятор РТН переключает свой выход на следующий АПП (если тот находится в автомате, если нет – данный АПП пропускается). При разгрузке – наоборот, пылепитатели разгружаются. Таким образом, достигается снижение влияния перемещения группы исполнительных механизмов АПП на температуру первичного пара. В противном случае имеем большие колебания температуры за потолочным пароперегревателем.
4. Регулятор РТН в ручном режиме одновременно воздействует на все пылепитали, которые находятся в автоматическом режиме.

САР первичного пара
Температуру первичного пара поддерживают три регулятора:
1. Температуру за ППП поддерживает регулятор тепловой нагрузки РНТ (статическая балансировка);
2. Температуру за ШПП поддержывает регулятор 2-го впрыска РВ-2 (динамическая балансировка);
3. Температуру за КПП ВД поддерживает регулятор второго впрыска РВ-3 (динамическая балансировка).

Особенности САР:
1. Сигналы по температуре НРЧ и ВРЧ последовательно дифференцируются и в суме с основным сигналом подаются на регулятор РТН.
2. Для устранения неравномерности распределения тепла при изменении нагрузки по расходу питательной воды в регулятор РТН вводится сигнал по расходу воды, который после соответствующей нормализации и демпфирования вводится в регулятор РТН как корректирующий сигнал.
3. Параметры настройки регуляторов первичного пара (а также вторичного пара) являются адаптивными. Имеется четыре режима работы котла. Пределы режимов 1, 2, 3 работы котла задаются по расходу питательной воды. Режим – 4 снижение давления пара перед турбиной ниже заданного давления (180 кг/см2). При изменении коэффициента усиления регулятора скачка по выходу регулятора нет.

САР питания блока
Расход питательной воды поддерживают регуляторы питания котла РПК. Регуляторы САУМ корректирует задание регуляторам РПК.
Давление перед турбиной поддерживает регулятор питательного турбонасоса ПТН. Выходы регуляторов ОТЗ нормализуются, усредняются и вводятся в регулятор ПТН как корректирующий сигнал.

Особенности САР:
1. Регуляторы РПК и ПНТ и ОТЗ статически балансируются
2. Регулятор ОТЗ имеет ручной и автоматический режимы работы.
3. Для регулятора ПТН вводится коррекция задания по расходу питательной воды.
4. Для регулятора ПТН реализована схема минимального дросселирования. Введен корректирующий регулятор ПТН, который поддерживает положение заслонок РПК (максимальное положение по четырем ниткам тракта) на заданном значении (80%), и таким образом выводит регуляторы РПК в рабочий диапазон работы исполнительных механизмов.
5. При отключении подогревателей высокого давления ПВД вводится коррекция регуляторам РПК для снижения расхода на заданную величину с заданным темпом. Здесь учитываются однокорпусный и двух корпусные режимы.

САР подачи воздуха и разрежения
1. Регулятор общего воздуха ДВ поддерживает давление воздуха в общем коробе. Регулятор О2 поддерживают заданный процент содержания кислорода в уходящих газах, корректируя задание регулятору ДВ.
2. Давление первичного воздуха поддерживает регулятор вентилятора горячего дутья ВГД (статическая балансировка).
3. Разрежение в топке поддерживает регулятор общего дымососа ДО (динамическая балансировка).

Особенности САР:
1. САУМ корректирует задание регулятоам ДВ.
2. Адаптивные регуляторы ДВ. Различные параметры настройки при работе дутьевого вентилятора на первой и второй скорости.
3. Введен дифференциатор дискретного сигнала по переключению скорости ДВ. Автоматическое прогнозированное изменение выхода ДВ при переключении скоростей.
4. Развязка влияния регулирования подачи общего воздуха на разрежение в топке.

Всережимный турбинный регулятор мощности
ВТРМ является составной частью системы регулирования мощности энергоблока и совместно с котельным регулятором поддерживают мощность как в режиме номинального, так и комбинированного давления пара перед турбиной

Особенности САР:

1. Автоматическое определение рабочего диапазона при постановке на автомат
2. Динамическая балансировка каждого регулятора из произвольной точки в точку задания
3. Автоматический переход между режимами по параметрам давления и положения регулирующего органа
4. Отсутствие автопереключений (колебаний между зонами режимов)
5. Наглядное представление работы и состояния ВТРМ оператору

Котельный регулятор мощности
В соответствии с требованиями министерства топлива и энергетики к регулированию частоты и мощности сети в ОЭС Украины разработан котельный регулятор мощности КРМ, в структуре которого заложены функции первичного, вторичного и третичного регулирования частоты и мощности.

1. Первичное регулирование - изменение мощности энергоблока по статической характеристике при изменении частоты
2. Вторичное регулирование - изменение мощности энергоблока от центрального регулятора с заданной им скоростью
3. Третичное регулирование - регулирование базовой (плановой) мощности энергоблока по заданному суточному графику.

Особенности САР:
1. Ручное и автоматическое изменение мощности энергоблока в целом и корпусов по отдельности
2. Ручное изменение нагрузки обеих корпусов по схеме шагающей синхронизации
3. Мониторинг заданного и выработанного значения мощности, мониторинг отклонения выработки от заданного процента отклонения за: сутки, смены, последний час, последние 15 минут.
4. Реализована возможность задания дополнительной выработки (регулируемое приращение к заданию суточного графика). Позволяет дополнительно вырабатывать электроэнергию, когда точность САУМ выше заданного процента отклонения.

Результаты и эффект внедрения
- реализована система управления мощностью;
- мониторинг заданной и выработанной мощности, сигнализация отклонения;
- реализована возможность задания дополнительной выработки;
- повышена маневренность энергоблока;
- реализована возможность участия энергоблока в регулирования частоты, отработки сигналов противоаварийной автоматики, регулированию перетоков мощности, подключения систем управления энергоблока к общестанционной части;
- экономия топлива за счет управления процессом сжигания по датчикам кислородосодержания;
- увеличения срока службы металла поверхностей нагрева котла за счет улучшения качества регулирования;
- реализованы современные алгоритмы регуляторов;
- произведена замена технически и морально устаревших технических средств, выработавших свой ресурс на современные цифровые комплексы с возможностью отображения и накопления информации.

Типовые задачи:

Ссылки

Дополнительно


  1. Структурная схема

  2. Блок схема регулирования мощности

  3. САР нагрузки блока

  4. САР первичного пара

  5. Панель регулятора температуры за КПП ВД

  6. САР питания блока

  7. САР подачи воздуха и разрежения

  8. Режимы ВТРМ

  9. Панель ВТРМ

  10. КРМ

  11. Панель регулятора КРМ