Автоматизированная система управления тепло-выми процессами котельного агрегата BP-CEX-22-64-485

9 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛО-ВЫМИ ПРОЦЕССАМИ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА BP-CEX-22-64-485

 

Общие сведения

Автоматизация − это применение комплекса средств, позволяющих  осуществлять производственные процессы без непосредственного участия  человека, но под его контролем. Автоматизация  производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости  и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность  машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности. Автоматизация параметров дает значительные преимущества:

а) обеспечивает уменьшение численности  рабочего персонала, т.е. повышение  производительности его труда,

б) приводит к изменению характера  труда обслуживающего персонала,

в) увеличивает точность поддержания  параметров вырабатываемого пара,

г) повышает безопасность труда и  надежность работы оборудования,

д) увеличивает экономичность работы парогенератора.

Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую  защиту, теплотехнический контроль, технологические  блокировки и сигнализацию.

Автоматическое регулирование  обеспечивает ход непрерывно протекающих  процессов в парогенераторе  (питание  водой, горение, перегрев пара и др.)

 

АСУ ТП Пружанской ТЭЦ

Автоматизированная  система управления тепловым процессом (далее АСУ ТП) Пружанской ТЭЦ предусмотрена как единая многоуровневая автоматизированная система управления технологическими процессами на базе программно-технического комплекса (ПТК) состоящего из программируемых логических контроллеров, системы рабочего места оператора, современных программных устройств. Основными целями создания АСУ ТП являются:

- обеспечение  надежного и эффективного автоматизированного  управления основным и вспомогательным  оборудованием в нормальных, переходных  и аварийных режимах работы;

- обеспечение  эксплуатационного персонала достоверной,  достаточной и своевременной  оперативной информацией о протекании  технологических процессов, состоянии  технологического и электрического оборудования, технических средств управления;

- обеспечение  информацией для анализа и  оптимизации работы оборудования, планирования его ремонта;

- повышение  надежности работы оборудования, снижение риска тяжелых аварий;

- улучшение  условий труда эксплуатационного  персонала.

 

Краткие сведения об объектах автоматизации

1. Основное оборудования мини-ТЭЦ типа Bio Power 5 DH на местных видах топлива комплектной поставки фирмы WARTSILA (Финляндия) размещается в отдельно строящемся здании и включает в себя:

- паровой  котел (Do=21,7 т/ч; Р=6,4 МПа; t=485⁰С);

- паровая  турбина с противодавлением (N_э=3,7 МВт);

- вспомогательное  оборудование паровой турбины  в объеме поставки изготовителя;

- топливную  систему;

- водно-химический  режим;

- сетевую  установку.

2. Вспомогательное оборудование главного корпуса, не входящее в поставку фирмы «Wartsila» (насосы и трубопроводы дренажных, сточных и продувочных вод).

3. Оборудование сооружений очистных сточных вод и насосной станции противопожарного водоснабжения.

Концепция АСУ  ТП мини-ТЭЦ

Система управления.

Система управления и контроля состоит из программируемого логического контроллера (ПЛК) главной системы управления и двух рабочих мест оператора. Рабочие  места оператора располагаются  на щите управления станцией и являются дублирующими. Рабочие места оператора  и ПЛК соединены в одно целое  посредством сети Ethernet и обмен информацией между ними выполняется с помощью технологии коммутации.

В качестве ПЛК применен контроллер типа Siemens S7-400 устанавливаемый на центральном пульте управления в помещении щита управления.

Функциональная  структура АСУ ТП (главная система  управления).

АСУ ТП предназначена  для выполнения:

- информационных  функций;

- управляющих  функций;

- вспомогательных  функций.

1. Информационные функции:

- сбор  и обработка информации от  датчиков аналоговых сигналов 4…20 мА, термопар и термометров сопротивления,  также оснащенных трансмиттерами  температуры 4…20 мА;

- представление  информации на цветных дисплеях  в виде фрагментов мнемосхем  в графической форме;

- регистрация  параметров и событий в системе  единого времени;

- предупредительная  и аварийная сигнализация;

- автоматическое  протоколирование и архивирование  параметров технологического процесса.

2. Управляющие  функции:

- дистанционное  управление запорной и регулирующей  арматурой и механизмами С.Н.;

- технологические  защиты, блокировки, АВР;

- автоматическое  регулирование технологическими  процессами.

3. Вспомогательные  функции:

- диагностика  микропроцессорных устройств;

- метрология  измерительных каналов;

- настройка  ПТК и отладка алгоритмов и  др.

 

Организация управления основным оборудованием  мини-ТЭЦ

Рабочее место оператора.WOIS (система рабочего места оператора Wartsila) используется для мониторинга состояния и параметров технологического процесса электростанции. Она визуализирует информацию и облегчает работу оператора. В качестве рабочей платформы WOIS используется операционное программное обеспечение Wonderwads Intouch PC. Рабочее место WOIS включает несколько технологических дисплеев для наблюдения за работой электростанции. Технологические дисплеи представляют графические изображения с информацией об измеренных значениях и состоянии систем электростанции. Сигналы о неисправностях на электростанции представляются в перечне аварийных сигналов и выводятся на принтер аварийных сигналов. В структуру рабочего места оператора включен также инструмент отчетности WISE, который обеспечивает платформу для долгосрочной отчетности и диагностики электростанции. Документальная копия информации на дисплеях выполняется лазерным принтером.

 

Система безопасности

Система безопасности (СБ) решена в виде аппаратно-реализованной  системы безопасности. СБ будет обеспечивать безопасное включение котла и  будет препятствовать запуску котла, пока система не будет аквитирована и условия, необходимые для запуска котла, не будут соблюдены.

Защита  котла спроектирована и изготовлена  с соблюдением стандарта EN61508/511.

Информация  о состоянии СБ полностью отображается на рабочем месте оператора.

 

Локальное управление

Кроме контроля и управления основным циклом технологического процесса с основного контроллера  предусматриваются независимые  контроллеры предоставляемые поставщиками оборудования  для отдельных звеньев  процесса:

- станции  очистки воды;

- электростатического  фильтра;

- системы  управления и безопасности турбины.

ПЛК отдельных  подсистем являются автономными  контроллерами, которые отвечают за эффективную и безопасную работу этих подсистем. Эти ПЛК, в основном, относятся к семейству Siemens-S7 и подключены к главной системе автоматизации через шину Profibus DP. Наблюдение за подсистемами, управляемыми отдельными ПЛК, осуществляется с помощью главной системы управления.

В нормальной ситуации оборудование управляется  с помощью ПЛК, но возможно также  управление некоторым оборудованием  в ручном режиме с локального пульта управления. Локальные панели управления используются, в основном, для электродвигателей, обеспечивающих перемещение топлива  и золы, а также для управления вращением колосниковой решетки, что  облегчает действия по ее техническому обслуживанию.

 

Первичные средства автоматизации основного  оборудования

Для измерения  параметров процесса предусматривается  использовать следующую аппаратуру:

1. Измерение  температуры.

В качестве датчиков используются термометры сопротивления  типа Pt100 (4-х проводное подключение), оснащенные трансмиттерами температуры 4-20 мА и термопары типа К (NiCrNi), которые также оснащаются трансмиттерами температуры 4-20 мА. Трансмиттеры, как правило, встроены в головку датчика, однако, в зависимости от условий процесса могут устанавливаться в соединительной коробке или в шкафу контроллера.

2. Измерение  давления и разности давления.

Используются  аналоговые (4-20 мА) преобразователи  давления и разности давления. Для  установки «по месту» используются также механические датчики.

3. Измерение  расхода.

Для измерения  расхода используются магнитные  расходомеры, а также диафрагмы  для измерения методом переменного  перепада давления (пар).

4. Измерение  уровня.

Используются  аналоговые (4-20 мА) преобразователи  давления и разности давления.

Уровень в бункере котла измеряется при  помощи ультразвукового измерительного устройства.

Индикаторы  уровня воды – электронного типа.

5. Измерение  О₂, СО, прозрачности дымовых газов.

Предполагается  для измерения О₂ и СО использовать анализаторы

 АВВ  / Emerson, для измерения прозрачности дымовых газов использовать прибор Durag / Sick, поставляемые комплектно с оборудованием электростанции.

 

Система регулирования и защиты основного  оборудования

Система регулирования электростанции предусматривает:

- Регулирование давления в камере сгорания, за счет управления скоростью вращения вентилятора топочного газа;

- Регулирования  температуры в камере сгорания;

- Регулирования  расхода воздуха для горения;

- Регулирование  расхода питательной воды и  уровня в барабане котла;

- Регулирование  давления основного пара;

- Регулирования  температуры основного пара;

- Регулирование  давления питательной воды;

- Регулирование  уровня в резервуаре питательной  воды;

- Регулирование  уровня конденсата в конденсаторе.

Для обеспечения  безопасности котла при повышении  давления или температуры основного  пара предусмотрен предохранительный  клапан.

 

Посты управления

Основное  оборудование системы управления электростанции (автоматизированное рабочее место, принтеры, система ПЛК, система безопасности и т.д.) располагаются на щите управления в главном корпусе. Исключение составляют удаленные устройства ввода-вывода, некоторые панели ПЛК подсистем  и локальные пульты управления. Локальные  пульты управления расположены в  технологической зоне, недалеко от соответствующего оборудования.

Схема управления шнеком подачи топлива включает преобразователь частоты А1 Vacon NX-45,0/0,4 , контроллер Сименс Симатик S-700, промежуточное реле КV1 ABB, переключатель SA1 на панели защит котла, автоматические выключатели, выключатели безопасности.