Вопросы автоматизации Нового энергоблока Абаканской ТЭЦ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вопросы автоматизации Нового энергоблока Абаканской ТЭЦ

Старостин Ю.П., ведущий инженер цеха ТАИ

Абаканская ТЭЦ (филиал ОАО «Енисейская территориальная генерирующая компания (ТГК-13)») является крупнейшим предприятием энергетического комплекса Республики Хакасии и основным поставщиком тепловой энергии для Абакана. Она обеспечивает теплом более 80% потребителей жилищно-коммунального сектора, а также крупнейшие предприятия города. В настоящее время реализовался крупный инвестиционный проект по строительству нового энергоблока Абаканской ТЭЦ. Он предназначен для покрытия прироста электрических нагрузок и увеличения поставок тепла с учетом строительства в жилищно-коммунальном секторе столицы региона -- Абакана.

На Абаканской ТЭЦ в рамках проекта осуществлен монтаж четвертого турбогенератора и нового парового котла, а также проведена реконструкция систем технического водоснабжения, подачи топлива и выдачи электрической мощности. Ввод нового блока мощностью 136 МВт с турбиной КТ-136, генератором ТВФ-136 и котлоагрегатом БКЗ-500 производительностью по пару 500 т/ч в эксплуатацию произошел 1 июля 2014 года. В этот проект Сибирская генерирующая компания, в состав которой входит ТГК-13, инвестировала 10,6 млрд рублей. Реализация инвестпроекта на треть увеличила мощность станции: установленная электрическая мощность Абаканской ТЭЦ до ввода нового блока - 270 МВт, после ввода - 406 МВт; тепловая мощность до ввода - 625 Гкал/ч, после ввода - 700 Гкал/ч (рис. 1).

Рис. 1 Новый блок Абаканской ТЭЦ

реле проектирование связь

Новый блок Абаканской ТЭЦ, состоящий из котлоагрегата № 5 и турбогенератора № 4, как и предыдущие мощности станции, работает на буром угле Ирша-Бородинского угольного разреза. Для нормальной работы оборудование такого уровня должно быть оснащено автоматизированной системой управления (АСУ ТП). По-хорошему, система управления технологическим процессом должна быть единой. Однако в действительности в наличии имеется несколько различных подсистем, которые поставляются совместно с технологическими узлами. Это, например, ПЭН (питательный электронасос), мельницы-вентиляторы, устройства обдувки поверхностей нагрева котлоагрегата, система золо- и шлакоудаления, генератор с системой технологического контроля, турбогенератор с системой регулирования и защит (ЭЧСР), автоматизированной системы контроля вибродиагностики (АСКВД) «Вибробит» и др. Выбору основной системы, конечно, было уделено особое внимание.

До проведения тендера были подготовлены подробные технические требования как составная часть технического задания на программно-технический комплекс АСУ ТП. Основное требование, предъявляемое к системе - территориальное распределение по объекту. Под этим подразумевается максимальное приближение устройств связи с объектом (УСО) к измерительным датчикам и коммутационным аппаратам, управляющим различными механизмами (регулирующие и запорные клапаны, насосы). Такое приближение позволяет значительно уменьшить электрические помехи, снижает вероятность повреждения линий связи, облегчает обслуживающему персоналу определение принадлежности УСО конкретным датчикам. Кроме того, одним из требований было обеспечение бесперебойного питания программно-технического комплекса за счёт использования инвертора со станционной аккумуляторной батареей в случае пропадания сетевого питания. При выполнении этого требования становятся ненужными поставляемые комплектно с программно-техническим комплексом устройства бесперебойного питания с собственными аккумуляторами.

Также было заявлено требование о применении модулей дискретного ввода-вывода, связанных с сигналами «поля» без промежуточных реле. С промежуточными реле традиционно идёт «борьба» за сокращение их количества. И ещё было одно специальное пожелание - применить в системе диагностический малогабаритный «карманный» мини-пульт, с помощью которого можно было бы подключиться к любому модулю ввода-вывода и прочитать значения всех каналов в натуральных единицах (мА, Ом, мВ) на первом (самом близком к датчикам) уровне преобразования. К слову сказать, на Абаканской ТЭЦ системы с такими функциями применяются уже не первый год.

На тендер было выставлено 12 предложений. Ни одно из них полностью не соответствовало нашим техническим требованиям. После длительных переговоров и колебаний поставщиком была выбрана финская машиностроительная компания «Metso». Ее предложение - это, конечно же, централизованная система с применением промежуточных реле (примерно 1500 шт.). Но пришлось плотно поработать с компанией, чтобы адаптировать их систему к нашим требованиям. В итоге нам удалось немного «растащить» их шкафы по объекту. Четыре шкафа мы запроектировали на котлоагрегате на отметках +36,7 м и +8,5 м, справа и слева. Также два шкафа поставили на турбогенератор на отметке +12 м. В эти шкафы завели весь температурный контроль: около 500 измерительных каналов, что составляет примерно половину всех технологических измерений блока.

Проектированием внешних связей программно-технического комплекса, так называемого «поля», занимался отдел АСУМ ЗАО «Е4-СибКОТЭС». Все проектные решения по «полю» до вывода их на «бумажный носитель» предварительно согласовывались со специалистами станции. Это позволило минимизировать возможные ошибки проектирования.

Именно в процессе проектирования выяснилась неспособность предложенного программно-технического комплекса «Metso» охватить автоматизацией удаленные объекты. Это, к примеру, установка III ступени обессоливания в хим. цехе, циркуляционная насосная станция (ЦНС № 2), автоматика загрузки бункеров (АЗБ) на топливоподаче и установка коррекционной обработки котловой воды. Причина этого в дороговизне и громоздкости решений, предлагаемых финской компанией для этих объектов. Поэтому было принято решение выполнить проекты автоматизации на эти объекты на модулях распределённых систем типа «Деконт» российского производства, которые уже применяются у нас на станции. Забегая вперёд, замечу, что проблем с включением в работу систем на этих модулях не было.

Не секрет, что системы контроля и автоматизации можно смонтировать только после того, как будут готовы строительная и технологическая часть проекта. И для качественного монтажа кабельных трасс, импульсных линий, измерительных датчиков, исполнительных механизмов необходимо определённое время, которого у нас, к сожалению, не было. А в условиях гонки неизбежны ошибки, связанные с несогласованным приобретением оборудования. Так, по проекту ЗАО «Е4-СибКОТЭС» были заложены определённые типы запорно-регулирующей арматуры (ЗРА). Согласно этим типам ЗРА были спроектированы задания на шкафы управления, изготовлены сами шкафы и затем смонтированы в электротехнических помещениях. При приобретении ЗРА допускалась их замена на другой тип, приветствовалось приобретение по более низким ценам, причем иногда даже без согласования с проектировщиками. Это привело к тому, что пришлось повторно проектировать эти шкафы под другие типы ЗРА и производить замену аппаратуры в шкафах.

На совместных технических совещаниях в СибКОТЭС, в частности, с «Metso» оговаривался вопрос о величине напряжения в цепях сигнализации и управления. Рассматривались два варианта: 220 В переменного тока и 24 В постоянного тока. Наше мнение было однозначным - напряжение должно быть 220 В. Сигнал такого уровня имеет минимальную, в сравнении с сигналом уровня 24 В, вероятность «застрять» где-нибудь в контактах. И второй немаловажный для нас довод: все схемы сигнализации на Абаканской ТЭЦ рассчитаны на 220 В. Специалисты «Metso» согласились с нашим пожеланием, однако, в предоставленной нам проектной документации мы увидели, что схемы сигнализации и управления выполнены на 24 В. Причём это напряжение используется от центрального источника, от которого питается корзина контроллеров. При проведении пуско-наладочных работ в результате вышеупомянутого цейтнота по ошибке в «поле» в цепи 24 В попало 220 В.

Этот случай, к сожалению, не единственный, привел к выходу из строя блоков питания контроллеров и необходимости серьезного ремонта. Для предотвращения подобного на будущее было принято решение об отделении питания «поля» путём организации отдельного источника питания, и работы по разделению цепей питания были выполнены с участием службы АСУТП Абаканской ТЭЦ в августе 2014 г. Но этот вопрос, по нашему мнению, решён не окончательно. Дело в том, что организация управления группой исполнительных механизмов от одного источника (24 В) создает определенную опасность в случае отказа этого источника. В этой ситуации оперативный персонал теряет возможность управления группой исполнительных механизмов. Выходом из такого положения может стать перевод управления с 24 В на 220 В через «сухие контакты» выходных реле. Сделать это позволяет бесконтактный реверсивный пускатель «Феникс-контакт».

Возникла у нас также проблема и с промежуточными реле, которые используются для контроля состояния ЗРА в довольно большом количестве - около 700 штук. В электрическом кабеле между ЗРА и шкафом управления обязательно присутствует «дежурная» фаза (220 В), которая за счёт электрической ёмкости между жилами «наводит» напряжение на соседние жилы. Это напряжение создаёт электрический ток на реле контроля состояния, которое находится в положении «не активно». Если этот ток значительно меньше тока отпускания реле, то вопросов нет. В нашем случае получилось так, что этот ток оказался близким к току отпускания. В результате имеем нечёткую работу реле и в конечном итоге - необходимость полной замены реле на другой тип с большим током срабатывания.

Отдельных замечаний требуют и выходные реле защиты. В наших технических требованиях была оговорена логика срабатывания выходных команд защиты «1 из 2», согласно руководящим документам. «Metso» поставила нам программно-технический комплекс, где использована логика «2 из 3». Причём, выполнена она так, что при потере питания выходного модуля происходит срабатывание защиты. С такой схемой мы согласиться не могли, и логика была исправлена на «1 из 2». Поскольку схема была выполнена на контактах реле (матрица из шести НЗ контактов), это ее значительно упростило (три реле вместо восьми). Всего получилось 70 схем выходов, исключить удалось 350 реле.

В системе применяются модули ввода сигналов от термопар. Количество сигналов, принимаемых модулем, - восемь. В аналогичных модулях такого типа, предлагаемых разными производителями, обычно имеется встроенный датчик измерения температуры окружающей среды. Это позволяет организовать компенсацию температуры окружающей среды для каждого модуля. В предложенном варианте «Metso» для этих целей организован отдельный модуль термометров сопротивления. По нашему мнению, такое решение может считаться ненадёжным и устаревшим. Ненадёжным потому, что при отказе этого модуля (а он используется в единственном числе), становятся недостоверными все значения температур одного шкафа. Не понравились нам и четырехрядные клеммники, для подключения кабелей от датчиков (с «поля»). Чтобы произвести отключение или измерение на жилах первого нижнего ряда, необходимо верхние три ряда отключить. Разработчик ошибочно полагает, что необходимости таких работ при эксплуатации программно-технического комплекса не возникнет. И, конечно, в ПТК «Metso» не предусмотрен «карманный» мини-пульт, упомянутый выше в технических требованиях, необходимый для просмотра натуральных сигналов в «цифре» от модулей ввода-вывода. В системе даже с инженерной панели невозможно посмотреть натуральные значения каналов. Предусмотрен просмотр этих сигналов в шестнадцатеричном формате, что неудобно. Ранее говорилось об обеспечении бесперебойного питания программно-технического комплекса за счёт использования инвертора, работающего от станционной аккумуляторной батареи (АКБ) при исчезновении сети. Это требование поставщик ПТК выполнил. В то же время в комплекте поставки были сохранены индивидуальные источники бесперебойного питания (ИБП), входящие в комплектацию каждого шкафа. При проведении плановой проверки работы оборудования ПТК было обнаружено, что в одном из шкафов ввода (расположен на отметке +37 м котлоагрегата) отказал такой ИБП. Причина - не держит нагрузку аккумулятор. Причём никакого предупредительного сигнала об этом не поступало. Получается, что мы всё сделали правильно, так как предусмотрели в системе питания инвертор с питанием от станционной АКБ. Конкретно по ПТК «Metso» можно сделать выводы:

Система, монтируемая на таких сложных энергообъектах, имеющих распределённое оборудование, каковым, в частности, является Новый энергоблок Абаканской ТЭЦ, должна иметь гибкую структуру.

Вместо централизованного источника (24 В DC) для управления значительным количеством может быть применено более удачное решение, такое, например, какое было принято нами после переговоров со специалистами «Metso».

Отсутствуют принципиальные электрические схемы модулей ввода-вывода. Обычно поставщики (особенно зарубежные) не дают схем своего оборудования, ссылаясь на некие технологические «секреты». Но именно эти модули обеспечивают «стык» ПТК и «поля» и отсутствие схем приводит зачастую к непониманию работы всей системы.

Сложная с точки зрения поиска «земли», схема входов-выходов на 24 В DC.

Возможность совместной работы по внедрению системы между представителями компании-поставщика оборудования и персонала Абаканской ТЭЦ стала полезным опытом сотрудничества для обеих сторон.

И несколько слов о локальных системах, в частности, системе технологического контроля генератора (СТК-ЭР-М) от поставщика ООО «НПФ Ракурс» из Санкт-Петербурга. В системе используется контроллер «Siemens» и модули ввода аналоговых сигналов собственной разработки компании-поставщика. Интерфейс обмена сигналов между модулями четырёхпроводной. Модули работают с концентраторами, которые дальше по «цифре» подключены к контроллеру. Такая сложная структура на сегодняшний день является устаревшей. В номенклатуре контроллера «Siemens» имеются модули, которые напрямую могут принимать любые типы аналоговых сигналов. В своё время при анализе электрической схемы шкафа было обнаружено, что разработчик «забыл» дать питание 24 В DC на датчики 4-20 мА, измеряющие технологические параметры (20 шт). Мы об этом разработчиков системы поставили в известность на совещании в СибКОТЭС. Они обещали исправить. Согласно требованиям РД о гальванической межканальной изоляции измерительных цепей питание каждого канала должно быть индивидуальным. Об этом в протоколе совещания была соответствующая запись. Однако, специалистами ООО «НПФ Ракурс» при пуске была проведена доработка шкафа без выполнения этого требования РД: на все датчики был установлен 1 источник питания. Также при проектировании АСУТП возникли вопросы об использовании части параметров, участвующих в защитах турбины, в системе СТК-ЭР-М. Согласно РД, параметры, участвующие в защитах, должны быть подключены только к шкафам защит. Пришлось этот вопрос также решать с разработчиками СТК-ЭР-М. В результате функции системы сократились, и теперь система имеет возможность только предупредительной сигнализации. Также предусмотрен цифровой канал связи с ПТК, хотя необходимости этого шкафа по месту расположения (около генератора) для оперативного контроля, нет - все параметры контролируются с АРМ оперативного персонала т/г. Можно ли обойтись вообще без этой системы? Можно, если на этапе проектирования завести все параметры в модули ПТК. Как указывалось выше, на площадке турбины расположены 2 шкафа ввода сигналов ПТК.

Система ЭЧСРиЗ (электрическая часть системы регулирования и защит). Поставка ООО «НПФ Ракурс». Выполнена на базе уже другого, японского контроллера Омрон. По технической части особых вопросов нет. Единственное, это то, что и эти системы, и СТК-ЭР-М - это поставки от одной фирмы, собранные на разных базах контроллеров. Хуже не придумать! Вопрос с тем же ЗИП. И до сих пор мы не можем получить от генподрядчика программное обеспечение (ПО).

Система управления мельницей-вентилятором (МВ) и станцией жидкой смазки (СЖС). Поставляется комплектно с МВ из г. Сызрань, Тяжмаш. Выполнена на базе контроллера АСР DAS 8000 серии. При проектировании этой системы предполагалось, что управление и контроль из ПТК будут осуществляться только по цифровому каналу связи. Поставщик ПТК настаивал на дополнительных физических каналах управления («Вкл», «Выкл»), мотивируя это недостаточной надёжностью нерезервированного цифрового канала. Однако, решить этот вопрос не удалось и оставили управление по цифровому каналу.

Система управления ПЭН (питательный электронасос). Поставляется с украинскими ПЭНами, г, Сумы, Украина, ОАО «ВНИИАЭН». Выполнена на базе контроллера Дженерал Электрик, ВерсаМакс, США. На наш взгляд, созданием алгоритмов управления и, соответственно, проектирование схем управления на этом предприятии занимаются люди, которые не очень хорошо представляют принцип работы обычной электрофицированной запорной арматуры (ЗРА). Иначе трудно объяснить, почему в большинстве случаев для контроля состояния ЗРА используется 2 концевых выключателя, а они запроектировали 4 шт. Разумеется, из-за этого увеличивается вероятность появления ошибок состояния. Настройкой алгоритмов занимался представитель завода. Вопросы по настройке до конца не решены. Возможность доработки алгоритмов нашими специалистами имеется. Но, на очередной пуск представитель завода будет приглашён.

Система управления Клайд Бергеман - шлако-золоудаления. Поставка из Англии. Выполнена на базе контроллера Siemens S7-300. На этом объекте шеф-монтажом по наладке автоматики занимался представитель фирмы. Русским языком не владел, общение с ним было организовано через переводчика. У нас сложилось мнение, что он является специалистом-технологом. Это видно было по тому, что он периодически консультировался по вопросам системы автоматики по телефону. На этом объекте нам пришлось столкнуться с нежеланием шефа взаимодействовать со специалистами станции. Шеф предпочитал работать только с людьми генподрядчика, т.е. с кем у них заключён договор. В результате, мы имеем неотработанные алгоритмы автоматического управления, отсутствие инструментального программного обеспечения (ПО) по дальнейшей доработке алгоритмов. На сегодняшний день система управления шлако-золоудаления у нас самая непредсказуемая и, если и дальше не будет прогресса в освоении, то мы примем решение о замене системы управления на другую. У нас есть достаточный опыт работы подобными системами.

Система управления ЦНС №2, выполненная на Деконтах, о которой речь шла выше. Вопрос был один. На ЦНС протяжённость кабельных линий до ЗРА, расположенных у градирен, составляет 400 м. При такой протяжённости следовало ожидать значительную «наводку» в соседних с «фазой» жилах кабеля. Да, она оказалась порядка 150 - 170 В. Необходимо было, чтобы модуль дискретного ввода воспринимал этот уровень как логический «0». Стандартные настройки модуля значения более 110 В (50% от 220 В) воспринимают как логическую «1». Но в модулях дискретного ввода этой фирмы предусмотрена возможность программного изменения границ. Поэтому, мы там просто «приподняли» границу и вопрос снялся. Не вызывает сомнений, что тоже самое сделать в случае применения промежуточных реле, было бы проблематичнее.

По остальным локальным системам автоматизации особых вопросов не возникало.

Размещено на Allbest.ru