СТАТЬИ ПО ТЕМАМ

ВСЕ СТАТЬИ

2010   2009   2008   2007   2006   2005   2004   2003   2002   2001   1999   1998  

ПОИСК ПО СТАТЬЯМ


»»»

НОВОСТИ



 
 

Автоматизация

Эффективные решения автоматизации котлоагрегатов на металлургических комбинатах

ПромАСУ, 08/2005
   

 


     К одной из существенных проблем энергетики металлургических комбинатов относится недостаточно эффективное использование попутного топлива, получаемого при производстве основной продукции. Неравномерность хода металлургических процессов обуславливает нестабильные режимы производства и потребления доменного, коксового, конверторного газов, что приводит к значительным колебаниям давления в газопроводах, увеличению прямых потерь через сбросные свечи, ухудшению режимов работы основных металлургических агрегатов: нагревательных колодцев, печей прокатных станов и т.д. Основные потребители попутного топлива меткомбинатов – котлы ТЭЦ-ПВС, в большинстве случаев не в состоянии обеспечить его полное потребление и стабилизацию давления в магистральных газопроводах. Одна из основных причин - недостаточный уровень автоматизации средств по управлению потреблением топлива. Попытки автоматизировать переменные режимы котлов ТЭЦ-ПВС предпринимались неоднократно, однако элементная база средств КИПиА позволяла поддерживать только основной режим, выбираемый и настраиваемый машинистом вручную, исходя из личного опыта. Полноценное решение задачи эффективного сжигания коксодоменной смеси на котлах путем создания всережимных регуляторов стало возможным только с массовым распространением высоконадежных микропроцессорных программно-технических комплексов (ПТК).

     Внедрение автоматизированной системы управления технологическим процессом котельного цеха ТЭЦ меткомбината на базе ПТК позволяет увеличить реальную производительность ТЭЦ при одновременном снижении себестоимости отпускаемых пара, электроэнергии и тепла, так как автоматизированная система может непрерывно в режиме реального времени:

  • поддерживать оптимальную загрузку котлов ТЭЦ с учетом индивидуального КПД, ограничений паропроизводительности и возможностей потребления каждого из топлив индивидуально по каждому котлу, осуществлять необходимое резервирование котельной мощности ТЭЦ для ликвидации скачков паровой нагрузки за счет усовершенствованного главного регулятора котельного цеха
  • поддерживать требуемое давление пара перед турбинами в оптимальном диапазоне, реально управлять сжиганием топлив по каждому котлу при внешних возмущениях, повысить потребление доменного и коксового газов, снизить потребление природного газа за счет усовершенствованного регулятора тепловой нагрузки котла
  • повысить эффективность сжигания топлив в любом их сочетании при работе котлов за счет комплексного всережимного регулятора соотношения топливо-воздух
  • повысить стабильность и уменьшить колебания температуры пара за котлом за счет усовершенствованного регулятора температуры пара
  • отображать в удобном для персонала виде - на мониторах компьютеров - параметры работы котла и своевременно информировать машиниста об отклонении от оптимальных режимов работы котла.
     Все вышеперечисленные регуляторы имеют улучшенные алгоритмы работы за счет добавления к стандартным схемам авторегулирования дополнительных динамических и логических связей, которые постоянно поддерживают работу котлов ТЭЦ в диапазоне оптимальной экономичности. Реализация этих связей и алгоритмов была невозможна на аппаратуре автоматизации предыдущих поколений. Так, например, в связи недостаточной надежностью и «капризностью» кислородомеров усовершенствованный регулятор соотношения топливо-воздух дополнительно непрерывно определяет изменение калорийности доменного газа и корректирует расход воздуха индивидуально для доменного газа, что и обеспечивает непрерывную высокую экономичность котла в целом. Улучшенные алгоритмы разработаны и запатентованы сотрудниками «ТРЭИ-Украина».

     Использование в качестве основы стандартных схем авторегулирования не требует переделки системы КИП, достаточно врезки нескольких новых датчиков.

     Система не ограничивает любые модернизации котлов и горелок в последующем и не требует полной модернизации или замены штатных схем контроля и управления, что снижает общие затраты на внедрение. Реализуется только надстройка к существующей схеме с добавлением информационной отображающей системы и замена аппаратной части регуляторов с переходом на новые программируемые контроллеры. Штатные системы защит и сигнализации не изменяются.

     В качестве микропроцессорного контроллера применяется РС-совместимый контроллер серии TREI-5B (ТРЭИ ГМБХ, г. Пенза, РФ), обладающий рядом особенностей:

  1. Мезонинная технология конфигурации: платы ввода/вывода обеспечивают установку в произвольном порядке до 16 мезонинов.
  2. Обеспечение высокоточного ввода/вывода аналоговых сигналов.
  3. Применение технологии мультиплексирования входных аналоговых сигналов.
  4. Высокая ремонтопригодность, которая достигается посредством замены только отдельных мезонинных модулей при выходе из строя канала измерения
     В качестве SCADA-системы используется пакет «КРУГ-2000» (НПФ «КРУГ», Россия, г. Пенза), образующий совместно с контроллерами TREI-5B единый сертифицированный программно-технический комплекс, удовлетворяющий всем специфическим требованиям, предъявляемым при автоматизации теплоэнергетического оборудования.

     Успешная реализация только первого этапа внедрения АСУ ТП - автоматизированное управление тепловой нагрузкой на ТЭЦ-ПВС №3 меткомбината «Криворожсталь» позволила получить значительный экономический эффект и быструю окупаемость. Потребление доменного газа на каждый работающий котел ТЭЦ-3 после внедрения АСУ возросло с 56,6 тыс. м3/час до 77,2 тыс. м3/час, что позволило за 16 месяцев эксплуатации получить экономию природного газа в размере 65,7 млн.м3. Благодаря новой системе удалось обеспечить более качественное регулирование технологических параметров: давления пара в паровом коллекторе и заданного расхода пара от котлоагрегатов в базовом режиме. В результате повысилась эксплуатационная надежность турбинных агрегатов, генераторов, турбовоздуходувок, уменьшился их износ, что в свою очередь обеспечивает снижение затрат на текущие и капитальные ремонты оборудования. Кроме того, стабильная работа турбовоздуходувок обеспечивает более ровный ход доменной печи №9. В настоящий момент проходит опытная эксплуатация остальных регуляторов АСУ ТП котельного цеха. Случаев отказа в работе поставленного оборудования не было.

 

     По данным различных экспертов, на Украине стоимость основного оборудования энергохозяйства металлургических комбинатов составляет в среднем около 15% от общей балансовой стоимости, при этом оборот средств по энергетике составляет около 30% от общезаводского. Следовательно, на энергооборудовании оборачиваемость средств в 2 раза выше и инвестиции в него дают наиболее быструю и полную отдачу, особенно при непрерывном росте цен на практически все виды топлива.

     Алгоритмы автоматического регулирования и система в целом могут быть адаптированы для любых котлов, сжигающих технологические газы основного производства промышленных предприятий. По согласованию с заказчиком, исходя из его традиционных средств автоматизации, возможна реализация автоматизированной системы на иной элементной базе.

В работе принимали участие:
ООО "ТРЭИ-Украина", г. Кривой Рог, Украина
ООО "ТРЭИ ГмбХ", г. Пенза, РФ
ДонОРГРЭС, г. Горловка, Украина
НПФ "КРУГ", г. Пенза, РФ