АСУ ТП паровой турбины Р-50-12,8 /1,5 Уфимской ТЭЦ-4 с подсистемой ЭЧСР

Современные требования к производственной деятельности электростанций подразумевают повышение уровня автоматизации технологического оборудования. Одним из путей решения является модернизация АСУ ТП турбины для обеспечения надежного и качественного управления, регулирования и защиты паровой турбины во всех допустимых технологических режимах работы и предотвращения аварийных ситуаций.

Компанией «КРУГ» интегрирована подсистема автоматического управления электрической части системы регулирования (ЭЧСР) в существующую АСУ ТП паровой турбины Р-50-12,8/1,5 ст.№9 Уфимской ТЭЦ-4. АСУ ТП турбины разработана с применением типового технического решения. Все оборудование и программное обеспечение – отечественного производства.

Уфимская ТЭЦ-4 – филиал Башкирской генерирующей компании. Снабжает энергоресурсами промышленную площадку филиала АНК «Башнефть» – «Башнефть-Уфанефтехим». Установленная электрическая мощность – 270 МВт, тепловая – 792 Гкал/ч. Основное топливо – природный газ, резервное – мазут. (Фото с официального сайта ООО «Башкирская генерирующая компания»).

Цель проекта

Основными целями внедрения ЭЧСР являются:

• обеспечение надёжного и качественного управления технологическими режимами работы турбины
• обеспечение стабильного регулирования частотой вращения ротора турбины во всех допустимых режимах работы
• реализация противоразгонной защиты
• предотвращения аварийных ситуаций

Задачи

ЭЧСР является неотъемлемой частью электрической системы регулирования и защиты турбины, обеспечивающей выполнение следующих основных задач:

• Управление узлами парораспределения турбины
• Стабилизация эксплуатационных показателей режимных параметров турбоустановки
• Обеспечение надежности и долговечности работы автоматизируемого оборудования, сокращение затрат на его ремонт
• Реализация оптимальных алгоритмов логического управления технологических защит и блокировок, алгоритмов регулирования
• Поддержание заданной частоты вращения ротора турбины с заданной неравномерностью регулирования
• Обеспечение экономичности работы оборудования.

Состав и основные функции ЭЧСР

Система автоматического управления электрической системой регулирования параметров работы турбины реализована в виде шкафа управления ЭЧСР (ШУ), местного щита управления (МЩУ), шкафа бесперебойного питания (ШБП) на базе микропроцессорного промышленного контроллера TREI-5B-04 Standard (ПЛК).

Шкаф управления на полигоне НПФ «КРУГ»

ПЛК включает:

• основной и резервный блоки питания
• резервируемые процессорные модули
• резервируемую локальную сеть верхнего уровня (через коммутаторы Ethernet)
• выделенную локальную сеть нижнего уровня для «зеркализации» (синхронизации) данных в резервируемых процессорных модулях
• модули аналогового и дискретного ввода/ввода
• модули микропроцессорных позиционеров
• модули универсального ввода-вывода сигналов.

Контроллер выполняет задачи:

• Измерение параметров технологического процесса и информации о состоянии оборудования в виде унифицированных аналоговых, дискретных и цифровых сигналов
• Реализация алгоритмов управления (регулирования) и защиты паровой турбины в соответствии с заложенными алгоритмами во всем диапазоне эксплуатационных режимов работы, а также при возникновении аварийных ситуаций
• Формирование управляющих воздействий и передачу их в гидравлическую часть системы регулирования и защиты
• Регистрация и архивирование информации о параметрах и режимах работы турбины, действиях оператора с возможностью просмотра архивов в виде таблиц и трендов
• Оперативное представление информации о параметрах и режимах работы турбины в графическом, текстовом и цифровом виде с сигнализацией выхода значений контролируемых параметров за границы технологических уставок
• Взаимодействие (интеграция) со смежной АСУ ТП турбоустановки, средствами диспетчерского управления энергосистемы с использованием стандартных сетевых протоколов, а также по физическим каналам связи.

Непосредственно в процессорных модулях контроллера осуществляется ведение архивных лент для фиксации изменения рабочих параметров турбины с течением времени.

Процессорные модули объединены дополнительной выделенной локальной сетью нижнего уровня для «зеркализации» (синхронизации) оперативной и архивной базы данных.

В местном щите управления размещена сенсорная локальная панель оператора (ЛПУ), обеспечивающая человеко-машинный интерфейс для визуализации оперативной информации и управления турбиной по месту. Связь ЛПУ с контроллером выполняется по сети Ethernet. Оперативная информация и архивы передаются на резервируемые серверы единой АСУ ТП турбины.

Архитектура АСУ ТП турбины (включая ЭЧСР)

АСУ ТП паровой турбины Р-50-12,8/1,5 ст.№9 и подсистема ЭЧСР функционируют на базе программно-аппаратного (программно-технического) комплекса ПАК ПТК КРУГ-2000^®.

Нижний уровень:

• Средства позиционирования приводов регулирующих клапанов (частотные приводы линейных серводвигателей)
• Система гарантированного электропитания системы
• Датчики и исполнительные механизмы, необходимые для реализации технологических защит и автоматического регулирования.

Структурная схема

Средний уровень включает в себя дублированный контроллер TREI-5B-04 Standard с предустановленной системой реального времени контроллера (СРВК), реализующий задачи автоматического регулирования параметров турбины.

Верхний уровень:

• Панель управления турбиной (ЛПУ), встроенная в местный щит управления (МЩУ) и предназначенная для контроля и управления турбиной «по месту»
• АРМ машиниста, предназначенное для контроля и управления турбиной со щита управления
• Инженерная станция, предназначенная для наладки, настройки и внесения изменений в систему

В качестве ПО верхнего уровня используется отечественная SCADA КРУГ-2000.

Пример мнемосхемы «Турбина»

Общая информационная мощность подсистемы ЭЧСР

• Входных аналоговых переменных – 64
• Входных дискретных переменных – 164
• Выходных аналоговых переменных – 8
• Выходных дискретных переменных – 111.

Результаты

Внедрение АСУ ТП на базе ПАК ПТК КРУГ-2000 обеспечивает:

• выполнение всех требований действующих нормативных документов в области энергетики
• значительное расширение функциональных возможностей АСУ ТП турбины
• повышение уровня надежности технологического оборудования и средств автоматизации
• снижение трудозатрат на техническое обслуживание и ремонт.

Основной особенностью системы, выводящей ее на более высокий качественный уровень, является реализация на единых средствах комплексного решения по автоматизации турбоагрегата (включая ЭЧСР). Это позволяет оперативному и обслуживающему персоналу видеть целостную картину технологического процесса и осуществлять управление и настройку из одной системы, с одного АРМ. Такой подход исключает влияние «человеческого фактора» и минимизирует вероятность возникновения аварийных и нештатных ситуаций.

ПАК ПТК КРУГ-2000: СЕРТИФИКАЦИЯ

• Свидетельство Росстандарта об утверждении типа средств измерений (№56152-14)
• Минпромторг РФ: АСУ ТП на базе ПАК ПТК КРУГ-2000 в реестрах российской промышленной (ПП РФ №719) и радиоэлектронной (ПП РФ №878) продукции
• Минцифры РФ: ПАК ПТК КРУГ-2000 в реестре ПАК; ПО из состава ПАК ПТК КРУГ-2000 в реестре российского ПО (№541, №5769, №8669)
• Акты на совместимость SCADA КРУГ-2000 и StreamDat с операционными системами Astra Linux, РЕД ОС и Альт
• Декларация о соответствии ТР ТС 004/211 и 020/211.