Автоматизированная система химконтроля и управления ВХР Псковской ГРЭС

Автоматизированная система химконтроля и управления ВХР Псковской ГРЭС
Иванов В. Г., Максимов В. В., Молчанов К. А., Прытков Н. И., Федоров В. В., инженеры ЗАО “Интеравтоматика” - Псковская ГРЭС

Разработанная и внедренная на Псковской ГРЭС автоматизированная система химконтроля и управления (АСХКУ ВХР) предназначена для автоматического контроля показателей водно-химического режима энергоблоков, общестанционных систем и автоматического управления насосами- дозаторами химреагентов для поддержания оптимального водно-химического режима во всех режимах эксплуатации основного оборудования энергоблоков при минимальном участии персонала.
Объектом автоматизации является пароконденсатно-питательный тракт двух энергоблоков, бак запаса конденсата (БЗК), подпиточная вода в деаэраторы, насосы-дозаторы гидразина, аммиака и фосфатов и другое вспомогательное оборудование.
Объем входных/выходных сигналов и команд АСХКУ ВХР для двух энергоблоков и общестанционных систем Псковской ГРЭС приведен далее. Объем измеряемых параметров для двух энергоблоков и общестанционных систем Псковской ГРЭС приведен далее.

В АСХКУ ВХР на Псковской ГРЭС реализованы следующие функции:
сбор и обработка информации со всех установленных приборов АХК, а также информации, необходимой для контроля за работой устройств подготовки проб и работой насосов-дозаторов;
автоматическое и дистанционное управление работой насосов-дозаторов;
непрерывный контроль достоверности и технологическая сигнализация отклонений параметров от нормативных значений с расшифровкой причин отклонений (нарушение ВХР, повышение температуры пробы, выхода из строя канала связи, отсутствие потока пробы через датчик, выход из строя прибора и др.) и событий;
печать графиков, ведомостей и др.
предоставление текущей информации пользователям в виде мнемосхем, графиков, протоколов и др.;
диагностика и тестирование средств ПТК;
передача информации в общестанционную сеть;
накопление ретроспективных данных (параметров и событий);
ручной ввод данных о параметрах химконтроля, измеряемых лабораторными методами.
Кроме того, обеспечены:
возможность расширения набора задач, замеров, видеограмм и др.;
доступ к функциям и защита информации аналогично соответствующим требованиям документа;
автоматическая обработка информации о вводимых в АСКУ ВХР параметров химконтроля, измеряемых ручным способом;
автоматическая регистрация событий и аварийных ситуаций, возникающих в процессе эксплуатации АСКУ ВХР;
возможность расчета средних значений контролируемых параметров (за час, смену, сутки), значений отклонений параметров химконтроля нарастающим итогом, количество реагентов (за смену, сутки, месяц) и др.

Рис. 1. Структурная схема ПТК

АСХКУ ВХР на блоках №1,2 Псковской ГРЭС выполнена на базе приборов отечественного производства, системы устройства подготовки пробы типа СУПП и программно-техническом комплексе ПТК Simatic фирмы Siemens с системой визуализации WinCC.
ПТК Simatic состоит из контроллера PCS7 и аналоговых и дискретных модулей ввода-вывода. Дискретные модули ввода-вывода и аналоговые модули вывода скомпонованы в специализированных выносных стойках ET200 и используются для управления насосами-дозаторами с операторской станции WinCC и вывода технологической сигнализации на блочный щит управления. Аналоговые модули подключены к датчикам химического контроля и их показания выводятся на экран операторской станции WinCC. Структурная схема ПТК показана на рис. 1.
Операторская станция WinCC имеет древовидную структуру видеограмм (рис. 2).
Верхняя видеограмма - информационная. С этой видеограммы, при нажатии на “объект”, можно попасть в любую видеограмму структуры.
На видеограммах ручных измерений представлены таблицы центральной и экспресс-лабораторий, в которые лаборанты должны вносить все показания ручных измерений. Предварительно, на видеограммах настроек можно изменить перечень измерений, проводимых в лабораториях. Все настройки защищены от несанкционированного вмешательства.
На видеограмме (рис. 3) показана схема конденсатно-питательного тракта блока с точками измерений аналоговых значений химических показателей, дискретных сигналов от системы устройства подготовки пробы (СУПП) и насосами-дозаторами. Каждая точка измерения параметров химконтороля (ПХК) на видеограмме представлена в виде окна (рис. 4), в котором показаны значения измеряемых ПХК, сигнализация и виртуальные кнопки управления.
После нажатия кнопки подробной информации разворачивается окно аналогового сигнала.
При нажатии кнопки с изображением графика раскрывается окно с графиками сигналов в данной точке отбора. При открытии видеограммы архивов оператор может просмотреть таблицы архивов.

Рис. 2. Структурная схема видеограмм:
стрелками показаны переходы с видеограммы на видеограмму

Рис. 3. Видеограмма конденсатно-питательного тракта блока

Регуляторы.

Регулятор фосфатов.

Подача фосфатов в барабан котла осуществляется одним из двух насосов-дозаторов 1(2)НДФ1 или 1(2)НДФ2 на первом корпусе котла блока 1 (2) и 1(2)НДФ3 или 1(2)НДФ4 на втором корпусе котла блока 1 (2). Изменение расхода фосфатов происходит в результате изменения частоты вращения двигателей насосов-дозаторов с помощью частотного преобразователя (рис. 5).
Для нормальной работы корпуса котла достаточно одного насоса-дозатора (второй находится в технологическом резерве). Для двух насосов-дозаторов предусмотрен один частотный преобразователь в сборке электропитания с возможностью переключения по месту с одного насоса на другой.

Структурная схема построения и размещения технических средств АСУ ТП энергоблока ПГУ-450Т. Там же находится ключ выбора “M-А”, который дает возможность управлять насосами-дозаторами со сборки электропитания или с компьютера из помещения экспресс-лаборатории.
При использовании частотных преобразователей сигнал на их входе пропорционален расходу реагента, поэтому регулятору расхода фосфатов для нормальной работы достаточно сформировать правильный сигнал задания по расходу.
Фосфаты, закачиваемые в барабаны котла, не уносятся с паром, а циркулируют в экранных трубах и удаляются только с продувкой котлов. Периодическую продувку из-за малого расхода можно не принимать во внимание. Таким образом, в качестве задания по расходу фосфатов можно принять расход непрерывной продувки котла, умноженный на коэффициент перевода тонны в час продувки на литр в час расхода фосфатов.
Так как содержание фосфатов автоматически не измеряется, в качестве корректирующего сигнала можно использовать электропроводимость воды в чистом отсеке барабана котла, которая хорошо корреспондируется с солесодержанием и, в конечном счете, с концентрацией фосфатов.

Регулятор гидразина.

Регулятор расхода гидразина аналогичен регулятору расхода фосфатов без корректора. Объясняется это достаточно низким и постоянным содержанием кислорода, а также отсутствием автоматических измерений, в достаточной мере отображающих концентрацию гидразина в питательной воде.

Рис. 4. Окно точки измерения:
кнопки: 1 - неисправность дискретного канала; 2 - сигнализация от СУПП; 3 - квитирование сигнализации от СУПП; 4 -  настройка аналогового сигнала; 5 - аналоговый сигнал; 6 -  просмотр графиков в точке измерения; 7 - таблица с перечнем сигналов
Таким образом, расход гидразина определяется расходом питательной воды на блок и возможностью изменения дозы (литров гидразина на тонну питательной воды).

Регулятор аммиака.

Регулятор расхода аммиака аналогичен регулятору расхода фосфатов. С помощью аммиака поддерживается рН питательной воды. Так как рН питательной воды зависит не только от расхода аммиака, но и от расхода гидразина, регулирование ведется только корректирующим регулятором с весьма затянутыми настройками из-за большого времени чистого запаздывания прохождения пробы воды до датчика рН, находящегося в экспресс-лаборатории.
Кроме того, выходной сигнал регулятора уменьшается пропорционально расходу питательной воды при изменении нагрузки блока и расходу гидразина, который тоже воздействует на рН, хотя и в меньшей степени.

Управление регуляторами.

Регуляторами можно управлять с операторской станции в автоматическом и дистанционном режиме.
В дистанционном режиме блок переключения автомат-дистанция (А-Д) переводится в дистанционный режим (Д). Задание регулятору задается через окошко ввода с экрана монитора с помощью клавиатуры или “мышью” нажатием на кнопки “больше - меньше” вокруг окошка ручного ввода задания.
В автоматическом режиме блок переключения автомат-дистанция (А-Д) переключается в автоматический режим (А). Задание регулятору формируется по алгоритму, описанному ранее. Переход с автоматического на ручное управление осуществляется безударно.

Задания регуляторам.

Для включения регуляторов фосфата и гидразина в автоматическом режиме необходимо ввести задания по дозе реагентов на видеограммах каждого регулятора.
Регуляторы аммиака могут работать только в дистанционном режиме, поэтому в качестве задания им нужно вводить расход аммиака и управлять ими с экрана монитора.
Регуляторами фосфата и гидразина тоже можно управлять дистанционно с экрана монитора с заданием собственно расхода реагента.

Рис. 6. Видеограмма регулятора дозирования фосфатов

Ввод ручных измерений.

Лаборанты центральной и экспресс-лабораторий после проведения ручного анализа воды и пара должны все измерения внести в таблицы на видеограммах “Ручные измерения”, предварительно выбрав в настройках все измеряемые сигналы в каждой точке отбора.
Эти видеограммы разделены между лабораториями и по оборудованию: “Блок 1”, “Блок 2” и “Общестанционное оборудование”.

Выводы

1. На Псковской ГРЭС в 2001 г. введена в постоянную эксплуатацию атоматизированная система химконтроля и управления водно-химическим режимом энергоблоков № 1, 2 мощностью по 215 МВт. Система реализована на базе программно-технического комплекса (ПТК) Simatic S7 фирмы Siemens и автоматических приборов химконтроля и устройств подготовки пробы отечественного производства.
2. Полный цикл работ, включая проектирование ПТК, поставку, монтаж, наладку, обучение эксплуатационного персонала и сдачу в эксплуатацию, выполнен ЗАО “Интеравтоматика” при участии специалистов Псковской ГРЭС.
3. АСХКУ ВХР реализована и все предусмотренные проектом функции находятся в постоянной эксплуатации.
4. Внедрение АСХКУ ВХР существенно улучшило качество ведения водно-химического режима, эксплуатационного анализа параметров химконтроля, отчетности и повысила надежность эксплуатации основного оборудования энергоблоков (котел, турбина).