Опыт формирования концепции модернизации АСУТП мощных энергоблоков тепловых электростанций
Тверской Ю. С., Крайнов В. К., Шамко В. Н., Балдин Η. Н., Мурин А. В., Тапаманов С. А.
Современный этап развития систем контроля и управления (СКУ) энергоблоков тепловых электростанций характеризуется переходом от традиционных СКУ и информационно-вычислительных систем (ИВС) к полномасштабным АСУТП [1, 2].
Опыт создания полномасштабных АСУТП электростанций показывает необходимость формирования на начальном этапе работ технического облика создаваемой системы.
В настоящее время технический облик АСУТП, как правило, определяется в виде технических требований или технического задания (технической части контракта). Однако для АСУТП мощных энергоблоков электростанций, характеризующихся большим информационным масштабом и сложными алгоритмами контроля и управления, указанные документы представляются объемными и соответственно технический облик создаваемой системы получается “размытым” (основные концептуальные позиции скрыты за множеством деталей). В этом случае целесообразно формирование технического облика создаваемой АСУТП в виде отдельного документа - концепции [в формировании документа “Концепция модернизации АСУТП энергоблока 1200 МВт ст. №9 Костромской ГРЭС (Волгореченск, 2000) принимали участие специалисты Костромской ГРЭС: О. Е. Таран, В. Е. Назаров, В. Ф. Быстров, А. П. Куражев, Л. Б. Коровин, Ю. М. Аникин, А. А. Ермошкин].
Под концепцией понимается наиболее общая руководящая система взглядов на технический облик системы управления и на технологию перехода от существующей СКУ (ИВС) к новой полномасштабной АСУТП энергоблока.
Для энергоблока 1200 МВт Костромской ГРЭС необходимость формирования концепции модернизации АСУТП была обусловлена, в частности, следующими техническими и организационными причинами:
заменой широкой номенклатуры разнородных технических средств автоматизации на единый программно-технический комплекс (ПТК);
решением в единой АСУТП сложных задач контроля и управления как тепломеханического, так и электротехнического оборудования;
незавершенностью процесса становления новой технологии создания полномасштабных АСУТП на базе современных ПТК;
участием в модернизации большого числа организаций-соисполнителей, каждая из которых имеет собственное видение создаваемой системы.
Концепция в концентрированном виде отражает взгляды заказчика (электростанции) на создаваемую АСУТП и содержит следующие основные положения:
технологические основы модернизации АСУТП энергоблока;
оценку текущего состояния действующей СКУ (ИВС) энергоблока;
основополагающие решения по создаваемой АСУТП энергоблока;
технологию модернизации СКУ энергоблока. При разработке концепции учитывались: опыт эксплуатации существующей СКУ энергоблока;
общие концептуальные требования заказчика, направленные на расширение функциональных возможностей системы управления энергоблоком;
потенциальные возможности современных ПТК.
В настоящей статье приведены основные положения концепции модернизации АСУТП энергоблока 1200 МВт Костромской ГРЭС.
Технологические основы модернизации АСУТП
Технологические основы модернизации АСУТП энергоблока включают в себя краткую характеристику оборудования и режимов его работы, а также технологические направления совершенствования существующей СКУ.
В состав энергоблока 1200 МВт входят [3]: котлоагрегат ТГМП-1202 (Ππ-3950/255-ГМ); турбоагрегат К-1200-240-3; генератор типа ТВВ-1200-2УЗ; вспомогательное оборудование.
Основное технологическое оборудование энергоблока способно проработать еще не менее 30 лет при условии эксплуатации преимущественно в базовом режиме и принятии мер по продлению срока службы металла.
Создаваемая АСУТП должна обеспечить функционирование энергоблока во всех режимах его работы.
Рис. 1. Разбивка оборудования энергоблока по технологическим зонам (функциональным подсистемам создаваемой АСУТП)
В основу технической структуры создаваемой АСУТП положено иерархическое построение оборудования энергоблока и его разбивка по технологическим зонам (рис. 1). Информационный масштаб соответствующих функциональных подсистем определяется числом датчиков и исполнительных устройств.
При создании полномасштабной АСУТП энергоблока 1200 МВт должны быть учтены существующие в настоящее время технологические ограничения (особенности), основными из которых являются следующие:
энергоблок в регулировочном диапазоне нагрузок работает на скользящем давлении (регулирующие клапаны турбины полностью открыты);
автоматическое регулирование заданного расхода топлива (тепловой нагрузки) затруднительно: расходные характеристики четырех параллельно включенных газовых клапанов неудовлетворительны, клапаны ненадежны; регулирование расхода мазута на котел осуществляется одним регулирующим клапаном, расход мазута по полутопкам не регулируется;
типовая схема регулирования общего воздуха неработоспособна: переходные процессы по оборотам трех параллельно работающих ТВД при скачкообразных изменениях МУТ приводных турбин носят характер слабозатухающих колебаний с временем переходного процесса примерно 60 с;
типовая схема температурной коррекции для регулятора питания котла неработоспособна: сигнал по температуре пара за ВРЧ является непредставительным (формируется в зоне, близкой к зоне максимальной теплоемкости).
При разработке алгоритмов контроля и управления создаваемой АСУТП необходимо учесть данные технологические ограничения.
В целом основными технологическими направлениями совершенствования СКУ энергоблока являются:
переход на более высокий уровень качества регулирования параметров первичного и вторичного пара (повышение точности стабилизации параметров пара);
повышение качества экономичного сжигания топлива и ограничение доли вредных выбросов не выше ПДК;
выдерживание оптимальных соотношений вода - топливо - воздух с выдачей на экраны дисплеев данных по количеству, скорости и ускорению изменений соотношений, а также рекомендаций оператору по ведению режима;
мониторинг (непрерывное наблюдение, оценка и прогноз состояния) металла котла и металла турбины;
мониторинг водно-химического режима блока для его автоматической корректировки;
автоматический учет выработки ресурса оборудованием энергоблока с целью планирования своевременного вывода в резерв, проведения ремонтов и замен.
