ООО НПФ Системавтоматика - автоматизация технологических процессов и производств

АСУ котлоагрегатами блок-модульной котельной ТЭЦ-1 ПО Норильскэнерго

АСУ КОТЛОАГРЕГАТАМИ БЛОК-МОДУЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ ТЭЦ-1 ПО «НОРИЛЬСКЭНЕРГО»

Реализуя программу замены исчерпавших ресурс эксплуатации котлоагрегатов, ПО «НОРИЛЬСКЭНЕРГО» в 1996-1999гг закупило 6 котлоагрегатов типа АХ-4 (производство Дании) для блок-модульной котельной на ТЭЦ-1.

Котел АХ-4 имеет производительность 140 тонн пара в час, 33 бар абс, 420°С, каждый оснащен двумя горелками Dynaswirl-LN 890, работающими на природном газе и дизельном топливе. Поставка была комплектной и представляла собой автоматизированный технологический комплекс (АТК). По некоторым обстоятельствам отношения с поставщиком были оборваны на фазе монтажа 1-го котлоагрегата. Поставленная документация содержала лишь алгоритмическое обеспечение, программное обеспечение по контракту предполагалось поставить при завершении наладки первой пары котлов. Оборудование АТК было поставлено в полном объеме, а специалистов по контроллерам фирмы Eurotherm Process Automation (EPA), составлявшим ядро системы управления, в РФ не было. Контроллеры очень мощны функционально и высоконадежны, но достаточно сложны в освоении. Рекомендации ведущих фирм по автоматизации сводились к предложению демонтировать контроллеры, заменив их на применяемые в теплоэнергетике РФ. НПФ «Системавтоматика» в 2001г предложила разработать программное обеспечение АТК блок-модульной котельной на базе поставленных технических средств.

АТК вводились в эксплуатацию в три очереди в 2002-2003гг. Работа по наладке выполнялась совместно с фирмой СибКОТЭС, г.Новосибирск, и специалистами службы СДТУ «Норильскэнерго». Автоматизированная система контроля и управления котлоагрегатами блок-модульной котельной имеет трехуровневую архитектуру.

На нижнем уровне управление каждым котлоагрегатом реализуется двумя подсистемами: BMS (Boiler Management System) и DCS (Distributed Control System). Подсистема BMS служит для обеспечения безопасности и управления пусковыми режимами котлоагрегата. Для обеспечения требуемой надежности она построена по схеме с двухканальной избыточностью на контроллерах SIMATIC S5-115F фирмы Siemens. Оба канала параллельно соединены друг с другом. Операционные системы и прикладные программы обоих каналов идентичны. Подсистема DCS реализует контуры управления работой котлоагрегатов и блокировки оборудования в нештатных ситуациях. Объем регулирования предусматривает:

  • Стабилизацию уровня в барабане котла в номинальном режиме; формирование рабочего уровня при переходных процессах между растопочным и номинальным режимом; удержание уровня в заданных пределах при остановке котла системой безопасности;

  • Стабилизацию температуры острого пара;

  • Управление утилизацией топочных газов с распределением их тепла между контурами предварительного подогрева питательной воды и подогрева воздуха горения;

  • Стабилизацию температуры природного газа;

  • Управление расходом топлива (природный газ или дизельное топливо) в автономном режиме или под управлением главного регулятора;

  • Управление расходом воздуха. Контур реализован как всережимный регулятор (вентиляция, растопочный и номинальный режим);

  • Стабилизация давления в расширительном баке (один регулятор на пару котлов);

  • Логическое управление включением/отключением непрерывной продувки в зависимости от режима работы котла.

  • Главный регулятор котельной – обеспечивает стабилизацию давления в магистрали при возмущениях со стороны потребителя (турбины) и со стороны паровых котлов, включая ряд котлов, не охваченных данной системой, но работающих на ту же магистраль. Обеспечиваются безударные процедуры подключения котлов к главному регулятору и перевод в автономный режим;

Подсистема DCS реализована на 5 контроллерах Т640 и 2 контроллерах Т103 фирмы Eurotherm. Эти контроллеры являются узлами локальной инструментальной сети ALIN (Eurotherm). К одной сети ALIN подключены контроллеры DCS двух котлоагрегатов (всего в системе 3 сети ALIN по числу пар котлоагрегатов). Кроме того, регулятор давления пара в расширительном баке, общем для пары котлов, реализован на 1 контроллере Т640. Наконец, главный регулятор (давления пара в общем коллекторе), воздействующий одновременно на все 6 котлоагрегатов, реализован на 2 контроллерах: Т640 и Т103, являющихся узлами сети ALIN первой введенной в эксплуатацию пары котлоагегатов С и F. При этом контроллер Т103 служит для сбора необходимой информации, а расчет управляющих воздействий выполняется контроллером Т640.

Взаимодействие подсистем BMS и DCS осуществляется по последовательному каналу с использованием протокола Modbus. Для согласования протокола коммуникационного процессора SIMATIC S5-115F с протоколом Modbus в системе использован конвертер протокола фирмы Hilsher.

Средний уровень образуют два сервера, работающие под управлением операционной системы Windows 2000. Каждый из серверов через 3 сетевых карты PC-ALIN подключен к трем локальным сетям ALIN и способен выполнять функции инженерной и операторской (как резервное место) станций. С инженерной станции выполняется мониторинг системы и тестирование защит.

Третий уровень образуют две операторские станции, также реализованные на ПЭВМ, работающих под управлением Windows 2000. Связь операторских станций с серверами и серверов между собой осуществляется по сети Ethernet. Программное обеспечение реализовано на базе пакета Т3500 (операторской станции Eurotherm), разработанного на основе SCADA-системы FIX32 фирмы Intellution.

Операторская станция предоставляет следующий набор функций:

  • Графическое отображение информации в виде мнемосхем и табло. Преимущественным объектом наблюдения оператора является обзорный кадр, отображающий основную текущую информацию по всем шести котлоагрегатам (25 сигналов на каждый агрегат). Предусмотрена возможность детализации информации по агрегатам, системам регулирования, видам топлива;

  • Мониторинг процесса путем приема данных, сообщений и тревог от систем регулирования и безопасности;

  • Передача директив оператора котельной в системы регулирования и безопасности;

  • Запуск последовательности пуска котлоагрегатов (вентиляция, розжиг горелок на газе и дизельном топливе) в автоматическом и автоматизированном режиме с отображением на мнемосхеме в реальном времени исполненных шагов пуска, отката и останова;

  • Вывод на экран тревог (алармов) и оперативных сообщений;

  • Архивирование данных, тревог и оперативных сообщений;

  • Вывод исторических трендов в виде графиков;

  • Переход в режим наладки с возможностью тестирования работы оборудования.

Перечисленный набор функций является общепринятым в современных системах автоматизации и в этом смысле мало отличается от систем подобного рода. Ноу-хау системы составляют тонкие алгоритмы построения регуляторов, основанные на многосвязной модели объекта управления и учете возмущений. В процессе разработки и наладки АТК в базовые алгоритмы поставки пришлось внести существенные изменения, так как они не учитывали значительное число конкретных производственных ситуаций и некоторые требования стандартов РФ. Трехлетний опыт эксплуатации свидетельствует о том, специалисты НПФ «Системавтоматика» с поставленной задачей успешно справились.


г.Санкт-Петербург, В.О.,Средний пр., д.4,
ООО НПФ Системавтоматика
тел. (812) 323-29-82     факс. (812) 328-78-92

Copyright c 1992-2004.

Последнее обновление: 1.02.2004