Автоматизована система керування технологічними процесами
(АСК ТП)
З огляду на вимоги до об'єкта автоматизації і його умови роботи, з метою одержання надійного теплоелектричного джерела з високими техніко-економічними показниками система керування газотурбінною установкою реалізується як автоматизована система на базі використання мікропроцесорної техніки, що поставляється в комплекті з технологічним устаткуванням.
Тому що ГТУ являє собою автономну технологічну ділянку ТЕЦ, то система керування будується як автономна високоавтоматизована система з прямим виходом на ЦЩК ТЕЦ-5 з появою порушень у її роботі. В тойже час, будучи частиною електричної системи ТЕЦ, вона повинна бути керованої по цій системі і тому керування генератором ГТУ здійснюється з ЦЩК.
АСК ТП ГТУ повинна забезпечити контроль і керування всім основним і допоміжним устаткуванням ГТУ у всіх режимах експлуатації, з виконанням функцій контролю, авторегулювання, дискретного керування, сигналізації, технологічних захистів і блокувань. Усі ці функції реалізуються засобами програмно-технічного комплексу.
Структурно АСК ТП ГТУ будується як ієрархічна, розподілена система прямого цифрового керування відповідно до технологічної структури ГТУ й ієрархією задач керування, з такими основними постом керування:
• центральний щит керування ТЕЦ-5 (ЦЩК) - основний пост керування ТЕЦ;
• місцевий щит керування ГТУ - призначений для проведення первісного пуску газотурбінного агрегату і контролю його стану в процесі експлуатації обхідником;
• місцевий щит керування компресорною станцією підготовки газу.
З
ЦЩК здійснюється керування електричною
частиною ГТУ - генератором із системами
порушення і синхронізації. При порушеннях
у роботі газотурбінного агрегату і
станції підготовки газу узагальнені
сигнали несправності передаються на
ЦЩК. Тут установлюються ключі аварійної
зупинки цих об'єктів. Окремими сигналами
на ЦЩК повинна передаватися інформація
про наявність загазованості в контейнері
газової турбіни і на станції підготовки
газу і про пожежонебезпечні ситуації.
З місцевого щита ГТУ проводяться роботи з пуску устаткування і контролю стану агрегату при періодичному відвідуванні обхідником і при порушеннях у роботі з загального сигналу несправності на ЦЩК ТЕЦ-5.
Керування компресорною станцією підготовки газу реалізується на мікропроцесорних засобах, установлених на місцевій пості керування. Функціонально місцевий пост керування компресорної станції аналогічний посту керування ГТУ. Загальний сигнал порушення в роботі станції підготовки газу передається на ЦЩУ.
3.1 Опис структурної схеми аск
Устаткування верхнього рівня АСК складається:
дві операторські станції керування ПГУ з кольоровими моніторами, клавіатурами, маніпуляторами;
дві інженерні станції керування ПГУ з кольоровими моніторами, клавіатурами, маніпуляторами;
принтери різного призначення, в тому числі для фіксації подій, печаті протоколів і т.п.;
система єдиного часу;
засоби зв’язку;
Устаткування нижнього рівня АСК складається:
засоби зв’язку з об’єктом і контролери процесу для керування ГТУ, генератором, ВРУ 110 кВ, блочними електричними розподільними установками;
контролери логіки, що програмуються (ПЛК), для керування локальними системами (газозабезпечення, попарного захисту і т.п.).
Все устаткування верхнього і нижнього рівнів з’єднується єдиною дубльованою інформаційною спеціалізованою мережею даних.
З локальними системами керування інформаційна мережа з’єднується послідовно.
3.2 Верхній загальноблоковий рівень аск тп
Верхній загальноблоковий рівень АСК ТП ПГУ виконує наступні функції:
Видача команд в підсистеми АСК ТП турбіни на:
автоматичну перевірку готовності устаткування ПГУ до пуску;
автоматизований пуск ГТУ (поетапний за участю оператора або повний);
з виходом на режим заданого навантаження:
автоматичне підтримання заданого режиму;
автоматичну зупинку ПГУ;
автоматичний перехід з одного режиму на інший.
Забезпечення оперативного персоналу інформацією про параметри і про хід технологічного процесу, положення запірної і регулюючої арматури, включення і виключення допоміжного устаткування і т.д.
Дистанційне керування регулюючою і запірною арматурою.
Технічну діагностику стану основного технологічного устаткування і комплексу технічних засобів АСК ТП.
Сигналізації відхилень технологічних параметрів за допустимі межі.
Реєстрацію із необхідною періодичністю величин основних параметрів при аварійних ситуаціях.
Введення нормативно-довідкової інформації.
Автоматичний розрахунок техніко-економічних показників ГТУ.
У складі задач верхнього рівня в АСК ТП ГТУ мають бути вирішені задачі автоматичного регулювання електричного і теплового навантаження ГТУ і ряду внутрішніх технологічних параметрів.
До системи регулювання входить загальноблоковий регулятор потужності (або загальноблоковий регулятор частоти, якщо блоки працюють в режимі підтримки частоти в системі), який видає завдання на регулятори потужності ГТ. У режимі робочого діапазону навантажень забезпечується відповідний розподіл потужності між газовими турбінами і підтримка необхідного тиску пари в колекторі парових турбін з врахуванням втрати тиску в паропроводах від КУ до колектора ПК станції.
Система повинна забезпечувати участь ГТУ у регулюванні частоти системи, для чого передбачається як первинне (диспетчерське) регулювання, так і вторинне регулювання (при коливаннях частоти в системі).
Величина зони нечутливості по частоті в системі для вторинного регулювання може бути встановлена як мінімальною (0.06% за правилами Міжнародних Енергетичних Норм) так і максимальною в 1 Гц.
До задач регулювання потужності ГТУ в аварійних умовах енергосистеми входить:
аварійне короткочасне розвантаження турбін;
аварійне обмеження потужності турбін.
В цих режимах АСК ТП ГТ повинна забезпечувати переміщення регулюючих органів подачі палива з гранично можливою швидкістю.
Підсистеми АСК ТП ГТУ забезпечують виконання прийому і обробки команд від АСК ТП ПГУ, а також виконання таких функцій:
автоматичну перевірку готовності до пуску;
автоматичний пуск і вихід на режим заданого навантаження;
автоматичну стабілізацію заданого режиму;
можливість поетапного пуску в процесі пуско-налагоджувальних робіт;
автоматичне регулювання частоти обертів і потужності;
температуру газів до і після ГТУ до межі помпажу при всіх режимах;
автоматичну зупинку, зниження навантаження або переведення на неробочий хід по команді від технологічного захисту.
При цьому в межах підсистеми ГТУ відбувається:
формування завдання по частоті обертів і потужності з врахуванням теплового стану турбіни;
керування завданням на вході регулятора моменту обертання пускового пристрою;
обчислення середньої температури газів перед турбіною за значенням температури за нею;
обчислення коефіцієнта запасу до межі помпажу;
автоматичне зниження керівного сигналу при зниженні навантаження до неробочого ходу;
автоматичне регулювання допоміжних параметрів;
діагностика ГТУ як технологічного агрегату і перевірка правильності функціонування системи керування;
збирання і обробка інформації від давачів технологічних параметрів ГТУ;
формування команд логічного і дистанційного керування.