Автоматизированная информационно-измерительная система для IV-ой очереди Атырауской ТЭЦ

Технические науки / 5. Энергетика

К.В. Шкурапет, Г.А. Эм

Карагандинский Государственный Технический Университет, Казахстан

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ IV-ОЙ ОЧЕРЕДИ АТЫРАУСКОЙ ТЭЦ

Атырауская ТЭЦ введена в эксплуатацию в 1963 году, и работает по тепловому графику с довыработкой электроэнергии по конденсатному циклу. Годовой выпуск тепла составляет – 861998 Гкал.

Основной задачей АО «Атырауская теплоэлектроцентраль» является обеспечение электрической и тепловой энергией промышленного района и жилых кварталов г. Атырау и прилегающих к нему районов и является основным источником централизованного теплоснабжения г. Атырау.

На сегодняшний день одной из задач реконструкции теплоиспользующего оборудования Атырауской ТЭЦ приобретает всё более актуальный характер. Это связано с тем, что значительная часть оборудования не только морально и физически устарела, но и может являться потенциальным источником опасности даже при минимальных отклонениях рабочих параметров от штатных показаний. Другим фактором являются тепловые потери и частый ремонт, замена дорогостоящих узлов в процессе эксплуатации изношенного оборудования становятся весомыми при оценке себестоимости выпускаемой продукции и снижают рентабельность всего предприятия.

С другой стороны, качественный скачок в повышении эффективности работы предприятия, связанный с заменой старого оборудования на новое, менее энерго- и теплоёмкое, затруднителен из-за больших размеров требуемых капиталовложений, срок окупаемости которых является существенным.

Немаловажным фактором, влияющим на эффективность функционирования любого технологического оборудования и теплового особенно, является состояние и надёжность его контрольно-измерительных и управляющих средств.

Установка более мобильных и быстродействующих информационно-измерительных средств на новых очередях ТЭЦ и использование относительно недорогих, но обладающих существенными преимуществами устройств микропроцессорной техники является решением данных проблем. Применение этих устройств позволяет оптимизировать работу нового оборудования в режиме оперативного управления и обеспечить более эффективное и безопасное функционирование основного технологического оборудования.

В 2009 году ТОО “ЭЛСИ” выиграло тендер на разработку автоматизированной информационно-измерительной системы (АИИС) для IV-ой очереди Атырауской ТЭЦ. С учетом существующего состояния основного и вспомогательного оборудования, в рамках данного проекта реализуются следующие технические решения.

В главном корпусе IV очереди расширения устанавливаются:

1) два паровых котла Е-220/100 ГМ

– производительность - 220 т/ч;

– давление пара - 100 кг/см²;

– температура пара – 540 °C.

2) три паровые турбины ПТ-25-90/10М

– мощностью - 25 МВт;

– давление пара перед стопорным клапаном - 90 кг/см²;

– температура перегретого пара – 535 °C.

Тепловые нагрузки зоны теплоснабжения АТЭЦ составляют 205 Гкал/час.

Обобщенные требования к системе:

– АИИС должна создаваться и эксплуатироваться как неотъемлемая часть автоматизированного технологического комплекса – котлов и турбин со вспомогательным оборудованием IV очереди АТЭЦ [1];

– АИИС должна обрабатывать информацию и осуществлять управление в темпе протекания технологического процесса;

– АИИС должна строиться как многоуровневая, иерархическая распределенная система в соответствии с технологической структурой объекта управления;

– АИИС должна выполняться на основе унифицированных технических, информационных и программных средств;

– должна быть предусмотрена достаточная избыточность (функциональная, аппаратная, программная) для обеспечения высокой живучести системы и надежности ее функционирования при возможных отказах технических средств АИИС и ошибках персонала;

– АИИС должна обладать гибкостью, т.е. простотой адаптации к изменениям и расширениям, ремонтопригодностью, т.е. простотой и удобством проведения плановых и предупредительных ремонтов;

– основой технических средств АИИС должна быть распределенная микропроцессорная система, построенная на унифицированных средствах обработки информации и цифровой связи. Цифровые средства других типов должны быть соединены с микропроцессорной системой посредством информационных каналов;

– основными средствами отображения информации должны быть цветные графические терминалы и устройства управления (мышь, клавиатура) [2];

– должны быть предусмотрены технические и программные средства для метрологической аттестации и поверки информационных каналов [3];

– в АИИС должны быть предусмотрены: контроль достоверности информации, контроль выполнения автоматизированных и автоматических функций, непрерывное диагностирование технических и программных средств [4];

– АИИС должна проектироваться с учетом минимизации трудозатрат на ее создание и обслуживание, в частности, с учетом ремонтного обслуживания в одну смену;

– должна быть предусмотрена защита от ошибочных действий персонала и несанкционированного изменения программного и алгоритмического обеспечения системы. ПО должно быть надежно защищено от проникновения компьютерных вирусов.

Ядром используемой в проекте системы автоматизации S7-400H Simatic производства компании Siemens являются два центральных процессора S7-414-4H, установленные в монтажной стойке UR2-H.

Синхронизационные модули используются для соединения двух центральных процессоров. Они устанавливаются в центральных процессорах и соединяются друг с другом посредством волоконно-оптических кабелей. В каждом CPU должно быть установлено два синхронизационных модуля.

Волоконно-оптические кабели вставляются в синхронизационные модули образуют физическое соединение между двумя центральными процессорами.

Периферия используется в CPU децентрализовано через Profibus DP. Для периферии модулей ввода-вывода используется одноканальная коммутируемая конфигурация с повышенным коэффициентом готовности. У одноканальной коммутируемой конфигурации просто имеются отдельные модули ввода-вывода, но обращаться к ним может каждая из подсистем.

CPU 414-4H имеет следующие элементы управления и индикации: светодиоды, переключатель режимов работы, гнездо для плат памяти, гнездо для интерфейсных модулей, интерфейс для MPI/DP и интерфейс для Profibus DP.

Разработанная АИИС позволяет не только в полном объеме обеспечить работу всех процессов на ТЭЦ, но и повысить надежность данной системы и длительный срок службы оборудования. Внедрение данной системы на Атырауской ТЭЦ значительно повышает эффективность работы всего технологического комплекса.

Литература:

1. ГОСТ 24.104 – 1985 ЕСС АС. Автоматизированные системы управления. Общие требования.

2. ГОСТ 22269 – 1976 Система "человек-машина". Рабочее место оператора. Взаимное расположение элементов рабочего места. Общие эргономические требования.

3. ГОСТ Р 8.596 – 2002 Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.

4. ГОСТ 23222 – 1988 Характеристики точности выполнения предписанной функции средств автоматизации. Требования к нормированию. Общие методы контроля.