Осадчук Ю.Г., Алпатов А.В. Криворожский технический университет

Критерии разработки и функционирования АСУ турбогенераторов на теплоэлектроцентралях паровоздушных станций

Целью данной работы является определение составного критерия выбора и внедрения АСУ турбогенераторов (ТГ) в условиях типовых теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) на металлургических предприятиях Украины, причем сама ТЭЦ рассматривается именно в контексте паровоздушой (ПВС) станции (т.е. с учетом основной задачи в обеспечении дутьевым воздухом доменных печей (ДП), и лишь после этого в выработке электроэнергии и пара).

Как указывалось в [1], основным фактором, определяющим работу ТЭЦ в целом, является допускаемое количество потребления применяемых видов топлива от снабжающего органа. Только после определения задания (разрешения) на потребление можно рассчитать паровою нагрузку в целом по станции, а также ее распределение по агрегатам в зависимости от нужд потребителей. При определении данного распределения ключевыми являются турбовоздуходувки, обеспечивающие дутьем ДП, от надежности и стабильности работы которых зависит ритмичность функционирования всего меткомбината в целом.

На долю ТГ приходится основная часть паровой нагрузки ТЭЦ, при этом она может в процентном соотношении достигать 50-80%, т.е. при работе двух ТГ на каждый из них приходится около 40% всей тепловой энергии станции. Такая доля в энергобалансе указывает на необходимость углубленного анализа критериев разработки АСУ ТГ, не ограничиваясь одним или двумя.

Современное состояние проведения ремонтов на меткомбинатах Украины двоякое. С одной стороны, большинство собственников старается проводить капитальные ремонты с целью улучшения показателей работы. При этом самым важным является выбор тех частей агрегатов, которые подлежат замене. Этот выбор делают конкретные люди со своими субъективными взглядами и пониманием. Поэтому, с другой стороны, зачастую даже после серии ремонтов меняются одни и те же части, другие же работают десятки лет.

Известно, что функционирование АСУ зависит во многом от состояния регулирующих органов, отборных точек, которые не имеют к разработчикам и монтажникам АСУ никакого отношения и находятся в подчинении механических служб. Без их надлежащего состояния работа всей АСУ с высоким к.п.д. и надежностью невозможна. Таким образом, на этапе перед установкой и наладкой АСУ основным критерием ее будущей работы будет ревизия и подготовка механических сопряженных частей.

Важным моментом монтажа АСУ в условиях ранее работающего ТГ является прокладка и монтаж линий связи. При этом внимание следует обращать не только на территориальное расположение силовых и информационных кабелей, но и на прохождение каналов АСУ вдалеке от паропроводов (которые могут быть даже незаизолированы) и мест частого воникновения свищей. В противном случае защита металлорукавами неэффективна и со временем вероятен выход со строя изоляции проводов. Замена же возможна далеко не всегда (работы на высоте, сварочные работы, непрерывный режим работы ТГ).

При работе ТГ в длительном неаварийном режиме в программном обеспечении АСУ обязательно должна присутствовать защита от ошибок операторов. Наиболее часто они могут возникать при корректировке задания на управление, в ночное время.

Особо следует отметить экономические критерии работы АСУ ТГ (рис. 1). При построении системы, собирающей информацию обо всех важных параметрах турбины и генератора, возможен выход на режим, наиболее оптимальный по соотношению «паровая нагрузка ТГ-генерация». Для любой ТЭЦ имеется план генерации электроэнергии на месяц, год. При этом на меткомбинатах также имеются потребители, которые используют отработанный ТГ пар из его отборов, причем зимой расход такого пара может достигать десятков процентов от всей паровой нагрузки ТГ. АСУ, имея информацию о состоянии ТГ, задании на генерацию пара и электроэнергии и разрешении на потребление пара, может автоматически настроиться на максимальную загрузку агрегата. При этом, в случае оперативного поступления информации о разрешении на потребление пара, АСУ ТГ сможет быстрее и точнее использовать возможные запасы по заданию на расход топлива для всей ТЭЦ. Данная возможность наиболее актуальна при наличии на комбинате общего газопровода (доменного, коксового газов), давление в котором может сильно колебаться при переходных режимах печей.

Также важной составляющей экономического критерия является возможность регулирования уровня потребления-генерации реактивной мощности, которая появляется при наличии у генератора тиристорного возбудителя (точка 10 рис. 1). Особенно режим генерации актуален при малых нагрузках ТГ, когда имеется запас по нагреву обмоток.

Перечислим все основные параметры, которые необходимы для функционирования АСУ ТГ. Вакуум в конденсаторе и температура выхлопной части корпуса для контроля качества утилизации отработанного пара в конденсат (т.7 рис.1), расход пара на турбину (т.4), загрузка паровых отборов (т.8), температура обмоток статора (т.7), давление пара в регулирующей ступени для контроля состояния турбины (т.7), температура подшипников (т.7), тепловое расширение ротора (т.7), осевой сдвиг турбины (т.7), вибрация подшипников (т.7), уровень генерации активной и реактивной мощностей (т. 9).

При современном состоянии оборудования не удается достигнуть плавного дистанционного регулирования положения паровых регулирующих клапанов во всем требуемом диапазоне. Поэтому для обеспечения неоходимого качества функционирования регулятора пара (РП1) устанавливают сервоприводы с повышенной точностью позиционирования, уделяя при этом большое внимание качеству комплектующих и монтажа оборудования. Также данные средства позволяют организовать, при необходимости, обратную связь (ОС) по положению клапанов. Для работы контура РП2 вообще потребуется организация замера по расходу пара и автоматизация регулирующего клапана, поскольку на данном этапе контролируется только давление в отборах. При этом не требуется такая высокая точность регулирования как на РП1.

Работа АСУ ТГ возможна с различными ОС: по генерации электроэнергии, по поддержанию расхода пара, по температуре обмоток статора, по вакууму в конденсаторе, причем заранее осуществить выбор невозможно: он определяется как техническими праметрами самого ТГ, так и внешними факторами.

В работе приведены различные критерии разработки и функционирования АСУ ТГ в условиях ТЭЦ ПВС. Показано, что на современном этапе следует уделять внимание не только технико-экономическим факторам, но и человеческому, от которого зачастую зависит работоспособность всей системы в целом.

Рис. 1 Оптимальная структурная схема взаимодействий в системе АСУ ТГ:

сплошные линии – пар, пунктирные – электроэнергия, точки – информация внутри АСУ ТГ, точки с пуктиром – взаимодествия с участием операторов;

ГПП, ПК – главный паропровод и паровые котлы, как источник пара; РП – регулятор пара, О – оператор (№1 – ТГ, №2 – ПК), ТВ – тиристорный возбудитель ТГ, W – измеритель нагрузки ТГ

Литература.

1. Осадчук Ю.Г., Алпатов А.В. Направления внедрения автоматизированных систем управления на типовых теплоэлектроцентралях // Европейская наука 21 столетия: стратегия и перспективы развития – 2006. – Днепропетровск. – 2006. – Том 22. Технические науки. – с. 30-32.