Автоматизированная система управления технологическими процессами ГТУ ТЭЦ «Маяк-Энергия»

Холдинг «Маяк» (г. Пенза) специализируется на производстве и реализации обойных бумаг, картонов для плоских слоев гофрокартона, бумаги-основы внутреннего слоя бумажно-слоистого пластика. В связи с увеличением совокупного объема производства продукции у предприятий холдинга возникла потребность в дополнительных энергетических ресурсах. Было принято решение о реализации проекта «Собственной генерации» с установкой газовых турбин и котлов-утилизаторов для производства электрической и тепловой энергии. Объем инвестиций составил более 2 млрд рублей. Для достижения поставленных целей было организовано общество с ограниченной ответственностью «Маяк-Энергия» — дочернее предприятие ОАО «Маяк».

Научно-производственная фирма «КРУГ» в рамках этого масштабного проекта разработала техническое задание на АСУ ТП и проектную документацию, выполнила инжиниринговые работы, произвела поставку программного обеспечения и комплекса технических средств.

На данный момент ГТУ ТЭЦ ООО «Маяк-Энергия» представляет собой одну из самых экономичных и экологически чистых теплоэлектростанций в Поволжском регионе с установленной электрической мощностью 22,4 МВт (15 МВт на первом этапе строительства) и установленной тепловой мощностью 35 Гкал/ч (23 Гкал/ч на первом этапе строительства).

Основные функции

АСУ ТП ГТУ ТЭЦ «Маяк-Энергия» предназначена для управления тремя энергоблоками.

В состав каждого энергоблока входят:

• газотурбинная установка типа SGT-300 производства фирмы Siemens с номинальной мощностью 7,494 МВт;
• котел-утилизатор Е-20-0,8-170 производства ОАО «ЭМАльянс» с производительностью сухого насыщенного пара 20 т/ч (при рабочем давлении 0,8 МПа (абс.) и рабочей температуре +170 °С);
• дожимная компрессорная установка производства ООО «ГЕА Рефрижерейшн РУС» мощностью 470 кВт и производительностью 3150 м³/час.

Помимо этого, АСУ ТП ГТУ ТЭЦ осуществляет управление общестанционным оборудованием (блок отключающей арматуры, установка нейтрализации стоков, компрессор сжатого воздуха, вспомогательное оборудование) и электротехническим оборудованием (ГРУ 10 кВ, ГРУ 6 кВ и РУСН 0,4 кВ).

На первом этапе реализации проекта выполнены работы по автоматизации двух энергоблоков, общестанционного и электротехнического оборудования. На втором этапе предполагается выполнение работ по вводу в эксплуатацию третьего энергоблока.

АСУ ТП ГТУ ТЭЦ «Маяк-Энергия» создана для того, чтобы:

• обеспечить надежное и эффективное автоматизированное управление основным и вспомогательным оборудованием ТЭЦ в нормальных, переходных, аварийных режимах работы;
• увеличить срок службы оборудования, повысить уровень надежности, безопасности и экономичности процессов выработки тепловой и электрической энергии;
• сократить время пусковых операций и время простоев по причине отказов основного оборудования за счет использования функций диагностики;
• оптимизировать технологический процесс за счет реализации сложных алгоритмов управления и регулирования;
• создать единый центр управления всеми подсистемами ТЭЦ (рис. 1), включая ГТУ, котел-утилизатор, дожимную компрессорную установку, блок отключающей арматуры, установку нейтрализации стоков, компрессор сжатого воздуха, вспомогательное и электротехническое оборудование.

Рис. 1. Идет тестирование системы на полигоне НПФ «КРУГ»

Система выполняет следующие функции:

• сбор, архивирование и предоставление информации о состоянии оборудования ТЭЦ;
• дистанционное управление исполнительными механизмами;
• поддержание требуемых значений параметров системы с помощью программных регуляторов;
• технологические защита и блокировка для безопасного включения оборудования в работу;
• регистрация аварийных ситуаций;
• селективное управление дожимными компрессорными станциями в зависимости от режимов работы энергоблоков;
• управление электротехническим оборудованием (выключателями);
• формирование отчетных документов;
• защита от несанкционированного доступа к функциям системы;
• предоставление данных в локальную сеть предприятия посредством веб-интерфейса;
• синхронизация системного времени абонентов системы с помощью сервера единого времени TimeVisor.

Архитектура и компоненты

АСУ ТП ГТУ ТЭЦ имеет трехуровневую архитектуру (рис. 2).

Рис. 2. Структурная схема АСУ ТП ГТУ

К первому (нижнему) уровню относятся датчики аналоговых и дискретных сигналов, первичные преобразователи, регулирующая и запорная арматура, электроприводы исполнительных механизмов, блоки РЗА и приборы учета.

Второй (средний) уровень включает шкафы управления котлами-утилизаторами №1 и №2, шкафы управления общестанционным оборудованием на базе промышленных микропроцессорных контроллеров Siemens 410-5H, которые осуществляют сбор, обработку информации и непосредственное управление исполнительными органами и электроприводами механизмов.

На третьем (верхнем) уровне расположены резервируемый сервер, две рабочие станции оператора (АРМ 1 и АРМ 2), станция инженера АСУ ТП, станция архивирования и средства передачи данных (сетевое оборудование для организации связи между оборудованием АСУ ТП ГТУ ТЭЦ).

К верхнему уровню также относятся АРМ ГТУ №1 и АРМ ГТУ №2 (поставка Siemens комплектно с ГТУ №1 и №2).

Требуемую точность привязки системного времени всех абонентов к единому астрономическому времени обеспечивает сервер единого времени TimeVisor производства НПФ «КРУГ».

Рис. 3. Распределение нагрузок по потребителям

Информационная мощность системы:

• входных аналоговых параметров (физических) — 158;
• входных дискретных параметров (физических) — 598;
• выходных дискретных параметров (физических) — 221;
• контуров автоматического регулирования — 8;
• входных аналоговых параметров (RS-485) — 86;
• входных дискретных параметров (RS-485) — 193;
• входных аналоговых параметров (TCP/IP) — 140;
• входных дискретных параметров (TCP/IP) — 59.

АСУ ТП ГТУ обеспечивает координированное управление оборудованием во всех предполагаемых режимах выработки и отпуска электроэнергии (рис. 3) и пара (рис. 4): пуски, режимы работы на заданных параметрах, переходные режимы, остановы. Внедрение системы позволило объединить несколько подсистем и тем самым обеспечить контроль и управление всем оборудованием ТЭЦ из одного центра управления (рис. 3).

Рис. 4. Управление пароводяным трактом котла

Планируется дальнейшее расширение системы с автоматизацией третьего энергоблока и создание АСУ ТП котельной ТЭЦ, интегрированной в АСУ ТП ГТУ.

C 1992 г. компания НПФ «КРУГ» в сотрудничестве со своими партнерами выполнила более 800 проектов автоматизации в различных отраслях, из них более 400 расположены на объектах энергетики. Среди них — внедрения, связанные с автоматизацией газотурбинных установок, в том числе на базе российского программно-технического комплекса КРУГ-2000 (ПТК КРУГ-2000), например:

• Автоматизированная система управления технологическими процессами газотурбинной электрической станции Южно-Нюрымского нефтяного месторождения (ОАО «Сургутнефтегаз»). Выполнены следующие работы: проектирование шкафов управления и верхнего уровня АСУ ТП, поставка программно-технического комплекса, шефмонтажные и пусконаладочные работы, оказание информационно-консультационных услуг по вопросам работы системы.
• Автоматизированная система комплексного учета энергоресурсов новой газотурбинной установки Казанской ТЭЦ-3 (ОАО «ТГК-16»). Запуск нового энергоблока мощностью 405 МВт состоялся в рамках комплексной модернизации Казанской ТЭЦ-3.