16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/393-394/4149388.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 13-14 (393-394) июль 2020 года

Станционный координатор Павлодарской ТЭЦ-3

Энергоэффективность Эрлен БАЙМУХАНОВ, инженер по продажам компании Эмерсон 365
Сергей Пуксант

Внедрение группового регулятора тепловой и электрической мощности на Павлодарской ТЭЦ-3 АО «ПАВЛОДАР­ЭНЕРГО» – один из примеров успешной цифровизации в российском энергетическом секторе.

Немного о станции

Несмотря на бурное развитие возобновляемых источников энергии в последние годы, большая часть производимой в мире электроэнергии по‑прежнему вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС). При этом возрастающая с каждым годом потребность в электричестве стимулирует энергетиков к внедрению новых технологий для повышения надежности, экологической безопасности и эффективности производства.

В крупных городах ТЭЦ (станция, где кроме выработки электрической энергии производится пар для теплоснабжения населенных пунктов) используются не только для централизованного теплоснабжения. Потребителями пара могут быть и близлежащие промышленные предприятия.

Примером одной из таких станций является Павлодарская ТЭЦ-3 АО «ПАВЛОДАРЭНЕРГО» – электростанция с поперечными связями и установленной мощностью 555 МВт. Станция ведет свою работу с 1972 года, ее основное оборудование составляют шесть энергетических котлов и шесть паровых турбин. Расположенная в промышленной части города, Павлодарская ТЭЦ-3, помимо городского теплоснабжения, является источником электроэнергии, тепла и пара для крупных промышленных предприятий региона, крупнейшим из которых является Павлодарский Нефтехимический Завод (ПНХЗ).

С 2009 года АО «ПАВЛОДАР­ЭНЕРГО» поэтапно реализует инвестиционную программу, включающую в себя:

– поддержание работоспособности существующего оборудования за счет его реконструкции;
– строительство нового оборудования для увеличения установленной мощности генерирующих источников.

На Павлодарской ТЭЦ-3 в период с 2016 по 2020 год была модернизирована турбина ст. № 1 и 2, реконструированы турбины типа Т-100 / 120‑130 ст. № 4, 5, 6. В части автоматизации основного оборудования пять котлоагрегатов и пять турбоагрегатов были оснащены автоматизированными системами управления технологическим процессом (АСУ ТП), введена в работу автоматизированная система расчета технико-экономических показателей (ТЭП) работы станции.


Особенности проекта

Высокий уровень автоматизации основного оборудования станции позволил поднять вопрос о создании системы управления верхнего уровня, которая выполняла бы следующие задачи:

• Распределение нагрузки между котлами и турбинами станции по критерию минимизации топливных затрат. С этой целью, для определения приоритета увеличения или снижения нагрузки котлоагрегатов регулятор должен принимать данные из автоматизированной системы расчета ТЭП.

• Учет текущих технологических ограничений при распределении нагрузки между агрегатами.

• Автоматическое регулирование тепловой нагрузки станции в зависимости от погодных условий. Для этих целей система должна быть оснащена стационарной метеостанцией, данные которой используются для корректировки тепловой нагрузки.

• Обеспечение готовности станции к участию в нормированном первичном регулировании частоты (НПРЧ) и автоматическом вторичном регулировании частоты и перетоков активной мощности (АВРЧМ). Одним из требований к станциям с поперечными связями для участия на рынке системных услуг является наличие системы регулирования (поддержания) давления в общем коллекторе.

• Безопасная передача технологической информации из АСУ ТП пользователям в корпоративной сети предприятия.

При этом система верхнего уровня должна была учитывать особенности, присущие станциям с поперечными связями. Ими являются:

1. Отсутствие связи с регуляторами турбин – изменение нагрузки или останов турбины определяется по косвенным признакам изменения параметров пара в общем коллекторе, что снижает скорость реагирования на возмущение.

2. Отсутствие координации нагрузки котлов – оператор каждого котла принимает команды сверху от начальника смены станции и не видит, как работают соседние котлы.

3. Неодновременная реакция котлов на возмущения – несмотря на то, что на ТЭЦ работают однотипные котлы, каждый котел на электростанции имеет свой «характер», который выражается в различных коэффициентах усиления и постоянных времени при управлении.

В качестве системы верхнего уровня специалисты компании Эмерсон предложили внедрить на ТЭЦ групповой регулятор тепловой и электрической мощности – Станционный Координатор. После получения задания нагрузки всей станции от начальника смены станции или системного оператора регулятор позволяет распределять эту общую нагрузку между котлами и турбинами станции, воздействуя на их локальные системы управления.

Станционный координатор – это групповой регулятор тепловой и электрической мощности на базе программно-технического комплекса (ПТК) «Овация», предназначенный для расчета и распределения задания нагрузки между котельными и турбинными агрегатами электростанции с общим паровым коллектором.

– Цель координатора в том, чтобы найти баланс между нагрузкой турбогенераторов и потребителями тепловой энергии, – комментирует ведущий инженер компании Эмерсон Сергей Пуксант


. – Например, при увеличении расхода пара необходимо увеличить нагрузку котлоагрегатов. И наоборот, при изменении потребления в меньшую сторону котел необходимо разгрузить. Система станционного координатора в автоматическом режиме обеспечивает баланс давления пара в главном паропроводе и нагрузки турбогенераторов, снижая риск возникновения аварийной ситуации и внеплановой остановки оборудования.


Реализация проекта

Данный проект – это не типичное внедрение ПТК «Овация» для повышения прямой экономической эффективности предприятия, а уникальное проектное решение для выполнения конкретных технических задач с учетом всех особенностей предприятия. Реализация проекта закончилась в декабре 2019 года и была выполнена в пять этапов:

1. Разработка технического задания и технического проекта;

2. Разработка рабочего проекта, прикладного ПО и эксплуатационной документации;

3. Ввод системы в работу;

4. Опытная эксплуатация;

5. Приемочные испытания.

В процессе проекта совместная команда инженеров Эмерсон и Павлодарской ТЭЦ-3 столкнулась с рядом трудностей на этапе разработки прикладного ПО, а именно со сложностью интеграции ряда систем сторонних производителей с ПТК «Овация». Только объединив знания проектной команды и инженеров производителей, требуемые для интеграции систем, получилось выбрать необходимые подходы и методы интеграции и выполнить проектный этап с требуемым качеством.

– Станционный координатор внедряется для того, чтобы в автоматизированном режиме поддерживать электрическую и тепловую нагрузку всей станции. Он связывает между собой все существующие на станции локальные системы управления котлов и турбин, – уточняет Евгений Якупов, главный метролог АО «ПАВЛОДАР­ЭНЕРГО». – На данный момент на пяти котлоагрегатах и пяти турбоагрегатах установлены локальные системы АСУ ТП, присутствуют свои регуляторы.

Внедряемая система интегрирует имеющиеся системы в единую цепь. Станционный координатор построен на базе ПТК «Овация», соединен с котлоагрегатами и турбогенераторами цифровой связью. Начальник смены станции имеет возможность задавать необходимые параметры по электрической и тепловой нагрузке, а общестанционный координатор будет поддерживать их в автоматическом режиме.


Подведем итоги

Внедренная на Павлодарской ТЭЦ-3 система станционного координатора решила поставленные технические задачи и позволила предприятию выполнить требования по качеству отпускаемой электроэнергии. А именно поддержанию вырабатываемой мощности с точностью до 3МВт, то есть 0,5 % от установленной мощности ТЭЦ.

Рисунок 1. Главный паропровод ТЭЦ



На рис. 1 представлена мнемосхема главного паропровода ТЭЦ с основными параметрами работы станции. Информация поступает с локальных систем управления котлов и турбин, а также рассчитывается внутри системы.

Работа станционного координатора в автоматическом режиме предполагает следующую концепцию управления:

• только один котел точно поддерживает давление в общей магистрали;

• остальные котлы следуют за ведущим или поддерживают расход пара;

• диспетчер или оператор выбирает приоритеты и назначает ведущий котел;

• котлы реагируют автоматически на изменение электрической или тепловой нагрузки турбин.

На рис. 2 представлена функционально-структурная схема системы.

Рисунок 2. Функционально-структурная схема



ПТК «Овация» входит в блок решений цифровой основы экосистемы PlantWeb от Эмерсон, является основополагающим решением для Павлодарской ТЭЦ и позволит предприятию вступить в процесс цифровой трансформации и внедрить в будущем новые решения для повышения экономической эффективности предприятия.

Стоит отметить, что успешная реализация проекта была бы невозможна без тесного сотрудничества инженеров компании Эмерсон с персоналом предприятия, а также производителями локальных систем управления агрегатами. Слаженная работа инженеров позволила завершить проект в срок, несмотря на технические сложности, неизбежно возникающие во время пусконаладочных работ на объекте.


Цифровизация, Энергоэффективность, ТЭЦ

Отправить на Email

Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.