ЗАО «Интеравтоматика» — 15 лет!

В статье приведены основные результаты деятельности ЗАО «Интеравтоматика» за 15 лет работы на российском энергетическом рынке. Изложены основные направления деятельности, проанализированы результаты внедрения, представлены перспективы дальнейшего развития систем управления.

ЗАО «Интеравтоматика» было создано в 1993 г. усилиями ВТИ при поддержке РАО «ЕЭС России», Siemens AG и ОАО «ТПЭ». 15 лет — это серьезный возраст в новой экономической истории России и, самое главное, это практически весь этап современной автоматизации российских электростанций. Cтановление ЗАО «Интеравтоматика» и его первые проекты проходили в период появления на российском рынке первых микропроцессорных распределенных программно-технических комплексов (ПТК). Микропроцессорные АСУТП на этом этапе в основном повторяли старые, существовавшие ранее функции управления энергооборудованием. В течение 90-х годов прошлого столетия на основе опыта разработки и эксплуатации первых микропроцессорных систем были сформулированы требования и подходы к автоматизации, сформировался рынок АСУТП, появились фирмы, способные в том или ином объеме разрабатывать, изготавливать и вводить в эксплуатацию такие системы.

ЗАО «Интеравтоматика»

Главным требованием современного этапа автоматизации электростанций является получение нового качества работы автоматизированного оборудования и его эксплуатационного персонала. Эта технико-экономическая задача и является ключевой в работе ЗАО «Интеравтоматика». Проектируемая АСУТП должна обеспечивать повышение уровня эксплуатации энергооборудования, а именно обеспечивать повышение его экономичности, надежности и качества ведения режимов, сокращение вредных выбросов, минимизацию ошибок оператора. Сервисное обслуживание системы должно быть минимальным и гарантированным. Это главные направления работы, т.к. только на их основе можно быть конкурентноспособным на современных рынках АСУТП с многочисленными отечественными и зарубежными участниками. Эта задача решается в ЗАО «Интеравтоматика» рядом взаимосвязанных принципов и подходов, основными из которых являются: выбор отвечающего задачам автоматизации ПТК, оптимальный объем автоматизации, активный маркетинг и комплексность услуг.

С самого начала своей деятельности ЗАО «Интеравтоматика» было нацелено на комплексное решение задач автоматизации энергетических объектов. В спектр услуг ЗАО «Интеравтоматика» входят:

  • консультации по вопросам автоматизации;
  • подготовка технологического задания и исходных данных для разработки АСУТП;
  • проектирование АСУТП;
  • комплексное тестирование системы в сборе на заводе-изготовителе;
  • поставка комплектных технических средств;
  • шеф-монтаж и наладка;
  • испытания и ввод в эксплуатацию;
  • обучение персонала Заказчика, в том числе и с использованием полномасштабных компьютерных тренажеров;
  • сервисное обслуживание.

В настоящее время количество внедренных ЗАО «Интеравтоматика» АСУТП ( их перечень приведен в табл. 1) приближается к 70, а к концу года должно достигнуть 80. Основной объем автоматизированных объектов составляют энергоблоки (42), причем наряду с традиционными (31) в состав данных энергоблоков входят практически все российские ПГУ (9), а также энергоблоки первой российской геотермальной электростанции и первый российский полностью автоматизированный на базе микропроцессорной техники энергоблок 1000 МВт №3 Калининской АЭС, в проекте которого ЗАО «Интеравтоматика» полностью отвечало за автоматизацию 2-ого контура. Для всех вновь построенных электростанций, как видно из таблицы, ЗАО «Интеравтоматика» обеспечило, наряду с автоматизацией энергоблоков, разработку и внедрение АСУТП общестанционного уровня и общестанционных вспомогательных установок.

Внедренные проекты ЗАО «Интеравтоматика»*)

Таблица. Внедренные проекты ЗАО «Интеравтоматика»

Преобладающее большинство автоматизированных объектов находятся на территории России. В то же время разработанные ЗАО «Интеравтоматика АСУТП внедрены и за рубежом: как в странах СНГ (Украина, Казахстан, Узбекистан), так и в Китае, Сербии, Индии, Бангладеш и Вьетнаме.

Отмеченная выше технико-экономическая задача, которую ЗАО «Интеравтоматика» решает в своих проектах, протекает на фоне резкого увеличения объемов нового строительства генерирующих мощностей по государственным и отраслевым программам России. В этих программах значительно (в разы) увеличиваются вводы современных парогазовых установок и пылеугольных паротурбинных блоков. Это обстоятельство требует от нас увеличения объема наших работ, сокращения сроков выполнения проектов с повышением их качества.

Программно-технические комплексы

Разрабатываемые ЗАО «Интеравтоматика» АСУТП реализуются на базе ПТК фирмы Siemens. На первом этапе работы это был ПТК «Teleperm XPR», который изготавливался по лицензии во ВНИИА им. Духова и нашел широкое применение в проектах ЗАО «Интеравтоматика». Начиная с 2004 года, наряду с Teleperm XPR ЗАО «Интеравтоматика» начало внедрять ПТК «Simatic PCS7» со специализированной библиотекой алгоритмов для электроэнергетики Power Solutions. В первую очередь ПТК «Simatic PCS7» применялся для проектов частичной модернизации существующих АСУТП, в системах автоматического регулирования частоты и мощности (САРЧМ) энергоблоков и в ряде проектов общестанционных установок. Затем этот ПТК был успешно применен в полномасштабных АСУТП крупных энергобъектов, таких как ПГУ Сочинской ТЭС и блоков 200 МВт Харанорской ГРЭС. На основе полученного положительного многолетнего опыта применение Teleperm ХР-R и Simatic PCS7 в новых проектах продолжается. И наконец, с 2007 года ЗАО «Интеравтоматика» начало, разработку и внедрение АСУТП на базе новейшего ПТК четвертого поколения фирмы Siemens SPPA-T3000. Первые успешные проекты полномасштабных АСУТП с SPPAТ3000 были выполнены на блоке ПГУ-450 ТЭЦ-27 и блоке Т-250 ТЭЦ-25 Мосэнерго.

Все перечисленные ПТК являются преемственными друг другу, особенно в базовом математическом обеспечении (МО), что позволяет эффективно использовать опыт, накопленный в части реализации технологических алгоритмов, вне зависимости от типа используемого ПТК. Их отличает высокая надежность аппаратуры, высокоразвитое базовое и фирменное МО, наличие САПР, функции диагностики полевого оборудования. Не секрет, что именно недостаточная надежность работы отечественного полевого оборудования: отказы датчиков, арматуры, ложная информация о состоянии концевых выключателей и т.д. — не позволяли обеспечить работоспособность пошаговых программ и других сложных алгоритмов из-за необходимости постоянного контроля оперативным персоналом их работы. Использование в базовом ПО применяемых ПТК алгоритмов автоматической диагностики периферийных устройств, усовершенствованных ЗАО «Интеравтоматика» с учетом особенностей самого российского периферийного оборудования и условий его эксплуатации (в частности, организация электропитания), позволило обеспечить широкое внедрение пошаговых программ всех уровней, отключаемых блокировок и других задач управления.

 

Автоматизация ПГУ

Создание ЗАО «Интеравтоматика» неслучайно совпало с разворотом работ по проектированию первой в отечественной энергетике электростанции — Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга — с ПГУ чисто утилизационного типа ПГУ-450 на базе газовых турбин V.94.2 фирмы Siemens, т.к. управление подобным оборудованием обязательно требует оснащения его высоко надежным и функционально развитым ПТК АСУТП. И хотя с момента разработки, изготовления и тестирования ПТК АСУТП для Северо-Западной ТЭЦ (1994-1997гг.) до момента внедрения первого блока ТЭЦ в 2000 году прошло достаточно времени, выполненная тогда работа позволила заложить принципиальные решения по автоматизации подобного оборудования, нашедшие свое отражение в достаточно успешном внедрении в 2005-ом — 2007-ом годах АСУТП серии аналогичных блоков: ПГУ-450 СевероЗападной ТЭЦ, блок №2; Калининградской ТЭЦ-2; ТЭЦ-27 Мосэнерго; ПГУ-325 Ивановской ГРЭС (уже на базе российской газовой турбины ГТ-110 производства НПО Сатурн), — а также АСУТП ПГУ меньшей мощности (ПГУ-39) Сочинской ТЭС, введенной в эксплуатацию в 2004-2005-ом годах. Для всех этих ПГУ и новых электростанций, где они были установлены, АСУТП были разработаны и внедрены ЗАО «Интеравтоматика».

К отличительным особенностям самих ПГУ утилизационного типа, в частности, с двумя газовыми и одной паровой турбинами, как объектов автоматизации и управляющих ими АСУТП относятся:

  • необходимость полной автоматизации пуска и начального нагружения газовой турбины, а также всех связанных с этим режимом операций по другому технологическому оборудованию ПГУ;
  • многообразие статических режимов работы блока (работа с одной или двумя ГТ, а при определенной схеме теплофикационной установки и без ПТ), а соответственно и динамических режимов перехода из одного из них в другой, и необходимость высокой степени автоматизации таких переходных режимов;
  • обеспечение возможности сохранения в работе остальных турбин ПГУ при аварийном останове одной из них;
  • сложности управления уровнем в барабанах котлов — утилизаторов в процессе пуска ГТ и аварийного останова ГТ и ПТ;
  • существенно большая по сравнению с традиционными энергоблоками доля автоматизируемого электротехнического оборудования (три генератора вместо одного) и необходимость:
    • использования общих решений по управлению тепломеханическим и электротехническим оборудованием;
    • организация эффективного цифрового обмена информацией с рабочими местами начальника смены станции и начальника смены электротехнического оборудования на ЦЩУ;
  • обеспечение возможности управления ПГУ одним оператором — технологом и, следовательно, необходимость обеспечения одинакового операторского интерфейса для всего оборудования ПГУ с учетом поставки локальных АСУТП газовых и паровой турбин (полностью или частично) заводами — изготовителями этих турбин на принятых ими технических средствах.

Все эти факторы существенно влияли на развитие технических решений по построению АСУТП самих ПГУ и общестанционного уровня электростанций. Остановимся на одном из них: вопросе интеграции локальных систем управления турбинами в блочную АСУТП. Если для ПГУ-450 Северо-Западной ТЭЦ в соответствии с существовавшими в начале 90-х годов прошлого столетия решениями были предусмотрены специализированные контроллеры ЭЧСРиЗ (электрической части системы регулирования и защит) газовых турбин и ЭЧСР паровой турбины, существенно отличающиеся от ПТК АСУТП энергоблока, то для ПГУ-450 Калининградской ТЭЦ-2 контроллеры защит ГТ и ЭЧСР ПТ были выполнены на том же ПТК Teleperm XP-R (ТПТС-51), что и основная АСУТП. Для ПГУ-325 и для ПГУ-450 ТЭЦ-27 Мосэнерго все локальные системы управления ГТ и ПТ выполнены на базе того же ПТК, что и блочная АСУТП: Teleperm XP-R для Ивановской ГРЭС и SPPA-T3000 для ТЭЦ27 Мосэнерго.Также для указанных двух ПГУ вместо использованных в предыдущих проектах гидравлических регуляторов скорости паровых турбин установлены микропроцессорные системы.

 

Автоматизация энергоблоков с пылеугольными котлами

Одной из важнейших задач, нерешаемых долгое время в отечественной энергетике, была автоматизация крупных энергоблоков 500, 800 МВт с пылеугольными прямоточными котлами, оснащенными пылесистемами прямого вдувания пыли, причем основная проблема заключалась в управлении процессом подачи и сжигания топлива. Первым подобным проектом для ЗАО «Интеравтоматика» была полномасштабная АСУТП пылеугольного энергоблока 500 МВт (ст.№10) Рефтинской ГРЭС, внедренная в 1997-ом году. В рамках этого проекта удалось реализовать рекордный для отечественных энергоблоков и соответствующий аналогичному зарубежному оборудованию уровень автоматизации не только работы в регулировочном диапазоне нагрузок, но и пусковых режимов, в которых с оперативного персонала были сняты наиболее ответственные и сложные в выполнении задачи управления. Объем автоматизации включал в себя не только обеспечение всережимной работы более 150 регуляторов энергоблока, но и более 80 логических программ, в том числе, порядка 40 пошаговых. Решение ключевой проблемы автоматизации процесса горения — осуществлялось реализацией многосвязных АСР каждой пылесистемы, многосвязной АСР общего расхода топлива и питательного узла с многоконтурной температурной коррекцией, систем автоматического учета технологических ограничений по каждой пылесистеме и подаче топлива в целом, шаговых программ пуска-останова пылесистем. Большинство перечисленных решений носило пионерский характер и впервые было внедрено на практике.

В дальнейшем предложенные решения с привязкой к особенностям автоматизируемого оборудования были внедрены в составе полномасштабных АСУТП на энергоблоках 800 МВт ТЭС Суйджун в Китае (ст. №№ 1 и 2) и Березовской ГРЭС (ст. №№ 1 и 2), 300 МВт ТЭС Аксу (ст. №№ 3 и 4), 200 МВт Харанорской ГРЭС (ст.№№ 1 и 2). В последние годы указанные решения реализованы в рамках информационно-регулирующей системы на остальных энергоблоках 500 МВт Рефтинской ГРЭС.

Важно отметить, что рассмотренные объекты имеют разные типы систем прямого вдувания: молотковые мельницы на Рефтинской ГРЭС и ТЭС Аксу, среднеходные мельницы на ТЭС Суйджун, мельницывентиляторы на Березовской и Харанорской ГРЭС.

Проведенные на энергоблоках Березовской, Рефтинской и Харанорской ГРЭС внедрение САРЧМ и испытания на соответствие требования общего первичного регулирования частоты показали, что при выполненной изложенным образом АСР подачи топлива и соответствующим решениям по построению самой САРЧМ динамические характеристики энергоблоков с пылеугольными котлами лишь незначительно уступают энергоблокам равной мощности с газомазутными котлами.

 

Система автоматического регулирования частоты и мощности энергоблоков (САРЧМ). Регулирование турбин

Заметный объем работ ЗАО «Интеравтоматика» в последние годы составляют проекты по САРЧМ. Это обусловлено новыми требованиями к электростанциям по их участию в рынке системных услуг по продаже электроэнергии с необходимым качеством в нормальных и аварийных режимах энергосистем. Соответствующие нормы были разработаны в Приказах РАО «ЕЭС России» и Стандарте СО-ЦДУ, определяющих качество характеристик энергоблоков и условия их участия в нормированном первичном (НПРЧ) и автоматическом вторичном регулировании частоты (АВРЧ). ЗАО «Интеравтоматика» осуществило соответствующие проекты на 11-ти газомазутных энергоблоках Пермской, Ириклинской, Конаковской, Киришской, Ставропольской, Ивановской ГРЭС, из которых к настоящему времени на 9 получены сертификаты соответствия требованиям Стандарта СОЦДУ. В ряде проектов по САРЧМ были реализованы системы общего первичного регулирования частоты. Это в первую очередь относится к пылеугольным блокам и ПГУ.

Разработка и реализация этих проектов явились важным этапом деятельности ЗАО «Интеравтоматика». Они не только позволили занять лидирующие позиции по количеству проектов САРЧМ и разнообразию типов блоков, но и потребовали разработки многих новых технических решений. В этих проектах были отпимизированы схемы регуляторов мощности блока в нормальных и аварийных режимах, в которые были включены автоматическая система аварийной разгрузки блока (АСАРБ), противоаварийная автоматика (ПАА), системы учета технологических ограничений, необходимый объем авторегуляторов котла, системы автоматического управления горелками. Важным развитием блочных САРЧМ является система автоматического общестанционного регулирования мощности, один из вариантов которой реализован на Ириклинской ГРЭС.

Необходимой составляющей решения задач НПРЧ является микропроцессорное электрогидравлическое регулирование паровых турбин, разработанное для основных типов блочных турбин на всех ПТК, применяемых ЗАО «Интеравтоматика». Только такое регулирование турбин позволяет получить требуемые Стандартом СО-ЦДУ характеристики по нечувствительности ± 10 мГц, высокому темпу изменения мощности, возможности оперативно менять статизм, изменять мощность турбины с точностью 1% номинальной при отклонениях частоты.

В этом ряду микропроцессорного регулирования турбин стоит и разработка АСУТП ГТЭ-110 НПО «Сатурн», которая предназначена для применения в составе ПГУ-32, ПГУ-170 и ПГУ других мощностей, а также для работы на ГТУ ТЭЦ. В этом проекте были впервые внедрены разработанные по заданию и при участии ЗАО «Интеравтоматика» новые быстродействующие модули на основе технических средств XPR российского производства для реализации регуляторов частоты вращения, температуры и мощности газовой турбины, а также противоаварийной автоматики. Новые алгоритмы регулирования, логического управления и шаговые программы обеспечили автоматический пуск, нагружение, надежную работу ГТЭ-110 на всех нагрузках как автономно на испытательном стенде ГТ-110, так и в составе ПГУ-325 Ивановской ГРЭС. Характеристики системы регулирования частоты и мощности соответствуют всем современным требованиям.

Еще одним направлением развития микропроцессорных систем управления турбин стала электронная защита турбин от разгона, выполненная на энергоблоках №1, 2, 3 Пермской ГРЭС и №5 Ставропольской ГРЭС.

 

Тренажеры

Сложность технологии производства на современной электростанции, особенно на парогазовых установках, нехватка квалифицированного персонала и внедрение микропроцессорных АСУТП со значительно большим объемом автоматизации и совершенно новым принципом работы персонала через мониторы и его новыми функциями по управлению энергоустановками сделали актуальным применение в процессе обучения нового поколения тренажеров. Такие тренажеры должны быть полномасштабными, т.е. максимально точно воспроизводить технологический процесс, алгоритмы управления динамику работы ПТК и периферийного оборудованияАСУТП и полностью повторять человеко-машинный интерфейс — рабочие места операторов энергоблока. Такие тренажеры были разработаны ЗАО «Интеравтоматика» и фирмой «Энико ТСО» для парогазовых блоков Сочинской ТЭС и ПГУ-450 ТЭЦ-27 Мосэнерго. Практика их внедрения и освоения, особенно на ТЭЦ-27 показала, что важной дополнительной функцией таких тренажеров является возможность на этапе проектирования и, особенно, на этапе наладки АСУТП тестировать и корректировать алгоритмы автоматического регулирования и логического управления, что особенно актуально при создании АСУТП для объектов с новой технологией. Именно на тренажере ТЭЦ-27 Мосэнерго удалось проверить и оптимизировать ряд алгоритмов, скорректировать параметры настройки, что упростило наладку соответствующих регуляторов и логических программ на реальном оборудовании.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.