АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И РАСЧЕТА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОТЛОАГРЕГАТОВ
Автоматизированная система контроля и расчета технико-экономических показателей котлоагрегатов (АСУ ТП) предназначена для обеспечения руководства и специалистов ТЭЦ оперативной и достоверной информацией о текущих значениях измеряемых на котлоагрегате параметров, а также для расчета технико-экономических показателей работы котлоагрегатов за час, сутки, месяц и т.д. в соответствии с требованиями действующих нормативных документов ООО «Татэнерго», РАО ЕС России и других утвержденных в установленном порядке документов.
Система разработана для АУ ТП ГрЩУ-3 (верхний уровень) Нижнекамской ТЭЦ.
Структурно АСУ ТП верхнего уровня состоит из следующих подсистем:
- подсистемы формирования баз данных верхнего уровня по результатам измерений, выполненных на нижнем уровне системы;
- подсистемы ведения общестанционных баз данных;
- подсистемы информационного обслуживания;
- подсистемы расчета технико-экономических показателей котлоагрегатов;
- подсистемы температурного контроля металла котлоагрегатов;
- подсистемы управления.
Исходными данными для работы системы являются:
- мгновенные значения измеряемых на котлоагрегате параметров (база данных мгновенных значений параметров);
- информация о теплофизических характеристиках используемого топлива (природного газа, мазута) и вырабатываемого пара;
- сведения о времени начала и окончания процессов растопки и останова котлоагрегатах, начала и окончания аварийных и других нештатных ситуаций (при их наличии) в пределах расчетного периода времени;
- нормативно-техническая информация на котлоагрегаты:
- методики расчета технико-экономических показателей котлоагрегатов.
База данных мгновенных значений всех измеряемых на котлоагрегате параметров формируются АСУ ТП котлоагрегатов нижнего уровня с помощью АРМ машиниста, установленного на нижнем уровнем системы (ГрЩУ-3 Нижнекамской ТЭЦ). АРМ машиниста обеспечивает периодический опрос первичных датчиков, установленных на котлоагрегате, сбор аналоговых и дискретных сигналов, поступающих от датчиков, их первичную математическую обработку, визуализацию результатов измерений на экране дисплея и запись в базу данных. Опрос датчиков производится с частотой от 1 сек до 180 сек (аналоговые сигналы) в зависимости от скорости изменения параметров, датчики дискретной информации опрашиваются непрерывно. Результаты измерений из АРМ машиниста автоматически передаются в локальную вычислительную сеть станции. В связи со спецификой информационных потребностей машиниста котлоагрегата измеренная информация подвергается минимальной математической обработке, необходимой для наблюдения за текущими значениями параметров котлоагрегата в реальном масштабе времени (например, расчет мгновенных значений темпераьтуры, давления, расхода топлива, вырабатываемого пара, питательной воды и т.д.) и управления его работой. Глубокая обработка информации на нижнем уровне не требуется.
АСУ ТП верхнего уровня предназначена для решения задач по контролю и управлению за работой котлоагрегатов на верхнем уровне управления станции.
Потребителями информации АСУ ТП верхнего уровня является руководство станции, начальники цехов, смен, дежурные инженеры станции, ПТО, лаборатория металлов, другие подразделения, заинтересованные в получении достоверной информации о работе котлоагрегатов.
На верхнем уровне АСУ ТП решаются следующие основные задачи:
- расчет технико-экономических показателей (ТЭП) котлоагрегатов за отчетный период (час, сутки, декада, месяц, полугодие, и т.д.) по установленному перечню показателей и формирование выходных документов установленной формы (форма 3-тех и др.);
- дистанционный контроль за количеством и параметрами (температурой, давлением, расходом) потребляемых ресурсов (топливо, питательная вода и др.) и вырабатываемой продукции (перегретый пар), потерями тепла в котлоагрегате, водным балансом и т.д.:
- дистанционный контроль за температурный режимом оборудования котлоагрегатов;
- автоматическое формирование и ведение журналов показателей котлоагрегатов.
Исходной информацией для работы АСУ ТП верхнего уровня являются:
- измеренные значения температуры , давления и расхода рабочих сред на узлах учета топлива (природного газа, мазута), питательной и продувочной воды и вырабатываемого котлоагрегатом перегретого пара (для каждого котлоагрегата);
- температура пара в различных точках тракта (до и после впрысков, до и после пароперегревателей различных ступеней);
- температура уходящих газов в различных точках газового тракта;
- температура подогреваемого воздуха в различных точках воздушного тракта:
- давление воздуха, разрежение в котле;
- уровень воды и давление пара в барабане котла:
- теплофизические свойства топлива (плотность, калорийность, содержание СО2 и N2 в газе);
- дискретные сигналы от элементов управления котлоагрегатов, необходимые для автоматического определение режима работы котлоагрегата и отдельных его агрегатов (растопка, останов, авария, штатный режим, резерв и т.д.).
- другие измеренные параметры, необходимые для расчета ТЭП.
Источником вышеуказанной информации является база данных, содержащая измеренные значения аналоговых и дискретных сигналов, формируемая на нижнем уровне АСУ.
Кроме того, для расчетов используются нормативные показатели котлоагрегатов (нормативные потери тепла, нормативное значение КПД котлоагрегата и т.д.), хранящиеся в базе нормативно–справочной информации системы. Нормативные значения показателей котлоагрегатов выбираются из технической документации на конкретный котлоагрегат и вводятся вручную на этапе внедрения системы.
Всего база данных системы содержит 106 измеренных и расчетных параметра.
Система обеспечивает:
- расчет мгновенных значений технико-экономических показателей котлоагрегата и передачу рассчитанных значений на рабочие станции оперативного персонала ТЭЦ, осуществляющего текущий контроль за работой котлоагрегатов;
- расчет часовых, суточных, месячных и т.д. значений ТЭП для каждого котлоагрегата и по их группе (цеху);
- расчет данных о пусках и остановках котлоагрегатов, времени их наработки;
- температурный контроль узлов и агрегатов:
- просмотр исходных данных и результатов расчетов на рабочих местах персонала станции (в оперативном режиме и режиме ретроспективного просмотра в пределах накопленной базы данных).
Основные режимы расчетов ТЭП следующие:
- расчет по форме 3-тех (для одного котлоагрегата или по группе котлоагрегатов по выбору оператора);
- расчет средневзвешенных показателей котлоагрегата;
- расчет расхода топлива и выработанного тепла;
- расчет внесенного тепла:
- расчет наработки котлоагрегатов:
- расчет КПД брутто по прямому и обратному балансу;
- расчет тепла брутто;
- расчет отдельных показателей (по выбору оператора);
- журнал показателей котлоагрегата по установленной форме;
- журнал показателей по щиту управления.
Расчет может быть выполнен за сутки, декаду, месяц, квартал, полугодие, 9 месяцев, год, а также за любой период времени по желанию оператора как по одному котлоагрегату, так и по их произвольной группе..
Система обеспечивает отображение исходных данных и результатов расчета в виде таблиц, графиков, мнемосхем. Для формирования выходных форм в составе системы имеется генератор выходных форм. В составе системы имеется конвертор для преобразования данных из формата, используемого в базах данных нижнего уровня, в формат верхнего уровня системы.
Программное обеспечение реализовано в виде комплекса независимых программ (АРМ), объединенных общей базой данных. Каждое АРМ может быть настроено на конкретный перечень выполняемых функций (расчет и просмотр данных, только просмотр данных и т.д.) в зависимости от потребностей конкретного пользователя и данных ему администратором системы прав. Для ПТО станции разработана специальная программа для расчета ТЭП (АРМ ПТО) и формирования отчетных документов.
Система разработана для Нижнекамской ТЭЦ для пяти котлоагрегатов ГрЩУ-3. Программное обеспечение реализует параметрическая метод настройки баз данных на заданную структуру исходных и расчетных данных и может быть адаптировано на другие типы котлоагрегатов и их количество.