Введение к работе
Актуальность темы. В соответствии со стратегией развития энергетики в РФ приоритетным направлением в строительстве новых энергетических объектов стали бинарные парогазовые установки большой мощностью 800, 450, 325, 180 МВт. При этом, с появлением современных программно-технических комплексов (ПТК) контроля и управления технологическими процессами, требования к функциональным задачам АСУ ТП значительно возросли. Все вновь строящиеся и модернизируемые энергоблоки, включая ГТУ и ПГУ должны оснащаться автоматизированными системами управления с высокоразвитой диагностикой и высокой степенью автоматизации, как внутренней (взаимосвязь с отдельными технологическими зонами и агрегатами), так и внешней (взаимосвязь с общестанционными системами верхнего уровня и с системами оперативного диспетчерского управления). При этом под высокой степенью автоматизации следует понимать не только реализацию традиционных функций сбора и обработки информации, дистанционного управления, технологической сигнализации, технологических защит и блокировок, АСР, но и логические пошаговые программы управления технологическими узлами, технологическими агрегатами, технологическими зонами и всем энергоблоком в целом.
В настоящее время процесс закупки оборудования для энергоблоков ТЭС происходит по принципу выбора отдельных элементов комплекса, а задача связать воедино возлагается на проектные, научно-исследовательские институты и наладочные организации. Именно этим и определяется актуальность темы -необходимость разработки и внедрения логики верхнего уровня АСУ ТП, в которой наиболее значимую часть занимают вопросы автоматизации переходных режимов и, в первую очередь, пусковых.
Сама по себе задача отработки оптимальной технологии пуска оборудования энергоблока для вновь вводимого в эксплуатацию комплекса является приоритетной, поскольку правильное ведение пускового режима обуславливает эксплуатацию оборудования в соответствии с требованиями заводов-изготовителей, обеспечивая при этом максимальную надежность и экономичность его работы.
Цель и основные задачи. Целью диссертационной работы является разработка и внедрение алгоритмического прикладного программного обеспечения, позволяющего организовать и обеспечить автоматизированный пуск энергоблока из различных тепловых состояний с учетом взаимодействия всех взаимосвязей между технологическими узлами, зонами и агрегатами.
Для достижения этой цели должны быть разработаны: - основные концептуальные положения АСУ ТП энергоблока типа ПГУ, определяющие степень его автоматизации и методика построения алгоритмов пошаговых программ, позволяющие при проектировании других энергетических объектов использовать их как исходные данные для разработки прикладного программного обеспечения.
Научная новизна. Первый энергоблок ПГУ-450 Северо-Западной ТЭЦ, по своей сути и значимости, стал первым энергоблоком в России, на оборудовании которого были проведены исследования новой технологии парогазового бинарного цикла, а также разработаны, внедрены и успешно эксплуатируются сложные логические функции АСУ ТП верхнего уровня. При разработке и внедрении алгоритмов пошаговой логики проведена большая научно-исследовательская работа по адаптации программного алгоритмического обеспечения.
Систематизированы и сформулированы технологические задачи, позволяющие оптимизировать пусковые процессы, применительно к их решению на современных средствах автоматизации.
На базе полученных результатов сформулированы основные концептуальные положения для АСУ ТП, в том числе по степени автоматизации бинарных парогазовых установок.
Разработана методика построения пошаговых программ и основные правила разработки алгоритмического математического обеспечения верхнего уровня АСУ ТП, позволяющие производить разработку прикладного программного алгоритмического обеспечения на любых, аттестованных в РФ ПТК.
Проведены практические исследования работоспособности алгоритмов пошаговых программ верхнего уровня. Впервые в России получены положительные результаты внедрения в производство комплекса взаимосвязанных программ логического управления основным и вспомогательным оборудованием энергоблока ПГУ-450. Внедрение логических пошаговых программ управления функциональными группами оборудования позволило обеспечить непрерывность технологического процесса пуска, нагружения и вывода на номинальные (или заданные) технологические параметры, исключая возможные ошибки персонала.
Практическая ценность выполненной работы. Практическая значимость разработки имеет безусловную ценность, прежде всего в принципиальных подходах к пуску основного и вспомогательного оборудования энергоблоков. Методические основы построения логических пошаговых программ управления оборудованием, могут и должны лечь в основу разработки автоматизации парогазовых установок. В этом смысле настоящий материал представляет собой
базу для разработки и проектирования подобных энергетических объектов, как основу для создания типового проекта.
Результаты проведенных испытаний функционирования алгоритмов пошаговых программ позволяют сделать вывод о пригодности и полезности их разработки и внедрения. С точки зрения эксплуатации оборудования, оперативный персонал получил эффективный инструмент, позволяющий в значительной мере сократить возможные ошибки, и возможность работы в более комфортных условиях. С точки зрения экономики - снижен уровень затрат на энергетические ресурсы. Временные показатели работы систем подтверждают ожидаемые, что свидетельствует о возможностях пусков оборудования энергоблоков с выходом на номинальные параметры по жестким тарифным графикам диспетчерского управления.
С точки зрения производства наладочных работ работа позволяет произвести анализ ряда важных технологических параметров, играющих определяющую роль в оптимизации пусковых режимов бинарных парогазовых установках.
Степень достоверности. Представленные в диссертационной работе диаграммы - точные копии натуральных испытаний, а пояснения к ним в текстовом формате достаточно полно комментируют представленные переходные процессы, что в полной мере подтверждает достоверность полученных результатов.
Апробация работы. Вопросы разработки и практического внедрения алгоритмов технологических функций АСУ ТП для российских ПГУ, в том числе и по настоящей работе достаточно подробно обсуждались 4-6 октября 2005 г. на международной научной конференции CONTROL-2005.
Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на совместном заседании кафедр АСУ ТП и тепловых электрических станций МЭИ (ТУ) в апреле 2007 г.
Непосредственное опробование и натурные испытания алгоритмов производилось на энергоблоках ПГУ-450Т ОАО «Северо-Западной» ТЭЦ и ОАО «Калининградская ТЭЦ-2».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка используемой литературы и трех приложений. Работа изложена на 181 странице машинописного текста в стандартном формате. Включает 19 рисунков, в том числе 2-х номограмм и 11-ти диаграмм переходных процессов, 75 наименований использованных литературных источников.
