Роль автоматики в безопасности объектов энергетики: опыт ЗАО «Интеравтоматика» - Энергетика и промышленность России - № 05 (145) март 2010 года - WWW.EPRUSSIA.RU - информационный портал энергетика
16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/145/11148.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 05 (145) март 2010 года

Роль автоматики в безопасности объектов энергетики: опыт ЗАО «Интеравтоматика»

Тема номера Алексей СВИДЕРСКИЙ, генеральный директор; Владимир ЛЫСКО, советник генерального директора

Безопасность и надежность в энергетике – это отсутствие риска для здоровья людей, ущерба окружающей среде, повреждений имущества, нарушений бесперебойного энергоснабжения потребителей.

Немаловажно и поддерживать показатели качества электроэнергии и тепла в рамках установленных требований.

В ситуациях, когда эти риски не учитываются или реакция на них запаздывает, возможны весьма тяжелые последствия, поэтому энергетическая безопасность во всех ее проявлениях – крайне важная и ответственная задача.

Обеспечение надежности как составной части безопасности можно подразделить на достижение безотказности, долговечности, ремонтопригодности и других свойств.



Современная электростанция – единый организм

Если говорить о генерации, то есть о работе электростанций, то их оборудование (котлы, турбины, электротехническое оборудование, вспомогательные установки) должно работать как единый организм, нацеленный на решение конечной задачи. Достичь этого можно только тогда, когда все системы и процессы связаны воедино автоматизированной системой управления технологическими процессами (АСУТП) соответствующего уровня: установки, энергоблока, электростанции. Именно к этому совокупному объекту и предъявляются требования по технической безопасности, детализированные в отраслевых стандартах и нормативных документах.

Таким образом, АСУТП должна обладать теми внутренними свойствами и характеристиками, которые обеспечат выполнение «внешних» требований к энергоблоку и электростанции.

Для выполнения этих требований необходимо решить следующие задачи:
• применить для АСУТП современный программно-технический комплекс (ПТК), который по надежности, вычислительным возможностям, ресурсу и т. д. обеспечит решение всех необходимых задач управления (о сути этих задач речь пойдет ниже);
• спроектировать АСУТП, то есть разработать архитектуру системы, наполнить ПТК функциями и алгоритмами, которые и составят необходимый и достаточный уровень автоматизации энергоблока и электростанции, обеспечить эффективный операторский интерфейс;
• установить, наладить и ввести в эксплуатацию АСУТП;
• обучить персонал управлению оборудованием энергоблока и электростанции через АСУТП;
• обеспечить ответственное сервисное обслуживание и ремонт АСУТП.

Оптимальный, наиболее рациональный вариант решения этих задач – выполнение их одной фирмой, разработчиком и поставщиком АСУТП для данной электростанции. Только это обеспечивает ответственное, качественное выполнение работ в установленные сроки. Естественно, что квалификация такой фирмы должна быть подтверждена референтными выполненными проектами аналогичного уровня и соответствовать вышеуказанным задачам.

Важно отметить, что в указанных организационных задачах создания АСУТП главную роль играет заказчик – энергокомпания, которая через организацию и проведение тендеров и формирование тендерных требований, в том числе и технических, закладывает основы успешного выполнения работы и становится участником создания АСУТП.



Технический уровень современных АСУТП

Автоматизация современных электростанций осуществляется распределенными системами управления с микропроцессорными программно-техническими комплексами (ПТК), обладающими высокой аппаратной надежностью и большой вычислительной мощностью. Эти свойства ПТК разных фирм позволяют создавать АСУТП с характеристиками и уровнем автоматизации, обеспечивающими выполнение требований по технической и экологической безопасности производства энергии.

На основе большого количества проектов АСУТП, успешно внедренных ЗАО «Интеравтоматика», можно сделать вывод, что современный уровень таких проектов должен характеризоваться:
• возможностью полностью автоматического изменения нагрузки блока и поддержания его на заданном уровне в рабочем диапазоне нагрузок, в частности, для выполнения современных требований Системного оператора ЕЭС по общему первичному (для пылеугольных энергоблоков) (ОПРЧ) или нормированному первичному (НПРЧ) и автоматическому вторичному (для газомазутных энергоблоков и ПГУ) регулированию частоты (АВРЧ) в энергосистеме с учетом всех возможных технологических и функциональных ограничений, которые возникают в процессе эксплуатации блока и АСУТП;
• обеспечением автоматизированного пуска и планового останова блока с автоматическим управлением преобладающим большинством этапов и сохранением за оператором только координирующих функций, неответственных операций и управления неэлектрифицированной арматурой;
• высочайшей надежностью проведения полностью автоматических операций по отключению энергоблока или снижению его нагрузки в аварийных ситуациях.

Автоматизация процессов, связанных с переменными режимами работы энергоблоков и с их участием в нормальном и аварийном регулировании энергосистем при минимальном участии оперативного персонала, возможна только при высокой надежности и повторяемости автоматизированных процессов с участием АСУТП и точности их характеристик. Это резко сокращает риски отказов и остановов из за ошибок персонала и аварий оборудования из за превышения допустимых пределов изменения параметров и исчерпания ресурса оборудования.



Модернизация СКУ действующих электростанций

В условиях ограниченности энергоресурсов и сокращения строительства новых электростанций современные требования к электростанциям, в том числе к надежности их работы, живучести при возможных внутренних и внешних возмущениях и ограничениях, к участию в поддержании режимов энергосистемы, в том числе аварийных, можно обеспечить только путем массированной модернизации и частичной замены морально, а главное, физически устаревшего и изношенного оборудования. Сюда входит модернизация систем контроля и управления (СКУ) действующего оборудования, в которых моральный и физический износ особенно велик. Такая модернизация должна заключаться в широком внедрении распределенных микропроцессорных АСУТП.

Однако по сравнению с автоматизацией вновь строящихся блоков, где решительно применяются полномасштабные АСУТП, модернизация будет иметь ряд особенностей, проистекающих из целей и задач модернизации, текущего состояния энергоблока и его СКУ и, наконец, временных рамок модернизации и отпущенных на нее средств. Естественно, что в большинстве случаев подход к объемам модернизации будет рациональным и разным в зависимости от целей, поставленных заказчиком. Тем не менее ряд принципов подобной модернизации универсален.

Главная цель любой масштабной модернизации – получение АСУТП, характеризующейся следующими качествами:
• радикальное повышение надежности и живучести АСУТП, снижение затрат на эксплуатацию и ремонт;
• улучшение показателей энергоблока по экономичности, надежности, экологическим показателям;
• обеспечение исполнения норм по участию энергоустановки в ОПРЧ или в НПРЧ и АВРЧ;
• повышение точности исполнения заданного диспетчерского графика.

Такая модернизация не только замещает все функции «старой» системы, но и позволяет решать другие задачи: автоматизировать пусковые операции, создать сложные системы автоматического регулирования, обеспечить надежное функционирование защит и диагностирование их состояния, выйти на новый уровень представления информации на все звенья управления (от оператора щита управления до руководства электростанции) и т. д., то есть весь необходимый уровень автоматизации, который и обеспечивает надежную работу АСУТП и всего энергоблока и электростанции. Кроме того, комплексная модернизация позволяет, получив максимальный начальный эффект, развивать его в дальнейшем путем совершенствования и расширения алгоритмов управления и внедрения новых расчетных задач.

В России первой подобной комплексной программой стала программа, разработанная ЗАО «Интеравтоматика» в 1999 году в рамках модернизации АСУТП энергоблока 500 МВт Рефтинской ГРЭС. Программа, успешно и непрерывно работающая с тех пор, включает в себя около 84 локальных и интегральных шаговых программ и 166 автоматических регуляторов. Подобные программы управления разработаны и внедрены ЗАО «Интеравтоматика» для 29 энергоблоков на 19 электростанциях.

Для энергоблоков, имеющих только традиционные средства, может быть выбрана оптимальная программа этапной модернизации вплоть до полномасштабной АСУТП. Опыт ЗАО «Интеравтоматика» по двухэтапной реконструкции СКУ энергоблоков 200 МВт Харанорской ГРЭС показал, что разделение реконструкции на этапы возможно, но при этом выбор типа ПТК и технические решения на первом этапе работ заранее должны быть ориентированы на удобство выполнения заключительного этапа – создания полномасштабной АСУТП.



Регулирование частоты и мощности

Важный вклад автоматики в техническую безопасность электростанций и энергосистем – системы первичного (общего и нормированного), автоматического вторичного регулирования частоты энергосистемы и противоаварийного регулирования энергосистем в соответствии с требованиями стандарта СО ЕЭС.

От управления нормальными переменными режимами энергосистем и, тем более, их аварийными режимами напрямую зависит их техническая надежность и безопасность. Основной инструмент такого управления – автоматическое регулирование мощности паротурбинных и парогазовых энергоблоков и электростанций. Параметры этого регулирования, которые как раз и определяет вышеуказанный стандарт СО ЕЭС, чрезвычайно жестки как по зоне нечувствительности зависимости мощности от частоты, так и по высокому темпу изменения мощности в динамических режимах и высокой точности (малому отклонению от задания) ее поддержания в статике.

Для решения этих задач ЗАО «Интеравтоматика» разработало структурные схемы и алгоритмы регуляторов мощности газовых и пылеугольных блоков, а также парогазовых установок. Данные схемы обеспечивают форсированное изменение их мощности при отклонениях частоты сети. Помимо этого, совместно с турбостроительными заводами созданы электрогидравлические системы регулирования турбин, отличающиеся высокой статической точностью и быстродействием. Такие системы способны с необходимым качеством реализовать любые задания регулятора мощности, включая задания противоаварийной автоматики на быстрое изменение мощности для поддержания устойчивости энергосистемы.

Внедрение систем регулирования частоты и мощности с характеристиками по требованиям стандарта СО ЕЭС значительно повысило устойчивость энергосистем в любых аварийных режимах и безопасность их функционирования.



Автоматизированная диагностика энергооборудования

Еще одна актуальная задача – разработка и широкое внедрение в практику эксплуатации электростанций комплексных диагностических систем.

Это особенно важно для энергоблоков, длительно находящихся в эксплуатации, у которых накопленная повреждаемость ряда элементов котла, турбин и другого оборудования велика и, соответственно, высока вероятность отказа или аварии.

Большие сложности возникают при ручном или частично ручном управлении оборудованием энергоблока в пусковых операциях, когда персонал, как правило, не выдерживает заданные графики изменения параметров, что приводит к ускоренному и неконтролируемому исчерпанию ресурса элементов оборудования и его повреждению.

Диагностика построена на непрерывном сравнении реальных показателей работы блока с нормативными референтными данными. Нормативные данные могут быть заданы на основе характеристик, полученных при «показательных» приемо-сдаточных испытаниях энергоблока.

Наибольшие эффект и достоверность достигаются, когда в качестве референтных используются показатели процесса, полученные в математических моделях оборудования энергоблока.

В оперативном режиме сравниваются показатели реального процесса и параметры «модельного процесса», полученные путем ввода в модель данных из базы данных системы для аналогичных «нормально протекавших» режимов работы.

Такой подход позволяет в оперативном режиме фиксировать отклонения и неисправности в работе оборудования, определять потери, проводить их анализ и предпринимать действия по минимизации потерь, в том числе основанные на экспертных оценках.

Диагностика с использованием модели энергоблока позволяет качественно оценить в постоперативном режиме долговременные показатели блока, например процессы ползучести и износа оборудования за счет циклической повреждаемости и своевременно скорректировать допустимые температурные критерии и нормативные графики пусков и нагружений. Появляется возможность вести систематический анализ отклонений КПД и возможностей сокращения потерь и вредных выбросов, накапливать информацию по оптимизации ремонта и снижению затрат на поддержание оборудования в исправном состоянии.



Обучение операторов. Тренажеры

На надежность работы электростанций и, как следствие, энергосистем существенно влияет и квалификация эксплуатационного персонала: знание им технологии и умение адекватно и своевременно реагировать на нештатные ситуации. Это важно и при освоении более сложных технологий, например парогазовых на вновь строящихся электростанциях, и при модернизации оборудования старых, действующих объектов. Как показывает мировая практика, наиболее эффективный метод подготовки и повышения квалификации персонала – применение тренажеров, особенно полномасштабных компьютерных тренажеров оператора-технолога энергоблока.

Подобный тренажер для блока ПГУ-450 с полным повторением всех функций и реального интерфейса АСУТП был внедрен на ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго». Тренажер включает в себя модель технологического оборудования и протекающих в этом оборудовании процессов, а также модель АСУТП, выполненные с участием партнера ЗАО «Интер-автоматика» – ООО «ЭНИКО ТСО». Все основные элементы оборудования моделируются в полном объеме на базе физических принципов. Точность и адекватность тренажера таковы, что, помимо основной задачи – обучения операторов, – инженеры ЗАО «Интеравтоматика» получили возможность применить тренажер как средство наладки, что позволило за два месяца (от первых пробных пусков до комплексного опробования) создать современную и перспективную систему управления с полной автоматизацией газовых турбин, эффективным всережимным регулированием и существенным объемом логического управления, обеспечивающим высокий уровень автоматизации всех основных технологических процессов ПГУ.

Новые технологии в производстве электроэнергии, в том числе в паротурбинных блоках и особенно в ПГУ, быстро прогрессируют. Действующий парк оборудования на электростанциях стареет морально и физически, увеличивая риски их безопасной работы.

Следует отметить, что за последние годы прогресс в области технических средств, программного обеспечения и технологического наполнения задач АСУТП очень заметен. Функциональные возможности систем растут, и в ближайшем будущем они будут значительно больше. Меняется и характер проектирования и наладки систем. Меняется характер работы оператора. В этих условиях совместные усилия заказчиков АСУТП и разработчиков должны быть направлены, в первую очередь, на решение наиболее актуальных задач эксплуатации энергообъектов. Среди них все большее значение приобретает техническая безопасность.

Залог успешного решения этих задач – обновление нормативной базы для создания и функционирования современных АСУТП, которая во многих аспектах устарела и требует пересмотра. Кроме того, должны быть расставлены новые акценты, прежде всего касающиеся безопасности и экологических характеристик энергоблоков и электростанций.
Роль автоматики в безопасности объектов энергетики: опыт ЗАО «Интеравтоматика»
ЗАО «Интеравтоматика»
Interautomatika AG
Россия, 115280, г. Москва, Автозаводская ул., 14/23
Тел. (495) 545-32-00 Факс (495) 675-38-17
e-mail: ia.office@ia.ru
www.ia.ru

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 05 (145) март 2010 года:

  • 2002 год: евро, олимпийский скандал и обновленный «Газпром»
    2002 год: евро, олимпийский скандал и обновленный «Газпром»

    Зимой 2002 года прошли XIX Олимпийские игры в Солт-Лейк-Сити (США). В традиционном параде на открытии состязаний приняли участие более 2,5 тысячи спортсменов из 80 стран. По случайному стечению обстоятельств, столько же стран оплакивали своих граждан, погибших 11 сентября 2001 года. Сборная России вышла на четвертое место в неофициальном командном зачете. В ходе командных соревнований спортсмены нашей страны получили 13 золотых, серебр...

  • Нижегородские сети: инвестпрограмму пришлось урезать
    Нижегородские сети: инвестпрограмму пришлось урезать

    Филиал МРСК Центра и Приволжья «Нижновэнерго» утвердил инвестиционную и ремонтную программы на 2010 год. В развитие сетей Нижегородской области планируется вложить 2,17 миллиарда рублей. ...

  • Строительство АЭС возобновляется
    Строительство АЭС возобновляется

    Президент Барак Обама заявил, что его администрация намерена вложить более 8 миллиардов долларов в строительство двух новых энергоблоков АЭС в штате Джорджия. По словам господина Обамы, проект позволит создать тысячи рабочих мест. Кроме того, добавил президент, АЭС позволят удовлетворить растущие потребности в электроэнергии и предотвратить негативные последствия изменения климата. Закладка новых атомных энергоблоков была прекращена в...

  • ТНК-ВР добудет электричество
    ТНК-ВР добудет электричество

    ТНК-ВР станет первой нефтяной компанией в России, которая займется производством собственной электроэнергии. ...

  • Кураторов – в регионы
    Кураторов – в регионы

    На заместителей генерального директора ОАО «МРСК Северо-Запада» возложено курирование деятельности филиалов в семи регионах деятельности компании. ...