ЭЛЕКТРОПАНОРАМА 1'2006
Мироненко Е.Н.
В статье рассматриваются вопросы построения системы автоматического регулирования температуры перегретого пара котла и соотношения газ-воздух на базе современных средств автоматизации и технологий на Кременчугской ТЕЦ.
Цель данной системы регулирования – решение наиболее актуальной задачи на сегодняшний день - экономия и существенное уменьшение потребление газа на таких объектах как ТЭЦ, котельные установки и др. Реализация данной системы требует малых затрат на внедрение и малого времени окупаемости.
Данное решение реализовано в составе автоматизированной системы, внедренной на Кременчугской ТЭЦ ОАО «Полтаваоблэнерго».
Кременчугская ТЭЦ ОАО «Полтава-облэнерго» - является одним из лидирующих промышленных предприятий Украины, вырабатывающих электрическую и тепловую энергию, используя хими-ческую энергию органического топлива. В 2005г. ей исполнилось 40 лет.
Назначение ТЭЦ – выработка электрической энергии, (электрическая мощность – 255 МВт), которая передается через распределительные сети в энергосистему и к потребителям, тепловой энергии в виде перегретого пара и сетевой воды используемой для теплоснабжения северного промышленного узла и города Кременчуга. Тепловую мощность станции обеспечивают - 4 паровых котла тип: ТГМ-84 производительностью 420 т/ч и два водогрейных котла. Электрическая мощность обеспечивается из четырех турбогенераторов с общей электрической мощностью 255 МВт.
Несмотря на свой возраст, предприятие динамично развивается, и большое внимание уделяет внедрению современных наукоемких разработок в сфере управления технологическими процессами.
Краткое описание системы регули-рования температуры перегретого пара котла
В период 2004-2005гг. была произведена реконструкция системы автоматического регулирования темпера-туры перегретого пара котла ТГМ-84 ст. №1,2 на базе микропроцессорных программируемых контроллеров МИК-51 производства ООО “МИКРОЛ” г.Ивано-Франковск. Основная задача заключалась в замене ламповых дифференцирующих звеньев (ДЛТ) в контурах регулирования температуры перегретого пара котлов из-за массового выхода из строя в них ферромагнитных усилителей. Всего реконструировано 10 контуров регулирования: котел ТГМ-84 ст. №2 – впрыск №1, 2, 3 слева, справа; котел №1 – впрыск №1, 2 слева, справа (2 – резерв).
Благодаря возможности включения микропроцессорных программируемых контроллеров МИК-51 в общую технологическую сеть по интерфейсу RS-485, в конце 2005г. реализована система визуализации, архивирования температуры перегретого пара на котле ТГМ-84 № 1, 2. Данная система мониторинга позволяет вести контроль по всем точкам температуры пароперегревателей (ширмовый, конвективный) котла.
Рисунок 1 - Структурная схема системы управления
Электрическая схема управления регулирующим органом совместно с исполнительным механизмом реализована на базе многофункционального блока ручного управления БРУ-110 производства ООО “МИКРОЛ”, который позволяет одновременно выполнять 3-и функции:
1. Индикация положения исполни-тельного механизма;
2. Индикация задания температуры регулятора;
3. Дистанционное управление испо-лнительным механизмом.
В качестве ПРА применены – пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-31 производства ООО “МИКРОЛ” , автоматический выключатель АП-50 3 МТ, МЭО -630/25- 0,25 с токовым выходом. Регулирующий орган – клапан впрыска регулирующий поворотный проходной с патрубками под приварку тип: КДУМ.
Оптимальное регулирование соотно-шения ГАЗ-ВОЗДУХ
Учитывая положительный опыт использования регуляторов производства МИКРОЛ, планируется дальнейшее внедрение их в производственный процесс на Кременчугской ТЭЦ, на этот раз в качестве регулятора соотношения ГАЗ-ВОЗДУХ. К основному недостатку старых серий регуляторов РПИБ, Р.25, РС.29 и других относится невозможность выполнения автоматического регулиро-вания соотношения ГАЗ-ВОЗДУХ по ломаной кривой характеристики горелки (кривая А – рис.2). Старые серии имели возможность вести регулирование по прямой линии (постояное соотношение, прямая Б), с настройкой по двум контрольным точкам (точки 1, 2). Имея экономические преимущества, автоматический режим все же не решал полностью проблемы наиболее экономного сжигания газа в топке - имелись зоны недостатка воздуха: 4-5, 6-2, избытка воздуха: 1-4, 5-6. Только в отдельных точках режима (4, 5, 6) выполнялось идеальное соотношение ГАЗ-ВОЗДУХ и горелка работала в наиболее экономном режиме.
Рисунок 2 – График соотношения ГАЗ-ВОЗДУХ
Для выполнения поставленной задачи предприятием МИКРОЛ разработан регулятор соотношения МИК-121 с возможностью линеаризации соотношения двух величин на участке с использованием до 19 опорных точек. Регулятор имеет структуру регулятора соотношения двух величин со слежением по заданному графику линеаризации. До настоящего времени инженера-теплотехники после испытаний горелки использовали 5-6 опорных точек. Если принять во внимание, что повышенные требования к точности выполнения режима горения приведут к использованию до 10-12 опорных точек, то и в этом случае возможности регулятора выше необходимого задания.
Рисунок 3 – Структурная схема регулятора соотношения расходов
Регулятором МИК-121 выполняется наиболее актуальная на сегодня задача - снизить потребление газа за счет использования новых технологий или перспективного, нового оборудования.
Регулятор МИК-121 имеет структуру ПИД-регулятора, что на стадии тестирова-ния и моделирования подтвердило ожидае-мое от регулятора высшее качество регули-рования.
Параллельно с использованием регу-лятора по его основному назначению возможна организация дополнительных сервисных функций:
1. Сигнализация максимальной величи-ны рассогласования.
2. Сигнализация максимальных или минимальных величин регулируемых параметров.
3. Контроль за состоянием линий связи.
4. Набор инженерных функций: статическая и динамическая баланси-ровка, цифровая калибро-вка начала шкалы и диапазона измерения, масштабирование шкал измеряемых параметров в технологических единицах, линеаризация входных сигналов (по 20 точкам), входной цифровой фильтр аналоговых входов от воздействия шумов, извле-чение квадратного корня и др.
Регулятор МИК-121, имеющий в своем составе структуру регулятора соотношения, может выпо-лнять не только функции регулятора соотношения расходов ГАЗ-ВОЗДУХ, а также:
1. Регулятор соотношения других величин (напр., температур);
2. Регулятор работы по отопительному графику (наружная – внешняя температура). Также хотелось бы отметить, что реше-ние представленной задачи регулирования регулятором МИК-121 возможно и на программируемом контроллере МИК-51 с созданием более сложных структур и алгоритмов управления.
Для достижения экономии газа с применением оборудования МИКРОЛ возможна замена регуляторов старых серий следующей комплектацией:
1. МИК-121, БПВИ-1 2шт. – при замене регулятора с индуктивными датчиками.
2. МИК-121 - при замене регулятора с токовыми датчиками.
Старое оборудование остается без изменений и схема работы его не меняется. Уменьшение потребления газа (его экономия) возможна в пределах 5-10%, если старые настройки были выполнены тщательно и, соответственно, больше - если такой тщательности не выполнялось. Перед установкой нового оборудования МИКРОЛ желательно провести новые, более тщательные тепловые испытания горелки.
Таким образом, решение данной проблемы не требует солидных капитальных вложений и довольно продолжительного времени окупаемости. Одно из решений этой задачи — внедрение современных систем автоматизации технологических процессов.
При относительно небольшой стоимости систем автоматизации и оборудования (стоимость регулятора МИК-121 – 1500грн.), небольшой объем работ по их внедрению, окупаемость вложений в реконструкцию - не более 2-3 месяцев – все это позволит решить актуальную задачу на сегодняшний день - экономию и существенное уменьшение потребление газа на таких объектах как ТЭЦ, котельные установки и др.
Для решения данной задачи на сайте производителя http://www.microl.ua до-ступна следующая информация:
- пример программы управления соотношение расходов ГАЗ-ВОЗДУХ для программируемых контроллеров МИК-51,
- файл конфигурации регулятора МИК-121 для реализации структуры управления соотношение расходов ГАЗ-ВОЗДУХ,
- руководства по эксплуатации испо-льзуемого оборудования,
- др. техническая информация.
В пределах краткой статьи не будем углубляться в обсуждении значимости экономии энергоресурсов в жизнедеятельности страны. Заметим только, что данная проблема остро стоит во многих отраслях промышленности. И каждое предприятие должно внести свой вклад в решение данной проблемы!
Экономия газа – это уже не теория, а практика!
