На Бийской ТЭЦ в 2009 году только четыре котла были оснащены автоматизированными системами управления, остальные котлы имели устаревшие системы регулирования. Поскольку ТЭЦ была включена в федеральную энергосистему в качестве регулирующей электростанции, потребовалось переоснастить управляющие системы.
Первые изменения в части оборудования тепловой автоматики были произведены в котельном цехе. Первоначально предлагалось использовать стандартные схемы регулирования на базе программируемых контроллеров ОВЕН ПЛК150. Контроллеры ОВЕН были выбраны по принципу оптимального соотношения цена/ качество и удобной бесплатной среды разработки CODESYS.
Работая над проектом, инженеры АСУ ТП Денис Сухарев и Валерий Легецкий решили отказаться от стандартной ПИД-функции и создали принципиально новый прогностический алгоритм автоматического регулирования. Его первоначальная отладка выполнялась в лаборатории на виртуальном полигоне.
Первый прогностический алгоритм
Первый прогностический алгоритм был внедрен на ответственном участке регулирования уровня теплоносителя в барабане котла. Вскоре представилась возможность оценить его эффективность, когда из турбинного цеха в котельный по паропроводу пришло сильное возмущение. Это «почувствовали» все котлы, так как станция построена с поперечными связями, и котлы соединены одним общим паропроводом. Оказалось, пока на остальных котлах машинисты удерживали уровень давления в барабане в ручном режиме, на испытываемом котле машинист даже не заметил возмущения – регулятор компенсировал его автоматически.
После успешно проведенных испытаний внедрение 14-ти контуров регулирования включили в ремонтную программу очередного котла. Так как прогностический алгоритм имеет функцию автонастройки, наладка контуров автоматического регулирования заняла немного времени. Настройка динамических параметров регулятора уровня заняла меньше минуты, а все четырнадцать контуров заработали к концу рабочего дня.
Дальнейшее совершенствование алгоритма выполнялось с учетом вредных производственных факторов. Конечным результатом работы стал регулятор, обеспечивающий устойчивое управление объектом независимо от степени изношенности оборудования и качества сигналов.
К середине 2011 года на станции было внедрено более восьмидесяти контуров регулирования под управлением контроллера ПЛК150. В частности, в цехе химической водоочистки регулируется уровень РН технологической воды; главный регулятор осуществляет регулирование давления в общем паропроводе; на трех турбогенераторах в конденсаторе и подогревателях установлены регуляторы уровня. На четырех котлах работают системы автоматического
регулирования:
загрузки мельницы
- питания котла (рис. 1);
- разрежения в топке;
- температуры впрыска, 4 контура;
- температуры аэросмеси, 2 контура;
- загрузки мельницы, 2 контура (рис. 2);
- давления за ВЗП;
- тепловой нагрузки.
Принцип работы главного регулятора
Главный регулятор (ГР) контролирует давление пара в общем паропроводе, получая сигнал от датчика давления (рис. 3). ГР дает задание регуляторам нагрузки каждого котла, контролирующим собственную нагрузку. ГР связан с регуляторами тепловой нагрузки по каскадной схеме (рис. 4).
Результат внедрения системы
Система позволяет добиться устойчивости регулирования даже в условиях сильной зашумленности сигнала, высокой инерционности объекта и запаздывания управляющего воздействия. Непрерывный анализ входного сигнала обеспечивает мгновенный отклик, например, остановку регулирования при выходе датчика из строя.
На базе программируемого контроллера ПЛК150 с новым алгоритмом можно создавать схемы каскадного и группового регулирования, горячего резерва, объединять все регуляторы в единую автоматизированную систему управления или интегрировать в существующую АСУ ТП по открытым стандартным протоколам. Диспетчеризация обеспечивает удаленный контроль основного технологического оборудования с отображением основных технико-экономических показателей.
ПЛК150 с локальным регулятором обеспечил на Бийской теплоэлектроцентрали:
- увеличение скорости реакции на изменение нагрузки и снижение потерь электроэнергии;
- снижение расхода реагентов на участке химической водоочистки, повышение контроля жесткости технологической воды и увеличение ресурса оборудования;
- сокращение числа нештатных ситуаций и текущих ремонтов;
- щадящий режим работы регуляторов с продлением ресурса исполнительных механизмов;
- повышение стабильности процесса горения и КПД основного оборудования;
- улучшение условий труда.
Связаться с автором проекта можно по адресу: Suharev-denis@mail.ru или по тел.: +7(903)932 42 00