решение

Компания стремится самостоятельно разрабатывать и производить передовые продукты контроля труда с надежной производительностью, высоким качеством и передовыми технологиями

Главная страница

Решения для вспомогательной системы управления тепловыми электростанциями

Время публикации:

2020-03-27

Вспомогательные системы тепловых электростанций являются важной составной частью электростанции и ключевым элементом её работы. Они включают, в частности, систему транспортировки угля, систему удаления золы/шлака, химическую систему водоподготовки и другие, которые условно называются «уголь-зола-вода». Для повышения уровня управления, способов контроля и обеспечения безопасности и экономичности эксплуатации всей вспомогательной системы, а также для реализации возможности дистанционного бездиспетчерского управления вспомогательными цехами, повышения производительности труда и уровня автоматизации всего предприятия, на тепловых электростанциях обычно осуществляется централизованный мониторинг всей станции и создается общая вспомогательная сеть, что закладывает прочную основу для организации общеэлектростанционного контроля (SIS).

Обзор вспомогательной системы управления тепловой электростанцией

Вспомогательная система управления теплоэлектростанцией является важной составляющей, обеспечивающей стабильную работу энергоблока, и включает три основные подсистемы: управление водоподготовкой, управление удалением золы и шлака, а также автоматизированное управление транспортировкой угля.

1. Система управления водоподготовкой на электростанции
Данная система отвечает за мониторинг процессов подпиточной воды котлов, конденсационной воды, циркуляционной воды, промышленных сточных вод и дренажа агрегатов; для автоматизации управления используется ПЛК. Система обладает функциями сбора данных, запуска и остановки программ, управления прерываниями, а также операций с оборудованием; она поддерживает автоматическое/полуавтоматическое дозирование реагентов, взаимную блокировку по уровню в сточных резервуарах при запуске и остановке, переключение между насосами и вентиляторами, а также защиту при низком уровне жидкости. Операционное рабочее место в контрольной комнате позволяет отображать технологические процессы, параметры и состояние оборудования, а также предоставляет функции сигнализации о превышении предельных значений, регистрации неисправностей и печати. Встроенная логика системы ПЛК включает необходимые блокировки и защиты, обеспечивающие безопасность технологического процесса.

2. Система управления удалением золы и шлака на электростанции
Существуют два способа удаления золы: гидравлический и пневматический, которые оснащены функциями централизованного мониторинга, голосовой сигнализации, управления отчётами, а также интерфейсом с системой MIS. Система обеспечивает полностью автоматизированное последовательное управление или дистанционное ручное управление через операционную станцию с ЖК-дисплеем, поддерживая такие режимы работы, как пошаговое, пропускной и прерывистый. Оборудование, такое как золоудалительный воздушный компрессор и вентиляторы для газификации, также включено в систему мониторинга и предоставляет возможность переключения между локальным и дистанционным управлением. Система интегрируется с DCS через резервные коммуникационные интерфейсы, что позволяет осуществлять дистанционный мониторинг системы удаления золы из центрального контрольного помещения.

3. Программируемая система транспортировки угля
Отвечает за подачу угля, его смешивание и безопасную взаимосвязь оборудования, а также поддерживает процедуры запуска и остановки, взаимосвязанное управление и автоматическое смешивание угля в бункерах исходного топлива. Система оснащена функциями предотвращения заклинивания трехходовых заслонок, управления плужковым углеснимателем и голосовой сигнализации при неисправностях; при этом возможно реализовать три способа управления — автоматический, ручной и локальный — через верхний компьютер. Система транспортировки угля интегрирована с системой радиовещательных вызовов и промышленным телевидением, а также предоставляет функции статистики времени работы оборудования, отчетов о количестве угля и отображения текущих неисправностей в реальном времени. Все операции контролируются и управляются с помощью экрана CRT.

Решение

Проведя анализ и исследование вышеупомянутой вспомогательной системы управления, руководствуясь принципами оптимального соотношения цены и качества, стабильности и полноты функций, была разработана следующая системная решение.

Ао Туо — Схема сетевой структуры вспомогательной системы управления тепловой электростанцией

1. Структура системы

Система использует три комплекта ПЛК серии NA400 в качестве управляющих станций: станцию управления водоподготовкой, станцию управления удалением золошлаков и станцию программного управления транспортировкой угля. Каждая управляющая станция оснащена двумя коммутаторами Ethernet, которые вместе с двумя промышленными коммутаторами Ethernet магистральной сети образуют резервированную кольцевую сеть. На каждой управляющей станции установлены инженерная рабочая станция и операторская станция; в центральном диспетчерском пункте расположены инженерная рабочая станция, операторская станция и резервный сервер.

2. Система управления

Центральный процессор NA400 оснащён чипом Intel Pentium M, в котором интегрированы два сетевых интерфейса Ethernet с поддержкой TCP/IP; это устраняет необходимость в дополнительных коммуникационных модулях, снижает затраты и облегчает создание сетей. Модульная конструкция обеспечивает простоту установки и замены, позволяя монтировать устройство в любом месте стойки. Для расширения стойки не требуется дополнительных модулей — достаточно одного шинного кабеля для расширения ввода-вывода.

Полноинтеллектуальная конструкция ввода-вывода и комплекс мер по обеспечению безопасности и надежности гарантируют безопасную и стабильную работу системы. NA400 использует полевую шинную сеть, которая, помимо высокой скорости передачи данных, отличной помехозащищенности, низкой стоимости, простоты конструкции и хорошей реальной времени, обладает также отличной масштабируемостью, что позволяет легко реализовывать гибкую конфигурацию модулей и значительно повышает адаптивность к условиям окружающей среды и требованиям к монтажу. Система интегрирует все пять языков программирования стандарта IEC61131-3, а также оригинальный язык последовательных управляющих диаграмм; при этом различные языки могут вызывать друг друга внутри программы, что делает процесс программирования более гибким и удобным и позволяет удовлетворять требованиям самых сложных эксплуатационных условий. Представленный интерфейс Ethernet-коммуникаций обеспечивает возможность удаленного программирования и отладки, что позволяет центрам дистанционного управления изменять алгоритмы управления на местных устройствах и осуществлять их онлайн-обслуживание.

3. Структура сети

Вся вспомогательная управляющая сеть построена с использованием модульных промышленных коммутаторов, при этом коммутаторы магистральной сети имеют резервное дублирование. Для создания промышленной эфирной кольцевой сети применяются многомодовые оптические кабели и промышленные коммутаторы; используется единая сетевая и программная платформа для взаимного подключения различных вспомогательных систем управления, что позволяет реализовать относительно централизованное управление внешними вспомогательными системами. Вся вспомогательная управляющая сеть имеет звёздно-кольцевую гибридную структуру: эфирная кольцевая сеть соединяет отдельные вспомогательные системы, при этом сеть разделяется на магистральную и подконтурные кольца. Каждая вспомогательная система подключается к магистральной сети по звёздной топологии, а сама магистральная сеть использует технологию сверхрезервного кольца. В случае возникновения неисправности в одной из точек кольцевой сети система способна восстановить нормальную работу менее чем за 500 мс, а наличие резервных коммутаторов обеспечивает многоточечную отказоустойчивость всей сети.

Таким образом, вся вспомогательная управляющая сеть не только обладает быстрым переключением, безопасностью и надежностью, характерными для кольцевой сети, но также объединяет в себе функции многоканального коммутатора звёздной сети, удобства монтажа и гибкости расширения, повышая надежность и реальную оперативность системы.

4. Функции системы

Программное обеспечение конфигурации использует NA-control, основные функции:

(1) Графический интерфейс: обеспечивает согласованность с операционными интерфейсами всех подсистем и отображает технологические процессы каждой из них;

(2) Динамическое отображение в реальном времени: предоставляет текущие значения и статусы измерительных точек, необходимые для мониторинга производственных процессов;

(3) Тренды: предоставление функции отображения и печати временных/исторических трендов;

(4) Оповещение: имеет всплывающее окно с изображением реального времени и функцию голосового оповещения, позволяет подтверждать и распечатывать тревоги, а также обладает функцией истории тревог;

(5) Функция регистрации операций и событий: в хронологическом порядке записывает информацию о реальных тревогах, историю тревог и список запущенных приложений с момента запуска системы, что облегчает их поиск и анализ для персонала.

(6) Быстрое переключение между интерфейсами всех вспомогательных подсистем;

(7) Единый интерфейс входа в систему, различные уровни безопасности и права доступа обеспечивают стабильную работу системы.

Главная страница вспомогательной системы управления теплоэлектростанцией представлена на рисунке ниже.