Системы управления горелками при сжигании природного газа

 
 

1. Назначение системы
2. Задача АСУ ТП 
3. Решение 
   3.1. Структура 
   3.2. Функции 
4. Преимущества 
5. Пример типовой спецификации 
6. Документы

 

Назначение системы
Горелка предназначена для сжигания природного газа и мазута котельных агрегатов энергоблоков ТЭС.
АСУ горелками при сжигании природного газа и мазута котлов (далее АСУ ТП горелок) предназначена для автоматического управления топочными устройствами котла для сжигания природного газа и мазута.
Предлагаемое решение внедрено в рамках проекта «Реконструкция системы контроля и управления горелками при сжигании природного газа и мазута котла ТПП-210 энергоблока №1 Новочеркасской ГРЭС». В зависимости от состава и типа технологического оборудования возможны различные варианты разработки технического решения.

Задача АСУ ТП
1. Обеспечение эффективного контроля и управления топочными устройствами в соответствии с заложенными алгоритмами;
2. Повышение безопасности функционирования автоматизируемого оборудования в любом режиме управления;
3. Обеспечение режимов работы энергоблока для сжигания трёх видов топлива:
 «Газ» – работа на природном газе или на газе совместно с мазутом;
 «Твердое топливо» – работа на угольной пыли с подсветкой природного газа;
 «Растопка на мазуте» – работа на угольной пыли с мазутной подсветкой.

Решение
АСУ ТП горелок на базе МПТК "Инфолук"® представляет собой распределенную трехуровневую систему (варианты реализации системы управления могут варьироваться в зависимости от условий эксплуатации различных типов котлоагрегатов).

Уровень оборудования (входов/выходов- Input/Output-level). Это уровень датчиков, измерительных устройств, контролирующих управляемые параметры, а также исполнительных устройств, воздействующих на эти параметры процесса, для приведение их в соответствие с заданием. На этом уровне осуществляется согласование сигналов датчиков с входами устройства управления, а вырабатываемых команд с исполнительными устройствами.
 
Средний уровень
Уровень управления оборудованием-Control level. Это уровень контроллеров (ПЛК-PLC, Programable Logic Controller). ПЛК получает информацию с контрольно-измерительного оборудования и датчиков о состоянии технологического процесса и выдает команды управления, в соответствии с запрограммированным алгоритмом управления, на исполнительные механизмы.
 
Верхний уровень
Уровень промышленного сервера, сетевого оборудования, уровень операторских и диспетчерских станций. На этом уровне идет контроль хода производства: обеспечивается связь с нижними уровнями, откуда осуществляется сбор данных, визуализация и диспетчеризация (мониторинг) хода технологического процесса. Это уровень HMI, SCADA. На этом уровне задействован человек, т.е. оператор (диспетчер).


В состав МПТК ИНФОЛУК системы управления горелками при сжигании природного газа и мазута котлов входит оборудование верхнего уровня (АРМ оператора, принтеры, ПО), оборудование среднего уровня (Шкаф АРМ и электропитания, включающий в себя системные блоки АРМ операторов, оборудование электропитания элементов МПТК, сетевое оборудование; Шкаф автоматизации горелок ША ИНФОЛУК; шкаф управления горелками ШУ ИНФОЛУК).

Организация среднего уровня АСУ ТП горелок:
– Шкаф управления горелками ШУ ИНФОЛУК.
Для управления горелками компания ООО «НГП Информ» предлагает шкаф (шкафы) управления горелками, предназначенный для приёма и обработки сигналов с оборудования, контроля и управления исполнительными механизмами, в том числе выполнение необходимых переключений по командам верхнего уровня, автоматических переключений, технологических защит, блокировок. Шкаф управления горелками является локальной системой управления (ЛСУ).

– Шкаф автоматизации горелок ША ИНФОЛУК.
Совместно со шкафами управления горелок ШУ ИНФОЛУК предусмотрен шкаф автоматизации горелок, предназначенный для координации работы ШУ ИНФОЛУК, сбора информации о работе горелок, управления арматурой газоиспользующей установки, контроля общих параметров и защит котла, также для связи с верхним уровнем.
Реализация шкафов управления ШУ ИНФОЛУК, шкафа автоматизации ША ИНФОЛУК возможна на базе контроллерного оборудования «Schneider Electric», «Siemens» и пр. 

Контроллер общих параметров и защит котла, расположенный в ША ИНФОЛУК, является полностью резервированным, резервированию подлежит 100% ресурсов контроллера: модуль процессора, блоки питания, коммуникационные модули.
Контроллер управления горелкой котла, расположенный в ШУ ИНФОЛУК имеет резервированные интерфейсные каналы (дублированный Ethernet), резервированное питание цепей ввода/вывода. Остальные ресурсы не резервируются. На двери шкафа управления горелками расположены органы управления и сигнализации состояния исполнительных механизмов горелки.
Применение программно-технического комплекса МПТК «Инфолук» для АСУ ТП горелок при сжигании природного газа и мазута котлов позволяет осуществить дистанционное управление и мониторинг технологических процессов с АРМ оператора.
АСУ ТП предусматривает возможность конфигурирования и расширения системы.

Режимы работы:
МПТК в составе АСУ ТП горелок обеспечивает следующие режимы работы энергоблока:

1. Работа на природном газе или на газе совместно с мазутом (режим “Газ”).
Пуск и нагружение блока производится на газе. Изменение мощности производится в зависимости от технологической необходимости и наличия вида топлива изменением расхода газа через дополнительный контур, либо подключением необходимого количества газовых горелок или мазутных форсунок. При этом защита по понижению давления газа срабатывает на отключение блока, защита по понижению давления мазута срабатывает на отключение подачи мазута, защита по погасанию общего факела в топке срабатывает без задержки.

2. Работа на угольной пыли с подсветкой природным газом или мазутом (режим “Твердое топливо”).
Пуск блока может осуществляться при сжигании мазута с последующим включением пылеугольных горелок. Пуск блока может осуществляться с использованием природного газа с последующим включением пылеугольных горелок. При этом защита по понижению давления газа срабатывает на отключение подачи газа, защита по понижению давления мазута срабатывает на отключение подачи мазута, защита по погасанию общего факела в топке срабатывает с выдержкой 9 секунд.

3. Режим “Растопка на мазуте”.
Схемы управления розжига, технологических защит переводятся в режим, обеспечивающий растопку на мазуте. Дальнейшее нагружение блока производится подключением необходимого числа мазутных форсунок. При этом защита по понижению давления газа срабатывает на отключение подачи газа, защита по понижению давления мазута срабатывает на отключение блока, защита по погасанию общего факела в топке срабатывает без задержки.

Функции
– сбор дискретной и аналоговой информации о состоянии оборудования горелки;
– обработка полученной информации по заданным алгоритмам;
– сигнализация загазованности, аварийная, пожарная, охранная;
– формирование отчётов и графиков по запросу, генерирование сводок;
– архивирование информации;
– визуализация технологического процесса на АРМ оператора;
– выполнение команд управления от АРМ оператора;
– передача полученной информации на АРМ оператора;
– индикация информации о состоянии оборудования горелки по месту;
– формирование управляющих воздействий на запорно-регулирующую арматуру горелки с АРМ оператора;
– аварийное отключение оборудования при срабатывании защит (на останов котла: понижение давления газа после регулирующего клапана; понижение давления мазута после регулирующего клапана; погасание общего факела в топке; локальные защиты: невоспламенение первой или погасание факела всех горелок при розжиге на газе; невоспламенение первой или погасание факела всех растопочных форсунок при розжиге на мазуте; погасание факела горелки; погасание факела форсунки; потускнение факела в топке; защита перехода на 50 % и растопочную нагрузку; блокировка розжига при растопке котла без вентиляции топки);
– формирование воздействий при условиях срабатывания локальных защит, а также при получении электрических сигналов от контроллеров основных защит;
– диагностика состояния МПТК, диагностика причины останова горелок при розжиге и работе котла.

Преимущества
– Обеспечение автоматизированного контроля плотности запорной арматуры перед горелкой;
– Повышение безопасности функционирования автоматизируемого оборудования;
– Контроль состояния арматуры во всех режимах работы;
– Максимальная информативность о работе компонентов системы;
– Удобство и эргономичность отображения информации.

Перечень основных позиций АСУ горелками при сжигании природного газа и мазута котлов:
– Комплект контрольно-измерительных приборов;
– Шкафы управления горелками ШУ ИНФОЛУК;
– Шкаф автоматизации горелок ША ИНФОЛУК;
– Оборудование и ПО «верхнего уровня» АСУ ТП;
– Комплект документации.

Пример типовой спецификации
Типовая спецификация шкафа управления горелками, шкафа автоматизации горелок.
ШУ ИНФОЛУК*:
– Шкаф навесной 800х1000х300 (ШхВхГ) ‒ 1 шт.;
– Контроллер в составе:
   ‒ Процессорный модуль («Schneider Electric», «Siemens» и пр.) ‒ 1 шт.;
   – Модуль питания контроллера ‒ 1 шт.;
   – Модуль дискретного ввода/вывода ‒ 2 шт.;
   – Модуль аналогового ввода/вывода ‒ 2 шт.;
‒ Устройство кроссировочное для организации изолированных каналов аналогового ввода (24 канала) ‒ 7 шт.;
‒ Устройство кроссировочное для организации измерительных каналов от термосопротивлений (8 каналов) ‒ 1 шт.;
‒ Устройство кроссировочное для организации изолированных каналов дискретного ввода (8 каналов) ‒ 1 шт.;
‒ Источник бесперебойного питания, 500 ВА ‒ 1 шт.

ША ИНФОЛУК*:
‒ Шкаф двухстороннего обслуживания 800х2000х600 (ШхВхГ) ‒ 1 шт.;
‒ Контроллер в составе:
   ‒ Процессорный модуль («Schneider Electric», «Siemens» и пр.) ‒ 2 шт.;
   ‒ Модуль питания контроллера ‒ 2 шт.;
   ‒ Модуль дискретного ввода/вывода ‒ 6 шт.;
   ‒ Модуль аналогового ввода/вывода ‒ 7 шт.;
‒ Сенсорная панель – 2 шт.;
‒ Управляемый коммутатор – 1 шт.;
‒ Источник бесперебойного питания, 700 ВА ‒ 1 шт.

* – полное наименование и модификацию шкафа уточняйте у поставщика

Документы
‒ Сертификат ТС на МПТК Инфолук;
‒ Сертификат промышленной безопасности МПТК Инфолук.