Применение интегрированных АСУ для ТЭС

• Переменных АСУ ТП

• УСО и каналов связи

• Абонентов и адаптеров

• Принтеров и отчетов.

Генератор базы данных позволяет настроить параметры для:

• Резервирования

• Администрирования доступа

• Коррекции системного времени.

• Объединения и обработки переменных базы данных (БД), сгруппированных в соответствие со структурой технологического процесса. Объединение переменных в группу осуществляется на основе заданной системы классификации и кодирования.

III АНАЛИЗ И ВЫБОР СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ЗА ПАРАМЕТРАМИ. СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРОВ

На рисунках 5 и 6 представлены соответственно функциональная и структурная схемы регулирования давления воды в питательных трактах. Основные характерные особенности пуска неблочных паровых теплофикационных установок вытекают из схемы паропроводов электростанции с поперечными связями. Поскольку от парового коллектора станции питаются другие турбины, перед пуском конкретной турбины для нее имеется пар номинальных параметров. Поэтому главной особенностью пуска неблочных паровых теплофикационных установок является использование пара номинальных параметров.

Деаэраторы на неблочных ТЭС относятся к общественному хозяйству. Подача деаэрируемой воды и греющего пара в деаэратор производится из коллекторов конденсата и греющего пара, к которым присоединены другие турбины данной ТЭЦ.

Рисунок 6 – функциональная схема

На рисунке 6 показана схема паропровода от парового коллектора электростанции до стопорного клапана турбины. Непосредственно у парового коллектора на перекрытии 1 установлена магистральная задвижка, а непосредственно у стопорного клапана турбины главная паровая задвижка (ГПЗ).

Прогрев паропровода производится по участкам: сначала прогревается участок от парового коллектора до ГПЗ, а затем - от ГПЗ до стопорного клапана. Для прогрева паропровода паром с постепенно повышающимися параметрами, отвода конденсата, образующегося при подаче пара в холодный паропровод, его снабжают дренажами – трубопроводами малого диаметра, соединяющими главный паропровод с устройствами, в которых поддерживается меньшее давление (в частности, это может быть просто атмосфера). Дренажи ввариваются в самые низкие точки паропровода для свободного стока конденсата, а сам паропровод должен иметь небольшой уклон в сторону дренажа.

Каждый дренаж снабжают арматурой и специальными устройствами, позволяющими ему работать в трех характерных режимах.

Прежде всего, дренаж может работать «на воронку»: для этого открывают вентили 2 и 3 и образующийся конденсат сбрасывают в канализацию, Такой режим используется на первых этапах прогрева паропровода, когда конденсат загрязнен окислами железа, образовавшимися во время простоя турбины.

После достаточной промывки паропровода осуществляется постепенный перевод дренажа «с воронки» на расширитель (в результате открытия вентиля 7, обводного вентиля 6 конденсатоотводчика и закрытия вентиля 3 «на воронку»), В расширителе поддерживается пониженное давление, поэтому происходит частичное вскипание дренажного конденсата. Образующийся пар используется в цикле, а конденсат направляется в дренажный бак и затем дренажным насосом подается в деаэратор. Аналогичным образом работает дренаж и при окончании конденсации, когда прогрев паропровода ведется уже пролетным паром.

После полного прогрева паропровода такие постоянные дренажи закрываются. Когда дренаж подсоединен к полостям, где возможно скопление конденсата при работе турбины или коротких остановках, дренаж оставляют в работе, однако осуществляют его через вентили 4 и 5 и конденсатоотводчик (конденсационный горшок) - устройство, поддерживающее определенный уровень конденсата в дренажной линии и не допускающее ее переполнения Обводной вентиль конденсатоотводчика при этом закрывают.

Питательные установки служат, для подачи питательной воды в котел из баков деаэратора через систему подогревателей высокого давления. Запас потенциальной энергии, приобретенной водой в питательном насосе, в дальнейшем используется для совершения работы в турбине.

Питательный насос может быть отнесен к основному оборудованию наряду с котлом, паровой турбиной и конденсационной установкой. Выход из строя всех питательных насосов не только влечет за собой прекращение работы, но и может вызвать серьезную аварию котла.

Условия работы питательных насосов исключительны тяжелы. В всасывающий патрубок насоса поступает питательная вода из деаэратора, в котором она имеет температуру насыщения. Поэтому для бескавитационной работы насоса необходим значительный подбор, который создают размещением деаэратора выше насоса. Это удорожает здание электростанции. Тем не менее, такая мера часто оказывается недостаточной и приходится прибегать к установке предвключенных (бустерных) насосов для создания гарантированного подпора на входе в основной питательный насос.

Кроме того, питательный насос перекачивает воду, температура которой 100-170 °С, а давление на выходе из насоса энергоблоков сверхкритического давления достигает 35МПа. Конструкция питательного насоса для надежной работы в этих условиях получается сложной.

Рисунок 6 – Структурная схема регулирования давления воды в водяных камерах

Регулирование давления воды в системе турбоагрегатов необходимо для обеспечения работы котлоагрегата рабочей жидкостью. Рабочее давление в системе создается насосами, перекачивающими рабочую жидкость с различных уровней системы в целом.

Состояние системы уплотнения характеризуется давлением в уравнительном коллекторе. При изменении режима работы давление в уравнительном коллекторе изменяется, так как в одних внутренних камерах концевых уплотнений давление выше, чем заданное в коллекторе, а в других ниже.

Таким образом, между коллектором и насосами имеются потоки пара (направленность их определяется давлениями в соединённых паровых емкостях), которые являются возмущающими для коллектора, приводящими к изменению давления пара в нём. Заданное давление в коллекторе обеспечивается подводом в него пара по трубопроводу через регулирующий клапан или посредством сброса избытка пара из него в конденсатор. Регулятор измеряет давление вода в водяном баке и при необходимости перемещает клапан, обеспечивая подвод вода к картеру или сброс его избытков в водосьемник.

Внутренние перекачивающие органы, резервуар с водом, вентили и краны и соединяющие их трубопроводы можно рассматривать как одноёмкостный объект регулирования.

Негативное влияние на работу водяной системы, а как следствие и на работу всей турбины, оказывает утечка вода через уплотнения, которая является возмущающим фактором. Она вызывает в системе уплотнений отклонение давления от нормы и увеличивает расход рабочей жидкости.

За работой водяной системы необходимо следить особенно внимательно.

Процессы, происходящие в турбине (К-500-65/3000) при номинальной нагрузке:

 Начальные параметры рабочей жидкости:

 температура t = 280.4 град С

 давление P=6.59 МПа;

 удельная энтальпия i0=2770 кДж/кг. Водо поступает в цилиндр высокого давления насоса, на выходе из которого пар имеет следующие параметры:

 давление P=0.348 МПа;

 удельная энтальпия i1=2400 кДж/кг

В существующем большом разнообразии датчиков одной из подходящих для системы регулирования давления вода в камерах уплотнений является группа датчиков давления Метран-55.

Рис. Датчики давления Метран-55

КодОКП42 1200

• Измеряемые среды:

жидкость, пар, газ, в т.ч. газообразный кислород и кислородосодержащие газовые смеси при давлении не выше 1,6 МПа, неагрессивные к материалам контактирующих деталей (сталь 12Х18Н10Т и сплав ВТ-9)

• Исполнения:

обыкновенное;

взрывозащищенное Ех, Вн

• Степень защиты от воздействия пыли и воды:

IP55

• Выходной сигнал:

0-5, 4-20, 0-20 мА;

4-20 мА - для исполнения "Ех"

• Масса датчика не более 0,5 кг

• Предел допускаемой основной погрешности

±0,25; ±0,5; ±1,0%

• Межповерочный интервал - 2 года

• Гарантийный срок эксплуатации - 18 мес.

• Внесены в Госреестр средств измерений под №18375-99, сертификат №6312

Малогабаритные датчики давления серии Метран-55 предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами; широко применяются в системах коммерческого учета в составе теплосчетчиков.

Датчики работают со вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, воспринимающими стандартный токовый сигнал.

Простота конструкции, надежность, малые габариты, невысокая стоимость обеспечивают повышенный спрос потребителей.

Таблица 1- Основные характеристики датчиков давления Метран-55

Нижний предел измерений датчиков ДА, ДИ, ДВ равен нулю.

Для датчиков ДИВ значение измеряемого параметра, равное нулю, находится внутри диапазона измерений.

• Выходной сигнал для датчиков общепромышленного исполнения 0-5, 0-20, 4-20 мА; для датчиков с видом взрывозащиты "Ех" - 4-20 мА

• Характеристика выходного сигнала - линейно-возрастающая.

• Вариация выходного сигнала не превышает абсолютного значения предела допускаемой основной погрешности |γ|.

• Влияющие воздействия:

Дополнительная погрешность |γ| (по абсолютной величине), вызванная изменением температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне температур, выраженная в процентах от диапазона изменения выходного сигнала, составляет:

2,5 для |γ| = 0,25%;

3,5 для |γ| = 0,5%;

5,5 для |γ| = 1,0%

Дополнительная погрешность датчика, вызванная воздействием вибрации, не превышает ±0,5% от диапазона изменения выходного сигнала

• Климатическое исполнение датчиков соответствует УХЛ 3.1, У2 или ТЗ по ГОСТ 15150 (группы исполнений В4, С4, С1 по ГОСТ 12997 соответственно). Датчики предназначены для работы при температуре окружающей среды, указанной в «Кодах климатического исполнения», табл.2.

• Датчики климатического исполнения УХЛ3.1 и У2 устойчивы к воздействию относительной влажности окружающего воздуха до (95±3)% при 35оС и более низких температурах без конденсации влаги. Датчики исполнения ТЗ устойчивы к воздействию относительной влажности окружающего воздуха 100% при 35оС и более низких температурах с конденсацией влаги

• Степень защиты датчиков от воздействия пыли и воды IP55 по ГОСТ 14254

• Датчики предназначены для работы при атмосферном давлении от 84,4 до 106,7 кПа и соответствуют группе исполнения Р1 по ГОСТ 12997

• По устойчивости к механическим воздействиям датчики соответствуют виброустойчивому исполнению V3 по ГОСТ 12997

• Датчики выдерживают воздействие перегрузки давлением в 1,25 раза большем верхнего предела измерений (без изменения характеристик после воздействия). Датчики с верхним пределом измерения 100 МПа выдерживают перегрузку испытательным давлением 110 МПа (без изменения характеристик после воздействия).

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДАТЧИКА

Датчик давления состоит из преобразователя давления - измерительного блока (ИБ) и электронного преобразователя (ЭП).

Измеряемое давление подается в рабочую полость датчика и воздействует непосредственно на измерительную мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб.

Чувствительный элемент - пластина монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя. Тензорезисторы соединены в мостовую схему. Деформация измерительной мембраны (деформация мембраны тензопреобразователя) приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензорезисторов и разбалансу мостовой схемы. Электрический сигнал с выхода мостовой схемы датчиков поступает в электронный блок, где преобразуется в унифицированный токовый сигнал.

1 - измерительный блок

2 - тензопреобразователь

3 - электронный преобразователь

МОНТАЖ

Монтаж датчиков на объекте следует производить в соответствии с руководством по эксплуатации.

При монтаже датчиков на объекте соединительные трубки от места отбора давления к датчику должны быть проложены по кратчайшему расстоянию. В случаях, когда температура рабочей среды выше предельно допускаемой температуры окружающего воздуха, датчик устанавливается на соединительной линии, длина которой не менее 0,5 м, но не более 15 м.

НАДЕЖНОСТЬ

Средний срок службы датчика 12 лет. Средняя наработка датчиков на отказ с учетом технического обслуживания - 100 000 ч.

ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ

1. Электрическое питание датчиков Метран-55, Метран-55-Вн осуществляется от источников постоянного тока напряжением (36+0,72) В.

Питание датчиков с выходным сигналом:

- 4-20 мА допускается осуществлять от источников питания постоянного тока напряжением от 13 до 42 В;

- 0-5 мА допускается осуществлять от источников питания постоянного тока напряжением от 24 до 42 В.

Электрическое питание датчиков Метран-55-Ех напряжением постоянного тока (24±0,48) В осуществляется от искробезопасных цепей барьеров (блоков), имеющих вид взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь» с уровнем взрывозащиты искробезопасной электрической цепи "ia", "ib" для взрывоопасных смесей подгруппы IIC, при этом напряжение холостого хода Uxx ≤ 24 В, а ток короткого замыкания Iкз ≤ 120 мА, при этом нагрузочное сопротивление от 0,1 до 0,45 кОм.

2. Нагрузочное сопротивление:

- от 0,2 до 2,5 кОм - для датчиков с выходным сигналом 0-5 мА;

- от 0,05 до 1,1 кОм - для датчиков с выходным сигналом 4-20, 0-20 мА - при напряжении питания (36±0,72) В.

При напряжении питания в диапазоне от 13 до 42В нагрузочное сопротивление датчика с выходным сигналом 4-20 мА определяется по формулам:

RН min = (U - 35)/Imax, кОм;

RН max = (U - Umin)/Imax, кОм.

3. Мощность, потребляемая датчиком, не более:

0,5 ВА - для датчиков с выходным сигналом 0-5 мА;

1,0 ВА - для датчиков с выходным сигналом 4-20, 0-20 мА.

ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОСТЬ

• Искробезопасная электрическая цепь. Маркировка взрывозащиты с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь»

0ExiallCT5X, 1ExibllCT5X

• Взрывонепроницаемая оболочка

Маркировка взрывозащиты с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» 1ExdsllBT4/H2X

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ

- датчик;

- комплект монтажных частей (по заказу потребителя);

- розетка (для датчиков со штепсельным разъемом);

- руководство по эксплуатации;

- методика поверки МИ 1997;

- паспорт.

Разнообразные модели датчиков давления Метран-55 представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Сравнительная таблица характеристик моделей датчиков давления Метран-55

Исходя из данных о параметрах давления в камерах уплотнений, можно сделать вывод, что наиболее подходящей для данной системы является модель ДМП331П. Этот датчик имеет наилучший из представленных для системы диапазон верхних пределов измерений (10 кПа – 4 МПа) и диапазон температуры измеряемой среды (-25…300).

Датчик давления Метран-55- ДМП331П

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе представлена структура автоматизированной системы управления ТЭС с указанием уровней управления по иерархии. Изображена схема управления, указаны составляющие модули и их назначение.

Разработана функциональная и структурная схемы системы контроля работой насосных установок в системе питательной воды. Произведён подбор датчиков, их сравнительный анализ и выбор по параметрам и характеристикам наиболее подходящего из них.

Рассмотренная схема является открытой, имеет проекцию в будущее и перспективы развития.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1) Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. Москва: Энергоатомиздат, 1990. – 640 с.

2) Акулова Л.Ю. Техника чтения схем автоматизации: Метод. указания к лаб. работам. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2004. – 108 с.

3) Лазарева Т.Я., Мартемьянов Ю.Ф., Схиртладзе А.Г. Интегрированные системы проектирования и управления. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2006, 172 с.

4) Терлецкий М., Шапиро И. Проблемы создания интегрированных систем управления ИД «Нефть и капитал»

5) Клинков В.Ю., Карев В.Г. Подходы к проектированию автоматизированных систем управления технологическими процессами электростанций

6) Журнал «Электротехнический рынок», №3 март-апрель 2007 г.

Страницы: 1, 2, 3