Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Анализ метрологического оборудования учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт



Реферат

В данной дипломной работе была разработана учебно-исследовательская АСУТП энергоблока 300 МВт в составе «Полигона АСУТП электростанций». В рамках данной АСУТП были продемонстрированы возможности исследования новых технологических и системных решений.

Работа включает в себя создание концепции учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт, как объекта управления на базе «Полигона АСУТП электростанций». Разработана P&I-диаграмма и сквозная информационно-функциональная структура прямоточного котла ТГМП-114.

Существующая комбинированная модель КА ТГМП-114 дополнена газовоздушным трактом со вспомогательным котельным оборудованием для получения информации о газовоздушном режиме в топке котла и полноте сжигания топлива.

Алгоритмический и параметрический синтез производится по данным с реализованной модели. Произведен параметрический синтез автоматических систем регулирования, таких как регуляторы впрыска 1 и 2, регуляторы топлива и питания и регуляторы общего воздуха и разрежения.

Произведена разработка и реализация основных функций АСУТП энергоблока 300 МВт, с помощью базовых средств ПТК «КВИНТ»:

- разработка технологических и логических программ контроллера в
СТП «Пилон»;

- заполнение базы данных «Аркада»;

- разработка операторского интерфейса в «Графите».

Экономическая эффективность переподготовки специалистов с помощью учебно-исследовательской АСУТП была исследована в соответствующем пункте дипломной работы (экономической части).

Проведено исследование соответствия «Полигона АСУТП электростанций» нормам безопасности жизнедеятельности при работе с учебно-исследовательской АСУТП в соответствующем пункте данной дипломной работы (части БЖД).


Оглавление

Введение. 6

1. Разработка концепции создания учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт на базе «Полигона АСУТП электростанций». 9

1.1............................... Анализ особенностей технологического оборудования
энергоблока 300 МВт. 9

1.2. Анализ метрологического оборудования учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 12

1.3. Анализ технических средств автоматических систем регулирования в учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 12

1.4..... Анализ функций, выполняемых учебно-исследовательской АСУТП.. 15

1.5................................................... Разработка P&I – диаграммы КА ТГМП-114. 24

1.6.............................. Разработка сквозной информационно-функциональной
структуры КА ТГМП-114. 27

1.7............................................................................................................ Вывод по главе 1. 29

2. Модернизация комбинированной модели энергоблока 300 МВт. 30

2.1..................................... Описание существующей комбинированной модели. 30

2.2...................................... Разработка имитационной модели газовоздушного
тракта котла ТГМП-114. 40

2.3. Ввод в модель реальных сигналов от «Стенда исполнительных механизмов» 47

2.4............................................................................................................ Вывод по главе 2. 49

3. Разработка и реализация основных функций АСУТП энергоблока 300 МВт средствами ПТК «КВИНТ». 50

3.1.................. Обоснование перечня автоматических систем регулирования. 50

3.2............................. Расчет представленного перечня систем регулирования. 62

3.3. Реализация автоматических систем управления в среде технологического программирования «ПИЛОН». 86

3.4. Исследование свойств полученных автоматических систем управления в учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 95

3.5. Реализация подсистемы логического управления в учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 110

3.6. Реализация подсистемы технологических защит и блокировок в учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 114

3.7. Реализация операторского интерфейса учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт в графическом редакторе «Графит». 116

3.8............................................................................................................ Вывод по части 3. 125

4. Оценка экономической эффективности обучения специалистов с помощью учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 126

4.1.................. Инвестиции в разработку учебно-исследовательской АСУТП.. 126

4.2............. Оценка годовых текущих расходов, связанных с эксплуатацией
учебно-исследовательской АСУТП.. 129

4.3............................................................. Оценка годовых денежных поступлений. 132

4.4.................................................... Оценка экономического эффекта разработки
учебно-исследовательской АСУТП.. 133

4.5............................................................................................................ Вывод по главе 4. 139

5. Создание комфортных условий работы на «Полигоне АСУТП электростанций» с ПТК «Квинт СИ». 140

5.1. Выявление и анализ вредных и опасных факторов, влияющих на работников «Полигона АСУТП электростанций». 141

5.2. Защита от вредных факторов в учебно-тренажёрном центре «Полигон АСУТП электростанций». 147

5.3. Защита от опасных факторов в учебно-тренажёрном центре «Полигон АСУТП электростанций». 157

5.4............................................................................................................ Вывод по главе 5. 158

Заключение. 159

Список литературы.. 160

Приложение 1 Описание и характеристика энергоблока 300 МВт. 164

Приложение 2 Программный код пуска КА ТГМП-114. 170

Приложение 3 Программный код аварийного останова КА ТГМП-114. 175

 


 

Введение

Кафедра систем управления создана в 1962 году. С тех пор, уже в течение 50 лет, кафедрой стабильно выпускаются высококвалифицированные специалисты в области автоматизации технологических процессов, связанных с производством и распределением тепловой и электрической энергии. Имея столь продолжительную историю, данное направление не утрачивает своей значимости, напротив – кафедрой открываются все новые и новые векторы развития. В сегодняшних условиях энергетика Российской Федерации «встает на новые рельсы» в следствие своего морального и физического износа. Одной из ступеней развития энергетического комплекса России является замена устаревших аналоговых систем управления на современные АСУТП, базирующиеся на новейших микропроцессорных программно-технических комплексах. В 2001-2004 гг. был создан проект «Полигона АСУТП электростанций» с поставкой для тестирования и испытаний современного ПТК «КВИНТ», для исследования и понимания новых технологий студентами кафедры СУ.

Изучение предоставленных ГНЦ «НИИТеплоприбор» технологий дало толчек к разработке тренажерных комплексов на базе имитационных моделей различных технологических объектов. Также на базе кафедры был создан Стенд Исполнительных Механизмов, который наглядно иллюстрирует работу исполнительных механизмов в системах управления технологическим процессом. В совокупности данные технические и программные средства позволили создавать полномасштабные АСУТП на основе комбинированных моделей технологического объекта управления. С помощью таких АСУТП осуществляется компоновка аппаратных средств, установка программного обеспечения и отладка алгоритмов управления оборудованием ТЭС. Это позволяет существенно снизить сроки проведения режимно-наладочных работ, повысить качество автоматического регулирования, а также осуществлять подготовку эксплуатационного персонала электростанций [20]. В целом, основной задачей создания полигонов является полноценное воссоздание функционирующего в режиме реального времени управляемого технологического объекта.

Целью данной работы является разработка учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт ОАО «Костромская ГРЭС» путем увеличения в предоставленной демонстрационной версии АСУТП прямоточного котла ТГМП-114 объема информации, представляемого в АСУТП, количества моделируемого технологического оборудования, ввод реальных сигналов со Стенда Исполнительных Механизмов и демонстрации возможностей технологического программирования при помощи ПТК «Квинт СИ».

На момент принятия задания на дипломную работу имелось:

- демонстрационная версия АСУТП прямоточного котла ТГМП-114, включающая в себя имитационную модель («МЕЗОН»), операторский интерфейс («Графит»), базу данных («Аркада») и реализацию ввода сигналов в виртуальный контроллер из имитационной модели («Пилон») [4];

- имитационная модель паровой турбины К-300-240, связанная с демонстрационной версией ТГМП-114 [23].

Использование расчетной станции «Мезон» связано с отсутствием необходимости дальнейшего сопряжения подсистемы модели и подсистемы управления [13]. В этом случае и модель объекта, и управляющая система реализуются и функционируют в единой информационной среде
ПТК «Квинт». При этом модели, реализованные в расчетной станции «Мезон», не уступают в точности моделям, реализованным с помощью специализированных средств моделирования.

Для создания полномасштабной учебно-исследовательской АСУТП энергоблоком 300 МВт принято решение о преобразовании имитационной модели ТГМП-114 в комбинированную с вводом сигналов от реальных исполнительных механизмов, а также дополнения ее газовоздушным трактом. После создания имитационной модели вспомогательного оборудования данного энергоблока будет реализован полный цикл, с возможностью проведения испытаний автоматических систем регулирования различным технологическим оборудованием. Также в данной дипломной работе будет продемонстрирована работа регуляторов впрыска, топлива, питания, общего воздуха и разрежения, и разработаны упрощенные логические программы пуска и останова котла.

 


 

1. Разработка концепции создания учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт на базе «Полигона АСУТП электростанций»

1.1. Анализ особенностей технологического оборудования
энергоблока 300 МВт

1.1.1. Анализ особенностей котлоагрегата ТГМП-114

Прямоточный котел ТГМП-114 спроектирован и изготовлен Таганрогским котельным заводом, рассчитан на сжигание мазута и природного газа и предназначен для работы в блоке с паровой турбиной
К-300-240 мощностью 300 МВт. Котлоагрегат выполнен двухкорпусным с симметричным расположением поверхностей нагрева и П-образной компоновкой каждого корпуса.

 Расчетные данные на один корпус [9]:

Паропроизводительность ................................................................132 кг/с

Температура острого пара ...............................................................545 0С

Давление острого пара за котлом ...................................................24 МПа

Температура питательной воды ......................................................270 0С

Температура горячего воздуха ........................................................331 0С

Расчетный КПД котла (при работе на мазуте) ............................... 91,75%

Часовой расход топлива:

мазут …………...................................................................................35,2 т/час

Водяной объем котлоагрегата в холодном состоянии: 

Тракт сверхкритического давления (СКД)......................................106,16 м3

Тракт низкого давления (НД) ...........................................................43,68 м3

Размер топки по осям труб (в плане) ......................................10620х6130 мм

 

Каждый корпус состоит из следующих поверхностей нагрева [9]:

Нижняя, средняя, верхняя (I и II) радиационные части .................449,6 м2

Фронтовой и потолочный экран .......................................................175 м2

Экраны поворотной камеры ..............................................…………305 м2

Ширмовый пароперегреватель .............................................………. 698 м2

Конвективный пароперегреватель ……...........................…………1098 м2

Водяной экономайзер (ВЭК) .............................................................2420 м2

Воздухоподогреватель .......................................................................57245 м2

Тепловое напряжение топочного объема при номинальной нагрузке корпуса - 230000 ккал/м3час. Режимная карта КА ТГМП-114 приведена в
табл. 1. Более полная характеристика КА приведена в прил.1.

табл. 1. Режимная карта КУ ТГМП-114 [9]



1.1.2. Анализ особенностей паровой турбины К-300-240

Турбина паровая, конденсационная, одновальная, трехцилиндровая предназначена для непосредственного привода генератора переменного тока типа ТВВ‑320-2. Номинальная мощность 300000 кВт, число оборотов 3000 об/мин, давление свежего пара 240 кгс/см2, температура пара 545 0С. Удельный расход тепла на турбину 1925 ккал/кВт-час. Внутренний относительный КПД составляет: ЦВД‑80%; ЦСД‑91%; ЦНД‑80%. КПД турбины брутто - 45,1%. Турбина имеет 8 нерегулируемых отборов пара, предназначенных для подогрева питательной воды в ПНД, деаэраторе и ПВД до расчетной температуры 270 0С (табл. 2).

табл. 2. Режимная карта паровой турбины К-300-240 [9]

Наименование параметров

Ед.изм.

Электрическая нагрузка

120 МВт 200 МВт 250 МВт 300 МВт
Давление пара до СК ЦВД кг/см2 115-120 190-195 235-240 235-240
Давление пара в рег. ступени ЦВД кг/см2 67 111 142 169
Давление пара за 6 ступенью ЦВД кг/см2 38 64 82 97
Давление на выхлопе ЦВД кг/см2 16 25 32,5 39
Давление пара до ОК ЦСД кг/см2 14 23 30 36
Давление на выхлопе ЦСД кг/см2 -0,15 0,3 0,6 1,1
Давление пара в деаэраторе кг/см2 3,0 4,8 6,1 7,7
Давление пара на уплотн. ЦНД кг/см2 0,2-0,3 0,2-0,3 0,2-0,3 0,2-0,3
Давление пара до РОПУ кг/см2 0,2-0,3 0,2-0,3 0,2-0,3 0,2-0,3
Давление пит. воды за ПВД кг/см2 180 236 285 300
Температура пара до СК ЦСД °С 540 540 540 540
Температура пара до ОК ЦСД °С 540 540 540 540
Температура конденсата за ПНД-4 °С 119 128 136 145
Температура пит. воды за Д °С 143 157 164 174
Тем-ра пит. воды за ПВД-А °С 227 250/252 262 273
Расход пит. воды за ПВД-А т/ч 180 300-305 390/395 460/465
Расход основного конд-та за БОУ т/ч 250 400 520 610
Расход основного конд-та за ПНД-4 т/ч 310 490 640 750
Уровень в конденсаторе мм 700-900 700-900 700-900 700-900
Уровень в ПНД-2 мм 1000-1200 1000-1200 1000-1200 1000-1200
Уровень в ПНД-3.4 мм 250-300 250-300 250-300 250-300
Уровень в деаэраторе мм 1500-1800 1500-1800 1500-1800 1500-1800
Уровень в ПВД-6,7,8 А мм 200-300 200-300 200-300 200-300
Число оборотов ПТН об/мин 3350 3920 4460 4670
Количество работающих НОУ - 1 1-2 2 2
Количество работающих КЭН - 1 1-2 2 2
Количество работающих БЭН - 1 1-2 2 2

 













Паровая турбина К-300-240

27 Повышение оборотов ротора ПТ, n 3240 об/мин
28 Аварийное повышение оборотов ротора ПТ, n 3340 об/мин

 

1.4.3. Требования к подсистеме дистанционного управления

 

Дистанционное управление предназначено для реализации команд оператора-технолога по управлению следующим оборудованием:

- регулирующими клапанами;

- запорной арматурой;

- дискретными и импульсными нагрузками.

 

Перечень механизмов, подлежащих дистанционному управлению представлен в табл. 7 [6,7]:

 

табл. 7. Перечень механизмов [6]

№ п/п Наименование механизма Технологическое обозначение Задачи

Топливный тракт

16 Регулирующий клапан топливной задачи РМ - А ДУ, ТЗ, АР
17 Задвижка топливной задачи ЗМ - А ДУ, ТЗ

Паровая турбина

18 Стопорный клапан цилиндра высокого давления СК ЦВД ДУ, ТЗ
19 Регулирующий клапан цилиндра высокого давления РК ЦВД ДУ, ТЗ, АР
20 Стопорный клапан цилиндра среднего давления СК ЦСД ДУ, ТЗ
21 Регулирующий клапан цилиндра среднего давления РК ЦСД ДУ, ТЗ

 


 

1.4.4. Подсистема автоматического регулирования

 

Список параметров, подлежащих автоматическому регулированию представлен в табл. 8. Также в табл. 9 описаны нормы поддержания важных параметров в установившемся режиме.

табл. 8. Автоматическое регулирование [6]

№ п/п Параметр Номинальное значение Воздействие

ТГМП – 114

1 Регулирование температуры пара за ШПП 1, Тшпп1 481 °С Расход питательной воды на первый впрыск
2 Регулирование температуры пара за КПП 2, Ткпп2 550 °С Расход питательной воды на второй впрыск
3 Регулирование разрежения в топке, Sт 40 Па Расход дымовых газов через н.а. ДС
4 Регулирование содержания кислорода, О2 0,35 % Расход общего воздуха через н.а. ДВ
5 Регулирование питания котла – расход питательной воды, Dп.в. 61,8 кг/с Расход питательной воды на котел
6 Регулирование топлива – температура пара за ВРЧ 2 440 °С Расход мазута перед горелкой

Паровая турбина К-300-240

7 Активная мощность турбины 300 МВт Расход питательной воды

 

табл. 9.Нормы качества поддержания технологических параметров котла в стационарном режиме нагрузок [6]

Технологический параметр Максимальное отклонение
Температура перегретого пара на выходе из котла
Содержание кислорода в уходящих газах
Разрежение в топке
Расход питательной воды
Температура пара за ВРЧ 2
Мощность турбины

 

1.4.5. Требования к подсистеме технологических защит и защитных блокировок

 

Технологические защиты (табл. 10, табл. 11) предназначены для [7]:

- предотвращения возникновения и развития аварий при нарушениях нормальных режимов работы блока;

- защиты основного и вспомогательного оборудования от повреждений, связанных с аварийными изменениями в ходе технологического процесса или с ошибочными действиями оперативного персонала;

- снижения нагрузки блока при возникновении аварийных режимов.

табл. 10. Технологические защиты

Параметр Значение Выдержка времени Вид действия

ТГМП - 114

1 Повышение температуры пара за котлом, Тп 585 °С 3 мин останов котла
2 Понижение температуры пара за котлом, Тп  450 °С - останов котла
3 Повышение давления пара за котлом, Рп 28 МПа - открытие ИПК
4 Понижение давления пара за котлом, Рп 11 МПа - закрытие ИПК
5 Повышение давления пара перед ВЗ, Рвз 33 МПа - останов котла
6 Понижение давления пара перед ВЗ, Рвз 8 МПа 2 мин останов котла
7 2 Понижение расхода питательной воды, Dпв 11,1 кг/с 20 сек останов котла

 

табл. 11. Блокировки

Параметр Значение Вид действия
1 1 Понижение расхода питательной воды, Dпв 16,6 кг/с запрет закрытия РПК от автоматич. управления
2 Повышение содержания кислорода в дым. газах 0,9 % Запрет на больше н.а.ДВ на автоматическом управлении
3 Понижение содержания кислорода в дым. газах 0,3 % Запрет на меньше н.а.ДВ на автоматическом управлении

 


 

1.5. Разработка P&I – диаграммы КА ТГМП-114

 

P&I-диаграмма – это схематическое изображение технологического процесса (фрагмента технологического процесса) с нанесением на него условными обозначениями каналов измерения и (или) управления с необходимыми надписями и примечаниями [7].

P&I-диаграмма – технологическая функциональная схема, являющаяся наиболее информативной частью стадии технологического проекта [7].

При рассмотрении вместе с соответствующими перечнями измерений и объектов управления, текстовых описаний P&I-диаграмма дает представление о технологическом процессе, об организации измерений параметров и управления процессом. При этом именно в ходе разработки P&I-диаграмм принимаются основные решения в части технологического процесса, направлений материальных и энергетических потоков, расположения основного и вспомогательного оборудования, запорной и регулирующей арматуры, определения параметров материальных сред, диаметров и материалов трубопроводов и многое другое.

Элементы каналов измерений и управления изображаются с использованием условных обозначений и системы идентификации (KKS).

Одновременно с перечисленными факторами при разработке
P&I-диаграммы принимаются все основные решения в части нижнего («полевого») уровня системы управления объектами ТЭС. Это местоположение отборов первичных датчиков технологических параметров; месторасположение приводов запорной и регулирующей арматуры; участие конкретного элемента в тех или иных задачах управления (технологические защиты, технологическая сигнализация, автоматическое регулирование и др.); кодирование трубопроводов, датчиков и исполнительных устройств (в соответствии с принятой для данного объекта системой кодирования). Кроме того, разработка P&I-диаграмм является одной из самых ответственных интегрирующих процедур, объединяющей усилия проектировщиков разных специальностей. На основании P&I-диаграмм далее составляются перечни контролируемых технологических параметров (датчиков) и управляемых исполнительных устройств.

При выполнении рабочей документации проектируемого объекта управления P&I-диаграммы используются как основной элемент конкретного задания на систему управления.

P&I-диаграмма котла ТГМП-114 (лист 1) разработана согласно системе кодирования KKS. Расшифровка обозначений приведена в табл. 12. [6]

рис. 1. Фрагмент P&I-диаграммы КА ТГМП-114


 

табл. 12. Расшифровка обозначений KKS[6]

Код Описание
L Паровые, водяные и газовые контуры
LA Система питательной воды
LAB Система трубопроводов питательной воды (исключая насосы и подогрев питательной воды) от выхода из бака питательной воды до входного коллектора котла или теплообменника
LB Система паропроводов
LBA Система трубопроводов острого пара от выхода из котла или от выхода из теплообменника до главных паровых задвижек турбины или до редукционной установки высокого давления, или до байпаса высокого давления или до прочих потребителей (систем)
HHL Подача воздуха для горения от ответвления системы воздуховодов до потребителя
LAE Система впрыска воды высокого давления от отвода из линии питательной воды до потребителя
HHG Распределение и редукция газа от отвода из основного топливопровода до основного горелочного устройства
HAC Экономайзерная система от входного коллектора котла до входа в испаритель, включая регулирующие и вспомогательные поверхности нагрева
HAD Система испарителя от входа в испаритель до выхода из испарителя и до сепаратора в прямоточных котлах или до барабана-сепаратора в барабанных котлах
HAH Система перегревателя высокого давления от выхода из системы испарителя до выходного коллектора котла
HNA Система газоходов от выхода из котла или от выхода из другой системы до дымовой трубы, исключая воздухоподогреватели, пылеочистку, дымососы, скруббер, химическую обработку газов
CG Контроль положения арматуры
C Контуры прямого измерения
CF Расход, массовый расход
CP Давление
CT Температура
D  Контуры регулирования
DF Расход, массовый расход
DQ Состав
DP Давление
DT Температура

T – температура; P – давление; F – расход; Q- состав; G – регулирующий орган;

I – индикация; R – регистрация; A – сигнализация; C – автоматическое регулирование;

Z – блокировка; S – защита.

N внизу – станционный номер блока; N вверху – цифровое отображение




Вывод по главе 1

 

В данной главе разработана концепция учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт, которая строится на базе учебно-тренажерного центра «Полигон АСУТП электростанций» и совершенствует его наукоемкую составляющую. А именно:

- математическую модель энергоблока 300 МВт;

- ввод реальных сигналов от «Стенда Исполнительных Механизмов»;

- демонстрация возможностей систем регулирования энергоблоком.

 

В разработку концепции вошел выпуск проектных документов:
P&I-диаграммы и сквозной информационно-функциональной структуры прямоточного котла ТГМП-114.

2. Модернизация комбинированной модели энергоблока 300 МВт

 



Вывод по главе 2

 

В данной главе рассмотрена и описана существовавшая ранее модель прямоточного котла ТГМП-114 и паровой турбины К-300-240. Данное технологическое оборудование было создано в среде моделирования «МЕЗОН». Для увеличения объема информации о происходящих в топке котла ТГМП-114 процессах, модель была дополнена упрощенной версией газовоздушного тракта. Результатом данного дополнения стала возможность регулирования содержания кислорода в уходящих газах и разрежения в верху топки.

Одной из самых важных частей дополнения существующей имитационной модели было переформатирование данной модели в гибридную, что было достигнуто при помощи введения сигналов от реальных исполнительных механизмов от «Стенда ИМ».

3. Разработка и реализация основных функций АСУТП энергоблока 300 МВт средствами ПТК «КВИНТ»


Вывод по части 3

 

В данной главе рассмотрен перечень типовых АСР, которые применяются для управления различными процессами в котле ТГМП-114. Данный перечень систем дает полное представление о возможностях учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт, как площадки для исследования различных систем регулирования в составе энергоблока. Однако при расчете систем регулирования был выявлен недостаток точности комбинированной модели, что создает различные ошибки при получении настроек регуляторов. Данный недостаток слабо сказывается на получаемых результатах. Таким образом настройки АСР полученные в данной учебно-исследовательской АСУТП не применимы на реальном оборудовании, но идеальны для использования в самой учебно-исследовательской АСУТП и исследования свойств различных АСР.

Также был разработан операторский интерфейс, реализующий визуальное представление информации о происходящих процессах в комбинированной модели энергоблока 300 МВт. В состав технических способностей АСУТП введена реакция системы на возникновение аварийных ситуаций, т.е. отлажены алгоритмы защит и блокировок технологического оборудования.

Особенностью данной главы является разработанные алгоритмы пуска и аварийного останова прямоточного котла ТГМП-114, реализованные упрощенно и применимые исключительно для данной комбинированной модели, но при этом имеющие сложную структуру и облегчающие работу оператора учебно-исследовательской АСУТП.

Данный проект является открытой системой благодаря этому его можно постоянно улучшать, путем добавления в проект новых составляющих. Возможность модернизации открывает перспективу для дальнейших разработок.

 


4. Оценка экономической эффективности обучения специалистов с помощью учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт

 

В данном разделе дипломного проекта проведены расчеты инвестиций на разработку учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт, оценки годовых текущих расходов (связанная с эксплуатацией учебно-исследовательской АСУТП), годовых денежных поступлений, экономической эффективности обучения специалистов на учебно-исследовательской АСУТП.

 


Вывод по главе 4

 

В данной главе рассмотрена экономическая эффективность использования учебно-исследовательской АСУТП для переподготовки специалистов различного профиля. Рассмотрены два варианта, при которых с каждого специалиста берется различная стоимость оплаты переподготовки:

В1- 35000 руб. – оптимистичный вариант;

В2- 20000 руб. – пессимистичный вариант.

Расчет по оптимистичному варианту показал выгодность реализации проекта учебно-исследовательской АСУТП и выход на окупаемость приблизительно за 2 года, однако расчет по пессимистичному варианту дал выход на окупаемость за 4 года и неэффективность проекта. Поэтому при применении пессимистичного варианта должны меняться другие параметры, определяющие экономическую эффективность учебно-исследовательской АСУТП.

5. Создание комфортных условий работы на «Полигоне АСУТП электростанций» с
ПТК «Квинт СИ»

 «Полигон АСУТП электростанций» является учебно-тренажёрным центром кафедры Систем управления ИГЭУ. Работниками учебно-тренажёрного центра являются преподаватели кафедры. На «Полигоне АСУТП электростанций» проходят обучение студенты. Вся выполняемая работа и весь процесс обучения на «Полигоне АСУТП электростанций» осуществляются с помощью ПК, имеющим связь с контроллерами.

«Полигон АСУТП электростанций» представляет собой прямоугольную комнату размерами 6,3 м на 12,6 м с перегородкой у входа. Освещение в помещении комбинированное. Техническая структура включает в себя информационно-вычислительный комплекс в составе рабочих станций (ПЭВМ 11 штук), управляющий комплекс в составе микропроцессорных контроллеров (3 контроллера Ремиконты Р-210, Р-310 и Р-380), сетевой комплекс в составе контроллерной и системной сетей. В полевой зоне представлен стенд типовых исполнительных механизмов.

Основной деятельностью в учебной лаборатории является проведение экспериментов и испытаний демонстрационных версий АСУТП, осуществляемых на компьютерах. Данная деятельность относится к легкому типу работ, так как работа выполняется, сидя за рабочим местом, делая небольшие передвижения. Для данного вида деятельности проведем выявление и анализ вредных и опасных факторов, а также разработаем комплекс мер для оптимизации и снижения влияния данных факторов на организм студентов и персонала лаборатории.


 




Вывод по главе 5

В данном разделе дипломного проекта был проведен анализ вредных и опасных факторов, влияющих на человека при работе на «Полигоне АСУТП электростанций». Было показано, что основным источником вредного и опасного воздействия является персональные компьютеры. Был произведен выбор кондиционера и расчет воздуховода на «Полигоне АСУТП электростанций», для создания комфортных условий работы и для поддержания в норме микроклиматических параметров воздуха, которые, в случае отклонения от норм, могут оказывать негативное влияние на самочувствие и работоспособность человека.


5.4.1.

Заключение

В данной дипломной работе была разработана учебно-исследовательская АСУТП энергоблока 300 МВт в составе “Полигона АСУТП электростанций”.

Непосредственно выполнено:

- анализ особенностей энергоблока 300 МВт ОАО «Костромская ГРЭС» как технологического объекта управления;

- Модернизация комбинированной модели энергоблока 300 МВт;

- параметрический синтез систем автоматического регулирования впрысками, топливом, питанием, общим воздухом и разрежения котла ТГМП-114;

- разработка и реализация основных функций АСУТП;

- оценка экономической эффективности обучения специалистов с помощью учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт;

- расчет комфортных условий работы на «Полигоне АСУТП электростанций» с ПТК «Квинт СИ».

 


 

Список литературы

1. Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод) / под ред. С. И. Мочана. – 3-е изд. – Л., Энергия, 1977. – 256с.: ил.

2. Безопасность жизнедеятельности. /Под ред. Н.А. Белова - М.: Знание, 2000 - 364с.

3. Борьба с шумом на производстве: Справочник / Е.Я. Юдин, Л.А. Борисов; Под общ. ред. Е.Я. Юдина – М.: Машиностроение, 1985. – 400с., ил.

4. Галунин А.Н., Симдяшкин И.Е., Никоноров А.Н. Модернизация полигонной версии АСУТП котла ТГМП-114 энергоблока 300 МВт Костромской ГРЭС / Сб. статей и тез. докладов студ. науч. конф. «Математическое моделирование и информационные технологии» – Иваново: Изд. ИГЭУ, 2008. – С.13-14.

5. Голубев А.В., Колосова Ю.С., Яблоков А.А. Программно-технические комплексы. Алгоритмические схемы решения типовых задач АСУТП: Учеб. пособие. Изд.2-е, переработанное и дополненное ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина».– Иваново, 2013. –- 176 с.

6. ГОСТ 34.602-89 «Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы».

7. Давыдов В. В. Основные требования к оформлению проектной документации. Методические указания для курсового и дипломного проектирования для специальности 21.03. / В. В. Давыдов; под ред. Ю. С. Тверского; Федеральное агентство по образованию, ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет».


 

8. Демин, Александр Матвеевич. Автоматизация технологических процессов на тепловых электрических станциях: учуб. пособие / А.М. Демин, С.Б. Плетников, Д.Б. Силуянов, В.И. Субботин. - Иван. гос. энерг. ун-т. – Иваново, 2004. – 272с.

9. Инструкция по эксплуатации энергоблока 300 МВт Костромской ГРЭС. Волгореченск, 2000. – 108 с.

10. Квинт СИ. Программно-технический комплекс для автоматизации производственных процессов. Краткие сведения.–М.: НИИТеплоприбор, 2006. – 52с.

11. Тверской Ю.С. Локальные системы управления: Учеб.-метод. пособие / ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2011.- 128с.

12. Левичин, Израиль Моисеевич. Эксплуатация тягодутьевых машин тепловых электростанций / И. М. Левичин, И.А. Боткачик. – М.: Энергия, 1977 – 272с.: ил.

13. Никоноров А.Н., Скворцов Д.Л. Особенности моделирования технологических объектов управления в расчетной станции «МЕЗОН» // Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XIV Бенардосовские чтения). – Иваново: Изд. ИГЭУ, 2007. – Т.1. – С. 118.

14. Плетнев Г.П. Автоматизированные системы управления теплоэнергетическими процессами. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 226 с.

15. Рихтер, Лев Александрович. Газовоздушные тракты тепловых электростанций / Л. А. Рихтер. – 2-е изд.,перераб. и доп. – М: Энергоатомиздат, 1984. – 264с.: ил.

16. Самгин Э.Б. Освещение рабочих мест. – М.: МИРЭА, 1989. – 186с.


 

17. Соколов А.К. Безопасность и экологичность в дипломном проектировании: Учеб пособие / А. К. Соколов; под ред. Г. В. Попова // Федеральное агентство по образованию, ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина», каф. систем управления. – Иваново, 2009 г. – 132 с.

18. Соколов А.К. Экологическая экспертиза проектов: Учебное пособие / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина» ‒ Иваново, 2005. – 108 с.

19. Ставровский Е.С., Кукукина И.Г. Оценка привлекательности инвестиционных проектов: Учеб. Пособие.- Иваново: изд-во Иваново, 1997.-108с.

20. Тверской Ю.С., Никоноров А.Н. О текущем состоянии тре­на­же­ро­стро­е­ния в энергетике // Технология АСУТП электростанций/Под ред. д.т.н. Ю.С. Тверского: Труды Междунар. науч.-тех. конф. «XII Бернардосовские чтения». – Иваново: Изд. ИГЭУ, 2005.–С. 83-85.

21. Теория и технология систем управления. Многофункциональные АСУТП тепловых электростанций. Моделирование / Под общей ред. д-ра техн. наук, проф. Ю.С. Тверского; ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2013. – 208 с.

22. Черкасский, Владимир Михайлович. Насосы, вентиляторы, компрессоры: учеб. пособие для вузов / В. М. Черкасский. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 416с.: ил.

23. Тверской Ю.С., Никоноров А.Н., Пронин Д.А. Прикладное обеспечение полигонов АСУТП электростанций; под ред. Ю.С. Тверского / ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2012. – 174 с.


 

24. Воробьев А.С., Алексеев И.А., Никоноров А.Н. Исследование вопроса сопряжения стенда исполнительных устройств и ПТК «Квинт» // Материалы межд. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Энергия-2014». В 7 т. – Иваново: изд. ИГЭУ, 2014. – Том 5. «Математическое моделирование и информационные технологии». – С.31-33.

25. Воробьев А.С., Алексеев И.А., Добров А.В., Никоноров А.Н. Разработка учебно-исследовательской версии АСУТП энергоблока 300 МВт // Материалы межд. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Энергия-2015». В 7 т. – Иваново: изд. ИГЭУ, 2015. – Том 5. «Математическое моделирование и информационные технологии». – С.19-20.

26. Учебник для вузов/ С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; 7-е изд., стер.— М.: Высш. шк., 2007,— 616 с.: ил. —ISBN 978-5-06-004171-2, Dpi600, навигатор.

27. Новиков С.И. Оптимизация автоматических систем регулирования теплоэнергетического оборудования: учеб. пособие.- Новосибирск: НГТУ, 2006-108с.

 


 

Приложение 1
Описание и характеристика энергоблока 300 МВт


 









6.

6.1.

6.1.1. Тепловая карта КА ТГМП-114

Топка корпуса оборудована шестью трехканальными реконструированными газо-мазутными горелками ТКЗ, расположенными на фронтовой и задней стенах топки.

Корпус оборудован следующим вспомогательным оборудованием [9]:

- тяговой установкой с дымососом ДО-31,5, имеющим принудительную смазку подшипников от маслостанции;

- дутьевым вентилятором ВД-32Б;

- двумя выносными вращающимися регенеративными воздухоподогревателями РВВ-68 (РВП);

Топочная камера корпуса полностью экранирована радиационными поверхностями нагрева. Нижняя часть топочной камеры занята подовым экраном и трубами НРЧ. Конструктивно НРЧ выполнена из двух 4-ходовых горизонтально-подъемных лент, каждая из которых опоясывает половину периметра топочной камеры. Коллекторы НРЧ расположены на боковых стенах топочной камеры.

Далее топка экранирована трубами средней радиационной части (СРЧ). Конструктивно СРЧ выполнена из двух 3-ходовых горизонтально-подъемных лент и экранирует топочную камеру аналогично НРЧ. Лента СРЧ имеет 14 рядов подвижных креплений по периметру топки.

Верхняя радиационная часть (ВРЧ) разделены на две части: ВРЧ-I и ВРЧ-II. В каждой части ВРЧ поток рабочей среды разделен на два параллельных полупотока, имеющих одинаковые размеры и конфигурацию.

Верхняя часть фронтовой стены топки занята вертикальными трубами фронтового экрана, которые через компенсационную петлю без промежуточного коллектора переходят в потолочный экран, образующий потолок топки и верх горизонтального газохода.

Боковые и задняя стены горизонтального газохода экранированы экранами поворотной камеры, включающие четыре параллельно включенные 2-ходовые горизонтально-подъемные панели на каждый поток.

Конвективная часть пароперегревателей (КП) СКД размещена в спускном газоходе.

За КПП СКД по ходу газов расположен конвективный пароперегреватель низкого давления II ступени (КП ПНД-II), включенный по схеме прямотока.

Последней поверхностью в спускном газоходе расположен ВЭ. Конструктивно он выполнен из двух пакетов, трубы которых соединены между собой в обогреваемой зоне без промежуточных коллекторов. Входные и выходные камеры расположены в газоходе.

Регулирование температуры острого пара производится I и II впрысками питательной воды, а при пусках энергоблоков - III впрысками.

6.1.2. Водопаровой тракт КА ТГМП-114

Пароводяной тракт СКД выполнен четырехпоточным (2 потока на корпус) с независимым регу­лированием питания и температуры по каждому потоку [9].

После запорной задвижки ВП-4 корпуса вода с Р=315 кгс/см2 и Т=2700С через раздающий тройник направляется по двум трубопроводам, на которых установлены регулирующие питательные клапаны (РПК) каждого потока, к раздаточным коллекторам ВЭ. От раздаточного коллектора вода че­тырьмя перепускными трубами подводятся (далее рассматривается один поток А) в два входных коллектора полупотоков ВЭ. Пройдя по 240 параллельно включен­ным змеевикам вода из выходных коллекторов ВЭ с Р=314 кгс/см2 и Т=3010С по четырем тру­бам поступает в две опорные балки. В разгонных трубах вода сначала проходит между наружной и внутренней трубой, а затем идет по внутренней трубе, охлаждая ее по всей длине. Из опорных балок вода четырьмя трубами подается в две входные камеры подвесных труб конвек­тивной шахты энергоблоков №1, 2.

Из выходных камер подвесных труб конвективной шахты (на энергоблоках №1, 2) четырьмя тру­бами с Р=313 кгс/см2 Т=306 0С вода поступает в коллектор подвесных труб ширм, к которому присоединено 6 раздаточных камер.

Из выходных камер подвесных труб ширм вода с Р=310 кгс/см2 и Т=313 0С по восьми трубам поступает в сборный коллектор, из которого через шайбу защиты ВЭ от разрыва тремя трубами направляется по боковой стене в камеры по­до­вого экрана. Панель подового экрана одного потока состоит из 39 двухходовых змеевиков, при­соединенным к двум камерам и расположена горизонтально, параллельно фронту.

Из выходной камеры подового экрана тремя трубами вода подается к НРЧ. К вход­ной камере НРЧ одного потока присоединено 33 змеевика, образуя четырехходовую панель с гори­зонтальным расположением ходов по высоте и подъемным движением среды. Выходная камера НРЧ расположена над входной.

После НРЧ среда с Р=305 кгс/см2 Т=399 0С поступает по трем трубам в верхнюю часть вертикально установленной промежуточной смесительной камеры, на которой снизу по трем трубам входит в СРЧ.

К входной камере СРЧ присоединено 38 змеевиков, образующих трехходовую ленточную па­нель с горизонтальным расположением змеевиков и подъемным движением среды. К выходной ка­мере СРЧ потока «А» змеевики ленты выходят в правом углу задней стены топки корпуса. Из выходного коллектора СРЧ среда с давлением 300 кгс/см2 и Т=402 0С по трем перепускным тру­бам подводится к ВРЧ-I. ВРЧ одного потока состоит из двух полупотоков. Четырехходовая лен­точная панель полупотока ВРЧ-I образована 33 змеевиками, присоединенными к соответст­вую­щим половинам входного и выходного коллектора, разделенных внутри центральными перего­родками.

Из каждой половины выходной камеры ВРЧ-I среда по двум трубам D 133х15 поступает в нижнюю часть вертикально-смесительной камеры D 325х50, из которой с Р=292 кгс/см2 Т=425 0С по четырем трубам D 133х15 поступает в ВРЧ-II. К входной камере ВРЧ-II, разделенной цен­тральной перегородкой, присоединено 74 змеевика. ВРЧ-II разделена на II полупотока и четы­рехходовой лентой экранирует боковые стены топки, а также фронтовую стену до ширм и зад­нюю до горизонтального газохода. После этого ВРЧ-II трехходовой лентой экранирует правую для потока «А» боковую стену топки до потолка. Каждый полупоток ВРЧ-II направля­ется к своей выходной камере. Из выходных камер ВРЧ-II среда с Р=280 кгс/см2, Т=448 0С по четы­рем трубам D 159х18 подается в правый коллектор фронтового перегревателя, к кото­рому при­соединены 7 раздаточных камер D 159х28. Пройдя по 150 параллельно включенным змеевикам фронтового и потолочного экранов, среда из выходного коллектора с Р=275 кгс/см2, Т=459 0С по­ступает в четыре параллельно включенные панели экранов поворотной камеры. Во входные камеры экранов поворотной камеры среда подводится четырьмя трубами D 159х18. Пройдя 112 змеевиков (в каждой панели по 28 змеевиков), присоединенных к четырем вы­ходным камерам, среда по четырем трубам неепического D 159х18 с параметрами 270 кгс/см2, Т=466 0С на­правляется в промежу­точную смешивающую камеру D 273х36.

На соединительном трубопроводе смонтирован встроенный узел с задвижкой ВЗ, используе­мый при пусках энергоблока. На обводе задвижки ВЗ установлен регулирующий клапан Д-I для поддержания закритиче­ского давления до ВЗ. Здесь же установлен двухступенчатый встроенный сепаратор D 325х60, сброс пара из которого по трубопроводу D 159х18 направляется через клапан Д-3 тракт котла за ВЗ, а сброс воды через Д-2 и его байпас в растопочный расширитель 20 ата.

 

6.1.3. Газовоздушный тракт КА ТГМП-114

Дымосос ДО-31,5

На котлоагрегатах ТГМП‑114, ТГМП‑314 Костромской ГРЭС установлены осевые дымососы ДО‑31,5ГМ‑Ш (табл. 21) Барнаульского котельного завода с электродвигателями ДАЗО‑1910-12. Дымососы предназначены для удаления дымовых газов из топок котлоагрегатов и представляют собой двухступенчатую осевую машину, состоящую из следующих основных узлов [9]:

- всасывающего кармана

- корпуса со спрямляющим аппаратом

- двух направляющих аппаратов с общим приводом

- ходовой части

- двух рабочих колес

- диффузора

- опор.


 

табл. 21. Техническая характеристика дымососа [9]

Наименование Размерность Величина
Производительность м3/ час 900000
Полный напор при тем-ре среды 100 ОС кгс/см2 377
КПД при расчетном режиме % 72
Максимальный КПД при среднеэксплуатационном режиме % 84
Скорость вращения об/мин 496
Мощность электродвигателя кВт 1700
Допустимая температура перед дымососом ОС 200
Диаметр рабочего колеса мм 3176
Направление вращения ротора со стороны электродвигателя   против часовой стрелки

 

Дутьевой вентилятор

Котлоагрегаты ТГМП‑114 (табл. 22) оборудованы одним дутьевым вентилятором типа ВД‑32Б Барнаульского котельного завода. ДВ предназначены для подачи воздуха через калориферы и РВП в горелки котло­агрегата. Вентиляторы центробежные, одностороннего всасывания, консольные с загнутыми назад профилированными лопатками [9].

 

табл. 22.Техническая характеристика вентиляторов [9]

Наименование Размерность                  Величина
Производительность м3/час 541000
Напор мм.в.ст. 417
КПД % 87
Скорость вращения об/мин 748
Мощность электродвигателя кВт 1100
Диаметр рабочего колеса мм 3200
Число рабочих лопаток шт. 6
Напряжение электродвигателя вольт 6000
Ток эл. двигателя А 160

Регенеративный вращающийся воздухоподогреватель РВВ - 68

РВВ‑68 (рис. 124) представляет собой противоточный теплообменный аппарат для подогрева воздуха теплом уходящих газов.

РВВ‑68 (табл. 23) состоит из следующих узлов [9]:

- 1 - ротора с пакетами листовой набивки;

- 2 -корпуса (ограждающие щиты, верхняя и нижняя крышки);

- 3 - вала ротора;

- 4 - верхней и нижней опор ротора;

- 5 - радиальных и периферийных уплотнений;

- 6 - привода;

- 7 - опорной металлоконструкции.

рис. 124. Схема РВП-68

 

табл. 23.Технические характеристики РВП [9]

Наименование показателя

РВП-68

 
Диаметр ротора, м 6,8
Диаметр ступицы, м 0,8
Количество секторов ротора, шт. 24
Масса ротора без нагревательной набивки, кг 35100
Частота вращения ротора, с (об/мин) 0,033 (2,0)
Масса набивки "горячего" слоя, кг 40300
Масса набивки "холодного" слоя, кг 34100
Площадь поверхности нагрева, м 26000
Тип редуктора МПО 2-18
Мощность электродвигателя, кВт 10,0

 


 

 

Приложение 2
Программный код пуска КА ТГМП-114

 


 

табл. 24. Программный код логической программы пуска котла ТГМП-114

 

Номер и цель шага Команда или сигнал Выполняемое действие

1 шаг: Проверка закрытия

АB01 Шаг 01
В060 Выдержка 60 сек
есть начальные условия Проверка выполнения начальных условий (закрытие ГПЗ, ВЗ, ВП-4А, МН, ВПР-1, ВПР-2, ВПР-3)
С002 ДА, переход на шаг 02
0101 Снятие команды закрытия, если она была
D001 НЕТ, повтор цикла
1101 Закрыть ГПЗ, ВЗ, ВП-4А, РПК, ВПР-1, ВПР-2, ВПР-3, РВ-1, РВ-2, РВ-3 (1 бит с W1 УЛП идет на С1 (автоматика закрыть) УКЛ, УЗА)

2 шаг:

Отключаю автоматы

А002 Шаг 02
В000 Без выдержки времени
С003 ДА, переход на шаг 03
1102 Отключение автоматов РВ-1,2, РПК, РМ, РОВ, РР (подача 1 на С2 ПОУ - УКЛ Wпу (РВ-1, РВ-2, РПК, РМ, н.а.ДВ, н.а.ДС))

3 шаг:

Запрет защит и запрет останова котла

А003 Шаг 03
В000 Без выдержки времени
С004 Переход на шаг 04
1103 Отключение всех защит (на вход Сзп1 всех защит) и на вход Сбл УЛП останова

4 шаг: открытие ВП-4А

А004 Шаг 04
1104 Открытие ВП-4А (на С2 УЗА ВП автоматика открыть)
В000 Без контрольного времени
С005 ДА, переход на шаг 05

5 шаг: проверка открытия
ВП-4А

А005 Шаг 05
В020 Контроль времени 20 с
есть условия Есть концевой ВП-4А УЗА Скво
С006 ДА, переход на шаг 06
0104 Снятие открытия ВП-4А (на С2 УЗА ВП автоматика открыть)
DFFF НЕТ, выход с ошибкой

6 шаг: открыть РПК до 50%

А006 Шаг 06
1105 Открытие РПК (на С2 УКЛ РПК автоматика открыть)
В000 Без контрольного времени
С007 ДА, переход на шаг 07

7 шаг:

проверка открытия РПК до 50%

А007 Шаг 7
В002 Контроль времени 2 с
Есть условия Есть сигнал с ОГР, открылась РПК <= 50%
С008 ДА, переход на шаг 8
0105 Снятие открытия РПК (на С2 УКЛ РПК автоматика открыть)
D007 НЕТ, переход снова на 7 шаг, если не открылась

8 шаг:

ВКЛ ДВ, ДС,

 

А008 Шаг 08
1106 Включение ДВ, ДС (на С1 УДВ автоматика открыть)
В000 Без контроля
С009 ДА, переход на шаг 09

9 шаг:

проверка вкл ДВ, ДС

А009 Шаг 09
В005 Контроль времени 5 с
Есть условия Есть концевые ДВ, ДС УДВ Сквв
С010 ДА, переход на шаг 10
0106 Снятие включения ДВ, ДС (на С1 УДВ автоматика открыть)
DFFF НЕТ, выход с ошибкой

10 шаг:

открытие ВПР-1, 2, 3

А010 Шаг 10
1107 Открытие впрысков (на С2 УЗА ВПР-1,2,3 автоматика открыть)
В000 Без контрольного времени
С011 ДА, переход на шаг 11

11 шаг: проверка открытия ВПР-1,2,3

А011 Шаг 11
В020 Контроль времени 20 с
есть условия Есть концевой ВПР-1,2,3 УЗА Скво
С012 ДА, переход на шаг 12
0107 Снятие открытия ВПР-1,2,3 (на С2 УЗА ВПР-1,2,3 автоматика открыть)
DFFF НЕТ, выход с ошибкой

12 шаг:

открытие МН

А012 Шаг 12,
1108 Открытие МН (на С2 УЗА МН автоматика открыть)
В000 Без контрольного времени
С013 ДА, переход на шаг 13

13 шаг: проверка открытия МН

А013 Шаг 13
В020 Контроль времени 20 с
Есть условия Есть концевой МН УЗА Скво
С014 ДА, переход на шаг 14
0108   Снятие открытия МН (на С2 УЗА МН автоматика открыть)  

14 шаг: открытие РМ до 50%

А014 Шаг 14,
1109 Открытие РМ (на С2 УКЛ РМ автоматика открыть)
В000 Без контрольного времени
С015 ДА, переход на шаг 15

15 шаг: проверка открытия до 50%

А015 Шаг 15
В002 Контроль времени 2 с
Есть условия Есть сигнал с ОРГ - открылась РМ <= 50%
С016 ДА, переход на шаг 16
0109   Снятие открытия РМ (на С2 УКЛ РПК автоматика открыть)  
D015 НЕТ, переход снова на 15 шаг, если не открылась

16 шаг: проверка нагрева воды Тэпк>280 градусов

AB16 Шаг 16
В130 Выдержка 130 секунд
Условие Есть сигнал ОГР Тэпк > 280
С017 ДА, выше, идем в 17 шаг
D016 НЕТ, не выше, повторяем цикл -16 шаг

17 шаг: открытие ВЗ

А017 Шаг 17
1110 Открытие ВЗ (на С2 УЗА ВЗ автоматика открыть)
В000 Без контрольного времени
С018 ДА, переход на шаг 18

18 шаг: проверка открытия ВЗ

А018 Шаг 18
В020 Контроль времени 20 с
есть условия Есть концевой ВЗ УЗА Скво
С019 ДА, переход на шаг 19
0110 Снятие открытия ВЗ (на С2 УЗА ВЗ автоматика открыть)
DFFF Выход с ошибкой

19 шаг: открытие н.а.ДВ, н.а.ДС

А019 Шаг 19
1111 Открытие н.а.ДВ, ДС (на С1 УКЛ н.а.ДВ, ДС автоматика открыть)
В000 Без контрольного времени
С020 ДА, переход на шаг 20

20 шаг: проверка открытия н.а.ДВ, ДС

АB20 Шаг 20
В035 Выдержка 35 с
Есть условия Есть концевые н.а.ДВ, ДС, с УКЛ Скво
С021 ДА, переход на шаг 21
0111   Снятие открытия н.а.ДВ и н.а.ДС (на С1 УКЛ н.а.ДВ, ДС автоматика открыть)
D020 НЕТ, переход снова на 20 шаг, если не открылись

21 шаг: отключаю подачу 0 на вход пультового управления С2

А021 Шаг 21
0102 Подача 0 на вход С2 ПОУ автоматов РВ-1,2, РПК, РМ, РОВ, РР
В000 Без выдержки
С022 ДА, переход на шаг 22

22 шаг:

Включаю автоматы РР, РОВ, РТ, РПК

А022 Шаг 22
В000 Без выдержки времени
С023 ДА, переход на шаг 23
1112   Включение автоматов РР, РОВ, РТ, РПК (1 на ПОУ С1- УКЛ Wпу (н.а.ДВ, ДС, РТ, РПК))  

23 шаг: проверка нагрева пара в ВРЧ

AB23 Шаг 23
В090 Выдержка 90 секунд
Есть условие С ОГР пришел сигнал 430 < Тврч2 < 450
С024 ДА, норма, идем в 24 шаг
D023 НЕТ, повторяем цикл - 23 шаг

24 шаг:

включить автоматы РВ1,2

А024 Шаг 24
В000 Без выдержки времени
С025 ДА, переход на шаг 25
1113 Включение автоматов РВ-1,2  (на ПОУ С1- УКЛ Wпу(РВ-1,2))

25 шаг: проверка нагрева пара в КПП 2

AB25 Шаг 25, с выдержкой
В120 Выдержка 120 секунд
Есть условие С ОГР пришел сигнал 543<=Тпп<=548
С026 ДА, норма, идем в 26 шаг
D025 НЕТ, повторяем цикл - 25 шаг

26 шаг, открытие ГПЗ

А026 Шаг 26
1114 Открытие ГПЗ (на С2 УЗА ГПЗ автоматика открыть)
В000 Без контрольного времени
С027 ДА, переход на шаг 27

27 шаг, проверка открытия ГПЗ

А027 Шаг 27
В020 Контроль времени 20 с
Есть условия Есть, концевой ГПЗ УЗА Скво
С028 ДА, переход на шаг 28
0114 Снятие открытия ГПЗ (на С2 УЗА ВП автоматика открыть)
DFFF НЕТ, выход с ошибкой

28 шаг:

ввод защит

А028 Шаг 28
0102 Снятие запрета защит и останова котла (на вход Сзп1 всех защит) и (на вход Сбл УЛП останова)
В000 Без контрольного времени
СFFF ДА, выход из логической программы пуска котла
1115 Ввод защит

 


 

 

Приложение 3
Программный код аварийного останова
КА ТГМП-114


табл. 25. Программный код логической программы аварийного останова котла ТГМП-114

Номер и цель шага

Команда или сигнал

Выполняемое действие

1 шаг: проверка защит

А001








Шаг 01

1101

Подача 1 на Сбл пуска котла

В000

Без выдержки

есть начальные условия

Шаг 02

В000

Без выдержки времени

С003

ДА, переход на шаг 03

1102

Вывод всех защит и блокировок, блокировка пуска котла

3 шаг:

отключение автоматов

А003

Шаг 03

0103

0 на ПОУ С1- УКЛ Wпу (РВ-1,2, РПК, МН, наДВ, ДС))

В000

Без выдержки времени

С004

ДА, переход на шаг 04

1104

1 на ПОУ С2- УКЛ Wпу (РВ-1,2, РПК, МН, наДВ, ДС)) все УКЛ в ручной

4 шаг:

закрытие ВМ, РМ

А004

Шаг 04

1104

Закрытие ВМ, РМ (на С3 УКЛ, УЗА автоматика закрыть)

В000

Без контрольного времени

С005

ДА, переход на шаг 05

5 шаг:

проверка закрытия ВМ, РМ

А005

Шаг 05

В035

Контроль времени 35 с

есть условия

Есть концевой ВМ, РМ УЗА, УКЛ Сквз

С006

ДА, переход на шаг 06

0104

Снятие закрытия ВМ, РМ (на С3 УЗА ВМ, РМ автоматика закрыть)

DFFF

НЕТ, выход с ошибкой

6 шаг:

закрытие РПК, ПВ

А006

Шаг 06  

1105

Закрытие РПК, ВП (на С3 УКЛ, УЗА автоматика закрыть)  

В000

Без контрольного времени  

С007

ДА, переход на шаг 07  

7 шаг:

проверка закрытия РПК, ПВ

А007

Шаг 07  

В035

Контроль времени 35 с  

есть условия

Есть концевой РПК, ВП УЗА, УКЛ Сквз  

С008

ДА, переход на шаг 06  

0105

  Снятие закрытия РПК, ВП (на С3 УЗА РПК, ПВ автоматика закрыть)  

DFFF

НЕТ, выход с ошибкой  

8 шаг: закрытие ГПЗ

А008

Шаг 08  

1106

Закрытие ГПЗ, ВПР-1,2,3 (на С3 УЗА автоматика закрыть)  

В000

Без контрольного времени  

С009

ДА, переход на шаг 09  

9 шаг:

проверка закрытия ГПЗ

А009

Шаг 09  

В020

Контроль времени 20 с  

есть условия

Есть концевой ГПЗ, ВПР-1,2,3 УЗА Сквз  

С010

ДА, переход на шаг 10  

0106

Снятие закрытия ГПЗ, ВПР-1,2,3    

DFFF

НЕТ, выход с ошибкой  

10 шаг: закрытие н.а.ДВ, ДС, отключение ДВ

А010

Шаг 10  

1107

Закрытие н.а.ДВ, ДС, отключение ДВ (на С2 УКЛ, УДВ автоматика закрыть/отключить)  

В000

Без контрольного времени  

С011

ДА, переход на шаг 11  

11 шаг: проверка закрытия н.а.ДВ, ДС

А011

Шаг 11  

0101

Снятие команды запрета пуска котла с Сбл УЛП  

В035

Контроль времени 35 с  

есть условия

Есть концевой н.а.ДВ, ДС, ДВ УКЛ, УДВ Сквз  

СFFF

ДА, выход из логической программы останова  

0107

Снятие закрытия н.а.ДВ, ДС и отключения ДВ  

DFFF

НЕТ, выход с ошибкой            

 

Реферат

В данной дипломной работе была разработана учебно-исследовательская АСУТП энергоблока 300 МВт в составе «Полигона АСУТП электростанций». В рамках данной АСУТП были продемонстрированы возможности исследования новых технологических и системных решений.

Работа включает в себя создание концепции учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт, как объекта управления на базе «Полигона АСУТП электростанций». Разработана P&I-диаграмма и сквозная информационно-функциональная структура прямоточного котла ТГМП-114.

Существующая комбинированная модель КА ТГМП-114 дополнена газовоздушным трактом со вспомогательным котельным оборудованием для получения информации о газовоздушном режиме в топке котла и полноте сжигания топлива.

Алгоритмический и параметрический синтез производится по данным с реализованной модели. Произведен параметрический синтез автоматических систем регулирования, таких как регуляторы впрыска 1 и 2, регуляторы топлива и питания и регуляторы общего воздуха и разрежения.

Произведена разработка и реализация основных функций АСУТП энергоблока 300 МВт, с помощью базовых средств ПТК «КВИНТ»:

- разработка технологических и логических программ контроллера в
СТП «Пилон»;

- заполнение базы данных «Аркада»;

- разработка операторского интерфейса в «Графите».

Экономическая эффективность переподготовки специалистов с помощью учебно-исследовательской АСУТП была исследована в соответствующем пункте дипломной работы (экономической части).

Проведено исследование соответствия «Полигона АСУТП электростанций» нормам безопасности жизнедеятельности при работе с учебно-исследовательской АСУТП в соответствующем пункте данной дипломной работы (части БЖД).


Оглавление

Введение. 6

1. Разработка концепции создания учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт на базе «Полигона АСУТП электростанций». 9

1.1............................... Анализ особенностей технологического оборудования
энергоблока 300 МВт. 9

1.2. Анализ метрологического оборудования учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 12

1.3. Анализ технических средств автоматических систем регулирования в учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 12

1.4..... Анализ функций, выполняемых учебно-исследовательской АСУТП.. 15

1.5................................................... Разработка P&I – диаграммы КА ТГМП-114. 24

1.6.............................. Разработка сквозной информационно-функциональной
структуры КА ТГМП-114. 27

1.7............................................................................................................ Вывод по главе 1. 29

2. Модернизация комбинированной модели энергоблока 300 МВт. 30

2.1..................................... Описание существующей комбинированной модели. 30

2.2...................................... Разработка имитационной модели газовоздушного
тракта котла ТГМП-114. 40

2.3. Ввод в модель реальных сигналов от «Стенда исполнительных механизмов» 47

2.4............................................................................................................ Вывод по главе 2. 49

3. Разработка и реализация основных функций АСУТП энергоблока 300 МВт средствами ПТК «КВИНТ». 50

3.1.................. Обоснование перечня автоматических систем регулирования. 50

3.2............................. Расчет представленного перечня систем регулирования. 62

3.3. Реализация автоматических систем управления в среде технологического программирования «ПИЛОН». 86

3.4. Исследование свойств полученных автоматических систем управления в учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 95

3.5. Реализация подсистемы логического управления в учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 110

3.6. Реализация подсистемы технологических защит и блокировок в учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 114

3.7. Реализация операторского интерфейса учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт в графическом редакторе «Графит». 116

3.8............................................................................................................ Вывод по части 3. 125

4. Оценка экономической эффективности обучения специалистов с помощью учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт. 126

4.1.................. Инвестиции в разработку учебно-исследовательской АСУТП.. 126

4.2............. Оценка годовых текущих расходов, связанных с эксплуатацией
учебно-исследовательской АСУТП.. 129

4.3............................................................. Оценка годовых денежных поступлений. 132

4.4.................................................... Оценка экономического эффекта разработки
учебно-исследовательской АСУТП.. 133

4.5............................................................................................................ Вывод по главе 4. 139

5. Создание комфортных условий работы на «Полигоне АСУТП электростанций» с ПТК «Квинт СИ». 140

5.1. Выявление и анализ вредных и опасных факторов, влияющих на работников «Полигона АСУТП электростанций». 141

5.2. Защита от вредных факторов в учебно-тренажёрном центре «Полигон АСУТП электростанций». 147

5.3. Защита от опасных факторов в учебно-тренажёрном центре «Полигон АСУТП электростанций». 157

5.4............................................................................................................ Вывод по главе 5. 158

Заключение. 159

Список литературы.. 160

Приложение 1 Описание и характеристика энергоблока 300 МВт. 164

Приложение 2 Программный код пуска КА ТГМП-114. 170

Приложение 3 Программный код аварийного останова КА ТГМП-114. 175

 


 

Введение

Кафедра систем управления создана в 1962 году. С тех пор, уже в течение 50 лет, кафедрой стабильно выпускаются высококвалифицированные специалисты в области автоматизации технологических процессов, связанных с производством и распределением тепловой и электрической энергии. Имея столь продолжительную историю, данное направление не утрачивает своей значимости, напротив – кафедрой открываются все новые и новые векторы развития. В сегодняшних условиях энергетика Российской Федерации «встает на новые рельсы» в следствие своего морального и физического износа. Одной из ступеней развития энергетического комплекса России является замена устаревших аналоговых систем управления на современные АСУТП, базирующиеся на новейших микропроцессорных программно-технических комплексах. В 2001-2004 гг. был создан проект «Полигона АСУТП электростанций» с поставкой для тестирования и испытаний современного ПТК «КВИНТ», для исследования и понимания новых технологий студентами кафедры СУ.

Изучение предоставленных ГНЦ «НИИТеплоприбор» технологий дало толчек к разработке тренажерных комплексов на базе имитационных моделей различных технологических объектов. Также на базе кафедры был создан Стенд Исполнительных Механизмов, который наглядно иллюстрирует работу исполнительных механизмов в системах управления технологическим процессом. В совокупности данные технические и программные средства позволили создавать полномасштабные АСУТП на основе комбинированных моделей технологического объекта управления. С помощью таких АСУТП осуществляется компоновка аппаратных средств, установка программного обеспечения и отладка алгоритмов управления оборудованием ТЭС. Это позволяет существенно снизить сроки проведения режимно-наладочных работ, повысить качество автоматического регулирования, а также осуществлять подготовку эксплуатационного персонала электростанций [20]. В целом, основной задачей создания полигонов является полноценное воссоздание функционирующего в режиме реального времени управляемого технологического объекта.

Целью данной работы является разработка учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт ОАО «Костромская ГРЭС» путем увеличения в предоставленной демонстрационной версии АСУТП прямоточного котла ТГМП-114 объема информации, представляемого в АСУТП, количества моделируемого технологического оборудования, ввод реальных сигналов со Стенда Исполнительных Механизмов и демонстрации возможностей технологического программирования при помощи ПТК «Квинт СИ».

На момент принятия задания на дипломную работу имелось:

- демонстрационная версия АСУТП прямоточного котла ТГМП-114, включающая в себя имитационную модель («МЕЗОН»), операторский интерфейс («Графит»), базу данных («Аркада») и реализацию ввода сигналов в виртуальный контроллер из имитационной модели («Пилон») [4];

- имитационная модель паровой турбины К-300-240, связанная с демонстрационной версией ТГМП-114 [23].

Использование расчетной станции «Мезон» связано с отсутствием необходимости дальнейшего сопряжения подсистемы модели и подсистемы управления [13]. В этом случае и модель объекта, и управляющая система реализуются и функционируют в единой информационной среде
ПТК «Квинт». При этом модели, реализованные в расчетной станции «Мезон», не уступают в точности моделям, реализованным с помощью специализированных средств моделирования.

Для создания полномасштабной учебно-исследовательской АСУТП энергоблоком 300 МВт принято решение о преобразовании имитационной модели ТГМП-114 в комбинированную с вводом сигналов от реальных исполнительных механизмов, а также дополнения ее газовоздушным трактом. После создания имитационной модели вспомогательного оборудования данного энергоблока будет реализован полный цикл, с возможностью проведения испытаний автоматических систем регулирования различным технологическим оборудованием. Также в данной дипломной работе будет продемонстрирована работа регуляторов впрыска, топлива, питания, общего воздуха и разрежения, и разработаны упрощенные логические программы пуска и останова котла.

 


 

1. Разработка концепции создания учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт на базе «Полигона АСУТП электростанций»

1.1. Анализ особенностей технологического оборудования
энергоблока 300 МВт

1.1.1. Анализ особенностей котлоагрегата ТГМП-114

Прямоточный котел ТГМП-114 спроектирован и изготовлен Таганрогским котельным заводом, рассчитан на сжигание мазута и природного газа и предназначен для работы в блоке с паровой турбиной
К-300-240 мощностью 300 МВт. Котлоагрегат выполнен двухкорпусным с симметричным расположением поверхностей нагрева и П-образной компоновкой каждого корпуса.

 Расчетные данные на один корпус [9]:

Паропроизводительность ................................................................132 кг/с

Температура острого пара ...............................................................545 0С

Давление острого пара за котлом ...................................................24 МПа

Температура питательной воды ......................................................270 0С

Температура горячего воздуха ........................................................331 0С

Расчетный КПД котла (при работе на мазуте) ............................... 91,75%

Часовой расход топлива:

мазут …………...................................................................................35,2 т/час

Водяной объем котлоагрегата в холодном состоянии: 

Тракт сверхкритического давления (СКД)......................................106,16 м3

Тракт низкого давления (НД) ...........................................................43,68 м3

Размер топки по осям труб (в плане) ......................................10620х6130 мм

 

Каждый корпус состоит из следующих поверхностей нагрева [9]:

Нижняя, средняя, верхняя (I и II) радиационные части .................449,6 м2

Фронтовой и потолочный экран .......................................................175 м2

Экраны поворотной камеры ..............................................…………305 м2

Ширмовый пароперегреватель .............................................………. 698 м2

Конвективный пароперегреватель ……...........................…………1098 м2

Водяной экономайзер (ВЭК) .............................................................2420 м2

Воздухоподогреватель .......................................................................57245 м2

Тепловое напряжение топочного объема при номинальной нагрузке корпуса - 230000 ккал/м3час. Режимная карта КА ТГМП-114 приведена в
табл. 1. Более полная характеристика КА приведена в прил.1.

табл. 1. Режимная карта КУ ТГМП-114 [9]



1.1.2. Анализ особенностей паровой турбины К-300-240

Турбина паровая, конденсационная, одновальная, трехцилиндровая предназначена для непосредственного привода генератора переменного тока типа ТВВ‑320-2. Номинальная мощность 300000 кВт, число оборотов 3000 об/мин, давление свежего пара 240 кгс/см2, температура пара 545 0С. Удельный расход тепла на турбину 1925 ккал/кВт-час. Внутренний относительный КПД составляет: ЦВД‑80%; ЦСД‑91%; ЦНД‑80%. КПД турбины брутто - 45,1%. Турбина имеет 8 нерегулируемых отборов пара, предназначенных для подогрева питательной воды в ПНД, деаэраторе и ПВД до расчетной температуры 270 0С (табл. 2).

табл. 2. Режимная карта паровой турбины К-300-240 [9]

Наименование параметров

Ед.изм.

Электрическая нагрузка

120 МВт 200 МВт 250 МВт 300 МВт
Давление пара до СК ЦВД кг/см2 115-120 190-195 235-240 235-240
Давление пара в рег. ступени ЦВД кг/см2 67 111 142 169
Давление пара за 6 ступенью ЦВД кг/см2 38 64 82 97
Давление на выхлопе ЦВД кг/см2 16 25 32,5 39
Давление пара до ОК ЦСД кг/см2 14 23 30 36
Давление на выхлопе ЦСД кг/см2 -0,15 0,3 0,6 1,1
Давление пара в деаэраторе кг/см2 3,0 4,8 6,1 7,7
Давление пара на уплотн. ЦНД кг/см2 0,2-0,3 0,2-0,3 0,2-0,3 0,2-0,3
Давление пара до РОПУ кг/см2 0,2-0,3 0,2-0,3 0,2-0,3 0,2-0,3
Давление пит. воды за ПВД кг/см2 180 236 285 300
Температура пара до СК ЦСД °С 540 540 540 540
Температура пара до ОК ЦСД °С 540 540 540 540
Температура конденсата за ПНД-4 °С 119 128 136 145
Температура пит. воды за Д °С 143 157 164 174
Тем-ра пит. воды за ПВД-А °С 227 250/252 262 273
Расход пит. воды за ПВД-А т/ч 180 300-305 390/395 460/465
Расход основного конд-та за БОУ т/ч 250 400 520 610
Расход основного конд-та за ПНД-4 т/ч 310 490 640 750
Уровень в конденсаторе мм 700-900 700-900 700-900 700-900
Уровень в ПНД-2 мм 1000-1200 1000-1200 1000-1200 1000-1200
Уровень в ПНД-3.4 мм 250-300 250-300 250-300 250-300
Уровень в деаэраторе мм 1500-1800 1500-1800 1500-1800 1500-1800
Уровень в ПВД-6,7,8 А мм 200-300 200-300 200-300 200-300
Число оборотов ПТН об/мин 3350 3920 4460 4670
Количество работающих НОУ - 1 1-2 2 2
Количество работающих КЭН - 1 1-2 2 2
Количество работающих БЭН - 1 1-2 2 2

 













Анализ метрологического оборудования учебно-исследовательской АСУТП энергоблока 300 МВт

 

В комбинированной модели энергоблока 300 МВт учтено влияние датчиков измерения, с помощью задания соответствующего времени интегрирования. Время интегрирования выполняет роль инерционности для датчиков температуры, с помощью которых измеряется температура сред по трактам.

Инерционностью датчиков расхода в виду их незначительности решено пренебречь и считать, что НСХ регулирующих органов пропорционально изменению процента открытия данных РО.

Для датчиков давления и датчиков задымленности, в соответствии с которыми в модели рассчитываются значения разрежения в топке и содержания кислорода в уходящих газах, выбрано время инерционности, соответствующее реальным датчикам производства НПП «Элемер» АИР-30 и «MI-02» (для датчика задымленности Ти=6 с, для датчика разрежения Ти= 3 с)

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-04-21; Просмотров: 376; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.612 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь