Автоматизированная система управления технологическими процессами для контроля, защиты и управления оборудованием многогорелочных энергетических котлоагрегатов

Назначение системы

Автоматизированная система управления технологическими процессами котлоагрегата (АСУ ТП) является полномасштабной АСУ ТП, предназначена для контроля, защиты и управления оборудованием многогорелочных энергетических котлоагрегатов ( на примере котлоагрегата БКЗ-210-140-11) во всех эксплуатационных режимах.
Система предусматривает работу технических средств управления под контролем и при участии оперативного персонала.
Оперативный контроль и управление котлоагрегатом централизованы и ведутся с группового щита управления.
Центральной частью АСУ ТП является программно-технический комплекс (ПТК), кроме него в состав системы входят датчики, исполнительные механизмы, непрограммируемые средства автоматизации, силовые сборки и т.д.
Использование автоматизированной системы управления повышает надежность работы котлоагрегата и улучшает технико-экономические показатели за счет:

• реализации более сложных законов автоматического регулирования, точнее и полнее учитывающих специфику протекающих технологических процессов;
• внедрения системы безопасного управления горелками (розжиг, плановый и аварийный останов, опрессовка и т.д.);
• создания комфортных условий работы для оперативного персонала, снижающих нагрузку машиниста, облегчающих принятие им решений по управлению котлоагрегатом и приближения их к оптимальным, благодаря лучшему информационному обеспечению (представление данных в требуемом объеме, в удобном для восприятия виде в реальном времени);
• повышения меры ответственности персонала за счет наличия в системе функций слежения и протоколирования действий персонала по управлению котлоагрегатом;
• повышения безаварийности функционирования системы, облегчения эксплуатационного обслуживания и сокращения времени на поиск и устранение неисправностей;
• выдачи технико-экономических показателей и объективной информации о технологическом процессе, которая может быть использована неоперативным инженерно-техническим и административным персоналом для решения производственных и организационно-экономических задач.

Структурная схема АСУ ТП

Автоматизированная система управления имеет двухуровневую структуру.
Верхний уровеньуправления обеспечивает взаимодействие операторов-технологов и инженерного персонала с технологическим оборудованием. SCADA-система позволяет получить любую информацию о технологическом процессе с использованием технологии клиент-сервер как в локальной сети Ethernet, так и, при необходимости, через Internet посредством собственного WEB-сервера, интегрированного с сервером доступа к данным (DAServer).
В состав системы верхнего уровня входят:

• АРМ операторакотла,
• АРМ старшего оператора,
• АРМ инженера АСУ ТП
• сервер АСУ ТП, который может совмещать в себе сервер технологических архивов и WEB-сервер.

Дополнительно есть возможность организации клиентских рабочих станций Главного инженера, инженера ПТО и других управленцев путем расширения сети Ethernet, объединяющей все компьютеры верхнего уровня управления котлоагрегата.
Нижний уровеньуправления обеспечивает ввод информации от объекта и формирование управляющих воздействий. Он выполнен на базе программируемых контроллеров КР-300ИШ серии КОНТРАСТ, объединенных в локальную контроллерную сеть МАГИСТР (за исключением автономных систем). Наиболее ответственные системы выполнены на резервированных контроллерах. Системы, имеющие большое количество входных и выходных сигналов, построены с использованием полевых сетей.
По функциональному признаку АСУ ТП разделена на отдельные подсистемы (программно-технические комплексы), выполняющие определенный круг задач под управлением SCADA-системы и собственных технологических программ:

• подсистема измерения и контроля;
• подсистема технологических защит;
• подсистема автоматического регулирования;
• подсистема функционально-группового управления;
• подсистема автоматизированного розжига.

Пример системы АСУТП котлоагрегатов ТП-230

• АРМ1, АРМ2 - автоматизированое рабочее место оператора;
• ПИ3 - преобразователь интерфейса;
• ЦШУ - центральный шкаф управления;
• БК1, БК2 - резервированный контроллер КР-300ИШ;
• БУСО1, БУСО2 - блоки ввода/вывода сигналов контроля и управления котлом;
• ШКТ1, ШКТ2 - шкафы ввода сигналов температур, размещенных на котле;
• КГБ1....КГБ6 - локальные контроллеры газовых блоков, размещенных у горелок;
• БГ1...БГ2 - блоки газовой арматуры.

Подсистема измерения и контроля

Подсистема измерения и контроля является информационной ислужит для сбора и первичной обработки информации, характеризующей состоянии котлоагрегата, отображения ее в удобном для восприятия виде, занесения параметров в базу данных, выдачи необходимых данных на сигнальные табло и дополнительные аппаратные средства, выполнения информационно-вычислительных задач связанных с ведением и оптимизацией производственных процессов выработки тепловой и электрической энергии.
Подсистема выполнена на 3контроллерах КР-300ИШи обеспечивает:

• ввод до 304аналоговых сигналов (0-5мА, 4-20мА, термометры сопротивлений и термопары посредством БУС-30и БУТ-30или посредством БУСО-1с модулями МТС и МРС);
• ввод до 160дискретных сигналов (сухой контакт, 24В, для ввода 220В дополнительно необходимы БВВ-Д-30) с проверкой целостности линий связи;
• вывод до 76аналоговых сигналов (0-5мА, 4-20мА);
• вывод до 80дискретных сигналов (транзисторный ключ, БУМ-30) с защитой от короткого замыкания и проверкой включения и отключения.

Подсистема технологических защит

Подсистема технологических защит предназначенадля разгрузки котлоагрегата или его узлов при повреждении оборудованияилинедопустимом отклонении технологических параметров, а так же формирования управляющего воздействия на исполнительные механизмы и другие подсистемы.
Подсистема выполнена на резервированном контроллере КР-300ИШ и обеспечивает:

• ввод до 48дискретных сигналов (сухой контакт, 24В, для ввода 220В дополнительно необходимы БВВ-Д-30) с проверкой целостности линий связи;
• вывод до 48дискретных сигналов (транзисторный ключ, БУМ-30) с защитой от короткого замыкания и проверкой включения и отключения.

Подсистема автоматического регулирования

Подсистема автоматического регулирования предназначена для поддержания регулируемых параметров в заданных пределах. Управление ведется путем воздействия на соответствующие регулирующие органы.
Подсистема выполнена на базе двух контроллеров КР-300ИШи позволяет организовать до 30 контуров регулирования, обеспечивая:

• ввод до 48аналоговых сигналов (0-5мА, 4-20мА, термометры сопротивлений посредством БУС-30);
• вывод до 152дискретных сигналов (транзисторный ключ) с защитой от короткого замыкания и проверкой включения и отключения.

Подсистема функционально-группового управления

Подсистема функционально-группового управления предназначена для управления технологическим оборудованием путем подачи командна соответствующие исполнительные органы.
Подсистема выполнена на контроллере КР-300ИШи БУСО-1и обеспечивает:

• ввод до 144дискретных сигналов (сухой контакт, 24В, для ввода 220В необходимы БВВ-Д-30) с проверкой целостности линий связи;
• вывод до 144дискретных сигналов (транзисторный ключ, БВВ-Д-30) с защитой от короткого замыкания и проверкой включения и отключения.

Подсистема автоматизированного розжига

Подсистема автоматизированного розжига и управления горением оснащена локальными устройствами управления (Контроллер Газового Блока - КГБ) для каждой из горелок и обеспечивает:

• опрессовку газового блока;
• розжиг горелок;
• вывод горелок на минимальную тепловую мощность;
• управление тепловой мощностью горелок от минимальной до номинальной;
• автоматическое уравнивание мощности горелок;
• штатный и аварийный (при нарушении контролируемых параметров) останов горелки, выполнение операций контроля закрытия отсечных клапанов, послеостановочного тестирования плотности их закрытия и выполнение требуемых операций вывода горелки из работы;
• выполнение нормативных защит и блокировок на перечисленных функциях управления горелкой в любых режимах;
• регистрация предаварийных и аварийных параметров и состояний для последующей передачи на верхний уровень;
• связь и обмен данными между устройствами по локальной контроллерной сети МАГИСТР;
• связь по локальной сети с верхним уровнем, прием от него обобщенных команд управления горелками (розжиг, останов, значение мощности и т.п.), передача на верхний уровень по запросам последнего параметров и состояний горелки и контроллера.

Подсистема выполнена на резервированном контроллере КР-300ИШ(общекотельный контроллер) и контроллерах газового блока КГБна базе КР-300ИШ для каждой горелки и обеспечивает:
Для каждой горелки (КГБ):

• ввод до 8аналоговых сигналов (0-5мА);

• ввод до 32дискретных сигналов (сухой контакт, 24В);
• вывод до 24дискретных сигналов (транзисторный ключ, БУМ-30);
• Дополнительно (общекотельный контроллер):
• ввод до 16дискретных сигналов (сухой контакт, 24В) с проверкой целостности линий связи;
• вывод до 16дискретных сигналов (транзисторный ключ, БУМ-30) с защитой от короткого замыкания и проверкой включения и отключения.