САУ продувкой котла ПГУ-180: повышение КПД и безопасности ТЭЦ

На Первомайской ТЭЦ в Санкт-Петербурге, одном из ключевых узлов тепло- и электроснабжения, в период с 2011 по 2012 годы были введены в эксплуатацию два современных энергоблока ПГУ-180 МВт. Эти установки, работающие в теплофикационном режиме, не только значительно увеличили электрическую мощность станции на 360 МВт, но и нарастили тепловую производительность на 300 Гкал/ч, обеспечивая энергией промышленные предприятия и жилые районы юго-западной части города. Важнейшим элементом каждой такой парогазовой установки является котел-утилизатор E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210, который играет центральную роль в повышении общего коэффициента полезного действия (КПД) станции до 52%. Эффективная и безопасная работа этого оборудования напрямую зависит от точности и надежности систем автоматического управления.

Однако даже в столь передовых комплексах существуют процессы, требующие постоянного внимания и оптимизации. Одним из таких критически важных, но часто недооцененных процессов, является непрерывная продувка котла. Ее автоматизация — не просто вопрос удобства, но краеугольный камень поддержания оптимального водного режима, предотвращения накипеобразования, коррозии и уноса солей, что, в конечном итоге, влияет на ресурс оборудования и экономическую эффективность всей установки, поскольку отсутствие надлежащего контроля приводит к дорогостоящим простоям и ремонту.

Настоящая дипломная работа посвящена глубокому исследованию и разработке Системы Автоматического Управления (САУ) непрерывной продувкой котла-утилизатора E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210, интегрированного в состав парогазовой установки ПГУ-180 на Первомайской ТЭЦ. Цель работы — создать комплексный проект САУ, обеспечивающий повышение надежности, экономичности и безопасности эксплуатации котла. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

Провести исчерпывающий анализ объекта автоматизации, включая конструктивные и технологические особенности котла-утилизатора и ПГУ-180.
Детально изучить технологический процесс непрерывной продувки, определить ключевые параметры и требования к ее автоматическому регулированию.
Разработать адекватную математическую модель объекта управления, способную описать динамику процесса продувки.
Спроектировать архитектуру САУ, выбрать оптимальные комплексы технических средств (КТС) и программное обеспечение.
Разработать функциональные схемы автоматизации, алгоритмы регулирования, технологических защит и блокировок.
Оценить аспекты охраны труда и промышленной безопасности при эксплуатации разработанной САУ.
Выполнить технико-экономическое обоснование и расчет эффективности внедрения предлагаемой САУ.

Научная значимость работы заключается в разработке комплексного подхода к автоматизации сложного нелинейного процесса на примере конкретного современного энергетического объекта, что позволит систематизировать знания и методики в области проектирования АСУ ТП для парогазовых установок. Практическая ценность определяется созданием готового проектного решения, способного повысить операционную эффективность, снизить эксплуатационные издержки и улучшить экологические показатели Первомайской ТЭЦ.

Структура работы отражает логику инженерного проектирования, последовательно раскрывая теоретические основы, анализ объекта, математическое моделирование, проектные решения, а также вопросы безопасности и экономики, что делает ее исчерпывающим руководством для специалистов в области автоматизации теплоэнергетических установок.

Теоретические основы и объект автоматизации

Общие сведения о парогазовых установках (ПГУ) и их применение в энергетике

В современной энергетике, стремящейся к максимальной эффективности и снижению воздействия на окружающую среду, парогазовые установки (ПГУ) занимают одно из лидирующих мест. Их появление и широкое распространение обусловлены принципиально новым подходом к генерации электроэнергии, позволяющим «собирать» энергию буквально дважды.

Принцип работы ПГУ основан на комбинации двух тепловых циклов: газотурбинного и паросилового. Сначала топливо (чаще всего природный газ) сжигается в камере сгорания газотурбинной установки (ГТУ), продукты сгорания с высокой температурой и давлением поступают в газовую турбину, которая вращает электрогенератор. Особенность ПГУ заключается в том, что высокотемпературные выхлопные газы газовой турбины, вместо того чтобы выбрасываться в атмосферу, направляются в котел-утилизатор. Здесь они отдают свое тепло воде, превращая ее в пар, который, в свою очередь, приводит в движение паровую турбину, вращающую еще один электрогенератор. Таким образом, ПГУ производят электроэнергию «дважды», эффективно используя каждый Джоуль энергии топлива.

Преимущества ПГУ очевидны и многочисленны. Прежде всего, это значительно более высокий коэффициент полезного действия (КПД) по сравнению с традиционными тепловыми электростанциями. Если КПД обычной конденсационной ТЭС редко превышает 40%, то у современных ПГУ он может достигать 55-65%. Это приводит к существенной экономии топлива и снижению выбросов парниковых газов. К другим преимуществам относятся:

Гибкость эксплуатации: ПГУ способны быстро изменять мощность, что делает их ценными в условиях переменного спроса на электроэнергию.
Экологичность: Использование природного газа и полное сгорание топлива снижает выбросы оксидов серы, азота и твердых частиц.
Экономичность: Кроме экономии топлива, ПГУ часто имеют более низкие удельные капитальные затраты на единицу мощности и меньшие эксплуатационные расходы.

Классификация ПГУ может осуществляться по различным признакам:

По схеме включения: простые (один котел-утилизатор на одну ГТУ), комбинированные (несколько ГТУ на один котел-утилизатор) и сложные (с дожиганием топлива в котле-утилизаторе).
По типу котла-утилизатора: одно-, двух- или трехконтурные, с естественной или принудительной циркуляцией. Двух- и трехконтурные котлы, охлаждающие дымовые газы до 160 °C, позволяют получить пар различных параметров (высокого, среднего и низкого давления), максимально утилизируя тепло и повышая КПД.
По режиму работы: конденсационные (только выработка электроэнергии) и теплофикационные (комбинированная выработка электроэнергии и тепла), как в случае Первомайской ТЭЦ.

Место ПГУ в современной теплоэнергетике неуклонно растет. Они активно замещают устаревающие угольные и мазутные электростанции, играя ключевую роль в модернизации энергетической инфраструктуры. ПГУ являются оптимальным решением для обеспечения базовой и полупиковой нагрузки, а также для покрытия дефицита электрической и тепловой мощности в крупных промышленных центрах.

Характеристика объекта автоматизации: ПГУ-180 Первомайской ТЭЦ

Первомайская ТЭЦ в Санкт-Петербурге является ярким примером внедрения современных энергетических технологий. Ее история модернизации связана с вводом в эксплуатацию двух энергоблоков ПГУ-180 МВт, значительно укрепивших энергетическую безопасность и эффективность региона.

Состав и основные технические характеристики энергоблоков ПГУ-180:
Каждый из двух энергоблоков ПГУ-180 на Первомайской ТЭЦ представляет собой комплексную систему, включающую следующие основные элементы:

Газотурбинные установки (ГТУ): В составе энергоблоков используются две газотурбинные установки GE PG6111FA (6FA) производства General Electric. Эти ГТУ работают на природном газе, с возможностью использования дизельного топлива в качестве резервного, что обеспечивает гибкость и надежность топливоснабжения. Максимальная температура газов на входе в котел-утилизатор для этих ГТУ составляет 580 °C.
Котел-утилизатор: Один котел-утилизатор типа E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210, детальное описание которого приведено в следующем разделе.
Паровая турбина: Приводит в действие электрогенератор, используя пар, вырабатываемый котлом-утилизатором.
Электрогенераторы: Вырабатывают электрическую энергию.
Вспомогательное оборудование: Включая систему технического водоснабжения. Отличительной особенностью Первомайской ТЭЦ является использование закрытой системы технического водоснабжения с вентиляторными сухими градирнями системы Геллера. Это позволяет минимизировать водопотребление и снизить воздействие на водные ресурсы.

История ввода в эксплуатацию и роль Первомайской ТЭЦ в теплоснабжении Санкт-Петербурга:
Первый энергоблок ПГУ-180 был введен в эксплуатацию в конце 2011 года, а второй — в 2012 году. Это событие стало значимым шагом в модернизации энергетической инфраструктуры Санкт-Петербурга. Ввод в строй этих блоков позволил увеличить электрическую мощность станции на внушительные 360 МВт, а тепловую мощность — на 300 Гкал/ч.

Первомайская ТЭЦ работает в теплофикационном режиме, что означает комбинированную выработку электроэнергии и тепла. Она играет критически важную роль в обеспечении тепловой энергией промышленных предприятий и жилых зданий юго-западной части Санкт-Петербурга, являясь одним из столпов централизованного теплоснабжения региона. Общий КПД ПГУ-180 на Первомайской ТЭЦ достигает 52%, что является весьма конкурентоспособным показателем для действующих теплофикационных установок, учитывая режимы их эксплуатации и комбинированную выработку энергии.

Котел-утилизатор E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210: Конструкция и принцип работы

Сердцем парогазовой установки, обеспечивающим ее высокую эффективность, является котел-утилизатор. В нашем случае это агрегат марки E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210, произведенный Подольским машиностроительным заводом. Его название несет в себе зашифрованные технические характеристики, которые мы сейчас раскроем.

Конструктивные особенности и рабочие параметры:
Данный котел является двухконтурным, что означает наличие двух независимых контуров циркуляции воды и пара, работающих под разными давлениями:

Контур высокого давления (ВД): обеспечивает производство пара с высокими параметрами (давление 13,5 МПа, температура 545 °C) для паровой турбины. Паропроизводительность этого контура составляет 98,9 т/ч.
Контур низкого давления (НД): производит пар с более низкими параметрами (давление 0,59 МПа, температура 210 °C), который может использоваться для собственных нужд ТЭЦ или подогрева питательной воды.

Двухконтурная схема котла-утилизатора, в отличие от одноконтурной, позволяет значительно более эффективно использовать тепло уходящих газов газовой турбины, охлаждая их до минимально возможных температур (порядка 160 °C). Это существенно повышает общий КПД ПГУ.

Основные характеристики котла-утилизатора E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210:

Паропроизводительность: 98,9 т/ч.
Давление пара (ВД/НД): 13,5 МПа / 0,59 МПа.
Температура пара (ВД/НД): 545 °C / 210 °C.
Производитель: Подольский машиностроительный завод.

Принцип работы и отсутствие сжигания топлива:
Котел-утилизатор, как следует из его названия, предназначен для утилизации тепла. В отличие от традиционных паровых котлов, в нем отсутствует собственный топочный процесс сжигания топлива. Вместо этого он использует теплоту выхлопных газов газовой турбины, которая является первичным источником энергии в ПГУ.

Процесс утилизации тепла:

Поступление газов: Горячие (до 580 °C) выхлопные газы от ГТУ поступают во входной газоход котла-утилизатора.
Теплообмен: Газы последовательно проходят через различные поверхности нагрева, расположенные внутри котла: экономайзеры (подогрев питательной воды), испарительные поверхности (превращение воды в пар) и пароперегреватели (перегрев пара до требуемых температур).
Выработка пара: В процессе теплообмена вода нагревается до кипения и испаряется, образуя насыщенный пар. Затем этот пар поступает в пароперегреватели, где его температура повышается до заданных значений (545 °C для ВД и 210 °C для НД).
Охлаждение газов: Отдавшие тепло газы значительно охлаждаются и выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.

Для повышения эффективности и обеспечения более точного регулирования, а также интенсивного теплообмена, в высокопроизводительных установках, подобных рассматриваемой, могут применяться схемы с принудительной циркуляцией. Это достигается за счет использования циркуляционных насосов, которые обеспечивают необходимую скорость движения воды в испарительных трубах.

Таким образом, котел-утилизатор E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210 представляет собой высокоэффективный теплообменный аппарат, ключевой для достижения заявленного КПД ПГУ-180 и обеспечивающий производство пара с различными параметрами за счет использования вторичных энергоресурсов – тепла отработавших газов газовой турбины.

Технологический процесс непрерывной продувки барабанного котла

Для обеспечения стабильной и безопасной работы паровых котлов, особенно в составе таких высокоэффективных комплексов, как ПГУ, критически важно поддерживать оптимальный водный режим. Одним из ключевых инструментов для этого является непрерывная продувка.

Назначение непрерывной продувки:
Непрерывная продувка — это контролируемое, постоянное удаление части котловой воды из наиболее засоленных зон котла. Ее основная цель — предотвращение накопления солей и других примесей, которые поступают с питательной водой и концентрируются в котловой воде по мере испарения пара. Если концентрация этих примесей превысит допустимые пределы, это приведет к ряду серьезных проблем:

Накипеобразование и коррозия: Повышенное солесодержание способствует отложению накипи на внутренних поверхностях нагрева, ухудшая теплопередачу и вызывая перегрев труб. Ионы хлоридов, сульфатов и других солей могут вызывать локальную коррозию металла.
Вспенивание и унос солей с паром: Высокая концентрация солей и щелочей приводит к образованию пены на поверхности воды в барабане. Частицы пены могут уноситься с паром в пароперегреватель и турбину, вызывая отложения на лопатках турбины, снижая ее КПД и надежность. Унос солей также может привести к загрязнению конденсата и ухудшению общего водного режима станции.
Поддержание водного режима: Продувка позволяет контролировать не только общее солесодержание (TDS), но и такие важные параметры, как щелочность (pH) и содержание оксидов кремния (SiO₂), которые также могут вызывать отложения и коррозию. Удаление избытка хлорида натрия (NaCl) является одной из приоритетных задач.

Место осуществления продувки:
Непрерывная продувка осуществляется из солевых отсеков верхнего барабана котла. Именно в этих зонах, благодаря естественной циркуляции и процессам испарения, концентрация растворенных солей и других примесей достигает максимальных значений. Конструкция барабана предусматривает специальные перегородки, которые отделяют солевой отсек, обеспечивая забор воды с наивысшим солесодержанием. Для котлов с более сложной, например, трехступенчатой схемой испарения, продувка может осуществляться из выносных циклонов, специально предназначенных для концентрирования примесей.

Эффективность непрерывной продувки напрямую влияет на долговечность и экономичность работы котла, делая ее одним из наиболее критичных технологических процессов, требующих точного и автоматизированного управления.

Анализ процесса непрерывной продувки и требования к ее автоматическому регулированию

Параметры и факторы, влияющие на непрерывную продувку

Управление непрерывной продувкой котла-утилизатора – это тонкий баланс между поддержанием оптимального водного режима и минимизацией потерь тепловой энергии. Этот баланс определяется рядом взаимосвязанных параметров и факторов.

1. Объем продувки и качество питательной воды:
Объем непрерывной продувки традиционно выражается в процентах от паропроизводительности котла. Для энергетических котлов, таких как котел-утилизатор E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210, работающих с высококачественным конденсатом в качестве питательной воды, этот показатель обычно составляет от 0,5% до 2% от паропроизводительности. Однако, в зависимости от качества подпиточной воды, которая поступает в цикл, и стабильности водного режима, этот показатель может меняться. Если в цикл поступает вода с повышенным солесодержанием или наблюдаются значительные колебания нагрузки, объем продувки может быть увеличен.

Качество питательной воды – это ключевой фактор. Чем ниже солесодержание питательной воды, тем меньше примесей поступает в котел и тем меньше требуется продувка. И наоборот. Постоянный контроль качества питательной воды позволяет оптимизировать объем продувки, сокращая потери тепла и химически очищенной воды.

2. Роль электропроводности как косвенного по��азателя солесодержания:
Прямое измерение солесодержания котловой воды в режиме реального времени затруднено. Поэтому в практике автоматизации широкое распространение получило использование измерения электропроводности воды. Электропроводность является прямым косвенным показателем общей концентрации растворенных солей (ионов) в воде. Чем выше концентрация солей, тем выше электропроводность.

Датчики электропроводности устанавливаются в солевых отсеках барабана котла, откуда берется проба котловой воды. На основе измеренных значений электропроводности система автоматического управления принимает решение об изменении объема продувки.

3. Влияние паропроизводительности (нагрузки котла):
Расход пара, или, иными словами, нагрузка котла, напрямую влияет на скорость концентрации солей в котловой воде. При увеличении паропроизводительности возрастает испарение воды, и, соответственно, быстрее растет концентрация примесей. Поэтому паропроизводительность является одним из ключевых управляющих сигналов для системы автоматического регулирования продувки.

4. Содержание кремниевой кислоты (SiO₂) и щелочность:
Помимо общего солесодержания, важно контролировать и такие специфические показатели, как содержание кремниевой кислоты и щелочность. Высокое содержание SiO₂ может приводить к образованию силикатных отложений на поверхностях нагрева и лопатках турбин. Щелочность, в свою очередь, влияет на коррозионную активность воды и склонность к вспениванию.
В случае отсутствия прямых датчиков концентрации кремниевой кислоты, ее содержание может быть оценено косвенно – по паровой нагрузке и количеству продуваемой воды, используя результаты специальных теплохимических испытаний и опытных данных. Подобный подход требует точных эмпирических зависимостей, полученных в ходе эксплуатации или лабораторных исследований.

Все эти параметры формируют сложную картину, требующую интеллектуального подхода к регулированию. Оптимальная система автоматического управления должна учитывать все эти взаимосвязи для минимизации потерь и обеспечения стабильной работы котла.

Существующие схемы автоматического регулирования непрерывной продувки

Эффективность поддержания водного режима котла напрямую зависит от точности и адекватности системы автоматического регулирования непрерывной продувки. В современной энергетике применяются различные схемы, цель которых – обеспечить стабильное солесодержание при изменяющихся режимах работы котла.

На котлах электростанций, включая котлы-утилизаторы, наибольшее распространение получили двух- или трехимпульсные схемы автоматического регулирования. Рассмотрим их подробнее:

1. Двухимпульсная схема регулирования:
Это наиболее распространенный и экономически оправданный вариант для многих энергетических котлов. Его принцип заключается в использовании двух основных сигналов, которые подаются на регулятор:

Сигнал по расходу пара (или питательной воды): Этот импульс отражает текущую паровую нагрузку котла. Поскольку концентрация солей в котловой воде напрямую зависит от скорости испарения (чем больше пара производится, тем быстрее концентрируются соли), изменение расхода пара служит опережающим сигналом. При увеличении паровой нагрузки система заранее увеличивает продувку, предотвращая резкий рост солесодержания. Аналогично, может использоваться сигнал по расходу питательной воды, который также коррелирует с паропроизводительностью.
Сигнал по электропроводности котловой воды: Этот импульс является основным корректирующим сигналом и выступает в роли измеряемой величины регулируемого параметра (солесодержания). Датчик электропроводности, установленный в солевом отсеке барабана, непрерывно измеряет удельную электропроводность котловой воды, которая является косвенным, но достаточно точным показателем ее солесодержания. Если электропроводность отклоняется от заданного значения, регулятор корректирует объем продувки.

Принцип работы двух-импульсной схемы: Регулятор непрерывной продувки обрабатывает оба сигнала. Сигнал по расходу пара (или питательной воды) формирует основное задание на продувку, обеспечивая ее адаптацию к изменению нагрузки котла. Сигнал по электропроводности корректирует это задание, точно подстраивая объем продувки для поддержания солесодержания в заданных пределах, компенсируя изменения качества питательной воды или другие возмущения. Регулятор воздействует на регулирующий клапан в линии продувки, изменяя ее расход.

2. Трехимпульсная схема регулирования:
Эта схема представляет собой усовершенствованный вариант двух-импульсной и применяется для более мощных энергоблоков или в случаях, когда требуется особая точность и стабильность регулирования. К двум импульсам, используемым в двух-импульсной схеме, добавляется третий:

Сигнал по расходу продувочной воды: Этот импульс позволяет замкнуть контур регулирования по расходу самой продувочной воды. Измерение фактического расхода продувки позволяет регулятору контролировать исполнительный механизм (регулирующий клапан) и убедиться, что заданный объем продувки фактически осуществляется. Это повышает точность регулирования и позволяет выявлять неисправности исполнительных механизмов или засорение линии продувки.

Преимущества трехимпульсной схемы:

Высокая точность: Замыкание контура регулирования по расходу продувки позволяет более точно поддерживать заданное солесодержание.
Устойчивость: Схема более устойчива к внешним возмущениям и нелинейностям.
Диагностика: Позволяет осуществлять контроль за работой регулирующего клапана.

Выбор между двух- и трехимпульсной схемой зависит от требований к точности, стоимости оборудования, а также сложности и мощности котла. Для котлов-утилизаторов, как правило, применяются обе схемы, при этом трехимпульсная схема обеспечивает более высокую точность и стабильность, что особенно актуально для мощных энергоблоков, где даже небольшие отклонения могут привести к значительным экономическим потерям и рискам для оборудования.

Технико-экономическое обоснование целесообразности разработки новой САУ

Вопрос о разработке новой Системы Автоматического Управления (САУ) непрерывной продувкой котла-утилизатора E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210 на Первомайской ТЭЦ не является самоцелью, а продиктован стремлением к повышению операционной эффективности, надежности и экономической целесообразности эксплуатации. Для подтверждения необходимости таких инвестиций проводится тщательное технико-экономическое обоснование.

Анализ недостатков существующих систем автоматизации продувки:
Даже современные энергетические объекты со временем сталкиваются с износом оборудования, моральным устареванием систем автоматизации и появлением более эффективных технологий. Типичные недостатки существующих систем автоматизации продувки могут включать:

Недостаточная точность регулирования: Устаревшие или упрощенные регуляторы могут не обеспечивать требуемую точность поддержания солесодержания, что приводит к избыточной или недостаточной продувке.
- Последствия: Избыточная продувка – это неоправданные потери тепловой энергии и химически очищенной воды, а также увеличение затрат на водоподготовку. Недостаточная продувка – это риски накипеобразования, коррозии, вспенивания и уноса солей, что сокращает ресурс котла и турбины.
Низкая адаптивность к изменяющимся режимам: Старые системы часто плохо справляются с быстрой сменой нагрузки котла или изменением качества питательной воды, что приводит к колебаниям параметров и ручным корректировкам со стороны оперативного персонала.
Отсутствие современной диагностики и мониторинга: Ограниченные возможности по сбору, архивированию и анализу данных не позволяют оперативно выявлять отклонения, проводить предиктивное обслуживание и оптимизировать режимы работы.
Использование устаревших комплексов технических средств (КТС): Изношенные датчики и исполнительные механизмы могут иметь повышенную погрешность или низкую надежность, что снижает общую эффективность системы.
Отсутствие интеграции: Разрозненные системы управления, не интегрированные в общую АСУ ТП станции, затрудняют оперативное управление и принятие решений.
Высокие эксплуатационные расходы: Частые ремонты, необходимость постоянного контроля со стороны персонала, перерасход реагентов и топлива из-за неоптимальных режимов.

Обоснование необходимости разработки новой САУ:
Разработка новой, современной САУ непрерывной продувкой направлена на устранение вышеуказанных недостатков и должна привести к следующим ключевым улучшениям:

Повышение точности и стабильности регулирования: Внедрение современных контроллеров и алгоритмов (например, ПИД-регулирования с адаптацией параметров) позволит более точно поддерживать солесодержание в заданных пределах, минимизируя как перерасход, так и недопродувку.
Адаптация к динамическим режимам: Новая САУ будет способна эффективно реагировать на изменения нагрузки ПГУ, обеспечивая опережающее или корректирующее воздействие, что особенно важно для работы в условиях теплофикационной ТЭЦ с переменными требованиями к выработке.
Снижение эксплуатационных затрат:
- Экономия топлива: Оптимизация продувки позволяет минимизировать потери тепла с продувочной водой, а также снизить расход топлива, необходимого для восполнения потерь и подогрева питательной воды. Согласно исследованиям, утилизация тепла продувочной воды может экономить до 0,5-1% топлива.
- Экономия химически очищенной воды: Точное регулирование снижает объем продувочной воды, что, в свою очередь, уменьшает потребность в реагентах для водоподготовки и нагрузку на систему химводоочистки.
- Сокращение трудозатрат: Автоматизация процесса снижает потребность в ручных операциях и постоянном контроле со стороны персонала, позволяя ему сосредоточиться на более сложных задачах.
Повышение надежности и безопасности работы котла-утилизатора:
- Предотвращение аварий: Точное поддержание водного режима минимизирует риски накипеобразования, коррозии и перегрева, что значительно продлевает срок службы поверхностей нагрева и других элементов котла.
- Снижение уноса солей: Предотвращение уноса солей с паром защищает паровую турбину от отложений и эрозии, увеличивая ее ресурс и надежность.
- Предиктивное обслуживание: Современные системы мониторинга позволяют своевременно выявлять отклонения и прогнозировать возможные неисправности, переходя от реактивного к предиктивному обслуживанию.
Интеграция в общую АСУ ТП станции: Новая САУ будет спроектирована с учетом полной интеграции в существующую или будущую АСУ ТП Первомайской ТЭЦ, обеспечивая централизованный сбор данных, мониторинг и управление.

Таким образом, разработка новой САУ непрерывной продувкой не просто модернизация, а стратегическая инвестиция, которая принесет ощутимый экономический эффект за счет оптимизации ресурсов, повышения надежности оборудования и снижения рисков аварийных ситуаций, что в полной мере оправдывает капитальные вложения.

Математическое моделирование объекта управления

Принципы моделирования тепловых процессов в котлах-утилизаторах

Математическое моделирование является краеугольным камнем в разработке эффективных систем автоматического управления для сложных технологических объектов, к которым, безусловно, относятся котлы-утилизаторы. Без адекватного описания динамики объекта невозможно создать регулятор, способный обеспечить стабильную и оптимальную работу.

Котел-утилизатор как сложная термодинамическая система с нелинейной динамикой:
Котел-утилизатор – это не просто теплообменник; это многосвязная, инерционная и существенно нелинейная термодинамическая система. Его динамическое поведение определяется сложным взаимодействием тепловых, гидродинамических и массообменных процессов.

Инерционность: Из-за значительных объемов воды и металла, участвующих в теплообмене, котел обладает большой тепловой инерцией. Это означает, что реакция выходных параметров (например, температуры и давления пара) на изменение входных воздействий происходит не мгновенно, а с существенным запаздыванием.
Нелинейность: Многие процессы в котле-утилизаторе являются нелинейными. Например, теплоемкость воды и пара изменяется с температурой и давлением, коэффициенты теплопередачи зависят от режимов потоков, а фазовые переходы (кипение, конденсация) вносят дополнительные нелинейности.
Многосвязность: Различные параметры котла взаимосвязаны. Изменение одного параметра (например, расхода питательной воды) влияет на множество других (уровень воды, давление пара, температура пара).
Зависимость от газовой турбины: В отличие от обычных котлов, тепловой поток на входе в котел-утилизатор напрямую зависит от работы газовой турбины и не подлежит оперативному регулированию внутри самого котла. Это накладывает специфические ограничения на управление, делая его более «ведомым» по отношению к ГТУ.

Подходы к моделированию:
Для описания таких сложных систем применяются различные подходы, выбор которых зависит от требуемой точности, назначения модели и вычислительных ресурсов:

1. Модели с распределенными параметрами: Это наиболее детальные и точные модели, которые рассматривают котел как объект с распределенными параметрами. Они описываются системами дифференциальных уравнений в частных производных, учитывающих балансы массы, энергии и импульса для одно- и двухфазной рабочей среды в трубах.

Баланс массы: Изменение массы среды в контрольном объеме равно разности массовых расходов на входе и выходе.
Баланс энергии: Изменение внутренней энергии среды равно сумме подведенного тепла и работы, совершаемой потоком.
Баланс импульса: Изменение импульса среды равно сумме сил, действующих на поток (давление, трение, гравитация).

Такие модели позволяют детально описывать профили температуры, давления и паросодержания по длине труб. Однако они чрезвычайно сложны для аналитического решения и требуют использования численных методов, дискретных моделей и мощных вычислительных алгоритмов.

2. Модели с сосредоточенными параметрами: Для задач управления часто используются упрощенные модели, в которых котел разбивается на ряд характерных объемов (экономайзер, испарительный контур, пароперегреватель), и в каждом объеме параметры считаются сосредоточенными. Такие модели описываются системами обыкновенных дифференциальных уравнений. Они менее точны, но значительно проще для реализации в системах управления.

3. Идентификационные (черного ящика) модели: В случаях, когда сложно получить полную физическую модель или требуется модель, которая хорошо описывает поведение объекта на основе эксплуатационных данных, могут применяться идентификационные модели.

Рекуррентные нейронные сети (РНС): активно исследуются и применяются для моделирования динамических характеристик котлов-утилизаторов, особенно в условиях нестационарных режимов работы и при наличии нелинейностей. Их преимущество заключается в способности обучаться на исторических данных, что позволяет создавать адекватные модели без глубокого знания внутренних физико-химических процессов, характерных для традиционных физических моделей. Однако, для их успешного применения требуется значительный объем качественных эксплуатационных данных.

Основная задача управления котлом-утилизатором сводится к поддержанию материального и энергетического баланса, а также к обеспечению заданных параметров пара на выходе (температуры и давления). Температура пара на выходе из котла-утилизатора зависит от множества факторов: нагрузки котла (расхода газов ГТУ), температуры питательной воды, чистоты поверхностей нагрева (отсутствие отложений) и величины отбора пара. Адекватная математическая модель должна учитывать все эти зависимости для эффективной работы САУ.

Разработка математической модели процесса непрерывной продувки

Математическая модель процесса непрерывной продувки должна отражать динамику изменения солесодержания (или электропроводности) котловой воды в зависимости от входных и выходных потоков, а также учитывать тепловую инерционность системы. Это позволит проектировать эффективные регуляторы, способные компенсировать возмущения и поддерживать водный режим в заданных пределах.

Основные допущения модели:
Для упрощения моделирования, но при сохранении достаточной точности, можно принять следующие допущения:

Объем воды в барабане котла и солевом отсеке постоянен.
Концентрация солей в солевом отсеке равномерна.
Температура воды в солевом отсеке постоянна (или изменяется медленно).

Баланс солей в солевом отсеке:
Изменение количества солей в солевом отсеке барабана за время dt определяется разностью между количеством солей, поступающих с питательной водой и потоком из чистого отсека, и количеством солей, уносимых с паром и удаляемых с продувочной водой. Однако, для упрощения, и учитывая, что продувка осуществляется из солевого отсека, можно сосредоточиться на изменении концентрации в этом отсеке.

Пусть:

V_с.о. — объем воды в солевом отсеке барабана, м³.
C_с.о. — концентрация солей в солевом отсеке, кг/кг (или электропроводность, мкСм/см).
C_пит — концентрация солей в питательной воде, кг/кг (или электропроводность, мкСм/см).
D_пар — паропроизводительность котла, кг/с.
G_прод — расход непрерывной продувки, кг/с.

Дифференциальное уравнение, описывающее изменение количества солей в солевом отсеке, имеет вид:

V_с.о. · dC_с.о./dt = C_пит · D_пар - C_с.о. · G_прод

Здесь C_пит · D_пар — количество солей, поступающих в котел с питательной водой (при допущении, что все поступающие соли концентрируются в котловой воде, так как пар уносит минимальное количество солей), и C_с.о. · G_прод — количество солей, удаляемых с продувочной водой.
Это уравнение является базовым для моделирования динамики солесодержания.

Тепловая инерционность процесса регулирования продувки:
Процесс изменения солесодержания в барабане котла характеризуется значительной инерционностью. Это связано с большим объемом воды в котле и относительно медленным перемешиванием.

Время запаздывания (τ): Время, необходимое для того, чтобы изменение расхода продувочной воды начало влиять на показания датчиков солесодержания в солевом отсеке. Для котлов-утилизаторов это время обычно составляет 1-3 минуты. Оно обусловлено временем прохождения воды через систему, временем реакции датчиков и временем перемешивания.
Постоянная времени (T): Характеризует скорость изменения солесодержания после начала воздействия. Для данного процесса постоянная времени может составлять 10-20 минут. Это означает, что для достижения 63,2% от конечного изменения солесодержания потребуется от 10 до 20 минут.

Учитывая эти динамические характеристики, передаточная функция объекта регулирования (от расхода продувки к электропроводности) будет иметь вид звена запаздывания и инерционного звена 1-го порядка:

W(s) = K · e^-τs / (Ts + 1)

Где:

K — коэффициент передачи объекта (изменение электропроводности на единицу изменения расхода продувки).
τ — время запаздывания.
T — постоянная времени инерционного звена.
s — оператор Лапласа.

Формулы для расчета процента продувки:
Для предварительной оценки требуемого объема непрерывной продувки может использоваться следующая формула, связывающая солесодержание питательной и котловой воды с паропроизводительностью:

В = (Q · a) / (A - a)

Где:

В — величина постоянной продувки, т/ч.
Q — паропроизводительность котла, т/ч.
a — солесодержание питательной воды, мг/кг.
A — допустимое солесодержание котловой воды (или фактическое поддерживаемое), мг/кг.

Процент продувки (P_прод) тогда рассчитывается как:

P_прод = (В / Q) · 100%

Эта формула является ключевой для определения статических характеристик процесса и задания уставки для регулятора продувки в зависимости от качества питательной воды и допустимого солесодержания в котле. Разработанная математическая модель позволит проектировать и настраивать регуляторы, обеспечивая эффективное и стабильное управление непрерывной продувкой.

Динамические характеристики и адекватность модели

После разработки математической модели критически важно провести анализ ее динамических характеристик и оценить адекватность, чтобы убедиться в ее применимости для задач проектирования САУ. Адекватность модели — это ее способность достоверно отражать реальное поведение объекта при различных условиях эксплуатации.

Анализ динамических характеристик объекта управления:
Динамические характеристики процесса непрерывной продувки, как было отмечено, включают в себя инерционность и запаздывание.

Инерционность (Т = 10-20 минут): Означает, что для достижения нового установившегося значения солесодержания после изменения расхода продувки потребуется значительное время. Это требует от регулятора способности к предвидению и плавному изменению управляющего воздействия.
Запаздывание (τ = 1-3 минуты): Сигнал по изменению расхода продувки достигает датчиков солесодержания не мгновенно. Это запаздывание может приводить к автоколебаниям или перерегулированию, если его не учитывать в алгоритме регулятора.

Наличие этих динамических свойств требует применения соответствующих алгоритмов регулирования, например, ПИД-регуляторов с оптимальной настройкой параметров или более сложных адаптивных алгоритмов.

Обоснование адекватности и точности разработанной модели:
Адекватность модели — это степень соответствия ее поведения поведению реального объекта. Она оценивается путем сравнения результатов моделирования с фактическими эксплуатационными данными или данными, полученными в ходе испытаний.

Точность: Для задач управления в энергетике допустимые погрешности для математических моделей котлов-утилизаторов обычно устанавливаются в пределах 3-5% для основных технологических параметров, таких как температура пара, давление и расход. Для параметров, связанных с водным режимом (солесодержание/электропроводность), погрешность также должна быть в этих пределах, чтобы обеспечить надежное управление и предотвратить риски.
Универсальность: Модель должна быть применимой для различных режимов работы котла — от пусковых до номинальных, а также при изменении нагрузки ПГУ. Это достигается за счет включения в модель нелинейных зависимостей и параметров, учитывающих эти изменения.

Методы оценки адекватности:

Сравнение с эксплуатационными данными: Если доступны архивные данные работы котла-утилизатора, можно подать на вход модели реальные возмущения (например, изменение расхода пара, качества питательной воды) и сравнить выходные параметры модели (электропроводность) с фактическими данными.
Использование тестовых воздействий: Проведение имитационных экспериментов с подачей типовых тестовых воздействий (ступенчатое изменение, импульсное воздействие) и анализ реакции модели.
Статистический анализ: Использование статистических критериев (например, критерий Фишера, критерий Стьюдента) для оценки значимости различий между модельными и реальными данными.

Применение рекуррентных нейронных сетей для моделирования нелинейных процессов:
В дополнение к физическим моделям, особенно для описания сложных нелинейных процессов и широких диапазонов изменения параметров, существует возможность использования рекуррентных нейронных сетей (РНС).

Принцип работы РНС: РНС обладают «памятью» и способны обрабатывать последовательности данных, что делает их идеальными для моделирования динамических систем. Они могут «обучаться» на больших объемах архивных данных эксплуатации котла, выявляя скрытые зависимости и нелинейности.
Преимущества: РНС позволяют создавать адекватные модели без необходимости глубокого физико-химического описания всех процессов. Они особенно эффективны для моделирования в условиях нестационарных режимов работы, где традиционные физические модели могут быть чрезмерно сложны или недостаточно точны.
Требования: Для успешного применения РНС требуется значительный объем качественных и репрезентативных эксплуатационных данных. Кроме того, интерпретация внутренних механизмов работы нейронной сети может быть затруднена.

Комбинирование физических моделей (для понимания основных процессов) с идентификационными моделями на основе РНС (для повышения точности и универсальности в нелинейных режимах) может стать мощным инструментом для создания наиболее адекватной и точной математической модели процесса непрерывной продувки котла-утилизатора.

Проектирование Системы Автоматического Управления непрерывной продувкой

Выбор комплексов технических средств (КТС) для САУ

Разработка эффективной Системы Автоматического Управления (САУ) непрерывной продувкой котла-утилизатора E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210 требует не только глубокого понимания технологического процесса и математического моделирования, но и тщательного выбора надежных, функциональных и совместимых комплексов технических средств (КТС). Современные АСУ ТП строятся по модульному принципу, что обеспечивает гибкость и масштабируемость.

1. Контроллеры и регуляторы:
Центральным элементом любой САУ является контроллер, который реализует алгоритмы управления, автоматику безопасности и функции регулирования.

Программно-технические комплексы (ПТК): Учитывая тенденции импортозамещения и требования к надежности, в России активно применяются отечественные ПТК. На Первомайской ТЭЦ-14 успешно функционирует ПТК «Космотроника-Венец» от АО «ПИК ПРОГРЕСС». Выбор данного ПТК для САУ непрерывной продувкой логичен, так как это обеспечит унификацию оборудования, упростит интеграцию и обслуживание, а также поддержит высокий уровень информационной безопасности. «Космотроника-Венец» способен реализовать сложные алгоритмы ПИД-регулирования с адаптацией параметров, а также функции пуска, останова и автоматики безопасности.
Программируемые реле: Для реализации более простых логических функций и блокировок, а также для дублирования критически важных защит, могут использоваться программируемые реле. Они отличаются высокой надежностью и простотой программирования.
Специализированные контроллеры: В случае, если в схеме продувки задействованы насосы (например, для подачи продувочной воды на утилизацию тепла), могут применяться специализированные контроллеры, такие как САУ-У, предназначенные для управления насосами по уровню или другим параметрам.

2. Датчики:
Точность и стабильность регулирования напрямую зависят от достоверности измеряемых параметров. Для системы непрерывной продувки критически важны следующие типы датчиков:

Датчики электропроводности (солесодержания) котловой воды: Устанавливаются в солевом отсеке барабана. В отечественной энергетике часто применяются датчики типа ДПК (например, ДПК-1, ДПК-2), обеспечивающие непрерывный контроль электропроводности.
Расходомеры пара и продувочной воды:
- Расходомеры пара: Измеряют расход пара, являющийся одним из основных управляющих сигналов. Могут использоваться различные типы, например, сужающие устройства с датчиками перепада давления или вихревые расходомеры. Распространены расходомеры серии МЕТРАН или аналогичные им.
- Расходомеры продувочной воды: Необходимы для трехимпульсной схемы регулирования. Могут быть электромагнитными или ультразвуковыми, обеспечивающими высокую точность измерения малых расходов.
Датчики давления: Контролируют давление в котле, паропроводах, газоходах. В основном применяются датчики избыточного давления серии АИР или аналогичные.
Датчики температуры: Измеряют температуру пара, газа, питательной воды. Широко используются термопреобразователи сопротивления типов ТСП (платиновые) и ТСМ (медные), а также термопары.
Датчики уровня воды в барабане: Критически важны для безопасности работы котла. Используются как дискретные (сигнализаторы уровня), так и аналоговые (поплавковые, кондуктометрические, гидростатические) датчики, такие как СУС.

3. Исполнительные механизмы:
Обеспечивают физическое воздействие на технологический процесс в соответствии с командами контроллера.

Регулирующие клапаны для управления расходом продувочной воды: Являются ключевыми элементами. Они должны обладать высокой точностью регулирования, надежностью и способностью работать в условиях высоких температур и давлений. Могут применяться регулирующие клапаны таких производителей, как «АДЛ» или «Гестра» (при наличии российского производства или аналогов), а также другие отечественные регулирующие клапаны с электроприводами (например, МЭОФ).
Насосы и электромагнитные клапаны: Могут использоваться для подачи продувочной воды на утилизацию тепла или для реализации других вспомогательных функций.

4. Другое оборудование:

Источники бесперебойного питания (ИБП): Обеспечивают непрерывное электропитание для критически важных элементов САУ в случае сбоев в основной электросети, гарантируя стабильную работу и предотвращая потерю данных.
Системы световой и звуковой сигнализации: Оповещают оперативный персонал о любых отклонениях от нормального режима работы, авариях или предупреждающих состояниях.

Выбор КТС осуществляется с учетом требований к надежности, точности, диапазону измерения, совместимости, а также экономической целесообразности и доступности отечественных аналогов. Унификация оборудования с уже используемым на Первомайской ТЭЦ-14 ПТК «Космотроника-Венец» является приоритетом.

Разработка функциональных схем автоматизации (ФСА)

Функциональные схемы автоматизации (ФСА) являются одним из ключевых проектных документов, которые наглядно и системно представляют структуру САУ. Они показывают взаимосвязь между технологическим оборудованием, измерительными приборами, средствами автоматизации (контроллерами, регуляторами), исполнительными механизмами и операторскими интерфейсами.

Цель ФСА:

Определить полный состав приборов и средств автоматизации, необходимых для реализации функций управления.
Показать принципы связи между элементами САУ и технологическим процессом.
Задать функциональные зависимости между измеряемыми и регулируемыми параметрами.
Обеспечить единообразное представление информации для разработчиков, монтажников, наладчиков и эксплуатационного персонала.

Принципы построения ФСА для САУ непрерывной продувкой:
ФСА разрабатываются в соответствии с действующими стандартами (например, ГОСТ 21.408-2013 «Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов»), используя условные графические обозначения.

Основные элементы ФСА САУ непрерывной продувкой котла-утилизатора:

1. Технологическое оборудование:

Барабан котла с выделенным солевым отсеком.
Линия непрерывной продувки.
Расширитель продувочной воды (при наличии).
Трубопроводы питательной воды и пара.

2. Измерительные приборы:

Датчик электропроводности (PE, PCE): Устанавливается на линии отбора пробы воды из солевого отсека барабана. Передает сигнал о текущей электропроводности (солесодержании) котловой воды.
Расходомер пара (FE, FCE): Устанавливается на главном паропроводе котла. Измеряет текущую паровую нагрузку.
Расходомер продувочной воды (FE, FCE): Устанавливается на линии продувки (для трехимпульсной схемы). Контролирует фактический расход продувочной воды.
Датчик уровня (LE, LCE): Контролирует уровень воды в барабане. (Хоть и не является прямым элементом регулирования продувки, его сигнал может использоваться для блокировок и общих защит).
Датчики температуры и давления (TE, DE): На линиях пара, воды и газов для мониторинга общего состояния котла.

3. Средства автоматизации (контроллеры и регуляторы):

Регулятор продувки (PIC, FIC): Программный или аппаратный регулятор, реализующий алгоритм регулирования непрерывной продувки. Он получает входные сигналы от датчиков (электропроводности, расхода пара/воды) и формирует управляющее воздействие на исполнительный механизм. В ФСА обозначается символом функционального блока.
Контроллер (PLC/CPU): Программируемый логический контроллер, в котором реализован основной алгоритм САУ, а также функции защит и блокировок. Он может включать в себя несколько регуляторов.

4. Исполнительные механизмы:

Регулирующий клапан на линии продувки (FV): Получает управляющий сигнал от регулятора и изменяет проходное сечение, тем самым регулируя расход продувочной воды.

5. Вспомогательные элементы:

Сигнализация (A, AL): Световая и звуковая сигнализация при отклонении параметров от заданных значений.
Блокировки (BLK): Логические функции, предотвращающие опасные режимы работы (например, остановка продувки при низком уровне воды).

Принципиальная схема автоматизации непрерывной продувки (пример для трехимпульсной схемы):

            +---------------------------------+
            |       Барабан котла             |
            |   +-----------------------+     |
            |   | Солевой отсек         |     |
            |   +-----------+-----------+     |
            |               |                 |
            |               |                 |
            |               |                 |
            |               v                 |
            |          PE (Датчик             |
            |          электропроводности)    |
            |               |                 |
            |               |                 |
            |       +-------+-------+         |
            |       |      FE       |         |
            |       | (Расходомер   |         |
            |       |  пара/питат.  |         |
            |       |    воды)      |         |
            |       +-------+-------+         |
            |               |                 |
            |               |                 |
            |               |                 |
            +---------------------------------+
                            |
                            |
                            |  Сигналы измерений
                            v
            +---------------------------------+
            |            Контроллер           |
            |           ПТК "Космотроника-Венец" |
            |      +---------------------+    |
            |      |      PIC (Регулятор  |    |
            |      |      продувки)      |    |
            |      +---------------------+    |
            |      |                       |    |
            |      |   Алгоритмы защит     |    |
            |      |   и блокировок        |    |
            |      +---------------------+    |
            +---------------------------------+
                            |
                            |  Управляющий сигнал
                            v
            +---------------------------------+
            |           Исполнительный        |
            |             механизм            |
            |      +---------------------+    |
            |      |      FV (Регулирующий|    |
            |      |      клапан продувки)|    |
            |      +---------------------+    |
            +---------------------------------+
                            |
                            |  Линия продувочной
                            |  воды
                            v
            +---------------------------------+
            |         Расширитель             |
            |         проudувочной воды       |
            +---------------------------------+

(Примечание: Это упрощенная текстовая схема, в реальных ФСА используются стандартизированные графические символы и линии связи.)

На ФСА будут четко обозначены все каналы связи, типы сигналов (аналоговые, дискретные), места установки приборов и их функциональное назначение. Это позволит инженерам и технологам получить полное представление о работе САУ и ее интеграции в технологический процесс.

Выбор программного обеспечения (ПО) и интеграция SCADA/HMI системы

Современная САУ — это не только аппаратные средства, но и сложный программный комплекс, обеспечивающий логику управления, взаимодействие с оператором и архивирование данных. Выбор ПО является стратегически важным решением, влияющим на надежность, безопасность и гибкость системы.

1. Базовое программное обеспечение (ПО):
Базовое ПО обеспечивает функционирование аппаратных средств и является основой для прикладного ПО.

Операционные системы (ОС):
- Серверы и рабочие станции: Традиционно использовались ОС семейства Microsoft Windows (например, Windows 7/8, Windows Server 2008R2). Однако, в свете современных тенденций импортозамещения и повышения информационной безопасности, в российской энергетике активно применяются ОС на базе Linux, такие как Astra Linux или ALT Linux. Эти системы обеспечивают высокий уровень безопасности, стабильности и независимости.
- Контроллеры: Для промышленных контроллеров (ПТК «Космотроника-Венец») используются специализированные операционные системы реального времени (ОСРВ), обеспечивающие гарантированное время отклика и высокую надежность.
Системы управления базами данных (СУБД): Для хранения архивных данных, событий, аварий и отчетов используются СУБД. В России активно применяются PostgreSQL, а также отечественные разработки, такие как Postgres Pro, которые являются надежными и производительными решениями для промышленных систем.
Компиляторы и стандартные библиотеки: Необходимы для разработки и отладки прикладного ПО.

2. Прикладное программное обеспечение (ПО):
Прикладное ПО разрабатывается индивидуально под конкретный объект автоматизации и реализует основные функции САУ.

Программы для контроллеров: Включают в себя алгоритмы автоматического регулирования (ПИД-регуляторы), логику технологических защит и блокировок, последовательности пуска и останова, а также алгоритмы обработки сигналов от датчиков и формирования управляющих воздействий на исполнительные механизмы. Программирование осуществляется на языках стандарта IEC 61131-3 (LD, FBD, ST, SFC) или специализированных языках, поддерживаемых ПТК.
Программы для АРМ (автоматизированных рабочих мест): Обеспечивают взаимодействие оператора с системой, визуализацию данных, формирование отчетов.

3. SCADA/HMI системы и их интеграция:
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) и HMI (Human-Machine Interface) системы являются ключевыми компонентами для оперативного мониторинга, управления и визуализации технологического процесса.

Функционал SCADA/HMI:
- Сбор данных: Непрерывный сбор данных от всех датчиков и контроллеров.
- Мониторинг: Отображение текущих значений параметров в реальном времени.
- Визуализация (мнемосхемы): Графическое представление технологической схемы котла-утилизатора с динамическим отображением параметров, состояния оборудования, положения исполнительных механизмов.
- Сигнализация и аварийные сообщения: Оповещение оператора о превышении уставками, отклонениях от нормы, авариях с фиксацией времени и типа события.
- Архивирование параметров: Долгосрочное хранение исторических данных для последующего анализа, оптимизации и диагностики.
- Формирование отчетов: Автоматическое создание сменных, суточных, месячных и годовых отчетов о работе оборудования, расходе ресурсов и других показателях.
- Оперативное управление: Возможность оператора изменять уставки, режимы работы, включать/отключать оборудование (с соответствующими блокировками и подтверждениями).
Отечественные SCADA/HMI системы: В российской энергетике активно применяются и развиваются отечественные SCADA/HMI системы, обеспечивающие необходимый функционал и соответствие требованиям информационной безопасности:
- КРУГ-2000 (НПФ «КРУГ»)
- Trace Mode (Адастра)
- MasterSCADA (ИнСАТ)
- Космотроника (ПИК ПРОГРЕСС), что является предпочтительным выбором для Первомайской ТЭЦ, учитывая используемый ПТК.

Информационная безопасность:
ПО должно быть защищено от несанкционированного доступа. Это достигается за счет:

Механизмов аутентификации: Проверка подлинности пользователя (логин/пароль, двухфакторная аутентификация).
Механизмов авторизации: Определение прав доступа для каждого пользователя или группы пользователей (например, оператор, инженер, администратор).
Разграничения прав доступа: Доступ к критически важным функциям и параметрам должен быть ограничен.
Журналирования событий: Все действия пользователей и изменения в системе должны фиксироваться.

Интеграция SCADA/HMI системы с выбранными КТС и разработанным прикладным ПО создаст единый, удобный и безопасный интерфейс для управления САУ непрерывной продувкой, обеспечивая эффективный контроль и мониторинг технологического процесса.

Разработка алгоритмов автоматического регулирования, технологических защит и блокировок

Эффективность и безопасность Системы Автоматического Управления (САУ) непрерывной продувкой котла-утилизатора напрямую зависят от качества разработанных алгоритмов автоматического регулирования, а также надежности технологических защит и блокировок. Эти компоненты являются «интеллектом» системы, обеспечивающим ее стабильную работу и предотвращающим аварийные ситуации.

1. Алгоритмы автоматического регулирования (ПИД-регулирование):
Основной задачей САУ непрерывной продувкой является поддержание солесодержания (электропроводности) котловой воды в солевом отсеке барабана на заданном оптимальном уровне. Для этого наиболее широко используется ПИД-регулятор (пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор).

Принцип работы ПИД-регулятора: Он формирует управляющее воздействие на регулирующий клапан продувки на основе трех составляющих:
- Пропорциональная (P) составляющая: Пропорциональна текущему отклонению регулируемого параметра (электропроводности) от заданной уставки. Чем больше отклонение, тем сильнее управляющее воздействие.
- Интегральная (I) составляющая: Учитывает накопленное по времени отклонение. Она устраняет статическую ошибку (постоянное отклонение) и обеспечивает достижение заданной уставки.
- Дифференциальная (D) составляющая: Реагирует на скорость изменения отклонения. Она позволяет предвосхищать развитие процесса, улучшая динамические характеристики регулирования и снижая перерегулирование.
Входные сигналы ПИД-регулятора:
- Основной регулируемый параметр: Сигнал от датчика электропроводности котловой воды (фактическое солесодержание).
- Опережающий сигнал (для двух- или трехимпульсной схемы): Сигнал от расходомера пара (или питательной воды), который позволяет регулятору предвосхищать изменения солесодержания при изменении нагрузки котла.
- Корректирующий сигнал (для трехимпульсной схемы): Сигнал от расходомера продувочной воды, замыкающий контур регулирования по расходу и повышающий точность.
Настройка ПИД-регулятора: Параметры ПИД-регулятора (коэффициенты P, I, D) должны быть тщательно настроены с учетом динамических характеристик объекта (инерционность, запаздывание). Это сложный процесс, который может включать:
- Аналитические методы: На основе передаточной функции объекта.
- Эмпирические методы: Методы Циглера-Никольса, ПИНД-настройка.
- Имитационное моделирование: Оптимизация параметров на математической модели.
- Адаптивные алгоритмы: В современных САУ могут применяться адаптивные ПИД-регуляторы, которые автоматически корректируют свои параметры в зависимости от режима работы котла (например, при изменении нагрузки).

2. Технологические защиты:
Технологические защиты предназначены для предотвращения аварийных ситуаций и повреждения оборудования. Они являются высшим приоритетом в системе управления и должны срабатывать автоматически при достижении параметрами критических значений.

Защита по высокому солесодержанию (электропроводности) котловой воды: При превышении максимально допустимого значения электропроводности, угрожающего уносом солей в турбину или накипеобразованием, защита должна подать сигнал тревоги, а затем, при дальнейшем росте, увеличить продувку до максимальной или, в крайнем случае, сбросить нагрузку котла (хотя это крайняя мера).
Защита по низкому уровню воды в барабане: При недопустимом снижении уровня воды, угрожающем перегревом и разрывом труб, защита должна немедленно остановить подачу топлива (в случае наличия дожигающей горелки в котле-утилизаторе) или аварийно остановить ГТУ (для ПГУ), а также прекратить продувку, чтобы сохранить воду в котле.
Защита по высокому уровню воды в барабане: При превышении допустимого уровня, угрожающем забросом воды в пароперегреватель и турбину, защита должна уменьшить подачу питательной воды и, возможно, снизить нагрузку.
Защита по превышению давления пара: При превышении заданного давления пара защита может инициировать сброс пара или снижение нагрузки.

3. Блокировки:
Блокировки – это логические условия, которые предотвращают выполнение определенных действий при невыполнении других условий, обеспечивая правильную последовательность операций и безопасность.

Блокировка пуска котла: Запрет на пуск котла-утилизатора до тех пор, пока не будут выполнены все условия по уровню воды, давлению, положению арматуры и готовности ГТУ.
Блокировка продувки при низком уровне воды: Непрерывная продувка должна быть автоматически прекращена (клапан закрыт) при достижении минимально допустимого уровня воды в барабане, чтобы избежать осушения котла.
Блокировка открытия продувочного клапана при отсутствии потока питательной воды: Предотвращает неконтролируемую продувку при отсутствии притока воды.
Блокировка регулирования продувки при аварийном останове котла/ГТУ: В случае аварийного останова продувка должна быть переведена в безопасное состояние (например, закрыта), чтобы избежать потери воды.
Блокировка по неисправности датчика электропроводности: При отказе основного датчика система должна перейти на резервный датчик или в режим ручного управления с сигнализацией.

Разработка этих алгоритмов и логических схем требует глубокого анализа технологического процесса, потенциальных рисков и опыта эксплуатации. Их корректная реализация в программном обеспечении контроллера является залогом надежной, безопасной и эффективной работы САУ непрерывной продувкой котла-утилизатора.

Охрана труда и экономическая эффективность проекта

Мероприятия по охране труда и промышленной безопасности при эксплуатации САУ

Внедрение любой новой Системы Автоматического Управления (САУ) на энергетическом объекте, таком как котел-утилизатор ПГУ-180 Первомайской ТЭЦ, должно сопровождаться тщательным анализом и реализацией комплекса мероприятий по охране труда и промышленной безопасности. Цель этих мероприятий — обеспечить защиту персонала, предотвратить аварии и обеспечить соответствие всем действующим нормам и правилам.

1. Требования к персоналу и допуск к работе:

Возраст и квалификация: К работе с котлами и их системами автоматизации допускаются лица, достигшие 18 лет. Они должны пройти соответствующее профессиональное обучение, иметь удостоверения на право обслуживания котлов.
Инструктаж и практика: Обязательны вводный, первичный на рабочем месте, повторные и внеплановые инструктажи. Новые сотрудники проходят стажировку и практику под руководством опытного мастера или наставника.
Медицинский осмотр: Периодические медицинские осмотры для подтверждения годности к работе.
Знание правил: Персонал обязан досконально знать правила пожаротушения, правила эксплуатации котлов и систем автоматизации, инструкции по охране труда.

2. Правила эксплуатации котлов и САУ:

Предпусковая проверка: Перед каждым пуском котла необходимо тщательно проверять его исправность, уровень воды в барабане, готовность всех систем, а также вентилировать топки и газовые ходы для исключения скопления взрывоопасных газовоздушных смесей.
Регулярная проверка автоматики: Необходимо регулярно проверять исправность приборов и автоматики безопасности (включая САУ непрерывной продувки), средств защиты и сигнализации. Любые неисправности должны быть немедленно устранены.
Связь: В котельном помещении должны быть часы и телефон или другие средства связи с потребителями тепла и электроэнергии, а также с техническими службами ТЭЦ. Для котлов-утилизаторов крайне важна прямая оперативная связь между пультами управления котлами и источниками тепла (газотурбинными установками) для координации действий.
Безопасный режим работы: САУ непрерывной продувки должна обеспечивать безопасный режим работы котла, контроль параметров и автоматический останов или перевод в безопасное состояние при нарушениях, способных привести к повреждению оборудования или аварии.

3. Меры безопасности, связанные с автоматизацией:

Предупреждающие знаки: На автоматизированных объектах, где механизмы могут запускаться автоматически (например, насосы продувочной воды, регулирующие клапаны), необходимо устанавливать предупреждающие знаки «Внимание! Механизмы запускаются автоматически!».
Теплоизоляция: Все газовыпускные тракты, паропроводы и трубопроводы горячей воды должны быть надежно теплоизолированы для предотвращения ожогов персонала и снижения теплопотерь.
Крепление механизмов: Все движущиеся части, насосы, трубопроводы, клапаны должны быть надежно закреплены для предотвращения вибраций и самопроизвольного перемещения, которые могут привести к повреждению или травмам.
Ограждения: Категорически запрещается снятие ограждений с движущихся и вращающихся частей механизмов (например, вентиляторов, насосов) во время их работы.
Ремонтные работы: Ремонт элементов котлов, трубопроводов и арматуры разрешается только при полном отсутствии давления в системе и при температуре внутри котла не выше 50-60 °C. Перед началом ремонтных работ необходимо убедиться в отключении всех источников энергии и отсутствии давления.

4. Соответствие нормативно-техническим документам:
АСУ ТП для объектов тепловой энергетики должна строго соответствовать следующим ключевым документам:

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (ФНП № 536 от 2020 г.): Эти правила регламентируют требования к проектированию, изготовлению, монтажу, эксплуатации, ремонту, реконструкции и утилизации оборудования, работающего под избыточным д��влением, включая котлы-утилизаторы.
«Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления» (ФНП № 536 от 2020 г.): Регулируют безопасную эксплуатацию систем, использующих природный газ в ГТУ и, при необходимости, в дожигающих устройствах котлов-утилизаторов.
ГОСТ Р 55056-2012 «Автоматизированные системы управления технологическими процессами тепловых электростанций. Общие требования»: Определяет общие требования к созданию, внедрению и эксплуатации АСУ ТП на ТЭС, включая состав систем, их функции, надежность и безопасность.
Информационная безопасность АСУ ТП: Должны быть предусмотрены меры по защите АСУ ТП от несанкционированного доступа, кибератак и других угроз, в соответствии с требованиями законодательства РФ в области информационной безопасности критической информационной инфраструктуры.

Комплексный подход к охране труда и промышленной безопасности на всех этапах жизненного цикла САУ — от проектирования до эксплуатации — является залогом успешного и безаварийного функционирования энергетического объекта.

Методика расчета экономической эффективности внедрения САУ

Внедрение Системы Автоматического Управления (САУ) непрерывной продувкой, как и любого другого инновационного проекта, требует тщательного экономического обоснования. Это позволяет оценить целесообразность инвестиций и прогнозировать отдачу от проекта. Экономическая эффективность определяется как соотношение достигнутого экономического результата к затратам, вызвавшим этот результат.

Основные источники экономического эффекта от внедрения САУ:

1. Снижение эксплуатационных затрат:

Экономия топлива: Оптимизация режимов работы котла и утилизация тепла продувочной воды приводят к снижению удельного расхода топлива. Исследования показывают, что внедрение САУ на ТЭС может снизить удельный расход топлива на 1-3%. Утилизация тепла непрерывной продувки в системе деаэрации или для подогрева подпиточной воды позволяет экономить до 0,5-1% топлива, используемого для производства пара, а также снижает потребность в охлаждающей воде.
Сокращение расходов на техническое обслуживание и ремонт: Стабильный водный режим предотвращает накипеобразование и коррозию, что продлевает срок службы оборудования и снижает частоту ремонтов.
Экономия реагентов для водоподготовки: Более точное регулирование продувки снижает объем удаляемой воды, что уменьшает потребность в химически очищенной воде и, соответственно, в реагентах.

2. Повышение надежности и качества тепло- и электроснабжения: Снижение риска аварий, стабильность параметров пара и повышение общей надежности работы ПГУ обеспечивает бесперебойное снабжение потребителей.

3. Оптимизация режимов работы ТЭС: САУ позволяет поддерживать параметры на оптимальном уровне, адаптируясь к изменяющейся нагрузке, что приводит к повышению общего КПД станции.

4. Сокращение трудозатрат и численности обслуживающего персонала: Автоматизация рутинных операций снижает нагрузку на персонал и позволяет перераспределить его на более сложные задачи. Автоматизация технологических процессов на ТЭС может привести к сокращению численности оперативного и ремонтного персонала на 10-20% благодаря централизации управления, удаленному мониторингу и снижению необходимости ручных операций.

5. Предотвращение аварий и продление срока службы оборудования: Предиктивное обслуживание и своевременное реагирование на отклонения предотвращают серьезные поломки и увеличивают межремонтный период оборудования.

Методика расчета экономической эффективности включает следующие этапы:

1. Определение капитальных вложений (K₀):
Это суммарные затраты на реализацию проекта САУ:

Стоимость приобретения комплексов технических средств (контроллеры, датчики, исполнительные механизмы, ИБП).
Стоимость разработки и приобретения программного обеспечения (базового и прикладного).
Затраты на монтаж и наладку оборудования.
Заработная плата специалистов (инженеры-проектировщики, программисты, монтажники, наладчики).
Затраты на использование вычислительной техники (если не включены в стоимость ПО).
Накладные расходы (транспорт, командировки, административные издержки).

2. Расчет ежегодной экономии (ΔC):
Это сумма всех видов снижения эксплуатационных расходов, достигнутых благодаря внедрению САУ:

ΔC = Э_{топлива} + Э_{химводоочистки} + Э_ТОиР + Э_{персонала} + …
Э_{топлива} = (ΔУРТ / 100) × Годовой расход топлива × Стоимость топлива, где ΔУРТ — процент снижения удельного расхода топлива.
Э_{химводоочистки} = (ΔV_{продувки} / 100) × Годовой объем продувки × Стоимость обработки 1 м³ воды.
Э_{персонала} = Количество сокращенного персонала × Среднегодовая зарплата с отчислениями.

3. Определение налогооблагаемой прибыли (П_н.обл) и чистой прибыли (П_ч):

П_н.обл = ΔC – Амортизация – Прочие расходы
П_ч = П_н.обл × (1 – Ставка налога на прибыль)

4. Расчет коэффициента экономической эффективности проекта (K_{эк.эф.пр}):
Отражает доходность инвестиций.

K_{эк.эф.пр} = П_ч / K₀

5. Расчет срока окупаемости проекта (T_ок):
Показывает, за какой период времени капитальные вложения окупятся за счет получаемой чистой прибыли.

T_ок = K₀ / П_ч

Примерные расчеты:
Предположим, что капитальные вложения в САУ составят K₀ = 10 млн. рублей.
Годовая экономия (ΔC) за счет снижения расхода топлива (0,5-1%) и оптимизации продувки может составить, например, 3 млн. рублей.
Тогда, без учета амортизации и налогов, срок окупаемости будет около 3-4 лет. С учетом всех факторов, срок окупаемости проектов автоматизации на ТЭС обычно составляет от 2 до 5 лет, что является привлекательным показателем для инвестиций.

Существуют более сложные методики, учитывающие дисконтирование денежных потоков, риски и неопределенности, которые позволяют определить приоритетность внедрения инновационных систем автоматического регулирования на ТЭС исходя из их комплексного экономического эффекта. Использование этих методов позволяет не только оценить рентабельность проекта, но и принять обоснованное управленческое решение.

Заключение

Настоящая дипломная работа представляет собой комплексное исследование и разработку Системы Автоматического Управления непрерывной продувкой котла-утилизатора E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210, являющегося частью парогазовой установки ПГУ-180 на Первомайской ТЭЦ. Поставленные цели и задачи были успешно достигнуты.

В ходе работы был проведен глубокий анализ объекта автоматизации, включая детальное изучение конструкции и принципа работы котла-утилизатора, его роли в составе ПГУ-180 и особенностей Первомайской ТЭЦ как теплофикационной станции. Была всесторонне рассмотрена технология непрерывной продувки барабанного котла, ее назначение, ключевые параметры и факторы, влияющие на процесс. Выявлены недостатки существующих подходов и обоснована актуальность разработки новой, более совершенной САУ.

Центральным этапом исследования стало математическое моделирование объекта управления. Разработанная модель процесса непрерывной продувки учитывает его тепловую инерционность и запаздывание, что критически важно для проектирования эффективных регуляторов. Анализ динамических характеристик подтвердил адекватность и точность модели для различных режимов работы котла, с допустимыми погрешностями в пределах 3-5% для основных технологических параметров.

На основе теоретических изысканий был выполнен проект САУ непрерывной продувкой. Обоснован выбор комплексов технических средств, включая отечественные ПТК «Космотроника-Венец», датчики электропроводности (ДПК), расхода (МЕТРАН), давления (АИР), температуры (ТСП/ТСМ), а также регулирующие клапаны. Разработаны функциональные схемы автоматизации, детально описывающие структуру системы и взаимодействие ее элементов. Выбрано базовое и прикладное программное обеспечение, в том числе отечественные SCADA/HMI системы, обеспечивающие эффективный мониторинг и управление. Ключевым аспектом стала разработка алгоритмов ПИД-регулирования, а также логики технологических защит и блокировок, гарантирующих безопасную и надежную работу котла.

Особое внимание уделено вопросам охраны труда и промышленной безопасности. Предложены мероприятия, соответствующие Федеральным нормам и правилам, а также ГОСТам, регулирующим эксплуатацию оборудования под давлением и систем автоматизации на ТЭС. Проведен расчет экономической эффективности, который показал значительный потенциал снижения эксплуатационных затрат (на 1-3% по топливу, до 0,5-1% за счет утилизации тепла продувки), сокращения численности персонала (на 10-20%), предотвращения аварий и увеличения срока службы оборудования. Прогнозируемый срок окупаемости проекта, как правило, составляет 2-5 лет, что делает его экономически привлекательным.

Практическая значимость разработанной САУ заключается в том, что ее внедрение позволит Первомайской ТЭЦ:

Повысить эффективность использования топлива за счет оптимизации водного режима и снижения теплопотерь.
Увеличить надежность и безопасность эксплуатации котла-утилизатора, предотвращая накипеобразование, коррозию и унос солей.
Снизить эксплуатационные расходы на химическую водоподготовку, ремонты и обслуживание.
Улучшить экологические показатели за счет более стабильной работы оборудования.

Перспективы дальнейших исследований включают разработку адаптивных и интеллектуальных алгоритмов управления на основе предиктивного анализа, а также более глубокое изучение влияния качества исходной воды на динамику процесса продувки и возможности интеграции САУ непрерывной продувкой в единую систему оптимизации всей парогазовой установки. Внедрение предложенных решений станет важным шагом к дальнейшей модернизации Первомайской ТЭЦ и повышению ее конкурентоспособности в энергетическом секторе.

Список использованной литературы

Методические указания по объёму технологических измерений, сигнализации, автоматического регулирования на тепловых электростанциях. Л.8.1.
СО. 34.35.101-2003. ЦПТИ ОРГРЭС, Москва, 2004.
Методические указания по объёму технологических измерений, сигнализации, автоматического регулирования на тепловых электростанциях с ПГУ, оснащенных АСУ ТП. РД 153-34.1-35.104-2001. Служба передового опыта ОРГРЭС, Москва, 2002.
Котёл-утилизатор Е-99,5/13,5-7,61/0,59-545/210 для ПГУ-180. Пароводяной тракт высокого, низкого давлений и питательного узла. Схема расположения. Черт. 09.00.00.009 С7, изм 2.
Котёл-утилизатор Е-99,5/13,5-7,61/0,59-545/210 для ПГУ-180. Пароводяной тракт низкого давления. PI-диаграмма. Черт. 09.00.00.004 С2, изм.2.
Котёл-утилизатор Е-99,5/13,5-7,61/0,59-545/210 для ПГУ-180. Пароводяной тракт высокого давления. PI-диаграмма. Черт. 09.00.00.005 С2, изм 1.
Котёл-утилизатор Е-99,5/13,5-7,61/0,59-545/210 для ПГУ-180. Тракт газовый. PI-диаграмма. Черт. 09.00.00.006 С2, изм 1.
Котёл-утилизатор Е-99,5/13,5-7,61/0,59-545/210 для ПГУ-180. Результаты теплогидравлических расчетов. 09.00.053 РР.
Котёл-утилизатор Е-99,5/13,5-7,61/0,59-545/210 для ПГУ-180. Алгоритмы автоматического регулирования. Техническое задание на проектирование. 09.00.352 ТЗ, изм 1.
Котёл-утилизатор Е-99,5/13,5-7,61/0,59-545/210. Алгоритмы технологических защит и блокировок. Техническое задание на проектирование. 09.00.354 ТЗ, изм 1.
Автоматизация непрерывной продувки барабанного котла. URL: http://www.sibai.ru/content/avtomatizatsiya-neprerivnoj-produvki-barabannogo-kotla
Утилизация тепла непрерывной продувки паровых котлов. Вайз Инжиниринг. URL: https://wise-eng.by/utilizaciya-tepla-neprerivnoj-produvki-parovyh-kotlov/
Периодическая и непрерывная продувки котлов. 6 Января 2018. Энергетика и механика. URL: http://energo-mex.ru/news/periodicheskaja_i_neprer_pro/2018-01-06-69
Регулирование непрерывной продувки и расхода корректирующих добавок котловой воды. URL: https://studfile.net/preview/7915509/page:37/
Непрерывная (верхняя) продувка парового котла. URL: https://www.otboiler.ru/verhnyaya-produvka/
Периодическая и непрерывная продувка котла. Билеты для оператора котельной. URL: https://voprosy-otvety.ru/periodicheskaya-i-neprerivnaya-produvka-kotla
Обслуживание котлов во время работы. URL: https://voprosy-otvety.ru/obsluzhivanie-kotlov-vo-vremya-raboty
Что такое непрерывная продувка паровых котлов? ZOZEN котёл. URL: https://www.zozen.ru/news/what-is-continuous-blowdown-of-steam-boilers-1153
Регулирование непрерывной продувки, Автоматическое регулирование водогрейных котлов, Автоматическое регулирование вспомогательного оборудования котельных установок. Основы автоматизации тепловых процессов. Ozlib.com. URL: https://ozlib.com/543160/tehnika/regulirovanie_neprerivnoy_produvki
Автоматизированные системы регулирования тепловых процессов основного оборудования ТЭС и АЭС. URL: https://elib.bntu.by/bitstream/handle/data/6942/Avtomatizirovannye%20sistemy%20regulirovaniya%20teplovyh%20protsessov%20osnovnogo%20oborudovaniya%20TES%20i%20AES.pdf?sequence=1
Регулировочная арматура непрерывной продувки. URL: https://proterm.ru/images/instructions/gestra/k006_ru.pdf
Что такое продувка парового котла и для чего она нужна. Паргарант. URL: https://pargarant.ru/articles/chto-takoe-produvka-parovogo-kotla-i-dlya-chego-ona-nuzhna
Автоматизация непрерывной продувки котла Е-400-13,8-560. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/avtomatizatsiya-neprerivnoy-produvki-kotla-e-400-13-8-560/viewer
Непрерывная и периодическая продувка котла. Проектирование тепловых электростанций. URL: https://www.pr-t.ru/knowledge/neprerivnaya-i-periodicheskaya-produvka-kotla
Способы автоматического регулирования процесса непрерывной продувки барабанных котлов. Энергосбережение в котельных установках ТЭС и систем теплоснабжения. Studref.com. URL: https://studref.com/393167/tehnika/sposoby_avtomaticheskogo_regulirovaniya_rashoda_vody_neprer_produvki_parovyh_kotlov
Регулирование непрерывной продувки барабанных паровых котлов. URL: https://uchebniki.net/po-automatizaciya/12-9-regulirovanie-neprerivnoj-produvki-barabannyh-parovyh-kotlov.html
Математическая модель тепловых процессов парового котла теплоэлектростанции. Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/matematicheskaya-model-teplovyh-protsessov-parovogo-kotla-teploelektrostantsii
Непрерывная продувка парового котла по значению щёлочности котловой воды. Архив С.О.К. Журнал СОК, 2024. URL: https://journal.sok.ru/articles/nepreryvnaya-produvka-parovogo-kotla-po-znacheniyu-shchelochnosti-kotlovoy-vody/
Болков. Динамика и перспективы автоматизации в сфере тепловой энергетики в составе энерготехнологического комплекса. Надежность и безопасность энергетики. URL: https://nbe.esrae.ru/186-1215
Повышение эффективности ТЭС с помощью аналитики ICONICS. URL: https://www.mes-journal.ru/articles/archive/2013/3/544.html
Автоматизация работы ТЭЦ — повышение эффективности и надежности энергообеспечения. ИНФОПРО. URL: https://infopro.ru/blog/avtomatizatsiya-raboty-tets/
Типовой алгоритм расчета технико-экономических показателей мощных отопительных ТЭЦ. Нормативные базы ГОСТ/СП/СНиП. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200000021
Автоматизация технологических процессов и ее влияние на эффективность энергопроизводства ТЭС и АЭС. Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес». КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/avtomatizatsiya-tehnologicheskih-protsessov-i-ee-vliyanie-na-effektivnost-energoproizvodstva-tes-i-aes
Горожанинова. Оптимизация регуляторов котла-утилизатора ТЭЦ «Академическая». 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/optimizatsiya-regulyatorov-kotla-utilizatora-tets-akademicheskaya
Автоматизация тепловых электростанций, АСУ ТП теплоэнергетического оборудования. Школа для электрика. URL: https://electric-school.ru/avtomatizacia-tes.html
Метод технико-экономического обоснования проектных решений АСУТП с У. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metod-tehniko-ekonomicheskogo-obosnovaniya-proektnyh-resheniy-asutp-s-u
Повышение энергетической эффективности охладительного котла-утилизатора в условиях сталеплавильного производства. Информио. URL: https://informio.ru/publications/id5902/Povyishenie-energeticheskoi-effektivnosti-ohladitelnogo-kotla-utilizatora-v-usloviyah-staleplavilnogo-proizvodstva
Технико-экономическое обоснование создания тепловых электрических. URL: https://elib.spbgasu.ru/assets/files/elib/vsh/b_v_korotkova_t_yu_teh_ek_ob_sozd_tes_ch1.pdf
Пугач Владислав Владимирович. Реферат — Разработка системы автоматического управления котлом-утилизатором в условиях Зуевской ТЭС. URL: https://www.ronl.ru/referaty/otraslevye-tehnologii/41824/
Автоматизированные системы управления технологическими процессами электростанций. URL: https://elib.bntu.by/bitstream/handle/data/35165/Avtomatizirovannye_sistemy_upravleniya_tekhnologicheskimi_protsessami_elektrostantsiy.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Автоматизация котлов утилизаторов. ГК ЭлМетро. URL: https://elmetro.ru/resheniya/asutp-kotlov-utilizatorov/
Автоматизация парового котла БЭМ 25-1.4 с разработкой САУ соотношения топливо-возух. Homework.ru. URL: https://homework.ru/i/files/141014/141014-diplomnaya-rabota-avtomatizatsiya-parovogo-kotla-bem-25-1-4-s-razrabotkoy-sau-sootnosheniya-toplivo-vozu.pdf
Экономическая часть, технико-экономическое обоснование АСУ ТП. Модернизация нейтронных анализаторов раствора системы борного регулирования на Волгодонской АЭС. Studbooks.net. URL: https://studbooks.net/1572428/ekonomika/ekonomicheskaya_chast_tehniko_ekonomicheskoe_obosnovanie_asutp
Расчет продувки парового котла. Диалог специалистов АВОК. URL: https://www.abok.ru/for_specialist.php?id=37730
Расчет эффективности использования продувочной воды котлов для подогрева химически очищенной воды атмосферного деаэратора. ResearchGate. URL: https://www.researchgate.net/publication/374668615_RASCT_EFFEKTIVNOSTI_ISPOLZOVANIA_PRODUVOCNOJ_VODY_KOTLOV_DLA_PODOGREVA_HIMICESKI_OCISENNOJ_VODY_ATMOSFERNOGO_DEAERATORA
Методика расчета экономической эффективности инвариантной системы автоматического регулирования уровня воды в барабане котла. Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metodika-rascheta-ekonomicheskoy-effektivnosti-invariantnoy-sistemy-avtomaticheskogo-regulirovaniya-urovnya-vody-v-barabane-kotla
Методика моделирования газотурбинных и парогазовых установок большой. Электричество. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metodika-modelirovaniya-gazoturbinnyh-i-parogazovyh-ustanovok-bolshoy
Математическая модель барабанного котла-утилизатора как объекта управления. Статья в журнале «Молодой ученый». URL: https://moluch.ru/archive/21/2174/
Математическая модель парового котла-утилизатора. URL: https://elib.bntu.by/bitstream/handle/data/32612/Matematicheskaya%20model%20parovogo%20kotla-utilizatora.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Динамическая модель котла-утилизатора на базе рекуррентной нейронной сети. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/dinamicheskaya-model-kotla-utilizatora-na-baze-rekurrentnoy-neyronnoy-seti
Математическая модель системы «котел – теплоутилизатор». Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение». КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/matematicheskaya-model-sistemy-kotel-teploutilizator
Технические характеристики котлов-утилизаторов: Конструкция, материалы и стратегии управления. URL: https://www.siberian-scientific-review.ru/files/articles/2023/12/a12.pdf
Котлы-утилизаторы (ку). URL: https://uchebniki.net/po-teplotehnika/kotly-utilizatory.html
Парогазовые и газотурбинные установки. URL: https://elib.spbstu.ru/dl/3/3055.pdf
Динамическая модель котла-утилизатора на базе рекуррентной. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42385806
Диссертация на тему «Обоснование выбора математических моделей газотурбинных и парогазовых установок для расчетов переходных процессов в электроэнергетической системе. disserCat. URL: https://www.dissercat.com/content/obosnovanie-vybora-matematicheskikh-modelei-gazoturbinnykh-i-parogazovykh-ustanovok-dlya-rasche
Динамическая модель котла-утилизатора на базе рекуррентной нейронной сети. Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/dinamicheskaya-model-kotla-utilizatora-na-baze-rekurrentnoy-neyronnoy-seti-1
Автоматизация непрерывной продувки барабанного котла. CORE. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/196345686.pdf
Создание и развитие парогазовых и газопаровых установок, их классификация. URL: https://energetika.esrae.ru/198-1240
Парогазовые установки. Научно-техническая библиотека. URL: https://www.nstu.ru/file.axd?file=715_uchebnoe_posobie_borush_o.v._grigoreva_o.k._parogazovye_ustanovki_2016.pdf
Продувка котла. АДЛ. URL: https://adl.ru/catalog/prodavca/avtomatika-dlya-kotlov-i-kotelnyh/produvka-kotla
Математическая модель тепловых процессов парового котла теплоэлектростанции. Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/matematicheskaya-model-teplovyh-protsessov-parovogo-kotla-teploelektrostantsii-1
Динамическая модель водогрейного котла-утилизатора. Текст научной статьи по специальности «Физика. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/dinamicheskaya-model-vodogreynogo-kotlaultilizatora
Структурная и параметрическая идентификация котельного агрегата как многомерного объекта. Статья в журнале «Молодой ученый». URL: https://moluch.ru/archive/416/91994/
Котел-утилизатор. SU 354215. База патентов СССР. URL: https://patents.su/2-354215-kotel-utilizator.html
Реализация цикла создания отечественной газовой турбины во взаимодействии конструкторского бюро изготовителя и генерирующей компании. Энергетическая политика. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/realizatsiya-tsikla-sozdaniya-otechestvennoy-gazovoyturbiny-vo-vzaimodeystvii-konstruktorskogo-byuroizgotovitelya-i-generiruyuschey-kompanii
АСУ ТП электростанций. ПИК ПРОГРЕСС. URL: https://pik-progress.ru/solutions/asutp-elektrostancij/
Построение надежных АСУ ТП объектов энергетики. Журнал ИСУП. URL: https://isup.ru/articles/7/7772/
Программное обеспечение ПТК АСУ ТП и локальных САУ. ЭНЕРГОТЕСТ — высокое качество в сжатые сроки! URL: https://energotesst.ru/services/razrabotka-po/
Автоматизация технологических процессов и производств. НИЦ ВШТЭ. URL: https://www.sutd.ru/upload/nauka/NI_centr_VSH_TE/2017/surikov.pdf
Программное обеспечение. АСУТП КОНУС. URL: https://asutp-konus.ru/uslugi/razrabotka_po/
Разработка программного обеспечения для систем автоматизации АСУ ТП. ALLICS. URL: https://allics.ru/uslugi/razrabotka-po-dlya-asu-tp
Клапаны продувки котлов. Академия Тепла. URL: https://aptepla.ru/katalog/truboprovodnaya-armatura/kotlovaya-avtomatika/klapany-produvki-kotlov
Дипломная работа: Автоматизация котла-утилизатора E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210 для ПГУ-180 Первомайской ТЭЦ с разработкой Системы Автоматического управления (САУ) непрерывной продувкой в контуре высокого давления. Homework.ru. URL: https://homework.ru/i/files/141014/141014-diplomnaya-rabota-avtomatizatsiya-kotla-utilizatora-e-99-5-13-5-7-6-0-59-545-210-dlya-pgu-180-pervomayskoy-tets-s-razrabotkoy-sistemy.pdf
Способ управления клапаном периодической продувки барабанного котла и устройство для его осуществления. RU2516989C1. Google Patents. URL: https://patents.google.com/patent/RU2516989C1/ru
Автоматизация ТПиПвНГП_Проектирование систем автоматизации. Астраханский государственный технический университет, 2024. URL: https://www.astu.org/Content/files/document/faculty/power/Автоматизация_ТПиПвНГП_Проектирование_систем_автоматизации.pdf
Автоматика для котельных, ГВС, отопления, и вентиляции. Союз-Прибор. URL: https://sp.ru/catalog/avtomatika-dlya-kotelnyh/
Функциональные схемы автоматизации. Лесотехнический университет. URL: https://ftf.spbftu.ru/download/metodichki/fsa.pdf
САУ-У. Контроллер для управления насосом. Описание. Акутек. URL: https://aqteck.ua/ru/produkciya/kontrolery-urovnya/sau-u-opisanie
Купить датчики и комплектующие для автоматики котлов и котельных. АО Ирбис. URL: https://irbis-m.ru/catalog/datchiki-i-komplektuyuschie-dlya-avtomatiki-kotlov-i-kotelnyh/
Приборы автоматики для автоматизации котельной. Донские Измерительные Системы. URL: https://don-is.ru/avtomatizatsiya-kotelnykh/pribory-avtomatiki-dlya-avtomatizatsii-kotelnoj/
САУ-У.Щ11 контроллер для управления группой насосов с чередованием. URL: https://www.voda-teplo.ru/catalog/elektrooborudovanie_i_avtomatika/kontrollery_urovnja_i_nasosov/kontroller_dlya_upravleniya_gruppoy_nasosov_s_cheredovaniem_sau_u_sch11/
САУ-У. Контроллер для управления насосом. Сопутствующие товары. Акутек. URL: https://aqteck.ua/ru/produkciya/kontrolery-urovnya/sau-u-opisanie/sputnik/
АСУ ТП управления котлом. Энергоэффект. URL: https://energoeffect.ru/asutp-kotla/
Автоматизация котлов. АСУ ТП котлоагрегата. НПФ ‘КРУГ’. URL: https://krug2000.ru/resheniya/asutp-kotloagregata/
ST-380. Контроллеры для управления сауной. TECH Controllers. URL: https://www.tech-controllers.ru/product/st-380-kontrollery-dlya-upravleniya-saunoy
АСУ ТП многотопливного котла. Fastwel. URL: https://www.fastwel.ru/solutions/asutp-mnogotoplivnogo-kotla/
Контроллер для управления системой подающих насосов САУ-У.Щ11 купить в России. URL: https://www.alfaopt.com/product/kontroller-dlya-upravleniya-sistemoy-podayushchih-nasosov-sau-u.shch11/
Котлы-утилизаторы: техника безопасности при эксплуатации. ЗНАК-Комплект. URL: https://znak-komplekt.ru/articles/oborudovanie/stati-po-ohrane-truda/oborudovanie/kotly-utilizatory-tehnika-bezopasnosti-pri-ekspluatatsii.html
Безопасность оборудования, работающего под избыточным давлением О. professia-uc.ru. URL: https://professia-uc.ru/blog/bezopasnost-oborudovaniya-rabotayushchego-pod-izbytochnym-davleniem-o
Охрана труда при эксплуатации паровых и водогрейных котлов. URL: https://ohranatruda.by/articles/2780
Требования охраны труда при проведении работ в машинно-котельных отделениях. КонсультантПлюс. URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_160351/a2489e240a5a41768c7410064f26198f7e2164a2/
Основные руководящие документы и требования к АСУ ТП в области теплоэнергетики. URL: https://pandia.ru/text/78/337/32252.php
Статья Техника безопасности в котельной. URL: https://vsegost.com/catalog/56/67676/
Инструкция по охране труда при обслуживании водогрейных котлов. URL: https://ot.by/instrukcii/1647/
Правила по охране труда при производстве котельных работ и металлических конструкций. ПОТ РО-14000-003-98. URL: https://docs.cntd.ru/document/901700683
Инструкция по охране труда для персонала по обслуживанию котлов с электрообогревом. РосТепло.ru. URL: https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_base/inst_ohrana_truda_electr.htm
Повышение технической безопасности за счёт внедрения парогазотурбинных установок на тепловых электрических станциях. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenie-tehnicheskoy-bezopasnosti-za-schyot-vnedreniya-parogazoturbinnyh-ustanovok-na-teplovyh-elektricheskih-stantsiyah
Общие технические требования к программно-техническим комплексам для АСУ ТП тепловых электростанций. Охрана труда. URL: https://ohranatruda.ru/ot_biblio/norma/293309/
Требования охраны труда при эксплуатации котельных. КонсультантПлюс. URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_160351/e2e584f97127b409c91d6438816c5b52a5146c36/
Парогазовые и газотурбинные установки тепловых электростанций (ПГУ и ГТУ ТЭС). URL: https://uchebniki.net/po-teplotehnika/1-3-parogazovye-gazoturbinnye-ustanovki-teplovyh-elektrostantsij-pgu-gty-tes.html
АСУТП и АСОДУ для теплоэнергетики. АБС ЗЭиМ Автоматизация. URL: https://abszeim.ru/resheniya/asutp_i_asodu_dlya_teploenergetiki/
Стандарт предприятия. Байкальская Энергетическая Компания. URL: https://www.irkutskenergo.ru/documents/files/54070_STP_BEK.303.101-2020.pdf
ПГУ на Вологодской ТЭЦ – дополнительный импульс к развитию города. URL: https://rosenergoatom.ru/pressroom/smi-o-nas/49528/
Методика расчета экономической эффективности внедрения инновационных. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20233481
Требования к АСУ ТП автоматизированным системам управления энергообъектами. URL: https://energotesst.ru/trebovaniya-k-asutp/
Ростехнадзор выявил 65 нарушений безопасности на Омской ТЭЦ-4. ЭнергоНьюс. URL: https://energo-news.ru/archives/187971
Расчет экономического эффекта от внедрения системы автоматизации. URL: https://antegra.ru/raschet-ekonomicheskogo-effekta-ot-vnedreniya-sistemy-avtomatizacii/
Методика расчета экономической эффективности внедрения инновационных систем автоматического регулирования ТЭC1 (часть первая). Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение». КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metodika-rascheta-ekonomicheskoy-effektivnosti-vnedreniya-innovatsionnyh-sistem-avtomaticheskogo-regulirovaniya-tes1-chast
Что такое Парогазовая электростанция (ПГЭС)? Neftegaz.RU. URL: https://neftegaz.ru/tech_library/energetika/141708-parogazovaya-elektrostantsiya-pges/
Как рассчитать экономическую эффективность внедрения ЕСМ-систем. URL: https://ecm-consulting.ru/articles/kak-rasschitat-ekonomicheskuyu-effektivnost-vnedreniya-esm-sistem/
Расчет экономической эффективности внедрения новых технологических. БНТУ. URL: https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/8302/Raschet_ekonomicheskoy_effektivnosti_vnedreniya_novykh_tekhnologicheskikh_protsessov.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Разработка Системы Автоматического Управления Непрерывной Продувкой Котла-Утилизатора E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210 ПГУ-180 Первомайской ТЭЦ

Теоретические основы и объект автоматизации

Общие сведения о парогазовых установках (ПГУ) и их применение в энергетике

Характеристика объекта автоматизации: ПГУ-180 Первомайской ТЭЦ

Котел-утилизатор E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210: Конструкция и принцип работы

Технологический процесс непрерывной продувки барабанного котла

Анализ процесса непрерывной продувки и требования к ее автоматическому регулированию

Параметры и факторы, влияющие на непрерывную продувку

Существующие схемы автоматического регулирования непрерывной продувки

Технико-экономическое обоснование целесообразности разработки новой САУ

Математическое моделирование объекта управления

Принципы моделирования тепловых процессов в котлах-утилизаторах

Разработка математической модели процесса непрерывной продувки

Динамические характеристики и адекватность модели

Проектирование Системы Автоматического Управления непрерывной продувкой

Выбор комплексов технических средств (КТС) для САУ

Разработка функциональных схем автоматизации (ФСА)

Выбор программного обеспечения (ПО) и интеграция SCADA/HMI системы

Разработка алгоритмов автоматического регулирования, технологических защит и блокировок

Охрана труда и экономическая эффективность проекта

Мероприятия по охране труда и промышленной безопасности при эксплуатации САУ

Методика расчета экономической эффективности внедрения САУ

Заключение

Список использованной литературы

Структура затрат на производство и реализацию продукции на предприятии и ее влияние на основные финансовые результаты 2

Механизм жилищно-ипотечного кредитования в России: актуальные тенденции, вызовы и перспективы развития до 2030 года

Как написать дипломную работу по теме брачного договора — структура, содержание и юридические тонкости

Оценка стоимости предприятия (на примере ИП Чепкасова Н.А.) с целью расширения сферы деятельности

Взаимодействие дошкольной образовательной организации и семьи как условие успешной подготовки ребенка к школе

Комплексное исследование и оценка финансового состояния предприятия: методологическое руководство для академических работ и практического применения

Теоретические основы и объект автоматизации

Общие сведения о парогазовых установках (ПГУ) и их применение в энергетике

Характеристика объекта автоматизации: ПГУ-180 Первомайской ТЭЦ

Котел-утилизатор E-99,5/13,5-7,6/0,59-545/210: Конструкция и принцип работы

Технологический процесс непрерывной продувки барабанного котла

Анализ процесса непрерывной продувки и требования к ее автоматическому регулированию

Параметры и факторы, влияющие на непрерывную продувку

Существующие схемы автоматического регулирования непрерывной продувки

Технико-экономическое обоснование целесообразности разработки новой САУ

Математическое моделирование объекта управления

Принципы моделирования тепловых процессов в котлах-утилизаторах

Разработка математической модели процесса непрерывной продувки

Динамические характеристики и адекватность модели

Проектирование Системы Автоматического Управления непрерывной продувкой

Выбор комплексов технических средств (КТС) для САУ

Разработка функциональных схем автоматизации (ФСА)

Выбор программного обеспечения (ПО) и интеграция SCADA/HMI системы

Разработка алгоритмов автоматического регулирования, технологических защит и блокировок

Охрана труда и экономическая эффективность проекта

Мероприятия по охране труда и промышленной безопасности при эксплуатации САУ

Методика расчета экономической эффективности внедрения САУ

Заключение

Список использованной литературы

С этим материалом также изучают

Похожие записи