Одним из основных направлений производственной деятельности завода являются работы по внедрению электрогидравлических систем регулирования (ЭГСР) турбин на объектах энергетики, металлургии, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известно, что качественное регулирование параметров паровой турбины (частоты вращения, мощность, давление пара в регулируемых отборах) обеспечивает стабильные показатели с максимально возможным КПД, а также повышает надежность оборудования. Посредственное (некачественное) регулирование часто приводит к необходимости ручного управления, либо частого вмешательства машиниста для устранения колебаний регулируемого параметра. Такое ручное управление (регулирование) приводит к неэффективной работе, повышает риск отказа оборудования и сбоя в технологическом процессе. Это также может привести к сокращению межремонтного периода, увеличению времени пусковых операций после ремонтов и как следствие удорожание производства электрической и тепловой энергии.

Учитывая современные требования к теплотехническому оборудованию и решая задачи повышения уровня автоматизации электростанций, завод предлагает к внедрению ЭГСР, исключительно собственного производства, которые проектируются и изготавливаются, как для действующих турбин электрических станций, турбокомпрессоров ТЭЦ-ПВС, так и по заявкам заводов-изготовителей турбин.

Цель

Обеспечение надежного, непрерывного и качественного управления, регулирование турбины во всех допустимых по техническим условиям технологических режимах работы турбины, а также в аварийных ситуациях является основной целью создания электрогидравлической системы регулирования.

Назначение и состав

Основываясь на принципах безотказной и безаварийной работы, принятых в энергетике, ЭГСР изготавливается, как самодостаточная и максимально автономная система с высокой эксплуатационной готовностью. ЭГСР оснащена дублированным турбинным контроллером, работающим по принципу «горячего» резервирования, в котором реализованы все функции регулирования и защиты. Высокий коэффициент готовности ЭГСР, отсутствие ухудшения с течением времени характеристик и потребности выполнения повторных настроек, делают систему всегда готовой к работе, несмотря на любое время простоя.

ЭГСР состоит из трех основных частей: гидравлической (ГЧСР), электрогидравлических преобразователей (ЭГП) и электрической (ЭЧСР).

Гидравлическая часть предназначена для перемещения регулирующих клапанов и поворотных диафрагм с помощью сервомоторов, а также своевременного закрытия сервомоторов, в случае срабатывания гидравлических защитных устройств.

Электрогидравлические преобразователи предназначены для обеспечения передачи управляющих сигналов турбинного контроллера в гидравлическую часть для управления сервомоторами регулирующих клапанов и поворотной диафрагмы.

Электрическая часть выполняет измерение основных параметров системы регулирования турбины. С помощью турбинного контроллера происходит анализ ее состояния и выработка управляющих сигналов для регулирования и противоразгонной защиты.

ЭЧСР предназначена для управления частотой вращения ротора турбины при пусках, остановах и синхронизации генератора с сетью, управления мощностью турбогенератора, управления давлением пара в производственном и теплофикационном отборах турбины, а также температуры сетевой воды.

Рис. Функциональная схема электрогидравлической системы регулирования и защиты паровой турбины

В состав ЭЧСР входят:

• шкаф местного управления турбиной с локальной панелью управления и с оборудованием для управления ЭГП;
• шкаф управления с турбинным контроллером, выполненный на двух промышленных контроллерах дублированных по схеме «горячего» резервирования, в котором реализуются все функции регулирования и защиты;
• автоматизированное рабочее место машиниста (АРМ).
• станция архивации и инженерная станция.

Контроль и управление ЭЧСР организованы на специализированных видеокадрах АРМа машиниста, расположенного в оперативном контуре щита управления турбоагрегатом.

Экраны ЭЧСР на АРМ машиниста содержат:

• видеокадры сигнализаций и защит;
• видеокадры для просмотра архивных данных ЭГСР;
• необходимые органы управления задатчиками и переключатели режимов;
• индикаторы величины задатчиков регуляторов, положения сервомоторов, регулируемых величин;
• окно визуализации графиков параметров ЭГСР в реальном масштабе времени и в режиме ретроспективы.

АРМ машиниста обеспечивает возможность управления турбиной:

• в режиме испытаний;
• в режиме пуска и останова;
• в нормальных режимах работы турбоустановки при автоматическом или ручном управлении электрической нагрузкой турбины;
• при технологических ограничениях;
• в аварийных режимах турбоагрегата и энергосистемы;
• в послеаварийных режимах энергосистемы.

ЭГСР выполняет следующие функции:

• нормированное первичное регулирование частоты вращения ротора турбины с нечувствительностью не более ±10мГц;
• регулирование мощности по пропорционально-интегральному закону с точностью не хуже ±0,5МВт;
• регулирование давления пара в производственном отборе;
• регулирование давления пара в теплофикационном отборе;
• регулирование температуры, либо нагрева сетевой воды;
• эффективная частотная коррекция регулятора мощности при отклонении частоты сети за программируемые уставки;
• формирование режимных переключений;
• режим ручного управления;
• эффективное ограничение ряда параметров:
  • ограничительное регулирование минимального давления свежего пара (путем разгрузки турбины);
  • ограничительное регулирование максимального давления пара в производственном отборе;
  • ограничительное регулирование максимального давления пара в камере регулирующей ступени цилиндра высокого давления;
  • ограничительное регулирование максимального давления пара в теплофикационном отборе;
  • эффективное ограничение частоты вращения при внезапном полном либо неполном (с сохранением собственных нужд) сбросе нагрузки с отключением и без отключения генератора от сети;
  • поддержание испытаний при проверке плотности стопорных и регулирующих клапанов;
• автоматизация процесса разворота и нагружения турбоагрегата:
  • инициализация гидравлической защиты по сигналам от АСУ ТП, либо по команде машиниста;
  • прохождение при развороте критических зон с заданным темпом;
  • автоматическое изменение темпа задатчика скорости в режиме синхронизации.
• функции противоразгонного управления;
• функции противоразгонной защиты, реализуемые как в турбинном контроллере, так и с помощью независимой 3-х канальной системы контроля скорости и защиты от превышения частоты вращения для каждого полукомплекта ЭЧСР. Описанная конфигурация полностью соответствует требованиям ГОСТ Р МЭК 61508 (IEC 61508) по уровню полноты безопасности SIL3.
• безударный переход под нагрузкой с одного регулируемого параметра на другой по команде от АСУТП, либо по команде от машиниста;
• автоматический, безударный переход с одного регулятора на другой при технологической необходимости;
• формирование сигнала на отключение турбины по факту недопустимого повышения углового ускорения ротора турбины и передача его в цепи управления электромагнитами отключения турбины;
• противоаварийное управление по командам противоаварийной автоматики;
• тестирование каналов противоразгонной защиты на остановленной турбине, на холостом ходу и под нагрузкой без повышения частоты вращения;
• автоматический переход в ручной режим управления контуром при отказе датчика регулируемого параметра – «стратегия выживания»;
• автоматический переход ЭГСР на автономный режим работы при отказе связи с АСУТП турбоагрегата;
• постоянная самодиагностика электронной части с сигнализацией выявленных отказов и отклонений параметров САР.

Сегодня производственные возможности завода позволяют в сжатые сроки разработать, произвести и внедрить систему автоматического регулирования турбины на основе контроллеров, например, как Казахстанского производителя - фирмы «TREI» и Российских фирм производителей, таких как «Фаствел», «Модульные Системы Торнадо», так и зарубежных «Siemens», «Valmet», «Emerson» и других. В качестве исполнительных механизмов КТМЗ может предложить, как электрогидравлические преобразователи собственного производства, зарекомендовавшие себя, как исключительно надежный элемент, так и линейные приводы «Exlar», «Диаконт» и ЭГП-Сумматоры производства ЛМЗ.

Внедрение ЭГСР на бывшей в эксплуатации турбине позволяет в короткие сроки:

• придать новое качество изношенному и устаревшему оборудованию;
• повысить экономические показатели;
• обеспечить линеаризацию статической характеристики за счет демонтажа изношенных механогидравлических узлов САР и реализации их функций в турбинном контроллере и как следствие сократить затраты на обслуживание и ремонты;
• увеличить надежность;
• снизить затраты на ремонты;
• сократить трудозатраты на обслуживание, а также обеспечить возможность связи технологического процесса управления турбиной с АСУ ТП и далее с системами телемеханики и АСКУЭ в автоматическом режиме.

За более чем 40-летний производственный опыт и рост в сфере промышленной автоматизации нами отработаны проекты привязки системы ко многим типам турбин различных заводов-изготовителей, хорошо отлажена технология монтажа ЭГСР, которая выполняется за 20-25 суток в зависимости от типа турбины.

В типовом проекте ЭГСР реализуются ставшие практически стандартными решения и функциональные возможности:

• дублирование и троирование ответственных элементов ЭГСР;
• регулирование частоты вращения с использованием пропорционально-интегрального регулятора на холостом ходу, упрощающее синхронизацию с сетью;
• использование анализа динамики повышения частоты вращения ротора для эффективного ограничения частоты вращения при сбросах нагрузки;
• специальные алгоритмы, обеспечивающие взаимодействие контуров регулирования (так называемая «взаимопомощь регуляторов»);
• обеспечение функций противоразгонной защиты с поддержкой проверки каналов без разгона турбины;
• пропорционально-интегральное регулирование мощности с обратной связью по активной мощности генератора и частотной коррекцией для обеспечения первичного регулирования частоты;
• регулирование давления пара в отборах с заданной степенью неравномерности;
• дополнительные ограничительные регуляторы давления в регулируемых отборах пара, дублирующие функции гидравлических систем защиты отборов;
• защита по выходу генератора в асинхронный режим;
• программно-аппаратные решения обеспечивающие «стратегию выживания» системы.

При проведении работ по автоматизации, наряду с применяемым оборудованием собственного производства, нами предлагается оборудование известных мировых производителей, таких как «Jaquet AG», «Lenord+Bauer», «Solartron Metrology», «Honeywell», «Baluff», «Siemens» и другие.

Это обеспечивает:

• унификацию оборудования Заказчика;
• интеграцию системы регулирования турбины в существующие автоматизированные и информационные системы станции на единых средствах;
• оптимизацию затрат на последующее ремонтное обслуживание;
• сведение к минимуму зависимость Заказчика от производителя после внедрения оборудования.

Информация по предлагаемым работам, входящим в комплекс услуг по модернизации САР паровых турбин, представлена в соответствующем подразделе «Этапы выполняемых работ».