Цель создания ПТК ЭЧСРиЗ:

  • автоматизация процессов управления турбины, обеспечивающая надежное и качественное управление, регулирование и защиту турбины во всех допустимых по техническим условиям технологических режимах работы и в аварийных ситуациях.

Назначение и состав ПТК ЭЧСРиЗ

ПТК ЭЧСРиЗ является неотъемлемой частью электрогидравлической системы регулирования и защиты турбины, обеспечивающей гарантируемые производителем характеристики турбоагрегата, как объекта управления, и предназначен для:

  • реализации алгоритмов управления и защиты турбины во всех режимах работы;
  • формирования управляющих воздействий и передачи их в гидравлическую часть системы регулирования и защиты;
  • обеспечения взаимодействия с АСУТП электростанции и со средствами диспетчерского и противоаварийного управления энергосистемы;
  • обеспечения связи с оператором (машинистом) турбины.

В состав ПТК ЭЧСРиЗ входят две подсистемы:

  • электронная части системы регулирования (ЭЧСР);
  • электронная части системы защиты (ЭЧСЗ).

Подсистемы ЭЧСР и ЭЧСЗ выполняются на идентичных технических средствах. Количество шкафов, контроллеров и распределение функций между ними определяются требованиями проекта и конечного Заказчика.

В общем случае в состав ПТК ЭЧСРиЗ входят:

  • Шкафы контроллеров ЭЛИКОНТ-100;
  • АРМы операторов-машинистов турбины;
  • АРМы инженеров;
  • Шкаф серверов, в котором расположены дублированные сервера архивов и сетевое оборудование ПТК;
  • Подсистема вторичного электропитания всех компонентов ЭЧСРиЗ;
  • Комплект запасных частей и документации на ПТК.

При необходимости в состав оборудования поставляемого для ПТК ЭЧСРиЗ могут быть включены датчики оборотов, ЭМП приводы и другие устройства, необходимые для реализации проекта.

ЭЧСР

ЭЧСР обеспечивает весь комплекс задач регулирования расхода пара в турбину во всех эксплуатационных режимах, как переходных, так и стационарных, посредством формирования управляющих сигналов на контроллеры электромеханических сервомоторов регулирующих клапанов (РК) в соответствии с алгоритмами управления и во взаимодействии с другими системами контроля и управления.

ЭЧСР имеет резервированную структуру, гарантирующую сохранение функций управления турбиной при любом единичном отказе. При этом обеспечивается безударность переключения между основным и резервным контроллерами в случае возникновения неисправностей.

К задачам, выполняемым ЭЧСР, относятся:

  • Прием и обработка входных сигналов, включая обработку сигналов резервированных датчиков.
  • Выдача аналоговых и дискретных сигналов в другие системы контроля и управления.
  • Реализация алгоритмов:
    • замкнутых контуров регулирования основных технологических параметров в нормальных режимах работы турбины и в режимах технологических ограничений;
    • разомкнутых контуров управления;
    • логических переключений и блокировок при активации режимов работы ЭЧСР и изменениях условий работы турбоустановки.

Функции ЭЧСР

Управляющие функции:

  • дистанционное управление исполнительными устройствами;
  • автоматическое управление;
  • автоматическое регулирование.

К автоматическому управлению относятся:

  • автоматическое изменение режимов работы ЭЧСР;
  • автоматическое переключение настроек регуляторов и контроллеров задания;
  • автоматическое ограничение величин заданий, вводимых оператором или внешней по отношению к ЭЧСР автоматикой;
  • автоматическая блокировка неправильных действий оператора;
  • автоматическое разомкнутое управление РК ЦВД и РК ЦСД турбины, активирующееся при выполнении логических условий и выполняемое по заданным алгоритмам.

Функции автоматического разомкнутого управления клапанами турбины включают в себя:

  • отработка команд типа «прибавить – убавить»;
  • противоразгонное управление турбиной посредством формирования управляющего воздействия на форсированное закрытие РК ЦВД и РК ЦСД турбины (релейная форсировка) обеспечивающее ограничение динамического повышения частоты вращения ротора турбины так, чтобы мгновенная потеря любой нагрузки генератора вплоть до максимально достижимой при номинальных параметрах не приводила к срабатыванию противоразгонной защиты турбины;
  • противоразгонное управление турбиной посредством формирования управляющего воздействия в сторону закрытия РК ЦВД и РК ЦСД турбины (дифференциатор), пропорционального величине актуального значения углового ускорения ротора турбины, обеспечивающее ограничение динамического повышения частоты вращения ротора при сбросах нагрузки генератора, не сопровождающихся отключением генераторного или сетевого выключателя;
  • противоаварийное управление турбиной по командам систем противоаварийной автоматики, реализуемое в соответствие с требованиями системного оператора энергосистемы;
  • формирование сигналов в систему защиты на отключение турбины:
    • при достижении скорости вращения ротора уставки предварительной защиты, величина которой вычисляется ЭЧСР в зависимости от актуального значения углового ускорения ротора турбины;
    • при отказах в компонентах ЭЧСР, приводящих к потере функции регулятора скорости или функции управления РК турбины.

Функция автоматического регулирования реализует:

  • регуляторы нижнего уровня – позиционеры РК ВД и РК СД;
  • ПИ-регулирование основных технологических параметров:
  • скорости (частоты вращения ротора турбины), реализующий П-закон регулирования при работе генератора в сети и ПИ-закон регулирования при развороте турбоагрегата, работе генератора на холостом ходу, испытаниях защиты от повышения частоты вращения ротора, синхронизации генератора с сетью и работы генератора на изолированную от сети нагрузку;
  • мощности (электрической нагрузки генератора) в соответствии с заданием, получаемым от оператора или от внешней системы;
  • давления пара перед РК ЦВД (давления свежего пара);
  • заданного положения РК ЦВД и РК ЦСД (режим ручного управления парораспределением);
  • заданного положения РК ЦВД/давления свежего пара (режим скользящего давления).
  • ограничительное регулирование:
  • минимального давления пара перед РК ЦВД;
  • максимального давления пара в камере регулирующей ступени турбины;

Информационные функции

  • сбор и первичная обработка информации от датчиков;
  • формирование и передача в систему контроля и управления электростанции следующей информации:
  • значения технологических параметров;
  • сигналы о переключении режимов работы и активации функций управления;
  • сигнализация о неисправностях оборудования и датчиков ЭЧСРиЗ.
  • обмен информацией с другими системами электростанции.

Вспомогательные и сервисные функции:

  • автоматизированная проверка сервомоторов РК на остановленной турбине;
  • автоматизированное расхаживание сервомоторов РК на работающей турбине;
  • диагностика сервомоторов РК на работающей турбине (контроль превышения времени закрытия сервомоторов при срабатывании канала релейной форсировки и защит турбины);
  • диагностика собственных программно-технических средств и внешних связей;
  • контроль доступа в систему.

ЭЧСЗ

ЭЧСЗ предназначена для управления, в соответствии с алгоритмами, устройствами защиты турбины в случае возникновения аварийной ситуации на турбине или вспомогательном оборудовании с целью экстренного отключения турбины путем закрытия всех СК, РК и открытия СбК, и прекращения подачи пара в цилиндры турбины.

В ЭЧСЗ реализуются алгоритмы технологических защит турбины и турбогенератора, в результате действия которых формируются управляющие воздействия на исполнительные устройства.

ЭЧСЗ имеет резервированную структуру, гарантирующую сохранение функций защиты при любом единичном отказе, в том числе отсутствие ложных срабатываний или отказов срабатывания защит при обрыве или коротком замыкании любой линии связи.

ЭЧСЗ обеспечивает автоматическое отключение турбины при возникновении следующих аварийных ситуаций:

  • недопустимое повышение частоты вращения ротора;
  • недопустимый осевой сдвиг ротора;
  • высокое давление в конденсаторе турбины;
  • низкое давление на смазку подшипников;
  • недопустимо высокая вибрация подшипников;
  • недопустимо низкая температура свежего пара перед турбиной;
  • недопустимое ускорение вращения ротора (ЭЧСР);
  • отказ ЭЧСР;
  • срабатывание защит парогенератора, технологических и электрических защит генератора и других защит электростанции, действующих на останов турбины.

Функции ЭЧСЗ

  • прием и обработка сигналов, поступающих в ЭЧСЗ от датчиков, а также сигналов от других систем АСУТП электростанции;
  • автоматическая непрерывная самодиагностика с точностью до элемента замены;
  • автоматическое устранение максимально возможного количества выявленных отказов путем реструктурирования системы в месте отказа, подключения резервных элементов, наложения запрета на формирование ошибочных команд, либо путем частичного или полного отключения с возможностью формирования команды на останов оборудования;
  • реализация защиты от повышения частоты вращения ротора турбины - электронного автомата безопасности (ЭАБ);
  • реализация технологических защит турбины и формирование команд на исполнительные устройства при выявлении аварийной ситуации по сигналам от датчиков или от других систем контроля и управления электростанции;
  • Реализация автоматического и дистанционного управления исполнительными устройствами защиты турбины;
  • Обмен сигналами между ЭЧСЗ и операторскими станциями, а также передача по цифровому интерфейсу сигналов о состоянии элементов защиты в другие системы АСУТП электростанции, включая систему регистрации событий.

Электронный автомат безопасности

Электронный автомат безопасности (ЭАБ) может быть реализован как часть системы ЭЧСРиЗ, а также в виде отдельного комплекса.

ЭАБ осуществляет функцию противоразгонной защиты турбины путем сравнения скорости вращения ротора турбины с динамической уставкой, величина которой изменяется в зависимости от актуального значения углового ускорения ротора турбины;

ЭАБ состоит из трёх идентичных каналов защиты. В состав каждого из каналов входит:

  • датчик числа оборотов вала турбины;
  • модуль контроля оборотов – МКО-11.

Частотные сигналы от датчиков оборотов ротора турбины вводятся через индивидуальные полевые адаптеры в раздельные модули контроля оборотов (МКО), размещенные в раздельных блоках УСО. Выходные сигналы срабатывания защиты выполнены по логике «2 из 3». Работоспособность ЭАБ не зависит от исправности других элементов контроллера, в том числе процессорных и коммуникационных модулей.

Модули контроля оборотов оснащены встроенными генераторами частоты, для поканального тестирования функций защиты на работающей или остановленной турбине. Тестирование производится по команде с АРМ оператора.

ЭАБ оснащен встроенными функциями диагностики, позволяющими выявлять следующие виды отказов:

  • отказ микроконтроллера модуля контроля оборотов;
  • обрыв линий связи с датчиком;
  • отказ источника питания датчика;
  • обрыв линии связи с ЭМВ;
  • отсутствие напряжения, питающего защитное реле;
  • недостоверность входной частоты.

Особенности реализации ПТК ЭЧСРиЗ

Для реализации функций ЭЧСР и ЭЧСЗ применяются контроллеры ЭЛИКОНТ-100 состоящие из дублированных процессорных блоков и блоков для размещения модулей УСО (БУС).

Все компоненты ПТК ЭЧСРиЗ резервируются. Модули и процессорные блоки контроллеров поддерживают горячую замену без остановки оборудования.

Аналоговые и дискретные сигналы, формирующие условия срабатывания защит по логической схеме «2 из 3-х», вводятся в контроллер через индивидуальные полевые адаптеры в раздельные модули УСО, размещенные в раздельных блоках УСО (БУС-1, БУС-2, БУС-3).

Дискретные сигналы участвующие в логике защит выполнены с контролем целостности линий связи.

В составе ПТК ЭЧСРиЗ может быть выполнен моделирующий сервер, обеспечивающий возможности отладки алгоритмов управления и защиты ЭЧСРиЗ без воздействия на оборудование турбоустановки, а также обучения операторов машинистов турбины.

Для определения причин срабатывания защиты и анализа режима работу установки и действий оператора реализована возможность просмотра архивный данных на операторской станции (режим «видеомагнитофона»).

Гарантия на ПТК ЭЧСРиЗ – 36 месяцев.

Наработка на отказ не менее 300 000 часов.

Контакты

АО «ЭЛАРА»

428017, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, Московский пр., д. 40.
Тел.: +7 (8352) 45-10-48 Факс: +7 (8352) 22-14-03
E-mail: elara@elara.ru
www.elara.ru

Инженерный центр АО «ЭЛАРА» в г. Москве

127055, г. Москва, ул. Образцова, д. 7.
Тел.: +7 (499) 951-08-45
E-mail: inc@msk.elara.ru
www.ptk-sura.ru