Автоматика ТЭЦ (котло-турбинного агрегата)
АСУ ТП теплоэлектроцентрали: паровые котлы 100-500 т/час, паровые турбины 50-300 МВт, генераторы, химводоочистка, топливоподача. Регулирует горение, уровень в барабане котла, давление пара, частоту и напряжение генератора. Один из самых крупных и ответственных объектов автоматизации.
Автоматика ТЭЦ управляет связкой «паровой котёл → паровая турбина → генератор» с жёсткими требованиями к безопасности, точности поддержания параметров пара и готовности оборудования. Типовой энергоблок средней ТЭЦ — котёл БКЗ-220 или ТГМ-96 паропроизводительностью 220-500 т/час, турбина Т-100 или ПТ-80 мощностью 50-180 МВт с теплофикационными отборами, генератор ТВФ-120 с водородным охлаждением. Количество аналоговых сигналов на один блок — 1500-3000, дискретных — 3000-6000.
Автоматика котла решает классические задачи теплотехники: регулирование нагрузки по заданию (главный регулятор), соотношение «топливо-воздух» для КПД и минимизации CO и NOx, разрежение в топке 20-40 Па, уровень воды в барабане ±50 мм (трёхимпульсный регулятор по уровню, расходу пара и расходу питательной воды — критичный контур с SIL 2 защитой от упуска уровня), температура перегретого пара ±5 °C за счёт впрыска. Защита горения — классическая FSSS с продувкой топки, зажиганием запальников, контролем факела оптическими датчиками, автоматическим гашением при погасании.
Автоматика турбины — отдельная система регулирования частоты вращения 3000 об/мин с точностью ±0,02 Гц для синхронной работы в ЕЭС, управление клапанами высокого и среднего давления через гидроприводы или электрогидравлические актуаторы (на современных блоках — электрогидравлические системы Siemens SIMATIC T3000 или Emerson Ovation), защиты от превышения оборотов 110%, осевого сдвига ротора, падения давления масла, вибрации подшипников более 76 мкм. Генератор управляется АРВ (автоматическим регулятором возбуждения) по напряжению и реактивной мощности, подключение к сети через автомат точной синхронизации.
Все электрические присоединения — релейная защита и автоматика по IEC 61850 с терминалами ЭКРА, РЗА-БРЕСЛЕР, Siemens SIPROTEC или ABB RELION. Коммуникация АСУ ТП и РЗА — через MMS и GOOSE-сообщения. АСУ ТП блока в целом строится на Emerson Ovation, Siemens T3000, Yokogawa CENTUM VP или на российских решениях ТЕКОН-Автоматика СМАРТ-СКАДА, УНИТЕХПРОМ. Диспетчеризация блочного щита — 8-15 рабочих мест операторов, видеостена 10-20 м², централизованная система регистрации технологических нарушений с точностью меток времени 1 мс. РУБИКОН в проектах по ТЭЦ выступает подрядчиком локальных подсистем — топливоподача, химводоочистка, отбор проб.
Частые вопросы
Какие защиты котла относятся к SIS и какой уровень SIL?
Критические защиты котла: от упуска уровня в барабане, от погасания факела, от превышения давления пара, от перегрева пароперегревателя — обычно реализуются на SIL 2 обособленной SIS-системой (Siemens S7-400F, HIMA HIMax, Yokogawa ProSafe-RS). Защиты от взрыва газовоздушной смеси при розжиге (FSSS) — SIL 3. Основная АСУ ТП и SIS физически разделены, обмен сигналами через гальваническую развязку. При срабатывании SIS — аварийный останов блока с жёсткой последовательностью отсечек.Можно ли на ТЭЦ использовать российские контроллеры?
Для вспомогательных подсистем (топливоподача, золоудаление, химводоочистка, маслохозяйство) — да, успешно применяются [ОВЕН ПЛК](/glossariy/oven-plk/), ТЕКОН МФК, Fastwel. Для основных контуров котла и турбины на новых крупных блоках пока ограничено — требования к надёжности, резервированию, функциональной безопасности и накопленному опыту отладки. На модернизациях старых блоков российские решения применяются активнее. РЗА российского производства (ЭКРА, РЗА-БРЕСЛЕР) полностью замещает импортную.
Источники
- ПТЭ электрических станций и сетей РФ — Минэнерго РФ
- Emerson Ovation — Power Plant Automation Reference — Emerson