Приложение Б (справочное). Общая характеристика объектов автоматизации

Приложение Б
(справочное)

Общая характеристика объектов автоматизации

Б.1. Автоматизированные системы управления технологическими процессами, которые создаются на базе ПТК, отвечающих настоящим ОТТ, предназначаются для автоматизации ТЭС или их отдельных частей (установок, агрегатов, технологических узлов и т.п.) как вновь создаваемых, так и модернизируемых вне зависимости от типов, мощности, параметров и других характеристик оборудования.

Б.2. Электрическая станция (ЭС) - крупное промышленное предприятие, производящее электрическую и (или) тепловую энергию. Основным типом ЭС являются ТЭС на органическом топливе. На ТЭС используется твердое (уголь, торф, сланцы и лигнит), жидкое (мазут) и газообразное (преимущественно природный газ) топливо. Электроэнергия производится вращающимися машинами - электрогенераторами (ЭГ). Для привода ЭГ на ТЭС применяются паровые и газовые турбины (ПТ и ГТ). В зависимости от применяемого привода ЭГ существуют два типа ТЭС - паротурбинные и парогазовые (ПТУ и ПГУ).

Паротурбинные ТЭС, вырабатывающие только электрическую энергию, оснащаются турбинами конденсационного типа и называются конденсационными электростанциями (КЭС). На электростанциях, вырабатывающих как электрическую, так и тепловую энергию, устанавливаются паровые турбины с конденсацией и регулируемыми отборами пара или с противодавлением. Такие электростанции называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ), а их турбины - теплофикационными. Тепловая энергия может производиться также и на чисто теплофикационных установках, как правило, котельных. В ПГУ производится комбинированная выработка энергии во взаимосвязанных газо- и паротурбинных установках, в большинстве случаев вырабатывающих оба вида энергии. Современные ТЭС имеют преимущественно блочную структуру. В состав каждого энергоблока входят основные агрегаты - паровая турбина с электрогенератором, паровой котел и связанное с ними вспомогательное оборудование. В настоящее время сооружаются ТЭС с моноблочной структурой - один котел, одна турбина. На КЭС устанавливаются моноблоки мощностью 150 и 200 МВт с барабанными котлами и параметрами пара перед турбиной 13 МПа, 540/540°C; 300, 500 и 800 МВт с прямоточными котлами и параметрами пара 24 МПа, 540/540°C. На ТЭЦ используются моноблоки с теплофикационными турбинами 100, 130 и 175 МВт, барабанными котлами на параметры 13 МПа, 555°C и блоки мощностью 250 МВт с прямоточными котлами 24 МПа, 540/540°C.

В настоящее время наиболее перспективными и экономичными являются ТЭС, укомплектованные ПГУ. При большом разнообразии ПГУ можно выделить следующие основные технологические схемы.

В состав энергоблока ПГУ входят: одна или две высокотемпературных газовых турбины, выхлопные газы которых используются для получения пара в одном или двух котлах-утилизаторах, как правило, барабанных двух давлений 8,0 МПа и 0,7 МПа, а также паровая турбина с теплофикационными регулируемыми и нерегулируемыми отборами пара. Прорабатываются схемы ПГУ с внутрицикловой газификацией твердого топлива. Такие ПГУ являются наиболее сложными и трудно управляемыми объектами.

В комплекте с паровыми и газовыми турбинами поставляются их локальные системы регулирования и автоматического управления, различные вспомогательные установки. Программно-технические комплексы этих систем должны удовлетворять требованиям настоящих ОТТ.

В состав общеблочного оборудования входят конденсатная, деаэраторная и бойлерная установки, главные паропроводы и пуско-сбросные устройства, трубопроводы пара собственных нужд.

Основное оборудование энергоблоков КЭС должно удовлетворять "Требованиям к оборудованию энергетических блоков мощностью 300 МВт и выше, определяемые условиями их автоматизации" (М.: СПО ОРГРЭС, 1976), "Техническим требованиям к маневренности энергетических блоков тепловых электростанций с конденсационными турбинами" (Минэнерго-Минэнергомаш-Минэлектротехпром, 1986), "Техническим требованиям к маневренности энергетических полупиковых блоков тепловых электростанций с конденсационными турбинами" (Минэнерго-Минэнергомаш-Минэлектротехпром, 1988) - для вновь строящихся и проектируемых электростанций и "Нормам минимально допустимых уровней и предельно допустимых скоростей изменения нагрузок энергоблоков 150-1200 МВт (М.: СПО "Союзтехэнерго", 1987) - для действующих электростанций.

Основное оборудование энергоблоков ТЭЦ должно удовлетворять "Техническим требованиям к маневренным характеристикам проектируемых и модернизируемых энергоблоков теплоэлектроцентралей" (Минэнерго-Минэнергомаш-Минэлектротехпром, 1980).

Электротехническое оборудование энергоблоков содержит генераторы с автономными регуляторами напряжения (для ГТУ с тиристорной пусковой установкой) и различными вспомогательными системами (возбуждения, охлаждения, маслоснабжения, гашения поля, пожаротушения).

Генераторы присоединяются к энергосистеме через трансформаторы и высоковольтные выключатели, также оборудованные автономными и вспомогательными установками; трансформаторы - устройством регулирования напряжения под нагрузкой и системами охлаждения, маслоснабжения, газовой защиты и пожаротушения, а выключатели - компрессорной установкой воздухоснабжения, системой подогрева масла, приводами.

В состав электротехнического оборудования энергоблока входят:

- генератор и его вспомогательные системы;

- тиристорная пусковая установка для ГТУ;

- блочный трансформатор и его вспомогательные системы;

- высоковольтные коммутационные выключатели, разъединители, разъединители-заземлители;

- электрооборудование схемы электропитания собственных нужд 6 и 0,4 кВ (трансформаторы, РПН, коммутационные аппараты);

- электрооборудование установок оперативного постоянного тока (АБ, ЩПТ, распределительная сеть).

Кроме того, в состав энергоблока входят автономные системы и устройства:

- система возбуждения генератора;

- релейной защиты и автоматика главной схемы и схемы с.н. энергоблока;

- системы управления вспомогательным оборудованием генераторов, трансформаторов, выключателей и разъединителей высокого напряжения;

- система управления активной и реактивной мощностью электростанции, реализованная на блочном уровне;

- информационно-измерительная система для контроля и коммерческого учета выработанной и отпущенной электроэнергии (АСКУЭ);

- системы рабочего и аварийного освещения и пожаротушения;

- система охранного освещения.

Электротехническое оборудование энергоблоков должно удовлетворять ПУЭ и ПТЭ (РД 34.20.501-95).

Б.3. В состав оборудования блочных ТЭС входят различные общестанционные (общеблочные) технологические установки:

- основное и вспомогательное электротехническое оборудование распределительных устройств (ОРУ, ЗРУ) высшего напряжения;

- основное и вспомогательное электротехническое оборудование схемы электроснабжения общестанционных собственных нужд, резервирования собственных нужд энергоблоков;

- общестанционное электрооборудование оперативного постоянного (переменного) тока;

- технологически обособленное оборудование общестанционных технологических установок (ОТУ) - комплексов и хозяйств, представляющих собой отдельные сооружения на ТЭС; топливного хозяйства, общестанционного теплофикационного оборудования, системы технического водоснабжения, испарительной установки, водоподготовительной установки, очистных сооружений;

- оборудование административного, инженерного и других вспомогательных корпусов и сооружений ТЭС, получающих электропитание от системы электроснабжения общестанционных собственных нужд;

- оборудование электрического освещения помещений и территории ТЭС;

- оборудование системы пожаротушения ТЭС.

Электротехническое оборудование общестанционных технологических установок должно удовлетворять ПУЭ и ПТЭ, а технологическое оборудование ОТУ - соответствующим требованиям к этим установкам.

Б.4. Состояние оборудования ТЭС и ход технологического процесса оценивается по значениям непосредственно измеренных или вычисленных параметров. Информация о значениях параметров разбивается на аналоговую и дискретную. Аналоговая информация включает следующие группы измерений:

- теплотехнические:

1) температура (400-600);

2) давление и разности давлений (250-300);

3) расход жидкостей, газа, пара (50-100);

4) уровень жидкостей и сыпучих тел (50-80);

- электрические:

1) мощность активная и реактивная (10-20);

2) ток (100-200)*;

3) напряжение (100-200)*;

4) частота (5-10)*;

5) выработка и потребление энергии (30-100);

- состава газов (концентрация отдельных составляющих в смеси газов);

- контроль качества воды, пара, конденсата, концентрации и состава растворов:

1) электропроводность (10-15);

2) pH (5-10);

3) Na (5-10);

4) растворенный кислород (3-5);

5) жесткость*;

6) содержание водорода*;

7) содержание соединений кремния (1-2);

8) мутность*;

9) содержание нефтепродуктов*;

10) солесодержание (1-3);

- механические: вибрация, относительные перемещения и т.п. (30-50)*.

Примечание - В скобках приведены усредненные по ряду проектов данные о количестве точек каждого вида измерений в пределах энергоблока без учета вспомогательных систем оборудования.

Измерения всех перечисленных выше параметров производятся приборами, преобразующими измеряемый параметр в электрический выходной сигнал. Преимущественно используются унифицированные электрические сигналы. Технические параметры наиболее употребительных сигналов приведены в таблице Б.1.

Таблица Б.1

Технические параметры аналоговых сигналов

Сигналы	Технические характеристики сигналов и каналов ввода информации	Диапазон измерения	Значение сигнала
1	2	3	4
1. Унифицированные токовые	Входное сопротивление каналов ввода не более 500 Ом	-	мА
	Максимально допустимое сопротивление нагрузки датчиков и нормирующих преобразователей 2000-2500 Ом	-	0-5 мА
	Входное сопротивление каналов ввода не более 250 Ом	-	мА
	Максимально допустимое сопротивление нагрузки датчиков и нормирующих преобразователей 1000-1500 Ом		0-20 мА 4-20 мА
2. Унифицированные напряжения	Входное сопротивление не менее 10 кОм	-	В 0-5 В
	Минимальное сопротивление нагрузки 2000 Ом		В 0-10 В 2-10 В
3. От термопар по ГОСТ Р 8.585-2001 и ГОСТ 6616-94	ХА(K)	-200-1000°C	0,04 мВ/°C
	ХК(L)	-200-600°C	0,07 мВ/°C
	ПП(S)	0-1300°C	0,006 мВ/°C
	ПР(B)	300-1600°C	0,014 мВ/°C
4. От термометров сопротивления по ГОСТ 6651-94	50 М	0-50°C 0-100°C 0-50°C	-
	100 М	0-100°C 0-200°C
	50 П	0-600°C
	100 П	0-600°C
5. От трансформаторов тока	Входная мощность нагрузки, не менее: 0,1 VA при А 0,3 VA при А	- длительная ТУ; - ТУ 10 с; - ТУ 1 с; - ТУ при импульсном воздействии длительностью не более 10 мс	0-1 А 0-5 А
6. От трансформаторов напряжения	Входная мощность нагрузки, не менее: 0,25 VA	- длительная ТУ; - ТУ 1 с	0-100 В
Примечание - ТУ - термическая устойчивость.

Общее количество аналоговых сигналов, используемых в АСУ ТП энергоблока, составляет 1500-2000.

Б.5. Дискретные сигналы используются в основном для сообщений о состоянии ("включено" - "выключено") или положении ("открыто" - "закрыто") исполнительных органов и объектов управления.

Общее количество исполнительных органов и других объектов управления на одном энергоблоке ТЭС может достигать нескольких тысяч единиц. Они отличаются большим разнообразием, но могут по назначению быть разбиты на три группы: отсечная запорная арматура (задвижки, вентили и шиберы) 600-700 единиц, регулирующая арматура (регулирующие клапаны) 100-150 шт. и механизмы собственных нужд, включая нагреватели, до 200 шт., выключатели, разъединители на электротехническом оборудовании - 20-60 шт. Кроме устройств технологического оборудования в состав объектов управления входят также автоматические устройства ПТК, такие как регуляторы, логические автоматы, защиты и т.п.

Задвижки и механизмы являются (в основном) двухпозиционными органами. Задвижки могут находиться в открытом или закрытом состоянии, которое должно индицироваться на средствах отображения. Кроме того, для них, как правило, необходимо отображать направление движения и наличие (отсутствие) электропитания. Для механизмов индицируется включенное или отключенное состояние. Дополнительно индицируется наличие (отсутствие) электропитания. По регулирующей арматуре должна сообщаться также информация о степени ее открытия, которая по сути своей является аналоговой информацией, а также состояние регулятора ("Вкл.", "Авт.", "Ручн."). Общее количество входных дискретных сигналов в зависимости от типа энергоблока может составлять 2-10 тыс. и более.

Общее количество управляющих сигналов может составлять:

- аналоговых - 50-200;

- дискретных - 500-2000.

Количество входных-выходных аналоговых и дискретных сигналов различных общестанционных технологических установок может варьироваться в очень широких пределах в зависимости от состава оборудования и намеченных к реализации функций АСУ ТП.

Количество входных-выходных аналоговых и дискретных сигналов основного и вспомогательного оборудования открытых распределительных устройств (ОРУ) высокого напряжения также зависит от количества ОРУ на ТЭС, состава оборудования ОРУ, количества линий высокого напряжения и т.п.

Ориентировочное количество входных-выходных аналоговых и дискретных сигналов для ОРУ 500 кВ (4 энергоблока, работающих на напряжение 500 кВ, две линии 500 кВ, один автотрансформатор 500/220/10 кВ) может составлять:

входные:

- токовые 4-20 мА (0-5 мА) - 30-40;

- токовые сигналы 1 А, 5 А - 30-50;

- сигналы напряжения 100 В - 20-30;

- дискретные сигналы 220 В - 450-600;

выходные дискретные - 250-400.

______________________________

* Измерения не освоены.