АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ГАЗОТУРБИННЫХ
УСТАНОВОК 9
1.1 Общие сведения о Челябинской теплоэлектроцентрали №4 9
1.2 Существующая система подачи газа к газотурбинным установкам 17
1.3 Обзор литературы 20
1.4 Постановка цели и задачи исследования 25
2 МЕТОДИЧЕСКОЕ И АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ 27
2.1 Технологические решения 27
2.2 Математическое обеспечение и алгоритм работы системы 30
3 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ 33
3.1 Основные технические решения 34
3.2 Электропитание 37
3.3 Технические характеристики основного оборудования 38
3.4 Компоновка станций ввода-вывода ET200M и центрального процессора
Siemens SIMATIC S7-400H в программном продукте Tia Portal 47
3.5 Разработка рабочей документации 52
4 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ 62
4.1 Расчет объема общего коллектора 62
4.2 Расчет надежности основного оборудования системы 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 81
ПРИЛОЖЕНИЯ 88
В промышленно развитом обществе человек использует энергии в сотни раз больше, чем способен производить сам. Значительная часть энергии в тепловом виде используется для обогрева жилья. Также большая часть энергии в виде топлива используется транспортом для передвижения.
Но наиболее развитая и универсальная система электроснабжения - это передача энергии в электрическом виде к стационарно расположенным объектам. Электрическая энергия позволяет легко производить ее выработку из других видов энергоносителей, передачу, преобразование, и использование практически для любого применения: освещения, работы бытовой техники, электроники, оборудования промышленных предприятий.
Для передачи электроэнергии используются электрические сети. Топливо может передаваться непрерывно по трубопроводам или доставляться каким-либо транспортом. Вся система хозяйства от добычи и производства энергетических ресурсов до их получения потребителями составляет тесно связанный между собой топливно-энергетический комплекс.
Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) - электростанция, которая производит не только электроэнергию, но и тепловую энергию, которая обеспечивает горячим водоснабжением город. Данное комбинированное производство двух энергий называется когенерация.
Когенерация - это процесс одновременной выработки электрической и тепловой энергии, что позволяет экономить топливо, сокращать затраты на производство, а также, что не мало важно, снижает выбросы вредных веществ в атмосферу.
Природный газ поступает на теплоэлектроцентраль по газопроводу, тепло вырабатываемое при производстве электроэнергии не выбрасывается в воздух, а используется для отопления и горячего водоснабжения.
Принцип работы заключается в поступлении отработанного пара с турбины на теплообменники, которые нагревают сетевую теплофикационную воду, которая в свою очередь поступает в систему централизованного теплоснабжения. Остывшая вода возвращается на электростанцию для повторного использования в технологическом цикле.
Энергоблок - автоматизированная часть электрической станции, которая включает в себя технологический комплекс для производства электроэнергии. Данный комплекс включает в себя такое оборудование, как газотурбинная установка, генератор, компрессор или дожимную компрессорную станцию, вспомогательное оборудование, газопроводы, трубопроводы питательной воды и другое.
Газотурбинная установка (ГТУ) - включает в себя газовую турбину и электрический генератор, а также локальную систему управлению со вспомогательным оборудованием.
Дожимная компрессорная станция (ДКС) - компрессорная станция, которая устанавливается на выходе из газового промысла и предназначена для повышения давления газа до рабочего давления в магистральном газопроводе.
Дожимная компрессорная станция предназначена для подготовки и сжатия воздуха, природного газа, попутного нефтяного газа, получения из атмосферного воздуха взрывобезопасной газовой смеси (сжатого и осушенного воздуха) на месте эксплуатации с целью дальнейшей его переработки, транспортировки или использования. Дожимная компрессорная станция работает в круглосуточном режиме.
При выполнении выпускной квалификационной работы получены следующие результаты.
Проведен обзор существующей системы подачи газа к газовым турбинам Челябинской ТЭЦ-4. Рассмотрены основные сведения об автоматизированных объектах, а именно - технические характеристики дожимной компрессорной станции компании «Cameron», турбогенераторной установки по типу GT13E2 фирмы «Alstom».
При обзоре существующей технологической схемы был выявлен серьезный недостаток системы - при аварийном останове одной из дожимной компрессорной станции, энергоблок выходил из строя. Что приводит к серьезным техническим и экономическим последствиям. Для того, чтобы избежать аварийного останова газотурбинной установки, на ЧГРЭС было принято решение добавить общий коллектор.
В работе рассчитан объем газового ресивера, который позволяет при нормальных условиях, безаварийно разгрузить одну из газотурбинных установок.
Для повышения надежности и истинности основных сведений о давлении в газовом ресивере, были зарезервированы основные средства измерения - датчики давления Yokogawa, а также скомпонован промышленный контроллер, состоящий из двух взаимозаменяемых систем, работающий в горячем резерве. Выполнен расчет надежности до и после резервирования основных средств измерения и управления, в результате чего, повышение надежности составило 30%.
Разработана рабочая документация по автоматизации общего коллектора, в которой отражены электрические соединения основных средств измерения и управления, скомпонован шкаф распределительный и шкаф автоматики.
Разработан алгоритм работы системы через общий коллектор, который в дальнейшем будет использоваться для разработки программного обеспечения и инструкций для оперативного персонала.
