Химико-технологический мониторинг ТЭЦ-27 Мосэнерго
Зенова Н. В., инж. ТЭЦ-27 Мосэнерго
Успешное функционирование и развитие теплоэнергетики связаны с решением ряда проблем, одной из которых является обеспечение надежной экономичной работы теплоэнергетического оборудования.
В значительной степени проблему решает комплексная автоматизация процесса производства тепла и электроэнергии на базе микропроцессорной техники путем внедрения АСУ. С самого начала строительства на ТЭЦ-27 этому вопросу уделялось приоритетное внимание, в результате чего на ТЭЦ разработана, внедрена и успешно работает интегрированная АСУ электростанции, которая открыла самые широкие возможности для автоматизации на всех стадиях производства. Вместе с этим традиционным для ТЭЦ-27 становится то обстоятельство, что в обеспечении надежности и экономичности работы оборудования химический цех занимает особое место. А дело все в том, что каждому уважающему себя энергетику должно быть понятно, что гарантировать надежную и экономичную работу теплоэнергетического оборудования, общую культуру энергопроизводства можно только, обеспечивая контроль и качество пара, питательной воды и всех ее составляющих потоков.
Основу для оснащения ТЭЦ системой химикотехнологического мониторинга составляют подготовленные ВТИ руководящие документы по объему химического контроля и по проектированию автоматизированных систем химконтроля: РД 34.37.303-88 и РД 34.37.104-88. Параллельно с внедрением АСУ ТЭЦ специалистами электростанции были разработаны технические условия на проектирование системы автоматического контроля и управления водно-химическим режимом энергоблоков и теплосети. В плане этой работы специалисты ТЭЦ-27 изучили подобный опыт электростанций Мосэнерго и других предприятий, в том числе и за рубежом, рассмотрели весь небольшой спектр предложений от производителей приборов автоматического контроля. Было принято решение о создании химико-технологического мониторинга в составе АСУ ТП ТЭЦ в виде отдельной подсистемы. На стадии разработки химикотехнологический мониторинг включил в себя следующие этапы:
создание системы отбора “достоверных” проб; комплектование аттестованными приборами автоматического контроля с высоким классом чувствительности и надежности;
автоматизацию установок коррекционной обработки котловой и питательной воды;
формирование программно-аппаратных средств подсистемы;
создание автоматизированных рабочих мест (АРМ) лаборанта оперативного контроля, лаборанта центральной химической лаборатории, начальника смены химического цеха;
регламентирование контроля, отчетности, анализа и диагностики работы оборудования.
Рис. 1
Система отбора проб на ТЭЦ-27 соответствует требованиям РД 34.37.303-88. Пробоотборные линии и пробоотборные устройства выполнены из нержавеющей стали и смонтированы в компактном помещении пробоотборного бокса лаборатории оперативного химического контроля в главном корпусе ТЭЦ. Применяемые устройства подготовки проб производства Опытно-механического завода г. Витебска, усовершенствованные специалистами ТЭЦ-27, обеспечивают подготовку, стабилизацию и представительность пробы для автоматического и периодического лабораторного контроля.
После проведения анализа существующего парка приборов автоматического химического контроля руководством ТЭЦ-27 было принято решение установить отечественные приборы производства НПП “Техноприбор”, г. Москва. Решающее значение при этом имели следующие факторы: наличие в номенклатуре всех типов приборов (pH-метры, кондуктометры, анализаторы натрия, кислородомеры);
территориальная близость предприятия; готовность сопровождать и совершенствовать свои изделия в процессе эксплуатации;
оптимальное соотношение “цена - качество”. Первая партия автоматических приборов-анализаторов была установлена на энергоблоке станц. № 1 в январе 1997 г. и введена в опытно-промышленную эксплуатацию практически одновременно с пуском энергоблока. Для обслуживания, поддержания в рабочем состоянии приборов автоматического контроля, проведения испытаний и работ по усовершенствованию системы контроля на ТЭЦ-27 была организована из высококвалифицированных специалистов группа химконтроля в составе цеха АСУ.
В течение первых 3 мес по замечаниям специалистов ТЭЦ НПП “Техноприбор” проведена работа по усовершенствованию приборов:
частично изменена элементная база в блоках- преобразователях;
введена автоматическая коррекция по температуре пробы для pH-метров типа pH-011, что повысило точность измерений pH при отклонении температуры анализируемой среды от 25°С;
для предотвращения выхода из строя кислородомеров КМА-08 при попадании горячей пробы в ячейку на входе потока установлен плавкий предохранитель;
кондуктометр типа КАЦ-017ТК модернизирован, рассчитан на высокое давление - до 10 кгс/см2 (вместо 1 кгс/см2). Разработан и испытан на ТЭЦ-27 новый тип кондуктометра КАЦ-037 с разборной ячейкой, более удобной в эксплуатации;
в анализаторах натрия АН-012 предусмотрена возможность проверки электродов на соответствие паспортным данным.
В январе 1999 г. вторая партия приборов после монтажа и выполнения пусконаладочных работ была включена в эксплуатацию на энергоблоке станц. № 2 и теплосети.
Рис. 2
Для надежного ведения ВХР имеют большое значение правильный выбор контролируемых показателей качества теплоносителя, выбор и расстановка приборов-анализаторов, выбор и расстановка устройств для отбора и приготовления проб для приборов химического контроля, сбор и подача получаемой информации и обработка результатов измерений. На всех контролируемых потоках конденсатно-питательного тракта, котловых вод, паров энергоблоков станц. №1,2, системы водяного охлаждения статора, ротора генератора станц. № 1, подпиточной и сетевой воды установлены приборы автоматического контроля в полном объеме в соответствии с действующей нормативно-технической документацией и местными условиями.
Информация, получаемая с приборов автоматического контроля, используется в системе автоматического регулирования установками коррекционной обработки питательной и котловой воды (рис. 1).
Автоматическое дозирование растворов реагентов на ТЭЦ осуществляется с помощью автоматических регуляторов дозировочных насосов (АРДН), выпускаемых концерном “Российские насосы”, которые позволяют автоматически и непрерывно изменять подачу насоса-дозатора на ходу путем изменения частоты вращения штатного асинхронного электродвигателя насоса.
Автоматическое дозирование аммиака в конденсатно-питательный тракт выполняется по сигналу электрической проводимости питательной воды с коррекцией по pH.
Дозирование гидразина в питательный тракт производится пропорционально расходу питательной воды и концентрации кислорода за деаэратором.
Так как восполнение потерь пара и конденсата в тракте осуществляется химически обессоленной водой после трех ступеней очистки, то удельная электрическая проводимость котловой воды обусловлена в основном содержанием в ней фосфатов. Это позволило использовать сигнал по электрической проводимости котловой воды чистого отсека в автоматической системе регулирования концентрации фосфатов (рис. 2).
Мониторинг водно-химического режима энергоблоков и подпитки теплосети реализован на базе программных и аппаратных средств программнотехнического комплекса ПТК “КВИНТ”, используемых для АСУ ТП ТМО (тепломеханического оборудования) энергоблоков станц. № 1 и 2.
Технологические алгоритмы и пользовательское программное обеспечение разработаны специалистами ТЭЦ-27. Программное обеспечение мониторинга установлено на рабочих местах лаборанта экспресс-лаборатории, лаборанта центральной химической лаборатории, начальника смены химцеха, оперативного персонала котлотурбинного цеха, начальника смены станции, а также других пользователей, которым по роду своей деятельности требуется данная информация. Для ввода сигналов в АСУ ТП от приборов автоматического контроля используются технические и программные средства технологических контроллеров энергоблоков. Реализация мониторинга в таком виде не требует установки дополнительных аппаратных средств и стала возможной благодаря использованию интегрированной АСУ ТП ТЭЦ.
Рис. 3
Программное обеспечение мониторинга позволяет персоналу химцеха, осуществляющему контроль за ведением водного режима энергоблоков и теплосети, просматривать на экране своих операторских станций информацию, относящуюся к любым подсистемам интегрированной АСУ ТП ТЭЦ.
На созданных автоматизированных рабочих местах (АРМ) дежурного лаборанта, лаборанта центральной химической лаборатории, начальника смены химцеха на отдельных, разработанных специалистами ТЭЦ мнемокадрах представлена информация о состоянии водного режима с отображением показателей химконтроля и технологических параметров в виде цифровых значений, барографов, графиков, трендов, текстов (рис. 3).
Возможность вызова графического изображения технологических параметров и данных химконтроля во временном диапазоне для просмотра интересующих значений в любой момент времени позволяет производить оперативный анализ работы оборудования. При отклонении показателей химконтроля от нормируемых значений срабатывает предупредительная или аварийная сигнализация. Для сигнализации используются световые эффекты - цветовое изображение и мигание отдельных параметров: аварийная - красный цвет, предупредительная - желтый.
На автоматизированных рабочих местах дежурного лаборанта, лаборанта центральной химической лаборатории разработаны и внедрены специалистами ТЭЦ-27 программы ввода данных лабораторного анализа, формирования ведомостей показателей химконтроля, анализа отклонений показателей химического контроля от заданных значений, расчета межпромывочного периода котлов.
Программа ввода данных лабораторного анализа обеспечивает выполнение следующих функций: ввод результатов лабораторных замеров показателей химконтроля;
просмотр записанных в архив данных; ведение журнала действий лаборанта; вычисление расчетных показателей на основе введенных лабораторных данных (рис. 4).
Вся информация о показателях контроля за работой оборудования хранится в архивной станции на магнитных носителях в соответствии с требованиями нормативно-технической документации. В программе ввода данных лабораторного анализа предусмотрена возможность осуществления контроля за действиями лаборанта, т.е. ведение “журнала событий”, в котором записывается следующая информация:
запуск задачи и выход из нее; изменение настроек приложения; передача данных в архив с указанием времени отбора проб и ввода результатов анализа в базу данных.
На основании архивных данных лабораторных анализов, показателей непрерывного контроля, технологических параметров формируются ведомости химконтроля энергоблоков станц. № 1, 2, теплосети с учетом времени отбора проб для лабораторного контроля и средних значений всех показателей.
Рис. 4
По согласованию с АО Мосэнерго и Госгортехнадзором распечатка ведомостей не производится, так как все параметры хранятся в базе данных ПТК “КВИНТ”.
Программное средство “Анализ отклонений показателей химического контроля от заданных значений” предназначено для автоматизации процесса контроля и анализа превышений допустимых уровней заданных параметров с использованием базового метода доступа к архивной информации АСУ ТП, реализованного средствами ПТК “КВИНТ” (рис. 5).
На основе архивной информации работы оборудования и предельно допустимых диапазонов измерений параметров определяются отклонения от заданных величин, длительность и максимальные отклонения за заданный диапазон времени.
На базе существующей общестанционной системы автоматического и лабораторного контроля совместно с ВТИ разработана и внедрена программа выбора и обработки химических и теплотехнических показателей работы поверхностей нагрева котлов с целью расчета межпромывочного периода, оценки ресурса поверхностей нагрева и характера возможных коррозионных повреждений.
Расчет межпромывочного периода работы оборудования позволяет производить анализ ведения ВХР энергоблоков по качеству питательной и котловой воды в зависимости от паровой нагрузки. Расчет остаточного ресурса, оценки длительности работы экранных труб до повреждений производится с учетом длительности отклонений от различных показателей качества котловой воды и от количества часовых отклонений при различном тепловом режиме работы экранных труб.
Химико-технологический мониторинг водного режима энергоблоков и теплосети, входящий в состав интегрированной АСУ ТП ТЭЦ, позволяет: осуществлять непрерывный автоматический контроль и анализ работы оборудования;
своевременно выявлять и устранять нарушения, возникающие в процессе эксплуатации водоподготовительного, теплоэнергетического и теплосетевого оборудования;
сократить объем периодического лабораторного контроля. Объем лабораторного контроля при наличии автоматических анализаторов и правильно налаженной их работе сокращается и сводится по автоматически измеряемым показателям лишь к периодической проверке правильности показаний приборов. Электрическая проводимость наиболее полно характеризует качество пара, питательной воды и ее составляющих. Сопоставление удельной электрической проводимости с другими показателями контроля (pH, содержание натрия и др.) не только расширяет объем информации о состоянии контролируемого потока, но и позволяет получить более детальные сведения о составе пробы.
Рис. 5
Так, поддержание установленных значений электрической проводимости “прямой” пробы и pH питательной воды освобождает оперативный персонал от необходимости лабораторного определения концентрации аммиака, оперативный лабораторный контроль жесткости сокращается, так как попадание солей жесткости при трехступенчатом обессоливании возможно только при неплотностях в конденсаторах турбины, что предупреждается непрерывным контролем электрической проводимости конденсата, электрическая проводимость котловой воды указывает на количество фосфатов в воде;
сократить количество обслуживающего персонала.
Автоматизированная система химического контроля на ТЭЦ-27 позволяет осуществлять химический контроль за работой энергоблоков и теплосети одним лаборантом.
Система химико-технологического мониторинга ТЭЦ-27 прошла в 2000 г. экспертную оценку ВТИ и рекомендована Департаментом научно-технической политики и развития РАО “ЕЭС России” для применения на других энергопредприятиях.
Опыт эксплуатации АСУ ТП ВХР в составе интегрированной АСУ ТЭЦ в течение 6 лет подтверждает, что внедрение системы химико-технологического мониторинга является одним из основных и перспективных путей обеспечения надежной и безаварийной работы оборудования.
