SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Внедрение АСУ как способ повышения экономической эффективности предприятий теплоэнергетики

В статье рассказано об одном из интересных проектов, реализованных компанией «ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ» в Московской области, г. Балашихе: в квартальной котельной мощностью 210 МВт была проведена автоматизация котлов ПТВМ‑30, вспомогательного оборудования котельной и РТХ, а также внедрена система диспетчеризации. В результате удалось достичь убедительного экономического эффекта по энергосбережению. В статье подробно описаны технические особенности внедренной системы.

ООО «ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ», г. Москва

obis_logo.gif

Московская компания «ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ» работает на рынке энергосбережения уже 12 лет. За эти годы фирма накопила бесценный опыт, собрала команду настоящих профессионалов, приобрела надежных партнеров. Ее специалистам приходилось внедрять системы управления и диспетчеризации в промышленных котельных, на центральных и индивидуальных тепловых пунктах, на газопоршневых электростанциях и ТЭЦ. Ежегодно компания принимает участие в конкурсе «Энергосберегающий проект» в номинации «Энергосбережение на промышленных, научных и строительных объектах».

«ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ» предоставляет полный комплекс услуг по внедрению систем автоматизации и диспетчеризации»: осуществляет консалтинг, разрабатывает проект, проводит строительно-монтажные работы и сервисное обслуживание.

В статье будет рассказано об одном из проектов, который компания недавно завершила в городе Балашихе Московской области: о комплексной автоматизации и диспетчеризации (внедрении SCADA-системы) квартальной котельной мощностью 210 МВт с шестью котлами ПТВМ‑30, предназначенной для теплоснабжения нового микрорайона.

Всего за год специалисты компании разработали проект автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) основного оборудования и резервного топливного хозяйства (РТХ) котельной, создали программное обеспечение для АСУ ТП, внедрили SCADA-систему и выполнили необходимые строительно-монтажные и пусконаладочные работы первой очереди.

В результате был достигнут впечатляющий экономический эффект, который побудил заказчика принять решение модернизировать другие объекты.

Работа была выполнена на котлах отечественного производства. Установками такого типа укомплектовано большинство котельных, что подтверждает актуальность подобных проектов.

Рис. Структурная схема АСУ ТП котельной 210 МВт, Балашиха


Суть проекта

Автоматизация котлов ПТВМ‑30, вспомогательного оборудования котельной и резервного топливного хозяйства была выполнена на базе контроллеров КРОСС, диспетчерский уровень АСУ ТП построен с использованием SCADA-системы Proficy iFIX.

При этом было обеспечено погодозависимое регулирование температуры прямой теплосети по датчику наружного воздуха в соответствии с тепловым графиком системы. Все оборудование котельной управляется в автоматическом режиме контроллерами КРОСС, расположенными в шкафах автоматики. Автоматический пуск котлов осуществляется нажатием одной кнопки со шкафа автоматики или с компьютера оператора. Для управления дымососами, вентиляторами и насосами использованы частотные преобразователи, что позволяет сэкономить до 60 % электроэнергии, обеспечивающей их работу. Реализована возможность как удаленного, так и мобильного контроля и управления оборудованием.

АСУ ТП котельной включает в себя несколько отдельных, независимых друг от друга систем:
- АСУ ТП котлового оборудования (4 котла первой очереди и 2 котла второй очереди строительства);
- АСУ ТП вспомогательного оборудования (деаэраторы, вспомогательные насосы и другое оборудование, поддерживающее основные параметры котельной);
- АСУ ТП станций сетевых насосов котельной (выполнено другими подрядчиками на оборудовании Siemens);
- АСУ ТП оборудования химводоподготовки (выполнено другими подрядчиками);
- АСУ ТП оборудования резервного топливного хозяйства.

К диспетчерскому уровню подключены все АСУ ТП котельной, все ее интеллектуальные устройства (частотные преобразователи, узлы учета, регистраторы).


Возможности АСУ ТП котельной

Аппаратно-программные средства SCADA-системы реализуют полномасштабные функции управления и контроля и позволяют решать следующие задачи:
- управление котельной во всех эксплуатационных режимах, включая пуск и останов оборудования;
- дистанционное управление электрифицированным оборудованием;
- регулирование технологических параметров в заданном режиме;
- автоматический контроль и непрерывная диагностика как датчиков, так и средств программно-технического комплекса;
- формирование базы данных исходной и расчетной информации;
- архивирование всех технологических параметров;
- отображение на экране компьютера (панели, крупногабаритного табло) состояния оборудования с разной степенью детализации;
- дифференцированный допуск операторов к отдельным операциям, защита системы от случайного и несанкционированного воздействия;
- протоколирование действий оператора, защита от подачи неправильных команд;
- создание печатных отчетов;
- просмотр архивной информации за указанный промежуток времени;
- реализация и поддержание отдельного архива по принципу «аварийного среза»;
- создание отдельного архива тревог;
- учет потребленного топлива и электроэнергии;
- учет выработанной тепловой энергии;
- агрегатный учет энергоресурсов и выработанной тепловой энергии;
- хранение архивных данных в течение года;
- контроль работы оперативного персонала путем записи в память даты и времени всех переключений, выполняемых операторами.

Объекты контроля и управления АСУ ТП котельной определены ее составными частями.

Так, АСУ ТП котлов типа ПТВМ включает в себя шесть систем: регулирования выходной мощности (температура воды на выходе) котла; подачи воздуха на горение; подачи топлива; регулирования разрежения в топке; регулирования температуры на входе в котел; регулирования расхода воды через котел. И соответственно управляет всем оборудованием, на которых построена работа этих систем.

Ris.2.png

Рис. АСУ ТП котлового оборудования: экран управления котлом № 4

АСУ ТП вспомогательного оборудования котельной также несет ответственность за шесть систем: поддержания выходных параметров котельной в теплосеть (температура, давление); водоподготовки котельной; деаэрации подпиточной воды; управления необходимой мощностью и количеством работающих котлов; газораспределения котельной; резервного топливоснабжения внутри котельной.

Ris.3.png

Рис. АСУ ТП вспомогательного оборудования: 
экран управления станцией сетевых насосов

В АСУ ТП резервного топливного хозяйства входят три системы: подачи и хранения резервного (жидкого) топлива; подогрева жидкого топлива; загазованности РТХ.

АСУ ТП станций сетевых насосов котельной объединяет систему управления сетевыми насосами и систему управления расходом воды сетевых насосов.
И наконец, АСУ ТП станций химводоподготовки включает в себя одну систему очистки и подготовки воды для котельной.

АСУ ТП котельной управляет технологическим процессом в целом и выполняет задачу информационного обслуживания персонала. Структура АСУ является иерархической и распределенной.

На нижнем уровне АСУ располагаются датчики давления, температуры, уровня, расхода, исполнительные механизмы, а также средства дистанционного управления (местные посты) исполнительными механизмами (задвижками, клапанами и др.), позволяющие оператору вести технологический процесс в ручном режиме.

На среднем уровне реализуется логика управления системы. Здесь расположены основные модули, базирующиеся на промышленных программируемых контроллерах, которые выполняют функции сбора, обработки информации, управления, регулирования и защиты от нештатных ситуаций, подают предупредительные и аварийные сигналы, блокируют, выдают сигналы в штатную котельную автоматику и др. Конструктивно контроллер с необходимыми блоками и модулями, а также релейно-контакторная аппаратура управления исполнительными устройствами установлены в шкафах управления. На лицевой стороне шкафов закреплены панели для отображения параметров.

В верхний уровень АСУ (диспетчеризация АСУ ТП) входят средства, выполняющие функции отображения информации в различной форме, ее архивирование и протоколирование, а также функции дистанционного управления основными модулями контроллеров путем прямого регулирования или изменения параметров и уставок регулирования.

Верхний уровень построен по схеме клиент-серверной архитектуры. Техническими средствами верхнего уровня являются:
- сервер базы данных и тревог;
- автоматизированные рабочие места операторов;
- автоматизированное рабочее место инженера или начальника котельной;
- сервер точного времени;
- преобразователь интерфейса;
- маршрутизатор;
- многофункциональное устройство;
- источники бесперебойного питания.

Верхний уровень построен с помощью следующих программных средств:
- операционной системы Microsoft Windows 7;
- Proficy iFIX и Proficy Historian;
- Microsoft Office;
- драйверов OPC-сервера для оборудования.

Сервер базы данных и тревог построен на промышленном компьютере повышенной надежности и обеспечивает сбор и хранение данных и тревог, полученных с контроллеров и других интеллектуальных устройств. Этот сервер является «слепым», то есть не отображает информацию для оператора.

Для отображения данных предусмотрены автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов и инженера (начальника котельной), которые построены на обычных ПК. Преимущество данной системы состоит в том, что все АРМ взаимозаменяемы и при выходе одного АРМ из строя его можно быстро заменить другим. Также для удобства операторов используется дополнительное автоматизированное рабочее место с панелью 52″, на которой отображена полная информация по котельной.

Ris.4.png

Рис. Панель дополнительного автоматизированного рабочего места: тепловая схема

Для сбора данных с устройств, оснащенных интерфейсом RS‑485, используется MOXA nPort 5630-16, то есть 16‑канальный преобразователь интерфейса RS‑485 в Ethernet. На экране АРМ оператора котельной отражается информация о текущем состоянии оборудования и всех объектов управления, об измеренных значениях контролируемых параметров, а также о срабатывании защит. Оператор в любой момент имеет возможность просмотреть все базы данных и вывести информацию на печать.

Для синхронизации времени между устройствами используется датчик (сервер) точного времени, который синхронизирует время по спутникам GPS и образует NTP-сервер времени локальной сети.

Маршрутизатор предназначен для организации локальной сети, беспроводного доступа к сети, доступа к необходимым внешним данным из Интернета, а также для удаленного контроля за оборудованием котельной.

Для распечатывания отчетов данных и тревог, а также необходимой документации применяется многофункциональное устройство (МФУ).

В качестве каналов связи между верхним и средним уровнями АСУ ТП котельной были использованы:
- между сервером и контроллерами – промышленный Ethernet (витая пара категории 6e, для отдаленных объектов (РТХ) – оптоволокно);
- между преобразователем интерфейсов и интеллектуальными устройствами (ПЧ, регистраторы, узлы учета) – RS‑485.

При необходимости использовались также преобразователи интерфейса RS‑485/RS‑232.


Результаты внедрения АСУ ТП

- Повышение безопасности эксплуатации оборудования вследствие исключения человеческого фактора как источника нештатных и аварийных ситуаций (дифференцированный допуск операторов к отдельным операциям, защита системы от случайного и несанкционированного воздействия);
- минимизация потребления энергоресурсов;
- централизованный учет потребления энергоресурсов – газа, тепла, воды, электроэнергии;
- сокращение численности персонала;
- снижение эксплуатационных расходов;
- увеличение срока службы оборудования вследствие оптимизации режимов его работы;
- увеличение срока службы оборудования вследствие обеспечения его равномерной наработки;
- обеспечение автоматизированного эффективного управления технологическими процессами в нормальных, переходных и предаварийных режимах работы;
- удаленная диагностика состояния оборудования;
- выработка продукции заданного качества и количества;
- своевременное представление оперативному персоналу достоверной информации о ходе технологического процесса, состоянии оборудования и технологических средств управления;
- обеспечение персонала ретроспективной информацией в полном объеме для анализа, оптимизации и планирования работы оборудования и его ремонта.


Стоимость и срок окупаемости

Стоимость внедрения каждого проекта индивидуальна и зависит от текущего состояния объекта, потребностей и финансовых возможностей заказчика. Учитывая эти составляющие, специалисты компании «ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ» подбирают надежное современное оборудование ведущих отечественных и зарубежных производителей и предлагают оптимальный по соотношению цена/качество вариант АСУ ТП. Определяющим фактором в данной ситуации являются не единовременные затраты на внедрение, а срок окупаемости проекта и последующая экономия от сокращения расходов на эксплуатацию.

Проекты, аналогичные описанному выше, в той или иной степени были реализованы и на других объектах.

Работа компании «ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ» была высоко оценена Правительством Московской области и на V отраслевой выставке «Передовые технологии и оборудование в ЖКХ Подмосковья» отмечена дипломом «За внедрение передовых технологий в ЖКХ».

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 1(49)_2014

А.А. Котенко, начальник отдела АСУ ТП
ООО «ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ», г. Москва,
тел.: (495) 956-4987,
e‑mail: info@obis-energo.ru,