Система автоматического управления собственными нуждами газопоршневого электроагрегата.
1. Наименование Системы
Полное наименование – система автоматического управления собственными нуждами газопоршневого электроагрегата.
Краткое наименование - САУ СН ГПЭА.
2. Краткое описание автоматизируемого объекта
Энергоустановка предназначена для работы как автономный источник электрической энергии в качестве основного источника электроснабжения, так и для параллельной работы с электрической сетью или с другими энергоустановками круглосуточно в течение года с числом часов использования установленной мощности не менее 8500 часов.
Газопоршневые электроагрегаты (ГПЭА) поставляются в контейнерах (блочно-модульное исполнение) и в здании, что позволяет наращивать электрические мощности по мере необходимости.
ГПЭА вырабатывают электрическую энергию и оснащаются контурами утилизации тепла, что позволяет получать и тепловую энергию (когенерация). Система утилизации тепла предназначена для передачи тепла потребителям.
Строительство станций планируется на основе энергоагрегатов различной мощности (0,5 - 2 МВт, так и 2 - 4МВт) для промышленных предприятий, на объекты нефтегазового комплекса, РАО ЕС, для муниципальных образований (на объекты ЖКХ).
В состав энергоустановки (контейнера ГПЭА) входят:
· газо-поршневой двигатель;
· система подачи и подготовки газа;
· электронная система зажигания;
· электрогенератор с системами возбуждения, охлаждения, смазки, диагностики;
· система охлаждения двигателя;
· система маслоснабжения;
· система воздухозабора и подготовки воздуха;
· система утилизации тепла отходящих газов и охлаждающей жидкости с необходимыми вспомогательными системами;
· автоматическая система пожарной сигнализации (АСПС);
· оборудование КИПиА;
· система контроля загазованности (СКЗ);
· система освещения (основная, аварийная);
· система отопления модулей ГПА (температура внутри модуля не ниже +15°С);
· низковольтное распределительное устройство (шкаф НКУ);
· комплектное распределительное устройство генераторного напряжения (шкаф КРУ).
В комплекте с ГПЭА также поставляются их локальные системы регулирования и автоматического управления:
· система автоматического управления ГПЭА (в частности для двигателей MTU шкаф MMC-4000);
· система автоматического управления собственными нуждами установки (шкаф САУ СН).
Специалисты компании «Оптиматик» разработали и смонтировали систему автоматического управления собственных нужд (САУ СН).
САУ СН регулирует работу следующих систем газопоршневого агрегата:
· охлаждения двигателя с высокотемпературным и низкотемпературным контуром (насосы контуров, регулирующие клапаны, вентиляторы теплообменника);
· охлаждения двигателя с контуром подогрева воздуха (регулирующий клапан);
· сетевая вода (насос);
· утилизации тепла с контурами сетевой воды и коллектора выходных газов (заслонки котла-утилизатора);
· подачи газа (запорный газовый клапан);
· отопления и вентиляции (приточные и вытяжные заслонки, вытяжные вентиляторы с частотным преобразователем, обогреватели агрегатного и электротехнического отсека);
· обогрева выпусков труб (греющие кабели котла утилизатора и выпусков труб).
Информационный объём САУ СН: аналоговые сигналы – 30, дискретные сигналы – 133, общее число тегов – 1500.
3. Объём работ
· Разработка конструкторской документации на шкаф САУ СН ГПЭА (3 недели)
· Сборка опытного образца шкафа САУ СН ГПЭА. (3 недели с момента поставки оборудования ПЛК).
· Разработка прикладного программного обеспечения ПЛК 110-60 ОВЕН для совместной работы со шкафом управления двигателем и генератором. (1 месяц)
· Разработка прикладного программного обеспечения панели оператора DeltaElectronics с интуитивно-понятным интерфейсом. (3 недели параллельно с разработкой прикладного ПО ПЛК).
· Пусконаладочные работы – заводские испытания (1 месяц).
4. Функции, выполняемые Системой
· Работа оборудования собственных нужд производится в автоматическом и ручном режимах.
· Ручное управление исполнительными элементами с панели оператора.
· Согласно заданным режимам работы предусматривается автоматическое регулирование следующих основных параметров:
· температуры воды в системе охлаждения высокотемпературного и низкотемпературного контуров при помощи двух регулирующих клапанов и шести вентиляторов охлаждения теплообменника;
· температуры приточного воздуха в системе подогрева воздуха;
· температуры воздуха в электротехническом и агрегатном отсеках контейнера посредством электрических нагревателей и частоты вращения двигателя одного из двух вытяжных вентиляторов;
· температуры приточного клапана в холодное время года посредством электрическогообогревателя и отбора тепла из системы охлаждения двигателя;
· температуры выпусков труб в холодное время года.
· Противоаварийная защита технологического оборудования.
· Выдача информации о состоянии датчиков и исполнительных элементов на панель оператора и на верхний уровень.
· Просмотр журнала событий и исторических трендов.
· Обмен данными со шкафом управления двигателем и генератором.
5. Основные решения
В основу САУ СН ГПЭА заложены следующие компоненты компании ОВЕН:
· программируемый логический контроллер ПЛК110-60.Р;
· модуль аналогового ввода МВ110-8А;
· модуль аналогового вывода МВ110-8И;
· модуль аналогового вывода МВ110-6У;
· модуль дискретного ввода МВ110-16ДН;
· модуль дискретного вывода МУ110-8Р;
· блок питания БП30Б-Д3-24;
· КИП – термопреобразователи сопротивления ДТС типа ТСМ;
· КИП – преобразователи избыточного давления ОВЕН ПД 100-ДИ.
Кроме того используется панель оператора Delta Electronics DOP-B07S415 и модуль скоростного аналогового ввода ICP-CON M-7015.
Передача информации на панель оператора осуществляется по интерфейсу RS-232 по протоколу ModbusRTU.
Система осуществляет взаимодействие со шкафом управления двигателя и генератора по интерфейсу RS-485, по протоколу ModbusRTU.
Передача информации на верхний уровень производится по Ethernet (ModbusTCP).
6. Результаты внедрения
В январе 2012г. шесть ГПЭА на базе двигателей MTU прошли заводские испытания в Рыбинске (Ярославская область) и отправлены на о. Сахалин (месторождение Катангли).
Запуск станции на основе 6 ГПЭА планируется в 2013 году.
Основное назначение электрической станции общей мощностью 12МВт на базе шести синхронных генераторов - производство электрической и тепловой энергии.
Единичная мощность ГПЭА MTU20V400L62
Электро 1 945 кВт.
Тепло 2 236 кВт.
На ЭС в качестве топлива используется природный газ. Электроэнергия производится газопоршневыми электроагрегатами.
Данные от системы собственных нужд каждого ГПЭА передаются в общую систему диспетчеризации станции по средством Ethernet (ModbusTCP).