CC BY
30
УДК 681.508 DOI: 10.17213/0321-2653-2015-1-69-72
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ
PROSPECTS FOR THE USE OF SOFTWARE AND HARDWARE SYSTEMS
FOR THERMAL POWER PLANTS
© 2015 г. С.В. Скубиенко, В.Г. Тимурджи
Скубиенко Сергей Витальевич - доцент, кафедра «Тепловые электрические станции и теплотехника», декан энергетического факультета, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. Тел. (8635) 25-52-02. E-mail: skubienko@mail.ru
Тимурджи Вениамин Григорьевич - канд. техн. наук, доцент, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. Тел. (8635) 25-52-18. E-mail: timordzhi@bk.ru
Skubienko Sergey Vitalevich - assistant professor, department «Thermal Power Stations and Heating Engineer», Dean of the the Faculty of Energy, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. Ph. (8635) 25-52-18. Email: skubienko@mail.ru
Timurdzhi Benjamin Grigorevich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. Ph. (8635) 25-52-18. E-mail: timordzhi@bk.ru
Отмечена перспективность внедрения программно-технических комплексов на тепловых электрических станциях России. Обсуждается роль информационно-измерительной и информационно-вычислительной функций в повышении эксплуатационных характеристик ТЭС и в проведении комплексных расчётов, например, по оптимизации режимов оборудования и ремонтных работ. Предлагается взамен операторских пультов с электромеханическими приборами, которые, как и все отечественные электромеханические приборы, давно исчерпали свой ресурс, внедрять программно-технические комплексы, обладающие только информационно-измерительной функцией.
Ключевые слова: программно-технические комплексы; тепловые электрические станции; информационно-измерительная функция; информационно-вычислительная функция.
The article points out the prospect of implementation of software and hardware systems for thermal power plants in Russia. The role of information-measuring and information-computing functions in improving the performance of thermal power plants and in the conduct of complex calculations, such as optimization of equipment and repairs. It is proposed instead of operator panels with electromechanical devices, which, like all domestic electromechanical devices, already exhausted their resources, implement software and hardware, having only information-measuring function.
Keywords: software; hardware; thermal power plants; information measuring function; data-processing function.
Одним из самых главных направлений развития науки и техники в XXI в. принято считать информационные технологии. Программно-технические комплексы (ПТК), появившиеся в настоящее время на тепловых электрических станциях (ТЭС), являются внедр ением этих технологий в производство электроэнергии. Количество электростанций, на которых были внедрены ПТК, исчисляется десятками. В журналах «Теплоэнергетика» и «Электрические станции» регулярно публикуются статьи, посвященные внедрению ПТК на электростанции, в частности на ТЭС.
Однако в основном в этих статьях рассматривается управляющая функция ПТК и фактически не уделяется внимания информационно-измерительной и информационно-вычислительной функциям, важность которых трудно переоценить. В публикуемой статье восполняется этот пробел.
Программно-технический комплекс (ПТК) представляет собой информационно-вычислительную систему [1, 2], физически реализуемую как многоуровневую. На рис. 1 изображена структурная схема полнофункционального популярного отечественного ПТК Квинт [3].
На нижнем уровне, как видно из рис. 1, находятся контроллеры (типа Ремиконт). К контроллерам подключены датчики параметров процесса производства электроэнергии и состояния оборудования. Контроллеры расположены группами. Каждая группа «обслуживает» «свой» комплект оборудования, а все контроллеры объединены локальной информационно-вычислительной сетью, называемой здесь контроллерной. Такое построение контроллерного уровня обеспечивает эффективное распределённое управление, заключающееся в том, что на каждую контроллерную группу возлагается своя задача по персональному управлению «своим» комплектом оборудования. В описанном и состоит управляющая функция ПТК, исторически определившая появление ПТК на электростанциях России как АСУ ТП.
Расчетная t^l Инженерная
к АСУП
I'iliio'llk' CI altllllH сервер архива *. Л С1ПР
>ная Анаши £9 " Й
Собыгинная Приборная Единое
jj OnepaJOjKiiic ppj
Единое
сервер ВД
IS ß
Шлюзы 1П
Хонтропперныс сети, 2 M6um\
бесшлюювые контроллеры
К системам других фирм
Ремиконты
своим назначением и включённые через интерфейсы в информационно-вычислительную сеть ИВЦ. Информация о текущем производственном процессе и состоянии оборудования представляется на экранах у оператора в виде сотен видеограмм. На возникновение нештатной или аварийной ситуации система реагирует автоматически. Такая реализация информационно-измерительной функции облегчит труд оператора, а автоматическая фиксация нештатных и аварийных ситуаций снизит риск аварий от его неправильных действий. Заметим, что в настоящее время на НчГРЭС, например, трем операторам приходится следить за показаниями около 250 стрелочных приборов одновременно.
Выделим следующие виды видеограмм [4]:
- технологические видеограммы, которые отражают аналоговые и цифровые индикаторы, а также физические объекты управления электростанции в виде мнемосхем или блок-схем (рис. 2);
- видеограммы процессов (рис. 3).
Рис. 1
Однако большую роль в реализации информационных технологий, как уже говорилось ранее, на ТЭС играют две другие функции ПТК - информационно-измерительная и информационно-вычислительная.
Благодаря информационно-измерительной функции ПТК, которая в принципе может быть реализована самостоятельно, осуществляется эффективный контроль за ходом производственного процесса и состоянием оборудования. Реализация информационно-измерительной функции происходит следующим образом. Информация, полученная от датчиков, перерабатывается устройствами связи с объектом (У СО) с целью представления информации на машинном языке и уменьшения погрешности датчиков. Затем она поступает через интерфейсы (шлюзы) в локальную вычислительную сеть информационно-вычислительного центра (ИВЦ).
ИВЦ представляет собой информационно-вычислительную систему, состоящую из рабочих станций разного назначения, серверов и других устройств, объединённых локальной вычислительной сетью (обычно Ethernet с высокой скоростью передачи информации). Как известно, рабочие станции - это компьютеры, запрограммированные в соответствии со
Рис. 2
Рис. 3
Внедрение ПТК с развитой информационно-измерительной функцией на электрических станциях приводит к улучшению не только методов контроля и диагностики, но и внешнего вида и условий труда
оператора. Вместо громоздкого щита оператора с ограниченным количеством стрелочных приборов, за показаниями которых надо было очень внимательно следить, - информационноёмкий экран компьютера (рис. 4). На экране компьютера с помощью сотен видеограмм отражается полная информация о состоянии производственного процесса и оборудования, полученная от датчиков, количество которых для ПТК энергоблока ТЭС исчисляется тысячами.
Рис. 4
Имеется ещё одна проблема, решать которую, на наш взгляд, следует с помощью ПТК. Дело в том, что приборостроительные заводы на территории бывшего СССР, которые к концу 80-х годов прошлого века выпускали до 1,5 млн электромеханических (в том числе стрелочных) приборов в год, в начале 90-х практически прекратили своё существование, и изготовление приборов было тоже прекращено. В этой связи эти приборы на щитах операторов в настоящее время полностью исчерпали свой ресурс. Разумеется, они ни в коем случае не должны эксплуатироваться и их пытаются заменить на электронные цифровые. Но у электромеханических приборов имеется аналоговая шкала со стрелкой, по положению которой человеку легко оценить контролируемую величину, а цифровые приборы не дают этой наглядности. Поэтому, например, на часах, изготовленных на базе цифровой электроники, цифровой циферблат в настоящее время заменяют на аналоговый.
На наш взгляд лучшим решением вопроса, связанного с удалением старых приборов было бы внедрение ПТК, обладающего только информационно-измерительной функцией. При этом контроль процессов, происходящих на ТЭС, отраженный с помощью видеограмм на экране компьютера оператора, производится автоматически. Это облегчит работу оператора, повысит информационную способность его пульта, снизит риск аварий от неправильных действий оператора.
Заметим, что в последнее время некоторые ТЭС (например, Новочеркасская ГРЭС) уже поставили у себя ПТК, обеспечивающие только информационно-измерительную функцию [5]. Заметим также, что стоимость ПТК только с информационно-измерительной функцией в разы меньше, чем полномасштабных ПТК.
До последнего времени в печати незаслуженно мало уделялось внимания ещё одной важной функции ПТК, а именно информационно-вычислительной. Использование информационно-вычислительной функции ПТК - это нечто качественно новое при производстве расчётов процессов и оборудования электростанции.
Принцип работы ПТК при реализации информационно-вычислительной функции аналогичен принципу работы программных комплексов, например Boiler Designer, но превосходит их по своим возможностям при решении задач, относящихся к электростанции. Это получается благодаря обширнейшей информации о том, что происходило на станции, полученной от громадного количества датчиков и хранящейся в сервере архива.
При производстве расчётов, например в ПТК Квинт, будут участвовать расчётная станция, станция анализа, сервер архива, сервер БД (рис. 1). Проектные проработки можно делать с помощью блока САПР, а локальная вычислительная сеть, объединяющая фактически всю управляемую часть электрической станции обеспечивает комплексный характер расчёта в том смысле, что учитывается взаимное влияние параметров отдельных структур станции. Выход через интернет к другим системам обеспечивает ещё большую ширину охвата поля расчётов.
Этот метод уже нашел применение на практике. Например, с помощью информационно-вычислительной функции ПТК на Новгородской ТЭЦ, Реф-тинской ГРЭС, Берёзовской ГРЭС, Северозападной ТЭЦ и др. решались следующие информационно-вычислительные задачи [4]:
- диагностика отклонений технологических параметров с целью оптимизации режимов работы оборудования;
- диагностика работоспособности технологического оборудования с целью оптимизации ремонтных работ;
- расчёты ТЭП для статистической отчётности и взаиморасчётов с поставщиками и потребителями.
На ТЭС успешно внедряются полномасштабные ПТК фирмы Simens [6] (Teleperm XP-R, SPPA-T3000, PCS7 — к 2004 г. внедрены на 27 электростанциях), отечественный ПТК Квинт (к 2005 г. внедрён на 20 электростанциях), а также ПТК Саргон, ПТК Дельфин, ПТК Торнадо-Ж
Выводы
1. Полнофункциональные программно-технические комплексы на тепловых электрических станциях не только улучшают управление процессом производства за счёт функции управления, но и посредством информационно-измерительной функции осуществляют эффективный контроль параметров этого процесса и состояния оборудования, а также улучшают условия труда оператора и снижают риск аварии от неправильных действий оператора.
2. С помощью информационно-вычислительной функции на ТЭС можно производить комплексные расчёты, например, по оптимизации режимов работы оборудования и по оптимизации ремонтных работ.
3. Предлагается взамен операторских пультов со стрелочными приборами внедрять программно-технические комплексы, обладающие только информационно-измерительной функцией.
Литература
1. Тимурджи В.Г., Макаров А.Е. Программно-технические комплексы АСУ ТП ТЭС и АЭС и устройства управления и защиты с моделями тепловых процессов в энерго-
оборудовании // Повышение эффективности производства электроэнергии: Материалы 8-й междунар. науч. конф., 30 окт. - 2 нояб. 2011 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ); Новочеркасск, 2012. С. 74 - 80.
2. Елизаров И.А., Мартемьянов Ю.Ф. и др. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы. М., 2004. 126 с.
3. Башарин В.В. Программно-технический комплекс Квинт СИ // Теплоэнергетика. 2009. № 10. С. 37 - 41.
4. Описание программно-технического комплекса TELEPERM ХР-К М., 2004. 29 с.
5. Шумилов М.В. Опыт внедрения информационно-измерительной системы энергоблока (стационарный № 7 Новочеркасской ГРЭС) // Энергетик. 2010. № 9. С. 27 - 29.
6. Свидерский А.Г., Херпель Х. Технические средства для автоматизации объектов энергетики // Электрические станции. 2004. № 1. С. 7 - 10.
References
1. Timurdzhi V.G., Makarov A.E. [Program-technical complexes APCS TPP and NPP and device management and security models of thermal processes in power equipment]. Povyshenie 'effektivnostiproizvodstva 'elektro'energii: Mater. 8 mezhd. nauch.konf., 30 okt. - 2 noyab. 2011 g. Yuzh.-Ros. gos. tehn. un-t (NPI) [Increase the efficiency of electricity production: Mater. 8 int. sci-ent.Conf., 30 Oct. - 2 Nov. 2011. S.-Grew up with. state technology. University (NPI)]. Novocherkassk, YuRGTU (NPI), 2012, pp. 74-80. (In Russian)
2. Elizarov I.A., Martem'yanov Yu.F. Tehnicheskie sredstva avtomatizacii. Programmno-tehnicheskie kompleksy [Technical means of automation. Software and hardware systems]. Moskow, Mashinostroenie, 2004, 126 p.
3. Basharin V.V. Programmno-tehnicheskij kompleks Kvint SI [Centuries Program-technical complex Quint C]. Teplo^energetika, 2009, no. 10, pp. 37-41.
4. Opisanie programmno-tehnicheskogo kompleksa TELEPERM XP-R [Description of program-technical complex TELEPERM XP-R.]. Moskow, ZAO «Interavtomatika», 2004, 29 p.
5. Shumilov M.V. Opyt vnedreniya informacionno-izmeritel'noj sistemy 'energobloka (stacionarnyj № 7 Novocherkasskoj GR'ES) [Experience of implementing information-measuring system unit (fixed No. 7 Novocherkasskaya GRES)]. Energetik, 2010, no. 9, pp. 27-29.
6. Sviderskij A.G., Herpel' H. Tehnicheskie sredstva dlya avtomatizacii ob'ektov 'energetiki [Herpel Agricultural Technical means for automation of power]. Elektricheskie stancii, 2004, no. 1, pp. 7-10.
Поступила в редакцию 20 октября 2014 г.
