Системы автоматического управления для газотурбинных энергоблоков

Компанией “Адвантек Инжиниринг” за более чем 20 лет успешной работы на рынке промышленной автоматизации создана широкая номенклатура систем автоматического управления и регулирования (САУ) газоперекачивающими и энергетическими установками для объектов малой энергетики и транспорта газа.

Особый интерес представляют газотурбинные энергоблоки производства Сумского машиностроительного научно-производственного Объединения им. Фрунзе, для труднодоступных, удаленных от единой энергосистемы районов добычи нефти и газа.

38 таких систем в течение длительного времени успешно эксплуатируются на нефтегазовых месторождениях Сургутнефтегаза. Технической базой систем являются современные программно-технические средства GE Intelligent Platform (GE Fanuc), официальным дистрибьютором которых является компания Адвантек Инжиниринг. Структура построения всех систем имеет универсальный характер, что позволяет легко адаптировать их для управления разнотипными газотурбинными двигателями мощностью до 25 МВт.

Системы обеспечивают выполнение полного набора функций, включая:

• контроль предпусковых условий;
• автоматический пуск с выводом на заданный режим работы;
• автоматическое поддержание заданного режима работы с соблюдением технологических ограничений;
• защиту на всех режимах работы, предупредительную и аварийную сигнализацию;
• нормальную и аварийную остановки;
• архивирование данных с частотой записи 20 мсек для анализа нештатных ситуаций.

Все системы комплектуются программным регулятором топлива (ПРТ) собственной разработки. Из основных функциональных возможностей ПРТ, кроме понятных функций управления и защиты двигателя на всех режимах его работы, можно выделить следующие:

1. Возможность управления газотурбинным двигателем в условиях не стабильного состава и меняющихся теплофизических характеристик топливного газа, например, управление двигателем, работающим на смеси топливного газа и газового конденсата в диапазоне от 100 % объема – топливный газ до 100 % объема – газовый конденсат. Для этого в комплексе в реальном времени ведется оценка теплоты сгорания топлива и коррекция по ней топливных программ регулятора.
2. Высокое быстродействие ПРТ по парированию внешних возмущений в сочетании со специальными программами прогнозирования и управления механизацией двигателя, позволяют предотвратить аварийный останов газотурбинного двигателя со свободной турбиной по опасным оборотам даже при 100 % резком сбросе нагрузки с электрогенератора. Это подтверждено на серийных 16 МВт машинах даже при авариях во внешней электрической сети без выключения генератора. Из обзора открытых источников информации на данный момент нет аналогичных продуктов с такой возможностью.
3. Управление газотурбинным двигателем в составе энергоблока, работающего в автономной, параллельной или общей (сильной) электрической сети. При работе в параллельной электрической сети комплекс соответствует требованиям СО-ЦДУ ЭЕС в части первичного регулирования частоты сети и времени переходных процессов.
4. ПРТ имеет великолепные показатели качества регулирования. Так, например, поддержание частоты вращения роторов свободной турбины (нагрузки) и газогенератора в режиме регулирования или ограничения на установившихся режимах не превышает ± 0,2 % (для энергоблоков частота вращения генератора ± 0,1 % или ± 0,05 Гц).
5. ПРТ диагностирует помпаж двигателя и погасание камеры сгорания. Цифровые методы обработки и прогнозирования позволяют комплексу диагностировать помпаж двигателя по характерному поведению показаний температуры газов и давления за компрессором намного быстрее, чем авиационный прибор, и даже там, где прибору просто не хватает чувствительности или времени.

Регулятор поставляется как законченное изделие в составе систем на контроллерах GE IP или как программный продукт на СD, встраиваемый в системы на контроллерах Siemens, Allen Bradley и др. производителей. Программный регулятор может быть адаптирован для любой газотурбинной установки мощностью до 25 МВт. Для синхронизации генератора энергоблока с сетью в составе системы применены разработанные для энергетики специализированные модули контроллера GE Fanuc.

Системы предусматривают современный человеко-машинный интерфейс, обеспечивающий удобство работы оперативного персонала за счет мнемонического отображения информации в виде набора компьютерных видеокадров. Системы имеют блочно-модульное конструктивное исполнение. Аппаратура размещается на шасси блок-бокса автоматики либо в современных шкафах Rittal, на лицевых панелях которых устанавливаются видеоэкраны, органы оперативного управления и сигнализации.

Внутреннее помещение бокса оборудовано рабочим и аварийным освещением, пожарными извещателями, датчиком открытия двери, электрическими нагревателями, системой вентиляции, кондиционирования и автоматической системой поддержания микроклимата на базе промышленного контроллера. Температура эксплуатации – 40 …+ 50 °С.

Технический и производственный потенциал компании Адвантек Инжиниринг, позволяет в кратчайшие сроки модифицировать системы для широкого спектра технологического оборудования в химической, металлургической и других отраслях промышленности.

В составе консорциума с компанией “Пульсар” могут изготавливаться и поставляться заказчикам комплектные САУ в полностью законченном виде.

Компания оказывает широкий спектр инжиниринговых услуг по системе, включая пуско-наладочные работы и ввод в эксплуатацию, подготовку эксплуатационного персонала и гарантийное обслуживание системы.