Дзержинка-2012: Динамическая модель котлоагрегата №9 ТЭЦ ДМК

С 19 по 21 декабря на Днепровском меткомбинате проводилась научно-техническая конференция «Дзержинка-2012» где был зачитан доклад по динамическому моделированию в OpenSCADA.

В процессе проработки предложения по созданию современной системы автоматизации котла №9 ДМК фирмой ООО НИП «ДІЯ» была создана полноценная динамическая модель технологического процесса производства пара и системы автоматизированного управления этим процессом. Математическая модель создана на основе системы OpenSCADA. Модель позволила отработать сложные алгоритмы взаимосвязанного регулирования технологического процесса котлоагрегата, а также предоставляет функцию демонстрации и тренажёра для операторов и технологов котельного процесса.

На балансе ТЭЦ Днепровского Металлургического Комбината (ДМК) находятся несколько паровых котлоагрегатов TP-150-1 большой мощности и давления, одним из которых является котёл №9. В виду особенностей металлургического производства топливом котлоагрегатов выступает не только природный газ, но Доменный и Коксовый газы.

В настоящих экономических реалиях природный газ является дорогим, а это значит, что он значительно влияет на себестоимость произведённого пара и, как следствие, электроэнергии турбинного цеха. В виду чего задача оптимального потребления природного газа и замещения его более дешёвым (внутренним) доменным и коксовым газами остро стоит перед предприятием.

В 2007 году фирмой ООО НИП «ДІЯ» готовилось предложение по созданию системы комплексной автоматизации котлоагрегата №9 ДМК, в рамках которого были созданы алгоритмы управления и мнемосхемы многотопливного котлоагрегата №9 ДМК. Хотя реализации этого предложения не последовало на основе созданных материалов, в окружении системы OpenSCADA, была создана полноценная динамическая модель котлоагрегата с управлением от лица оператора технологического процесса.

OpenSCADA

OpenSCADA представляет собой открытую SCADA систему, построенную по принципам модульности, многоплатформенности и масштабируемости. Система OpenSCADA предназначена для: сбора, архивирования, визуализации информации, выдачи управляющих воздействий, а также других родственных операций над данными реального времени, характерных для полнофункциональной SCADA системы.

Благодаря развитому окружению пользовательского программирования, а также разработанной концепции динамического моделирования пневматических и гидравлических систем реального времени в 2008 году была создана полноценная динамическая модель технологического процесса котлоагрегата №9 ДМК, которая впоследствии легла в состав демонстрационных материалов системы OpenSCADA.

Динамическая модель

Разработанная динамическая модель реального времени котлоагрегата №9 ТЭЦ ДМК представляет собой проект системы OpenSCADA, в виде файлов БД SQLite, который исполняется OpenSCADA из окружения ОС Linux на локальный, удалённый или WEB интерфейс. Для простоты ознакомления реализована автономная (живая) сборка ОС Linux с OpenSCADA и динамическими моделями «АГЛКС», «Котёл №9». Эту сборку, в виде ISO-образа, можно свободно загрузить, записать на CD/DVD диск, а затем загрузиться с него на любом персональном компьютере.

Пользовательский интерфейс оператора котлоагрегата (в том числе и WEB) представлен одиннадцатью объектами сигнализаций с кадрами мнемосхем, групп графиков, групп контуров и обзорных кадров. Пользователь может переключаться между объектами сигнализаций и кадрами, где многие графические образы параметров доступны для выбора, а регулирующие и для оперативного воздействия посредством панелей управления, а именно:

• изменение режима регулятора: "Автомат", "Ручной" или "Каскад";

• установка нужного значения задания или ручного выхода исполнительного механизма;

• настройка параметров ПИД-регулятора.

В целом, в схеме управления, полноценно участвуют следующие регуляторы:

• LC121 — уровень воды в барабане котла;

• PSA76 — разрежение в топке котла;

• FC101 — расход пара в паровой коллектор;

• FC102 — расход природного газа;

• FC103, FC104 — расход доменного газа;

• FC105 — расход коксового газа;

• QAC151 — процент кислорода в дымовых газах;

• TCA1 — температура пара.

Заключение

В прикладном смысле модель позволила отработать алгоритмы управления подачей нескольких родов топлива, с приоритетом сжигания доменного и коксового газов, и использования природного газа только в случаях недостатка первых двух на больших нагрузках котлоагрегата.

Также модель котла №9 уже является неотъемлемой частью системы OpenSCADA наглядно демонстрируя её широкие возможности и гибкость.

Конечно, реализация комплексной системы автоматизации на котле №9 ДМК позволит непросто увидеть её эффективность на динамической модели, но и получить существенный экономический эффект как непосредственно за счёт оптимального управления, так и за счёт других свойств современной автоматизации.