Заказчик: Иркутская ГЭС ОАО «Иркутскэнерго»
Разработчик: ООО Проектно-инжиниринговая компания «Астрон» г. Иркутск
Год внедрения: 2006
Краткое описание: В период с 2005 по 2006 год на Иркутской ГЭС проводилась реконструкция системы осушения проточной части гидроагрегатов с целью замены изношенных трубопроводов, задвижек, насосов и КИП. План реконструкции предусматривал замену устаревшей релейной логики системы управления на современную микропроцессорную технику.

Опираясь на положительный опыт внедрения на станции контроллера Теконик Р04 в системе автоматизированного сбора и обработки данных контрольно измерительной аппаратуры здания ИГЭС (САСОД КИА), решено было использовать контроллер того же типа с модулями УСО Теконик.

Технологический объект

Система осушения представляет собой сеть трубопроводов с насосами и задвижками, размещенными на самой нижней отметке здания ИГЭС в насосной потерне. Система включает в себя пять пар насосов, которые выполняют следующие технологические функции:

откачку дренажных вод из приямков насосной потерны и герметичного помещения,
откачку воды из водоприемной потерны при различных режимах работы станции (ремонтный, межремонтный, осушение).
аварийную откачку воды в случае затопления насосной потерны аварийными насосами, расположенными в герметичном помещении.

Рис. 1. Шкаф контроллера

Основные функции системы управления:

Эксплуатация системы осушения не требует постоянного мониторинга или активного вмешательства оперативного персонала в работу системы, поэтому основными функциями внедренной системы являются автоматическое управление насосами и сигнализация нештатных ситуаций:

управление 6-ю дренажными и 2-мя осушительными насосами в автоматическом режиме,
автоматическая смена статусов насосов Рабочий/Резервный,
формирование звуковой и цветовой сигнализации об аварийных событиях на операторской станции (ОС) с фиксацией в отчете тревог,
отображение уровней в дренажных приямках, состояний насосов и задвижек (объектно-ориентированные алгоритмы в контроллере позволяют определять 14 состояний каждой задвижки и 13 состояний каждого насоса),
отображение уровней верхнего и нижнего бьефов, перепадов давления на сороудерживающих решетках, температуры внешнего воздуха. Эти данные берутся из системы САСОД. Связь двух систем организована через станционную сеть Ethernet посредством запросов Tecon OPC - сервера к контроллерам системы САСОД,
формирование команд от алгоритмов защит и блокировок.

Вспомогательные функции системы управления:

дистанционное управление с ОС 10-ю насосами и 8-ю задвижками,
управление всеми насосами и задвижками с местных пультов управления,
изменение режимов работы системы осушения (межремонтный, ремонтный и осушение),
ввод/вывод алгоритмов автоматики, защит и блокировок,
ввод уставок уровней, временных параметров задвижек и насосов, периодов смены статусов насосов Рабочий/Резервный
просмотр архива,

Структурная схема КТС

Система состоит из ОС, шкафа контроллера с модулями УСО и сборок электрических схем управления. ОС установлена на главном щите управления (ГЩУ) для удобства эксплуатации оперативным персоналом. Шкаф контроллера установлен на монтажной площадке. Размещение и компоновка шкафа контроллера были выбраны исходя из двух основных условий: контроллер должен размещаться на незатопляемой отметке в помещении с нормальной влажностью, и расположен максимально близко к электрическим схемам управления для сокращения длин силовых и контрольных кабелей. Объем системы 130 сигналов (92 информационные, 38 управляющие).

Рис. 2. Структурная схема КТС

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) ОС и алгоритмы контроллера, разработаны при помощи SCADA - системы TRACE MODE 5 компании Адастра. В системе применяется контроллер Теконик Р04 с уже встроенным в него монитором реального времени Trace Mode 5 (OEM продукт компаний Текон и Адастра). Это позволило организовать разработку проекта системы по принципу "сквозного программирования" без необходимости покупки дополнительной инструментальной среды для программирования контроллера.

ПО контроллера включает в себя алгоритмы автоматики, защит и блокировок, объектно-ориентированные алгоритмы задвижек и насосов, механизмы хранения карт уставок. ПО контроллера построено таким образом, что при отключении ОС система сохраняет работоспособность и решает стоящие перед ней задачи.

ПО ОС предназначено для запроса технологической информации из контроллера и передачи посредством окон управления команд от оператора в контроллер и далее на исполнительные механизмы, для сигнализации, для ввода уставок и настройки системы.

Рис. 3. Мнемосхема технологического процесса

Алгоритмы защит и блокировок

Так как система в основном работает автономно без вмешательства оператора, то для защиты оборудования были разработаны ряд алгоритмов защит и блокировок.

Защитные отключения насосов выполняются в случае:

аварийного уровня воды в помещениях, где они установлены,
пропадания давления на напоре насоса (завоздушивание, разрыв коллектора),
не открытия задвижки на напоре.

Блокировка включения насосов выполняется в случае:

попытки пуска насоса на открытую задвижку,
отсутствия воды во всасывающем коллекторе насоса,
попытки включения насоса, когда существует угроза его затопления.

Особенности реконструкции системы осушения

На ряду с типовыми задачами, которые приходиться решать при внедрении систем, каждый технологический объект имеет свои особенности, влияющие на условия реализации. По опыту внедрения этой системы были определены ряд факторов, которые следует учитывать при работе на ГЭС:

в различных помещениях здания ГЭС присутствуют различные уровни влажности, что влияет на размещение элементов системы и не всегда позволяет сделать ее распределенной,
температура на нижних отметках здания ГЭС колеблется в диапазоне 5-7 С круглый год. В плохо вентилируемых помещениях зимой температура может опускаться ниже 0 С. Этот фактор следует учитывать, предусматривая подогрев помещений, что-бы не разморозить трубопроводы,
многие помещения здания ГЭС труднодоступны для доставки туда крупногабаритных грузов, что также следует учитывать при размещении элементов системы,
высотные отметки полов в помещениях могут не соответствовать проектным. Этот фактор влияет на размещение датчиков уровня. В смежных помещениях нормальный уровень воды в одном может означать затопление в другом помещении,
насосы системы осушения работают в условиях повышенной влажности, поэтому равномерное распределение нагрузки на рабочие и резервные насосы целесообразно не только с точки зрения равномерного вырабатывания ресурса, но и с точки зрения просушки обмоток во время работы,
обычно в нижних помещениях здания ГЭС скапливается мусор, который может попасть во всасы насосов и приводить к их завоздушиванию, поэтому целесообразно всасы насосов защищать оголовками и сороудерживающими сетками,
при монтаже и пусконаладке систем следует учитывать, что кабельные связи придется прокладывать по гидротехническому бетону, который плохо поддается сверлению. Радиосвязь в здании ГЭС сильно затруднена, поэтому целесообразно предусматривать в структуре систем проводную телефонную связь.

Результаты внедрения системы

В 2006 году система была сдана в промышленную эксплуатацию. Система на модулях УСО Теконик и контроллере Теконик Р04 получилась компактной, модульной и легко ремонтируемой, добавились функции, реализация которых на релейной логике была бы не возможна.