Система управления газопоршневых установок CUMMINS

B газопоршневых установках (ГПУ) механическая энергия, образующаяся за счет вращения вала двигателя внутреннего сгорания преобразуется в электрическую энергию. ГПУ применяются как для производства только электрической энергии так и для совместного производства электрической и тепловой энергии (данный процесс называется "когенерация"). Выработка тепла осуществляется путем организации системы утилизации тепла (СУТ) выхлопных газов и антифриза, охлаждающего двигатель. В 2015 году руководством компании «Перфетти Ван Мелле» было принято решение о замене системы управления газопоршневой электростанции (ГПЭС), электрической мощностью 3х1540 кВт (напряжение 400 В частота 50 Гц). ГПЭС включает в себя 3 газопоршневых установки (ГПУ) Cummins 1540 GQNA, каждая из которых имеет локальную систему управления и независимую систему утилизации тепла. Функции общего управления ГПЭС выполняет шкаф MC150-4. Данное оборудование поставлялось компанией Cummins в 2001г. Система управления СУТ, была реализованная на базе контроллера Siemens PRU10.64 (на данный момент является морально и физически устаревшим). СУТ состоит из:

блока вентиляторов охлаждения низкотемпературного контура LT;
блока вентиляторов охлаждения высокотемпературного контура НТ;
циркуляционного насоса НТ; регулирующего клапана HT;
теплообменника системы теплоснабжения;
циркуляционного насоса системы теплоснабжения; система охлаждения масла ГПУ.

Система охлаждения масла ГПУ имеет отдельную систему управления, реализованную на базе контроллера а Carel Medium. Локальная система управления ГПУ, была выполнена на контроллере Schneider Electric TSX Premium 57103 и панели оператора B&R Provit 2200. Шкаф главного контроллера MC150-4, реализованный на базе контроллера Schneider Electric Micro, на момент модернизации находился в нерабочем состоянии.

Технологическая схема системы утилизации тепла:

Цели модернизации:

повышение точности, надежности и оперативности получения информации о состоянии электростанции и ее вспомогательных системах;
обеспечение контроля параметров технологического процесса; обеспечение безопасности и стабильности технологического процесса;
сокращение затрат на обслуживание и ремонт; регистрация контролируемых параметров и событий, архивирование их в базе данных;
повышение уровня технической безопасности функционирования оборудования.

В ходе модернизации системы управления были выполнены следующие работы:

тестирование всех кабельных трасс с целью разработки электрической принципиальной схемы (схемы переданные заказчику в 2001г были утеряны);
демонтаж устаревшего оборудования и монтаж новой системы управления в существующих шкафах;
замена оборудования вышедшего из строя;
замена поврежденных кабельных трасс;
программирование контроллеров S7-300 и панелей визуализации KTP1000 в среде TIA Portal v13;
разработка приложения для АРМ в среде WinCC 7.3;
проведение пуско-наладочных работ на площадке Заказчика;
обучение операторов и обслуживающего персонала работе с новым оборудованием.

Структурная схема автоматизации:

Основными функциями АСУ являются:

управления газовым мотором и возбуждением электрогенератора, автоматическая синхронизация между ГПУ или с внешней сетью, ввод ГПУ в параллельную работу, а также распределение нагрузки между машинами;
осуществление пуска-останова ГПУ в автоматическом режиме в зависимости от общей нагрузки, а так же запуск дополнительной (резервной) ГПУ перед необходимостью пуска мощных потребителей;
запрет работы энергоёмких электропотребителей, в случае аварийной ситуации, для предотвращения остановки ГПУ по перегрузке;
управление технологическим процессом системы утилизации тепла;
сбор информации от систем управления генераторными установками и СУТ;
представление текущей информации о параметрах процесса, о состоянии исполнительных механизмов и технологического оборудования на АРМ с возможностью дистанционного управления;
сигнализация аварийных событий на АРМ оператора;
смс-оповещение на телефон дежурного оператора об аварийных ситуациях на ГПУ;
возможность удаленного просмотра состояния ГПУ через web интерфейс;