С. А. Горлов, А. В. Колесова – ООО «КомАп Системс»

Статья является продолжением серии публикаций об использовании систем управления компании ComAp для генераторных установок. В ней подробно рассматривается нестандартное применение комбинации различных режимов работы генераторных установок.

При построении крупных автономных энергетических комплексов часто приходится сталкиваться с проблемой бесперебойного ввода и вывода дополнительных генераторных установок в общий энергетический массив. Зачастую данная задача усложняется не только несовместимостью систем управления, вследствие их разнородности, но и существенными различиями единичных номинальных мощностей генераторных установок. Более подробно данную проблему и ее решение рассмотрим на примере газотурбинной электростанции собственных нужд Ванкорского
нефтегазового месторождения.
Энергетический комплекс ГТЭС (фото 1) состоит из восьми газотурбинных блоков общей мощностью 200 МВт и двух дизельных генераторных установок (ДГУ) Caterpillar 3516В HD по 2 МВт. Он является основой системы энергоснабжения Ванкорского нефтегазового месторождения, расположенного в Красноярском крае. Заказчик проекта – ЗАО «Ванкорнефть», генподрядчик – ЗАО «Энергокаскад».
В декабре 2011 года завершен очередной этап автоматизации ГТЭС, в частности, специалистами компании ComAp была введена в эксплуатацию система управления ДГУ (поставщик ДГУ – ООО «Восточная техника»).
Цель проекта – обеспечить автоматическую синхронизацию и параллельную работу ГТУ и ДГУ, которые используются для запуска и штатного останова ГТУ, а также как резервный источник питания. Архитектура объекта построена таким образом, чтобы обеспечивалась взаимная селективность ДГУ, что существенно повышает надежность всего энергетического комплекса.
ДГУ используются в следующих режимах эксплуатации ГТЭС – для запуска первого турбинного блока и для штатного останова последнего турбинного блока. Для запуска используются две установки: одна обеспечивает собственные нужды газотурбинного блока, другая – питание разгонного устройства блока. После набора ГТУ 60 % от рабочих оборотов отключаются разгонное устройство блока и дизель-генераторная установка, обеспечивающая его питание. Затем, после выхода турбины на рабочий режим, вторая ДГУ плавно передает нагрузку собственных нужд на турбинный блок и останавливается.
При необходимости останова последнего (из восьми) турбинного блока происходит обратный процесс: запускается одна из ДГУ, автоматически синхронизируется с шиной в РУ 6 кВ и принимает нагрузку собственных нужд турбинного блока, обеспечивая возможность полного останова турбины. В течение всего срока нормальной эксплуатации электростанции ДГУ находятся в горячем резерве, обеспечивая надежность работы ГТЭС.
Для функционирования системы ГТЭС применяются две специально спроектированные системы управления Z100290-SPtM производства чешской компании ComAp на базе высокотехнологичных контроллеров InteliSys NТ (фото 2). Они обеспечивают:
•    управление ДГУ;
•    комплекс электрических защит силовой цепи генераторной установки;
•    стабилизацию и автоматическое поддержание электрических параметров, в том числе частоты вращения и выходного напряжения ДГУ; автоматическое управление генераторными выключателями;
•    аварийный останов ДГУ с локальной панели управления или дистанционно; автоматическую точную синхронизацию генераторной установки с шиной 6,3 кВ и параллельную работу ДГУ с любым газотурбинным блоком, с возможностью плавного приема/передачи нагрузки шины 6,3 кВ РУ.
Комплексный High-End контроллер InteliSys NТ, со встроенной свободно программируемой логикой, журналом событий на 1000 записей и возможностью коммуникации с электронным блоком управления (ECU) двигателя в автоматическом режиме, осуществляет контроль, регулирование и индикацию электрических параметров ДГУ, обеспечивая управление, комплексную защиту и надежное функционирование всей системы.
Панели управления с контроллером InteliSys NT представляют собой электротехнические металлические шкафы настенного исполнения, установленные в помещении машинного зала. На передней створке шкафа панели управления расположены: цветной 8-дюймовый дисплей InteliVision 8, выключатель питания, переключатель режимов работы системы управления и кнопка аварийного останова. На нижней стенке имеются вводы для подключения электрических кабелей. Внутри панели находятся управляющий контроллер InteliSys NT в исполнении Base Box, релейные компоненты, автоматы и предохранители.
Силовая часть находится в распределительном устройстве РУ 6,3 кВ, расположенном в здании ГТЭС, и представляет собой вводную генераторную ячейку.
Важной особенностью системы управления ComAp является ее открытый коммуникационный протокол Modbus RTU. Он позволяет беспрепятственно интегрировать информацию с систем управления ComAp, в том числе и с ECU двигателей Caterpillar, в SCADA-систему верхнего уровня всего Ванкорского месторождения.
Ввод оборудования в эксплуатацию проводился в два этапа: шефмонтаж и пусконаладочные работы. Первый этап включал монтаж панелей управления ComAp, доработку электрических схем вводных генераторных ячеек и штатных панелей управления Caterpillar согласно изменениям, внесенным в первоначальный проект. Были выполнены и проверены все электрические соединения систем управления ComAp c системами управления генераторных установок Caterpillar, вводными генераторными ячейками в РУ 6 кВ и главным щитом управления ГТЭС. Для управления дизельгенераторными установками были изменены конфигурации штатных панелей управления Caterpillar.
На втором этапе производилась отладка параллельной работы дизель-генераторных установок и газотурбинных блоков в различных режимах. Завершающим этапом стало проведение комплексных испытаний, которые подтвердили надежную и бесперебойную работу газотурбинной электростанции.

С момента основания в 1991 году чешская электротехническая компания ComAp стала всемирным лидером в области автоматизации и модернизации промышленного оборудования. Основной областью применения продукции компании ComAp являются промышленные системы управления, которые при эксплуатации в тяжелейших условиях должны обеспечивать высокую степень надежности. В связи с этим все компоненты изготавливаются из качественных высокотехнологичных материалов. Благодаря наличию дочерних компаний в Великобритании, США, Саудовской Аравии, Италии, России и Австралии, системы управления производства ComAp устанавливаются по всему миру, с максимальной адаптацией к региональным условиям, что делает их эксплуатацию высокоэффективной.
Все многообразие выпускаемых промышленных систем можно разделить по применению на пять отдельных направлений: системы управления генераторным оборудованием, системы двухтопливного режима работы, системы управления газовыми двигателями, системы управления морского и промышленного применения.
Системы управления генераторным оборудованием применяются как для простых решений – одиночный или резервный источник питания, так и для обеспечения работы сложнейших индивидуальных алгоритмов энергетических комплексов на базе генераторного оборудования любых типов – ДГУ, ГПГУ, КГУ, ТГУ, ДТГУ и т.д. Системы устанавливаются на приводы производства Caterpillar, Cummins, Deutz, MAN, Perkins, Mercedes, Mitsubishi, MTU, Rolls-Royce, Jenbacher, Waukesha, Wartsila, Volvo Penta и т.д. с возможностью использования дистанционного доступа к оборудованию для мониторинга, контроля и управления. Причем можно использовать любой вид связи – сеть GSM, спутниковую связь, городские телефонные линии, радиомодемы и оптоволокно для настройки соединения оборудования комплекса с диспетчерским пультом управления или главным офисом, находящимся в любой точке мира.
Двухтопливные системы применяются для модернизации дизельных двигателей и перевода в двухтопливный режим работы, т.е. в двигатель дополнительно подается газ, замещая часть дизтоплива. Для высокооборотных и низкооборотных двигателей разработаны различные технологии модернизации, обеспечивающие максимальное замещение газом. Уникальность технологий заключается в постоянном автоматическом контроле необходимых внешних и внутренних параметров системы, что позволяет подавать максимальное количество газа, не снижая заводских характеристик двигателя.
Системы управления газовыми двигателями оптимизируют газовоздушную смесь, что ведет к снижению расхода топлива и содержания вредных выбросов в выхлопных газах.
Системы управления морского применения используются для автоматизации не только генераторного оборудования, но и для комплексного управления двигателями судна и электропитанием. Причем область применения не ограничивается вновь строящимися судами, а подходит для модернизации уже существующего речного и морского флота.
Системы управления промышленного применения позволяют автоматизировать любое промышленное оборудование, у которого в качестве привода используются двигатели внутреннего сгорания, независимо от типа и условий применения.