RAZVOJ SISTEMA ZA ON-LINE PRAĆENJE I ANALIZU RADA PARNOG TURBOPOSTROJENJA U TE-TO NOVI SAD

Size: px

Start display at page:

Download "RAZVOJ SISTEMA ZA ON-LINE PRAĆENJE I ANALIZU RADA PARNOG TURBOPOSTROJENJA U TE-TO NOVI SAD"

Melissa Cain
6 years ago
Views:

1 RAZVOJ SISTEMA ZA ON-LINE PRAĆENJE I ANALIZU RADA PARNOG TURBOPOSTROJENJA U TE-TO NOVI SAD Milan V. Perović*, Miloš Despić*, Srđan Milić*, Milan Banjac*, Dejan Đukanović*, Srećko Nedeljković*, Bojan Papić**, Saša Maksimović**, Gordan Konečni**, Slobodan Lakić***, Slobodan Sevanović*** * Univerzie u Beogradu-Mašinski fakule, Beograd **Insiu Mihailo Pupin, Beograd ***TE-TO Novi Sad Apsrak: U TE-TO Novi Sad su u pogonu dva parna bloka koji kombinovano proizvode elekričnu i oplonu energiju za grejanje grada. S obzirom da se kao gorivo roši prirodni gas, čine se veliki napori da se poboljšaju radne eksploaacione karakerisike posrojenja. U radu će bii prikazan novi sisem za praćenje i analizu rada parnih urboposrojenja koji je razvijen i insalisan u TE-TO Novi Sad. Sisem preuzima podake o izmerenim veličinama sanja na raznim mesima u procesu iz već posojeće SCADE, obrađuje ih i izračunava najvažnije radne karakerisike posrojenja i pojedinih komponenaa. Takođe, sisem ima i ekspersku funkciju, odnosno, analizira sanje komponenaa i odsupanja pojedinih parameara u odnosu na projekne podake i izračunava njihov uicaj na pogoršanje sepena korisnosi posrojenja i smanjenje snage. Na ovaj način se dobijaju važne informacije za vođenje bloka i za planiranje remonaa radi oklanjanja odsupanja koji imaju najveći uicaj na ispravan rad bloka. Dodana funkcija sisema je ekonomska evaluacija rada koja pokazuje renunu cenu proizvodnje elekrične energije bloka šo doprinosi izboru opimalnih režima za vođenje i angažovanje bloka. Sisem radi u on-line modu. Svi izračunai parameri su renuno dosupni ali se i memorišu radi naknadne analize. Ključne reči: parno urboposrojenje, on-line sisem, radne karakerisike, sepen korisnosi DEVELOPMENT OF A SYSTEM FOR ON-LINE MONITORING AND OPERATION ANALYSIS OF THE STEAM TURBINE PLANT IN TPP NOVI SAD Milan V. Perović*, Miloš Despić*, Srđan Milić*, Milan Banjac*, Dejan Đukanović*, Srećko Nedeljković*, Bojan Papić**, Saša Maksimović**, Gordan Konečni**, Slobodan Lakić***, Slobodan Sevanović*** *Universiy of Belgrade-Faculy of Mechanical Engineering, Belgrade **Insiu Mihailo Pupin, Belgrade *** Thermal Power Plan Novi Sad Absrac: Thermal power plan Novi Sad has wo seam urbine unis for combined hea and power producion. Since naural gas is used as he main fuel, grea effors o improve he operaing performances of a plan are made. In his sudy, a new sysem for racking and analyzing he operaion of he seam urbine plans is developed and insalled in hermal power plan Novi Sad. The sysem acquires he measured values of parameers a various places in he process from he exising SCADA, processes hem and calculaes he mos imporan performance parameers of he plan and of individual componens. The sysem has an exper funcion as well: i analyzes he sae

2 of componens and he deviaions of individual parameers in relaion o he projec daa and calculaes heir impac on he deerioraion of he oal efficiency and reducion of power. This provides imporan informaion for he managemen of he block and he planning of overhauls o remove deviaions ha have he greaes impac on he proper operaion of he uni. An addiional funcion of he sysem is he economic evaluaion of he operaion ha shows he curren price of elecriciy producion of he power plan, which conribues o he selecion of opimal regime for he conducion and for he engagemen of he uni. The sysem works in on-line mode. All calculaed parameers are insanly made available in SCADA, where hey can be furher processed, displayed or sored for subsequen analysis. Key words : seam urbine plan, on-line sysems, operaing performances, hermal efficiency 1. UVOD U razvoju svremene energeike došlo je do značajnih promena u planiranja novih objekaa i eksploaacije posojećih posrojenja. Tome su doprineli naročio sledeći razlozi: značajan ras cene fosilinih goriva kao i sves o ograničenosi njihovih rezervi, klimaske promene i sroge mere u pogledu emisije šeinih gasova i deregulacija ržiša elekrične energije šo je dovelo do ošre konkurencije između proizvođača elekrične energije. Zbog ovoga elekroprivredna preduzeća ulažu velike napore da snize specifičnu porošnju oploe u svojim posrojenjima kako bi smanjili roškove goriva i emisiju šenih maerija u okolinu i na aj način popravili svoju konkurennos. U om smislu, pri nabavci novih posrojenja se rude da ugovore opremu sa šo boljim sepenom korisnosi u skladu sa raspoloživim resursima. Iso ako, kod posojećih posrojenja se preduzimaju mere radi unapređenja radnih karakeerisika opreme. Ovakva kreanja u energeici praćena su inenzivnim israživanjima i povećanjem znanja u svim relevannim oblasima šo je dovelo do velikog, moglo bi se reći skokoviog, razvoja ermoenergeske opreme i napreka merne i računarske ehnike. U poslednjih 20 godina cena fosilnih goriva, a naročio prirodnog gasa je znano porasla. Prednos ermoelekrana koje korise prirodni gas je gradnja blizu naseljenih mesa zbog niske emisije šeinh maerija šo se može pogodno iskorisi i za kombinovanu proizvodnju elekrične energije i oplone za daljinsko grejanje. Radne karakerisike parnog urboposrojenja su važni parameri za ekonomičnos bloka u oku eksploaacije, a naročio važne ukoliko se korisi skupo gorivo gas i/ili mazu. Cena jedinice elekrične energije iz ovih ermoelekrana je znano viša od cene jedinice elekrične energije dobijene od ermoelekrana koje kao gorivo korise ugalj. Tokom rada performanse opreme opadaju, šo ima za posledicu snižavanje snage bloka i veću specifičnu porošnju goriva čime se dodano povećava cena jedinice proizvedene elekične energije. Elekroprivreda Srbije ulaže značajne napore i sredsva u remone i modernizaciju posrojenja koje za cilj imaju povećanje ekonomičnosi sisema i osiguravanje pouzdanog rada u narednom periodu. Pored garancijskih ili pogonskih merenja koja posoje u ermoelekranama koja se periodično sprovode, za dealjniju analizu neophodno je napravii sisem kojim se može koninualno praii rad urboposrojenja. Laboraorija za oplone urbomašine Mašinskog fakule u Beogradu je razvila jedan akav sisem za porebe TE-TO Novi Sad. Sisem je zajedno sa Insiuom Mihajlo Pupin uspešno implemeniran u već posojeći sisem SCADA, koji je prehodno ovaj insiu razvio za porebe TE-TO Novi Sad.

3 2. OPIS POSTROJENJA Termoelekrana Novi Sad kao gorivo korisi prirodni gas i/ili mazu. U okviru prve faze gradnje izgrađena su dva kola K1 i K2 i jedno urboposrojenje T1 namenjeno za proizvodnju elekrične energije, ehnološke pare i oploe za daljinsko grejanje. U okviru druge faze izgrađen je koao K3 i urboposrojenje T2 namenjeno za proizvodnju elekrične energije i oploe za daljinsko grejanje. Razvijeni sisem biće prikazan samo za urboposrojenje T2. Turboposrojenje T2 radi sa pregrejanom parom na ulazu u urbinu, bez dogrevanja pare. Turbina ima sedam oduzimanja za regeneraivno zagrejavanje glavnog kondenzaa i napojne vode, pri ome se šeso i sedmo oduzimanje isovremeno korise za zagrevanje vrele vode za sisem daljinskog grejanja. Koao K3 je namenjen za proizvodnju pare za urboposrojenje T2. Međuim, blokovi imaju zajedničke kolekore sveže pare i napojne vode pa je moguć i rad urboposrojenja T2 sa bilo kojim kolom. Tehnički podaci o urbini i kolu su dai u abeli 1. Tabela Tehnički podaci bloka 2 u TE-TO Novi Sad (parna urbina i koao) Koao Jed. К3 Proizvođač / ip - ТКЗ Русија, ТГМЕ-464/С Maksimalna rajna produkcija pare /h 500 Priisak pare na izlazu iz kola bar 159 Temperaura pare na izlazu iz kola ºC 560 Parna urbina Proizvođač / ip - Т2 ТМЗ Русија ПТ-110/ / kondenzaciona Način regulisanja - mlazničko Maksimalna snaga MW 120 Nominalna snaga MW 110 Maksimalna oplona snaga MW 203 Maksimalni prook sveže pare /h 485 Maksimalni prook sveže pare u kondenzacionom režimu /h 437 Nominalni prook sveže pare u kondenzacionom režimu /h 398 Priisak ispred urbine bar 130 Temperaura ispred urbine ºC 555 Nominalni priisak u kondenzaoru bar 0,057 I oduzimanje oplifikacija - nominalni priisak oduzimanja bar 0,6 2,5 - emperaura ºC 150 II oduzimanje - oplifikacija - priisak oduzimanja bar 0,5 2,0 - emperaura ºC 150 Maseni prook oduzimanja, zbirno I i II /h 280 Pored veza preko sveže pare i napojne vode, blokovi imaju veze i preko kolekora sopsvene porošnje pare na priiscima 18 bar, 6 bar i 2,5 bar i preko linija kondenzaa i cirkulacije vrele vode. Parna urbina T-110/ se sasoji od jednoproočne urbine TVP, jednoproočne TSP i dvoproočne TNP. Regulisanje snage urbine je mlazničko a regulacija proizvedene oploe pomoću regulacione dijafragme smešene ispred prvog supnja TNP. Turbina ima jedno regulisano i jedno neregulisano oduzimanje. Na dve izlazne prirubnice, ispod TNP, povezana su dva kondenzaora koji imaju proočno hlađenje. Rashladna voda za kondenzaore uzima se iz reke Dunav. Na sl. 1 je prikazana oplona šema urboposrojenja T2.

4 Sl. 1 - Toplona šema parnog urboposrojenja TE-TO Novi Sad T2 3. ORGANIZACIJA SISTEMA ZA PRAĆENJE I ANALIZU RADA RADA PARNOG TURBOPOSTROJENJA Razvijeni sisem napravljen je kao ekserni modul i služi samo za praćenje parameara i analizu rada i nema uicaja na regulacionu opremu i proces. Sisem ima ri posebne funkcije: praćenje rada urboposrojenja (bilans mase i enrgije i proračun radnih karakerisika pojedinih komponeni urboposrojenja), analiza rada svake komponene urboposrojenja i njihov uicaj na rad parnog uboposrojenja, ekonomska evaluacija rada posrojenja. Posojeći SCADA sisem koji je razvio Insiu Mihailo Pupin Beograd prikuplja podake sa velikog broja menih mesa u elekrani. On ih obrađuje i memoriše u bazu podaaka. Ovako prikupljeni podaci služe za vođenje bloka kao i za naknadnu analizu rada. Novorazvijeni sisem za on-line praćenje i analizu rada preuzima 250 merenih veličina: priisci, emperaure, pad priiska u mernim blendama/mlaznicama, elekična snaga i oplona snaga. Sisem ne zaheva dodane merne uređaje, već korisi posojeće iz ermoelekrane. Sisem simulano obrađuje podake, izračunava 200 indikaivnih parameara, prosleđuje nazad i prikazuje na ekranima. Pored prikazivanja u realnom vremenu, posoji baza podaaka koja se beleži na lokalnim serverima i koja je dosupna za naknadnu analizu rada. 4. PRAĆENJE I ANALIZA RADA PARNOG TURBOPOSTROJENJA Maemaički model [1] je obiman i prevazilazi formu ovog rada, ako da će se u daljem delu eksa bii dae samo ključne napomene. Prook sveže pare je jedan od najvažnijih parameara za analizu rada urboposrojenja i kola. S obzirom da se prook sveže pare najčešće meri sa povećanom mernom nesigurnošću, urađena su čeiri bilansa prooka sveže pare na izlazu iz kola kako bi se šo preciznije odredio prook: bilans A - prook napojne vode iza zagrejača visokog priiska urboposrojenja T1 i T2;

5 bilans B - prook napojne vode ispred kolova K1, K2 i K3; bilans C - prook sveže pare iza kolova K1, K2 i K3; bilans D - prook sveže pare ispred urbina T1 i T2 i prooka preko redukcionih sanica. Na osnovu ova čeiri bilansa određuje se srednja vrednos prooka sveže pare, proverava međusobna kompaibilnos i odsranjuju nekompaibilni bilansi (zbog mogućih sisemaskih grešaka pri merenju). Kada se maseni bilansi sveže pare međusobno slože, proračun glavnih ermodinamičkih parameara bloka i urboposrojenja je merodavan. Bilans prooka sveže pare i napojne voda prikazani su na slici 2. U okviru dela za proračun glavnih ermodinamičkih parameara obuhvaćeni su: blok, urboposrojenje, koao. Najvažniji glavni ermodinamički paramear koje se računa za blok je specifična porošnja oploe bloka neo za proizvodnju elekrične energije. Ukupno dovedena količina oploe određena je na osnovu merenja prooka prirodnog gasa i mazua i na osnovu poznae oplone moći goriva. Takođe, određuje se i specifična porošnja oploe urboposrojenja i sepen korisnosi urboposrojenja. Dovedena količina oploe bloku se određuje merenjem dovedene količine goriva i njegove oplone moći. S obzirom da je izračunaa dovedena oploa urboposrojenju, može se odredii sepen korisnosi kola (glavni ermodinamički paramear), ne ulazeći u dalju analizu rada kola. Međuim, ovako dobijeni podaak je indikaivan i može da upui na porebe za dealjnijom analizom rada kola (koji nije obuhvaćen ovim sisemom). Takođe, određuju se i parameri za ocenu sanja komponeni urboposrojenja: TVP, TSP, TNP, zagrejača NP i VP, kondenzaora. Prikaz nekih parameara dai su na slici 3 i ANALIZA RADA PARNOG TURBOPOSTROJENJA Pored dela modula koji računa renune radne paramere parnog urboposrojenja, modul sadrži i eksperski deo. Zadaak eksperskog dela je analiza rada komponeni, kao i njihov uicaj na rad urboposrojenja. U ovom delu modula je razvijen maemaički model kojim se definiše referenni režim rada urboposrojenja za izmerenu elekričnu P Gb i oplonu Q T snagu. Na ovaj način pozna je i referenni prook sveže pare na ulazu u urbinu visokog priiska. Da bi se prisupilo analizi rada posrojenja, referenni prook se koriguje i poredi sa izmerenim prookom sveže pare. Do odsupanja proizvedene elekične snage može doći iz dva razloga: osnovni ermodinamički parameri odsupaju od projekovanih, karakerisike komponenaa odsupaju od projekovanih. Na osnovne ermodinamičke paramere se može uicai regulacijom, dok karakerisike komponeni mogu samo da se prae kako se menjaju vremenom. Uzećemo ovde primer priiska u kondenzaoru p C. Priisak kondenzacije menja se promenom emperaura rashladne vode i promenom režima rada bloka (prook i parameri pare na izlazu iz urbine). Ove promene se uzimaju u obzir pri proračunu referenne vrednosi p C. Sisem izračunava za renuni režim rada i dau emperauru rashladne vode referenni priisak u kondenzaoru. Ukoliko se svarni priisak razlikuje (bude viši) od referennog onda je o indikacija da posoji problem u radu (prodiranje vazduha, zaprljanos, smanjeni prook rashladne vode, smanjena površina za razmenu id.) koji reba dodano isražii. Isovremeno sisem izračunava uicaj odsupanja ovog paramera na povećanje specifične porošnje oploe bloka (i smanjenje

6 sepna korisnosi) i uicaj na snižavanje proizvedene količine elekrične energije, odnosno, snagu bloka bruo. U zavisnosi od veličine odsupanja u elekričnoj snazi i sepenu korisnosi bloka mogu se planirai mere za pronalaženje i oklanjanje uzroka porasa priiska u kondenzaoru. Na isi način kao priisak u kondenzaoru se prae i svi osnovi ermodinamički parameri bloka i drugi važni parameri kod kombinovane proizvodnje elekrične energije i oploe [2]: p - priisak sveže pare, SP SP - emperaura sveže pare, RV - emperaura rashladne vode (samo oplifikacioni režimi), 2 - emperaura polazne grejne vode, p K - priisak kondenzacije (samo kondenzacioni režimi), NV - emperaura napojne vode, M SP - prook sveže pare. Za svaki paramear se za renuni dai režim rada izračunava referenno sanje i određuje uicaj svakog pojedinog paramera na specifičnu porošnju oploe i sepna korisnosi bloka i uicaj na snagu bloka bruo i prikazuje se on-line na moniorima u ermokomandi. Tokom rada, radne karakerisike komponenaa urboposrojenja se pogoršavaju čime se povećava specifična porošnja goriva i smanjuje proizvedena snaga. Karakerisike komponenaa koje se prae su: η - ukupni sepen korisnosi TVP, TVP η GS, TVP - sepen korisnosi grupe supnjeva TVP, η TSP - sepen korisnosi TSP, η TNP - sepen korisnosi TNP, NV - ukupno sanje zagrejača preko emperaure napojne vode. Sisem na ovaj način daje važne informacije o režimu rada urboposrojenja i sanju opreme iz kojih se može donei zaključak o ome: u kojoj meri pojedeni prameri ili radna karakerisika komponei odsupa od referennih vrednosi i u kojoj meri odsupanje uiče na snagu i ekonomičnos rada bloka. U zavisnosi od odsupanja i efekaa odsupanja, rezulai se korise za planiranje oklanjanja problema: podešavanjima i manipulaciom rukovalaca u oku rada, planiranjem inervencija u prvom zasoju bloka, planiranjem inervencija i mera održavanja za male i kapialne remone, neka uočena odsupanja mogu da indikuju zausavljanje bloka i prevenivne inervencije kako bi se sprečile havarije većeg obima. Na ovaj način, eksperskom funkcijom sisema, se ekonomičnos bloka može znano popravii u oku rada i mogu se dealjno planirai budući radovi na održavanju i modernizaciji opreme. 6. EKONOMSKA EVALUACIJA RADA BLOKA Pored dela za proračun glavnih ermodinamičkih parameara, modul sadrži i deo za ekonomsku analizu. Za precizna merenja porošnje elekrične energije, isporučene elekrične i oplone snage, određuje se cena proizvodnje jedinice elekrične i oplone energije. Pri ovome je uze udeo JKP

7 Novosadske oplane u roškovima goriva [3]. Trenuna cena proizvodnje elekrične energije se online prikazuje na monioru, ako da analiza procesa može da bira režime rada bloka koji su u daim uslovima ekonomski najisplaiviji. 7. PRIKAZ PROGRAMA I REZULTATA U dogovoru sa TE-TO Novi Sad razvijen je grafički inerfejs za prikaz rezulaa. Rezulai proračuna urboposrojenja, kao i analiza rada prema dijagramu režima prikazuje se na ekranu sisema SCADA. Na ekranu su uporedno prikazane renuno izmerene vrednosi (praćenje rada urboposrojenja) i referenne vrednosi (analiza rada urboposrojenja). Takođe, na ekranu su prikazane i odsupanja snage usled promene karakerisika komponenaa urboposrojenja. Na sl. 2 prikazan je prozor bilansa prooka sveže pare, kao i svi relevanni podaci neophodni za proračun. Na sl. 3 su prikazani radni parameri komponeni urboposrojenja, kao i njihove referenne vrednosi koje su određene analizom. Uicaj odsupanja radnih parameara od referennih, prikazan je kao odsupanje proizvedene elekrične energije. Glavni ermodinamički parameri i cene jedinice elekrične i oplone energije prikazani su na sl. 4. Naglašavamo da se svi rezulai memorišu i da je moguća naknadna analiza rezulaa kao i njihovo praćenje u oku dužeg perioda. Na primer, može se praii promena (pogoršanje) sepena korisnosi urbine u dugom periodu. Na osnovu oga mogu se donosi odluke o porebi održavanja pojedinih komponeni. Sl. 2 - Bilans prooka sveže pare

8 Sl. 3 - Merene i referenne vrednosi parameara komponeni T2 Sl. 4 - Glavni ermodinamički parameri i cena proizvodnje jedinice elekrične energije i oploe

9 8. ZAKLJUČAK Sisem za praćenje i analizu je uspešno implemeiran u već posojeći sisem SCADA TE-TO Novi Sad. Sisem je robusan i brz i u sabilnom je radu. U svakom renuku vremena poznae su radne karakerisike porojenja, kao i cena proizvodenje energije. Sisem određuje odsupanje pojedinih parameara procesa i radnih karakerisika komponeni od referenih i izračunava uicaj ih odsupanja na specifičnu porošnju oploe posrojenja i elekričnu snagu bloka. Rezulai analize se mogu korisii za planiranje remona i povećanje ekonomičnosi sisema. Nakon remonaa ili rerofia posrojenja i izvršenih preciznih garancijskih merenja, može se lako obavii kalibracija sisema radi preciznije analiza rada komponeni urboposrojenja. ZAHVALNICA Ovaj rad je jednim delom rađen u sklopu projeka III koji se finansira sredsvima Minisarsva za prosveu, nauku i ehnološki razvoj. Auori se zahvaljuju Minisarsvu na podršci. REFERENCE [1] Perović, M., Despić, M., Banjac, M., Đukanović, D., Meodologija ermoehničkih ispiivanja ermoenergeskih posrojenja za kombinovanu proizvodnju elekrične i oplone energije (uvrđivanje normaiva porošnje oploe) sa izvođenjem ispiivanja u TE-TO Novi Sad, Deo A: Meodologija za sprovođenje pogonskih ermoehničkih ispiivanja ermoenergeskih posrojenja za kombinovanu proizvodnju elekrične i oplone energije, Mašinski fakule u Beogradu, LTT-01/09,2009, rađeno za EPS [2] Dijagram režima urboposrojenja T2, Dokumenacija TE-TO Novi Sad [3] Ugovor o isporuci oplone energije i HP vode iz TE-TO Novi Sad. 2011

SIMPLE PAST TENSE (prosto prošlo vreme) Građenje prostog prošlog vremena zavisi od toga da li je glagol koji ga gradi pravilan ili nepravilan.

SIMPLE PAST TENSE (prosto prošlo vreme) Građenje prostog prošlog vremena zavisi od toga da li je glagol koji ga gradi pravilan ili nepravilan. 1) Kod pravilnih glagola, prosto prošlo vreme se gradi tako