Разделы
Выбрать регион
Следите за нами
энергетика

Система OpFlex: виртуальное «зеркало» газовой турбины

В нашей стране тепловая электроэнергетика имеет давние традиции, и в последние годы она переживает период технического обновления. Речь не только об активном внедрении газотурбинных установок взамен старых добрых паровых турбин или в дополнение к ним, но и о принятии «на вооружение» самых современных систем контроля и управления, построенных на базе «интернета вещей».

Республика Татарстан – витрина новой российской индустриализации. Здесь продолжают развиваться и предприятия, имеющие давнюю историю, и возникают новые индустриальные кластеры. Все это неизбежно повышает спрос на электроэнергию и ведет к модернизации генерирующей отрасли. Казанская ТЭЦ-2 – дитя первых пятилеток. Она была введена в строй еще в 1938 г.  и вырабатывала электричество с помощью паровых турбин.  В текущем десятилетии было принято решение нарастить мощность станции более чем в два раза, добавив новые энергоблоки общей установленной мощностью 220 МВт. Монтаж оборудования завершился в 2014 году. Энергоблоки состоят из двух газовых турбин, двух паровых турбин и двух котлов-утилизаторов, а также электрогенерирующего оборудования.

Ремонт подождет

Газовые турбины модели 6FA мощностью 77 МВт поставлены на Казанскую ТЭЦ-2 компанией GE. Установки этого типа  уже хорошо зарекомендовали себя во всем мире. Однако Казанская ТЭЦ-2 стала той первой в нашей стране площадкой, где это оборудование будет эксплуатироваться на основе специального сервисного контракта с GE, предусматривающего применение комплексной системы управления OpFlex.

Главные задачи OpFlex – это снижение эксплуатационных издержек, увеличение межремонтных периодов и сокращение вынужденных простоев оборудования. В чем же заключается особенность этой системы?

Любая машина, особенно такая сложная, как как газотурбинная установка, находится под неусыпным контролем. Установленные на различных узлах агрегата датчики постоянно замеряют параметры работы оборудования (температуру, давление, вибрации и т.д.) и передают их на пульт управления. В случае неполадок срабатывает автоматика или подается сигнал оператору. С турбиной 6FA, работающей на Казанской ТЭЦ-2, происходит примерно то же самое – с работающей ГТУ постоянно снимаются разнообразные параметры. Особенностью OpFlex является то, что в программное обеспечение системы «зашита» математическая модель, симулирующая работу турбины. Получая данные от сенсоров, программа постоянно сравнивает их с параметрами от виртуального образа идеально работающей ГТУ. Такая схема позволяет оценивать работу установки и ее отдельных узлов не только  по показаниям отдельных датчиков, но и в целом, с учетом косвенных признаков.

image

Фотографии здесь и далее предоставлены пресс-службой Татэнерго.

Все под контролем

«Например, на выходе из модуля газотурбинной установки размещены три датчика давления, – поясняет Семен Шалуханов, руководитель группы сервисных контрактов. – В системе управления предусмотрено, что при выходе из строя одного из датчиков, на пульт будет подан предупредительный сигнал. Оператор обязан его зафиксировать для устранения дефекта в будущем. Выявление ошибки в работе даже одного из двух оставшихся датчиков автоматически ведет к останову ГТУ, её внеплановому простою и ремонту. В результате заказчик несет финансовые издержки. Если же у нас есть система OpFleх, то независимо от количества вышедших из строя датчиков система управления, прежде всего, обращается к математической модели ГТУ и сравнивает фактические показатели с матрицей параметров данной модели.  Если других серьезных отклонений в работе машины не будет обнаружено, турбина сможет продолжить работу на той же нагрузке до планового останова, когда и будут заменены вышедшие из строя датчики».

image

Система OpFleх – это не только хитроумный софт, но и серьезная модернизация самого оборудования. Во-первых, постоянное сравнение работы турбины с ее математической моделью требует получения большего, по сравнению со стандартной схемой, количества снимаемых параметров. Таким образом, число датчиков, установленных на ГТУ увеличивается. Кроме того, OpFlex изначально спроектирована под ГТУ, ключевые узлы которой имеют повышенную износостойкость и ресурс в 1,3 раза выше обычного: 32 000 часов вместо 24 000 часов. Увеличение ресурса достигается за счет применения новых материалов, современных термопокрытий, оригинальных решений в сфере газодинамики.

Работа по погоде

Функция OpFleх заключается не только в контроле за работой ГТУ, но и в постоянной оптимизации ее функционирования. «В стандартном режиме», – говорит Семен Шалуханов, – «два раза в год ГТУ останавливается для сезонной настройки горения. Это затратная с точки зрения  ресурсов и финансовых средств процедура. Помимо остановки оборудования потребуется пригласить инженера, который будет работать непосредственно на площадке и чье рабочее время нужно будет оплачивать. Кроме того, придется нанимать еще одного специалиста, который удаленно (находясь в центре управления в США, Индии или другой стране) будет настраивать программное обеспечение.  С системой OpFlex ничего подобного не требуется. Настройка горения осуществляется автоматически с помощью функции Cold Day Performance, которая вносит коррективы в работу системы подачи топлива и камеры сгорания в зависимости от температуры поступающего в компрессор воздуха. Использование этой функции позволяет в холодное время года нарастить мощность ГТУ на 2,5 МВт, что дает заказчику дополнительную экономию – около 1 млн. рублей в месяц в холодный период».

Также в OpFlex входит и система динамической устойчивости, которая гарантирует стабильный процесс сжигания топлива в условиях переменной частоты электросети и неустойчивых нагрузок.

OpFleх – отличный пример технологий, благодаря которым в промышленности, и в энергетике в том числе, совершается очередная революция. Включение в «интернет вещей» большого количества сенсоров, а также обработка потока данных от них аналитическим ПО высокого уровня, – все это создает качественный прирост эффективности работы любого сложного оборудования, а значит, способствует значительному улучшению показателей бизнеса. Опыт применения OpFlex на Казанской ТЭЦ-2 стал настоящим технологическим порывом, а заодно и хорошим примером, которому вскоре, вероятно, последуют другие энергопредприятия в нашей стране.

Фотографияя вверху страницы из фотоархива GE

СПРАВКА О СПИКЕРЕ

image

Шалуханов Семен, окончил Самарский аэрокосмический университет по специальности «эксплуатация авиационных двигателей». Работал в НПО «Сатурн» заместителем начальника цеха по сборке двигателей Sam-146 (Sukhoi Superjet). Семен присоединился к GE в 2012 г. в должности сервисного инженера по механической части, в 2015 году он перешел на позицию менеджера по техническим контрактам. В настоящее время Семен занимает должность руководителя группы сервисных контрактов GE Power, Gas Power Services.

Subscribe to our GE Brief