1. Consideraţii generale
Cazanele de abur şi turbinele cu abur utilizate la producerea energiei electrice sunt agregate complexe, cu puteri instalate mari. La un moment dat, situaţia instalaţiei tehnologice se caracterizează printr-o multitudine de parametri care trebuie cunoscuţi simultan şi în funcţie de care se stabileşte modul de exploatare. Reducerea consumurilor specifice şi încadrarea în normele de protecţie a mediului impun utilizarea unor criterii de conducere optimă care trebuie să ia în considerare variaţia simultană a mai multor parametri. Evoluţia tehnicilor de măsurare şi de achiziţie a datelor, precum şi răspândirea masivă a calculatoarelor PC, permit o regândire a concepţiei de exploatare a instalaţiior energetice.
Primul pas constă în monitorizarea completă a instalaţiei, prin aceasta înţelegând achiziţionarea tuturor parametrilor esenţiali din procesul tehnologic şi prelucrarea acestora în timp real pe PC, în vederea obţinerii unei imagini momentane a situaţiei instalaţiei. A doua fază constă în luarea unor decizii – în timp real – de corectare a funcţionării, prin utilizarea unor criterii de optimizare energetică, economică şi de încadrare în normele de poluare.
În continuare este prezentat, pe scurt, sistemul de monitorizare a grupurilor energetice cazan-turboagregat realizat de ROMCONVERT, sistem care este în curs de implementare la CET-Govora.
2. Principii de realizare a monitorizării cazanelor de abur şi a turbinelor cu abur
Monitorizarea unei instalaţii termoenergetice constă în realizarea unui sistem de achiziţie a datelor ce reprezintă principalii parametri momentani care caracterizează procesul tehnologic şi a unui pachet de programe pentru prelucrarea datelor în timp real, în vederea determinării performanţelor acesteia.
Prelucrarea parametrilor achiziţionati din instalaţie se face pe două niveluri:
pe primul nivel se realizează conversia numerică a datelor, adaptarea valorilor la SI şi se creează un fişier cu datele momentane. Tot la acest nivel se creează şi se gestionează un fişier care conţine informaţii pentru situaţii deosebite, de avarie. În cazul unei evoluţii necorespunzătoare a procesului tehnologic, în acest fişier se păstrează înregistrarea parametrilor până în momentul devierii de la normal. Practic, datele din fişier pot fi utilizate la diagnosticarea cauzelor avariei;
pe al doilea nivel se realizează o prelucrare complexă a datelor pentru a obţine informaţii cât mai relevante despre instalaţie.
În primul rând sunt testate valorile parametrilor cu constrângeri şi se verifică încadrarea acestora între limitele de alarmare. O depăşire a limtelor prestabilite este semnalizată optic şi acustic, putându-se lua rapid deciziile necesare în vederea redresării situaţiei.
În următoarea etapă se calculează bilanţurile masice şi energetice, randamentele şi consumurile instalaţiei. O parte importantă a pachetului de programe o constituie estimarea comportării principalilor parametri în următorul interval de timp (până la 30 de minute), lucru ce face posibilă o exploatare optimă a instalaţiei.
Toate datele calculate la acest nivel de prelucrare sunt selectate, prin intermediul unui meniu foarte flexibil, şi afişate pe monitorul PC-ului, atât ca valori, cât mai ales sub o formă grafică sugestivă. De comun acord cu beneficiarul, periodic sunt tipărite rapoarte şi sunt actualizate baze de date ce permit analiza evoluţiei instalaţiei pe o perioadă mai îndelungată de timp.
În figura 1 este prezentată schematic structura pachetului de programe pentru monitorizarea unui cazan de abur.
3. Exemple de monitorizare a grupurilor termoenergetice
Prin realizarea monitorizării tuturor cazanelor şi turbinelor dintr-o centrală termică, utilizând programe adecvate, se poate obţine o imagine reală, momentană, a situaţiei energetice a centralei. În figura 2 este prezentată o schemă a termocentralei, cu situaţia cazanelor şi turbinelor aflate în funcţiune, precum şi o situaţie globală, instantanee, a producţiei de energie şi de abur.
Pentru a avea o imagine clară a parametrilor care se măsoară la un cazan, în figura 3 este prezentată schema grafică a principalelor mărimi determinate pentru cazanul C3, de 420 t/h, din figura 2.
Pentru acest cazan, în procesul de monitorizare se măsoară în permanenţă 43 de parametri analogici, iar pe ecran sunt prezentaţi cei mai semnificativi, sugerând schematic şi locul de determinare. Celelalte mărimi calculate sunt prezentate sub diferite forme grafice. Deoarece informaţiile utile sunt disponibile într-un număr foarte mare, acestea nu pot fi afişate concomitent pe ecran şi – din această cauză – datele sunt prezentate succesiv.
Pentru turbină, informaţiile sunt prezentate analog, sub forma unei scheme – ce conţine turbina cu abur împreună cu sistemul regenerativ – pe care sunt afişate mărimile care se măsoară.
Ca exemplu pentru turbină a fost ales un ecran în care sunt afişate datele prelucrate pe nivelul al doilea, date care se referă la bilanţul energetic (figura 4).
4. Concluzii
Sistemul de monitorizare a grupurilor energetice este un sistem informatic complex de achiziţie şi prelucrare a datelor ce se poate implementa pe instalaţiile existente.
Acest sistem permite obţinerea, în timp real, a informaţiilor necesare unei exploatări cu randamente maxime, consumuri minime şi încadrarea în normele de poluare a mediului.
Sistemul reprezintă primul pas în introducerea conducerii automate după criterii de optimizare energetică şi economică a proceselor termoenergetice.
Pentru achiziţia datelor sunt utilizate echipamente din import, prelucrarea informaţiilor provenite din proces fiind facută cu ajutorul unui pachet de programe original, conceput în cadrul ROMCONVERT, ceea ce conduce la un preţ de cost mai scăzut faţă de produsele similare ale altor firme. În plus, este asigurat un service rapid şi de calitate concomitent cu posibilitatea realizării rapide a oricăror modificări solicitate de către beneficiari.
Bibliografie:
Popa, G.; Leca, A.: Tabele, nomograme şi formule termotehnice, vol. I, Editura Tehnică, Bucureşti, 1987.
Dobrinescu, D.: Procese de transfer termic şi utilaje specifice, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1983.
Ştefănescu, D.: Bazele termotehnicii, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1970.
Van Wylen, G.; Sonntag, R.; Borgnakke, C.: Fundamentals of Classical Thermodynamics, John Wiley & Sons Inc., New York, 1994.
Feidt, M.: Thermodynamique et Optimisation Energétique de Systèmes et Procedés, Technique et Documentation (Lavoisier), Paris, 1987.
