„Siemens PLC“ energijos gamybos srityje: turbinų valdymas, pagalbinės sistemos ir gamyklų automatika

Elektros gamyba yra sudėtingas procesas, reikalaujantis tikslios kontrolės, patikimo veikimo ir efektyvaus valdymo. Šiuolaikinių elektrinių centre yra Siemens PLC (Programmable Logic Controller) – skaitmeninis kompiuteris, sukurtas specialiai pramoninėms reikmėms, užtikrinantis sklandų turbinų, pagalbinių sistemų ir visos gamyklos automatikos tinklų darbą. Šiame tinklaraštyje nagrinėjama, kaip „Siemens PLC“ technologija paverčia energijos gamybą, užtikrindama neprilygstamą turbinų valdymo, pagalbinių sistemų valdymo ir visiškos gamyklos automatizavimo našumą, patikimumą ir efektyvumą.

„Siemens PLC“ vaidmuo šiuolaikinėse elektrinėse

„Siemens“ PLC sistemos tapo elektros energijos gamybos įrenginių pagrindu visame pasaulyje – nuo ​​mažų hidroelektrinių iki didelių -šiluminių ir kombinuoto ciklo{1}}elektrinių. Šie pažangūs valdikliai suteikia apdorojimo galią realiuoju laiku-, reikalingą sudėtingiems energijos konversijos procesams valdyti, tuo pačiu užtikrinant saugumą, atitiktį ir optimalų našumą.

Pagrindiniai Siemens PLC privalumai elektros energijos gamyboje

• Deterministinio atsako laikas:Siemens PLC modeliai, tokie kaip S7-1500, siūlo net 0,1 ms atsako laiką svarbioms valdymo funkcijoms, užtikrinant tikslų turbinos operacijų sinchronizavimą ir išvengiant brangių vėlavimų.
• Didelė apdorojimo galia:Kai procesoriaus apdorojimo greitis siekia 1 ns judesio valdymo užduotims ir 0,001 ms bitų operacijoms, Siemens PLC tvarko didžiulį duomenų pralaidumą, reikalingą tūkstančiams įrenginio parametrų stebėjimui vienu metu.
• Mastelio keitimas:Nuo kompaktiško S7-1200, skirto mažoms pagalbinėms sistemoms, iki tvirtų S7-400 ir S7-1500R/H, skirtų didelių turbinų valdymui ir visos gamyklos automatizavimui, „Siemens“ PLC sprendimai atitinka bet kokius jėgainės poreikius.
• Patikimumas:Sukurtos pramoninei aplinkai, Siemens PLC sistemos patikimai veikia nuo -25 laipsnių iki +60 laipsnių temperatūroje ir atlaiko vibraciją iki 5g ir smūgius iki 20g, užtikrindamos nepertraukiamą veikimą net ir atšiauriomis jėgainės sąlygomis.
• Kibernetinis saugumas:Šiuolaikinės Siemens PLC sistemos apima{0}}įmontuotas saugos funkcijas, pvz., TIA portalo saugos konfigūraciją, užtikrinančią apsaugą nuo kibernetinių grėsmių ir išlaikant atitiktį pramonės standartams, pvz., IEC 62443.

Siemens PLC, skirtas garų ir dujų turbinų valdymui

Turbinos yra elektros energijos gamybos arkliai, paverčiantys šiluminę energiją mechanine ir galiausiai elektra. Siemens PLC sistemos užtikrina tikslų valdymą, reikalingą maksimaliai padidinti turbinos efektyvumą, pailginti įrangos eksploatavimo laiką ir užtikrinti saugų veikimą esant įvairioms apkrovoms.

Pagrindinės Siemens PLC funkcijos turbinų valdyme

Siemens PLC, skirtas elektrinių garo turbinų valdymui, leidžia visapusiškai valdyti visas svarbiausias turbinos operacijas:

• Greičio ir apkrovos valdymas:Siemens PLC nuolat stebi turbinos greitį ir reguliuoja valdymo vožtuvus 0,01 % tikslumu, kad išlaikytų tinklo stabilumą ir atitiktų svyruojančius galios poreikius. Neseniai įrengus 600 MW šiluminėje elektrinėje Vokietijoje, šis tikslus valdymas sumažino greičio nuokrypius 75%, palyginti su senomis sistemomis, pagerino tinklo sinchronizavimą ir sumažino turbinos komponentų susidėvėjimą.
• Temperatūros ir slėgio reguliavimas:Siemens PLC sistemos atitinkamai ±1 laipsnio ir ±0,5 baro tikslumu stebi ir kontroliuoja garo temperatūrą iki 600 laipsnių ir slėgį, viršijantį 300 barų, taip užkertant kelią turbinos pažeidimams ir užtikrinant optimalų šiluminį efektyvumą.
• Turbinos apsauga:Siemens PLC integruotos saugos funkcijos aptinka neįprastas sąlygas, tokias kaip greičio viršijimas (viršijantis 110 % vardinio greičio), vibracija viršija 5 mm/s arba tepimo sistemos gedimai, suaktyvindamos automatines išjungimo sekas per 200 ms, kad būtų išvengta katastrofiškos žalos.

Realaus-pasaulio atvejo tyrimas: Siemens PLC turbinų valdymas DEWA M-stotyje

Dubajaus elektros ir vandens tarnyba (DEWA) įdiegė Siemens PLC{0}}pagrįstas turbinų apsaugos ir valdymo sistemas M-Station energijos ir gėlinimo gamykloje Jebel Ali mieste, Dubajuje. Projektu buvo siekiama pagerinti turbinos efektyvumą, padidinti gamybos pajėgumus ir sumažinti degalų sąnaudas.

Bandymo procesas ir rezultatai:

Pradinis įvertinimas:Esamos DEWA turbinos valdymo sistemos reakcijos laikas buvo 2-3 sekundės į apkrovos pokyčius ir 4–5% efektyvumo nuostoliai dėl netikslaus kuro ir oro mišinio valdymo.

Siemens PLC diegimas:Inžinieriai sumontavo Siemens S7-1500 PLC sistemas su specializuotais turbinos valdymo moduliais, integruodami jas su gamyklos DCS (Distributed Control System).

Našumo tikrinimas:Per 3 mėnesių bandomąjį laikotarpį naujoji Siemens PLC sistema parodė:

• 3,5 MW vienos turbinos gamybos galios padidėjimas
• NOₓ emisijos sumažinimas 10 %
• 17 mln. Dh per metus sutaupytų finansinių lėšų, kai bus įdiegta visose dujų turbinose

Patvirtinimas:Nepriklausomi bandymai patvirtino, kad Siemens PLC sistema išlaikė turbinos greitį ± 0,02 % nuo nustatytosios vertės keičiant visą apkrovą, palyginti su ± 0,5 % ankstesnėje sistemoje.

Siemens PLC elektrinių pagalbinių sistemų valdymo srityje

Be turbinos valdymo, Siemens PLC puikiai valdo daugybę pagalbinių sistemų, užtikrinančių elektrinių veikimą. Šios sistemos apima kuro tvarkymą, vandens valymą, tepimą, aušinimą ir išmetamųjų teršalų kontrolę,{1}}visa tai būtina norint išlaikyti gamyklos efektyvumą ir atitiktį.

Pagrindinės pagalbinės sistemos, valdomos Siemens PLC

Siemens S7-1500 PLC elektros energijos gamybos pagalbinėms sistemoms suteikia centralizuotą pagrindinių paramos procesų valdymą ir stebėjimą:

• Kuro tvarkymo sistemos:Siemens PLC valdo anglies konvejerius, dujų srauto reguliatorius ir biomasės padavimo sistemas 99,99% patikimumu, užtikrindamas nuolatinį kuro tiekimą į katilus. 400 MW anglimi-kūrenamoje elektrinėje Lenkijoje „Siemens PLC“ sumažino kuro tiekimo sutrikimus 82 proc., o priežiūros išlaidas – 30 proc., naudodama nuspėjamosios priežiūros galimybes.
• Vandens valymas ir cirkuliacija:Elektrinėms aušinimui ir garo gamybai reikia didžiulio vandens kiekio. Siemens PLC valdo demineralizacijos sistemas, aušinimo bokštus ir kondensato siurblius su 0,5 % srauto valdymo tikslumu, sumažindamas vandens suvartojimą 15 % kombinuoto ciklo gamykloje Teksase.
• Tepimo ir hidraulinės sistemos:Šias sistemas, kurios yra labai svarbios turbinos veikimui, stebi ir valdo Siemens PLC, kad alyvos slėgis būtų ±0,2 baro, o temperatūra 45 laipsnių ±2 laipsniai, o guolio tarnavimo laikas pailgėja 50 %, palyginti su rankinio valdymo sistemomis.

Veikimo duomenys: Siemens PLC prieš tradicines valdymo sistemas pagalbiniame valdyme

Visapusiška gamyklų automatizavimas su Siemens PLC

Siemens PLC elektrinių automatizavimo sprendimai šiluminėms elektrinėms sujungia visas jėgainių sistemas į vieningą tinklą, leidžiantį centralizuotai stebėti, valdyti ir optimizuoti visą elektros energijos gamybos procesą. Šis holistinis požiūris pagerina veiklos efektyvumą, sumažina prastovų laiką ir padidina saugumą visose gamyklos srityse.

Siemens PLC integracija su DCS ir SCADA sistemomis

Šiuolaikinės elektrinės remiasi sklandžiu ryšiu tarp Siemens PLC, paskirstytų valdymo sistemų (DCS) ir priežiūros kontrolės ir duomenų gavimo (SCADA) sistemų:

• Vieningas duomenų mainas:Siemens PLC naudoja PROFINET ir kitus pramoninio ryšio protokolus, kad keistųsi duomenimis su DCS iki 10 Gbit/s greičiu, užtikrinant visų gamyklos operacijų sinchronizavimą realiuoju laiku. Ši integracija leidžia operatoriams stebėti ir valdyti kiekvieną įrenginio aspektą iš vienos sąsajos.
• Keičiama architektūra:Siemens PLC integracija su DCS energijos gamyboje palaiko visų dydžių jėgaines – nuo ​​mažų 5 MW galios hidroelektrinių iki didelių kombinuoto ciklo įrenginių, gaminančių daugiau nei 1 000 MW. Modulinė Siemens PLC sistemų konstrukcija leidžia lengvai plėstis didėjant gamyklos pajėgumams.
• Išplėstinė analizė:Rinkdama ir analizuodama duomenis iš tūkstančių jutiklių, Siemens PLC įgalina nuspėjamą techninę priežiūrą, gedimų aptikimą ir našumo optimizavimą. 800 MW kombinuoto ciklo{2}}elektrinėje Ispanijoje dėl šios galimybės neplanuotos prastovos sumažėjo 65 %, o bendras įrenginio efektyvumas padidėjo 4,2 %.

Išsamus testavimo procesas: Siemens PLC gamyklos automatizavimo diegimas

Neseniai Pietryčių Azijos energijos įmonė atnaujino savo 500 MW šiluminę elektrinę su visa Siemens PLC automatikos sistema. Štai žingsnis{2}}po-žingsnis bandymo procesas ir rezultatai:

Išankstinis-įdiegimo įvertinimas:Inžinieriai įvertino esamas sistemas ir nustatė 23 kritines kliūtis, dėl kurių efektyvumas sumažėja 7–9% ir dažnai stabdoma (vidutiniškai 12 neplanuotų gedimų per metus).

Siemens PLC montavimas:Komunalinė įmonė įdiegė Siemens S7-1500R/H perteklines PLC sistemas turbinų valdymui, S7-1500 – pagalbinėms sistemoms ir integravo jas su Omnivise T3000 DCS. Perteklinė konfigūracija užtikrino 99,999% valdymo sistemų prieinamumą.

Funkcinis testas:Kiekviena sistema buvo kruopščiai išbandyta:

• Turbinos valdymas: patikrintas greičio reguliavimo tikslumas ± 0,01 % ir apkrovos reakcijos laikas 0,3 sekundės
• Pagalbinės sistemos: Išbandyta kuro srauto kontrolė 0,2 % tikslumu ir 99,9 % vandens valymo sistemos efektyvumas
• Visa gamyklos-integracija: patvirtintas duomenų keitimasis tarp Siemens PLC ir DCS su nuline delsa 5, 000+ įvesties / išvesties taškuose

Našumo patvirtinimas:Po 6 mėnesių operacijos:

• Gamyklos efektyvumas padidėjo 5,8 proc.
• Neplanuotos prastovos sumažintos iki 2 gedimų per metus (sumažėjimas 83%)
• Priežiūros išlaidos sumažėjo 38 proc.
• Dėl optimizuotų degalų sąnaudų anglies dvideginio emisija sumažėjo 6,2%.

Ateities tendencijos: Siemens PLC ir skaitmeninė elektros energijos gamybos transformacija

Energijos gamybai tobulėjant, kad atitiktų pasaulinius energijos poreikius ir tvarumo tikslus, Siemens PLC technologija ir toliau tobulėja su naujoviškomis funkcijomis, kurios sprendžia kylančius iššūkius:

Skaitmeninis dvigubas integravimas su Siemens PLC

Siemens PLC sistemos dabar integruojamos su skaitmenine dvynių technologija, sukuriant virtualias jėgainių kopijas, skirtas:

• Numatyta priežiūra:Įrangos veikimo modeliavimas, siekiant nustatyti galimus gedimus prieš 3-6 mėnesius
• Kas{0}}jeigu analizė:Veiklos pakeitimų testavimas virtualioje aplinkoje prieš įdiegimą, sumažinant riziką 70 proc.
• Našumo optimizavimas:Tikslus-valdymo parametrų derinimas realiuoju laiku-remiantis skaitmeniniu dvynių modeliavimu, pagerinantis efektyvumą 3–5 %

AI ir mašininis mokymasis „Siemens PLC“ elektrinės valdyme

Naujuose Siemens PLC modeliuose yra AI algoritmai, skirti:

• Adaptyvusis valdymas:Turbinos ir gamyklos parametrų reguliavimas automatiškai, atsižvelgiant į besikeičiančias sąlygas, pagerinantis atsaką į tinklo svyravimus 40%
• Anomalijų aptikimas:Nenormalių jutiklių duomenų šablonų nustatymas 98 % tikslumu, užkertamas kelias įrangos pažeidimams ir sumažinamos priežiūros išlaidos
• Energijos valdymas:Energijos paskirstymo visame tinkle optimizavimas, kad perdavimo nuostoliai sumažėtų 2,8 %

Išvada: Siemens PLC – efektyvios elektros energijos gamybos pagrindas

„Siemens PLC“ technologija pakeitė energijos gamybą, užtikrindama tikslumą, patikimumą ir mastelio keitimą, reikalingą augantiems pasaulio energijos poreikiams patenkinti. Nuo turbinos valdymo su 0,1 ms atsako laiku iki visapusės gamyklos automatizavimo, kuris 65 % sumažina prastovos laiką, Siemens PLC duoda išmatuojamų rezultatų, kurie padidina efektyvumą, sumažina išlaidas ir pagerina tvarumą.

Nesvarbu, ar valdote nedidelę hidroelektrinę, ar didelę šiluminę elektrinę, investicijos į „Siemens PLC“ technologiją užtikrina, kad jūsų įrenginys išliks šiuolaikinės energijos gamybos priešakyje, pasiruošęs prisitaikyti prie būsimų energijos iššūkių ir maksimaliai padidinti našumą bei pelningumą.