Разработка и внедрение АСУТП газотурбинной электростанции (ГТЭС) 4х6 МВт на Игольско-Таловом нефтяном месторождении ОАО «Томскнефть» ВНК
Общие сведения:
Работы выполнялись в рамках генерального договора между ОАО «Томскнефть» ВНК и ОАО «Компания ЭМК-Инжиниринг» на строительство «под ключ» газо-турбинной электростанции (ГТЭС) мощностью 24 МВт.
Сроки: сентябрь 2003 г. - июль 2004 г. (пуск ГТЭС, сдача АСУТП в опытно-промышленную эксплуатацию).
Работы, выполненные ЗАО «Инженерный центр «Уралтехэнерго»:
Разработка концепции автоматизации и технического задания на АСУТП, разработка базы данных, задание поставщику ПТК, задание проектной организации, разработка всех алгоритмов и видеограмм, программирование алгоритмов с помощью САПР, обучение персонала Заказчика, ПНР по АСУТП, наладка алгоритмов (в т.ч. режимная), общее руководство и координация работ, эксплуатация АСУТП в течение 5 месяцев.
Сведения об объекте:
Построенная ГТЭС расположена в районе Игольско-Талового нефтяного месторождения в Томской области, в тайге в 500 км от железной дороги и ближайшего города.
Газотурбинная электростанция (ГТЭС) предназначена для использования в качестве основного источника электроснабжения объектов нефтедобычи, утилизации нефтяного попутного газа, а также для теплоснабжения поселка Игол. ГТЭС обеспечивает работу как параллельно с энергосистемой (основной режим), так автономно на выделенную нагрузку.
Установленная электрическая мощность ГТЭС - 24 МВт. Суммарная теплопроизводительность котлов-утилизаторов - 11,1 Гкал/ч.
В состав электростанции входит тепломеханическое и электротехническое оборудование, расположенное в сооружениях главного корпуса, пункта подготовки газа, маслостанции и подстанции «Игольская» 110/35/6 кВ.
Основное оборудование главного корпуса составляют 4 газотурбинные установки и два водогрейных котла-утилизатора, установленные на двух ГТУ. Каждая из четырех газотурбинных установок «Мотор Сич ГТЭ-6/6,3 М1УХЛ1» производства ОАО «Мотор Сич» (г. Запорожье, Украина) имеет следующие параметры:
-
номинальная базовая мощность - 6,08 МВт;
-
КПД в базовом режиме - 29 %;
-
расход топливного газа с теплотой сгорания 49445,3 кДж/кг при номинальной нагрузке и параметрах 0,1 МПа, 15 °C - 1528,6 кг/ч;
-
температура дымовых газов на срезе выхлопного патрубка - 430 °C;
-
частота вращения вала силовой турбины - 8560 об/мин;
-
время пуска и набора полной мощности - 11 мин;
-
масса ГТУ - 75000 кг;
-
газотурбинный двигатель - турбовальный, трехвальный, предназначен для привода синхронного генератора, передача крутящего момента от ведущего вала силовой турбины на вал генератора осуществляется через редуктор.
В пункте подготовки газа (ППГ) расположены два резервирующих друг друга газодожимных компрессора «Toromont Systems» (Канада) со вспомогательным оборудованием. Компрессоры - маслозаполненные, винтовые, с регулированием производительности от 10% до 100%. Привод - электродвигатель взрывозащищенного исполнения. В ППГ также установлен ресивер, являющийся буферной емкостью (V=20 м3), поддерживающей допустимый уровень давления газа на входе ГТУ на время включения резервной компрессорной линии при аварийном отключении основной.
Главное распределительное устройство (ГРУ 6 кВ) ГТЭС двумя линиями подключено к ЗРУ 6 кВ подстанции 110/35/6 кВ «Игольская». Подстанция «Игольская» подключена двухцепным ответвлением к воздушной линии 110 кВ и включает в себя открытое распределительное устройство 110 кВ, состоящее из двух систем шин, двухсекционное открытое распределительное устройство 35 кВ, закрытое распределительное устройство 6 кВ. Передача электрической энергии потребителям в сети 35 кВ и 6 кВ осуществляется через два согласующих трансформатора 110/35/6 кВ.
Объем работ и основные технические решения:
Главной особенностью работ по строительству объекта была комплексность. Разработка ТЭО, выбор площадки строительства, изыскательские работы, проектирование ГТЭС, получение всех необходимых разрешений в государственных надзорных органах, согласование тех.условий на подключение к энергосистеме, выбор поставщиков оборудования, увязка поставляемого оборудования, разработка АСУТП, строительство, монтаж, технологическая наладка и наладка АСУТП, комплексное опробование ГТЭС в различных режимах работы, гарантийное обслуживание, и еще множество других работ, входящих в понятие «строительство под ключ», были выполнены под общим руководством ОАО «Компания ЭМК-Инжиниринг».
Можно с уверенностью сказать, что одной из основных особенностей ГТЭС является высочайший уровень ее автоматизации. Станционной АСУТП охвачено все основное оборудование, включающее в себя две газодожимные компрессорные установки, четыре газотурбинных энергоблока, два водогрейных котла-утилизатора, узел теплофикации, маслостанцию, пожарную автоматику, систему контроля загазованности, вентиляцию, электротехническое оборудование. Разработчиком АСУТП являлось ЗАО «Инженерный центр «Уралтехэнерго». В качестве аппаратных средств для АСУТП выбран программно-технический комплекс «Космотроника-Венец» разработки и производства ЗАО «ПИК Прогресс» (г. Москва).
Управление и контроль за работой ГТЭС осуществляется с главного щита управления (ГЩУ) с помощью автоматизированных рабочих мест. В АСУТП функционируют более 100 различных алгоритмов (защит, блокировок, регулирования, АВР, ФГУ и т.д.). Алгоритмическое обеспечение позволяет оперативному персоналу пускать и останавливать основное оборудование с ГЩУ «от кнопки» мыши по разработанным шаговым программам.
На АСУТП возложены следующие основные функции:
-
контроль и управление технологическим и электротехническим оборудованием ГТЭС во всех режимах работы, включая пуск, останов, работу в регулировочном диапазоне;
-
определение режимов работы ГТЭС по отношению к энергосистеме, определение режимов работы для ГТУ, входящих в состав ГТЭС;
-
подготовка режимов и осуществление автоматической и ручной синхронизации (в одной из девяти точек синхронизации);
-
групповое регулирование баланса активной мощности между энергосистемой и ГТЭС (при параллельной работе с энергосистемой), распределение активной мощности между параллельно включенными генераторами;
-
групповое регулирование баланса реактивной мощности между энергосистемой и ГТЭС (при параллельной работе с энергосистемой), распределение реактивной мощности между параллельно включенными генераторами;
-
поддержание частоты в допустимых пределах (при изолированной работе);
-
поддержание напряжения на шинах ГТЭС в заданных пределах (при изолированной работе).
Результат:
Заказчик получил собственный источник электроэнергии для снабжения объектов нефтедобычи, что позволило минимизировать затраты на приобретение электроэнергии у энергосистемы. Одновременно решена проблема утилизации нефтяного попутного газа, который ранее сжигался в факелах. Это позволило существенно уменьшить экологические штрафы. Электростанция оснащена современной, надёжной системой управления, позволяющей в автоматизированном режиме решать все необходимые задачи.