Применение семи новых инструментов управления

Пермская ГРЭС снабжает электроэнергией близкорасположенные группы потребителей: промышленный центр Пермского края (предприятия нефтедобычи и нефтепереработки, нефтехимического, машиностроительного и других энергоемких производств) и Верхнекамский промышленный узел (нефтехимия, химия, цветная и черная металлургия, лесодобыча и лесопереработка, добыча полезных ископаемых).  
В настоящее время электроэнергия, вырабатываемая Пермской ГРЭС, в северном направлении поступает в Березниковско - Соликамский промышленный узел, в восточном направлении - в центр Свердловской области и в западном направлении - в Пермско–Закамский энергоузел, граничащий с двумя промышленными регионами: Удмуртской республикой и Республикой Башкортостан.

Статистической обработкой и анализом статистических данных о качестве выпускаемой продукции. Обеспечением руководства предприятия и цехов аналитической информацией по оценке качества выпускаемой продукции и состоянию технологических процессов на станции занимается Производственно-технический отдел (ПТО)

К функциям ПТО относятся:

• - разработка и осуществление мероприятий по совершенствованию производства, эксплуатационно-наладочные испытания оборудования;
• -разработка совместно с Планово- экономическим отделом годовых и месячных технических планов цехов и плановых заданий по отдельным агрегатам;
• -изучение причин аварий и травматизма, учет и анализ расхода топлива, воды, пара, электроэнергии и разрабатывает мероприятия по сокращению этих расходов;
• - составление технической отчетности станции, контроль выполнения графика ремонта; составление заявок на материалы, запасные части.

В составе ПТО обычно выделяются три основные группы: технического (энергетического) учета, наладки и испытаний, ремонтно- конструкторская.

Группа технического учета на основании показаний приборов-водомеров, параметров, электросчетчиков – определяет выработку электроэнергии и отпуск тепла, расход пара и тепла, анализирует эти данные и их отклонения от плановых величин; составляет ежемесячные отчеты о работе электростанций.

В ведении группы наладки и испытаний находится функция наладки и испытаний нового оборудования и оборудования, поступающего из ремонта.

В ведении ремонтно-конструкторской группы находится капитальный и текущий ремонт станционного оборудования и разработка конструктивных изменений (улучшений) отдельных узлов оборудования, а также вопросы упрощения тепловых схем станции.

Энергетическое производство, и в особенности производство электроэнергии, обладает рядом особенностей, резко отличающих энергетическое производство от других отраслей промышленности. Первая и важнейшая особенность электроэнергетической системы заключается в том, что производство электроэнергии, ее распределение и преобразование в другие виды энергии осуществляются практически в один и тот же момент времени. Другими словами, электроэнергия нигде не аккумулируется. Именно эта особенность превращает всю сложную электроэнергетическую систему, отдельные звенья которой могут быть географически удалены на многие сотни километров, в единый механизм, и приводит к тому, что все элементы системы взаимно связаны и взаимодействуют. Энергия, произведенная в системе, равна энергии, потребленной в ней. Это равенство справедливо для любого короткого промежутка времени, т.е. между мощностями энергосистемы имеется точный баланс. Таким образом, одновременность процессов производства, распределения и преобразования электроэнергии превращает электроэнергетическую систему в единое целое.

Одновременность процессов производства, распределения и потребления электроэнергии приводит к тому, что нельзя произвести электроэнергию, не имея потребителей для нее, т.е. выработка электроэнергии жестко определяется ее потреблением. Заметим, что преобразование и передача энергии происходят во всех элементах системы с потерями энергии и, следовательно, потребление энергии должно учитывать не только полезное потребление, но и потери энергии в элементах преобразования и передачи. Отсюда вытекает следующее:

а) снижение выработки энергии на электростанциях против требуемого уровня из-за ремонтов оборудования, аварий и других причин при отсутствии резерва в системе требует снижения количества энергии, отпускаемой потребителю;

б) временное снижение потребления энергии потребителями из-за ремонта их оборудования, аварий и других причин при отсутствии в системе так называемых потребителей-регуляторов не дает возможности полностью использовать оборудование электростанции в этот период;

в) небаланс между мощностью электростанций и мощностью, потребляемой в системе, не может существовать. При снижении мощности электростанций одновременно автоматически снижается потребляемая мощность, и наоборот.

Ничего похожего нет ни в одной отрасли промышленности, где имеется возможность запасать продукт производства. Так, например, кратковременное снижение производства текстильных товаров совсем не требует немедленного снижения потребления этих товаров населением и, наоборот, снижение потребления текстильных товаров не может понизить производительность текстильных предприятий.

Контролируемым показателем вырабатываемой электроэнергии является ее мощность и частота.

Качество электрической энергии регламентировано ГОСТ Р 54149-2010 (взамен ГОСТ 13109-97). Соответствие параметров сети допустимым значениям гарантирует работоспособность электроприемников и силового оборудования.

Любое отклонение фактически вырабатываемой мощности от графика - это потеря качества электроэнергии (если мощности вырабатывается меньше, чем нужно, то снижаются доходы от продажи электроэнергии, страдает потребитель так как он не дополучил то чего хотел; ну а если больше - лишняя энергия оказывается вообще невостребованной и фактически представляет собой перерасход топлива, в этом случае страдает окружающая среда).

На Пермской ГРЭС для статистической обработки и анализа данных об отклонениях вырабатываемой мощности используются:

1. автоматизированная информационно- расчетная система (АИРС),
2. система мониторинга расчетного диспетчерского графика (РДГ);
3. автоматизированная панель диспетчера «Alpha-2004».

АИРС, создана для сбора, систематизации и ведения базы данных по качеству производственных процессов по выработке электроэнергии. Всего она обрабатывает и передает в SCADA-систему (программно-аппаратный комплекс) более 40 тыс. дискретных и аналоговых сигналов, которые автоматически сортируются и преобразуются в удобочитаемый вид (таблицы, графики, суточные и сменные сводки которые могут тут же проанализировать, как инженерно- технические работники так и оперативный персонал станции, задействованный в производстве). АИРС отслеживает абсолютно все процессы, происходящие на тепломеханическом и электрическом оборудовании, а также выявляет отклонения, возникающие в этих процессах.

Система мониторинга РДГ (внедрена на станции в 2005 году) представляет собой контрольную карту, которая ведется в режиме реального времени и обеспечивает машиниста энергоблока (МЭБ) достоверной ежеминутной информацией об электрической нагрузке на блоке и ее отклонениях от требуемого значения мощности в графическом виде.

Ежесуточный РДГ, указывающий требования к электрической мощности на каждые полчаса, поступает по электронной почте из Объединенного диспетчерского управления (ОДУ) Урала и вводится в автоматизированную систему коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), откуда направляется в SCADA-систему. Поступление технологической информации обеспечивает АИРС. На основании РДГ создается уточненный диспетчерский график (УДГ), определяющий требуемые мощности для каждого энергоблока с поминутной разбивкой.

В задачи системы мониторинга РДГ входят:

- автоматизация расчета  и распределения нагрузки по  энергоблокам;

- контроль исполнения  РДГ и УДГ;

- статистический анализ отклонений фактической нагрузки от РДГ;

- предупредительная   сигнализация о   превышении  допустимых отклонений (не более 2%);

- оперативное обеспечение  машинистов энергоблоков и начальника  смены станции достоверной ежеминутной  информацией об электрической  нагрузке каждого энергоблока.

Кроме того система рассчитывает фактические отклонения мощности энергоблока от РДГ и информирует (МЭБ) о их количестве за час. Таким образом МЭБ видит сколько он «перебрал» или «недобрал» мегаватт и к концу часа, на основании полученных данных МЭБ тонко корректирует нагрузку на энергоблоке в «+» или «-» тем самым снижая количество накопленных отклонений. В итоге потребитель получает ровно столько, сколько он заказал, не больше и не меньше.

Рисунок 8. Пример расчетного диспетчерского графика.

На рисунке представлен пример графика, на котором видно, что в момент времени произошел наброс (увеличение) нагрузки из- за отключения потребителя, в результате чего появились положительные отклонения, МЭБ незначительно снизил мощность что бы компенсировать эти отклонения к концу часа. В результате отклонения нагрузки получатся близкими к «0», а это значит, что не было произведено перевыработки и недовыработки электрической энергии. Таким образом, станция не израсходовала лишнего топлива, а потребитель получил качественную электроэнергию с соответствующими характеристиками.

Автоматизированная панель диспетчера «Alpha-2004» содержит функционал начальника смены станции и диспетчера энергоблока по управлению выработкой мощности на станции в целом.

Рисунок 9. Пример панели диспетчерского блока системы «Alpha-2004».

Система «Alpha-2004» запрашивает информацию из SCADA системы о следующих значениях мощности (рис.9):

• расчетном диспетчерском графике- ожидаемое значение мощности на каждый час суток из ОДУ Урала;
• плавающий балансирующий рынок- выработанная мощность станции, которую готовы купить потребители по заявленной стоимости;
• уточненный диспетчерский график- требуемое значение мощности для продажи на плавающем балансирующем рынке;
• фактически выработанная мощность на станции- значение по выработке мощности  за каждые полчаса;
• отклонения выработанной мощности от значений уточненного диспетчерского графика- значение по отклонениям выработанной мощности  за каждые полчаса, при том превышение отражается в колонке «плюс», а снижение в колонке «минус»;
• накопленные отклонения выработанной мощности- сумма отклонений за сутки.

Если в системе «Мониторинг РДГ» информация отражается в режиме реального времени, исключая возможность просмотра  предыдущих периодов, то система «Alpha-2004» аккумулирует и архивирует данные по указанным выше параметрам мощности за все периоды, начиная с ввода системы в эксплуатацию, т.е. с 2004 года.

По данным системы «Alpha-2004» проанализируем результат внедрения контрольной карты- системы мониторинга расчетного диспетчерского графика (РДГ) в 2005 году и системы мотивации оперативного персонала- «Соревнование вахт по оценке отклонений выработанной мощности».

В приложении 1 содержится информация по суммарным абсолютным отклонениям выработанной на станции мощности от мощности, установленной диспетчерским графиком за период с января 2004 года по декабрь 2011 года по месяцам. Так с ноября 2004 года на станции запущена в опытную эксплуатацию система «Мониторинг РДГ» и значения отклонений по выработке мощности значительно снижаются с 63995,7 МВт в среднем за месяц до 11768,7 МВт. В мае 2005 года началась промышленная эксплуатация системы «Мониторинг РДГ» и показатели отклонений по выработке мощности уменьшились до 8450,42 МВт в среднем за месяц. В апреле 2008 года внедрена система премирования оперативного персонала по результатам участия в "Соревновании вахт по оценке отклонений по выработке мощности", показатели отклонений по выработке мощности уменьшились до 2124,3 МВт в среднем за месяц.

График 1 показывает снижение суммарных абсолютных значений отклонений выработанной мощности в результате внедрения системы «Мониторинг РДГ», линия тренда подтверждает это. Всплески значений графика объясняются, отключением энергоблоков (аварийные остановы и ремонт). Резкое падение значений в графике связано с остановом энергоблоков по причине ремонта оборудования, поэтому отклонения зафиксированы только по работающему блоку.

Вывод: Внедрение системы «Мониторинг РДГ» позволил повысить качество вырабатываемой на станции мощности в 60 раз (с 63995,7МВт в среднем за месяц до 1052,4 МВт).

График 1. Отклонения выработанной мощности от мощности, установленной диспетчерским графиком в филиале «ПЕРМСКАЯ ГРЭС» ОАО «ИНТЕР РАО – ЭЛЕКТРОГЕНЕРАЦИЯ»

Данные из таблицы 2, в которой отражены отклонения выработанной мощности по вахтам оперативного персонала показывают, что в 2008 году отклонения уменьшились в 2 раза, что еще раз доказывает эффективность  мероприятий по мотивированию персонала при управлении качеством.

МВт