Hệ thống điều khiển tuabin khí: Các nền tảng tự động hóa và phụ tùng thay thế thông dụng trong sản xuất điện năng

Mặc dù cấu hình cơ khí khác nhau tùy từng địa điểm, kiến ​​trúc tự động hóa nhìn chung vẫn tương đối nhất quán. Một hệ thống tuabin điển hình bao gồm tủ điều khiển tuabin, giá đỡ giám sát rung động, hệ thống kích thích, rơle bảo vệ, hệ thống thiết bị an toàn (SIS), trạm làm việc HMI cục bộ và giao diện DCS của nhà máy. Các hệ thống này liên tục trao đổi dữ liệu vận hành để duy trì tốc độ ổn định, nhiệt độ đốt cháy, tải máy phát điện và bảo vệ thiết bị trong suốt chu kỳ vận hành. Trong các đợt bảo trì định kỳ, hầu hết các hoạt động bảo trì liên quan đến việc kiểm tra hoặc thay thế phần cứng hệ thống điều khiển hơn là các bộ phận cơ khí chính.

Cấu trúc tổ chức của hệ thống điều khiển tuabin khí
Từ thiết bị đo hiện trường đến tủ điều khiển
Bên trong một cụm tuabin khí, các thiết bị đo hiện trường được kết nối với các hệ thống điều khiển khác nhau tùy theo chức năng của chúng. Các bộ truyền áp suất giám sát áp suất đầu ra của máy nén, áp suất khí nhiên liệu và áp suất dầu bôi trơn. Các cặp nhiệt điện được lắp đặt xung quanh buồng đốt và ống xả đo sự phân bố nhiệt độ, trong khi các đầu dò tiệm cận được gắn tại các ổ trục của tuabin và máy nén liên tục đo độ rung trục và vị trí trục. Các bộ thu tốc độ cung cấp tín hiệu tốc độ rôto để điều khiển trình tự khởi động, đồng bộ hóa và bảo vệ quá tốc độ, và các bộ phát hiện ngọn lửa xác nhận sự ổn định của quá trình đốt cháy trong quá trình đánh lửa và thay đổi tải.
Các tín hiệu trường này được xử lý bởi các bộ điều khiển chuyên dụng thay vì một PLC duy nhất. Bộ điều khiển tuabin thực hiện logic khởi động, lập kế hoạch nhiên liệu và điều khiển tải; hệ thống DCS giám sát các thiết bị phụ trợ như hệ thống làm mát bằng nước, các bộ phận dầu thủy lực và các cụm nhiên liệu khí; hệ thống bảo vệ máy móc đánh giá độ rung, vị trí lực đẩy và sự giãn nở chênh lệch; và các bộ điều khiển an toàn độc lập chịu trách nhiệm cho các chức năng dừng khẩn cấp. Kiến trúc phân lớp này cho phép các kỹ sư bảo trì khắc phục sự cố từng hệ thống con riêng lẻ mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống tuabin.

Các nền tảng tự động hóa thường thấy trong các nhà máy tuabin khí
Các hệ thống điều khiển cũ và hiện tại vẫn đang hoạt động
Nhiều tuabin khí được đưa vào vận hành trong hai mươi năm qua vẫn đang hoạt động với hệ thống tự động hóa ban đầu. Thường thấy các bộ điều khiển GE Mark VIe quản lý trình tự vận hành tuabin và điều khiển quá trình đốt cháy, trong khi hệ thống Bently Nevada 3500 giám sát độ rung trục, tốc độ và vị trí lực đẩy. Các nền tảng Emerson Ovation và DeltaV thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị phụ trợ (Balance of Plant), và hệ thống EPRO cung cấp khả năng giám sát tình trạng bổ sung cho các máy móc quay.
Trong các ứng dụng quan trọng về an toàn, hệ thống bảo vệ độc lập thường được cung cấp bởi các hệ thống Triconex, Foxboro và ICS Triplex. Mặc dù các nền tảng này được giới thiệu trong các thế hệ nhà máy điện khác nhau, chúng vẫn tiếp tục được duy trì do độ tin cậy đã được chứng minh và tuổi thọ sử dụng lâu dài. Khi các nhà sản xuất ngừng sản xuất phần cứng cũ, việc tìm kiếm các mô-đun thay thế tương thích ngày càng trở thành một phần quan trọng trong kế hoạch bảo trì tuabin.
Các phụ tùng thay thế thường xuyên trong quá trình bảo trì tuabin
Các mô-đun giúp duy trì hoạt động của hệ thống điều khiển
Không giống như các bộ phận cơ khí được thay thế trong các đợt đại tu lớn, các phụ tùng thay thế cho hệ thống tự động hóa thường được yêu cầu đột xuất sau khi xảy ra lỗi bộ điều khiển, sự cố giao tiếp hoặc chẩn đoán mô-đun cho thấy sự xuống cấp phần cứng. Các bộ nguồn, CPU bộ điều khiển, bộ xử lý giao tiếp, thẻ I/O tương tự và kỹ thuật số, mô-đun đầu ra rơle và thẻ giám sát rung động là một trong những bộ phận được thay thế thường xuyên nhất bên trong tủ điều khiển tuabin.
Đối với các hệ thống bảo vệ máy móc, các đội bảo trì thường xuyên thay thế các thiết bị Bently Nevada 3500/15, 3500/22M, 3500/45, 3500/64M, 3500/50 và các đầu dò tiệm cận như 330130-040-00-00 và 330780-90-00. Tủ điều khiển tuabin khí cũng thường xuyên yêu cầu các mô-đun GE Mark VIe bao gồm IS215UCVEH2A, IS200EPCTG1A và IS200DSPXH1D, cùng với các mô-đun Emerson DeltaV, Ovation và EPRO. Trong các hệ thống an toàn, nhu cầu thay thế vẫn tiếp tục đối với Triconex 3805E, 3504E, Foxboro FCP270, FCP280, ICS Triplex T8461C, T8480 và các mô-đun I/O liên quan vẫn đang được sử dụng trong ngành điện và công nghiệp chế biến.

Hỗ trợ các nhà vận hành tuabin khí bằng phụ tùng tự động hóa.
Cung cấp nguồn điện đáng tin cậy cho các hệ thống điều khiển hiện có.
Hệ thống điều khiển tuabin khí được thiết kế cho vòng đời vận hành kéo dài hàng thập kỷ, nhưng sự khan hiếm các mô-đun điện tử thường trở thành yếu tố hạn chế trong quá trình bảo trì. Nhiều hệ thống điều khiển đã lắp đặt đang trong giai đoạn hỗ trợ dài hạn hoặc lỗi thời, khiến việc tìm kiếm phần cứng thay thế từ các nhà sản xuất gốc ngày càng khó khăn. Đối với các nhà vận hành nhà máy, nhà thầu EPC và nhà cung cấp dịch vụ bảo trì, việc giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động thường phụ thuộc vào việc có được mô-đun phù hợp trong khoảng thời gian ngừng hoạt động có hạn.
Công ty chúng tôi chuyên cung cấp phụ tùng tự động hóa công nghiệp cho hệ thống điều khiển tuabin khí, bao gồm bảo vệ máy móc, điều khiển tuabin, DCS, PLC và hệ thống an toàn. Chúng tôi duy trì kho hàng bao gồm các thương hiệu Bently Nevada, Emerson, General Electric, Triconex, Foxboro và ICS Triplex, giúp khách hàng tìm nguồn cung ứng cả các mô-đun hiện hành và đã ngừng sản xuất cho các nhà máy điện, cơ sở LNG, nhà máy lọc dầu, giàn khoan ngoài khơi và các ứng dụng công nghiệp khác. Bằng cách tập trung vào phụ tùng tự động hóa thay vì thiết bị tuabin hoàn chỉnh, chúng tôi hỗ trợ các đội bảo trì kéo dài tuổi thọ của các hệ thống điều khiển hiện có đồng thời giảm thời gian chờ mua hàng trong quá trình bảo trì theo kế hoạch và khẩn cấp.