SIstema di elaborazione blocchi per unità termoelettriche

SISTEMA DI ELABORAZIONE BLOCCHI PER UNITA’ TERMOELETTRICHE
C.LE SAN FILIPPO DEL MELA (EDIPOWER)
L’impianto di San Filippo del Mela è situato lungo la costa tirrenica in località Archi
Marina, nel comune di San Filippo del Mela (ME). E’ costituito da 6 gruppi
termoelettrici, di cui due coppie di sezioni monoblocco affiancate ciascuna da 160 MW,
ed una coppia con due gruppi da 320 MW ciascuno.
s.d.i. automazione industriale ha svolto un ruolo rilevante nel piano d’ammodernamento
della centrale, prima ENEL, successivamente scorporata nell’ambito delle GENCO, poi
ceduta ad Eurogen ed oggi Edipower.
Sono di fornitura sdi, i sistemi di supervisione (SdS) dei gruppi 1-2, 3-4 e 5-6, il sistema
di supervisione e controllo dell’impianto di demineralizzazione (DEMI), il sistema
allarmi gr.5-6, i sistemi di elaborazione blocchi (SEB) gr.1-2 e 3-4.
I contratti di fornitura sono stati effettuati da ENEL C.le S.Filippo del Mela, ENEL PDT
Palermo, ENELPower, Eurogen e Edipower, a fronte di valutazioni tecnico economiche
da cui i prodotti sdi sono risultati i migliori per:
o rispondenza funzionale;
o piena integrabilità con gli apparati esistenti, con conseguente salvaguardia degli
investimenti effettuati;
o alto grado di scalabilità con conseguente armonizzazione degli investimenti alle
effettive necessità di impianto;
o notevole efficienza nel rispetto dei tempi e modi di installazione, con conseguente
riduzione dei tempi di indisponibiltà;
o migliore prezzo confrontato con quello praticato da altri qualificati fornitori.
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Generalità del Sistema Elaborazione Blocchi (SEB)
I sistemi espletano le funzioni di protezione volte ad
assicurare il funzionamento in condizioni di sicurezza
di un’unità di produzione elettrica, e garantiscono
l’integrità del macchinario e degli impianti che lo
costituiscono, attraverso l’attivazione di determinate
modalità di interruzione del loro funzionamento
quando sia rilevato il superamento delle prestabilite
soglie di scatto.
Al SEB è anche affidato il compito di coordinamento
tra le azioni protettive acquisite direttamente
dall’impianto e le analoghe azioni avviate da altri
sistemi che controllano l’impianto e con cui esso si
interfaccia. Le principali macchine e impianti da
monitorare e proteggere sono:
o generatore di vapore (caldaia);
o turbina a vapore;
o alternatore e trasformatore di eccitazione;
o trasformatore elevatore di unità e relativo
montante;
o separazione della rete elettrica;
o sbarre servizi ausiliari di unità e corrispondente trasformatore di alimentazione
TA;
o sbarre servizi ausiliari generali di unità
o trasformatori di avviamento TAG.
Il SEB per le funzioni di protezione utilizza lo stato di numerosi ingressi digitali SPST,
corrispondenti alle diverse cause di blocco rilevate direttamente dall’impianto o forniti da
altri sistemi di controllo e protezione con cui si interfaccia:
o telecomandi e regolazione;
o sistema automatico bruciatori;
o sistema protezioni elettriche;
o sistema di eccitazione.
Obiettivo delle elaborazioni è l’attivazione dei relè di blocco finali che attuano le misure
protettive necessarie (effetti) per le seguenti aree:
o blocco caldaia
o blocco turbina
o blocco nafta
o blocco gasolio avviamento
o blocco gasolio torce
o blocco generale
o blocco rete
o blocco trasformatore avviamento gruppi
Il riamo dei relè avviene su richiesta dell’operatore, e su abilitazione del sistema che
effettua le necessarie verifiche funzionali condizionate dagli stati di impianto.
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Schema funzionale del sistema
L’architettura funzionale del sistema di controllo è costituita dalle aree di:
o acquisizione
o elaborazione
o blocco
L’area di acquisizione gestisce
ingressi digitali da campo ed
effettua, per gli ingressi triplicati,
il controllo di congruenza in logica
2/3.
Le aree di elaborazione e blocco
sono dualizzate. I blocchi sono
attuati in base ad una logica 1/2 a
fronte di emissione comando di
blocco da parte di entrambe o di
una sola unità di elaborazione.
L’area di elaborazione inoltre
effettua la registrazione eventi e
provvede
ad
emettere
le
segnalazioni di allarme necessarie
L’area di blocco pilota direttamente gli apparati interessati e ne effettua la diagnostica.
L’emissione del blocco è garantita mediante segnali di verifica scatto.
L’architettura del sistema SEB è totalmente autonoma per le funzioni di blocco, ma è
integrata per le funzioni di supervisione.
Il SAFETY INTEGRITY LEVEL (SIL) di riferimento è il 2.
Architettura del sistema
L’architettura è basata sui componenti standard dei sistemi eXPert prodotti da sdi: STAR
ed HMI/SCADA con la stazione di configurazione (eXPert development) per la
configurazione delle logiche di scatto e dei sinottici.
Completa l’architettura di sistema il pannello su banco operatore per operazioni di blocco
e riarmo.
Il sistema è integrato con il sistema di supervisione via LAN Ethernet TCP/IP per una più
efficace gestione da parte dell’operatore.
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L’architettura di sistema è strutturata per rispondere alle funzioni di sicurezza in cui il
guasto singolo non è propagabile, infatti:
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lo stato di tutti i moduli componenti il sistema è efficacemente presentato su
pagina di diagnostica dello HMI, così da consentire un’ immediata sostituzione di
elementi eventualmente guasti;
la stazione di acquisizione è completamente autonoma nella attuazione di funzioni
di blocco indipendentemente dallo stato della stazione HMI;
i moduli di alimentazione dell’armadio di acquisizione sono in configurazione
ridondata con controllo dei livelli di tensione per verificarne la rispondenza:
qualora uno dei due moduli sia diagnosticato guasto il corrispondente ha capacità
sufficiente per l’intero armadio così che il funzionamento del sistema non ne è
influenzato. Batterie assicurano l’esecuzione delle funzioni di blocco in assenza
di alimentazione da rete;
le schede di CPU sono in configurazione ridondata di tipo master/slave con
controllo incrociato di watch-dog, perciò in presenza di un guasto su una delle
due schede di CPU (OHF), la scheda guasta è immediatamente diagnosticata.
Inoltre sia la scheda master, che la scheda slave eseguono le elaborazioni sugli
ingressi acquisiti. Qualora sia stata elaborata una richiesta di blocco, la scheda
slave verifica che il blocco sia correttamente emesso, provvedendo in caso
contrario ad emettere il blocco ed a diagnosticare guasta la scheda già master. La
scheda guasta non influenza il funzionamento del sistema.
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tutte le schede di ingresso ed uscita sono periodicamente interrogate ed il loro
stato è diagnosticato.
gli ingressi duplicati e triplicati sono
acquisiti da moduli distinti ed il loro
stato è confrontato per rilevare
eventuali incongruenze.
il circuito di ingresso presente su
schede DID effettua il controllo del
livello di tensione proveniente dai
segnali in campo.
le
schede
BLO
(duplicate)
effettuano il controllo di integrità
delle bobine dei relè e dei solenoidi di tutte le elettrovalvole gestite dal SEB.
le schede di uscita BLO e DOBR hanno un watch-dog di controllo che se non
rinfrescato dalla CPU porta le uscite della scheda in uno stato di sicurezza
(BLOCCO).
L’esecuzione meccanica del sistema è
particolarmente compatta.
Ciascuna sezione dispone di un proprio SEB
e di una propria stazione operatore, tuttavia
grazie all’integrazione funzionale del sistema
nella LAN di impianto, la stazione operatore
di ciascuna gruppo ha funzioni di backup nei
confronti dell’altro gruppo della stessa
coppia.
Il SEB si interfaccia inoltre con il sistema
allarmi della sala manovra principale
mediante numero ridotto di segnalazioni digitali di allarme. Gli allarmi sono presentati
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localmente su stazione operatore con pagine dedicate in cui compaiono le stringhe
ordinate cronologicamente.
L’intervento di una qualunque delle catene di blocco elaborate dal SEB innesca una
procedura di registrazione (RCE), stampa e archiviazione di tutte le variazioni (ulteriori
catene di blocco intervenute, scatto relè finali, allarmi) fino al riconoscimento dei blocchi
intervenuti da parte dell’operatore.
Il tempo associato a ciascuna registrazione è sincronizzato mediante GPS per una esatta
analisi dell’evento anche in rapporto ad eventuali cause esterne.
Architettura HMI/SCADA
La postazione HMI è configurata con i sinottici, che rappresentano gli schemi delle
sequenze di blocco, “animati” con lo stato dei digitali utilizzati nella sequenza stessa e lo
stato dei relativi relè attuatori. Altri sinottici sono di ausilio all’operatore per la
diagnostica di sistema, la visualizzazione dello stato dei segnali ed il riconoscimento
degli allarmi. L’allestimento della stazione operatore posta su quadro di sala manovra è
funzionale all’operatore come supporto ad una più rapida comprensione dello stato
d’impianto in occasione dello scatto di sequenze di blocco.
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Stazione di configurazione
Una stazione di configurazione dedicata consente la modifica della
configurazione di punti, sinottici e sequenze di blocco, utilizzando per queste
ultime lo strumento grafico secondo la norma IEC 1131-3.
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