SISTEMA DI ELABORAZIONE BLOCCHI PER UNITA TERMOELETTRICHE C.LE SAN FILIPPO DEL MELA (EDIPOWER)
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- Violetta Brigida Longhi
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1 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. s.d.i. automazione industriale Case History : SEB Centrale San Filippo del Mela pag 1
2 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. s.d.i. automazione industriale Case History : SEB Centrale San Filippo del Mela pag 2
3 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. s.d.i. automazione industriale Case History : SEB Centrale San Filippo del Mela pag 3
4 L architettura di sistema è strutturata per rispondere alle funzioni di sicurezza in cui il guasto singolo non è propagabile, infatti: 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. s.d.i. automazione industriale Case History : SEB Centrale San Filippo del Mela pag 4
5 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 s.d.i. automazione industriale Case History : SEB Centrale San Filippo del Mela pag 5
6 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. s.d.i. automazione industriale Case History : SEB Centrale San Filippo del Mela pag 6
7 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 s.d.i. automazione industriale Case History : SEB Centrale San Filippo del Mela pag 7
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