Höyryturbiinin ohjausjärjestelmän modernisointi

Abstract

Työn tarkoituksena oli selvittää Stora Enso Oyj:n Imatran tehtaiden turbiini 6:n ohjaus- ja suojausjärjestelmän sekä turbiiniin liittyvien prosessiohjausten toiminta. Selvityksen perusteella oli tarkoitus aikaansaada kuva tarvittavista toimenpiteistä, joita turbiinin ohjaus- ja suojausjärjestelmän sekä prosessiautomaatiojärjestelmän uusiminen vaatisi. Mallina turbiinin uudelle ohjaus- ja suojausjärjestelmälle käytettiin vuonna 2013 uusittua ja Metson Automation Oy:n toimittamaa turbiini 7:n ohjaus- ja suojausjärjestelmää.

Työssä selvitettiin ensin turbiinin nykyisen sähköhydraulisen ohjaus- ja suojausjärjestelmän toiminta turbiinin käyttöohjeen ja teknisten piirustusten avulla. Turbiinin suojausjärjestelmän osalta toimintaa verrattiin nykyvaatimusten mukaisesti toteutettuun turbiinisuojaan ja tämän perusteella laadittiin ehdotus toimenpiteistä turbiinisuojan uusimiseksi. Turbiinin ohjaus- ja säätöjärjestelmän osalta selvitettiin järjestelmän toimintaperiaatteet ja eri säätötapojen toiminta. Prosessiohjausten osalta käytiin läpi instrumentti- ja moottoripiirien johdotus- ja piirikaavioita käyttäen piirien laitteet, liitynnät ohjausjärjestelmiin, yksikkösäätimiin ja turbiinin ohjauspulpetteihin. Laitteiden osalta apuna käytettiin myös kunnossapidon tietojärjestelmän laitetietoja. Selvityksen perustella laadittiin ehdotus tarvittavista toimenpiteistä, joita instrumentti- ja moottoripiirien liittäminen uuteen automaatiojärjestelmään vaatisi.

Turbiinin ohjaus- ja suojausjärjestelmän tehtävänä on varmistaa turbiinin turvallinen, taloudellinen ja tehokas käyttö. Uusimalla turbiinin ohjaus- ja suojausjärjestelmä nykyvaatimuksia vastaavaksi lisättäisiin turbiinin käyttöturvallisuutta, luotettavuutta, sekä käytettävyyttä. Käytettävyyden ja luotettavuuden paraneminen lyhentäisi turbiinin seisokkiaikoja, nopeuttaisivat turbiinin ylösajoa, sekä mahdollistaisi turbiinin toiminnan tarkemman ja nopeamman säätämisen. Hyvä käytettävyys mahdollistaa turbiinin taloudellisen käytön. Uusi ohjausjärjestelmä mahdollistaa myös turbiinin kunnonvalvontaan liittyviä toimintojen integroinnin osaksi ohjausjärjestelmää. Kunnonvalvonnan avulla saadaan lisättyä kunnossapidon suunnitelmallisuutta ja lyhennettyä seisokkiaikoja, kun viat havaitaan, ennen kuin ne aiheuttavat vakavia vaurioita.

The objective of the thesis was to study how Imatra Mills steam turbine 6 control and protection systems as well as process control system worked. On the basis of the study, it was determined what action was required when these control and protection systems were renewed. Turbine 7 control and protection system was renewed in 2013 by Metso Automation Oy, and it was served as an example for new control and protection system of turbine 6.

The first objective in this thesis was to examine by means of operating manual and the technical drawings how the turbine’s electro-hydraulic control and protection system works. The turbine’s protection system was compared to current requirements for the turbine protection, and based on this a list of actions was made for renewing the turbine protection system. The operating principle of the turbine control system and the control modes that are in use were studied. The process control systems interfaces, control units and circuit equipments were studied with the instrument and motor circuit wiring and circuit diagrams. Also, maintenance information system device data were used. The study formed the basis for a proposal of actions to be required when the instrument and motor circuits are connected to the new automation system.

The function of the turbine control and protection systems is to ensure safe, economical and efficient use of turbine. It is necessary to renew the turbine control and protection system according to current requirements to increase safety, reliability and uptime of the turbine operation. The improvements of usability and reliability shorten the turbine operation interruption time and also allow more precise and faster adjustment of the turbine operation. High availability also enables economical use of turbine. The new control system also enables the integration of the condition monitoring functions to be part of main control system. The condition monitoring makes maintenance planning easier and shorts downtimes when faults are detected before they cause serious damage.