"ГЛАЗАСТЫЕ РОБОТЫ" НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Галина ШПАК.
В кабинете заведующего лабораторией проблем технического зрения
на видном месте висит красочный календарь. На картинке --
индустриальный пейзаж -- здания Сургутских электростанций ГРЭС-1
и ГРЭС-II. Кажется, что они расположены рядом, но это оптический
обман. Расстояние между ними -- несколько километров. Можно было
бы не уточнять детали и ограничиться местом действия научных
сотрудников Института автоматики и электрометрии СО РАН, что и
символизирует индустриальный снимок.
В институте осуществляется несколько инновационных проектов в
интересах отечественной промышленности, в том числе предприятий
"Тюменьэнерго", крупнейшего после "Мосэнерго" энергетического
комплекса России.
В лаборатории, которой руководит доктор технических наук Олег
Иосифович Потатуркин, создана система автоматического контроля
процесса сгорания газообразных углеводородов в котлах
электростанций. Научные результаты исследований и работы по
созданию контрольно-измерительных приборов отмечены в перечне
достижений Академии наук за 1997 год как важные, приоритетные. По
этой тематике сотрудники лаборатории проблем технического зрения
защищают диссертации! Восклицательный знак вполне уместен...
В разговоре О.Потатуркин обмолвился: "Мы помогли энергетикам, а
энергетики помогли нам". Повинюсь, -- я поймала его на слове и
поняла, что актуальная проблема для энергетики в какой-то степени
решила судьбу лаборатории.
-- Олег Иосифович, название вашей лаборатории несколько
изысканное.
-- Технического зрения? Когда-то мы занимались проблемой
распознавания образов, оптической обработкой информации. Наши
разработки использовались в лазерных, оптических технологиях, в
информатике. В каком-то смысле это техническое зрение, но раньше
это зрение было направлено в сторону заказов военно-промышленного
комплекса. В девяносто втором году произошла конверсия, и нам
пришлось резко менять тематику. Сейчас мы занимаемся
действительно промышленным зрением. В английском языке существует
более точное понятие -- Robot vision -- зрение робота. Кстати, так
же, подобно нашей, называется лаборатория Юрия Васильевича Чугуя,
директора КТИ научного приборостроения. Мы когда-то работали
вместе и даже в одной лаборатории. У нас схожие направления
работ, но объекты разные, и мы связаны с разными отраслями
промышленности.
-- Насколько мне известно, с тюменскими энергетиками работают и
другие институты Сибирского отделения. Вы с ними каким-то образом
сотрудничаете?
-- В первую очередь -- с КТИ вычислительной техники. Наши работы
начались, по сути дела, с их подачи. Первоначально мы были
контрагентами, то есть Конструкторско-технологический институт
вычислительной техники был основным исполнителем работ по
созданию автоматизированных систем управления электростанциями
"Тюменьэнерго". Мы участвовали в этом крупном проекте. Как
говорится, была открытой проблема, связанная с диагностикой
процессов горения. В первую очередь -- это обеспечение
безопасности работы энергоблоков электростанций.
Сразу оговорюсь, поскольку экономическая ситуация в стране не
позволяет в полном объеме тиражировать большие системы
автоматизации на предприятиях теплоэнергетического комплекса, то
заказчик -- "Тюменьэнерго" -- в первую очередь занялся внедрением
локальных систем. Мы продолжаем сотрудничать с КТИ вычислительной
техники, а часть работ делаем самостоятельно.
Теперь уже можно сказать, что проблема диагностики процессов
горения в значительной степени решена: создана аппаратура,
способная диагностировать факел каждой горелки. Это была
настоящая эпопея. Мы ее назвали "уренгойской", поскольку первые
образцы аппаратуры были установлены на Уренгойской ГРЭС в 1997
году.
А я назвала бы эти приборы "глазастыми роботами".
Необходимые пояснения из отчета заведующего лабораторией
технического зрения
Селективный контроль параметров пламени газообразных
углеводородов является актуальной проблемой в экологии,
теплоэнергетике, при обнаружении факелов в атмосфере, для
обеспечения пожаро- и взрывобезопасности в промышленности. В
настоящее время известно большое количество методов, в том числе
бесконтактных, которые могут быть использованы для ее решения.
Причем, основанных на регистрации различных параметров
оптического излучения (интенсивность, фаза, частота пульсаций,
спектральный состав). Бесконтактные методы не вносят возмущений в
газовый поток, более технологичны, а также применимы в широком
температурном диапазоне. Однако созданные на их основе
контрольно-измерительные приборы не учитывают особенностей
неравновесных физико-химических реакций, зависящих от давления,
температуры, состава газа, структуры факела, и даже не
обеспечивают надежную индикацию наличия/отсутствия пламени в
требуемых режимах работы энергоблоков.
Опыт рабочей эксплуатации наиболее известной зарубежной системы
контроля параметров пламени (фирмы АВВ), установленной в России
на Пермской ГРЭС, показал ее недостаточную надежность. Уже при
снижении мощности горелок до 70--80 процентов в системе
начинаются сбои, и она фиксирует отсутствие факелов.
Отечественные же приборы еще менее надежны. С учетом патентного
поиска можно заключить, что известные системы функционально не
обеспечивают в автоматическом режиме: селективный контроль
одновременно нескольких горелок энергоблока, контроль за работой
запальных устройств при розжиге горелок, определение основных
режимов горения, не говоря уже об экологическом мониторинге и
оптимизации управления энергоблоками. Поэтому существует
потребность в создании аппаратуры, обладающей указанными
функциональными возможностями и высокой надежностью в
эксплуатации, для ее массового внедрения на предприятиях
топливно-энергетического комплекса страны и возможного экспорта.
-- Два года, -- уточнил мой собеседник, -- аппаратура проработала
успешно, что вызвало удивление заказчиков, потому что условия
эксплуатации приборов очень тяжелые. Вокруг котла воздух
нагревается до шестидесяти градусов, кроме того, сильные
вибрации. Представляете, что там делается летом?
-- Аппаратура -- в котле или поблизости?
-- В котле имеются специальные люки, в эти окна и устанавливаются
приборы. Датчики как бы смотрят на факелы, и по состоянию
пламени, по цвету, по его интенсивности определяют качество и
режим горения... После двухлетних испытаний мы поняли, что наша
аппаратура может обеспечивать более серьезную, а для нас более
интересную задачу -- определение режима и управление режимом
процессов горения... Уренгойская эпопея пришла к логическому
концу. Буквально в феврале мы поставили новую аппаратуру. Я
вернулся из Уренгоя как раз к восьмому марта.
-- И дело сделали, и к празднику успели?
-- Как положено. Эта аппаратура сейчас работает в нормальном
режиме. Приборы дают информацию о состоянии факелов каждой
горелки. Кроме того, аппаратура имеет выход на системы прерывания
подачи газового топлива. Если погаснет факел -- автоматически
срабатывает сигнал, и подача топлива прекращается...
-- Информация поступает на главный пульт управления?
-- Да, по линии связи -- на щит управления, где и обрабатывается.
Газовый блок связан с компьютером. По сути дела -- это локальная
система управления, и она может интегрироваться в большую
автоматизированную систему.
-- Как только, -- так сразу... Жаль конечно, что проект большой
автоматизации преостановлен.
- И Уренгойская станция в полном объеме недостроена,
строительство законсервировали. Она должна была быть мощной
станцией. В Новосибирской области подобных нет. Если взять за
единицу ТЭЦ-5 с учетом строящегося шестого энергоблока, то
Уренгой -- две таких станции. Для нас это был как бы полигон.
Наша аппаратура зарекомендовала себя в Уренгое, и нам предложили
работу в Сургуте, где, кстати, базируется "Тюменьэнерго".
-- Во времена знаменитых экономических экспедиций Сибирского
отделения я побывала на Сургутской ГРЭС-1, видела Братскую ГЭС и
Красноярскую...
-- Посмотрите еще раз на снимок. По мощности ГРЭС-1 как Братская
ГЭС, а вторая равна Красноярской.
-- Они дают энергию всему Тюменскому Северу?
-- Не только. Это и Урал и Омская область, Северный Казахстан...
-- Ваши впечатления от этого завода по производству
электроэнергии?
-- Впечатляет. Когда вы идете, например, по котлотурбинному цеху,
где поперек стоят энергоблоки... Справа -- огромные котлы высотой
в несколько десятков метров, а слева -- турбины друг за другом --
16 блоков! Два котлоцеха, помещение длиной 750 метров. 8 блочных
щитов управления... И главный щит... Поражают масштабы станции,
приятно, когда занят живой работой -- твоя идея воплощается.
В Сургуте мы планируем использовать созданную аппаратуру для
оптимизации управления процессами горения с целью экономии
топлива и экологической безопасности, на что в последнее время
стали обращать внимание. Электростанции на природном газе или на
попутном газе считаются экологически более чистыми, чем сжигающие
уголь или мазут. И все же, наблюдая дым из трубы, мы можем даже
по цвету определить неправильный режим горения. Дым либо черный,
либо желтый. Если желтый, -- значит много окислов азота, которые,
соединяясь с водой образуют в атмосфере азотную кислоту,
уничтожающую все живое. Черный -- это другой режим -- выбросы
углекислого газа. Как это ни странно, когда сжигается газовое
топливо, образуются частички сажи. Вроде бы такого не должно
быть, как при сжигании угля, но тем не менее это происходит.
Поэтому нам пришлось, помимо селективного контроля параметров
пламени, решать задачу анализа дымовых газов. А это --
дополнительная аппаратура, которую мы создаем для измерения
состава газа, его концентрации. Такие междисциплинарные
исследования, комплексный подход к проблеме способствуют развитию
работ. Мы стремимся решить не только задачи диагностики, но и
задачи оптимального управления.
-- Кто же выполняет ваши заказы, кто делает аппаратуру?
-- Сами делаем. Конвейер такой: сначала в лаборатории проводились
физические исследования, а затем разрабатывалась и создавалась
аппаратура. Конструкторскую документацию изготовливали в нашем
институте и в Конструкторско-технологическом институте
вычислительной техники. Производство осуществляется также в наших
организациях.
-- У вас на столе какие-то детали. Что это?
-- Детали датчика. В разобранном виде прибор тестируется, а затем
поедет в Сургут. Датчик прямо в дымоходе исследует дымовые газы.
Если факела плохие, -- газы вредные. На щите управления оператор
должен поменять режим горения, а система диагностики контролирует
и показывает на мониторе успешно или нет проведена операция. Мы
сделали около десятка таких приборов. В этом году планируем на
ГРЭС-1 завершить испытания всего комплекса. Возможно, организуем
серийное производство. Возможно, совместно с КТИ ВТ создадим
малое предприятие.
-- К технопарку это будет иметь отношение?
-- По сути -- да, только не в рамках технопарка, а в рамках
института, тем более -- в рамках СО РАН технопарка пока нет. В
лабораториях с участием института стремятся создавать малые
предприятия, которые бы занимались конкретным производством.
-- А пока у вас работа по договорам?
-- Договора, которые идут один за другим. Сначала у нас были
НИРы, а сейчас идут поставочные договора.
-- Вы даете товар, -- вам дают деньги?
-- Примерно так. Финансовые отношения с заказчиком разумные.
Допустим, аппаратура сдается в эксплуатацию... Мы получаем
предоплату, в основном "живыми" деньгами, хотя бывают
поползновения использовать взаимозачеты. Дело в том, что
"Тюменьэнерго" работает в трудных условиях. Режим такой -- тридцать
процентов -- "живые" деньги, семьдесят -- взаимозачеты. Мы в
таких системах тоже участвовали. К сожалению, в подобных случаях
наблюдаются большие потери. К тому же, деньги задерживаются.
Взаимозачеты, нерегулярное финансирование тормозят работу. Без
денег невозможно работать. Но у нас ситуация складывается
более-менее успешно. Нам достаточно регулярно платят по
договорам. Если честно, у нас очень хорошие, понимающие
заказчики. Может быть, мы выигрываем за счет научного авторитета.
То ли на фоне "Тюменьэнерго" наши затраты не столь велики. Но
главное -- заказчик заинтересован, хотя поначалу энергетики
отнеслись к нам с подозрением. Видимо, накопился отрицательный
опыт работы с наукой?
-- Разве?
-- К сожалению, не все разработки идут в промышленность. Не все
приборы, аппаратура и другие изделия, хорошо работающие в
лаборатории, пригодны для промышленных условий. Мы стремились
создать аппаратуру в первую очередь -- надежную, работоспособную.
Ради надежности иногда приходилось поступаться даже новыми
научными идеями. Можно создать очень красивую аппаратуру и хорошо
работающую... несколько месяцев. Производственники этого не
любят. Они готовы пойти на меньшие возможности аппаратуры, но
чтобы она была надежной и "дуракоустойчивой", чтобы с ней мог
работать персонал среднего уровня. Конечно, можно обучать людей,
но сейчас нет лишних средств...
-- Деньги в наше время играют большую роль. Раньше как-то их не
считали.
-- Совершенно верно. И плохо, что не считали. А сейчас считают,
может быть, чересчур. Это тоже плохо.
-- Какие у вас финансовые отношения в лаборатории? Какие-то
правила существуют?
-- В институте уже пять лет внедрена система внутреннего
хозрасчета. Каждая лаборатория имеет свой субсчет, но не является
юридическим лицом. Другими словами, все деньги, которые
зарабатываются по договорам или контрактам, по грантам различных
фондов, и, разумеется, бюджетные деньги аккумулируются в
лаборатории. Система учета строгая. В институтской компьютерной
системе все показано. Данные открыты: на что деньги
израсходованы, приход, расход, каков баланс -- положительный или
отрицательный. В Интернете есть эта информация. Каждая
лаборатория знает, каково ее финансовое состояние. И дирекция
знает и видит, на что потрачены деньги, насколько платежеспособна
лаборатория. Если сотрудники других лабораторий участвуют в нашей
работе, то получают надбавку к зарплате из фонда лаборатории. У
нас ведь не подпольные договора...
-- Сколько вас?
-- В лаборатории 13 человек -- такая вот интересная цифра. Плюс
несколько сотрудников из других лабораторией. Включая
конструкторов, человек 20--25 в зависимости от фронта работ.
Начиная с прошлого лета договора не проиндексированы. Раньше была
плановая инфляция, если так можно выразиться, и все наши
договорные работы индексировались с изменением минимальной
заработной платы, скажем на 25 процентов... Сейчас этого не
произошло. И все-таки, работать надо.
-- Когда вы поедете на Север?
-- Очевидно, в июле. Повезем аппаратуру и монтаж -- наш. В этом
году, как я уже говорил, мы должны закончить комплексные
испытания всей автоматизированной системы в целом. На свои
системы мы даем трехгодичную гарантию, авторское сопровождение.
На Сургутской ГРЭС-1 мы сначала полностью оснастим один
энергоблок мощностью 210 мегаватт. Если дело пойдет удачно, то на
следующий год начнем тиражировать систему на все энергоблоки.
-- Вы работаете только с Тюменским Севером? А в интересах
Новосибирской области?
-- Так сложилось, что наша работа была направлена на предприятия
"Тюменьэнерго". Аппаратура специально разрабатывалась и
ориентировалась на газовое топливо. Кстати, у нас в стране тепло -- и
электростанции сгруппированы таким образом, что в Омске и
западнее используется в основном газовое топливо, а от
Новосибирска и дальше на восток -- станции в большинстве своем
работают на угле. В настоящее время адаптируем аппаратуру к
угольному топливу. Существуют проекты, которые находятся в
администрации Новосибирской области. Проекты прошли апробацию,
получили положительную оценку.
Из отчета заведующего лабораторией
Ориентировочная стоимость комплекта аппаратуры на один энергоблок
составляет около $30 000--35 000. В задачах оптимизации
управления и экологического мониторинга основными потребителями
подобной аппаратуры являются региональные энергетические
объединения, например, "Новосибирскэнерго", "Тюменьэнерго", а
также собственно тепло- и электростанции. Потребность в таких
комплексах определяется числом энергетических объектов (не менее
1000 в России) и средним числом энергоблоков на них (5--10).
Следовательно, их общая потребность -- не менее 5--10 тысяч штук.
-- Олег Иосифович, новая жизнь раскрепостила руководителей, они
стали самостоятельными. Как вы чувствуете свою свободу?
-- Свобода не освобождает от работы. У меня уходит очень много
времени на организационные дела, добывание договоров и прочие
финансовые проблемы. К сожалению, меньше занимаюсь наукой. А в
остальном... В институте структура простая: лаборатории, а над
ними дирекция. Директор и его заместители по науке. У нас
одноступенчатая система. Один из заместителей директора курирует
ту или иную группу лабораторий. Вот и все начальники. Так что, мы
чувствуем себя свободными и в научной тематике, и в прикладных
работах, и в финансовых делах. Относительно, конечно, но тем не
менее гораздо свободней, чем было раньше. Эта свобода
поддерживается и директором, членом-корреспондентом РАН
С.Васьковым. Как ни странно, чувство свободы связано и с работой
на электростанциях. Ставим аппаратуру, и она работает! Может
быть, мы впервые почувствовали, что такое хорошо сделанная вещь.
Своими руками. Это свобода.
P.S.
Из отчета заведующего лабораторией
В ИАиЭ совместно с КТИ ВТ СО РАН в 1995--96 гг. разработана
оптико-электронная аппаратура, предназначенная для дистанционного
селективного контроля параметров пламени газообразных
углеводородов, и созданы экспериментальные образцы, которые с
января 1997 г. и февраля 1998 г. соответственно находятся в
опытной эксплуатации на ПР ТЭЦ Уренгойской ГРЭС и на Сургутской
ГРЭС-1.
С учетом опыта эксплуатации и результатов последних исследований
(1997--98 гг.) в настоящее время предлагается в кооперации с
Институтом теплофизики СО РАН, КТИ ВТ СО РАН, Московским
инженерно-физическим институтом, Физико-энергетическим институтом
(г.Обнинск) разработать, создать и внедрить оригинальный
контрольно-измерительный комплекс со значительно большими
функциональными возможностями и повышенной надежностью, а также
организовать его мелкосерийное производство. Применение такой
аппаратуры позволит решить задачи экономии газового и угольного
топлива, предотвращения токсичных выбросов (в первую очередь CO,
NO), а также пожаро/взрывобезопасности и повышения срока службы
энергетических блоков тепло- и электростанций за счет
оптимального и оперативного управления ими.
На снимках:
-- Сургутские ГРЭС-1 и ГРЭС-2.
-- Монтаж датчиков факелов на энергоблоке. Ведущие инженеры Сергей
Борзов и Николай Шушков.
-- Промышленные испытания системы. Главный щит управления станции.
-- Проблемы пуско-наладочных работ. Ведущий инженер Николай Шушков
и заведующий лабораторией д.т.н. Олег Потатуркин.
стр.
|
