Ciepłownia Kawęczyn jest zlokalizowana na osiedlu Kawęczyn-Wygoda w Warszawie i wchodzi w skład Elektrociepłowni Warszawskich należących do PGNiG TERMIKA S.A. Obiekt oddano do użytku przed ponad 30 laty, a od 2005 r. działa pod obecną nazwą. Dziś jest to trzeci pod względem wielkości dostarczanego ciepła zakład w Warszawie stanowiący (podobnie jak Ciepłownia Wola) szczytowe źródło ciepła dla warszawskiego systemu ciepłowniczego. Zainstalowane są tam dwa kotły wodne z palnikami niskoemisyjnymi pozwalającymi na obniżenie stężenia tlenków azotu w spalinach o łącznej mocy cieplnej 600 MW. Co ciekawe, komin ciepłowni jest najwyższą budowlą w Warszawie (310 m) przewyższającą o 70 m Pałac Kultury i Nauki.

Zakres prac
Umowa modernizacji kotła WP 200 zakładała realizację zadania zgodnie z formułą „pod klucz” oznaczającą kompleksowe wykonanie całości prac we wszystkich branżach, w tym przygotowanie projektów wykonawczych, realizację prac obiektowych, dostarczenie materiałów, aparatury, instalacji, urządzeń i części zamiennych, wykonanie niezbędnych demontaży i rozbiórek, dostarczenie oprogramowania systemu DCS, a także uruchomienie obiektu i wszystkich współpracujących z nim instalacji wraz z wykonaniem robót towarzyszących i wykończeniowych zapewniających kompletność i gotowość obiektu do eksploatacji.

Szczegółowy zakres prac wykonany przez APS S.A. obejmował m.in. przygotowanie projektu wykonawczego dla kotła 03K i palników w branżach: budowlanej, mechanicznej, elektrycznej, AKPiA i systemowej oraz palników rozpałkowych w CLDT, prefabrykację szaf automatyki i rozdzielni, montaż systemu automatyki, dostawę aparatury pomiarowej obiektowej, montaż układów AKPiA oraz dostawę i montaż instalacji rozpałkowej kotła. Przeprowadzono także modernizację układu sterowania instalacją odpopielania i pracą elektrofiltra kotła, układu elektrycznego wraz z wymianą podrozdzielni przykotłowych 0,4 kV, układu zasilań AKPiA kotła, a także układu rezerwującego zasilania AKPiA kotłów 03K i 04K. System sterowania kotłem został włączony do ogólnozakładowych systemów PI i WIZON. Całość dopełniały prace rozruchowe, próby i odbiór CLDT, szkolenia dla personelu, a także przygotowanie dokumentacji powykonawczej.

Modernizacja instalacji 8 palników rozpałkowych kotła została zlecona firmie podwykonawczej IMPREX Sp. z o.o. dysponującej doświadczeniem w realizacji podobnych prac.

Konfiguracja systemu CENTRUM VP/ProSafe-RS

Elementy systemu DCS
W ramach modernizacji w istniejących szafach elektrofiltru i pomp popiołowych przeprowadzono demontaż istniejących sterowników SAIA, a sygnały sterujące ich pracą wprowadzono do nowo zabudowanych kaset oddalonych systemu firmy Yokogawa przy jednoczesnym spełnieniu powiązań między pracą pomp popiołowych kotłów K03 i K04 polegających na blokowaniu pracy pompy w momencie pracy jej odpowiednika na sąsiednim kotle.

Do realizacji zadań monitorowania i sterowania pracą kotła K03 został zastosowany rozproszony system sterowania CENTUM VP oraz system zabezpieczeń ProSafe-RS firmy Yokogawa. Jest on nowoczesną, w pełni otwartą platformą DCS do sterowania instalacjami przemysłowymi średnich i dużych rozmiarów, umożliwiającą łatwe skalowanie w zależności od potrzeb obiektu i szybką wymianę danych z innymi systemami.

Kluczowymi elementami systemu są: HIS – stacja operatorska do monitoringu i obsługi systemu, EWS – stacja inżynierska do konfiguracji systemu, Vnet/IP – redundowana magistrala systemowa, FCS – centralna jednostka sterująca z układami I/O, węzeł oddalony RIO oraz SCS – centralna jednostka systemu zabezpieczeń ProSafe-RS z układami I/O.

Stacja operatorska CENTUM VP jest połączeniem oprogramowania firmy Yokogawa z komputerem klasy PC tworzącym optymalną platformę do kontroli i sterowania procesem ze zintegrowanymi funkcjami operatorskimi, graficznymi, bazami danych oraz (jeżeli to wymagane) funkcjami inżynierskimi. Informacje procesowe są przesyłane i aktualizowane w czasie rzeczywistym na wszystkich stacjach operatorskich podłączonych do instalacji, dzięki czemu w przypadku awarii jednej ze stacji jej praca przebiega bez zakłóceń przy wykorzystaniu pozostałych stacji operatorskich.

Wymiana i uzupełnianie szaf
Modernizacja systemu sterowania kotła K03 przewidywała zabudowę dwóch stacji procesowych (sterujących procesami technologicznymi) firmy Yokogawa w dwóch szafach systemowych. Stacje komputerowe, tj. stacja operatorska nr 1, 2 i 3, stacja inżynierska, stacja urządzeń HART oraz stacje do komunikacji z systemami WIZCON i PI, zabudowane zostały w dedykowanej szafie komputerów. W przypadku stacji operatorskich monitory i urządzenia wskazujące zostały umieszczone na pulpitach w pomieszczeniu nastawni operatorskiej, zaś dla stacji inżynierskiej, stacji urządzeń HART oraz stacji do komunikacji z systemami WIZCON i PI – w pomieszczeniu inżynierskim. Każda z szaf została wyposażona w pola zasilające zarówno z linii napięć gwarantowanych, jak i niegwarantowanych do zasilania poszczególnych kaset i modułów sterujących.

Zabudowane zostały dwie szafy komunikacyjne wyposażone w switche na potrzeby protokołu Vnet/IP, serwer czasu, niezbędny osprzęt sieciowy umożliwiający prowadzenie kabli i przewodów, przełącznice światłowodowe oraz mediakonwertery na potrzeby protokołu Modbus. Pozwala to na zbieranie informacji o pracy całego obiektu, w tym danych z urządzeń polowych oraz zabezpieczeń MegaMuz rozdzielni 6 kV RK3.

Szafy zasilań systemu i układów AKPiA kotła 03K znajdujące się na zapleczu nastawni zostały wymienione na nowe i uzupełnione o cztery nowe szafy: rozdziału zasilania 0,4 kV AC dla kotła 03K, rozdziału napięcia 220 V DC dla kotła 03K, UPS dla kotła 03K oraz dystrybucji zasilań 230 V AC i 24 V DC. Strukturę zastosowanego systemu dla kotła K3 przedstawiono na ilustracji powyżej.

Dzięki sprawnej koordynacji przedsięwzięcia przez specjalistów z PGNiG Termika, zaangażowaniu inżynierów z firmy Yokogawa Deutschland GMBH Sp. z o.o. Oddział w Polsce i dobrej współpracy wszystkich uczestników biorących udział w modernizacji powstał zaawansowany technologicznie produkt spełniający wysokie wymagania inwestora. Zastosowane rozwiązania związane z zabezpieczeniami kotła uzyskały akceptację i zostały odebrane przez Centralne Laboratorium Dozoru Technicznego.

Elementy systemu:
• cztery stacje operatorskie HIS (3 dla części technologicznej i 1 dla części elektrycznej),
• stacja inżynierska EWS,
• serwer obiektowych urządzeń HART PRM,
• dwie stacje odpowiedzialne za komunikację z systemami zakładowymi PI i WIZCON,
• zredundowana magistrala obiektowa Vnet/IP,
• zegar czasu GPS,
• kolorowa drukarka laserowa,
• dwa układy zredundowanych jednostek centralnych FCS (stacje procesowe) wyposażone w lokalne węzły I/O (FIO)
oraz dwa węzły oddalone (RIO),
• jeden układ zredundowanych jednostek centralnych SCS (stacja zabezpieczeń) wyposażony w lokalne węzły