Тверской Ю.С. (ред.) Управление в технических системах

Подождите немного. Документ загружается.

разгона, т.е. показать, что случайные ошибки в определении

оценки переходной характеристики равномерно играют в общей

сумме относительно малую роль;

2) построение границ доверительных интервалов в сечениях

оценки переходной характеристики для заданной доверительной

вероятности Р (для технических систем, как правило, Р∈ [0,9;

0,95] в предположении нормальности процесса случайных

возмущений); при этом корректность проведения эксперимента

и обработки его результатов определяется соизмеримостью

доверительных интервалов на значения оценки переходной

характеристики до нанесения ступенчатых воздействий и в

установившемся режиме.

5. Дополнительные замечания:

1) одна из трудностей получения представительности

семейства кривых разгона связана с выбором амплитуды

испытательного воздействия, величина которого должна быть,

с одной стороны, достаточно малой, чтобы не нарушить

справедливость рассмотрения объекта как линейной системы, а

также ход технологического процесса, а с другой стороны,

максимально возможной, чтобы обеспечить относительно

меньший уровень случайных возмущений;

2) другая трудность связана с обработкой участка

стационарного режима и отбрасыванием «хвостов» кривых

разгона.

Участок стационарного режима (материального, теплового

равновесия) реализации кривой разгона практически всегда

оказывается ограниченным по условиям проведения

эксперимента. Это ведет к ошибке в центрировании начального

участка кривой разгона и дает определенное увеличение

дисперсии на коэффициент усиления объекта; однако

требуемая точность его оценки может быть достигнута

увеличением числа опытов в семействе (как правило, 10 – 20

опытов бывает достаточно для получения удовлетворительной

точности оценки переходной характеристики).

Отбрасывание «хвостов» кривых разгона связано с

временем наблюдения переходной характеристики и точностью

численного решения задачи непосредственного пересчета

временной характеристики в частотную;

3) в целом сложность получения представительного

семейства экспериментальных кривых разгона заключается в

отсутствии формальных критериев в оценке экспериментальных

данных и требует высокой аккуратности проведения

эксперимента; однако разного рода отклонения от заданных

условий идентификации и обработка сомнительных кривых в

принципе не нарушают строгости общей процедуры, а ведут

лишь к снижению (но, как правило, существенному!) точности

результата со всеми вытекающими последствиями (своего рода

«наказание» за некачественную работу).

Теоретические основы методики обработки

экспериментальных кривых разгона изложены в

соответствующем разделе дисциплины ГОС «Идентификация и

диагностика систем» и в прил. 5.

5.5. Технология разработки и функционирования

демонстрационных версий АСУТП

Под демонстрационной версией АСУТП понимается

система, которая отличается от основного (промышленного)

прототипа меньшим информационным масштабом (объемом

моделируемого технологического оборудования и

исполнительных устройств) и ограничениями по режимам

работы.

Разработка демонстрационных версий АСУТП

осуществляется по технологии, включающей в себя следующие

этапы.

1. Постановка задачи разработки демонстрационной

версии:

- выделяем технологические зоны объекта управления;

определяем границы, в пределах которых модель будет

имитировать управляемое оборудование и режимы его работы;

- определяем состав функций реализуемых демонстра-

ционной версией АСУТП; формируем требования к задачам

автоматического управления; выделяем функциональные зоны

объекта автоматизации (объект разбиваем на технологически

разделенные участки и группируем задачи управления по

принципу технологической связанности).

2. Создание подсистемы имитационной модели:

- составляем уравнения связи параметров в модели;

выполняем математическое описание технологического

оборудования на основе фундаментальных физических законов

(сохранения массы, энергии, количества движения и др.) с

учетом конструктивных особенностей и режимных параметров

технологического объекта;

- тестируем и отлаживаем модели на компьютере в системе

имитационного моделирования, уточняем коэффициенты

модели;

- переносим модели в контроллеры подсистемы «Модель»,

создаем алгоритмические схемы в системе технологического

программирования контроллеров ПИЛОН; реализуем модели

средствами ПТК с учётом определённых ограничений,

накладываемых особенностями внутреннего представления

сигналов в контроллере

3. Создание управляющей подсистемы:

- разрабатываем информационно-управляющие задачи

АСУТП (определяем алгоритмы решения задач контроля, сбора

и первичной обработки информации, сигнализации

технологических параметров, дистанционного управления

исполнительными механизмами, автоматического

регулирования, технологических защит и защитных блокировок,

автоматического включения резерва, функционально-группового

управления);

- проектируем алгоритмические схемы АСУТП в системе

технологического программирования контроллеров ПИЛОН и

реализуем алгоритмы решения задач в виде технологических

программ контроллеров подсистемы «Управление»;

- проводим разработку прикладного ПО рабочих станций

(заполняем технологическую базу данных, которая содержит в

себе описание всех объектов, функционирующих в

информационной среде ПТК, – датчиков, клапанов, задвижек,

регуляторов и др.; проектируем и создаем мнемосимволы,

объектные окна и видеограммы в специализированном

графическом редакторе Граф-200, т.е. операторский

интерфейс).

4. Технологическое программирование контроллеров,

физический пуск и доводка системы:

- загружаем технологические программы в контроллеры

подсистем «Модель» и «Управление»;

- отрабатываем и проверяем все алгоритмы АСУТП с

уровня рабочих станций.

Модель технологического объекта управления, реализованная

средствами ПТК «Квинт», по своим статическим и динамическим

характеристикам позволяет решать необходимые задачи освоения

новой технологии управления и демонстрации АСУТП энергоблоков.

В лаборатории «Полигон АСУТП электростанций» кафедры

систем управления разработаны и функционируют

демонстрационные версии следующих АСУТП:

− газомазутного котла ТГМП-114 дубль-блока 300 МВт;

− вспомогательного оборудования турбины блока 300 МВт;

− газомазутного котла ТГМП-1202 блока 1200 МВт;

− пылеугольного котла ТПЕ-208 с пылесистемой прямого

вдувания с молотковыми мельницами ММТ-1500/2510-

740;

− молотковой мельницы ММТ-2000/2590-730К и др.

Демонстрационные версии (в части алгоритмического и

математического обеспечения) разработаны по изложенной

технологии с учетом эксплуатационных особенностей реального

оборудования.

Все созданные демонстрационные версии АСУТП

допускают функционирование как в режиме проектирования и

наладки, так и в режиме реального времени. Этим они

обеспечивают возможность реализации комплексного подхода к

изучению на их основе всех этапов создания и эксплуатации

АСУТП.

В частности, на демонстрационной версии АСУТП

котлоагрегата ТГМП-114 отрабатываются задачи.

• Контроль и регистрация технологического процесса.

В демонстрационной версии АСУТП контролируются и

регистрируются 37 технологических параметров. Все параметры

выводятся на операторскую станцию в виде видеограмм,

мнемосимволов, цифровых значений, барографов, списков,

графиков и текстовых сообщений. Также ведется регистрация

приборных и системных событий и ошибок.

• Технологическая сигнализация.

Включает в себя предупредительную и аварийную

сигнализацию. На экране операторской станции реализуется в

виде периодической смены цвета фона значений

технологических параметров.

• Технологические защиты и блокировки.

В демонстрационной версии реализовано 10 защит и 2

блокировки. Часть защит является защитами локального

действия (повышение давления пара за котлом – действует на

открытие импульсно-предохранительного клапана). Другие

защиты являются общеблочными, и их срабатывание приводит к

полному останову котлоагрегата.

• Ручное дисплейное дистанционное управление.

В демонстрационной версии реализовано управление как

моделируемыми исполнительными устройствами (11 единиц),

так и реальными (стойка типовых электрических

исполнительных устройств) исполнительными устройствами.

Управление исполнительными механизмами осуществляется с

помощью манипулятора "мышь" с уровня операторской станции.

• Автоматическое регулирование.

Демонстрационная версия АСУТП реализует три основные

задачи по автоматическому регулированию:

- регулирование температуры перегретого пара

(двухконтурная система регулирования с

дифференциатором);

- регулирование питания котла (каскадная система

регулирования с компенсацией внешнего возмущения);

- регулирование подачи топлива на котел (одноконтурная

система регулирования).

С уровня операторской станции имеется возможность

управления регуляторами: установка режима

(автоматический/ручной), изменение задания, включение/

отключение каскадного регулятора и др. С уровня инженерной

станции имеется возможность изменения параметров настройки

систем регулирования.

• Функционально-групповое управление.

Данные задачи предназначены для управления

пуском/остановом оборудования в автоматическом режиме без

участия человека. Эти пошаговые действия реализованы в виде

логических пошаговых программ. В приведенной

демонстрационной версии реализованы задачи

автоматического розжига и автоматического останова шестой

горелки.

5.6. Вопросы для дополнительной проработки

Для стадии технологического проектирования к проработке

рекомендуются следующие вопросы:

• разработка полигонной версии системы управления;

• реализация модели ТОУ на полигоне АСУТП;

• наладка функций в условиях полигона АСУТП;

• планирование экспериментов по снятию статических и

динамических характеристик ТОУ и САУ;

• идентификация объектов и систем управления;

• организация монтажных и пусконаладочных работ по

«полевому» оборудованию АСУТП;

• организация монтажных и пусконаладочных работ по

ПТК АСУТП;

• организация режимно-наладочных работ по вводу в

действие функциональных задач АСУТП;

• экспериментальная наладка АСР;

• экспериментальная наладка программ логического

управления (автоматический пуск ТОУ, сложные

технологические блокировки).

Библиографический список к главе 5

1. Чистяков, С.Ф. Проектирование, монтаж и

эксплуатация систем управления теплотехническими

объектами: учебник для вузов / С.Ф. Чистяков. – М.: Энергия,

1980. – 279 с.

2. Дудников, Е.Г. Основы автоматического

регулирования тепловых процессов: учеб. пособие для энерг.

вузов и факультетов / Е.Г. Дудников. – М.: Госэнергоиздат,

1956. – 264 с.

3. Михайлов, Л.М. Проектирование, монтаж и

эксплуатация систем автоматизации: учеб. пособие. – Л.:

Изд-во Ленингр. ун-та, 1987. – 218 с.

4. Пугач, Л.И. Контроль за выбросами

топливоиспользующих установок и автоматизация

технологических процессов по их снижению / Л.И. Пугач, С.И.

Новиков: учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. –

208 с.

5. Тверской, Ю.С. Автоматизация котлов с

пылесистемами прямого вдувания / Ю.С. Тверской. – М.:

Энергоатомиздат, 1996. – 256 с.

6. Способ сжигания топлива: пат. РФ №2233404 /

Тверской Ю.С. [и др.]; заявл. 18.10.2001; опубл. 27.07.2004. Бюл.

№21.

7. Балакирев, В.С. Экспериментальное определение

динамических характеристик промышленных объектов

управления / В.С. Балакирев, Е.Г. Дудников, А.М. Цирлин. – М.:

Энергия, 1967. – 232 с.

8. Клюев, А.С. Наладка средств автоматизации и

автоматических систем регулирования: справ. пособие / А.С.

Клюев [и др.].

–

2-е изд., перераб. и доп. – М.:

Энергоатомиздат, 1989. – 368 с.

9. Клюев, А.С. Наладка систем автоматического

регулирования барабанных паровых котлов / А.С. Клюев, А.Т.

Лебедев, С.И. Новиков. – М.: Энергоатомиздат, 1985. –

280 с.

10. Монтаж средств измерений и автоматизации: cправ.

пособие / под ред. А.С. Клюева. – М.: Энергоатомиздат, 1988. –

254 с.

11. Стефани, Е.П. Основы расчета настройки

регуляторов теплоэнергетических процессов / Е.П. Стефани.

– 2-е изд., перераб. – М.: Энергия, 1972. – 376 с.

12. Ротач, В.Я. Расчет динамики промышленных

автоматических систем регулирования / В.Я. Ротач. – М.:

Энергия, 1973. – 440 с.

13. Плетнев, Г.П. Проектирование, монтаж и

эксплуатация автоматизированных систем управления

технологическими процессами / Г.П. Плетнев [и др.]. – М.:

Изд-во МЭИ, 1995. – 316 с.

14. Емельянов, А.И. Практические расчеты в

автоматике / А.И. Емельянов, В.А. Емельянов, С.А. Калинина. –

М.: Машиностроение, 1967. – 316 с.

15. Корецкий, А.С. Эффективность АСУ

теплоэнергетическими процессами / А.С. Корецкий [и др.]; под

ред. А.С. Корецкого и Э.К. Ринкуса. – М.: Энергоатомиздат,

1984. – 320 с.

16. Асатурян, В.И. Теория планирования эксперимента /

В.И. Асатурян. – М.: Радио и связь, 1983. – 248 с.

17. Освоение новой технологии АСУТП в учебно-научном

процессе энергетического университета / Ю.С. Тверской, С.А.

Таламанов, А.В. Голубев // Промышленные АСУ и

контроллеры. – 2004. – №6. – С. 6 – 9.

18. Тверской, Ю.С. О формировании технической

политики электростанций по модернизации систем контроля

и управления и созданию полнофункциональных АСУТП / Ю.С.

Тверской [и др.] // Электрические станции. – 2002. – №1. –

С. 10 – 12.

19. Фонд экспериментальных динамических характе-

ристик паровых котлов тепловых электрических станций /

Ю.С. Тверской [и др.] // Теплоэнергетика.

–

2005.

–

№10. –

С. 32 – 35.

20. Тверской, Ю.С. Имитационные модели техноло-

гического оборудования в составе полигонных версий АСУТП

тепловых электростанций (опыт реализации и перспективы

промышленного применения) / Ю.С. Тверской [и др.] // Сб. докл.

Всерос. науч. конф. «Управление и информационные

технологии». Т.2. – СПб: ЛЭТИ, 2003. – С. 147 – 151.

21. Тверской, Ю.С. Задачи и проблемы

совершенствования АСУТП энергоблоков в направлении их

интеллектуализации / Ю.С. Тверской, Д.Ю. Тверской // 4-я

Всерос. науч. конф. «Управление и информационные

технологии»: сб. докладов. – СПб, 2006. – С.230 – 236.

22. Тверской, Ю.С. Опыт создания и перспективы

развития полигонов полномасштабных АСУТП энергоблоков

тепловых электростанций / Ю.С. Тверской, С.А. Таламанов //

Вестник ИГЭУ. Вып. 1. – Иваново, 2002. – C. 101 – 107.

23. Таламанов, С.А. Разработка на стенде ПТК «Квинт»

демонстрационной версии системы автоматизации

котлоагрегата ТГМП-114 энергоблока 300 МВт / С.А.

Таламанов, А.В. Голубев, И.Е. Харитонов // Тез. докл.

междунар. научн.-техн. конф. «Состояние и перспективы

развития электротехнологии» (IX Бенардосовские чтения). –

Иваново, 1999. – С. 79.

24. Методические указания по наладке АСР,

реализованных на базе аппаратуры ГСП «КАСКАД» и АКЭСР

(МУ 34-70-087-83). – М.: Союэтехэнерго, 1986. – 116 с.

25. Русов, А.Н. Методические указания к выполнению

лабораторных работ «Физический пуск и тестирование

контроллеров «Ремиконт Р-210» управляющего комплекса

ПТК «КВИНТ» / А.Н. Русов, Е.Д. Маршалов; под ред. Ю.С.

Тверского; Иван. гос. энерг. ун-т. Каф. систем управления. –

Иваново, 2002. – 24 с.

Глава шестая. Методические основы раздела

«Экономика»

6.1. Общая характеристика раздела

Экономической частью дипломной работы могут быть

расчеты технического и/или экологического эффекта и оценки

экономической эффективности модернизации основного

энергетического оборудования в результате внедрения новых

автоматизированных систем или их отдельных элементов.

Достигнутая в результате модернизации АСУТП и ее локальных

подсистем техническая и/или экологическая эффективность

должна быть выражена в стоимостных понятиях. Расчет технико-

экономических показателей (ТЭП) целесообразно связать с

соответствующей функцией АСУТП и нормативными

документами (по расчету ТЭП), ориентируясь при этом на

фактические показатели электростанции.

Раздел принято называть «Экономика» или конкретно по

теме экономических расчетов: «Экономическая оценка

разработки системы управления пуском котла», «Оценка

эффективности модернизации в САУМ», «Определение

себестоимости энергии, отпускаемой ТЭЦ» и др. Содержание

раздела определяется общей темой дипломного проекта

(работы) и наличием отчетно-статистического материала,

полученного студентом в ходе преддипломной практики или из

других источников информации. Раздел включает:

пояснительную записку (примерно 10 страниц) и графическую

часть (1 лист формата А1, содержащий необходимые таблицы,

графики и т.п.).

6.2. Организация работы по выполнению раздела

Если преддипломная практика осуществляется на ТЭС или

АЭС, то необходимо изучить деятельность электростанции как

филиала в составе единой генерирующей компании (ОГК, ТГК).

Следующим этапом является изучение организационно-

производственной структуры электростанции, основных ее

цехов, отделов и служб. Особое внимание необходимо уделить

цеху АСУТП (ТАИ, АСУ): изучить цели, задачи и функции цеха.

Закончить общее описание станции целесообразно

показателями, характеризующими финансово-хозяйственную

деятельность предприятия.