АСУ05Т1 (Лекции по АСУТП - в Ворде)

Лекция 5. Организация управления технологическим процессом

5.1. Организация оперативно-диспетчерского управления

Общие сведения. Управление технологическим процессом связано с изменением производительности технологического цикла и их состоянием (остановленным или работающим, включенным или отключенным) в зависимости от нагрузки. Последнюю задают медленно меняющейся составляющей суточного графика или же определяют «сиюминутной» ситуацией. Под организацией управления понимают структуру связей между объектом и оперативным персоналом, реализует технологическим процессом по показаниям приборов и осуществляют контроль за работой АСР.

Персонал местных щитов управления, общезаводского или группового назначения осуществляет визуальное наблюдение за работой оборудования и выполняет распоряжения дежурного инженера предприятия или начальника смены (старшего оператора) по воздействию на технологический процесс по месту. В целом взаимодействие и связь между всеми операторами регламентируют служебные инструкции, в основу которых положен принцип организационной иерархии — вертикальное соподчинение и взаимное расположение постов управления в соответствии с приоритетом принятия решений.

Следовательно, организационную структуру управления внутри предприятия относят к многоуровневой, так как для любого ее звена найдется по крайней мере одно, имеющее по отношению к нему приоритет. Это означает, что каждое лицо, принимающее решение, или решающий элемент, действуя самостоятельно, в первую очередь выполняет распоряжения или команды вышестоящего поста (элемента) системы управления.

Большое влияние на структуру управления, как уже отмечалось, оказывает вид компоновки основного оборудования.

Обычно управление двумя технологическими цепочками осуществляют с единого центра управления — БЩУ. Это делается с целью объединения управления работой блоков, а также с целью расширения зоны обслуживания персонала объединенных технологий.

В организации управления технологическими процессами другой компоновки может быть два варианта. В первом — централизуют управление однотипными агрегатами внутри предприятия, осуществляемое с соответствующих групповых щитов управления.

Во втором варианте, практикуемом для вновь строящихся объектов, выделяют группы оборудования, состоящие из двух-трех примыкающих первичных агрегатов и одной-двух технологических цепочек, связанных между собой перемычками по теплоносителям и питательной воде.

Среди других факторов, влияющих на организацию автоматизированного управления и затраты, связанные с его внедрением, существенное значение имеет территориальное расположение постов оперативно-диспетчерского управления в пределах главного корпуса и по отношению к основному технологическому оборудованию. Размещение БЩУ и ГрЩУ требует учета двух противоречивых факторов:

• объединение нескольких БЩУ в единый центр с целью расположения в одном помещении дает возможность сократить численность оперативного персонала, расширить зону обслуживания, снизить строительные затраты, но ведет к существенному увеличению затрат на электрический кабель;

• децентрализация управления с целью максимального приближения каждого БЩУ к основному оборудованию позволяет снизить затраты на электрический кабель и уменьшить вероятность выхода из строя сразу нескольких технологических цепочек в случае серьезных неполадок на одном объединенном щите управления.

Кроме того, размещение БЩУ относительно основного оборудования зависит от его компоновки и от компоновки главного здания (отсутствие или наличие деаэраторных или бункерных пролетов, используемых для помещений под щиты).

Функционально-групповое управление (ФГУ). Чрезмерная централизация управления вредна и не должна служить самоцелью при иерархическом построении систем управления. При этом организационная иерархия может быть продолжена в пределах самой технологической цепочки. Это позволит, используя декомпозицию и агрегирование, разделить технологию на отдельные элементы, а его тепловую схему на участки и децентрализовать управление ими. В результате повысится надежность и живучесть автоматизированной системы управления технологией в целом. Широкие возможности для такого подхода к организации дает разделение обобщенного оборудования по функционально-групповому принципу. Сущность его состоит в том, что все управляемое оборудование делят на группы в зависимости от конструктивных и технологических особенностей или же от его назначения в тепловой схеме.

Деление оборудования на группы считают условным. Формирование групп выполняют по приоритету функционального назначения оборудования в пределах одного и того же участка тепловой схемы. Обычно ФГ выделяют в результате горизонтальной декомпозиции ТОУ.

Каждая ФГ в зависимости от сложности может быть разделена на несколько функциональных подгрупп (ФПГ). Обычно в ФПГ входит один агрегат или несложный узел тепловой схемы. Управление ФГ или ФПГ в свою очередь — подсистема, построенная по иерархическому принципу. На ее нижнем уровне располагают исполнительный механизм регулирующего органа или пусковое устройство электродвигателей механизма собственных нужд. Эти элементы помимо автоматического управления от вышестоящего уровня имеют дистанционное управление с соответствующего щита (пульта) управления.

Часто в пределах подгруппы реализуют управление автоматическим пуском или остановом какого-либо одного агрегата на основе принятой последовательности элементарных операций (шагов). Исполнение каждого шага контролируют, после чего совершается очередной шаг.

Например, управление пуском в подгруппе питательного электронасоса (ПЭН) осуществляют в следующей последовательности:

• пуск маслосистемы смазки подшипников, открытие задвижки на всасе,

• подача рабочей жидкости в систему управления гидромуфтой насоса (включение системы управления частотой вращения ротора),

• открытие протока охлаждающей жидкости (воды) в электродвигатель, открытие вентиля разгрузки,

• дистанционное или автоматическое включение электропривода, открытие запорной задвижки с напорной стороны насоса, включение автоматического регулятора производительности ПЭН

Контроль за исполнением отдельных операций выполняют визуально по местным приборам (манометрам, расходомерам) или автоматически с помощью определенной последовательности замыкания (размыкания) контактов или их логических эквивалентов в бесконтактных схемах электрической сигнализации и управления электродвигателями. Программы переключений в пределах каждой ФПГ вводят дистанционно оператором или автоматически ЭВМ.

Управление на уровне ФГ предусматривает включение или отключение одной или нескольких ФПГ в необходимой последовательности или же их перевод на другой режим работы, например, изменением задания отдельным АСР и т. д.

Переход на ФГУ сопряжен с некоторым увеличением измерительной аппаратуры (датчиков состояния оборудования) и усложнением электрических схем управления, но оправдан повышением живучести системы управления в целом и существенным сокращением загруженности персонала в пусковых и переменных режимах работы энергооборудования.

Преимущества управления технологическими цепочками, разделенными на ФГ и ФПГ, более всего проявляются при частых пусках и остановах, а также в переменных режимах работы оборудования.

Внедрение АСУ ТП, разделенных на нижнем уровне управления на подсистемы по функционально-групповым признакам, служит одним из перспективных направлений автоматизации технологий производств.

5.2. Комплекс технических средств автоматизации

Взаимодействие между объектом и оператором в процессе управления осуществляют с помощью комплекса технических средств измерений и сигнализации, дистанционного и логического управления, автоматического регулирования и защиты теплового оборудования. Перечисленные средства образуют одноименные подсистемы, с помощью которых осуществляют автоматизированное управление отдельными агрегатами и технологическим процессом на ТЭС в целом. Структура связей между объектом и оператором изображена на рис. 5.1.

Средства отображения информации. Для измерения технологических параметров, необходимых для ведения процесса и оценки текущих значений ТЭП, предназначены средства отображения информации (СОИ). Вся информация поступает от объекта в систему управления с выхода первичных измерительных преобразователей (терморезисторов, дифференциальных манометров и г.п.). Дальнейшее преобразование сигналов в форму, удобную для непосредственного восприятия оператором, выполняют с помощью СОИ, предназначенных для одноканальных, многоканальных и множественных измерений.

Одноканальные измерения и сигнализацию осуществляют с помощью измерительных приборов, вырабатывающих информационные сигналы в форме, доступной для наблюдения по одному из параметров в одной из точек технологического тракта. Например, аналоговые, цифровые, показывающие и самопишущие приборы, снабженные шкалой (циферблатом) или устройством световой (звуковой) сигнализации для наблюдения записи или сигнализации текущих значений расхода, температуры, давления и других величин.

Многоканальные измерения выполняют с помощью многошкальных или многоточечных приборов с одной шкалой с ручным или автоматическим переключением каналов измерения.

Множественные измерения и сигнализацию осуществляют с помощью информационных систем, под которыми понимают автоматические устройства, передающие информацию о технологическом процессе по множеству величин, например по КПД или другим комплексным ТЭП. Эта информация также должна быть получена в форме, доступной для непосредственного восприятия. Примерами информационных систем могут служить системы централизованного теплового контроля и сигнализации (СЦТКС), электронно-вычислительные машины (ЭВМ), используемые в целях контроля и управления, и другие специализированные устройства.

Средства отображения информации способствуют повышению надежности и экономичности эксплуатации основного оборудования и расширению зоны обслуживания оперативного персонала.

Средства дистанционного управления (ДУ). Назначение дистанционного управления состоит в передаче воздействий оператора на исполнительные механизмы (электрифицированные задвижки, клапаны, заслонки, пусковые устройства электроприводов насосов, вентиляторов, пылепитателей и т.п.).

Рис. 5.1. Комплекс ТСКУ.

Прямое дистанционное управление по вызову выполняют в две стадии: выбор объекта управления с помощью клавишного устройства и подача командного сигнала на выбранный исполнительный механизм с ключа управления, общего для группы.

Наблюдение за положением регулирующего органа в обоих случаях осуществляют с помощью измерительного прибора — указа теля положения (УП).

Дистанционное управление на предприятии практически вытесняет ручное и в значительной мере способствует расширению зоны об суживания оперативного персонала.

Средства автоматического непрерывного регулирования. АСТ на предприятии должны поддерживать заданную производительность теплоэнергетических установок, удерживать технологические параметры вблизи заданных значений или изменять их по определеному закону (осуществлять программное регулирование), а также выполнять динамическую оптимизацию отдельных процессов.

АСР действуют по цепочке: первичный преобразователь сигнала — регулирующий прибор (РП) — пусковое устройство — исполнительный механизм регулирующего органа. Вмешательство оператора в работу АСР осуществляют посредством задатчик ручного управления (ЗРУ), устанавливаемого на пульте или щите, оператора.

Средства автоматического дискретного (логического) управления. Устройства логического управления (УЛУ) предусматривают возможность автоматического вмешательства в ведение технологического процесса с помощью переключений оборудования и исполнительных органов, воздействующих на объект, в зависимости от условий эксплуатации, режима или ограничений. Например, автоматическое воздействие на группу функционально связанных механизмов или установок (агрегатов) при пуске, останове оборудования или перехода на новый уровень нагрузки.