|
Структура автоматизированных
систем управления технологическими процессами теплоснабжения определяется
составом охватываемого автоматизацией оборудования и реализуемыми системой
функциями. В общем технологическом процессе теплоснабжения можно выделить три
подпроцесса: выработка и отпуск тепловой энергии; транспорт и распределение
тепловой энергии; потребление тепловой энергии.
Нижней ступенью автоматизации технологического управления
является создание АСУ ТП по отдельным подпроцессам. При этом основными целями
автоматизации является соответственно обеспечение:
требуемых параметров теплоносителя на источнике
(температуры, расхода, давления) при минимальных расходах топлива,
электроэнергии, химреагентов.
заданных параметров теплоносителя на вводе тепловых
пунктов' при минимальных расходах электроэнергии и теплоносителя;
заданного качества теплоснабжения, т. е. требуемых
параметров температуры воздуха в отапливаемых помещениях и требуемой
температуры горячей воды.
Верхней ступенью в иерархии технологического управления
теплоснабжением является создание АСУ ТП, охватывающей все подпроцессы
(выработку, транспорт, распределение и потребление тепловой энергии). Целью
функционирования такой системы является обеспечение требуемых качества и
надежности теплоснабжения при минимальных затратах ресурсов.
При создании двухуровневой системы, когда в состав АСУ ТП
входят автоматизированные системы нижнего и верхнего уровня, основным
назначением системы верхнего уровня является координация процессов
функционирования систем нижнего уровня и решение общесистемных задач.
В зависимости от реализуемых функций АСУ ТП
теплоснабжением могут быть трех видов: информационные, информационно-советующие
и управляющие.
Информационные АСУ ТП ( 10.4, а) являются базовыми
системами технологического управления, так как реализуемые ими функции входят
в состав информационно-советующих и управляющих АСУ ТП.
Основные функции этих систем состоят в следующем: контроль
параметров технологического процесса, который в зависимости от степени
важности технологического параметра и вероятности его отклонения может
осуществляться путем сигнализации, индивидуального контроля, контроля по
вызову и массового контроля;
поддержание технологических параметров на заданном уровне
путем дистанционного или автоматического регулирования; защита оборудования
от аварий;
вычисление комплексных технико-экономических показателей:
оперативная связь с вышестоящими ступенями управления.
Характерной особенностью этого вида систем является то, что они реализуют
только первую фазу управления с использованием вычислительной техники —
первичную обработку информации.
Вычислительный комплекс в этих системах используется для
расчета обобщенных комплексных показателей, дающих диспетчеру (оператору)
дополнительную информацию для ведения технологического процесса. Например, в
АСУ ТГ1 выработки и отпуска тепловой энергии может производиться оперативный
расчет КПД котла, удельных показателей расхода топлива и электроэнергии,
расходов нодпиточной воды и химреагентов и т. д.
Структурная схема информационно-советующей АСУ ТП
аналогична информационной АСУ ТП (см. 10.4, а). Но, кроме функций,
реализуемых информационными системами, вычислительный комплекс осуществляет
анализ полученной информации и выдачу рекомендаций диспетчеру (оператору) по
оптимальному или рациональному ведению технологического процесса. Принятие
решений и их реализация также остаются за оператором. Качественное отличие
систем этого вида от информационных состоит в том, что для их создания
необходимо располагать математической моделью объекта и алгоритмами
управления технологическим процессом, которые, как правило, являются
существенно более сложными, чем алгоритмы расчета обобщенных показателей, и
требуют для своей реализации более мощных средств вычислительной техники.
Вычислительные комплексы в управляющих АСУ ТП ( 10.4,6)
осуществляют автоматическое управление технологическими параметрами путем
прямой передачи вырабатываемого управляющего воздействия на задающее
устройство регулятора или на регулирующий орган. При полной автоматизации
процессов управления с использованием вычислительной техники функции
диспетчера (оператора) сводятся к контролю за ходом процесса и работой
автоматизированной системы управления, подмене автоматики в случае ее отказа.
В практике автоматизации технологических процессов теплоснабжением такие
системы в полном объеме не нашли еще применения. Создаваемые АСУ ТП
теплоснабжения, как правило, реализуют информационные функции и частично
информационно-советующие и управляющие.
В соответствии с принятой классификацией АСУ ТП
теплоснабжения по уровням и видам функциональные структуры различных систем.
Рассмотрим основные функции, реализуемые вычислительным комплексом, на
примере АСУ ТП выработки и отпуска теплоты ( 10.5).
В информационных АСУ ТП решается два комплекса задач:
контроль и учет технологических и метеорологических показателей;
расчет технико-экономических показателей котельной.
Комплекс задач контроля и учета предназначен для представления персоналу
котельной текущей и отчетной информации о ходе технологического процесса и
состоянии оборудования. Вычислительный комплекс непрерывно, периодически или
по вызову осуществляет измерение, отображение и регистрацию значений технологических
параметров, их отклонение от заданий и тенденцию изменения; производит расчет
расходов теплоты, топлива, электроэнергии, химреагентов; учитывает время
работы оборудования. В состав рассчитываемых технико-экономиче- ских
показателей входят показатели удельных расходов топлива, электроэнергии,
химреагентов на единицу выработанной и отпущенной теплоты, КПД котельной и
отдельных котлов. Расчеты ТЭП производятся одновременно с ходом
технологического процесса на основе данных, получаемых за различные интервалы
времени непосредственно от объекта, или выходных данных комплекса задач
контроля и учета.
При создании информационно-советующих АСУ ТП эти комплексы
задач дополняются аналитическими и режимными задачами. Основное назначение
аналитических задач состоит в выявлении причин отклонения технологических
параметров от заданных и выработке рекомендаций оператору по устранению
отклонения.
В основе решения режимных задач лежит расчет прогноза
расхода теплоты потребителями, присоединенными к данной котельной. Эта задача
решается вышестоящей системой. По данным прогноза теплопотребления,
последовательно определяются температурные и расходные графики центрального
регулирования, оптимальная загрузка котлов, обеспечивающая максимальный КПД
котельной. Производится расчет параметров теплоносителя в тепловой схеме
котельной, расчет расхода топлива, подпиточной воды и химреагентов. В
результате решения всех этих задач диспетчеру выдаются рекомендации по
ведению режима.
При создании информационно-управляющих АСУ ТП на
вычислительный комплекс дополнительно возлагаются функции формирования
управляющего воздействия на задающие устройства регуляторов или
непосредственно на исполнительные механизмы.
По аналогичной схеме формируются АСУ ТП транспорта и
распределения теплоты и АСУ ТП потребления теплоты ( 10.6—10.7). Объектами
автоматизации в первом случае являются тепловые сети от источника теплоты до
теплового пункта (центрального или индивидуального), а в АСУ ТП потребления
теплоты — тепловые пункты и абонентские вводы.
При создании двухуровневой системы на АСУ ТП
теплоснабжения верхнего уровня возлагается решение задач по управлению
системой теплоснабжения в целом, включая котельные, тепловые сети и
потребителей теплоты. При этом в составе информационных АСУ ТП ( 10.8) с использованием
вычислительной техники производится сводный учет технологических показателей
и расчет технико-экономических показателей по всей системе теплоснабжения.
Кроме того, в АСУ этого типа может производиться расчет плановых удельных
норм расхода ресурсов (топлива, электроэнергии, воды, тепловых потерь).
В информационно-советующих АСУ осуществляется комплексный
анализ процессов выработки, транспорта и отпуска теплоты, производится расчет
прогнозируемого потребления и оптимального распределения тепловой нагрузки
между источниками теплоты. На основе этих расчетов формируются задания по
тепловым нагрузкам котельных и определяется оптимальный маршрут доставки
твердого топлива. Одной из основных задач этого уровня, непосредственно
обеспечивающей устойчивую работу средств автоматики в системах нижнего
уровня, а следовательно, и качество теплоснабжения, является согласование
режимов работы отдельных элементов систем теплоснабжения (источников теплоты,
тепловых сетей и тепловых пунктов) в нормальных и аварийных режимах.
Развитие информационно-советующей АСУ ТП и перевод ее в
разряд информационно-управляющих может быть осуществлен путем автоматического
формирования и передачи заданий системам нижнего уровня по загрузке
источников теплоты и изменению уставок регуляторов.
|