5.4. Уровень автоматизации

Одни и те же информационные и управляющие функции АСУ ТП по энергоблоку и ТЭС в целом выполняют с помощью различных программно-технических средств, сочетание которых опреде­ляет уровень автоматизации объектов.

Под уровнем автоматизации ТЭС понимают ее оснащенность современными техническими средствами контроля и управления и набором отработанных процедур и программ для ПТК по сбору, обмену и передачи информации в системе "человек-машина". Уровень автоматизации в таком понимании не является установившейся категорией. Само понятие уровня автоматизации меняется по мере модернизации оборудования, совершенствования техни­ческих средств автоматизации и внедрения ЭВМ, роста квалифи­кации эксплуатационного персонала и других факторов.

Введем понятие исходного уровня автоматизации ТЭС. Го характеризует:

в информационной части — сочетание одноканальных измере­ний (10—15% полного объема информации) и систем множест­венного контроля с использованием систем централизованного контроля и управления (СЦКУ) и ИВМ;

в управляющей части — сочетание индивидуального прямого и вызывного (25-30% всего количества исполнительных и вспомо­гательных механизмов) дистанционного управления с ограничен­ным применением централизованного ПТК, широким использова­нием локальных АСР нижнего уровня управления и автоматиза­цией отдельных операций по дискретно-непрерывному управле­нию (пуск, останов отдельных агрегатов, переключения в тепло­вых схемах ЭБ и ТЭС в связи с переходом на пониженную и рас­топочную нагрузки и др.) [1, 4, 8, 10, 13, 26, 34, 35].

Исходный уровень автоматизации, соответствуя в основном ме­тодическим указаниям, приведенным в [34], не в полной мере от­вечает современным требованиям к АСУ ТП, сформулированным в перечне информационных и управляющих функций по энерго­блоку и ТЭС. В частности отличается недостаточной глубиной иерархизации и интеграции КТСА, слабым использованием совре­менных средств отображения информации на БЩУ и ГЩУ, недо­статочным оснащением программно-техническими средствами подсистем АСУ ТП по контролю и управлению выбросами вред­ных веществ в атмосферу и др.

А между тем статистический анализ загруженности оператора блока, приведенный в [36] показывает, что в условиях нормаль­ной эксплуатации (базовый режим) лишь 28% времени оператора уходит на вмешательство и наблюдение за процессом и 45% на нерегламентированную деятельность и паузы (оставшееся время идет на журнальные записи и переговоры с ЛПР).

Следовательно, существует реальная опасность потери бдитель­ности и совершения ошибочных действий из-за монотонности и относительной малочисленности операций по вмешательству в процесс.

С прогрессирующей, приспособленной для различных пользова­телей коммуникационной техникой и внедрением современных СОИ можно ожидать расширения возможностей по контролю и управлению за процессом (диагностирование, оптимизация, тре­нировки персонала и др.).

В этой связи в качестве альтернативного исходному уровню рассмотрим один из проектов АСУ ТП ТЭС, приведенный в [36]. Он разработан применительно к тепловой электростанции суммарной электрической мощностью 2000 МВт с охва­том до 2000 аналоговых измеряемых параметров, 6000 — наблюдаемых и управ­лением до 2000 агрегатов и механизмов.

Единый перспективный щит управления расположен в специально отведенном для него помещении. Он уменьшен в размерах посредством экранной информации. Общий вид щита, его фасад и план показаны на рис. 5.12. Для лучшей организа­ции различных ступеней обзора предусмотрена опущенная зона управления (ЗУ). Центральная часть с тремя дисплеями резервирована как постоянное рабочее место в ЗУ для текущего контроля и управления процессом. Использование двух дубли­рующих обзорных дисплеев (3) на левой и правой сторонах пульта делают воз­можным без нанесения ущерба операциям, выполняемых в его центральной части, исполнение следующих задач:

подготовка пуска;

наблюдение с целью обнаружения участков, склонных к авариям;

диалог с математической моделью процесса.

Между центральной частью и обоими крыльями пульта есть два видеомонитора (4) для наблюдения реальных картин, например, процесса горения и положения факела в топке.

Рис. 5.12. Щит управления ТЭС мощностью 2000 МВт

а — продольный разрез; б — план; 1 — большой экран; 2 — дисплеи для управ­ления процессом; 3 — дисплеи ПЭВМ для решения дополнительных задач; 4 — мониторы "реальных сцен"; 5 — показ и распечатка информации об объекте связь с банком данных; 6 — АРМ оператора по связи с МЩУ и другими инфор­мационными сетями; 7 — АРМ начальника смены; 8 — компьютерная станция для испытаний и наладки технологического оборудования

Для параллельного обзора всего процесса предусмотрена установка информа­ционного электронного табло большой площади (1). На нем должны быть показаны важнейшие сообщения о нарушениях (повреждениях) в объекте и аналоговые сиг­налы некоторых измеряемых величин, характеризующих нормальное течение тех­нологического процесса (температура перегрева, давление и расход пара за котлом и др.).

Представительное статическое, многомерное и укрупненное изображение дела­ет возможным наблюдение определенных участков с "одного взгляда".

Базисом для наблюдения и управления процессом в любом случае служит дви­жущаяся во времени и пространстве картинка с изображением состояния объекта и всех его ФГУ. Выбор более детализированной информации возможен посредст­вом:

нисходящего чередования в иерархии фрагментов мнемосхем;

нажатием специальных клавиш быстрого выбора, которые имеют только од­но содержание и приводят к выбору требуемого фрагмента с единичными сообщениями.

Соединение регистрирующего прибора с терминалом (5), расположенным в ЗУ процессом, делает возможным распечатку информации из банка данных по выбору дежурного персонала. Емкость банков данных может наращиваться для отображе­ния процесса в нормальной ситуации (базовый и регулирующий режимы), ава­рийной ситуации и для расчета ТЭП в темпе с технологическим процессом (КПД брутто котла, балансовые показатели, удельные расходы топлива и т.п.).

Полный объем центрального щита — 94000 м. На этом щите располагаются 37 сотрудников, занятых каждую смену (без прихо­дящего ремонтного персонала). Из них 13 специалистов постоянно заняты на различных пультах управления; 24 — могут находить­ся на щите временно, как обходчики для предварительного конт­роля и исполнения функций надзора за оборудованием по месту.

Сравнение исходного и более высокого альтернативного уровней автоматизации показывает, что последний представляет боль­шую возможность для полной реализации состава информацион­ных и управляющих функций АСУ ТП. В частности, в информа­ционной части:

увеличение объема оперативной информации с вышестоящей и нижестоящими системами управления на основе отработанных процедур по сбору, обработке и завершению передачи информа­ции и использования современных СОИ;

сведение до минимума индивидуальных измерительных прибо­ров (до нескольких самописцев) по каналам измерения важней­ших параметров (температура перегрева, давления и расхода па­ра, топлива и питательной воды, частота вращения ротора ЭГ (час­тота сети), электрическая мощность блока и суммарная мощность ТЭС).

В управляющей части:

расширение функций систем автоматического управления за счет привлечения программно-технического комплекса с более полным математическим м программным обеспечением;

представление более детальной информации к управлению про­цессом с помощью дисплейной техники, размещенной на пульте управления;

ограниченный объем ручного дистанционного (дублирующего) управления, предусмотренного лишь по каналам важнейших воз­действий на объект (подачи охлаждающей воды на впрыск в пароперегреватель, питательной воды, воздуха и топлива в котел, пара в турбину);

В части компоновки диспетчерских постов управления:

экономия площади (размеров) щитовых помещений, приборных панелей за счет применения дисплейной техники;

возможность совершенствования методов испытаний и наладки теплового оборудования и отказа от сооружения специальных ис­пытательных стендов за счет применения дисплейной техники и современных СОИ.

Главные недостатки альтернативной (большой) системы управ­ления, основанной на дисплейной технике и широкопольном элек­тронном табло, состоят в следующем:

возможность представления информации, в том числе и глав­ной, только по частям;

трудная обозримость полного объема имеющейся информации, в частности из-за отсутствия постоянного изображения мнемосхем тепловой и Электрической частей ТЭС с встроенными сигнализа­торами;

трудности преодоления, в особенности для начинающего персо­нала, психологического барьера, связанного с тяжелым и ответст­венным трудом по ведению технологического процесса блока и ТЭС в целом с помощью небольшого количества панельных при­боров и видеодисплеев;

наконец, спорность технического решения по совмещению всех БЩУ и ГЩУ в помещении единого диспетчерского поста управ­ления ТЭС.

Поэтому современные концепции построения АСУ ТП ТЭС должны быть основаны, по-видимому, на некотором промежуточ­ном уровне автоматизации, выбранном с учетом анализа преиму­ществ и недостатков исходного и альтернативного вариантов.