6
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
УПРАВЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ 9
1.1. Основы автоматизации управления в энергетике 9
1.2. Анализ схем автоматизации ИТП, их функциональные
характеристики 15
1.3. Общее описание объекта проектирования. Техническое задание на
разработку системы автоматизации теплового пункта 18
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИТП 36
2.1. Определение расчетных тепловых нагрузок 36
2.2. Определение расходов теплоносителя в ИТП 38
2.3. Подбор теплообменного и насосного оборудования 41
2.4. Разработка функциональной схемы системы автоматизации
теплового пункта 48
2.5. Расчет и подбор средств автоматизации 50
2.6. Разработка схем подключения оборудования 60
2.7. Разработка УУТЭ для автоматизированного ИТП 61
ГЛАВА 3. ЭКОНОМИКА, БЕЗОПАСНОСТЬ РЕШЕНИЙ ПРОЕКТА И
ЭКОЛОГИЯ 63
3.1. Определение сметной стоимости автоматизированного ИТП 63
3.2. Охрана труда при эксплуатации оборудования 72
3.3. Охрана окружающей среды 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 83
7
ВВЕДЕНИЕ
Целью выпускной квалификационной работы является разработка
проекта автоматизированного ИТП, систем дистанционного управления,
технологической защиты, теплотехнического контроля, технологических
блокировок и сигнализации, а также учета тепловой энергии.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
- обоснование необходимости контроля, регулирования и сигнализации
технологических параметров;
- выбор и описание средств автоматизации, разработка системы
автоматического регулирования, дистанционного управления,
технологической защиты, теплотехнического контроля;
- расчет экономической эффективности при внедрении средств
автоматизации ИТП;
- рассмотрение вопросов охраны труда на объекте.
Предмет исследования – автоматические системы распределения,
контроля и учета тепловой энергии в автоматизированном ИТП.
Объект исследования – автоматизированный индивидуальный
тепловой пункт системы теплоснабжения жилого многоквартирного дома.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трёх глав,
заключения, списка использованной литературы.
В первой главе представлены общие сведения о проектировании
автоматизированных ИТП, архитектурно-строительная характеристика
объекта, выполнено обоснование необходимости контроля, регулирования и
сигнализации технологических параметров.
Во второй главе выполняется разработка проекта автоматизированного
ИТП, определяются расчетные тепловые нагрузки и расходы теплоносителя,
производится расчет и подбор оборудования автоматизированного ИТП,
выбор и описание средств автоматизации, монтажа и наладки системы
8
автоматического регулирования; проектирование узла учета тепловой
энергии в ИТП.
В третьей главе решаются вопросы определения сметной стоимости
монтажа автоматизированного ИТП в многоквартирном доме, вопросы
охраны труда при эксплуатации оборудования автоматизированного ИТП.
В заключении обобщаются результаты теоретической и практической
разработки ВКР, формулируются выводы, предложения и рекомендации по
использованию результатов работы;
В списке использованной литературы приводится перечень всех
литературных источников, в том числе электронных, которые
использовались при написании выпускной квалификационной работы.
9
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
УПРАВЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ
1.1. Основы автоматизации управления в энергетике
Использование ЭВМ в управлении энергетикой
Ускорение обработки и совершенствование системы потоков
информации как внутри отдельных предприятий, так и энергетики в целом
пошло по пути использования ЭВМ в управлении предприятиями. За
рубежом системы, использующие ЭВМ для обработки управленческой
информации и решения задач управления, получили название Management
Information system (Системы управленческой информации). Это название
отражает существо самой системы. У нас системы управления,
использующие ЭВМ, получили название «автоматизиро¬ванные системы
управления».
Автоматизированная система управления (АСУ) — это система
«человек — машина», обеспечивающая эффективное функционирование
объекта, в которой сбор и переработка информации, необходимой для
реализации функций управления, осуществляются с применением средств
автоматизации и вычислительной техники.
Широкое внедрение ЭВМ в управление производством — это
объективная необходимость, обусловленная усложнением задач управления,
повышением объема информации, которые необходимо перерабатывать в
системе управления. Системы управления энергосистемами, крупными
электростанциями, предприятиями электрических сетей и других
подразделений уже немыслимы без использования вычислительной техники.
Создание АСУ — это не только и не столько решение задач на ЭВМ,
это внедрение принципиально нового подхода к совершенствованию
системы управления предприятием. В результате использования ЭВМ
происходят принципиальные изменения роли человека в системе управления.
Если инженерно-технический персонал при ручной обработке информа¬ции
основное время тратит на составление отчетов, проведение расчетов, то в
10
условиях АСУ это постепенно берет на себя ЭВМ, а за человеком оста¬ется
принятие, контроль и реализация решений. Это принципиально меняет место
и функции человека в системе управления предприятием.
Энергетика имеет много специфических особенностей, в частности,
наличие оперативно-диспетчерского управления, большое разнообразие
предприятий (ПЭС, ТЭС, ГЭС. АЭС), выполняющих различные функции, но
объединенных единым технологическим процессом. Это привело к сложной
структуре автоматизированных систем управления в энергетике.
Автоматизированные системы управления в энергетике включают
автоматизированные системы организационно-экономического управления
(АСОУ), автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ) и
автоматизированные системы управления технологическими процессами
(АСУТП). Эти три части АСУ энергосистемой (АСУП) имеются на всех
энергетических предприятиях и в отраслевой автоматизированной системе
управления (ОАСУ «Энергия»). Состояние разработок АСДУ, АСОУ,
АСУТП различно как по энергосистемам, так и по отдельным предприятиям
энергосистем.
Внедрение на энергетических предприятиях вычислительной техники и
создание автоматизированных систем управления производятся с целью
повышения эффективности производственно-хозяйственной деятельности
энергосистем и отдельных предприятий. Это достигается за счет
совершенствования потоков информации и системы документооборота;
замены части документооборота хранением информации на машинных
носителях и общего снижения объемов информации, обрабатываемой
аппаратом управления; более полного обеспечения системы управления
достоверной и своевременной информацией; совершенствования
распределения функций управления между структурными подразделе¬ниями
аппарата управления; внедрения экономико-математических методов,
обеспечивающих получение оптимальных вариантов решения задач
управления и т.д.
11
Внедрение ЭВМ меняет функции человека в системе управления. Если
до внедрения ЭВМ в систему управления аппарат управления и
руководители подразделений в основном занимались обработкой
поступающей информации, то использование компьютеров дает возможность
человеку заниматься творческой деятельностью. Участие человека сводится
к решению таких задач, как постановка и корректировка целей и критериев
отдельных задач и системы управления в целом; выбор варианта решения
задачи, если возможны несколько решений; принятие управленческих
решений; ввод в ЭВМ недостающей информации и т.д.
Информационное и математическое обеспечение АСУ
Внедрение вычислительной техники в управление энергосистемами и
отдельными предприятиями идет как по пути охвата все новых предприятий
и подразделений энергосистем, так и по пути расширения количества задач и
автоматизированных рабочих мест (АРМ) в уже существующих и введенных
в эксплуатацию системах. Все эти процессы идут на фоне переоснащения
энергосистем и отдельных предприятий современными средствами
вычислительной техники и персональных компьютеров.
Для создания системы обработки информации на базе ЭВМ
необходимо выполнить большой комплекс работ:
1) создать информационно-вычислительную систему;
2) разработать организационно-правовое обеспечение;
3) осуществить подготовку персонала в условиях использования
вычислительной техники.
Создание информационно-вычислительной системы осуществляется
последовательно и включает:
разработку информационного обеспечения (совершенствование
потоков информации, установление связей между задачами, создание
нормативной базы и др.);
создание математического и программного обеспечения (разработку
методов, моделей, алгоритмов и программ);
12
осуществление технического обеспечения системы обработки
информации (приобретение, установку и наладку ЭВМ и периферийного
оборудования, оборудования передачи данных и т.д.).
Информационное обеспечение — совокупность реализованных
решений по объемам, размещению и формам организации информации,
циркулирующей в автоматизированной системе управления при ее
функционировании.
Рис. 1.1. Структура информационного обеспечения АСУ
Информационное обеспечение (ИО) включает (рис. 1.1) нормативно-
справочную информацию, необходимые классификаторы технико-
экономической информации и унифицированные документы, используемые в
АСУ. Цель информационного обеспечения — своевременная выдача
необходимой достоверной информации для выработки и принятия
управленческих решений. Таким образом, информационное обеспечение
представляет собой совокупность средств и методов построения
информационной базы, подразделяется на внемашинное и внутримашинное.
Оно должно строиться по принципу совместимости автоматизированных
систем управления различных уровней.
При разработке информационного обеспечения большое значение
имеют вопросы классификации элементов производственно-экономической
информации. Под классификацией понимается совокупность правил
13
распределения заданного множества объектов на подмножества в
соответствии с установленными признаками их сходства или различия.
Классификатор является своего рода формализованным языком,
отражающим закон и порядок разбиения множества объектов на классы,
группы, подгруппы и виды и позволяющий одновременно производить
кодирование понятий номенклатуры. Систему кодирования определяет набор
классификаторов, имеющих определенную сферу действия. Система
классификации и кодирования технико-экономической информации должна
быть единой и обеспечивать: 1) информационную совместимость с
общероссийскими и межотраслевыми классификаторами и
классификаторами отдельных энергосистем и подразделений министерства;
2) унификацию технико-экономических показателей как в части их
наименований, так и в части классификации и кодирования; 3) организацию
единой автоматизированной системы ведения всех классификаторов.
Информационная совместимость классификаторов достигается в
результате унификации форм оперативной, производственной,
конструкторской, экономической и других видов документации, их увязкой с
общероссийскими требованиями.
В эксплуатируемых системах сбора и обработки данных информация,
относящаяся к каждой задаче, накапливается и хранится в отдельных файлах,
которые по структуре и содержанию ориентированы только на данную
задачу. При таком подходе к организации информационной базы в виде
обособленных последовательных массивов характерны следующие
недостатки: дублирование входной и нормативно-справочной информации,
несовместимость структур файлов, сложность контроля дублированных
данных на непротиворечивость, сложность ведения условно-постоянной
информации и т. д. По мере увеличения количества задач при
одновременном развитии информационных связей между ними эти
недостатки становятся все более ощутимыми, обусловливая необходимость
перехода к интегрированным системам обработки данных. Для этих систем
14
характерна современная технология организации информационной базы в
виде банка данных (БД).
Эффективность использования ЭВМ определяется возможностью
создания типового прикладного программного обеспечения. Это более
важно, что в энергетике много однотипных предприятий: ТЭС, ГЭС, ПЭС и
т.д. При этом ряд системных свойств современных ЭВМ таких, как
программная совместимость, модульность построе¬ния, мощное системное
программное обеспечение, обеспечивают эффективность построения и
эксплуатации АСУ.
В общем случае математическое обеспечение можно разделить (рис.
1.2) на три части: обеспечение ЭВМ, или внутреннее; специальное
обеспечение, внешнее; программные средства телеобработки данных.
Рис. 1.2. Классификация математического обеспечения
Внутреннее обеспечение включает операционные системы, системы
программирования и тесты (программы проверки исправности работы
устройства ЭВМ). Операционная ОС — это набор программ, процессом
решения задач. Оптимальная загрузка всех узлов ЭВМ и устройств основной
задачей ОС. В состав системы входит из которых основными являются:
диспетчер, супервизор, служебные программы. Диспетчер — это программа,
обеспечивающая определенный режим работы ЭВМ. Супервизор — это
15
обеспечивающая работу, задаваемую машине оператором в рамках
установленного для нее режима.
В зависимости от организации решения задач на ЭВМ различают
следующие режимы работы операционной системы: индивидуальный,
мультипрограммирование, разделение времени. При
и н д и в и д у а л ь н о м р е ж и м е Э В М постоянно или на время
решения задач находится полностью в распоряжении одного потребителя.
М у л ь т и п р о г р а м м и р о в а н и е предполагает возможность
одновременно решать несколько задач по различным программам с учетом
приоритета. При этом в каждый момент времени решается одна задача. Если
при решении задачи появилась необходимость решения другой с более
высоким приоритетом, то решение задачи прерывается, решается вторая
задача, а после ее решения продолжается решение первой задачи с того
места, где произошла остановка. Р е ж и м р а з д е л е н и я в р е м е н и
предполагает одновременное решение нескольких задач. Соотношение
скорости ЭВМ и реакции человека очень сильно отличается, и у потребителя
создается полная иллюзия работы в индивидуальном режиме.
Программы конкретных задач разрабатываются при создании
автоматизированных систем управления предприятиями (ТЭС, ГЭС, РЭУ,
ремонтными предприятиями и т.д.). Большое количество различных по целям
и значению программ требует их организации в масштабах всей системы, и
это выполняется с помощью системной диспетчерской программы.
1.2. Анализ схем автоматизации ИТП, их функциональные
характеристики
Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) - это одна из важнейших
составляющих местных систем теплоснабжения объектов.
От его характеристик зачастую зависит регулирование и качество
системы отопления и горячего водоснабжения (ГВС), а также общая
эффективность потребления тепловой энергии.