Электрооборудование САУ МНУ должно отвечать требованиям «Правил устройства электроустановок», «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок электрических станций и подстанций», ГОСТ12.2.007.0 и ГОСТ12.2.007.1.
Оборудование САУ ГЭС должно иметь специальные болты для подключения к системе заземления. Заземляющие болты должны иметь маркировочный знак по ГОСТ 2.751.
Сигнальные цвета, размеры, форма и цвет знаков безопасности должны соответствовать ГОСТ 12-4.026.
Компоновка элементов САУ МНУ должна выполняться с учётом требований эргономики по ГОСТ 12.2.049.
Внешний вид должен соответствовать требованиям промышленной эстетики.
Графические символы органов управления — по ГОСТ 12.4.040.
2.2 Постановка основных задач синтеза системы управления МНУ
В соответствие с приведенными выше требованиями к системе управления, выделим основные задачи управления МНУ:
― поддержание в гидроаккумуляторе номинального давления (4,0 МПа);
― поддержание постоянного уровня в гидроаккумуляторе;
― поддержание температуры масла в сливном баке в заданном диапазоне;
― контролировать уровень в сливном баке;
― управлять электропневмоклапанном ГА;
― контролировать наличие конденсата в сливном баке;
― контролировать состояние основных технологических параметров системы и передавать их контроллеру верхнего уровня;
― обрабатывать аварийные ситуации и подавать сигналы «предаварийное состояние МНУ», «отказ МНУ»;
Управление маслонапорной установкой производится на основании распознавания и состояний системы выполнения соответствующих действий.
Таблица 2.1 содержит описание основных состояний системы и необходимые в каждом состояние действия.
2.3 Временные параметры управления
Общее время реакции контроллера на изменение какого либо параметра техпроцесса не должно превышать 500 мкс. Это обусловлено скоростью протекания процессов в системе и было получено в результате расчета и экспериментальных исследований на предприятии изготовителе маслонапорной установки. При таком показателе возможна реализация полноценного алгоритма управления, позволяющего гарантировать работу МНУ в заданных режимах. А также своевременно передавать информацию о неполадках центральному контроллеру ГЭС, для обеспечения им принятия решения о продолжении функционирования в штатном режиме или начале процедуры аварийной остановки всей ГЭС.
Общее время подготовки к запуску не должно превышать пяти минут, а аварийная остановка должна проводится в течении 10-15 секунд. Открытие перепускного клапана должно производится на 5-10 секунд после запуска электродвигателя насоса и за 5-10 секунд перед отключением двигателя насоса. Контроль за вялотекущими процессами например, изменением температуры масла в сливном баке, может осуществляться с периодичностью 1 - 2 минуты.
Для повышения качества работы системы управления, обеспечения возможности применения АСУ на других маслонапорных установках необходимо обеспечить возможность изменения временных постоянных управления. По этому считаем, что они должны передаваться главной системой управления ГЭС при запуске МНУ.
2.4 Контрольные значения параметров технологического процесса
Так как не возможно обеспечить наилучшее качество управление маслонапорной установкой без корректировки значений отдельных параметров технологического процесса, с которыми производится сравнение текущих значений параметров процесса (установок управления), следует предусмотреть возможность изменения значений установок давления в ГА, температуры в сливном баке времени открытия перепускных клапанов. Значения уровней жидкости в ГА и сливном баке устанавливаются при проектировки МНУ и в течении срока службы МНУ корректировки не подлежа.
Возможность изменять значение давлений включения и отключения насосов, электронагревателя и охладительной установки необходима для настройки МНУ на оптимальный с экономической точки зрения и обеспечивающий наивысшее качество поддержания давления и уровня масла в ГА.
Возможность перенастраивать систему нужна также для обеспечения возможности использовать одну и туже систему управления с различными МНУ.
Контроллер и его управляющая программа не обеспечивают оптимизацию алгоритма управления и не ведут статистику параметров рабочего процесса. Для этого контроллер не обладает достаточными вычислительными ресурсами. Производить сложную обработку статистических параметров в самом микроконтроллере не целесообразно, т.к. это требует значительных аппаратных ресурсов и сложной программы управления. Это экономически не целесообразно. Кроме того конструкция системы управления не предполагает наличие прямого интерфейса для работы с оператором и следовательно выработать оптимальный режим управления и согласовать его с оператором не возможно.
Однако система управления ГЭС имеет в своем составе мощную ЭВМ – инжиниринговую машину, которая осуществляет сбор информации о состоянии всей ГЭС в целом. Визуализацию значений контрольных параметров в удобном для оператора виде. Взаимодействует с оператором. позволяя ему управлять процессом, вносить изменения в критерии управления. Аппаратных средств данной ЭВМ достаточно для реализации сложных алгоритмов статистической обработки данных о состоянии всех параметров гидроэлектростанции в целом. Обеспечить настройку всех узлов системы на согласованную совместную работу. Также такая система обеспечивает возможность пользователю выбирать критерии оптимизации в соответствии с изменением плана производства электроэнергии, условиям внешней среды и т.д.
Основные установки управления передаются контроллеру МНУ контроллером ГЭС непосредственно при запуске системы управления маслонапорной установкой, что позволяет каждый раз корректировать параметры работы. Избавляет персонал от необходимости в ручную вводить контрольные значения, и позволяет отказаться от применения дорогой энергонезависимой памяти в конструкции микроконтроллера. Передача всех параметров технологического процесса МНУ центральному контроллеру ГЭС осуществляется периодически во время рабочего цикла, а также непосредственно при выходе какого либо параметра за допустимые пределы. Повышая качество функционирования всей ГЭС в целом в МНУ введен дополнительный аналоговый датчик уровня в сливном баке. Он необходим лишь для контроля расхода масла в системе и не задействован в алгоритме управления МНУ. С помощью этого датчика можно обнаружить даже незначительную убыль масла, однако на управление маслонапорной установкой уровень в баке, до момента достижения аварийно низкого уровня, влияние не оказывает. Следовательно данный датчик был бы для системы избыточным. В то же время контроль за работой всей ГЭС осуществляется диспетчером с его рабочего места и ему необходимо знать уровень масла в баке чтобы своевременно обнаружить отклонение его от нормы и провести необходимые в данном случае мероприятия.
Описанную выше концепцию управления значениями контрольных параметров считаю оптимальной так как она обеспечивает повышенную гибкость системы и экономически целесообразна.
2.5 Вопрос о ручном режиме управления
Управление установкой в ручном режиме, а также предпусковую установку давления и уровня в ГА производят с помощью панели ручного управления, установленной на блоке силовой автоматике и воздействующей на реле и пускатели устройств при отключенном контроллере.
Контроль параметров осуществляется с помощью установленных на МНУ манометра и указателей уровня. При прочих режимах работы установка функционирует автоматически и не допускает прямого воздействия человека на процесс управления. Корректировка параметров производится через инжиниринговую машину и главный контроллер ГЭС. Изменения вступают в силу только перезапуска контроллера МНУ с новыми параметрами управления.
Так как режим ручного управления МНУ во время функционирования ГЭС в рабочем режиме не возможно осуществлять, вследствие отсутствия персонала (управление всей электростанцией осуществляется с центрального пульта одним диспетчером, который просто не в состоянии осуществлять включение и отключение всех устройств МНУ) будем считать его только предпусковым и профилактически-ремонтным. Во всех этих случаях контроллер мну отключается. По этому нет смысла учитывать эти режимы при проектировки системы управления.
2.6 Уточнение и изменение конструкции МНУ в соответствии с задачами управления и идеологий проектируемой системы управления
Чтобы реализовать современную микропроцессорную процессорную систему управления придется несколько изменить конструкцию установки. В первую очередь это касается конструкции и числа и места расположения датчиков. Это связано с тем, что управление всей установкой, всеми процессами в ней будет осуществляться централизовано по программе микроконтроллером.
Вся информация от датчиков стекается в микроконтроллер и на основании управляющего алгоритма и полученных от датчиков данных здесь формируются все управляющие сигналы. Главные изменения затронут конструкцию гидроаккумулятора потому, что нам придется отказаться от механического поплавкового регулятора уровня в баке как в классической системе управления МНУ. Чтобы реализовать этот регулятор в соответствии с нашей общей концепцией проектирования системы управления на основе управляющего микроконтроллера необходимо ввести электромагнитный воздушный клапан который будет открываться по сигналу контроллера и впускать воздух для восстановления уровня в ГА.