1. Основные источники экономическойэффективности автоматизации
Для каждой конкретной АСУ цель еесоздания состоит в обеспечении наиболее полного использования потенциальныхвозможностей объекта управления для решения, поставленных перед ним задач.
Эффективность АСУ определяютсопоставлением результатов от функционирования АСУ и затрат всех видовресурсов, необходимых для ее создания и развития.
Критерий эффективности АСУопределяют на множестве (системе) показателей, каждый из которых описывает однуиз сторон рассматриваемой системы. В зависимости от используемогоматематического аппарата критерий может быть выражен в виде целевой функции илипорядковой меры, устанавливающей упорядоченную последовательность сочетанийпоказателей.
При определении результатов отфункционирования АСУ задают универсальную систему обобщенных показателей,таких, как оперативность (своевременность), устойчивость, качество управления идр. Используемые показатели должны быть развернуты применительно кхарактеристикам конкретной АСУ (например: оперативность – вероятностно-временныехарактеристики элементов процесса управления; устойчивость – показателинадежности, помехозащищенности и т.п.).
К показателям затрат ресурсовотносят материальные, людские, финансовые, временные и др. затраты.
Оценку эффективности АСУ проводятпри:
- формировании требований, предъявляемых к АСУ;
- анализе создаваемых и функционирующих АСУ на соответствие заданнымтребованиям;
- выборе наилучшего варианта создания, функционирования и развитияАСУ;
- синтезе (формировании) наиболее целесообразного варианта построенияАСУ по критерию «эффективность – затраты».
Целесообразные варианты построенияАСУ выбирают путем балансирования показателей приращения эффективности Э,получаемой за счет создания или совершенствования АСУ, и затрат Q.
Математически эту задачу формируютв виде:
maxЭпри Q=const
или в виде обратной задачи:
min Q приЭ=const.
В тех случаях, когда приращениеэффекта представлено в денежном выражении, определяют экономическуюэффективность АСУ.
Оценку (определение) экономическойэффективности АСУ проводят для:
- анализа и обоснования целесообразности создания функционирования иразвития АСУ;
- установления основных направлений применения АСУ;
- выбора наиболее экономически эффективного варианта разработки ивнедрения АСУ;
- отражения показателей экономической эффективности АСУ в нормах, нормативахи планах предприятий, объединений, министерств;
- формирования соответствующих показателей государственной статистическойотчетности;
- определения размеров отчислений в фонды экономического стимулированияза создание АСУ.
Выбор наиболее экономическиэффективного варианта создания АСУ проводят по максимуму народнохозяйственногоэкономического эффекта, представляющего собой разность между результатамидеятельности и затратами за установленный для данного мероприятия расчетныйпериод, с учетом народнохозяйственных экономических нормативов и других(социальных, экологических и пр.) установленных ограничений. В качестве началарасчетного периода, в пределах которого учитывают затраты, принимают год началаразработки АСУ. Конец расчетного периода определяют в соответствии со срокомморального старения технических средств и проектных решений АСУ.
Народнохозяйственный экономическийэффект Э при тождественности конечных результатов по сравниваемым вариантамопределяют по формуле
Э=З1–З2,
где З1, З2 – общиеинтегральные народнохозяйственные затраты в производстве и потреблении побазовому и новому вариантам на весь объем производимой продукции (работы)соответственно.
При нетождественности сравниваемыхвариантов по результатам, которые могут быть приведены к стоимостной форме,изменение этих результатов должно быть дополнительно учтено в расчетахнароднохозяйственного экономического эффекта в виде дополнительныхэкономических результатов.
За базу сравнения при определенииэкономической эффективности АСУ принимают:
- при расчете народнохозяйственного экономического эффекта на этапевыбора наилучшего варианта – технико-экономические показатели наиболеепрогрессивных способов производства продукции (работ) в действующем производствеили по имеющимся проектам (в том числе с использованием зарубежной техники,которая может быть закуплена в необходимом количестве или произведена в СССР наоснове лицензий или патентов);
- при расчете показателей годовой экономической эффективности – технико-экономическиепоказатели заменяемых способов производства продукции (работ). При этом забазовый вариант принимают:
- плановые показатели производственно-хозяйственной деятельностиобъекта внедрения (без учета результатов функционирования АСУ) на год,следующий за годом ввода АСУ в промышленную эксплуатацию, если внедрениепроисходит на действующем объекте. В случае отсутствия названных плановыхданных, принимаемых в качестве базового варианта, показатели последнего годаперед внедрением АСУ приводят на год расчета с учетом их изменения за счеттекущего совершенствования деятельности объекта применения в условияхотсутствия АСУ;
- проектные технико-экономические показатели, если АСУ создают настроящемся объекте, в проекте которого не было предусмотрено ее применение;
- фактические показатели объекта-аналога с лучшими показателямихозяйственной деятельности и наименьшей величиной потерь и упущений, еслимероприятия по внедрению АСУ разрабатывают для проектируемого объекта.
Если заменяемый вариант исчерпалсвои ресурсные возможности по совершенствованию объекта управления, то забазовый вариант принимают технико-экономические показатели других (помимо АСУ)технологически равноценных направлений достижения цели.
Обязательным условием определения экономическойэффективности АСУ является следующая сопоставимость всех показателей:
- во времени;
- по ценам и тарифным ставкам заработной платы;
- по элементам затрат;
- по объемам производства и номенклатуре выпускаемой продукции илиуслуг;
- по сокращению ручного труда за счет автоматизации;
- по методам исчисления стоимостных показателей.
Оптовые цены, тарифы и ставкизаработной платы определяют на основе действующих на момент расчета.
Источниками экономическойэффективности являются сокращение потерь и реализация резервов улучшениядеятельности объекта в результате создания, функционирования и развития АСУ.
Под факторами экономическойэффективности АСУ понимают средства реализации источников эффективности. К нимотносят совершенствование перспективного, годового, текущего планирования иоперативного регулирования, совершенствование управления технологическимипроцессами, улучшение условии труда работников предприятия (организации) и др.
В целях планирования, учета,отчетности и материального стимулирования мероприятий по созданию АСУиспользуют показатели годовой экономической эффективности.
Расчеты экономической эффективностиАСУ выполняют на стадиях, определенных соответствующими государственнымистандартами, и утверждают на предприятии (в организации) заказчика АСУ.
При оценке экономическойэффективности АСУ используют обобщающие и частные.
Основные обобщающие показателиэкономической эффективности АСУ следующие:
– годовой экономическийэффект;
– расчетный коэффициентэффективности капитальных затрат на раз работку и внедрение АСУ;
– срок окупаемости капитальныхзатрат на разработку и внедрение АСУ. К основным частным показателям,характеризующим экономическую эффективность АСУ, относят:
– годовую экономию (годовойприрост прибыли);
– снижение издержек производственно-хозяйственнойдеятельности на объекте управления в результате разработки и внедрения АСУ;
– повышение производительноститруда;
– экономию по видам ресурсов;
– высвобождение работающих;
– повышение качествавыпускаемой продукции.
Годовой экономический эффект отразработки и внедрения АСУ, определяемый как разность между годовой экономией(годовым приростом прибыли) и приведенными единовременными затратами наразработку и внедрение АСУ, утвержденный в установленном порядке изафиксированный в акте приемки в промышленную эксплуатацию, подтвержденныйзаказчиком (пользователем системы) на основе фактических данных опытной эксплуатации,представляет собой фактический годовой экономический эффект.
Расчетный коэффициент экономическойэффективности капитальных затрат на разработку и внедрение АСУ представляетсобой отношение расчетной годовой экономии (годового прироста прибыли) ккапитальным затратам на разработку и внедрение АСУ.
Срок окупаемости представляет собойотношение капитальных затрат на разработку и внедрение АСУ к годовой экономии(к годовому приросту прибыли).
Годовая экономия (годовой приростприбыли) от разработки и внедрения АСУ включает в себя:
- годовой прирост прибыли, вызванный увеличением объемахозяйственной деятельности (производства, услуг или работ) при разработке ивнедрении АСУ;
- годовой прирост прибыли за счет сокращения сроков строительства, атакже ускорения освоения новой продукции (услуг) в результате разработки ивнедрения АСУ;
- экономию, текущих затрат на производство продукции, услуг илиработ в условиях функционирования АСУ;
- экономию прочих затрат, не входящих в себестоимость производстваили работ, обеспечиваемую функционированием АСУ как непосредственно на объектевнедрения, так и в сопряженных сферах и отраслях.
Единовременные затраты наразработку и внедрение АСУ включают в себя:
- затраты на разработку АСУ (предпроизводственные затраты);
- капитальные затраты на приобретение (изготовление),транспортирование, монтаж и наладку вычислительной техники, периферийныхустройств, средств связи, программных средств, вспомогательного оборудования,оргтехники, производственно-хозяйственного инвентаря;
- затраты на строительство (реконструкцию) зданий, сооружений,необходимых для функционирования АСУ;
- изменение оборотных средств в связи с разработкой и внедрениемАСУ;
- затраты на подготовку (переподготовку) кадров.
2. Автоматизация котельныхустановок
Отопительные и отопительно-производственные котельныезанимают одно из ведущих мест среди потребителей топливных ресурсов, причем ихдоля в общем энергетическом балансе страны составляет около 50%.
В настоящее время в городах эксплуатируются более 120 тыс.котельных, и в перспективе они будут иметь немаловажное значение. Индустриализациясельского строительства также требует значительного количества котельных малоймощности.
Техническая эксплуатация котельных «малой энергетики»связана с трудоемкими процессами. Для ее совершенствования требуется автоматизацияи механизация основных технологических процессов. Важнейшей задачейавтоматизации и механизации является обеспечение энергетического иматериального баланса установки при оптимальном КПД, минимальных потреблениитопливно-энергетических ресурсов, загрязнении окружающей среды, при экономичнойи безопасной работе на любых нагрузках.
История автоматизации началась именно с регулированияпаровых котлов. Ее современное состояние позволяет, увеличив экономичность котлоагрегатов,повысить безопасность, надежность и точность работы оборудования, обеспечитьснижение численности обслуживающего персонала, облегчение его труда.
Наибольшая эффективность автоматической эксплуатациикотельных предполагается при полной и комплексной автоматизации устройств основногои вспомогательного оборудования. Как известно, к первому относится сам котлоагрегат,дымососы и вентиляторы, ко второму – насосно-деаэраторная установка, химводоочистка,теплофикационная установка, станция перекачки конденсата, ГРС, склад мазута(угля) и топливоподача.
Уровень автоматизации котельных зависит от следующихосновных технических факторов:
– назначения котла. По виду и параметрамэнергоносителя котлы делятся на паровые, водогрейные, с высокотемпературныморганическим теплоносителем (ВОТ). В качестве ВОТ применяются дифенильная смесь(ДФС), дитолилметан (ДТН) и дикулилметан (ДКМ) с температурой не более 310…380°С.Сюда входятстационарные и передвижные котлы, котлы-боилеры и котлы-утилизаторы;
– конструкции котла и его оборудования (барабанный,прямоточный, чугунный секционный с наддувом, микрокотел), вида тяги и т.п.;
– вида топлива (твердое, жидкое, газообразное,пылевидное, комбинированное (газомазутное)) и типа топливосжигающего устройства(ТСУ);
– вида потребителя (производственный, отопительный,индивидуальный и т.п.);
– числа котлов в котельной.
При составлении схемы автоматизации предусматриваютосновные подсистемы автоматического регулирования, технологической защиты, дистанционногоуправления, теплотехнического контроля, технологической блокировки исигнализации.
Автоматическое регулирование обеспечивает нормальный режимработы котла (материальный и энергетический баланс) независимо от нагрузки.Дистанционно управляют вспомогательными механизмами, а также розжигом котла(иногда на расстоянии до 20 км и более). Технологические защитыпредотвращают возникновение аварийных режимов котлоагрегата и вспомогательногооборудования. С помощью приборов теплотехнического контроля ведут непрерывноенаблюдение за процессами, протекающими в котельной. Технологические блокировкиобеспечивают заданную последовательность операций управления, исключаявозможность неправильных операций, взаимодействуют с технологической защитой.Звуковая и световая сигнализация информирует обслуживающий персонал о состоянииоборудования, предупреждает о возникновении аварийной ситуации. Объем автоматизациизависит от вида котлоагрегата, схемы котельной и определяется СНиП II-35–76.
3.Автоматизация парогенераторов
автоматизация теплогенератор котельный установка
Технологический процесс получения пара в барабанномпарогенераторе (паровом котле) общего назначения обеспечивается АСР питания(регулирования уровня воды в барабане), АСР горения и нагрузки (регулированиядавления пара, воздуха и разрежения в. топке) и АСР перегрева пара и продувки.Каждая АСР имеет свои особенности.
Уровень воды в барабане котла относится к числу главныхрегулируемых величин, определяющих безопасность и надежность работы самогоагрегата и связанных с ним установок. Изменение уровня происходит вследствиеувеличения или уменьшения расхода пара, изменения тепловой нагрузки топки идавления пара. Уровень должен поддерживаться в пределах допустимого, выход заэти пределы (перепитка и спуск воды) приводит к забросу воды в экономайзер,пароперегреватель и другие части котла или к обнажению и пережогу экранныхтрубок – к выходу котла из строя.
При плавных нагрузках, почти статических режимах задачурегулирования успешно решала «автоматика по Ползунову» – поплавковый датчикизменял подачу питательной воды перемещением клапана или воздействием напитательный насос. С увеличением мощности котлов, появлением большого числапотребителей с переменными, резко изменяющимися нагрузками обнаружилась однаособенность эксплуатации барабанных котлов, заставившая изменить принципрегулирования.
При резком отборе пара, т.е. при D^>D0, падает давлениев барабане р >#о,на что поплавковый регулятор реагирует уменьшением притока воды GnB
/>
Таким образом, импульс по давлению пара определяеттеплопроизводительность котла и используется для изменения подачи топлива.
Вместе с топливом должен быть подан необходимый для горениявоздух, соотношение между ними показывает коэффициент избытка воздуха.
Соотношение «топливо–воздух» можно регулировать ло двумсхемам: изменять расход топлива, соответственно меняя расход воздуха, инаоборот. Опыт подтверждает большую экономичность второго способа. При сжиганиигаза в инжекционных горелках используется первая схема. Существует и схема «пар–воздух»,при которой на регулятор воздуха подается импульс по расходу пара. Ее применяютдля котлов, работающих с постоянной нагрузкой, и при частой смене топлива,например в газомазутных котлах. По такой схеме может использоватьсякорректирующий импульс по расходу топлива, что повышает эффективность процессаего сгорания.
Материальный баланс «топливо + воздух = дымовой газ»обеспечивается соответствующим разрежением в топке, которое регулируетсяизменением направляющим аппаратом подачи дымососов или их частотой вращения. Такимобразом, в автоматику горения включают три основных регулятора: топлива(нагрузки), воздуха (соотношения) и тяги. Иногда в роли регулятора нагрузкивыступает регулятор воздуха.
При параллельной работе блока котлов на общую магистральзаданное давление в ней поддерживает главный, или ведущий, регулятор, которыйуправляет нагрузкой всех котлов.
Автоматическое регулирование перегрева пара производится изусловий надежности совместной работы котла и турбины одним из трех способов – паровым,газовым и парогазовым. Чаще используется паровой способ, когда в поверхностномпереохладителе пар охлаждается питательной водой. Газовый способ основан наизменении теплоотдачи пароперегревателя перепуском дымовых газов, минуя его,парогазовый – на комбинации указанных способов.
Развернутая схема автоматизации парогенератора с большимколичеством коммуникаций и линий связи достаточно сложна, поэтому на рис. 18.2приведена упрощенная схема автоматизации газомазугного котла с нанесениемблоков регулирования основными процессами.
Ведущий регулятор VII по импульсу рк давленияпара в общекотельном коллекторе передает команду регулятору тепловой мощности III,изменяющему подачу топлива. Одновременно регулятор топлива получает информациюо расходе пара от датчика FT(1) и отдифференциатора PC – сведения о давлении в самом котле,которое может быть отличным от рк.
Регулятор воздуха IV получает сигнал от ведущегорегулятора вместе с сигналами FT(3) по расходувоздуха Вз,топлива Ти по содержанию кислорода 02 в дымовых газах. При изменении режимарегулятор приводит в действие направляющий аппарат дутьевого вентилятора ДВ.Регулятор питания VI изменяет подачу питательной воды в зависимости от еерасхода Gn.B, расхода пара D и уровня в барабане Н.
Регулятор тяги V увеличивает подачу дымососа ДС воздействием наего направляющий аппарат при изменении разрежения (–р) и синхронизирующегоимпульса от регулятора воздуха. Регулятор перегрева пара VIII изменяеттемпературу пара 6П. п впрыском питательной воды в пароперегреватель ПП посуммарному сигналу о температурах пара 6Пц и 6К.
Регуляторы давления топлива I и его температуры IIуправляют байпасным клапаном топливного насоса ТН и подачей теплоносителя втопливоподогреватель ТП, обеспечивая параметры рт и 6Т,необходимые для нормальной работы топливосжигающих устройств.
/>
Для котлов, работающих на твердом топливе, регулятор подачитоплива действует на плунжер пневмозабрасывателя (топки ПМЗ–ЛЦР, ПМЗ–РПК идр.), кроме топок с цепными решетками типа ЧЦР, не позволяющимиплавно изменять подачу.
Автоматическое регулирование прямоточных котлов практическине отличается от барабанных. Исключением является отсутствие регулятора уровняв барабане. Однако предусматриваются обязательная синхронизация между подачейтоплива и питательной воды и регулятор температуры пара. Ввиду высокойнапряженности тепловых и гидроаэродинамических процессов большое вниманиеуделяется технологическим защитам, сигнализации и блокировке.
В аварийных ситуациях устройства технологической защитыдолжны либо остановить котел, либо перевести его на режим пониженной нагрузкиили осуществить некоторые локальные операции. Затем выявляется и ликвидируетсяпричина нарушения, повторный пуск в действие осуществляется дежурнымперсоналом.
Останов котла необходимо производить в следующих случаях:снижения температуры пара, падения давления топлива, погасания факела в топке,перепитки котла выше 2-го предела, упуска воды, останова обоих дымососов иливентиляторов. Управляющее воздействие – останов дутьевых вентиляторов ипрекращение подачи топлива, дымососы работают для вентиляции газоходов.
Переводить котел на долевой режим (около 50% нагрузки)необходимо при повышении давления и температуры пара, останове одного дымососаили вентилятора. Управляющее воздействие – отключение половины ТСУ и блокировкарегулятора топлива в сторону увеличения подачи. Локальными операциями могутбыть: включение средств пожаротушения при загорании сажи, открытие рабочих иконтрольных предохранительных клапанов при повышении давления пара на выходе ив барабане и ряд других воздействий.
При остановке регенеративных воздухоподогревателей котелостанавливают или переводят на долевой режим. Останов прямоточных котлов производитсятакже автоматической защитой при прекращении подачи питательной воды. Особоевнимание уделяется предельному регулированию давления.
Список литературы
1. Благовещенская М.М. Автоматикаи автоматизация пищевых производств. – М.: Агропромиздат, 1991. – 239 с.
2. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизациятехнологических процессов. – М.: КолосС, 2003. – 344 с.: ил. – (Учебники иучеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).
3. Загинайлов В.И., Шеповалова Л.Н. Основы автоматики.– М.: Колос, 2001.
4. Шавров А.И., Коломиец А.П. Автоматика. – М.: Колос, 2000.