Організація експлуатації обладнання та автоматизація системи управління процесами на ТЕС

Організація обслуговування обладнання має на меті забезпечення максимальної надійності та економічності роботи кожного агрегату та електростанції в цілому.

Об'єктами експлуатаційного обслуговування на ТЕС є основне та допоміжне обладнання теплотехнічної та електротехнічної частини. При цьому велика увага приділяється турбогенераторам та парогенераторам (котельним агрегатам).

У основі організації експлуатаційного обслуговування лежать певні причини. До них належать: нормування параметрів та первинних показників роботи обладнання; оснащення обладнання контрольно-вимірювальними приладами та засобами автоматики, управління, зв'язку та сигналізації; організація енергетичного обліку та контролю; визначення обов'язків кожного працівника з відповідною організацією праці та заробітної плати; розробка правил ведення технічної документації з експлуатації.

До функцій експлуатаційного обслуговування входить:

1) пуск та зупинка обладнання;

2) періодична перевірка засобів автоматичного захисту та готовності до роботи резервного допоміжного обладнання;

3) спостереження за станом обладнання та поточний енергетичний контроль;

4) регулювання процесів;

5) догляд за обладнанням;

6) ведення технічної документації.

Експлуатаційний персонал ТЕС здійснює пуск та зупинку основного обладнання тільки з дозволу керівного чергового персоналу. Пуск здійснюється під керівництвом начальників змін. На електростанціях промислових підприємств, пов'язаних із районною енергосистемою, пуск та зупинка агрегатів здійснюються з дозволу диспетчера системи.

Пуск та зупинка складних агрегатів ТЕС (парогенераторів, турбоагрегатів, блоків) завжди пов'язані з додатковими витратами та втратами енергії. При цьому виникають нерівномірні температурні напруги та розширення в окремих частинах та вузлах обладнання, що може призвести до пошкоджень. Тому необхідно дотримуватися суворо встановленої послідовності операцій за часом та умовами, які забезпечують мінімум пускових енергетичних втрат.

Режим пуску та зупинки турбоагрегату залежить від типу та конструкції турбіни, початкових параметрів пари та особливостей теплової схеми станції.

Парогенератори пред'являють високі вимоги щодо послідовності операцій та темпів пуску та зупинки. Режим пуску та зупинки парогенераторів залежить від їх типу та потужності, способу спалювання палива, початкових параметрів пари та особливостей теплової схеми.

Енергоблоки на ТЕС пускаються як єдиного агрегату. Пуск блоку котел-турбіна має свої особливості в порівнянні з роздільним пуском парогенератора та турбіни. Режим пуску повинен бути розроблений таким чином, щоб термічні та механічні напруги в окремих вузлах обладнання не виходили за допустимі межі.

При пуску блоків здійснюється керування різницею температур в окремих частинах турбіни. Це керування здійснюється регулюванням температури пари. Такий пуск називається пуском на параметрах пари, що ковзають. Він починається з розпалювання парогенератора. На режим запуску блоків впливає тип парогенератора (барабанний, прямоточний). Пуск та зупинка основного та допоміжного обладнання ТЕС виробляються на основі експлуатаційних інструкцій.

Періодична перевірка засобів автоматичного захисту та випробування резервного допоміжного обладнання повністю спрямована на забезпечення надійної експлуатації обладнання. До функцій експлуатаційного обслуговування входить систематичне спостереження за станом основного та допоміжного обладнання.

Об'єктами спостереження є:

• стан кладки
• парогенераторів;
• температура зовнішніх поверхонь обладнання;
• арматура та з'єднання паропроводів;
• температура олії в підшипниках;
• стан ізоляції тощо.

Стан обладнання впливає на надійність та економічність його роботи.

Поточний енергетичний контроль поділяється на безперервний та періодичний.

Об'єктами безперервного контролю є параметри енергії та первинні показники процесів.

До них відносяться:

1) параметри підведеної енергії (тиск і температура пари перед турбінами, деаераторами, редукційно-охолоджувальними та теплофікаційними установками);

2) параметри виробленої або перетвореної енергії (тиск і температура пари за парогенераторами, редукційно-охолоджувальними установками, відборами та протитиском турбін; напруга та частота змінного струму генераторів);

3) параметри зовнішнього середовища (температура води, що охолоджує конденсаторів у турбін);

4) показники підведеної потужності (вартові витрати палива на парогенератори, годинні витрати пари на турбіни);

5) показники виробленої або перетвореної потужності (середньогодинна відпустка пари парогенераторами, редукційно-охолоджувальними установками, відборами та протитиском турбін; середньогодинне електричне навантаження генераторів);

6) показники надійності та безпеки роботи обладнання (температура олії в підшипниках, рівень води в барабанах парогенераторів тощо);

7) якісні показники роботи обладнання (температура газів парогенераторів, що походять, температура поживної води, глибина вакууму у турбін з конденсацією пари тощо).

Об'єктами періодичного енергоконтролю є показники, що визначаються на основі відбору проб та аналізів:

1) склад, теплотворна здатність, зольність та вологість палива;

Поточний енергетичний контроль забезпечує безпеку експлуатації обладнання, його надійність та економічність. Коло обов'язків персоналу щодо забезпечення поточного енергетичного контролю залежить від параметрів та потужності основного обладнання ТЕС та ступеня автоматизації процесів. Ці обов'язки визначаються відповідно до Правил технічної експлуатації.

Регулювання процесів на агрегатах ТЕС здійснюється відповідно до заданого навантаження та параметрів енергії. Від нього сильно залежить економічність роботи устаткування. Регулювання може бути як ручним, і автоматичним. В даний час теплові станції достатньо оснащені засобами автоматичного регулювання процесів. Функції персоналу регулювання знаходяться у певному взаємозв'язку з рівнем автоматизації.

Догляд організується за всіма видами основного та допоміжного обладнання. Він включає: зовнішню чистку, регулювання, дрібний ремонт (виправлення незначних пошкоджень, підтяжка фланців трубопроводів, виправлення пошкоджень теплоізоляції) і т.п.

Організація експлуатації забезпечується технічними правилами та відповідною документацією. Правилами технічної експлуатації (ПТЕ) передбачається оснащення обладнання контрольно-вимірювальними приладами, засобами зв'язку та сигналу та загальний порядок експлуатаційного обслуговування агрегатів. На основі цих правил розробляються виробничі інструкції щодо обслуговування основного та допоміжного обладнання ТЕС. Ці інструкції регламентують правничий та обов'язки експлуатаційного персоналу. Спеціальні інструкції складаються з пуску та зупинки обладнання, проведення випробувань, перемикань в електричних схемах, поведінки персоналу в аварійних випадках тощо.

На електростанціях є технічні характеристики (паспорти) обладнання, комплекти креслень і деталей агрегатів, що зношуються, монтажні схеми, теплові схеми та інші технічні документи. До складу технічної документації входять також оперативні та чергові журнали та відомості для реєстрації основних показників роботи обладнання.

Матеріали поточного енергетичного контролю, енергетичного обліку та технічної документації є основою для подальшого енергетичного контролю. Він здійснюється періодично керівним адміністративно-технічним персоналом станції. Цей контроль є засобом перевірки якості роботи обладнання та експлуатаційного персоналу. Основними умовами ефективності подальшого енергоконтролю є його оперативність, регулярність та своєчасність.

Організація експлуатації перебуває у тісному взаємозв'язку з автоматизацією управління технологічними процесами. Управління технологічними процесами здійснюється шляхом на експлуатаційні параметри устаткування (потужність, витрата, тиск, температура, частота обертання ротора тощо. п.). Автоматизація управління цими процесами може мати різний ступінь централізації.

При автоматизації окремих ланок чи стадій технологічного процесу ТЕС використовують автономні системи (підсистеми). Вони не поєднуються в загальну систему управління технологічним процесом. Автономні системи (підсистеми) не зв'язуються між собою та єдиним координаційним центром. Таке технологічне управління децентралізованим.

Централізоване управління технологічними процесами пов'язане з повною (комплексною) автоматизацією та застосуванням обчислювальних машин (УВМ), що управляють. Ці машини є центром координуючим єдиної системи технологічного управління. Таке керування дозволяє організувати експлуатацію обладнання на високому рівні. При використанні централізованих систем має бути забезпечена їхня висока надійність. Недостатня надійність таких систем може сильно обмежувати їх застосування.

Для автоматизації управління технологічними процесами ТЕС може застосовуватись і система, проміжна між децентралізованою та централізованою.

На ТЕС створюються автоматизовані системи управління технологічними процесами (АСУ ТП), що включають кілька підсистем.

До цих підсистем належать:

1) автоматичний захист;

2) автоматичний контроль;

3) автоматичне регулювання;

4) логічне управління.

АСУ ТП координується з автоматизованими системами управління виробництвом.

Одним із напрямків розвитку нашої енергетики є централізація функцій управління підприємствами в енергосистемах. Тому автоматизовані системи управління підприємствами (АСУП) створюються лише на рівні енергосистем. Для управління виробництвом на електростанціях можуть створюватися автоматизовані системи (АСУ ТЭС). Ці системи функціонують у рамках організаційно-виробничої структурної електростанції. До завдань АСУ ТЕС належить рішення комплексу виробничих питань техніко-економічного управління. АСУ ТП має бути взаємопов'язане з АСУ ТЕС та АСУП. Теплові електростанції достатньо оснащені засобами автоматизації для управління технологічними процесами.

Важливим елементом автоматизації є автоматичний захист, до якого належить блокування. Оснащення обладнання ТЕС розвиненою системою захисних пристроїв забезпечує надійність їхньої роботи. Імовірність виникнення аварій та неполадок у роботі обладнання зводиться до мінімуму. Автоматичний захист має особливе значення при роботі потужних блокових установок, де аварії можуть завдати значної шкоди. На ТЕС широко застосовується аварійне блокування взаємно пов'язаних елементів устаткування.

Важливими об'єктами захисту є парогенератори, турбогенератори та енергоблоки. У комплексі автоматики парогенераторів передбачається захист від шкідливих впливів при відхиленнях від норм тиску та температури пари, рівня води в барабанах тощо.

Турбоагрегати оснащуються регуляторами безпеки для захисту від надмірного підвищення частоти обертання. Цей захист у турбін із протитиском виконує регулятор швидкості. Потужні турбоагрегати забезпечуються захисними пристроями для запобігання осьовому зсуву та підвищення понад норму тиску масла.

Автоматичний контроль здійснюється за роботою обладнання та перебігом технологічного процесу. Використовуються засоби автоматичного дистанційного контролю за виконавчими механізмами (засувками, шиберами, електродвигунами, високовольтними вимикачами тощо). Широке застосування знаходить аварійна сигналізація та сигналізація про проблеми в роботі устаткування. Автоматичний контроль за параметрами та якісними показниками роботи основного обладнання та енергоблоків ТЕС дозволяє надійно та економічно вести технологічний процес. Склад об'єктів та точок автоматичного контролю параметрів та якісних показників залежить від типу та потужності обладнання та ступеня автоматизації процесів. У міру підвищення рівня автоматизації кількість точок контролю збільшується. Це збільшення відбувається в основному за рахунок точок автоматичної сигналізації.

Автоматичне регулювання на ТЕС є найважливішою частиною автоматики, що забезпечує надійність та економічність експлуатації обладнання. Ступінь автоматизації його регулювання у нормальних експлуатаційних режимах досить високий.

Потужність або навантаження парогенераторів підтримується на заданому рівні шляхом регулювання процесу горіння палива, подачі живильної води та температури перегріву пари. Процес горіння пов'язаний із регулюванням подачі палива та повітря, а також розрідження в топці. Для цього встановлюються спеціальні авторегулятори. Автоматичне регулювання процесу горіння забезпечує економічність спалювання палива та підтримання параметрів пари в заданих межах. Регулювання подачі поживної води пов'язане з продуванням (періодичним або безперервним), яке також проводиться автоматично. Завдання такого регулювання полягає у підтримці балансу пари та поживної води. Температура перегріву пари регулюється спеціальним упорскуванням у нього води або її охолодженням у поверхневих пароохолоджувачах. Регулятори впливають на подачу води, що охолоджує, до охолоджувача або на впорскування.

Система пилоприготування на ТЕС також оснащується автоматичними регуляторами. Вони підтримують постійну продуктивність млинів, регулюють подачу первинного повітря і температуру аеросуміші за млином.

Автоматичне регулювання системи гідрозоловидалення включає злив і транспортування золи на золовідвал.

Автоматичне регулювання електричного навантаження турбоагрегатів ведеться за параметром частоти струму. Регенеративні підігрівачі високого тиску у схемі регенерації турбін мають автоматичні регулятори рівня конденсату.

За допомогою пристроїв теплової автоматики на заданому рівні підтримується теплове навантаження турбін. Вона регулюється за параметром тиску пари. Регулятори встановлюються на регульованих відборах або протитиску агрегатів, У турбін з протитиском регулювання теплового та електричного навантаження веде регулятор протитиску. Це з тим, що з цих турбін корисна електрична потужність є вимушеної, залежить від теплового навантаження.

Автоматичне регулювання в деаераційних установках підтримує в заданих межах температуру води, що підігрівається, і її рівень у баках деаераторів. Автоматичні регулятори встановлюються на підігрівачах мережної води та редукційно-охолоджувальних установках (РОУ). Підігрівачі мережної води автоматично регулюють її температуру на виході. Крім того, в теплових мережах регулятори підживлення підтримують заданий тиск. У РОУ регулюються параметри тиску та температури. Регулятори впливають на паровий редукційний клапан, на клапан упорскування охолоджувальної води та її підведення. Автоматичне регулювання здійснюється також циркуляційними, дренажними та іншими насосами ТЕС. Продуктивність циркуляційних насосів регулюється імпульсом тиску води на вході до конденсаторів турбін.

Управління технологічними процесами ТЕС передбачає використання засобів логічного управління з електронно-обчислювальними машинами. Ці засоби призначені в основному для автоматизації управління технологічними процесами енергоблоків та основного обладнання електростанцій із поперечними зв'язками. Автоматизація процесу технологічного управління базується на впровадженні інформаційних систем та керуючих обчислювальних машин.

В інформаційних системах використовують цифрові обчислювальні машини дискретного рахунку. Вони призначені для реєстрації контрольованих параметрів, сигналізації при їх відхиленнях від нормальних значень та обчислення на основі отриманої інформації різних похідних величин. По суті, інформаційні обчислювальні машини є машинами-порадниками. Обслуговуючий персонал отримує від них інформацію про перебіг технологічного процесу та вносить необхідні корективи у роботу обладнання через механізми регулювання та управління.

Керуючі обчислювальні машини відносяться до аналогових машин безперервної дії. При застосуванні ПОМ обсяг автоматизації значно розширюється. Ці машини виконують функції техніко-економічного управління та контролю, а також обчислення окремих техніко-економічних показників. УВМ може застосовуватися як коректор до автономних підсистем автоматичного регулювання та технологічного управління. Відповідно до заданої програми та інформації про хід технологічного процесу ці машини дають необхідні імпульси регулюючим та керуючим механізмам.

У паливно-транспортних цехах ТЕС автоматизується відкривання та закривання люків вагонів, що саморозвантажуються. У цьому управляючі імпульси надходять дистанційно на розвантажувальний пристрій. Загалом паливно-транспортне господарство ТЕС має відносно низький рівень автоматизації. Особливо це стосується діючих станцій з поперечними зв'язками. Рівень технологічного управління паливно-транспортним господарством блокових ТЕС значно вищий. На них широко застосовуються автоматичні схеми розвантаження палива вагоноперекидачами.

Автоматичне управління механізмами паливоподачі ТЕС зазвичай виконується за типовим проектом. Управління здійснюється зі щита паливоподачі, який обслуговується оператором або начальником зміни паливно-транспортного господарства. Схема керування та обслуговування щита залежить від місця його розташування, встановленої потужності ТЕС та інших конкретних умов експлуатації.

З щита управління здійснюються такі операції:

1) перевірка правильності встановлення пересипних вузлів управління роботою тракту паливоподачі;

2) контроль за нормальною роботою механізмів;

4) пуск та зупинка окремих механізмів та тракту паливоподачі в цілому.

У парогенераторів за допомогою обчислювальних машин автоматично регулюється продуктивність відповідно до заданої відпустки пари нормальних параметрів. На енергоблоках використовується система регулювання потужності. Вона підтримує тиск пари перед турбіною та потужність турбогенератора відповідно до заданих значень. Ця система впливає на регулюючі клапани турбіни та органи регулювання навантаження парогенератора.

За допомогою УВМ може проводитися технологічне керування енергоблоками. У цьому автоматично регулюються: навантаження блока; процес розмелювання палива в млинах та подача пилоповітряної суміші до пальників; процес горіння палива; живлення парогенератора водою; температура пари в тракті високого тиску та після вторинного перегріву; обдування поверхонь нагріву парогенератора; тиск та температура пари перед турбіною; частота обертання ротора турбіни; робота обладнання машинного залу. Автоматичне регулювання параметрів енергоблоку здійснюється в основному в режимах нормальної роботи.

За допомогою УВМ можна забезпечити автоматизований пуск і зупинку блоку. З цією метою вся послідовність пуску та зупинки поділяється на ряд логічних груп операцій. Послідовність операцій при пусках та зупинках вводиться в машину. Машина стежить за перебігом операцій. Контроль за послідовністю цих операцій дозволяє реалізувати переваги автоматизації зазначених процесів.

Оператор блочного щита управління контролює найважливіші параметри та режим роботи блоку. Він слідкує за дією автоматичних регуляторів, що контролюються УВМ. У разі відключення ПОМ безпосередній контроль за роботою автоматичних регуляторів здійснюється оператором блоку.

Керуючі обчислювальні машини призначені для регулювання процесів за заданою програмою та управління роботою агрегатів та установок. Застосування програмного керування дозволяє повністю забезпечити оптимальні режими роботи обладнання.

Парогенератори, що оснащені автоматичною системою регулювання, можуть працювати за заданою програмою без втручання персоналу. Подача палива та води відбувається автоматично. За роботою установки можна стежити за допомогою телемеханіки.

Досить складним завданням для теплових станцій є розробка централізованого керування всім комплексним процесом виробництва енергії. УВМ є основною частиною цих систем. Зазначені системи мають два різновиди; для блокових станцій та для станцій з поперечними зв'язками.

У разі оптимальний режим роботи устаткування вибирає машина. Вона контролює показники та керує всім технологічним процесом. За роботою машини та виконанням її вказівок засобами автоматики повинен стежити черговий оператор. Оператор може контролювати роботу основних вузлів системи та при виході машини з ладу. Для цього використовуються додаткові автоматичні пристрої.

Організація експлуатації обладнання та автоматизація управління процесами на АЕС

Атомні електростанції (АЕС) можна віднести до одного із видів теплових станцій. Там замість органічного палива використовується ядерне пальне. До генеруючих установок відносяться реактори з парогенераторами та парові турбіни.

Функції експлуатаційного обслуговування на АЕС в основному такі ж, як і на ТЕС. Проте організація експлуатації має свої особливості. Вони пов'язані з наявністю реакторних установок та необхідністю захисту від іонізуючих випромінювань, що випускаються радіоактивними речовинами.

Однією з основних експлуатаційних операцій є пуск та зупинка реакторних установок та пов'язаного з ними генеруючого обладнання. Пуск реактора є тривалою операцією, оскільки необхідно налагодити керований процес ланцюгової реакції. Для пуску реакторів канального типу тепловиділяючі елементи (ТВЕЛ) занурюються в технологічні канали. Перед пуском проводиться заповнення парогенераторів та відповідних контурів живильною водою. Зупинка реактора може бути як запланованою, так і аварійною. Під час зупинки знімається навантаження з турбін. Вимикаються циркуляційні насоси. Реактор та контури охолоджуються. Швидка зупинка канальних реакторів здійснюється за допомогою спеціальних аварійних стрижнів. Вони наводяться в дію автоматично від аварійної сигналізації.

Організація процесу нормальної експлуатації АЕС спрямована на те, щоб забезпечити надійність роботи обладнання та радіаційну безпеку. Потужність реакторів та парових турбін підтримується у повній відповідності один з одним. Забезпечуються на заданому рівні та середні параметри теплоносія. Велика увага приділяється безперебійному електропостачанню механізмів та власних потреб станції. Серед них особливе місце посідає система управління та захисту реактора. Ця система забезпечує аварійний захист та компенсацію зміни реактивності у міру вигоряння ядерного пального. Для запобігання аваріям та забезпечення надійності широко застосовується блокування та сигналізація.

Ланцюговий процес поділу ядер у реакторі здійснюється так, щоб маса речовини, що ділилася, була не менш критичною. Критичною називається така маса, коли від розподілу ядер в одиницю часу виникає стільки ж нейтронів, скільки їх поглинається в реакторі. Регулювання технологічного процесу в канальних реакторах відбувається за допомогою стрижнів, що компенсують. Їх призначення полягає у поглинанні надлишкових нейтронів поділу. Для зміни потужності реактора служать стрижні, що регулюють. Робоча частина цих стрижнів містить матеріали, що сильно поглинають нейтрони. При зануренні регулюючих стрижнів активну зону працюючого реактора потік нейтронів починає знижуватися. Знижується і кількість актів розподілу за одиницю часу. В результаті потужність реактора зменшується. Збільшення потужності реактора досягається шляхом поступового вилучення регулюючих стрижнів з активної зони.

У процесі експлуатації здійснюється контроль за нормальною роботою технологічної схеми реакторної установки та параметрами теплоносія. Температура теплоносія вимірюється термопарами на виході кожного технологічного каналу. Витрата теплоносія вимірюється витратомірами.

Дуже важливим та складним завданням експлуатаційного обслуговування на АЕС є захист від випромінювань. Для нейтралізації випромінювань передбачаються заходи біологічного захисту.

На станціях джерела випромінювань оточуються залізобетонними мурами. Одним із варіантів біологічного захисту може бути і розміщення приміщень першого контуру теплоносія в сталевій сферичній оболонці. Персонал застосовує засоби індивідуального захисту.

Гаммалючі та нейтрони можуть проникати: через отвори та щілини у місцях технологічних каналів; через проміжки між блоками кладки; через отвори для вимірів і т. п. Для цих ділянок застосовуються спеціальні засоби захисту. У всіх ущільненнях технологічних каналів реактора передбачається безперервне повітряне відсмоктування та дренаж. Система вентиляції приміщень замикається на високі труби вентиляції. Повітря, що відсмоктується, пропускається через фільтри. У разі перевищення допустимої величини радіоактивності повітря аварійна вентиляція включається автоматично. Дезактиваційні установки станції дозволяють підтримувати рівень радіоактивності у допустимих межах. Внаслідок дезактивації газоподібні речовини доводяться до стану, що допускає їх викид в атмосферу. Дезактивована вода повертається у загальний цикл. Радіоактивні відходи зазнають поховання.

На АЕС ведеться дозиметричний контроль. Контролюється стан приміщень та території станції, вміст радіоактивних елементів у теплоносії та величина дози опромінення, одержуваної кожним працівником. Для дистанційного контролю над основними видами випромінювань служать багатоканальні сигнально-вимірювальні установки комплексного дозиметричного контролю. Вони дають звукову та світлову сигналізацію для оповіщення персоналу про перевищення допустимої норми. Радіоактивність теплоносія вимірюється іонізаційними камерами.

Усі приміщення АЕС поділяються на зони строго та вільного режиму. У зоні суворого режиму має місце радіаційне випромінювання та забруднення конструкцій та повітря радіоактивними речовинами. До зони суворого режиму належать: реакторний зал; приміщення та коридори радіоактивного теплоносія; бокси засувок, насосів, фільтрів та вентиляторів; інші приміщення, в яких можливий радіаційний вплив на персонал. У зону суворого режиму персонал проходить через санпропускник.

Приміщення суворого режиму можна поділити на необслуговуються та напівобслуговуються. До необслуговуваних приміщень відносяться, наприклад, шахти реакторів, а також приміщення та коридори, пов'язані з радіоактивним теплоносієм. До підлоги обслуговується можна віднести реакторний зал та інші приміщення з відносно невеликими джерелами випромінювання. У підлозі обслуговуваних приміщень допускається періодичне перебування персоналу.

До зони вільного режиму відносяться всі приміщення, в яких постійно може бути обслуговуючий персонал.

При одноконтурній схемі станції машинний зал відноситься до зони суворого режиму. При двоконтурній та триконтурній схемах цей зал відноситься до зони вільного режиму.

Однією з важливих операцій при експлуатації атомних станцій є вивантаження відпрацьованих та завантаження нових тепловиділяючих елементів. Тепловиділяючі елементи витягуються з технологічних каналів мостовими кранами з дистанційним керуванням або за допомогою спеціальних розвантажувальних машин.

Відпрацьовані ТВЕЛи передаються до сховища. Для скорочення ліній технологічного транспорту ці сховища розташовуються якомога ближче до реакторів. У сховищах елементи витримуються до тих пір, поки їхня радіоактивність не знизиться до безпечних меж. Після цього елементи вирушають на хімічну переробку.

На АЕС всі операції з елементами, що виділяють тепло, проводяться дистанційно. Як біологічний захист служать огороджувальні пристрої зі свинцю, сталі та бетону.

Атомні станції мають досить високий рівень автоматизації та централізації управління технологічними процесами. Система управління та захисту реакторних установок повністю автоматизована.

Потужність канального реактора пов'язана з положенням стрижнів, що регулюють і компенсують. Система регулювання цієї потужності включає: датчики, що заміряють щільність потоку нейтронів; стрижні управління та різні електронні та електромеханічні пристрої для регулювання їх положення.

Задана потужність реактора зазвичай встановлюється електронною схемою керування. Ця схема приводить у відповідність із встановленою величиною температуру та витрату теплоносія. Схема управління впливає електропривод механізмів, які з'єднані зі стрижнями реактора.

Рівень води у випарниках підтримується регуляторами живлення, які одержують імпульси від датчиків води та пари. Задані межі температури перегрітої пари також підтримуються спеціальним регулятором. Регулятори використовуються для забезпечення комутаційних операцій.

Управління станцією здійснюється з центрального посту. Оператор посту стежить: за положенням стрижнів реактора, витратою, тиском та температурою води в контурах теплоносія, параметрами пари; режимом роботи турбоагрегатів та іншими експлуатаційними показниками

На АЕС здійснюється автоматичний дозиметричний контроль елементів реакторної установки, контурів теплоносія, дренажної системи, ліній технічної води, продувок та скидів. Замірені величини радіоактивності з допомогою датчиків передаються відповідні прилади щита дозиметричного контролю устаткування.

Організація експлуатації обладнання та автоматизація управління процесами на ГЕС

Базою для організації експлуатаційного обслуговування обладнання ГЕС є: параметри та первинні показники роботи; регламентація функцій обслуговування; оснащення контрольно-вимірювальними приладами; регламентація прав та обов'язків експлуатаційного персоналу; технічна документація з експлуатації.

З метою дотримання нормальних параметрів та показників технологічного процесу на ГЕС здійснюється безперервний та періодичний контроль. Норми параметрів та первинних показників роботи обладнання знаходять відображення у режимних (технологічних) картах. Ці документи доповнюють виробничі інструкції щодо ведення технологічного процесу.

До функцій експлуатаційного обслуговування обладнання відносяться: пуски та зупинки; спостереження за технічним станом; поточний контроль параметрів та первинних показників роботи; регулювання процесів відповідно до заданого графіка навантаження; періодичні випробування резервного обладнання та перевірка дії захисних пристроїв; запис показань контрольно-вимірювальних приладів; мастило, обтирання, чищення та прибирання робочого місця.

Гідростанції мають високий рівень автоматизації керування технологічними процесами. Широкі можливості автоматизації керування обладнанням визначаються відносною простотою конструкції гідравлічних турбін та простотою керування.

По електротехнічній частині електростанції автоматизовані: синхронізація та включення генератора до мережі; регулювання збудження генераторів; регулювання частоти струму та потужності станції; керування вимикачами; включення джерел живлення потреб; дія релейного захисту генераторів, трансформаторів тощо.

Ступінь автоматизації технологічних процесів на ГЕС залежить від завдань та функцій, які вона виконує в ЕЕС.

На ГЕС знайшло також широке застосування керування за допомогою телемеханіки, автооператорів та АСУ ТП. Телеуправління здійснюють із диспетчерського пункту ЕЕС або з центрального поста управління каскаду ГЕС.

При автоматизації ведення режиму роботи ГЕС встановлюють автооператор із пристроєм завдання графіка та системи групового регулювання активної потужності та напруги. При управлінні ГЕС з допомогою автооператорів чи телемеханіки постійного обслуговуючого персоналу ними передбачають. АСУ ТП являє собою сукупність методів та технічних засобів, що забезпечують ефективне виконання функцій управління на основі використання економіко-математичних методів, обчислювальної техніки та засобів збирання, зберігання та передачі інформації. Ця система дозволяє: - підвищувати надійність роботи автоматичного управління; удосконалювати оперативне обслуговування ГЕС; підвищувати рівень експлуатації устаткування; знижувати час на ліквідацію аварійних ситуацій; оптимізувати режими використання водоймищ. 

Організація експлуатації та автоматизація систем управління процесами в теплових та електричних мережах

Експлуатаційне обслуговування теплових та електричних мереж здійснюється відповідно до чинних правил технічної експлуатації. Надійна та економічна робота, а також раціональний розподіл теплової енергії досягається за допомогою: розроблення та регулювання теплових та гідравлічних режимів системи теплопостачання; обліку та контролю її якісних та кількісних показників; контролю над роботою абонентських вводів; раціональної організації експлуатаційного обслуговування та ремонту.

Функції експлуатаційного обслуговування теплових мереж: систематичне спостереження за технічним станом мереж та абонентських вводів; попередження зовнішньої та внутрішньої корозії теплопроводів; оперативний контроль параметрів теплоносія; облік розподіленого тепла та витрати теплоносія; ведення технічної документації. Експлуатаційне обслуговування здійснюють райони експлуатації чи ділянки теплових мереж. Спостереження за режимом роботи теплових мереж, включення та вимикання установок споживачів, перемикання у мережі здійснює черговий персонал мережевого району.

Розвиток теплофікації призвів до розвитку теплових мереж та збільшення радіусу їх дії. Ця обставина вимагала вдосконалення управління їхньою роботою. Воно складає основі автоматизації процесів із застосуванням телемеханіки. Телемеханізація магістральних трубопроводів дозволяє: знижувати втрати теплофікаційної води за рахунок скорочення часу пошуку пошкоджень та локалізації аварійних витоків; покращувати показник температури зворотної води на основі постійного контролю за температурним режимом теплової мережі за допомогою засобів телевимірювання; підвищувати можливості оперативного управління; підвищувати надійність роботи основного та допоміжного обладнання теплових мереж при скороченні чисельності експлуатаційного персоналу.

Надійна та економічна робота електричних мереж досягається за допомогою: регулярного здійснення ревізій та оглядів електричних ліній та підстанцій; безперервного спостереження за експлуатаційним станом ліній електропередач, кабельної мережі, підстанцій, вводів; впровадження засобів захисту тощо.

Для електричних мереж характерний тісний взаємозв'язок оперативно-експлуатаційного та ремонтного обслуговування.

Основними функціями оперативного персоналу є: керування режимами роботи електричних мереж; різного роду перемикання та ліквідація аварій.

До функцій експлуатаційного обслуговування відносять: - огляд повітряних ЛЕП; вибіркову перевірку стану проводів та тросів у затискачах; огляд трас кабельних ліній; вимірювання у різних точках мережі навантаження кабельних ліній та напруги; перевірку температури нагріву кабелів; перезарядку фільтрів та вологопоглиначів тощо.

Залежно від факторів — щільності мереж на території, що обслуговується, географічних і кліматичних умов, наявності зв'язку, транспортних комунікацій, структури адміністративного поділу — вибирається оптимальний варіант ремонтно-експлуатаційного обслуговування. Ремонтно-експлуатаційне обслуговування електричних мереж може здійснюватися централізованим, децентралізованим та змішаним способами.

Централізоване обслуговування здійснюють виїзні бригади. Децентралізований спосіб передбачає ремонтно-експлуатаційне обслуговування електричних ліній та підстанцій закріпленим за ними персоналом. При змішаному способі експлуатаційне обслуговування здійснюється оперативним персоналом у його робочої зони, а ремонтне обслуговування персоналом центральних чи виробничих ремонтних баз. В даний час централізований спосіб експлуатаційно-ремонтного обслуговування електричних мереж є переважним.

Автоматизація системи керування електричними мережами здійснюється з метою підвищення надійності електропостачання, підтримки напруги на межах розділу електричної мережі в межах ГОСТу, дистанційного керування підстанціями, відключення та включення обладнання. У мережах впроваджуються програмні автомати та обчислювальні машини. Для великих підстанцій розроблена система, яка фіксує появу та зникнення попереджувальних сигналів, відключає та включає вимикачі. Ця система вирішує й інших завдань, що з управлінням роботою електричних мереж.

Програмні автомати застосовують для управління районними та розподільчими підстанціями з досить простими схемами та обмеженим колом завдань автоматичного управління та контролю.

Малі ЕОМ використовуються: для реєстрації та відображення оперативної інформації; для технологічного контролю; оперативного управління тощо.

Організація експлуатації енергогосподарства та автоматизація енергетичних процесів на промислових підприємствах

Основне завдання експлуатаційного обслуговування на промислових підприємствах – забезпечення надійності та економічності роботи кожного агрегату, ділянки та всієї системи енергопостачання в цілому. Експлуатаційне обслуговування обладнання базується на: нормуванні параметрів та первинних показників роботи; регламентації функцій обслуговування; оснащення контрольно-вимірювальними приладами; енергетичному контролі та обліку; технічної документації з експлуатації.

До параметрів та первинних показників технологічного процесу відносять: параметри вироблюваної, перетворюваної, переданої та споживаної енергії, енергоносіїв та палива; показники, що характеризують потужність основного енергопотоку при вході та виході з обладнання; первинні показники роботи, з допомогою яких визначають величину втрат; параметри довкілля, які впливають якісні показники роботи; показники, що характеризують ступінь надійності та безпеки.

До функцій експлуатаційного обслуговування відносять: спостереження за роботою та станом обладнання; пуски та зупинки обладнання; поточний контроль параметрів та первинних показників роботи; різні перемикання; мастило, обтирання, зовнішнє чищення обладнання тощо.

Енергетичний контроль і регулювання здійснюють на основі безперервного контролю параметрів енергії, що виробляється і споживається. Записи первинних даних безперервного контролю є основою наступного енергетичного контролю. Цей контроль дозволяє встановити рівень виконання персоналом заданих режимів, первинних показників процесів тощо. п. Наступний енергетичний контроль може бути оперативним і регулярним (щодобовим).

Основними документами, що регламентують експлуатаційне обслуговування енергогосподарства, є інструкції (правила) з експлуатації електроустановок, установок, що використовують тепло, і теплових мереж. З іншого боку, для правильної організації експлуатації розробляють технічну документацію; паспорт на кожний вид обладнання; робочі креслення; монтажні схеми; загальні схеми електропостачання, теплопостачання, газопостачання, мазутопостачання тощо; принципові та монтажні схеми всіх генеруючих та перетворювальних установок; схеми енергетичного обліку та контролю.

Організація експлуатації енергетичного господарства промислових підприємств залежить від автоматизації енергетичних процесів. На промислових підприємствах автоматизуються: основне та допоміжне обладнання котелень; системи теплопостачання, збору та повернення конденсату; компресорні та насосні установки; облік та контроль за витратою енергії.

У промислових котельнях передбачають автоматичне регулювання: витрати та температури поживної води; продуктивності парогенераторів, процесу горіння, розрідження в топці; роботи поживних та конденсатних насосів. При спалюванні рідкого палива автоматично регулюють його температуру та тиск під час подачі в парогенератор.

У системах теплопостачання автоматизація дозволяє знижувати втрати тепла, зумовлені перегріванням приміщень. У схемах автоматизації, що застосовуються у промислових котельних та мережевих установках, широкого поширення набула електронно-гідравлічна система «Кристал».

Для автоматизації обліку та контролю за витратою енергії використовуються інформаційно-вимірювальні системи. З допомогою цих систем здійснюють: збирання інформації; обчислення значень суміщених активних та реактивних електричних навантажень підприємства у години ранкового та вечірнього «піків» ЕЕС; підсумовування інформації про активну та реактивну потужність, що споживається підприємством у години максимумів навантаження ЕЕС; обчислення витрат активної та реактивної енергії за окремими групами живильних або відхідних ліній.

При експлуатації енергетичного господарства промислових підприємств використовують та пристрої телемеханіки. Ці пристрої застосовують для автоматичного керування та диспетчеризації.

Організація матеріально-технічного забезпечення

Організація матеріально-технічного забезпечення та складського господарства в енергетиці

Матеріально-технічне забезпечення - процес планового розподілу та планомірного обігу засобів виробництва, що включає реалізацію продукції виробничо-технічного характеру. Система організації матеріально-технічного забезпечення впливає на ритмічність роботи та виконання планових завдань усіх галузей народного господарства.

Управління матеріально-технічним забезпеченням галузей народного господарства здійснюється у вигляді загальнодержавної системи. Керівництво матеріально-технічним забезпеченням покладено на Державний комітет СРСР із матеріально-технічного постачання (Держпостач СРСР).

До складу Держпостачу входять центральні та територіальні органи постачання та збуту. Центральні органи представлені спеціалізованими головними управліннями з постачання та збуту (Союзголовпостачзбути). Основні завдання Союзголовпостачзбутів визначаються загальними завданнями Держпостачу СРСР і складаються: у керівництві та організації системи забезпечення відповідно до планів; розроблення матеріальних балансів та проектів планів розподілу продукції; контроль за своєчасним та повним виконанням планів поставок; розроблення заходів щодо вдосконалення системи та органів постачання народного господарства продукцією.

Територіальні органи представлені територіальними управліннями матеріально-технічного постачання (в економічних районах РРФСР) та головними управліннями матеріально-технічного постачання (в інших союзних республіках). Основні завдання територіальних органів постачання: - реалізація матеріальних ресурсів підприємства (об'єднання), що знаходяться в районі їх діяльності; організація оптової торгівлі продукцією; контроль за використанням та зберіганням матеріальних ресурсів підприємствами чи об'єднаннями тощо.

Особливість організації матеріально-технічного постачання полягає в тому, що воно має міжгалузевий характер. Органи Держпостачу СРСР забезпечують матеріальними ресурсами всіх споживачів незалежно від своїх відомчої власності. Тому в промислових міністерствах існують лише головні управління постачання (Головпостач). У міністерстві енергетики та електрифікації СРСР (Міненерго СРСР) керівництво матеріально-технічним забезпеченням здійснює також Головпостач. Головпостач Міненерго СРСР виконує планові функції з визначення потреби енергетики в матеріалах, обладнанні, а також розподіляє ресурси, які отримують галузь у централізованому порядку.

Централізоване керівництво забезпеченням енергетики здійснюють на відміну від ряду галузей промисловості Союзголовпостачсбыти Держпостачу СРСР. Це керівництво не передбачає участі територіальних органів постачання. Проте реалізація виділених Міненерго СРСР матеріальних ресурсів здійснюється через територіальні органи постачання. Це пов'язано з тим, що Союзглавснабсбыты і Головпостач Міненерго СРСР немає товаропровідної мережі, т. е. у тому віданні немає баз, складів тощо. Така організація матеріально-технічного забезпечення передбачає безумовне виконання вказівок Союзголовпостачзбутів територіальними органами з питань реалізації фондів, порядку та черговості постачання продукції.

Головпостач Міненерго СРСР організує матеріально-технічне забезпечення своїх підприємств та організацій безпосередньо чи через відділи матеріально-технічного постачання ПЕО. Він затверджує ПЕО обсяг постачання палива, матеріалів, обладнання. ПЕО здійснюють розподіл матеріальних ресурсів між підприємствами, що входять до його складу. Матеріально-технічне забезпечення може бути як централізованим, і децентралізованим. Централізована форма передбачає централізацію всіх видів постачальницької діяльності в ПЕО. І тут підприємства ПЕО на правах виробничих одиниць об'єднання не підтримують зв'язків із зовнішніми організаціями з питань забезпечення.

За децентралізованої форми забезпечення функції відділів постачання енергетичних підприємств обмежуються. Це зумовлено тим, що розробку та подання заявок у вищестоящі організації на продукцію, що розподіляється централізовано, здійснюють відділи постачання ПЕО.

На електростанціях та мережах питання матеріально-технічного забезпечення перебувають у віданні відповідних відділів. Основними завданнями відділів матеріально-технічного постачання є: своєчасне, безперебійне, комплектне забезпечення допоміжними матеріалами, запасними частинами та інструментами цехів та служб за мінімальних транспортно-заготівельних витрат; забезпечення правильного зберігання та використання матеріальних цінностей.

Організаційна побудова й структура служб постачання на електростанціях та в мережах залежать від масштабів підприємств, обсягів та номенклатури використовуваних матеріалів, територіального розміщення підприємств, стану матеріально-технічної бази тощо.

Ефективність системи матеріально-технічного забезпечення залежить від організації складського господарства, яка передбачає: - встановлення типів складських приміщень; обладнання складів вантажно-розвантажувальних механізмів; ваговим господарством; доцільне розміщення цього господарства біля підприємства. За типом конструкції склади можуть бути закриті, відкриті та спеціальні.

Організація складського господарства за централізованої форми забезпечення передбачає створення поряд із складами енергетичних підприємств центральних складів. При цьому можливі дві форми постачання матеріальних засобів — складська та цільова. Складська форма передбачає постачання коштів від постачальників безпосередньо на центральні склади, а потім на склади енергетичних підприємств. Ця форма організації є прийнятною для матеріалів, які споживаються більшістю енергетичних підприємств. Цільова форма постачання матеріальних засобів передбачає їх постачання безпосередньо на склади енергетичних підприємств.

На складське господарство покладається якісне та кількісне приймання вступників, їх зберігання, планомірна відпустка, розробка та впровадження організаційно-технічних заходів, спрямованих на покращення обслуговування виробництва та зниження вартості складських операцій.

Нормування експлуатаційних та ремонтних матеріалів

Матеріально-технічне забезпечення в енергетиці ґрунтується на нормуванні витрати та запасу допоміжних експлуатаційних та ремонтних матеріалів. Під нормою витрати матеріальних ресурсів розуміють максимально допустиму величину цих матеріалів на задані планом обсяги виробництва енергії та роботи з ремонту обладнання енергетичних підприємств (з урахуванням запланованих організаційно-технічних умов виробництва).

Норми витрати матеріалів розробляють за допомогою методів: аналітично-розрахункового, дослідно-лабораторного, дослідно-статистичного. Норми витрати допоміжних матеріалів енергетиці визначають з допомогою дослідно-статистичного методу. Основою обчислення норми за цим методом є дані про фактичну витрату допоміжних матеріалів з кожної електростанції за кілька років. Під час розробки норм вводять поправки зміну потужності енергетичних підприємств, вироблення енергії, складу устаткування, умов експлуатації тощо.

Нормування витрати матеріалів для ремонтних потреб проводять за допомогою аналітично-розрахункового методу. При розробці цих норм враховують показники використання основних фондів, дані про їх знос, термін служби. Аналітично-розрахунковий метод дозволяє встановлювати норми на основі технічно та економічно обґрунтованих розрахунків за всіма нормоутворюючими факторами.

На електростанціях нормують витрату ремонтних матеріалів по основному обладнанню з урахуванням допоміжного обладнання, що відноситься до нього.

Норми запасу матеріальних ресурсів — це їхня планова кількість, яка відволікається з господарського обороту з метою безперебійного забезпечення процесу виробництва. Загальну норму запасу розчленовують на поточну, страхову та підготовчі частини. При нормуванні запасу допоміжних матеріалів норму запасу розчленовують лише перші дві складові — поточну і страхову. Поточний запас призначається задля забезпечення виробничого чи ремонтного процесу, страхової — задля забезпечення виробничого процесу при відхиленні умов постачання матеріалів від плану.

Нормування запасу ремонтних матеріалів проводять з урахуванням структури обладнання та його потужності.

Крім викладених вище методів визначення доцільного рівня запасу розроблено математична теорія управління запасами. Вона заснована на обліку реальних закономірностей споживання та зводиться до вибору раціональних моментів замовлення та обсягів поповнення. Під час розробки АСУ Держпостачу СРСР знаходять застосування деякі моделі теорії управління запасами. Наприклад, здійснюються розрахунки з оптимізації планів поставок підприємствам чорних і кольорових металів, будматеріалів, хімпродуктів тощо. На цій основі розроблено оптимальну схему вантажопотоків, яка сприяє значному скороченню обсягу перевезень.

В енергетиці ведеться також розробка підсистеми АСУ з управління матеріально-технічним забезпеченням ЕЕС. Проте більшість завдань управління матеріально-технічним забезпеченням перекладає мовою ЕОМ лише традиційні розрахунки чи косить інформаційно-довідковий характер.

Першочерговими завданнями переходу до автоматизованого управління матеріально-технічним забезпеченням в ЕЕС слід вважати: прогноз потреби; визначення остаточної потреби; розподіл фондів між підприємствами ЕЕС; оперативний облік руху залишків матеріальних ресурсів; визначення нормативного рівня запасу складі.

При розробці деяких завдань (наприклад, прогноз потреби, нормативний рівень запасу складі) знаходять застосування деякі моделі теорії управління запасами. Застосування цієї теорії на вирішення інших завдань ускладнюється тим, що відсутня достатня нормативна база матеріально-технічного забезпечення. Тому теорія запасів знаходить ще досить обмежене практичне застосування.