АСУ питания барабанного котла ТПЕ-214

Экономика автоматизации определяется тремя показателями:

единовременные вложения на приобретение средств автоматизации, их монтаж и наладку;

ежегодные расходы на поддержание всех средств и систем автоматизации в работоспособном состоянии;

прирост экономического эффекта, который получает производство от внедрения нового уровня автоматизации. Экономическая часть данного проекта позволяет определить границы затрат труда и материалов и вместе с тем должна отвечать требованиям научно-технического прогресса. Применение новых приборов, новых принципов, всего лучшего, что достигнуто в данной области, должно определить направление при проектировании. При определении экономических результатов технического прогресса, в частности автоматизации, особую важность приобретает проблема комплексной оценки эффективности автоматизации производственных процессов. Такая оценка заключается в определении экономической эффективности затрат на изготовление автоматической техники, а также выявление влияния автоматизации на важнейшие показатели эффективности производства. На практике при рассмотрении вопросов экономической эффективности вложения средств в автоматизацию управления используют ряд понятий, наиболее распространенными из которых является годовая экономия, экономический эффект и экономическая эффективность. Годовая экономия представляет собой годовой прирост прибыли, получаемый в связи с внедрением автоматизированного управления. Экономический эффект показывает превышение получаемой экономии над нормативными ее значениями. Экономическая эффективность характеризуется сроком окупаемости системы. На основании расчетов экономической эффективности АСУ обосновывается целесообразность создания системы управления, выбор наиболее эффективного варианта. Если в результате расчетов показатели экономической эффективности получены ниже нормативных, разработчик системы обязан пересмотреть перечень решаемых задач и подобрать такие, которые позволят получить должную экономическую эффективность. Расчеты экономической эффективности необходимы при выборе вариантов проектных решений создания АСУ ТП, а также при определении целесообразности вложения средств в АСУ ТП. Применение АСУ ТП, с одной стороны, создает возможность экономии общественного труда на объекте, с другой — требует дополнительных затрат на приобретение и обслуживание технических средств. Определение критерия выбора того или иного варианта АСУ ТП является одной из главных задач проблемы синтеза оптимальной в заданном смысле АСУ ТП. В качестве таких критериев рассматриваются:

минимум капитальных (затрат) вложений;

максимум производительности труда;

максимум рентабельности и др. Наибольшее распространение получил критерий минимума приведенных затрат, который является показателем сравнительной экономической эффективности капитальный вложений. Этот показатель используется в проектировании при выборе вариантов решения хозяйственных и технических задач и характеризует, насколько один вариант эффективнее другого. Наряду с капитальными затратами, обязательно должны учитываться текущие эксплуатационные расходы, поскольку за срок службы изделия они оказываются не только сравнительными с капитальными затратами, но в отдельных случаях превышают их в несколько раз. Основное назначение показателя минимума приведенных затрат состоит в минимизации текущих затрат на получение фиксированного заранее результата.

4.2. Определение капиталовложений

Капиталовложения в АСР топлива определяются по формуле, руб:(4.1)где — стоимость оборудования, руб.;

— затраты на транспортировку, руб.;

— затраты на монтаж, руб.;

— затраты на приобретение дополнительных материалов, руб. Полная стоимость оборудования для реализации системы автоматического регулирования уровня составляет 120 000 руб. Все коэффициенты взяты из опыта эксплуатации аппаратуры SIEMENS.

4.3. Расчёт годовых эксплуатационных затрат

Суммарные годовые эксплуатационные затраты, руб:(4.2)где — затраты на амортизацию, руб/год;

— затраты на текущий ремонт, руб/год;

— затраты на заработную плату обслуживающего персонала, руб/год;

— затраты на социальные нужды, руб/год;

— затраты на капитальный ремонт, руб/год;

— прочие расходы, руб/год;Амортизационные отчисления, исходя из срока службы АСР (срок службы 5 лет), принимаются 20% от стоимости оборудования:.Затраты на текущее обслуживание и ремонт, принимаются 2% от стоимости оборудования:.Для обслуживания АСР достаточно четырёх операторов, которые будут следить за показаниями приборов и работой АСР.(4.3)где — количество обслуживающего персонала;

— заработная плата общая, руб/(чел год).Общая заработная плата, руб:(4.4)где — заработная плата основная, руб/(чел год);

— заработная плата дополнительная, руб/(чел год).Основная заработная плата:(4.5)где — заработная плата одного оператора за один месяц с учётом налога (13%), руб/(чел год);12- число месяцев в году;

1,1- коэффициент, обуславливающий то, что оператор обслуживает ещё ряд других приборов, т. е. зарплата относится не только к обслуживанию рассматриваемой АСР. Дополнительная зарплата обусловлена посменным графиком нагрузки (доплата за ночные смены; праздничные дни):Тогда издержки на зарплату для всех 4 операторов составят:

Отчисления на социальные нужды. На статью «Отчисления на социальные нужды» относится единый социальный налог (взнос), в состав которого входят обязательные отчисления:

социальное страхование — 2,9%;пенсионный фонд — 20%;страхование от несчастных случаев — 4,2% ;обязательное медицинское страхование — 3,1%.Итого — 30,2%.Размер отчислений на социальные нужды определяется по формуле:

СН= (ЗП∙Усн)/100, где Уснразмер отчислений на социальные нужды в процентах от суммы основной и дополнительной заработной платы работников, непосредственно выполняющих работу. Произведем расчет:

социальное страхование -0,029∙480 295,2=13 928,56 руб;пенсионный фонд -0,20∙480 295,2=96 059,04 руб;страхование от несчастных случаев -0,042∙480 295,2=20 172,40 руб;обязательное медицинское страхование -0,031∙480 295,2=14 889,15 руб;Итого -0,302∙480 295,2=145 049,15 руб;Т.о. Uсн=145 049,15 руб. Затраты на капитальный ремонт (капитальный ремонт будет проводиться 1 раз в 4 года), руб/год:Прочие расходы:

Суммарные годовые эксплуатационные затраты составят: Uгод=24 000+2400+480 295,2+145 049,15+1200+14 253=667197,35 руб4.

4.Оценка экономической эффективности проекта

Стоимостная оценка технико-экономических результатов внедрение системы, руб/год:

где — экономия топливно-энергетических ресурсов, т у. т./год;

— средняя цена 1 тонны топлива в условном исчислении, руб/т у. т.;Экономия топливно-энергетических ресурсов (∆В), вызванная повышением КПД нетто за счёт уменьшения потерь тепла с уходящими газами. Расход условного топлива котла составляет 71,4 т/ч. Т.о. годовой расход составит 71,4∙24∙365=625 464 т. Экономия топлива за счет внедрения нового оборудования составит 3%. значит ∆В=625 464*0,03=18 763,92 т у.т.Средняя цена 1 т у.т./год (ЦТ) — 522 руб/т у.т.Для оценки экономической эффективности используются показатели:

1) чистый дисконтированный доход (ЧДД);2) дисконтированный период окупаемости (Ток);3) индекс доходности (ИД);4) внутренняя норма доходности (ВНД).Дисконтирование позволяет учитывать изменение стоимости денег с течением времени. Процесс дисконтирования производится по различным нормам дисконта, которые определяются в зависимости от особенностей инвестиционных проектов. При установлении значений нормы дисконта обычно ориентируются на средний уровень ссудного процента (процентной ставки). Ставка дисконтирования учитывает валютный депозит, уровень риска проекта и инфляцию (примем норму дисконта Е=12% годовых). В качестве расчетного периода проекта можно использовать как срок службы объекта, так и временной период, на который разрабатывается проект. Чистый дисконтированный доход (ЧДД или NPV) находится как разность между дисконтированным системным эффектом, в данном случае эффект обусловлен экономией топлива за счет внедрения нового оборудования (Э) и дисконтированными затратами (сюда относятся кап.

вложения и доп.

затраты связанные с эксплуатацией новшества) (З):TЧДД = Э — З = ∑{Эt — (Kt + ΔИt)}(1+E) — t, t=0где t — годы строительства и эксплуатации объекта; Е — норма дисконта, принимаемая равной стоимости капитала на финансовом фондовом рынке. Чистый дисконтированный доход (ЧДД) характеризует превышение дисконтированного экономического эффекта над суммарными дисконтированными затратами. Для признания проекта эффективным необходимо, чтобы ЧДД проекта был положительным. При сравнении альтернативных проектов предпочтение должно отдаваться проекту с большим значением ЧДД (при выполнении условия ЧДД > 0).В общем случае под сроком окупаемости понимается минимальная продолжительность периода, в течение которого сумма дисконтированных чистых поступлений покрывает сумму приведенных инвестиционных затрат и в дальнейшем чистый интегральный эффект остается неотрицательным. Срок окупаемости капитальных вложений Т — это год, в котором разность между Эти ЗТ становится положительной и остается таковой до конца расчетного периода. Ток определяется следующим образом: Ток = = min при условиях ЧДД нарастающим итогом > 0 Индекс доходности (рентабельность) (ИД или PI) представляет собой отношение дисконтированного экономического эффекта к суммарным дисконтированным затратам. Значение индекса доходности, большее единицы, считается приемлемым с точки зрения финансовой перспективы инвестиционного проекта. Индекс доходности тесно связан с ЧДД: если ЧДД положителен, то ИД > 1 и проект эффективен, и наоборот. Внутренняя норма доходности (ВНД или IRR) представляет собой норму дисконта, при которой величина ЧДД равна нулю. Иначе говоря, эта ставка уравновешивает инвестиции и доходы, распределенные во времени. Для определения внутренней нормы доходности необходимо рассчитать чистый дисконтированный доход при разных значениях нормы дисконта. Под ВНД понимается наибольший корень Е* следующего уравнения:

Эффективность проекта оценивается положительно, если ВНД больше требуемой нормы дохода. Таблица 4.

4.1Расчет чистого дисконтированного доходаt, год

К, тыс. руб. Э, тыс. руб.Δ Иt, тыс. руб.(1+E) -tЭt (1+Е)-t, тыс. руб.(K+ Δ

Иt)(1+E)-t, тыс. руб. ЧДД, тыс. руб. ЧДД нарастающим итогом, тыс. руб.

0176,40 010 176,4−176,4−176,4 109 794,7660,897 947,136209794,7660,807 835,813533,7 587 302,05515249,191 309 794,7660,716 954,284473,716 480,57421729,765 409 794,7660,646 268,65427,65 841,64427571,409 509 794,7660,575 583,017380,3 025 202,71532774,124Срок окупаемости:

Ток=1−7947,136/(7947,136+176,4)=0,02 года. Индекс доходности (рентабельность):=(0+8717,342+7835,813+6954,284+6268,65+5583,017)/(176,4+593,806+533,758+473,71+427,006+380,302)=13,68Внутренняя норма доходности (ВНД или IRR): решаем уравнение-176,4+8123,536∙(1+Е)-1+8123,536∙(1+Е)-2+8123,536∙(1+Е)-3+8123,536∙(1+Е)-4++8123,536∙(1+Е)-5=0;Решаем это уравнение с помощью программы Maple 15. Получили решение, т. е. один вещественный корень 46.05, остальные корни мнимые. Т.о. ВНД=46,05.На основании полученных результатов можно сделать вывод, что экономически оправдано вложение денежных средств в аппаратуру SIEMENS для реализации АСР уровня как части АСУ ТП энергоблока ТЭЦ, т.к. ее использование дает значительную экономию топлива и обеспечивает безаварийную работу, что существенным образом отражается на затратах. Данная система окупится через 0,02 года, что является очень хорошим показателемдля АСР реализованных на современных микропроцессорных контроллерах. Таблица 4.

4.2Экономические показатели

Микроконтроллер SIEMENS SIMATIC S7- 300 120 000 руб. Общие затраты на АСР176 400 руб. Чистый дисконтированный доход32 774,124 руб. Индекс доходности13,68Внутренняя норма доходности46,05Срок окупаемости системы0,02 года4.

5. Организация

Инновационная направленность экономического развития, растущая необходимость технологического обновления особо подчеркивают важность четкого соответствия принципов организации и структурно-организационных взаимосвязей в инновационной деятельности. Речь идет о поиске оптимальных путей привнесения инновационных импульсов в экономическую реальность. Организация инноваций включает три принципиальных аспекта:

субъект инновационной деятельности, являющийся объединением людей, совместно реализующих разработку, внедрение и производство новшеств;

совокупность процессов и действий организации, направленных на выполнение необходимых функций в инновационной деятельности;

структуры, обеспечивающие внутреннюю упорядоченность системы и совершенствование взаимосвязей между ее элементами и подсистемами. Внедрением и производством научно-технических новшеств занимаются, как правило, крупные фирмы, имеющие хорошую ресурсную базу, квалифицированные кадры и определенные позиции на рынках. Инновационный процесс — это единый поток от возникновения идеи до внедрения, развития и развертывания производства. Для обеспечения эффективности инновационного развития первостепенное значение имеют системные структурные взаимодействия, обеспечивающие преемственность стадий и непрерывность процессов во времени. Тип организации функциональных подсистем должен соответствовать характеру связей технологических операций и быть нацеленным на удовлетворение разнообразных по объему и времени запросов. Инновационная направленность производства тесно увязана с инновационным характером управления: административные методы вытесняются социально-психологическими, а повышение производительности труда работника связывается с его сопричастностью к принятию управленческих решений и с качественно новой трудовой мотивацией. Для компании важной функцией менеджмента представляется теперь выстраивание стратегической пирамиды и разработка стратегий на четырех различных организационных уровнях:

1. Корпоративная стратегия (для компаний и всех сфер ее деятельности в целом).

2. Деловая стратегия (для каждого вида деятельности компании).

3.Функциональная стратегия (для каждого функционального направления, определенной сферы деятельности).

4.Операционная стратегия (более узкая стратегия для основных структурных единиц). Она разрабатывается внутри функциональных направлений. Согласование функциональных стратегий является сложным процессом, где особенно важны ответственность менеджера, достижение консенсуса, консолидация усилий всех менеджеров и пр. Разработка стратегии и мероприятий по ее реализации осуществляется в системе иерархических связей фирмы с учетом взаимного влияния верхних и нижних уровней управления. Место функциональных и операционных стратегий в пирамиде создания корпоративной стратегии представлено на рисунке 4.

5.1. Рис. 4.

5.1. Взаимосвязь целей и стратегий в пирамиде создания стратегий

Центральной задачей стратегического этапа процесса управления является выбор и реализация инновационной стратегии, наиболее адекватной состоянию внешней и внутренней среды, фирменным возможностям и типу обновления. На стратегическом этапе инновационный менеджер должен руководствоваться матричным анализом выбора стратегии, который демонстрируется в таблице4.

5.1. Таблица 4.

5.1ГЛАВА 5. Техника безопасности и охрана труда при эксплуатации АСУ ТП в энергетике

Для выполнения требований ТБ необходимо следить, чтобы освещение измерительных приборов и пусковых устройств оборудования было достаточным и не затрудняло обслуживание. Проходы, переходы, а также лестницы, площадки и перила к ним следует всегда содержать в исправном состоянии и чистоте. Загромождение проходов, площадок или использование их для складирования грузов запрещается. Настилы площадок и переходов, а также перила к ним должны быть надежно укреплены. Все горячие части оборудования, трубопроводы и другие элементы, прикосновение к которым может вызвать ожоги, должны иметь тепловую изоляцию. Температура на поверхности изоляции при температуре окружающего воздуха 25 °C должна быть не выше 45 °C. Окраска, условные обозначения, расположение надписей должны соответствовать Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. При обнаружении свищей и парений на работающих котлах, паропроводах, коллекторах, питательных трубопроводах, в корпусах арматуры необходимо срочно вывести работающих с аварийного оборудования, оградить опасную зону и вывесить плакаты и знаки безопасности: «Осторожно! Опасная зона». Вывод людей должен осуществлять начальник смены котельного цеха. Запрещается пуск и кратковременная работа механизмов или устройств при отсутствии или неисправном состоянии ограждающих устройств. При зажигании мазутных форсунок нужно стоять сбоку от люка во избежание ожога, в случае выбрасывания пламени. Вблизи растапливаемого котла и в проходах между растапливаемым и соседними котлами должны быть прекращены ремонтные работы, а персонал, не имеющий отношения к растопке, должен быть удален от этого котла. При осмотре участков котла, подверженных шлакованию, во избежание несчастных случаев от случайного выбивания пламени и золы обязательно следует надевать предохранительные очки, пользоваться защитным щитком или шлемом, при открывании лючка стоять сбоку от расшлаковочных и смотровых лючков (с той стороны куда открывается крышка лючка).Во время продувки водоуказательных приборов необходимо находиться сбоку от водомерного стекла и выполнять все операции в защитных очках и рукавицах. При обходе котла запрещается находиться без производственной необходимости на площадках, вблизи люков, лазов, водоуказательных стекол, а также около запорной, регулирующей и предохранительной арматуры и фланцевых соединений трубопроводов, находящихся под давлением, вблизи оборудования пылесистем. Ремонтные работы производятся только по наряду-допуску.

Запрещается ремонтировать оборудование без выполнения технических мероприятий, препятствующих его ошибочному включению в работу (пуск двигателя, подача пара или воды и т. п.), самопроизвольному перемещению или движению. Спускаться в бункер для проталкивания застрявшего топлива запрещается. Спуск в бункера топлива разрешается только для их очистки и осмотра перед ремонтом. При этом спуск в бункера с тлеющимся или дымящимся топливом запрещается. Перед спуском в бункер и во время работы в бункере необходимо периодически проверять наличие окиси углерода внутри него. При обнаружении окиси углерода персонал должен быть выведен из бункера, очаги горения погашены, бункер вновь провентилирован и сделан повторный анализ воздуха на отсутствие окиси углерода. При необходимости проведения кратковременных работ на высоте 1,3 м и выше от уровня пола (рабочей площадки) без подмостей обязательно применение предохранительных поясов. Персонал должен быть проинструктирован, как и где подниматься, к чему крепиться карабинами предохранительных поясов. Запрещается применять для тушения тлеющей пыли на площадках и оборудовании водяные и пенные средства тушения с компактными струями, которые могут вызвать дополнительные взвихривания пыли. В этом случае необходимо пользоваться пожарными стволами, дающими распыленную струю. При возникновении пожара немедленно с помощью любого средства связи сообщить об этом на Главный щит управления (ГЩУ) и принять, по возможности, меры по тушению пожара (загорания), поставить в известность начальника смены КЦ, начальника цеха или его заместителя. При опасности возникновения несчастного случая персонал, находящийся вблизи, должен принять меры по его предупреждению (остановить оборудование или соответствующий механизм, снять напряжение, отключить подачу пара или воды, оградить опасную зону и т. п.), а при несчастном случае оказать доврачебную помощь пострадавшему, сохранив по возможности обстановку на месте происшествия. О случившемся сообщить начальнику смены КЦ и начальнику цеха или его заместителю. Работа по монтажу, настройке и регулировки механизмов разрешается выполнять лицам, имеющим специальную подготовку и допуск к эксплуатации электроустановок напряжением до 1000 В. Все работы с механизмами производить при полностью снятом напряжении питания.

На щите управления необходимо укрепить табличку с надписью «Не включать, работают люди!». Включение АСР топлива производиться после полного перехода котлоагрегата на сжигание твердого топлива. Обслуживание АСР топлива производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации этой АСР. К обслуживанию АСР допускается специально обученный персонал, прошедший проверку знаний по правилам техники безопасности в условиях до 1000 В и имеющий группу допуска не ниже третьей. Все ремонтные работы и работы по замене вышедших из строя элементов АСР выполняются по наряду допуску. Заключение

В настоящей работе проведено исследование автоматической системы регулирования питания котла ТПЕ-214. При помощи моделирования данной системы с помощью пакета «Matlab.Simulink» определены расчетные и оптимальные параметры настройки, области устойчивости АСР. Получены переходные процессы в каждом отдельном контуре и всей системы в целом. Разработана структура и состав ПТК АСУ ТП на базе АСР, произведен выбор и изучены возможности инструментальных средств для реализации АСУ ТП, а также выполнена реализация АСУ ТП на базе АСР питания

ТПЕ-214 на современных микропроцессорных технических средствах фирмы SIEMENS.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Щинников П. А. Ноздренко Г. В. и др. Комплексные исследования ТЭС с новыми технологиями — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007

Вихман О. А. Вихман В.В. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Основы проектирования. Часть 1 — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007

Новиков С. И. Практическая идентификация динамических характеристик объектов управления теплоэнергетического оборудования.

Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. РД 34.

20.501−95. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. — М.: СПО ОРГРЭС, 1996. РД 34.

35.501. Типовая инструкция по эксплуатации средств ТАИ тепловых электростанций: ТИ 34−70−027−84. — М.: СПО Союзтехэнерго, 1984. РД 153−34.0−03.150−00. Межотраслевые правила по охране труда (правила взрывобезопасности) при эксплуатации электроустановок: ПОТ РМ-016−2001. — М.: ЭНАС, 2001. РД 34.

03.201−97. Правила техники безопасности при эксплуатации тепломеханического оборудования электростанций и тепловых сетей. — М.: ЭНАС, 1997

Изменение N 1/2000 к РД 34.

03.201−97. — М.: ЗАО «Энергосервис», 2000. РД 153−34.0−03.301−00. Правила пожарной безопасности для энергетических предприятий (3-е изд. с изм. и доп.). — М.: ЗАО «Энергетические технологии», 2000

Временные методические указания по определению экономической эффективности АСР и ТЗ. СПО «Союзтехэнерго», 1973. — 86 с. Приложения1. Технологический раздел: Продольный разрез котла Еп-670−13,8−545 КДТ (ТПЕ-214 СЗХЛ)2. Технологический раздел: Поперечный разрез котла Еп-670−13,8−545 КДТ (ТПЕ-214 СЗХЛ)3. Структура АСР: Принципиальная технологическая схема барабанного парового котла4. Структура АСР: Структурная схема трехимпульсной системы автоматического регулирования уровня5 .

Исследование АСР: ОПН АСР6. Реализация АСУ ТП: Концепция АСУ ТП на базе АСР7. ТЭП: Технико-экономические показатели эффективности внедрения АСУ ТП на базе АСРМодель контура с П-регулятором и корректирующего устройства по расходу пара Оптимальный переходный процесс в контуре при Kр=2Модель контура с ПИ-регулятором Оптимальный переходный процесс в контуре при Кр=4, Ти=15 сЭкономические показатели

Микроконтроллер SIEMENS SIMATIC S7- 300 120 000 руб. Общие затраты на АСР176 400 руб. Чистый дисконтированный доход32 774,124 руб. Индекс доходности13,68Внутренняя норма доходности46,05Срок окупаемости системы0,02 года