СИСТЕМА ТЕЛЕМЕХАНИКИ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МН

Система телемеханики линейной части МН (линейная телемеханика) предназначена для централизованного контроля и управления оборудованием линейной части МН.

Система телемеханики линейной части МН должна выполнять функции:

— состояния охранной сигнализации (ПКУ, узлов с запорной арматурой при необходимости);

— состояния и положения запорной арматуры;

— состояния средств электрохимзащиты;

— прохождения средств очистки и диагностики;

— срабатывания моментных выключателей задвижек (при необходимости);

— положения линейных разъединителей вдоль трассовой ЛЭП, выключателей ВЛ (при необходимости);

— минимальной температуры в ПКУ;

— линейными запорными устройствами;

— линейными разъединителями вдоль трассовой ЛЭП, выключателями ВЛ (при необходимости);

— деблокировкой сигнала прохождения СОД;

— давления в трубопроводе;

— расхода, температуры нефти(при необходимости);

— обмен информацией с РДП по телемеханическим протоколам.

Основная погрешность канала измерения (АЦП + датчик давления) не должна превышать 0,4 %.

По надежности система телемеханики линейной части МН должна удовлетворять требованиям ГОСТ26.205:

— средняя наработка на отказ одного канала каждой функции системы телемеханики 1 группы должна быть не менее10000 часов (1-я ступень), не менее 18000 часов (2-я ступень);

— средний срок службы не менее 9лет (1-я ступень), не менее 12 лет (2-я ступень).

По достоверности передаваемой информации система телемеханики должна соответствовать 1 категории по ГОСТ26.205.

Средства телемеханики линейной части МН должны иметь источники бесперебойного питания, которые должны поддерживать работу средств телемеханики (вместе с датчиками) не менее трех часов.

ОСОБЕННОСТИ ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХНЕФТЕПРОВОДОВ НА БАЗЕ ПРОГРАММИРУЕМЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ

Программируемые логические контроллеры (ПЛК), входящие в комплексы телемеханики должны удовлетворять требованиям:

— время сохранения информации в энергонезависимой памяти при отключении питания должно быть не менее 140 ч согласно ГОСТ 29125.

Контроллеры должны иметь средства самоконтроля (тестового контроля) и сервисные средства для технического обслуживания согласно ГОСТ 29125.

КАНАЛЫ СВЯЗИ ДЛЯ ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Некоммутируемые каналы связи для телемеханики могут быть организованы по радиоканалам, кабельным и оптоволоконным линиям связи.

Каналы связи для телемеханики должны удовлетворять «Нормам на электрические параметры каналов тональной частоты магистральной и внутризоновых первичных сетей» и требованиям ГОСТ 21655.

Каналы связи должны обеспечить обмен информации по телемеханическим протоколам (МЭК 870-5 и др.) в режиме «мульти точка».

Используемые средства телемеханики должны позволять работу по выделенным каналам в системах проводной, радио и радиорелейной связи.

Уровни приема и передачи должны соответствовать ГОСТ 21655.

В зависимости от канала связи рекомендуется использовать следующие скорости передачи информации:

2. Перечислите и проанализируйте ресурсосберегающие технологии перекачки нефти в условиях Крайнего Севера.

Современное состояние трубопроводного транспорта в России определяется не только снижением объемов финансирования и капитальных вложений в отрасль, но и недостатком технологий и стандартов, регламентирующих режимы работы в осложненных условиях сооружения и эксплуатации.

Для трубопроводов, работающих в неизотермических режимах, проложенных в северных обводненных грунтах и заболоченных территориях Сибири, а так же районах многолетнемерзлых грунтов Крайнего Севера в создавшихся условиях проблема эффективной технологии эксплуатации с одновременным соблюдением требований экологической безопасности встает особенно остро и является актуальной.

Необходимость обеспечения сохранности экологической системы в районах прохождения трассы магистрального нефтепровода.

При освоении газонефтеносных провинций Крайнего Севера и шельфовых акваторий мы сталкиваемся с проблемой необходимости сохранения необычной окружающей среды и, в первую очередь, вечномерзлых грунтов.

Трубопроводы оказывают постоянное влияние на природную среду, как во время строительства, так и в течение всего периода эксплуатации. Строители трубопроводов и газодобытчики, при освоении газовых месторождений Тюменского Севера, районов Обской губы и полуострова Ямал столкнулись с проблемой транспортировки газа в условиях вечной мерзлоты. Традиционные способы оказались неприемлемы. Очевидной стала необходимость сохранять в ненарушенном тепловом состоянии окружающий массив грунта при эксплуатации трубопроводов, так как растепление грунтов приводит к необратимым отрицательным последствиям.

Рассмотрим технологию эксплуатации магистрального трубопровода в районах многолетнемерзлых грунтов при условии сохранности окружающей среды.

Технология является ресурсосберегающей и отвечает экологическим требованиям, так как позволяет предотвратить прогрессирующее таяние подстилающих грунтов и поддерживать размеры талика в допустимых пределах R0min. R0max.. При этом повышается устойчивость магистрального трубопровода в экстремальных условиях Крайнего Севера и надежность его эксплуатации.

Ограничение ореола протаивания мерзлых грунтов вокруг трубопровода

При сооружении коммуникаций в районах мерзлоты нарушается естественное тепловое равновесие, вследствие чего происходит протаивание подстилающих грунтов и осадка сооружений. Укладка трубопровода сопровождается нарушением целостности мерзлого массива. В период эксплуатации трубопровод оказывает тепловое воздействие на окружающую среду. Поэтому прокладку трубопровода в районах мерзлоты следует рассматривать как грубое нарушение сбалансированности теплообмена. Даже в том случае, когда температура трубопровода не отличается от температуры прилегающего грунта, происходит изменение гидрологического режима, наблюдается барражный эффект, дренажный, а следовательно, происходит нарушение условий тепломассообмена поверхностного активного слоя массива грунта.

Поэтому способ эксплуатации магистральных трубопроводов в многолетнемерзлых грунтах, должен быть не только энергоресурсосберегающим, но и экологически чистым, безопасным. Для этого необходимо выполнение следующих условий:

· выполнение требования экологической безопасности окружающей среды, т.е. ограничения ореола протаивания под трубой;

· предупреждение защемления трубопровода в буграх пучения, что снижает риск аварийных ситуаций не повышает надежность;

· оптимизации, из условий минимума затрат;

· соответствие параметров магистрального трубопровода нормам технологического проектирования.

Управляя процессом тепломассообмена, можно поддерживать постоянным нулевой теплооборот на поверхности массива, т.е. восстановить нарушенный радиационно-тепловой баланс и обеспечить экологическое равновесие.

Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 699 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Система телемеханики трубопроводного транспорта

Система линейной телемеханики магистральных трубопроводов

Назначение:

Система линейной телемеханики предназначена для контроля и управления технологическим оборудованием магистральных трубопроводов, включающим в себя: пункты контроля и управления, узлы запорной арматуры, станции электрохимзащиты, камеры пуска и приема средств очистки и диагностики, линейные разъединители и выключатели вдольтрассовой ЛЭП.

Система линейной телемеханики магистральных трубопроводов строится по трехуровневому принципу

К верхнему уровню системы относятся иерархически связанные диспетчерские пункты в составе:

Средний уровень выполнен в шкафах напольного или настенного исполнения и включает в себя:

Нижний уровень включает в себя:

Система выполняет следующие функции:

формирование различных сводок и отчетов.

Особенности:

Поддержка событийной модели передачи данных для определённых типов сигналов.

Унифицированный подход к разработке ПТК (типовая линейка шкафов, типовое программное обеспечение) обеспечивает при необходимости простое расширение системы телемеханики без увеличения номенклатуры ЗИП.

Возможность удаленной конфигурации программного обеспечения контроллера телемеханики.

Возможность передачи права управления технологическим оборудованием между диспетчерскими пунктами, в соответствии с заданными приоритетами.

Комплексы линейной телемеханики магистральных трубопроводов имеют все необходимые сертификаты. Соответствуют требованиям ОАО «АК «Транснефть», предъявляемым к телемеханизации трубопроводного транспорта.

Источник

Современные решения и подходы к телемеханизации объектов линейной части

В. В. БУЦ – к.т.н., ПАО «Газпром» (Москва, Россия), V.Buts@adm.gazprom.ru
К. Г. САВЕНКОВ – ПАО «Газпром», K.Savenkov@adm.gazprom.ru
А. В. РОЩИН – к.т.н., АО «АтлантикТрансгазСистема» (Москва, Россия), rav@atgs.ru
С. А. ЛАВРОВ – АО «АтлантикТрансгазСистема», lavrov@atgs.ru

Системы линейной телемеханики играют ключевую роль в обеспечении надежности и безопасности газотранспортных систем. В статье представлены современные технические решения по структурной, технической и функциональной реализации системы линейной телемеханики магистральных газопроводов, которая представляет собой территориально-распределенную двухуровневую автоматизированную систему управления, предназначенную для телемеханизации линейных объектов производственно-технического комплекса ПАО «Газпром». Особое внимание уделяется применению современных каналов связи, обеспечивающих передачу информации между уровнями системы линейной телемеханики, а также роли контролируемого пункта как коммуникационного узла, обеспечивающего сбор информации с первичных цифровых приборов и систем и передачу ее на пункт управления. В статье приведены технические решения как по электрифицированным контролируемым пунктам телемеханики, так и по неэлектрифицированным пунктам с возобновляемыми источниками питания на базе солнечных батарей. В заключении указывается, что использование современных программно-технических средств позволяет создавать принципиально новые системы линейной телемеханики, способные эффективнее выполнять поставленные задачи.

Ключевые слова: система линейной телемеханики, контролируемый пункт телемеханики, неэлектрифицированный контролируемый пункт телемеханики, каналы передачи данных, возобновляемый источник питания

Обеспечение безопасного функционирования магистральных газопроводов является одной из приоритетных задач ПАО «Газпром». Требуемый уровень надежности и безопасности газотранспортных систем осуществляется за счет их телемеханизации. Системы линейной телемеханики (СЛТМ) обеспечивают непрерывный автоматический контроль за объектами линейной части газотранспортной системы, дистанционное автоматизированное управление линейными объектами, а также идентификацию и локализацию аварий на газопроводах.

Современные решения и подходы к телемеханизации объектов линейной части представлены на примере системы линейной телемеханики, выполненной на базе программно-технических средств российского производства и полностью соответствующей требованиям ПАО «Газпром», предъявляемым к системам автоматизации линейных объектов [1].

Объекты телемеханизации

Системы линейной телемеханики применяются на следующих производственно-технологических объектах комплекса транспортировки газа [2]:

Задачи системы линейной телемеханики

Благодаря информации, предоставляемой СЛТМ, персонал газотранспортной организации может обеспечить безопасное и эффективное управление технологическим процессом транспортировки газа с возможностью непрерывного контроля технологических параметров и оперативного реагирования в штатных и нештатных ситуациях, а также снизить возможный ущерб за счет предотвращения аварийных ситуаций и оперативной локализации аварийных участков на линейной части газопроводов.

Структура СЛТМ

Система линейной телемеханики представляет собой территориально-распределенную двухуровневую автоматизированную систему управления. На верхнем уровне СЛТМ осуществляется дистанционный контроль и управление технологическим оборудованием, организация человеко-машинного интерфейса, накопление информации о ходе технологического процесса и действиях оперативного персонала. Верхний уровень состоит из пункта управления (ПУ ТМ) и, в ряде случаев, промежуточных пунктов управления (ППУ ТМ), предназначенных для управления обособленными группами линейных объектов [3]. На нижнем уровне СЛТМ выполняется сбор, первичная обработка и передача информации по каналу связи на верхний уровень СЛТМ, а также формирование управляющего воздействия на исполнительные устройства по командам, поступающим с верхнего уровня СЛТМ. Нижний уровень СЛТМ состоит из контролируемых пунктов телемеханики (КП ТМ) и систем автоматического управления (САУ) оборудованием производственно-технологического объекта.

Необходимо отметить, что построение системы линейной телемеханики в большой степени определяется структурой и средствами технологической связи, обеспечивающими передачу информации между уровнями СЛТМ [3]. Также технологическая связь накладывает ограничения на такие технические характеристики СЛТМ, как объем телемеханизации и быстродействие. Если в первых СЛТМ для передачи данных между верхним и нижним уровнями применялись модемы и радиомодемы, обеспечивающие скорость передачи данных не более 9,6 кбит/с, то в настоящее время основной средой передачи данных стали локальные вычислительные сети (ЛВС), использующие транспортный протокол TCP/IP. Поэтому основными каналами передачи данных в современных системах телемеханики стали следующие:

Широкое распространение вычислительных сетей позволило не только значительно увеличить объем и скорость передачи данных между КП ТМ и ПУ ТМ, но также использовать все возможные методы резервирования каналов передачи данных, применяемые в локальных и глобальных вычислительных сетях.

Типовая структура современной СЛТМ представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структура системы линейной телемеханики

Контролируемый пункт

Контролируемый пункт современной СЛТМ, кроме стандартных функций доставки информации от аналоговых и дискретных датчиков и передачи команд телеуправления, обеспечивает контроль достоверности получаемой информации от контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА), диагностику нештатных ситуаций по косвенным признакам, автоматическое управление технологическим оборудованием по сложным алгоритмам, управление системой коррозионной защиты трубопровода, управление системой энергоснабжения, охранную сигнализацию объекта и многое другое. Рассматриваемый КП СЛТМ может выполнять алгоритмы управления любой сложности, что позволяет реализовать систему автоматического управления ГРС и ГИС на тех же программно-технических средствах. Такое решение представлено на рис. 2. Оно обеспечивает бесшовную интеграцию САУ ГРС и САУ ГИС в систему линейной телемеханики газотранспортного предприятия и позволяет получать с уровня ПУ ТМ доступ к информации о расходе и физико-химических свойствах газа в режиме реального времени, чтение архивов данных, недоступных ранее, а также выполнение дистанционной диагностики оборудования САУ ГРС и САУ ГИС.

Рис. 2. САУ ГРС с функцией КП ТМ

В настоящее время основной объем информации в системе линейной телемеханики генерируется устройствами и системами, оснащенными собственными микропроцессорными системами управления и передающими информацию по цифровым интерфейсам. Цифровые интерфейсы имеют регуляторы, станции катодной защиты, автоматические пункты секционирования, счетчики электроэнергии и т. д. Во многих случаях эти устройства несовместимы друг с другом и КП СЛТМ становится коммуникационным центром, обеспечивающим сбор информации со всех интеллектуальных приборов и передачи ее на пункт управления, как показано на рис. 3.

Рис. 3. Подключение внешних систем к КП ТМ

Срок службы современной системы линейной телемеханики составляет 15 лет. За это время многое может измениться: технологическое оборудование, приборы КИПиА, системы энергоснабжения и т. п. Применение технологических языков программирования в соответствии со стандартом МЭК 61131-3 (IEC 61131-3) [4] для создания программного обеспечения контролируемых пунктов позволяет организовать его сопровождение и доработку силами эксплуатирующей организации для реализации новых функций, а также для подключения дополнительного оборудования.

Электрифицированные и автономные КП ТМ

Техническая реализация КП ТМ определяется условиями эксплуатации программно-технических средств, развитостью инфраструктуры линейных объектов, технологическими решениями построения линейных объектов и другими факторами.

Традиционные проектные решения по телемеханизации линейных объектов магистральных газопроводов предусматривают их электрификацию. В этом случае КП ТМ получает электропитание от централизованных источников электроэнергии (трансформаторных подстанций, блочно-комплектных электростанций и др.), как показано на рис. 4.

Рис. 4. Блок-бокс электрифицированного КП ТМ

В ряде случаев подвод электроэнергии к производственным площадкам телемеханики выполнить невозможно, например, при расположении КП ТМ на особо охраняемых природных территориях. В других случаях подвод электроэнергии к производственным площадкам является экономически нецелесообразным. Для таких объектов используются КП ТМ с возобновляемыми источниками электропитания (ВИЭ). Благодаря надежности и простоте эксплуатации наибольшую популярность получили ВИЭ на базе солнечных батарей. Низкое энергопотребление современных систем линейной телемеханики позволяет с помощью солнечных батарей обеспечивать электропитание контролируемых пунктов, контрольно-измерительных приборов и исполнительных устройств даже на многониточных магистральных газопроводах, как показано на рис. 5.

Рис. 5. КП ТМ с ВИЭ для многониточного магистрального газопровода

Для однониточного магистрального газопровода или газопровода-отвода контролируемый пункт может быть выполнен в виде шкафа, предназначенного для установки на открытых площадках, и размещен в периметре крановой площадки, как показано на рис. 6. Данное решение наиболее популярно в густонаселенных районах, т.к. не требует землеотвода для установки КП ТМ. В большинстве случаев в периметре крановой площадки удается выделить невзрывоопасную зону, в которой можно разместить КП ТМ в общепромышленном исполнении. При ограниченных размерах крановой площадки, в которой вся ее площадь является взрывоопасной зоной, применяются автономные КП ТМ во взрывозащищенном исполнении.

Рис. 6. КП ТМ с ВИЭ в периметре крановой площадки

Контроль загазованности переходов магистральных газопроводов через автомобильные и железные дороги

Частным случаем автономного КП ТМ является контролируемый пункт на переходе магистрального газопровода через автомобильную или железную дорогу, предназначенный для оперативного выявления утечек газа в местах пересечения магистрального газопровода с транспортной инфраструктурой. Выявление утечки газа выполняется путем постоянного измерения концентрации метана в вытяжной свече, установленной на защитном футляре в месте пересечения магистрального газопровода с автомобильной или железной дорогой, как показано на рис. 7. В связи с отсутствием электроснабжения, а также выделенных участков земли для установки полноценного КП ТМ с ограждением и техническими средствами охраны, для контроля загазованности переходов получили распространение специализированные контролируемые пункты, имитирующие технологическое оборудование и устанавливаемые непосредственно на вытяжной свече (см. рис. 8).

Рис. 7. Контроль загазованности перехода магистрального газопровода через автомобильную или железную дорогу

Рис. 8. КП ТМ контроля загазованности перехода, установленный на вытяжной свече

КП ТМ контроля загазованности переходов имеет сверхнизкое энергопотребление и питается от встроенного аккумулятора, рассчитанного на работу в течение года без подзарядки. Измерение концентрации метана выполняется постоянно и при превышении установленного порога по каналу GSM на пункт управления передается аварийное сообщение. Для контроля работоспособности КП ТМ по расписанию один раз в сутки передает на ПУ ТМ сведения о своем состоянии.

Пункт управления

На пункте управления системы телемеханики решаются следующие задачи:

Для обеспечения надежности на ПУ ТМ выполняется резервирование серверов, жестких дисков, сетевых интерфейсов. С целью контроля работоспособности проводится мониторинг программно-технических средств (загрузки процессора, заполненности жестких дисков, объема используемой памяти и т. п.), а также мониторинг каналов связи.

Для выявления на ранних этапах нештатных ситуаций на ПУ ТМ реализованы следующие дополнительные функции:

Вычислительная мощность и высокая надежность современного ПУ ТМ позволяет использовать его в качестве полноценной системы диспетчерского контроля и управления филиала, исключив промежуточный уровень ПУ линейного объекта, как показано на рис. 9. Такое решение позволяет сократить эксплуатационные затраты, увеличить быстродействие системы диспетчерского контроля и управления и в большинстве случаев повысить надежность управления производственно-технологическим комплексом.

Рис. 9. Пункт управления системы линейной телемеханики

Новые тенденции

Развитие высокоскоростных сетей связи и широкое распространение протокола TCP/IP в качестве стандартного протокола транспортного уровня позволило совмещать в одном канале связи данные, передаваемые по разным протоколам. Это в значительной мере меняет концепцию СЛТМ как системы, состоящей из однотипных контролируемых пунктов и пункта управления. Теперь любое устройство, применяемое на линейной части магистрального газопровода, потенциально может независимо от контролируемого пункта телемеханики передавать данные непосредственно на пункт управления. В этом случае для приема информации на ПУ ТМ возможно применение широко распространенной технологии OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) [6], предоставляющей доступ к данным с помощью стандартизованных механизмов. Таким образом, система линейной телемеханики трансформируется в полноценную автоматизированную систему управления линейной частью (АСУ ЛЧ), как показано на рис. 10.

Рис. 10. Структура современной АСУ ЛЧ

Преимущества такого решения очевидны:

Достоинства предлагаемого решения можно наглядно продемонстрировать на примере автоматических пунктов секционирования (реклоузеров), применяемых в системе электроснабжения линейной части магистральных газопроводов. Микропроцессорная система управления, входящая в состав реклоузера, содержит значения нескольких сотен параметров. Диспетчеру линейного ПУ магистрального газопровода такой объем информации не нужен, и при передаче данных от реклоузера на пункт управления по традиционной схеме через КП ТМ все эти данные оставались невостребованными. При современном подходе весь набор параметров реклоузера может быть доставлен на ПУ ТМ и проанализирован на выделенном АРМ работниками службы электрохимзащиты с помощью специализированного программного обеспечения, поставляемого вместе с реклоузером.

Заключение

Современный уровень развития программно-технических средств позволяет создавать принципиально новые системы линейной телемеханики качественно более высокого уровня, которые могут обрабатывать в реальном времени большие объемы информации и имеют возможность интеграции в многоуровневые системы управления производственно-технологическими комплексами.

ЛИТЕРАТУРА:

Источник

Телемеханические системы, области применения телемеханики

Телемеханика — область науки и техники, охватывающая теорию и технические средства автоматической передачи на расстояние команд управления и информации о состоянии объектов.

Термин «Телемеханика» был предложен в 1905 году французским ученым Э. Бранли для области науки и техники управления на расстоянии механизмами и машинами.

Телемеханика позволяет осуществить координацию работы пространственно разнесенных агрегатов, машин, установок и вместе с каналами связи связать их в единую систему управления на расстоянии производств, или другими процессами.

Средства телемеханики совместно со средствами автоматики позволяют осуществить управление на расстоянии машинами и установками без дежурного персонала на местных объектах и объединить их в единые производственные комплексы с централизованным управлением (энергосистемы, железнодорожный, воздушный и водный транспорт, нефтепромыслы, магистральные трубопроводы, крупные заводы, карьеры и шахты, ирригационные системы, коммунальное хозяйство городов и др.).

Телемеханическая система — совокупность устройств телемеханики и каналов связи, предназначенная для автоматической передачи на расстояние информации управления.

Классификация телемеханических систем проводится по основным признакам, характеризующим их свойства. Сюда относятся:

По выполняемым функциям системы телемеханики разделяются на системы:

В системах телеуправления ( ТУ) с пункта управления передается часто большое количество элементарных команд типа «включить», «выключить» («да», «нет»), предназначенных для различных объектов (приемников информации).

В системах телесигнализации (ТС) на пункт управления поступают такие же элементарные сигналы о состоянии объектов, типа «да», «нет». При телеизмерении и телерегулировании (ТИ и TP) передается величина измеряемого (управляемого) параметра.

Системы ТУ используются для передачи дискретных или непрерывных команд управления объектами. К последнему типу относятся команды регулирования, передаваемые для плавного изменения регулируемого параметра. Системы ТУ, предназначенные для передачи команд регулирования, иногда выделяют в самостоятельную классификационную группу систем ТР.

Системы ТС служат для передачи дискретных сообщений о состоянии контролируемых объектов (например, о включении или отключении оборудования, достижении предельных значений параметра, возникновении аварийного состояния и т. п.).

Системы ТИ применяются для передачи непрерывных контролируемых величин. Системы ТС и ТИ объединяют в группу систем телеконтроля (ТК).

В ряде случаев применяются комбинированные или комплексные системы телемеханики, одновременно выполняющие функции ТУ, ТС и ТИ.

По способу передачи сообщений системы телемеханики подразделяются на одноканальные и многоканальные. Подавляющее большинство систем — многоканальные, передающие по общему каналу связи сигналы для многих объектов ТУ или от многих объектов ТК. Они образуют большое количество подканалов объектов.

Суммарное количество различных сигналов ТУ, ТС, ТИ и ТР в одной системе телемеханики на железнодорожном транспорте, нефтепромыслах и трубопроводах уже сейчас достигает тысяч, а число элементов аппаратуры — многих десятков тысяч.

Информация управления, которую системы телемеханики передают на расстояние, предназначается для оператора или управляющей электронно-вычислительной машины на одном конце системы и для объектов управления — на другом.

Информацию необходимо представлять в виде, удобном для потребителя. Поэтому в систему телемеханики включаются устройства не только для передачи информации, но и для распределения и представления ее в виде, удобном для восприятия оператором, или ввода в управляющую машину. Это относится и к устройствам сбора, предварительной обработки информации ТИ и ТС.

По виду обслуживаемых (контролируемых и управляемых) объектов телемеханические системы разделяются на системы для неподвижных и для подвижных объектов.

К первой группе относятся системы для стационарных промышленных установок, ко 2-й — для управления кораблями, локомотивами, кранами, самолетами, ракетами, а также танками, торпедами, управляемыми снарядами и др.

По расположению контролируемых и управляемых объектов различают системы для сосредоточенных и для рассредоточенных объектов.

В 1-м случае все обслуживаемые системой объекты размещаются в одном пункте. Во 2-м случае обслуживаемые системой объекты рассредоточиваются по одному или группами в ряде пунктов, которые подключены в различных точках к общей линии связи.

К телемеханическим системам с сосредоточенными объектами относятся, в частности, системы для отдельных электростанций и трансформаторных подстанций, насосных и компрессорных установок. Такие системы обслуживают один пункт.

К телемеханическим системам с рассредоточенными объектами относятся, например, системы для нефтяных промыслов. Здесь телемеханика обслуживает большое число (десятки, сотни) нефтяных скважин и других установок, распределенных на территории промысла и управляемых из одного пункта.

Телемеханическая система для рассредоточенных объектов — разновидность систем телемеханики, в которой к общему каналу связи подключается несколько или большое число территориально рассредоточенных контролируемых пунктов, каждый из них может иметь один или несколько объектов ТУ, ТИ или ТС.

Количество рассредоточенных объектов и контролируемых пунктов в системах централизованного управления производств, процессами в промышленности, на транспорте и в сельском хозяйстве значительно больше, чем сосредоточенных объектов.

В таких системах управления сравнительно некрупные пункты рассредоточены вдоль линии (нефте- и газопроводы, ирригация, транспорт) или по площади (нефте- и газопромыслы, промышленные предприятия и т. п.). Все объекты участвуют в едином, взаимосвязанном производств, процессе.

Пример телемеханической системы с рассредоточенными объектами: Телеуправление в электрических сетях

Основные научные проблемы телемеханики:

Значение проблем телемеханики возрастает с увеличением количества объектов, объема передаваемой информации и протяженности каналов связи, которые достигают тысяч километров.

Проблема эффективности передачи информации в телемеханики заключается в экономном использовании каналов связи путем их уплотнения, т. е. в сокращении количества каналов и более рациональном их использовании.

Проблемы достоверности передачи — в устранении потерь информации при ее передаче из-за воздействия помех и в обеспечении аппаратурной надежности.

Оптимизация структуры — в выборе схемы каналов связи и аппаратуры системы телемеханики, при которой обеспечиваются максимальную надежность и эффективность передачи информации.

Выбор производится на основе обобщенных критериев. Значение оптимизации структуры возрастает с усложнением системы и с переходом к сложным системам с рассредоточенными объектами и с многоступенчатым управлением.

Теоретическую базу телемеханики составляют: теория информации, теория помехоустойчивости, статистическая теория связи, теория кодирования, теория структур, теория надежности. Эти теории и их приложения развиваются и разрабатываются с учетом специфики телемеханики.

Наиболее сложные и комплексные проблемы возникают при синтезе больших систем управления на расстоянии, включая телеавтоматические системы. Для синтеза таких систем еще в большей степени необходим комплексный подход на основе обобщенных критериев, учитывающих условия передачи и оптимальную переработку информации. Это составляет проблему оптимального управления на расстоянии.

Для современной телемеханики характерно развитие методов и технических средств в самых разнообразных направлениях. Непрерывно расширяется количество областей применения телемеханических систем и объем внедрения в каждой из них.

На протяжении нескольких десятилетий объем внедряемых средств телемеханики возрастает примерно в 10 раз каждые 10 лет. Ниже приводятся сведения об областях применения телемеханики.

Телемеханика в энергетике

Устройства телемеханики используются в территориально разобщенных объектах на всех ступенях производства и распределения электроэнергии для управления: агрегатами (в пределах больших гидроэлектростанций), электроснабжением промышленных предприятий, электрическими станциями и подстанциями энергосистемы, энергосистемами.

Для энергетики характерно наличие нескольких ступеней управления, входящих в иерархическую систему с рядом пунктов управления различного ранга. Электрические станции и подстанции управляются с диспетчерского пункта энергосистемы, последние образуют объединенные энергосистемы.

В связи с этим на каждом пункте управления выполняются функции локального и централизованного характера.

К первым относится выработка управляющих воздействий для объектов, обслуживаемых данным пунктом, в результате переработки информации, поступающей с объектов и с др. пунктов управления.

Ко вторым — передача информации транзитом от нижестоящих к вышестоящим пунктам управления без обработки или с частичной обработкой информации, при этом осуществляется ретрансляция сигналов ТИ и ТС с нижестоящего пункта управления на вышестоящий.

Большинство объектов энергосистемы относится к крупным, сосредоточенным. Они расположены на больших расстояниях, измеряемых сотнями, а иногда и тысячами километров.

Передача информации чаще всего осуществляется по ВЧ каналам связи по линиям электропередач.

Для контроля и управления электрическими станциями и подстанциями энергосистемы требуется сравнительно небольшое количество информации. На этой ступени применяются устройства ТУ—ТС с временным разделением сигналов, одноканальные устройства частотной и частотно-импульсной систем ТИ, работающие по выделенным каналам связи.

Для улучшения качества отпускаемой энергии, повышения надежности работы энергообъединений и уменьшения потерь требуется дальнейшее усложнение диспетчерского управления. Эти задачи можно решаются путем широкого внедрения вычислительной техники на различных ступенях управления.

Телемеханика в нефтяной и газовой промышленности

Устройства телемеханики используются для централизованного контроля и управления нефтяными или газовыми скважинами, нефтесборными пунктами, компрессорными и другими установками на нефтяном или газовом промыслах.

Количество только нефтяных скважин, подлежащих телемеханизации, составляет многие десятки тысяч. Специфика технологических процессов добычи, первичной обработки и транспорта нефти и газа состоит в непрерывности и автоматичности этих процессов, не требующих при нормальном режиме вмешательства человека.

Средства телемеханики позволяют перейти с трехсменного обслуживания скважин и других объектов на односменное, с дежурством аварийной бригады в вечернюю и ночную смены.

Проводятся работы по объединению нефтепромыслов в производствах для поддержания оптимального режима нефтяного месторождения и объектов на промыслах.

Средства автоматики и телемеханики позволяют изменить и упростить технология, процессы на нефтепромыслах, что дает большой экономический эффект.

Устройства телемеханики используются для централизованного контроля и управления объектами газопроводов, нефтепроводов и продуктопроводов.

На магистральных трубопроводах организуют службы районных и центральных диспетчеров. К первым относят объекты ТУ, ТС и ТИ на отводах трубопровода, на байпасных линиях на переходах через реки и ж. д., объекты катодной защиты, насосных и компрессорных станций (краны, задвижки, компрессоры, насосы и т. п.).

Участок районного диспетчера составляет 120 — 250 км, например между соседними насосными и компрессорными станциями. Функции ТУ (оперативного) выполняются центр, диспетчером только в том случае, если они не поручены районному диспетчеру.

Наблюдается тенденция к сокращению объектов ТУ с передачей этих функций устройствам местной автоматики, к переходу на централизованное управление без службы районного диспетчера или с сокращением ее функций.

Химическая промышленность, металлургия, машиностроение

На крупных промышленных комбинатах телемеханические устройства передают оперативную и производственно-статистическую информацию как для управления отдельными производствами (технологические цеха, энергохозяйство), так и для управления всем комбинатом.

При расстояниях между контролируемыми пунктами и пунктом управления 0,5 — 2 км средства телемеханики успешно конкурируют с системами дистанционной передачи и дают экономию за счет сокращения длины кабеля.

Для промышленных предприятий характерно наличие крупных сосредоточенных и рассредоточенных объектов. К первым относятся электроподстанции, компрессорные и насосные станции, технологические цеха, ко вторым — объекты, расположенные по одному или небольшими группами (задвижки газо-, водо-, пароснабжения и т. п.).

Непрерывная информация передается устройствами телеизмерительной системы интенсивности, время-импульсными или кодо-импульсными устройствами ТИ. Последние обычно входят в состав комплексных устройств ТУ—ТС—ТИ, передающих по каналу связи дискретную и непрерывную информации.

На промышленных предприятиях в основном используются кабельные линии связи.

Увеличение объема информации, поступающей на пункт управления, потребовало автоматизировать ее обработку. В связи с этим получили применение комплексные системы, обеспечивающие обработку информации для диспетчера (оператора).

Горная и угольная промышленность

В горнорудной и угольной промышленности телемеханические устройства используются для управления и контроля сосредоточенных объектов, расположенных в шахтах и на поверхности, для контроля подвижных рассредоточенных объектов на участках шахты, управления поточно-транспортными системами. Последние две задачи наиболее специфичны для горнорудной и угольной промышленности.

В подземных выработках, где, например, имеются устройства для телесчета вагонеток, передача сигналов телемеханики осуществляется по силовым линиям 380 В — 10 кВ по занятым линиям телефонной связи, а также по комбинированным каналам: от передвижного объекта до понижающей подстанции — силовая низковольтная сеть, далее до диспетчерского пункта — свободная или занятая пара проводов в телефонном кабеле. Применяются временные и частотные системы ТУ — ТС.

Искажение графика работы поточно-транспортной системы нарушает технологический цикл, поэтому телемеханические устройства должны иметь повышенную надежность. Между диспетчерским пунктом, местными пунктами управления и контролируемыми пунктами в этом случае используются кабельные линии связи.

У стройства железнодорожной автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте предназначены для обеспечения безопасного следования поездов и осуществления срочности их движения. Эти две цели обычно достигаются одновременно при помощи таких устройств. Повреждение их нарушает как безопасность, так и срочность движения.

Основными требованиями, предъявляемыми к устройствам автоматики и телемеханики в данном случае являются соответствие устройств условиям эксплуатации — интенсивности и скоростям движения — и высокая надежность их работы.

Устройства телемеханики используются для управления энергоснабжением электрифицированных дорог и для диспетчерской централизации (управление стрелками и сигналами) в пределах участка (диспетчерского круга) или станции.

При управлении энергоснабжением железных дорог есть две самостоятельные задачи: управление тяговыми подстанциями, постами секционирования и управление разъединителями контактной сети. При этом управление осуществляется в пределах диспетчерского круга протяженностью 120 — 200 км, вдоль которого располагаются 15 — 25 контролируемых пунктов (тяговых подстанций, постов секционирования, станций с разъединителями контактной сети).

ТУ разъединителями контактной сети позволяет проводить ремонтные работы, не нарушая графика движения поездов. ТУ разъединителями, располагаемыми небольшими группами вдоль железной дороги выполняется специальным устройством ТУ — ТС.

Устройства телемеханики служат для централизованного контроля и управления получением и распределением воды.

Это — один из крупных потребителей средств телемеханики. Они используются для управления системами самотечного орошения, магистральными каналами и водозаборными скважинами (в т. ч. водяными затворами, щитами, задвижками, насосами, ТИ уровня и расхода воды и т. п.). Протяженность телеуправляемой оросительной системы — до 100 км.

SCADA-системы в телемеханике

SCADA (аббр. от англ. supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления.

SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник