Как было показано в параграфе 1 гл. 5, построение АСР мощности энергоблока 300 МВт целесообразно производить в виде цифро-аналого-импульсного варианта разработанной АСР мощности для энергоблоков 150 МВт с некоторыми дополнениями. На рис. 56 показана принципиальная функциональная схема АСР мощности энергоблока 300 МВт Литовской ГРЭС (станционный № 5), которая состоит из двух частей: аналого-импульсной (совокупность регуляторов, обеспечивающих процесс горения, стабилизацию оборотов и др.) и цифровой (управляющей рабочий регуляторов). Аналого-импульсная часть принципиальной структурной схемы составлена исходя из известных по энергоблокам 300 МВт решений Южного отделения ОРГРЭСа. Цифровая часть схемы представляет собой минипроцессор, имеющий нормированные и ненормированные входы и вырабатывающий регулирующие, корректирующие и сигнализирующие воздействия.
Минипроцессор по своей структуре может решать функции управления технологическими процессами или быть вспомогательной машиной в больших многопроцессорных системах. Данное устройство разработано на элементной базе третьего поколения вычислительных машин. Степень интеграции средняя (серия К 120). Стандартное слово содержит 12 разрядов При представлении чисел крайний левый разряд выражает знак числа, остальные разряды — мантиссу числа в форме с фиксированной запятой. Память устройства содержит 256 12-разрядных слов. Тактовая частота 20 кГц. Минипроцессор может выполнять 7 адресных и 12 безадресных команд (табл 14). С пультов управления минипроцессора можно задавать исходные данные и вызывать на индикацию содержимое необходимого регистра.
Рис. 56
Структурная схема минипроцессора представлена на рис 57 (1 — сопрягающий блок; 2 — блок прерывания; 3 — блок управления; 4 —блок памяти; 5 — регистр команд; в — регистр адреса команд; 7— арифметический блок; 8 — блок микропрограмм; 9 блок индикации; 10 — пульты управления).
Рис. 57
Сопрягающий блок содержит входные (аналого-цифровые преобразователи — АЦП) и выходные (цифро-аналоговые преобразователи — ПАП) устройства. АЦП предназначены для преобразования напряжений, поступающих от датчиков нормирующих сигналов в цифровые двоичные коды. Внедрение па электростанциях электрической ветви ГСП или цифровых вольтметров способствует решению проблемы, связанной с применением нормирующих преобразователей. Выходные регистры минипроцессора соединены с ЦАПами, которые используются для преобразования двоичного 8-разрядного кода в напряжение.
Блок прерывания предназначен для автоматических остановок, корректировок и пусков управляющей программы в зависимости от возникающих условий на энергоблоке или в энергосистеме.
Блок управления определяет последовательность выборки команд из памяти, производит расшифровку команды и формирует управляющие сигналы, соответствующие коду выполняемой операции, образует исполнительные адреса.
Таблица 14
Блок памяти разделен на два устройства: оперативное запоминающее (ОЗУ) и постоянное запоминающее (ПЗУ) устройства. ОЗУ предназначено для хранения данных, поступающих от оператора и энергоблока, а также промежуточных результатов расчета; представляет собой память на статических 12-разрядных триггерных регистрах. ПЗУ служит для хранения констант и управляющей программы (см. рис. 53).
Программа в полном объеме состоит из набора подпрограмм. Выбор подпрограммы определяется состоянием энергоблока или ситуацией в энергосистеме и осуществляется блоком прерывания совместно с блоком управления.
При аварийном отключении питания происходит потеря информации только в ОЗУ, что является одним из основных недостатков полупроводниковых устройств памяти. В этом случае минипроцессор отключается. Однако уже существуют вычислительные системы, у которых с отключением основного питания осуществляется автоматическое переключение на резервное питание или перезапись содержимого ОЗУ на магнитную ленту.
Арифметический блок служит для выполнения арифметических операций с данными, поступающими в мини-процессор, и их адресами. Он связан информационной магистралью со всеми основными блоками минипроцессора. В состав арифметического блока входят регистры, в которых хранится информация но ходу выполнения операций, и сумматор.
Блок микропрограмм предназначен для хранения логики управления минипроцессором в соответствии с принятой системой команд.
Микропрограммное управление заключается в построении совокупностей элементарных операций. Такой принцип позволяет существенно модифицировать допустимый набор операторов входного языка в зависимости от условий поставленной задачи.
Блок индикации преобразует двоичные числа в десятичные и индуцирует их по запрошенному оператором адресу на индикаторах.
Пульты управления подразделяются на пульт мини- процессора (находится непосредственно па минипроцессоре, двоичный) и пульт оператора (находится на оперативной панели, десятичный). Пульт минипроцессора имеет сигнальное табло неисправности блока питания, органы управления регистрами адреса, числа и команд, органы записи и чтения информации, пуска и останова, а также включения и отключения. Пульт оператора позволяет преобразовывать набранные по десятичному адресу десятичные числа в двоичные коды.
Рис 58
Минипроцессор имеет специальный блок питания вырабатывающий стабилизированные и нестабилизированные уровни напряжений (рис. 58), которые плавно регулируются с контролем по измерительному прибору. Напряжение питающей сети ~380 В. суммарная нагрузка блока питания по току около 6А. В корпусе блока питания размещается устройство отключения минипроцессора от энергоблока и случае сбоев в работе, а также исчезновения или превышения допустимых пределов одного из ответственных уровней напряжения. Эти меры являются необходимыми, так как источники питания выделяют значительное количество тепла, которое затрудняет создание высоконадежных блоков [311].
После изготовления минипроцессора были проведены испытания устройства, которые заключались в следующем. На первом этапе проверялась работоспособность плат, узлов и блоков в условиях продолжительной эксплуатации. В результате этого были выявлены ошибки в монтажных соединениях между платами, а также необходимость в корректировке принципиальных электрических схем отдельных плат. После устранения указанных недочетов платы, узлы и блоки минипроцессора удовлетворяли предъявляемым требованиям. На втором этапе испытаний проводилась проверка функционирования мини процессора в целом. В этом случае на входы устройства подавалась исходная информация и производилось считывание промежуточных и окончательных результатов с определенных ячеек блока памяти и ЦАПов. Проверка в целом показала положительные результаты. Следует также отметить, что для проверки надежности минипроцессора может быть использована ЭВМ. В работе [312] описаны новые методы проверки минимашин — методика сенсориализации модулей и генерации алгоритмических признаков.
По зарубежным данным, интенсивность отказов наиболее распространенных интегральных схем составляет 10 7—10 6 ч-1. С целью уменьшения интенсивности отказов интегральные схемы сначала должны «наработать» определенный период (1000 пли 2000 ч) в условиях, близких к производственным, а затем поступить на установку в устройство [313]. Так как создать эксплуатационные условия во время лабораторных испытаний минипроцессора было затруднительно, поэтому необходимый период «приработки» проходил на Литовской ГРЭС с момента подключения устройства к энергоблоку. Приближенный расчет надежности минипроцессора установил, что среднее время наработки на отказ составляет 1400 ч, а коэффициент готовности равен 0,98. В режиме работы «совместно» проводился испытательный прогон минипроцессора с целью определения суммарного времени до первого отказа, которое составило 864 ч. Общий вид мини- процессора показан на рис. 59.
В соответствии с принципиальной функциональной схемой, представленной на рис. 56, АСР мощности энергоблока имеет два ключа, ключ режимов и ключ управления. Перевод системы регулирования из одного режима работы в другой с регистрацией на табло осуществляется автоматически или вручную при помощи ключа режимов, который имеет следующие положения: «совместно» и «до себя». В перечисленных выше режимах работы АСР мощности предусмотрен цикл с «предыдущими уставками», позволяющий при сбоях в работе минипроцессора не изменять первичным регуляторам уставки, рассчитанным перед нарушением правильного функционирования устройства. При этом на сигнальном табло появляется сообщение о сбое в работе минипроцессора. Если сбой является единичным, то после заданного числа сбоев минипроцессор отключается (см. рис. 54). При отказе блока питания по одному из ответственных уровней напряжения минипроцессор автоматически отключается путем разрыва цепей «исполнительный блок турбины — контактор двигателя МИСВ турбины» и «исполнительный блок котла — специальный сервомотор», а на табло появляется сигнал «минипроцессор отключен».
Переход с автоматического на ручное управление мощностью энергоблока и обратный переход осуществляются с помощью ключа управления.
Испытания АСР мощности проводились, как правило, в процессе ежесуточной разгрузки энергоблока в вечерние часы и последующего подъема нагрузки в утренние часы. Система регулирования работала устойчиво во всех режимах и на всех нагрузках. Основные технологические параметры в стационарном режиме поддерживались с достаточной для практики точностью. Изменения параметров в нестационарном режиме происходили при умеренном значении перерегулирования. Общая продолжительность переходного процесса составляла порядка 4—5 мин.
На рис. 60 показаны осциллограммы переходных процессов изменений расхода пара на турбину (б), давления пара перед турбиной (в), расхода мазута на котел (г) при автоматическом переходе энергоблока с нагрузки 150 МВт на нагрузку 260 МВт (а). АСР мощности энергоблока 300 МВт (станционный № 5) с минипроцессором находится в опытно-промышленной эксплуатации [314], которая показала, что заложенные при разработке принципы построения являются перспективными. Кроме того, следует отметить, что при отсутствии на электростанции вычислительного центра возникают трудности, связанные с обслуживанием минипроцессора. Использование серийных минипроцессоров должно повысить надежность АСР мощности в целом и упростить ее обслуживание. Годовая экономическая эффективность приближенно может быть определена но выражению (93).
На основании опыта внедрения АСР мощности энергоблока с минипроцессором отметим, что введение в контур регулирования минипроцессора существенно расширяет возможности АСР, к которым с ростом единичных мощностей агрегатов повышаются эксплуатационные требования. Данные исследования и разработки являются предпосылками создания эффективных АСУ ТП блочных электростанций па базе серийных управляющих вычислительных машин.
