О формировании технической политики электростанций по модернизации систем контроля и управления и созданию полнофункциональных АСУ ТП
Крайнов В. К., Шамко В. Н., Тверской Ю. С., Мурин А. В., Таламанов С. А.
В настоящее время на большинстве электростанций Центрэнерго сложилась ситуация, которая диктует необходимость ускорения работ по модернизации систем контроля и управления (СКУ) технологическим оборудованием. Это связано с моральным и физическим старением функционирующих в составе СКУ технических средств, их низкой надежностью, невозможностью дальнейшего наращивания функций традиционных СКУ и др. В сложившихся условиях есть основания прогнозировать рост числа отказов основного оборудования электростанций, связанных с неработоспособностью СКУ.
Вместе с этим в последние годы созданы и успешно эксплуатируются первые полнофункциональные АСУ ТП тепловых электростанций [1,2]. Под полнофукциональной АСУ ТП понимается система, реализующая на основе современного программно-технического комплекса (ПТК) как информационно-вычислительные, так и управляющие функции (дисплейное дистанционное управление исполнительными устройствами; технологические защиты, блокировки и АВР; автоматическое регулирование; функционально-групповое управление, а также обеспечивающая возможность связи с АСУП электростанции и др.). Полнофункциональная АСУ ТП охватывает контроль и управление как тепломеханическим, так и электротехническим оборудованием электростанции (энергоблока). Основным системообразующим компонентом полнофункциональной АСУ ТП является базовый ПТК, в состав которого входят микропроцессорные контроллеры, ПЭВМ рабочих станций, сетевые средства и инструментальное “фирменное” программное обеспечение.
На рынке АСУ ТП в энергетике в настоящее время представлено более 30 отечественных и зарубежных фирм - поставщиков ПТК. Предлагаемые ими решения по модернизации СКУ существенно различаются по техническому уровню ПТК, объемам поставки и выполняемых работ, степени ответственности за работоспособность создаваемых АСУ ТП, имеющемуся опыту работы в энергетике и, наконец, по стоимости.
Кроме разработки АСУ ТП специализированными фирмами - поставщиками ПТК ведутся работы и по другим направлениям компьютеризации электростанций: автоматизированным системам управления производством (АСУП); корпоративным вычислительным сетям; информационно-поисковым системам и базам данных цехов и подразделений; компьютерным тренажерам и др. Организации и фирмы (как правило, фирмы-интеграторы), выполняющие эти работы, также предлагают собственные технические решения по АСУ ТП электростанций.
Наряду с указанными объективными обстоятельствами нельзя оставить вне рассмотрения и различные субъективные факторы: технические интересы цехов и подразделений электростанций, лоббирование интересов отдельных фирм - поставщиков ПТК и др. В результате имеет место многовариантность возможных технических решений по модернизации СКУ и созданию АСУ ТП электростанций.
Таким образом, в условиях дефицита (ограничений) по финансовым, временным и кадровым ресурсам, а также с учетом многовариантности и сложности технических решений перед электростанциями со всей остротой встает проблема выработки осознанной технической политики по модернизации СКУ и созданию АСУ ТП.
В дальнейшем под технической политикой будет пониматься последовательность действий (мероприятий), направленных на достижение конечных целей (например, создание полнофункциональной АСУ ТП) в заданном временном интервале при минимальных издержках.
Техническая политика формируется, в основном, на начальном этапе работ по модернизации СКУ, а также на стадии разработки и согласования технического задания на АСУ ТП. В настоящей статье рассматриваются вопросы формирования технической политики электростанций по модернизации СКУ и созданию полнофункциональных АСУ ТП, а также обещается опыт проведения начального этапа работ по модернизации СКУ энергоблоков ряда электростанций при участии независимых экспертов Центрэнерго.
Техническая политика начального этапа работ.
Под начальным этапом модернизации СКУ электростанций понимается комплекс работ, связанных с анализом текущего состояния СКУ, определением целей модернизации (конечного облика создаваемой АСУ ТП), выбором базового ПТК.
Ошибки при проведении работ начального этапа могут породить комплекс проблем, таких, как [3]:
распыление сил и средств в связи с отсутствием приоритетов при модернизации (создании) АСУ ТП, а также компьютеризации электростанции в целом;
трудности эксплуатации разнородных технических средств;
проблема сопряжения (стыковки) разнородных ПТК;
трудности сопровождения, развития и последующей модернизации АСУ ТП.
Ключевым вопросом технической политики является задача определения последовательности действий при выполнении работ начального этапа, которая позволит избежать обозначенных проблем в будущем.
Накопленный за последние годы опыт проведения работ начального этапа по модернизации СКУ энергоблоков ряда электростанций Центрэнерго показал необходимость следующей последовательности действий.
- Принятие решения руководством электростанции о необходимости модернизации СКУ и создания АСУ ТП соответствующего оборудования электростанции.
Как правило, полнофункциональная АСУ ТП создается на энергоблоках электростанции, имеющих перспективу длительной эксплуатации (10-15 лет) без замены основного технологического оборудования.
В соответствии с требованиями нормативных документов [4] выбор базового ПТК для создания полнофункциональной АСУ ТП должен проводиться на конкурсной основе.
- Формирование концепции модернизации СКУ и создания полнофункциональной АСУ ТП.
Концепция должна включать:
технологические основы модернизации СКУ (характеристика оборудования, анализ его текущего состояния и режимов работы; технологические направления совершенствования существующей СКУ);
оценку текущего состояния существующей СКУ (анализ реализованных функций СКУ; оценка состояния технических средств СКУ, включая датчики и исполнительные устройства);
основные решения по создаваемой полнофункциональной АСУ ТП (цели и основные задачи АСУ ТП; техническая структура; структура прикладного программного обеспечения - все это с учетом прогнозируемых перспектив развития методов и средств автоматизации управления ТЭС);
технология создания полнофункциональной АСУ ТП (определение работ по подготовке технологического оборудования, датчиков и исполнительных устройств к функционированию в составе новой АСУ ТП; определение общей границы модернизации СКУ и состава заменяемых технических средств; определение этапов работ по модернизации).
- Разработка технических требований к создаваемой АСУ ТП для разработки технико-коммерческих предложений фирм, приглашаемых к участию в конкурсе.
Технические требования разрабатываются на основе концепции и содержат более детальную информацию о характеристиках и особенностях режимов работы технологического оборудования, планируемом составе функций АСУ ТП; количестве и типах входных сигналов и исполнительных устройств и др. Технические требования должны быть согласованы с основными цехами электростанции, а также с генеральным разработчиком АСУ ТЭС (если таковой имеется).
- Анализ текущего состояния рынка ПТК в энергетике и выделение ведущих фирм-поставщиков для проведения конкурсных мероприятий по выбору базового ПТК для создаваемой АСУ ТП.
Ситуация на рынке ПТК изменяется достаточно быстро (появляются новые фирмы, фирмами приобретается опыт создания АСУ ТП по различным группам автоматизируемого оборудования и т.д.). Для каждого проводимого конкурса анализ текущего состояния рынка необходимо выполнять заново.
- Образование конкурсной комиссии заказчика и утверждение регламента проведения конкурсных мероприятий.
Как правило, в конкурсную комиссию входят технические руководители электростанции и вышестоящих организаций, генеральный разработчик АСУ ТЭС, представители основных цехов и подразделений, независимые эксперты.
В регламенте определяются сроки представления технико-коммерческих предложений фирмами - поставщиками ПТК, подготовки экспертного заключения по результатам анализа технико-коммерческих предложений и подведения итогов конкурса (принятия решения).
- Проведение работы по формированию технико-коммерческих предложений с фирмами-поставщиками ПТК, давшими согласие на участие в конкурсных мероприятиях.
Эти работы включают формирование и рассылку пакета конкурсной документации, а также консультации фирм, участвующих в конкурсе, по техническим вопросам.
В пакет конкурсной документации входят: технические требования электростанции к создаваемой АСУ ТП; опросные листы (заполнение листов дает более глубокое представление о фирме-поставщике ПТК, опыте ее работы в энергетике и др.); требования к содержанию технико-коммерческого предложения и срокам его представления.
- Анализ представленных на конкурс техникокоммерческих предложений и подготовка соответствующего экспертного заключения.
Анализ представленных фирмами техникокоммерческих предложений проводится по следующим группам критериев:
критерии, характеризующие технический уровень предлагаемого ПТК и его соответствие отраслевым нормативным документам;
критерии, характеризующие опыт фирмы в создании АСУ ТП электростанций;
объемы поставки ПТК, выполняемых работ (услуг), бюджетная оценка стоимости создания полнофункциональной АСУ ТП.
По результатам анализа определяются фирмы (2 - 3 фирмы), технико-коммерческие предложения которых в наибольшей степени удовлетворяют требованиям заказчика. Эти фирмы должны быть подвергнуты техническому аудиту на финальной стадии конкурса.
- Выполнение работ по техническому аудиту.
Под техническим аудитом ПТК понимается проверка декларируемых технических параметров ПТК, заявленных в технико-коммерческих предложениях фирмы, на соответствие их фактическим значениям, а также знакомство с производством элементов и узлов ПТК, методами их диагностики и наладки. Объектами аудита могут быть электростанции, на которых функционируют АСУ ТП на базе предлагаемого ПТК, полигоны и стенды организаций - разработчиков АСУ ТП, заводы - изготовители ПТК и др.
Для участия в техническом аудите организуется рабочая группа в составе экспертов и представителей цехов (ТАИ, АСУ, КТЦ, электроцеха и др.) электростанции. До начала работ по аудиту межцеховая рабочая группа заказчика должна пройти обучение на полигоне ПТК по освоению современной технологии АСУ ТП.
Результаты технического аудита формулируются в соответствующем экспертном заключении и учитываются при принятии решения конкурсной комиссией.
- Принятие заказчиком решения о выборе базового ПТК для АСУ ТП проводится, как правило, по совокупности результатов анализа техникокоммерческих предложений и технического аудита, а также подготовленных фирмами проектов контракта на создание АСУ ТП.
В приведенном цикле работ наиболее сложными и наукоемкими является разработка концепции и технических требований к создаваемой АСУ ТП. В этих документах должны быть сконцентрированы результаты глубокого обследования состояния технологического объекта управления, анализа эффективности существующей СКУ и направлений ее совершенствования, оценки потенциальных возможностей современных ПТК. В целом концепция и технические требования должны формировать технический облик создаваемой полнофункциональной АСУ ТП.
