Рабочая программа учебной дисциплины “Принципы эффективного управления технологическими процессами в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологиях”

Рабочая программа учебной дисциплины “Принципы эффективного управления технологическими процессами в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологиях”

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИТАЭ)

_______________________________________________________

Направление подготовки: 140100 Теплоэнергетика и теплотехника

Магистерская программа: Автоматизированные системы управления объектами

промышленных предприятий

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

“ ПРИНЦИПЫ ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ, ТЕПЛОТЕХНИКЕ И ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЯХ”

Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение общих принципов автоматизированного и автоматического управления технологическими процессами в тепловой и атомной энергетике.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

·  использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских и научно-производственных работ, в управлении коллективом, оценивать качество результатов деятельности (ОК-4);

·  проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности за свои решения в рамках профессиональной компетенции, уметь разрешать проблемные ситуации (ОК-5);

·  самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);

·  использовать углубленные теоретические и практические знания в области естественнонаучных и гуманитарных дисциплин в профессиональной деятельности (ПК-1), (ПК-2);

·  применять современные методы исследования, проводить технические испытания и (или) научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы (ПК-6);

·  формулировать задания на разработку проектных решений, связанных с модернизацией технологического оборудования, мероприятиями по улучшению эксплуатационных характеристик, повышению экологической безопасности, улучшению условий труда, экономии ресурсов (ПК-10);

·  разрабатывать мероприятия по соблюдению технологической дисциплины, совершенствованию методов организации труда в коллективе, технологии производства; осуществлять надзор за всеми видами работ, связанных с эффективным и бесперебойным функционированием производственного оборудования (ПК-16),(ПК-17);

·  обеспечить бесперебойные работы, правильную эксплуатацию, ремонт и модернизацию энергетического, теплотехнического и теплотехнологического оборудования, средств автоматизации и защиты, электрических и тепловых сетей (ПК-18);

·  использовать современные достижения науки и передовой технологии в научно-исследовательских работах, планировать и ставить задачи исследования, выбирать методы экспериментальной работы, интерпретировать и представлять результаты научных исследований, давать практические рекомендации по их внедрению в производство (ПК-22),(ПК-23);

·  разрабатывать перспективные планы работы производственных подразделений, планировать работы персонала, организовывать работу по повышению профессионального уровня работников и осуществлять авторский надзор при изготовлении, монтаже, наладке, испытаниях и сдаче в эксплуатацию выпускаемых изделий и объектов (ПК-27),(ПК-28),(ПК-29);

·  выполнять расчеты с необходимыми обоснованиями мероприятий по экономии энергоресурсов, потребности подразделений предприятия в электрической, тепловой и других видах энергии, участвовать в разработке норм их расхода, режима работы подразделений предприятия, исходя из их потребностей в энергии (ПК-31);

·  осуществлять педагогическую деятельность в области профессиональной подготовки (ПК-32).

Задачами дисциплины являются

·  познакомить обучающихся с принципами эффективного управления технологическими процессами, функциями и задачами автоматических и автоматизированных систем управления;

·  дать информацию о критериях управления, информационных, управляющих, вспомогательных функциях АСУТП, об организации подсистем АСУ ТП;

·  научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при выборе схем автоматического регулирования технологических параметров, структуры АСУТП.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части общенаучного цикла (М.2.4) основной образовательной программы подготовки магистров по “Автоматизированные системы управления объектами промышленных предприятий» направления 140100 Теплоэнергетика и теплотехника. Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Математика", «Теория автоматического управления».

Знания, полученные при освоении дисциплины, необходимы для изучения дисциплин "Автоматизированные системы управления объектами тепловой энергетики", "Автоматизированные системы управления объектами атомной энергетики", а также для выполнении выпускной работы магистра по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

·  правовые и этические нормы при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов

(ОК-7);

·  принципы иерархического подхода к проектированию вновь создаваемых многоуровневых автоматизированных систем управления;

·  свойства объектов управления, методы математического описания динамических систем, типовые алгоритмы автоматического управления, виды управляющих воздействий на ТЭС и АЭС;

·  основные методы и средства автоматизированных систем управления технологическими процессами в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологиях (ПК-21);

Уметь:

·  обучаться новым методам исследования, быть готовым к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности в процессе изменения социокультурных и социальных условий деятельности (ОК-2);

·  приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);

·  разрабатывать эскизные, технические и рабочие проекты объектов и систем теплоэнергетики, теплотехники и теплотехнологии с использованием средств автоматизации проектирования, передового опыта их разработки (ПК-12);

·  применять приобретенные знания при построении автоматизированных систем управления объектами ТЭС и АЭС;

·  анализировать информацию об информационных, управляющих и вспомогательных функциях АСУТП;

·  свободно пользоваться русским и иностранным языками как средством делового общения, обладать способностью к активной социальной мобильности

(ОК-3);

Владеть:

·  методологическими основами научного познания и творчества, представлять роль научной информации в развитии науки (ОК-8);

·  современными достижения науки и передовой технологии в расчетно-проектной, проектно-конструкторской, производственно-технологической, научно-исследовательской, организационно-управленческой и педагогической деятельности (ПК-22);

·  математическими методами анализа и синтеза автоматических систем управления объектов ТЭС и АЭС;

·  техникой построения верхнего и нижнего уровня АСУ.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1 семестр

1. Понятие системы управления. Иерархия АСУ

Понятия технологического объекта управления, исходного и конечного продуктов тепловой (атомной) электростанции; назначение и разновидности автоматизированных систем управления (АСУ).

2. Назначение, цели и функции АСУТП. Критерии управления

Особенности управления технологическим процессом на ТЭС и АЭС. Критерии управления. Методы эффективной альтернативы. Функции АСУ ТП: информационные функции, управляющие, вспомогательные. Подсистемы АСУ ТП.

3. Понятие и признаки многоуровневых иерархических систем (МИС). Примеры реализации МИС в энергетике

Понятие и признаки многоуровневых иерархических систем (МИС). Примеры реализации МИС в энергетике. Декомпозиция МИС по наиболее характерным признакам; вертикальная и горизонтальная декомпозиции, примеры. Иерархический подход к проектированию вновь создаваемых многоуровневых АСУ. Организация оперативно-диспетчерского управления.

4. Множественные оценки состояния систем

Технологическое множество контролируемых и управляемых величин, множественные оценки состояния систем, примеры использования в задачах управления. Самоорганизующаяся (СОС) и самонастраивающаяся (СНС) системы; примеры реализации в системах управления ТЭС и АЭС.

5. Методы исследования динамики объектов управления

Методы исследования динамики объектов управления. Организация управления технологическим процессом энергоблоков.

6. Методы решения задач статической оптимизации, применяемые в АСУ ТЭС и АЭС

Методы решения задач статической оптимизации, применяемые в АСУ электростанций: исходных дифференциальных уравнений (равенства относительных приростов), направленного (градиентного), слепого (пространственной сетки) и случайного поисков экстремума целевой функции.

7. Принципы автоматизированного управления технологическим объектом.

Управление технологическим объектом в режимах: «советчика» оператору, супервизорного управления, прямого цифрового управления, распределенного цифрового управления.

8. Виды управляющих воздействий на объекты ТЭС и АЭС

Виды управляющих воздействий на АЭС (ТЭС) и требования к ним. Регулирование расхода путем изменения числа параллельно работающих насосов, последовательно работающих насосов. Изменение расхода и числа оборотов насосов изменением числа полюсов электродвигателя, изменением сопротивления ротора электродвигателя, изменением частоты питающего напряжения, применением двигателей постоянного тока. Изменение расхода и числа оборотов насосов при применении гидромуфт и турбонасосов.

9. Автоматическое регулирование тепловых объектов ТЭС и АЭС

Понятие функциональной группы основного и вспомогательного оборудования (ФГ). Реализация АСУ ТП энергоблоков, ТЭС и АЭС. АСУ ТП энергоблока как система управления единым технологическим процессом; преимущества по сравнению с автономными системами автоматизации отдельных агрегатов. Автоматическое регулирование паровых котлов. Паровой барабанный котел как объект управления.

Безопасность и надежность теплоэнергетического оборудования АЭС. Требования к технологическим защитам блоков.

Системы автоматических тепловых защит основного и вспомогательного энергетического оборудования.

4.3. Лабораторные работы

1  Семестр

№ 1. Применение подсистемы технологической сигнализации отклонения параметров в режиме ручного управления энергоблоком на базе ПЭВМ.

№ 2. Исследование подсистемы расчета оперативных технико-экономических показателей работы энергоблока (на примере расчета КПД).

№ 3 Исследование подсистемы непосредственного цифрового управления в АСУТП энергоблока.

№ 4. Компьютерная информационно-справочная система на базе режимных карт котлов ТЭЦ-8 Мосэнерго.

4.4. Расчетные задания

1 семестр

Разработка функциональной схемы системы автоматического регулирования объектов управления ТЭС (АЭС).

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся с использованием презентаций в среде Power Point. Презентации лекций содержат определения, структурные и принципиальные схемы подсистем управлении и локальных АСР, графики, математические модели управляемых объектов и т. д.

При выполнении лабораторных работ в классе АСУТП используется инструментальный программный комплекс ELINS на базе ПЭВМ PC/AT.

При выполнении расчетных заданий используется учебная литература, приведенная ниже.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, выполнение расчетных заданий и подготовку к их защите, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, устный опрос, презентация реферата, защита расчетного задания.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется из условия: 0,2´(среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0,3´оценка за расчетное задание + 0,5´оценка на экзамене.)

В приложение к диплому вносится оценка за 1 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Автоматизированные системы управления объектами тепловых электростанций. М.:МЭИ, 1995.

2. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике. М.:МЭИ, 2005, 352 стр.

3. , Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок АЭС. М. : Энергоатомиздат, 1983.

4. Основы построения АСУ ТП. М.: Госэнергоатомиздат, 1982.

5. , , Автоматизированные системы управления технологическими процессами атомных станций. Учебн. Пособие, С-Петербург. Изд-во Политехнического университета, 2007, 310 стр.

Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами. – М.: Издательство МЭИ, 20с.

б) дополнительная литература:

1. Демченко и моделирование технологических процессов АЭС и ТЭС. Учебн. Пособие, Одесса. Изд-во Астропринт, 2001, 305 стр.

2.Сборник лабораторных работ по курсу «Автоматизация технологических процессов и производств».- Учебн. Пособие, С-Петербург. Изд-во Политехнического университета, 2007, 310 стр. ­– М.: Издательство МЭИ, 20стр.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Сайт кафедры АСУТП МЭИ http://www. *****/

Сайт НПФ «Круг» http://www. *****/

Сайт завода МЗТА http://www. *****/

Сайт фирмы ОВЕН http://www. *****/

Сайт компании АБС ЗЭиМ Автоматизация http://www. *****/

Сайт компании АББ http://www. *****/

Сайт компании Сименс http:///entry/cc/en/

Сайт компании Интеравтоматика http://www. *****/

Сайт НИИ Теплоприбор http://www. *****/home

Сайт компании AdAstra http://www. *****/

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов и компьютерного класса.

Программа «Принципы эффективного управления технологическими процессами в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологиях» составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника» и магистерской программы «Автоматизированные системы управления объектами промышленных предприятий».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к. т.н., доцент

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Автоматизированные системы управления

тепловыми процессами

д. т.н., профессор