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 тепловых и атомных электрических станций

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

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

Цикл:

профессиональный

Часть цикла:

базовая

№ дисциплины по учебному плану:

М.2.4

Часов (всего) по учебному плану:

108

Трудоемкость в зачетных единицах:

3


1 семестр – 3

Лекции

36 час

1 семестр

Практические занятия

Лабораторные работы

18 час

1 семестр

Расчетные задания, рефераты

1 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

54 час

Экзамены

1 семестр

Курсовые проекты (работы)

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 программе “ Автоматизированные системы управления объектами тепловых и атомных электрических станций” направления 140100 Теплоэнергетика и теплотехника. Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Математика", «Теория автоматического управления».

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Знания, полученные при освоении дисциплины, необходимы для изучения дисциплин "Автоматизированные системы управления объектами тепловой энергетики", "Автоматизированные системы управления объектами атомной энергетики", а также для выполнения 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.

№

п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)

лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Введение. Понятие системы управления. Иерархия АСУ.

3

1

2

1

Тест: термины и определения

2

Назначение, цели и функции АСУТП. Критерии управления.

5

1

4

1

Тест: функции АСУТП

3

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

6

1

4

2

Тест: многоуровневые иерархические системы

4

Множественные оценки состояния систем.

6

1

4

2

Тест: самоорганизующаяся и самонастраивающаяся системы

5

Методы исследования динамики объектов управления.

10

1

4

4

2

Расчетное задание

6

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

10

1

4

4

2

Тест: применение методов статической оптимизации в задаче распределения нагрузок

7

Принципы автоматизированного управления технологическим объектом.

10

1

4

4

2

Расчетное задание

8

Виды управляющих воздействий на объекты ТЭС и АЭС.

6

1

4

2

Контрольная работа

9

Автоматическое регулирование тепловых объектов ТЭС и АЭС.

14

1

6

6

2

Тест: основные системы автоматического регулирования энергоблока ТЭС и АЭС

Зачет

2

1

--

--

--

2

Защита расчета

Экзамен

36

1

--

--

--

36

устный/письмен.

Итого:

108

1

36

--

18

54

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». – М.: Изд-во МЭИ, 20с.

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 магистров 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника» и магистерской программы «Автоматизированные системы управления объектами тепловых и атомных электрических станций».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к. т.н., доцент

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Автоматизированные системы управления

тепловыми процессами

д. т.н., профессор