Раздел 1 Общие сведения по автоматизации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

Краевое государственное бюджетное

Профессиональное образовательное учреждение

«Дивногорский гидроэнергетический техникум имени А.Е. Бочкина»

 

 

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

Для студентов дневного и заочного отделений

специальности 13.02.03 “Электрические станции, сети и системы”

по ПМ03. “Контроль и управление технологическими процессами ”

МДК.03.01. Автоматизированные системы управления

В электроэнергетических системах.

Часть 1

Автоматизированные системы управления

На гидроэлектростанциях

Г.

 

 

Рассмотрена и одобрена        на заседании комиссии профессионального цикла специальностей ГЭЭУ, СиЭИС, ЭССиС Протокол № ____               от «____» ________ 2020г. Председатель комиссии _____________ Е. Л. Филина

УТВЕРЖДАЮ: Заместитель директора по учебной работе ___________ Е.А. Боровенко «____» ___________2020 г

 

 

Рабочая программа профессионального модуля ПМ-03. “Контроль и управление технологическими процессами” разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальностям среднего профессионального образования 13.02.03 «Электрические станции, сети и системы»

 

Организация-разработчик: Краевое государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

«Дивногорский гидроэнергетический техникум имени А.Е.Бочкина»

 

Разработчик:   Докин В.В. преподаватель ДГЭТ.

 

Содержание

	Введение	9
1	Раздел. Общие сведения по автоматизации гидроэлектростанций	11
1.1	Тема. Объекты автоматизации	11
1.2	Тема. Задачи автоматизации гидроэлектростанций	12
	Контрольные вопросы к разделу «Общие сведения по автоматизации гидроэлектростанций»	13
2	Раздел. Основные понятия об элементах и системах  автоматики	15
2.1	Тема. Элементы систем автоматики	15
2.2	Тема. Основные понятия о системах автоматики	16
2.3	Тема. Понятия об автоматическом регулировании	19
2.3.1	Регулятор скорости вращения гидравлической турбины	19
2.3.2	Характеристики переходного процесса регулирования	20
	Контрольные вопросы к разделу «Основные понятия об элементах и системах автоматики»	25
3	Раздел. Датчики	26
3.1	Тема. Классификация датчиков	26
3.2	Тема. Датчики перемещения	27
3.2.1	Контактный концевой выключатель рычажного типа	27
3.2.2	Путевые (конечные) переключатели	27
3.2.3	Микропереключатели	29
3.2.4	Реостатные и потенциометрические датчики	30
3.2.5	Индуктивные датчики	32
3.2.6	Реверсивные индуктивные датчики	33
3.2.7	Емкостные датчики	36
3.2.8	Датчики производственных параметров на основе эффекта Холла	37
3.З	Тема. Датчики силового воздействия	38
3.3.1	Жидкостный манометр	38
3.3.2	Пружинные манометры	40
3.4	Тема. Тензометрические и пьезоэлектрические датчики	44
3.4.1	Пьезоэлектрический датчик	44
3.4.2	Тензометрический датчик	47
3.5	Тема. Оптоэлектронные преобразователи	50
3.5.1	Излучатели	50
3.5.2	Приемники излучения	52
3.6	Тема.  Селективные фотоэлектрические датчики	53
3.6.1	Фотоэлемент с внешним фотоэффектом	53
3.6.2	Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом–фоторезисторы	54
3.7	Тема. Датчики температуры	55
3.7.1	Биметаллический элемент	56
3.7.2	Терморезисторы	56
3.7.3	Термисторы	58
3.7.4	Термоэлектрические датчики – термопары	59
3.7.5	Манометрический чувствительный элемент	62
3.8	Тема. Датчики расхода жидкости	63
3.8.1	Скоростной воспринимающий элемент	63
3.8.2	Объёмный воспринимающий элемент	64
3.8.3	Ротационные счетчики	65
3.8.4	Поршневые счетчики	65
3.8.5	Датчик с элементом переменного перепада	65
3.9	Тема. Датчики для измерения уровня	67
3.9.1	Визуальные уровнемеры	68
3.9.2	Поплавковые уровнемеры	68
3.9.3	Дифференциальные манометры	69
3.9.4	Емкостные уровнемеры	70
3.9.5	Ультразвуковые уровнемеры	71
3.10	Тема. Тахометрические датчики	72
3.10.1	Электрические тахогенераторы постоянного тока	73
3.10.2	Асинхронный тахогенератор.	74
3.10.3	Импульсные тахогенераторы	76
3.10.4	Магнитоиндукционные тахометры	77
3.10.5	Сельсины (синхронный вал)	77
3.11	Тема. Датчики положения	78
3.11.1	Позиционные датчики положения	78
3.11.2	Датчик с переменным магнитным сопротивлением	79
3.12	Тема. Типовые способы измерения производственных параметров	79
3.12.1	Мостовая измерительная схема	80
3.12.2	Дифференциальная измерительная схема	80
3.12.3	Компенсационная измерительная схема	81
3.12.4	Погрешности датчиков	82
	Контрольные вопросы к разделу «Датчики»	83
4	Раздел. Усилители	85
4.1	Тема. Общие сведения об усилителях	85
4.2	Тема. Электромагнитные усилители	87
4.2.1	Дроссельный магнитный усилитель	87
4.2.2	Дроссельный магнитный усилитель на двух сердечниках	90
4.3	Тема. Электромашинные усилители (ЭМУ)	91
4.4	Тема. Электронные усилители	93
4.5	Тема. Гидравлические усилители	95
4.5.1	Схема гидроусилителя на основе отсечного золотника.	95
4.5.2	Дроссельные гидравлические усилители типа сопло - заслонка.	97
4.6	Тема. Пневматические усилители	99
4.6.1	Поршневые пневматические усилители	99
4.6.2	Мембранные пневматические усилители	100
4.6.3	Струйные пневматические усилители	102
4.7	Тема. Стабилизаторы напряжения	103
	Контрольные вопросы к разделу «Усилители»	104
5	Раздел. Исполнительные устройства	105
5.1	Тема. Общие сведения	105
5.2	Тема. Электромагнитные исполнительные устройства	105
5.2.1	Электромагниты	105
5.2.2	Электромагнитные вен­тили	108
5.3	Тема. Электромагнитные муфты скольжения	110
5.4	Тема. Электродвигательные исполнительные устройства	113
5.4.1	Исполнительные устройства с двигателями постоянного тока	113
5.4.2	Исполнительные устройства с двигателями переменного тока	115
5.4.3	Синхронные шаговые электродвигатели	117
5.5	Тема. Гидравлические исполнительные устройства	118
5.6	Пневматические исполнительные устройства	120
5.6.1	Пневмопривод с струйным распределительным устройством	120
5.6.2	Мембранный пневмопривод	121
	Контрольные вопросы к разделу «Исполнительные устройства»	121
6	Раздел. Автоматика гидроэлектростанций	122
6.1	Тема. Автоматизация хозяйственных насосов	122
6.2	Тема. Автоматизация компрессорных установок	125
	Контрольные вопросы по темам «Насосные и компрессорные установки.	129
6.3	Тема. Маслонапорные установки (МНУ)	130
	Контрольные вопросы к теме «Маслонапорные установки»	134
6.4	Тема. Гидромеханические регуляторы скорости гидротурбины	135
6.4.1	Электрогидравлический регулятор скорости гидротурбины фирмы Броун-Бовери	135
6.4.2	Органы управления регуляторов скорости гидротурбин	137
	Контрольные вопросы к теме «Гидромеханические регуляторы скорости гидротурбины»	139
7	Раздел. Автоматическое регулирование возбуждения синхронных генераторов	141
7.1	Тема. Системы возбуждения синхронных машин	141
7.1.1	Общие сведения	141
7.1.2	Форсировка возбуждения генератора	142
7.1. 3	Электромашинное возбуждение с генератором  постоянного тока	143
7.1.4	Схемы бесщёточного возбуждения	144
7.1.5	Особенности систем возбуждения мощных турбогенераторов	145
7.1.6	Системы самовозбуждения	146
7.1.7	Автоматическое гашение поля генераторов (АГП)	148
	Контрольные вопросы к теме «Автоматическая система возбуждения синхронных генераторов»	149
7.2	Тема. Назначение и виды автоматического регулирования (АРВ)	151
7.2.1	Назначение АРВ	151
7.2.2	Компаундирование возбуждения генераторов	152
	Контрольные вопросы к теме «Назначение и виды автоматического регулирования (АРВ)»	156
8	Раздел. Способы включения синхронных генераторов в сеть	157
8.1	Тема. Общие положения	157
8.2	Тема. Точная синхронизация	157
8.2.1	Условия включения синхронного генератора методом точной синхронизации	157
8.2.2	Автоматический синхронизатор АСТ-4	159
8.3	Тема. Самосинхронизация	161
	Контрольные вопросы к разделу «Способы включения синхронных генераторов в сеть»	162
8.4	Автоматический регулятор напряжения трансформатора	164
9	Раздел. Автоматизация пуска, останова, генераторного режима, режима синхронного компенсатора.	167
9.1	Тема. Объем автоматизации гидроагрегата	167
9.2	Тема. Пуск гидроагрегата	167
9.3	Тема. Нормальный останов гидроагрегата	168
9.4	Тема. Перевод гидроагрегата в режим синхронного компенсатора (СК)	168
9.5	Тема. Перевод агрегата из режима СК в генераторный	169
9.6	Тема. Защита и сигнализация гидроагрегата	169
9.7	Тема. Регулирование режима работы гидроагрегата	171
	Контрольные вопросы к разделу «Автоматизация пуска, останова, генераторного режима, режима синхронного компенсатора»	172
10	Раздел. Групповое регулирование активной и реактивной мощности генераторов	173
10.1	Тема. Основные понятия об автоматическом регулировании частоты и активной мощности ГЭС	173
10.2	Тема. Типовая структурная схема группового управления гидроагрегатами ГЭС по активной и реактивной мощностям	173
10.3	Тема. Принцип работы ПТК ГРРМ	174
10.4	Тема. Принцип работы группового регулятора активной мощности ПТК ГРАМ	175
	Контрольные вопросы к разделу «Групповое регулирование активной и реактивной мощности генераторов»	176
11	Раздел. Общие сведения о системах ПАА	178
11.1	Тема. Причины аварий и отказов на электростанциях и в электрических сетях	178
11.2	Тема. Автоматическая частотная разгрузка (АЧР)	179
11.3	Тема. Автоматическое повторное включение линии (АПВ)	181
11.4   11.5	Тема. Автоматический пуск гидрогенераторов при снижении частоты в энергосистеме Тема. Автоматическое включение резерва питания (АВР)	184   186
11.6	Тема. Высокочастотная связь по линиям электропередач.	188
11.6.1	Применение	188
11.6.2	Каналы связи по высоковольтным линиям	188
11.6.3.	Устройство высокочастотного канала связи по высоковольтной линии	190
	Контрольные вопросы к разделу «Противоаварийная автоматика»	193
	Список используемой литературы.	194

Введение

Содержание данного методического пособия включает в себя материал из разных учебников по автоматизации по автоматизации в электроэнергетических системах, список которых прилагается в конце данного пособия.

Издание данного пособия было вызвано тем, что по данной рабочей программе нет конкретного учебника. Существующие учебники предназначены для студентов высших учебных заведений и содержание их мало понятно для учащихся колледжа энергетического направления. Автор данного пособия, используя свой многолетний практический опыт работы по данному направлению на Красноярской ГЭС, а также опыт преподавания в колледже энергетического направления, систематизировал и упростил материал до понимания его учащимися энергетического колледжа. В пособии рассмотрены, применяемые на электростанциях датчики, усилители, исполнительные устройства, автоматические регуляторы, автоматические системы управления объектами электростанций и принцип их работы, некоторые элементы противоаварийной автоматики.

Автор учёл замечания начальника ЦТАУ Красноярской ГЭС Полякова Дмитрия Геннадиевича и благодарен ему за это.

Данное методическое пособие разработано:

- в соответствии с ФГОС по специальности 13.02.03 «Электрические станции, сети и системы» (базовой подготовки) и рабочей программой профессионального модуля «МДК.03.01. Автоматизированные системы управления в электроэнергетических системах» по ПМ03 “ Контроль и управление технологическими процессами”.

Данное пособие является частью основной профессиональной образовательной программы.

Рабочая программа профессионального модуля может быть использована в дополнительном профессиональном образовании:

- для специальности 13.02.03 - «Электрические станции, сети и системы»

- для специальности 14.02.10 - «Гидроэлектроэнергетические установки»

Цели и задачи данного методического пособия:

Обучения указанным видом профессиональной деятельности и соответствующими профессиональными компетенциями.

Обучающийся в ходе освоения профессионального модуля должен:

знать:

- принцип работы автоматических устройств управления, контроля и сигнализации на гидроэлектростанциях;

- принцип работы устройств регулирования активной и реактивной мощностей на гидроэлектростанциях;

- основные принципы работы противоаварийной автоматики в энергосистеме;

- способы регулирования напряжения на электростанциях и подстанциях;

уметь:

- включать и отключать системы контроля управления;

- обеспечивать бесперебойную работу элементов систем контроля и управления, автоматических устройств регуляторов;

- пользоваться средствами диспетчерского и технологического управления и системами контроля.

 

 

Раздел 1 Общие сведения по автоматизации

Гидроэлектростанций