Проектные разработки

При проектировании электрической части электростанции выполняются следующие проектные процедуры: выбор схемы присоединения электростанции к системе (для крупных электростанций данную задачу решает ГПИ «Энергосетьпроект»); выбор схемы выдачи мощности электростанции в систему: выбор главной электрической схемы электростанции (ГЭСЭ); выбор электродвигателей механизмов с. н. и схемы электроснабжения; расчет токов КЗ; выбор электрического оборудования и токопроводов; выбор конструкции РУ и их компоновка; расчет ЗУ; проектирование системы постоянного тока; проектирование устройств релейной защиты, автоматики, управления и контроля; проектирование электроосвещения; проектирование вспомогательных устройств и сооружений масляного, водородного и воздушного хозяйства, электролаборатории, мастерских и т. д.

Комплекс средств САПР ЭМ, как и комплекс других САПР, состоит из совокупности следующих подсистем и компонентов: методов автоматизированного проектирования электрических машин (математическое обеспечение); технических средств для приема, обработки, хранения и передачи информации (техническое обеспечение); программ, реализующих как проектные процедуры, так и операции по управлению процессом проектирования и техническими средствами (программное обеспечение); информационной базы системы (информационное обеспечение); языков для представления объекта проектирования, для общения пользователя с системой и для программирования (лингвистическое обеспечение); документации, отражающей состав и функционирование средств автоматизированного проектирования (методическое обеспечение); организационной схемы процесса проектирования (организационное обеспечение).

Проектные процедуры включают последовательность операций, решающих конкретную задачу (компоновку, размещение, трассировку и т. д.). Проектная информация записывается в архив и выпускается конструкторская документация (сборочный чертеж, спецификация, ведомость покупных изделий, таблица цепей, эскиз и таблица размещенных элементов, эскиз трассировки и таблица неразведенных цепей, перечень элементов электрической схемы, перфолента для изготовления фотошаблонов, перфолента для сверлильного станка, перфолента для контрольного оборудования, перечень сформированных документов, таблица замен эквивалентных контактов, матрица соединений элементов схемы, архивный набор данных).

процедур. Все проектные процедуры по характеру можно разделить на три группы: формализованные, слабо формализуемые и т в о р ч е с к и е (н е ф о р м а л и з у е м ы е). Такая классификация, по существу, определяется количеством возможных (или предписанных) алгоритмов* решения функциональных задач, возложенных на конкретную процедуру. Формализованные процедуры, таким образом,— это процедуры, выполняемые практически по одному стабильному алгоритму. Такие алгоритмы проще реализовать в виде программы, по которой будет работать соответствующее программно управляемое оборудование (не только ЭВМ). Процедуры, выполнение которых существенно зависит от состава исходной информации и требований к результату, при том, что алгоритм их в каждом конкретном варианте заранее предписать невозможно, мы относим к творческим. Автоматизация подобных процедур, если она в принципе возможна, в любом случае будет чрезвычайно дорогой из-за сложности разработки необходимых математических и программных средств, и следует ожидать, что она окажется неоправданной (нерациональной).

Основная функция САПР — автоматизированное проектирование на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей. Составными структурными частями САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. По назначению подсистемы разделяются на проектирующие и обслуживающие. К проектирующим относятся подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции, к обслуживающим — подсистемы, предназначенные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, например подсистема графического отображения объектов проектирования; подсистема документирования; подсистема информационного поиска и т. п. Структурное объединение подсистем в систему обеспечивается посредством связей между компонентами, входящими в подсистемы.

И АВТОМАТИЗИРУЕМЫЕ ПРОЕКТНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ

Для поиска и принятия проектных решений, обеспечивающих наилучшие показатели эффективности разрабатываемых изделий, специалистам необходимо: использовать накопленные знания (законы, закономерности, выводы, рекомендации, нормы, стандарты, методики, руководства, отраженные в текстовой или графической форме), для чего часто требуется определенный поиск; составлять наборы исходной информации для разного рода расчетов исходные данные); выполнять расчетные работы; выполнять чертежные работы (проектирование конструкций); анализировать промежуточные и (или) итоговые результаты расчетов либо иных работ; выбирать лучшие варианты или решения; документировать принятые решения; распределять и согласовывать отдельные проектные процедуры или операции между исполнителями; обобщать и согласовывать промежуточные решения, полученные специалистами разных профилей; оформлять проектную документацию в соответствии с действующими стандартами; пополнять архивы проектов (банк проектных решений).

В рамках подсистемы выполняются проектные процедуры, приведенные в табл. 3.1. Из приведенного списка процедур видно, что разработчик ЭМММ (расчетчик) должен ряд работ (творческих — индекс Т) выполнять на основе собственных знаний и опыта. Слабо формализованные (индекс — СФ) процедуры выполняются в диалоговом режиме или с частичным использованием средств автоматизации. Формализованные (индекс—Ф) процедуры могут выполняться средствами вычислительной техники, если они обеспечены соответствующими программными средствами.

НЕФОРМАЛИЗУЕМЫЕ ПРОЕКТНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ В САПР

Перечень причин, приводящих к неформализуемым процедурам при проектировании ЭМММ, можно было бы продолжить. Думается, что читателю это совершенно ясно, и он сам назовет более десятка таковых. Важно заметить., что в любой САПР эти процедуры должны предусматриваться. Второй естественный для этой ситуации вопрос — где место этих процедур и в каком компоненте обеспечения автоматизированного проектирования они отражаются? Неформализованные проектные процедуры, выявленные при анализе типовой структуры процесса проектирования и опыта разработки ЭМММ, включаются в алгоритм функционирования САПР; для их выполнения ук-рупненно планируется время. Эти процедуры обязательно предусматриваются при разработке организационного и методического обеспечения САПР. По мере развития баз данных (лучше — баз знаний) на машинных носителях для неформализуемых проектных процедур должны шире применяться технические средства, и в первую очередь персональные ЭВМ, подключаемые к информационным сетям.

Неформализуемые проектные процедуры в любой системе проектирования •— самые дорогие. Для их выполнения привлекаются высококвалифицированные специалисты, требуется много времени, не только рабочего, но и календарного, что вносит неопределенность в планирование сроков разработки и т. д. Но поскольку такие процедуры объективно необходимы, разработчикам САПР и организаторам проектных работ следует предпринимать все доступные меры для максимального оснащения разработчиков ЭМММ средствами, ускоряющими решение творческих проблем. Здесь подразумевается использование автоматизированных информационно-поисковых систем, своевременное заключение договоров с привлекаемыми к работам специалистами и предприятиями, автоматизация рутинных типичных операций творческой деятельности на базе персональных ЭВМ и четкая координация работ во время реализации неформализуемых процедур.

Однако при реконструкции предприятий, их техническом перевооружении автоматизированные системы организацио^но-техно-логического проектирования имеют ряд особенностей, одной из которых является то, что часто состав оборудования в сборочно-монтажных цехах не оптимален и замена устаревшего оборудования ведется постепенно. При установке современного оборудования высококвалифицированными специалистами специализированных проектных групп разного профиля необходимо в минимальные сроки произвести большое количество специальных расчетов и провести проектные разработки.

В заключение приведем полученные по итогам анализа опубликованных материалов [5.22—5.30] обобщающие сведения об основных концепциях разработок и достигнутых характерных параметрах ЭМН на базе УМ, предназначенных для ударного и кратковременного режимов разряда. За рубежом, в частности в США, подобные ЭМН созданы в исследовательском центре электромеханики Техасского университета СЕМ — UT (г. Остин), в промышленных лабораториях фирм «Вестингауз» (г. Питсбург), «Паркер» и др. Проектные разработки и реализованные экспериментальные установки ЭМН, в том числе с компактными УМ, направлены на

С 1957 г. Рижским вагоностроительным заводом строятся десятивагон-ные электропоезда ЭР1 постоянного тока, развивающие скорость до!30кл«/ /час, и с 1962 г. осуществляется постройка аналогичных поездов ЭР9 переменного тока. В 1964—1965 гг. тем же заводом построена опытная серия электропоездов ЭР22 постоянного тока с рекуперативно-реостатными тормозами, позволяющими при торможении возвращать в сеть до 10—15% электроэнергии, и тогда же построен опытный поезд ЭРИ переменного тока, оборудованный реостатными тормозами. На поездах с моторвагонной тягой проходят эксплуатационные испытания системы автоматического управления электрическим подвижным составом (так называемые «автомашинисты»). В 1965-—1966 гг. начались проектные разработки конструкций опытных электропоездов с максимальными скоростями движения до 200—250 км!час [16].

Чтобы ответить на вопрос о направлении гидротехнического строительства, следует сказать о степени готовности исследовательских и проектных работ в области сооружения гидроузлов. Проектными организациями выявлена возможность (на стадии исследования) сооружения на реках Советского Союза 1870 больших, средних и малых гидроэлектростанций с суммарной мощностью, равной 125 млн. кВт и годовой выработкой 650 млрд. кВт-ч электроэнергии. Технические данные схемы использования рек охватывают 1600 гидроэлектростанций с суммарной установленной мощностью, равной 95 млн. кВт. Проектные разработки подготовлены по 275 гидроэлектростанциям с общей установленной мощностью 30 млн. кВт.

Научные и промышленные исследования по созданию и отработке в эксплуатации горелочных устройств, обеспечивающих снижение образования окислов азота в котельных агрегатах, будут продолжены в 1981—1985гг. на Средне-Уральской ГРЭС, Рефтивской ГРЭС я Эки-бастузской ГРЭС-1 с выдачей исходных данных для проектирования промышленных горелок. Будут продолжены стендовые исследования и проектные разработки по осуществлению широкого внедрения на мощных газомазутных котлах топочно-горелочных устройств с подовой компоновкой горелок. Кроме того, намечается продолжить разработку и внедрение методов снижения содержания окислов азота в отходящих газах парогенераторов мощностью 500 и 800 МВт, работающих на различных углях. Для кардинального решения этой проблемы в текущем пятилетии ставится задача объединить усилия энергетиков и энергомашиностроителей в целях использования результатов этих исследований при проектировании ,котлоагрегатов.

ФРГ представляет собой образец в отношении разумного распределения ответственности за развитие ядерной энергетики и активной правительственной пропаганды в этом направлении. Министерство исследований и технологии (МИТ) ФРГ несет ответственность за научные и проектные разработки в области ядерной энергетики; Министерство внутренних дел :— ответственность за разрешения на строительство и получает консультации в Институте безопасности эксплуатации реакторов, который также консультирует учреждения отдельных земель, непосредственно контролирующие эксплуатацию всех АЭС; Министерство экономики ФРГ — за характер общей энергетической политики страны. В начале 1976 г. в стране проводилось оживленное обсуждение журнальной публикации романа «Взрыв»; МИТ выпустило специальную брошюру по ядерным вопросам, проводило обследования общественного мнения и поддерживало развитие общей дискуссии. Таким образом, федеральное правительство занимало скорее позитивную позицию, хотя официально являлось нейтральным. Лобби противников ядерной энергии утверждало, что правительство занимает проядерную позицию; как и в других странах, в ФРГ поднимаются вопросы, на которые ядерная энергетика не пытается дать удовлетворительные ответы. В мае 1976 г. комиссия по безопасности эксплуатации реакторов ФРГ одобрила проект ядерной станции близ химических предприятий в Людвигсгафене для производства пара и электроэнергии, но рекомендовала перенос места сооружения АЭС на 8 км для уменьшения риска опасных аварий как на АЭС, так и на химических заводах. Можно сказать, что ФРГ придерживается прагматической точки зрения, но в целом способствует развитию ядерной энергетики, поскольку ее фирмы участвуют во многих проектах и экспортируют ядерное оборудование.

Созданные опытно-промышленные быстрые реакторы с жидкометаллическим теплоносителем в целом не удовлетворяют предъявляемым требованиям по коэффициенту воспроизводства и времени удвоения ядерного горючего (15 лет), хотя имеются проектные разработки быстрых реакторов большой мощности [1], в которых намечаются пути улучшения их нейтронно-физических характеристик. Вместе с тем использование жидкометал-лического теплоносителя в быстрых реакторах приводит к усложнению технологической схемы преобразования тепла и увеличению капитальных затрат при создании таких АЭС из-за несовместимости жидких металлов, в частности натрия, с водой, наведенной радиоактивности натрия в первом контуре, необходимости тщательной очистки от примесей, сравнительно высокой температуры плавления и т. д. [7, 8].

Институт ядерной энергетики АН БССР совместно с рядом организаций работает над новым направлением в ядерной энергетике — применением диссоциирующих систем в качестве теплоносителей и рабочих тел АЭС. Выполненный комплекс исследований и проектные разработки АЭС различной мощности показывают [4—6], что применение диссоциирующей четырехокиси азота, обладающей положительными физико-химическими и тешюфизическими свойствами, позволяют создать АЭС по простой одноконтурной схеме с газожидкостным циклом и газоохлаждаемым реактором на быстрых нейтронах. Применение четырехокиси азота позволяет улучшить технико-экономические показатели отдельных узлов и всей станции, а также облегчает техническое решение ряда важных вопросов. Выполненные экспериментальные работы, газодинамические расчеты и проектные разработки показывают, что турбина на N2O4 имеет в 3—4,5 раза меньшую металлоемкость и соответственно габариты, чем на водяном паре. Существует реальная возможность создания одновального турбоагрегата единичной мощностью 2000—3000 Мвт в одном агрегате [8]. Высокая плотность, теплоемкость, теплопроводность к низкая вязкость теплоносителя [12] позволяют резко сократить габариты чи вес теплообменного оборудования, трубопроводов и систем АЭС, а также затраты мощности на прокачку теплоносителя [13].

Проектные разработки и технико-экономические расчеты позволили выявить две области практически равнозначных оптимальных параметров для блока стационарной АЭС мощностью 1000 Мвт (эл.) с быстрым реактором при использовании двух оптимальных видов топливной композиции твэлов: максимальное давление газа в реакторе 150—170 бар, минимальные температурные напоры в регенераторах 15—20 °К, нижнее давление в цикле 1,9—2,1 бар, температура газа на выходе из реактора 700—750 и 530—580 °К (низкотемпературный вариант) и удельная теплонапряженность активной зоны 800—1200 квт/л.

АЭС сооружается блок с быстрым реактором БН-600. Одновременно ведутся проектные разработки более мощного быстрого реактора с натриевым теплоносителем электрической мощностью 1600 МВт.

В Советском Союзе в развитии ядерной энергетики бридерная программа была названа определяющей еще в 1964 г. на III Женевской конференции ООН [1.9, 1.10]. За прошедшие годы для реализации программы натриевых быстрых реакторов в нашей стране были построены опытный реактор БОР-60, демонстрационная АЭС БН-350 и ведутся строительство промышленной АЭС БН-600 и проектные разработки АЭС большой мощности с натриевым бридером БН-1500 (1600) (табл. 3).