Управление тепловыми электростанциями значительно сложнее. Блок «котёл – турбина – генератор – трансформатор» мощностью в несколько сот МВт состоит из большого числа различных агрегатов подготовки и подачи топлива и воды, удаления продуктов сгорания, обеспечения правильных режимов горения в котле и нормальной работы турбины, генератора и трансформатора. Пуск и остановка блока связаны с выполнением многих строго регламентированных операций включения и выключения агрегатов, а экономичная и безаварийная эксплуатация требует взаимосвязанного регулирования многих параметров (например, на блоке 800 Мвт около 1000 управляемых объектов и до 1300 контролируемых параметров). Осуществление этих процессов персоналом посредством обычных контрольно-измерительных приборов и устройств управления крайне затруднительно и ненадёжно, т. к. их число на один блок весьма велико. АСУ «Каскад» решает эту задачу комплексом взаимосвязанных регулирующих, вычислительных, блокирующих, контролирующих и управляющих устройств под наблюдением всего лишь одного инженера-оператора.
Построенная в 1954 под Москвой первая в мире атомная электростанция мощностью всего 5 МВт не могла бы работать без полной автоматизации ядерного реактора. На крупных АЭС автоматизируются не только регулирование мощности, аварийная защита и все другие процессы работы реакторных установок, но также совместная работа установок с поиском оптимального режима каждой из них и станции в целом.
Эффективная совместная работа нескольких электростанций в крупной энергосистеме с большим числом трансформаторных подстанций и разветвлённой высоковольтной сетью линий электропередач протяжённостью в сотни и тысячи км без комплексной автоматизации и телемеханизации практически невозможна. Оптимальное распределение нагрузки между станциями и направление потоков энергии в районы с различными поясами времени и соответствующими сдвигами максимумов потребления, которые, в свою очередь, зависят от многих местных гидрометеорологических и технико-экономических факторов, связаны с необходимостью быстрого ведения сложных расчётов (см. Энергосистемы автоматизация). В международных энергетических объединениях комплексная автоматизация обеспечивает лучшее использование водных и топливных ресурсов во взаимных интересах стран, входящих в энергообъединение.
Автоматизация в различных отраслях
Непрерывно в основном и большинство процессов с химической технологией и труботранспортом сырья и продуктов. Эти процессы составляют основу всех производств химической, нефтехимической, газовой и фармацевтической промышленности, а также водоснабжения, канализации и др. Здесь автоматизируются процессы компенсации изменений подачи и качества исходного сырья, дозирования присадки реагентов, регулирования технологии переработки, транспортирования и фасовки для достижения высоких качественных и экономических показателей, а также предотвращения аварий. Во всех этих производствах автоматизируются пуск и остановка насосных и компрессорных установок, открытие и закрытие вентилей, клапанов, задвижек и другой запорной арматуры; регулирование работы дробилок, мельниц, дозаторов, отстойников, фильтров, смесителей, теплообменников, выпаривателей, холодильников, реакторов и других разнообразных технологических аппаратов и их коммуникаций. Это осуществляется многочисленными средствами автоматического дистанционного контроля и управления, локальными регуляторами и сложными многосвязными системами управления. Успех автоматизации процессов химической технологии в значительной мере определяется наличием соответствующих датчиков температур, уровней, давлений, расходов, состава и свойств перерабатываемых веществ и готовой продукции. Возможность определения широкого диапазона показателей химических процессов и высокая точность их селективности сделали реальной автоматизацию многих процессов.
Глубокий вакуум, высокие и сверхвысокие давления, очень низкие и чрезвычайно высокие температуры, большие скорости реакций, высокая влажность, агрессивность среды, огне- и взрывоопасность и другие особые свойства перерабатываемых веществ и транспортируемых сред нередко крайне неблагоприятны для работы устройств автоматики. В этих условиях особенно хорошо работают приборы пневматической автоматики и, в частности, агрегатный комплекс средств контроля и регулирования «Старт», сочетаемый с другими устройствами. Безопасность работы обеспечивается также системами предупредительной и аварийной сигнализации и различными быстродействующими защитными устройствами. Управление компрессорными и насосными станциями и задвижками трубопроводов большой протяжённости осуществляется устройствами телемеханики.
Контроль основных производственных комплексов и сооружений и управление ими централизуются в диспетчерских пунктах, где на пультах управления или на мнемонических схемах наблюдают эксплуатационные ситуации (работа оборудования, направление потоков, аварийное состояние). Плановые и оперативные расчёты режимов, затрат и выработки ведутся средствами вычислительной техники. При участии технико-экономических служб осуществляются анализ и прогнозирование деятельности предприятия. Наиболее полно автоматизируются заводы взрывчатых веществ, заводы, производящие ракетное топливо, радиоактивные материалы и высокотоксичные химикалии.
К предприятиям с непрерывной технологией относятся также цементное, бетонное, целлюлозно-бумажное производства, где автоматизация наилучшим образом объединяет все процессы в общий поток, стабилизирует качество продукции, повышает коэффициент использования оборудования. Успешно автоматизируются элеваторные зернохранилища, мукомольные мельницы и другие подобные предприятия. Здесь приборы контроля и регулирования повышают качество и бесперебойность работы оборудования, а вычислительная техника способствует улучшению экономических показателей.
Изыскание прогрессивной технологии, которая даёт возможность осуществить комплексную автоматизацию, – главная задача при осуществлении ускоренного развития производства. Так, в горном деле одновременно с дальнейшим совершенствованием механических способов разрушения горных пород развиваются термический, электрический и акустический способы разрушения, создающие условия для эффективной автоматизации. Исключительно велико значение организации непрерывных потоков выемки и транспортирования породы на открытых разработках при достижении больших глубин. Развитие механических комплексов с многоковшовыми экскаваторами, транспортно-отвальными мостами и цепью ленточных конвейеров и элеваторов, объединённых единой системой автоматического управления, наиболее полно отвечает требованиям поточной технологии добычи полезных ископаемых. Создание комплекса надёжных машин непрерывного действия с высокой степенью механизации для открытых горных разработок связано с решением многих сложных задач материаловедения, горной механики, гидравлики и электротехники, динамики горных машин, конструирования и синтеза их приводных и исполнительных механизмов. Комплексная автоматизация подземной добычи угля в шахтах, оборудованных гидрофицированными крепями, проходческими комбайнами, конвейерными линиями и другими механизмами, обеспечивает высокую производительность труда и существенно улучшает его условия. Автоматизация производства охватывает не только подвижные, но также и стационарные механизмы и установки – подъёмные машины грузового ствола, вентиляторы проветривания, насосы водоотлива, электроподстанции, котельные, механизмы разгрузки вагонеток в околоствольном дворе и погрузки угля в железнодорожные вагоны. Диспетчерская служба с высокочастотной сетью шахтной сигнализации повышает безопасность работы. Применение ЭВМ даёт возможность быстро решать сложные инженерные и экономические задачи и улучшить оперативное управление шахтой.
Физические и технические принципы, на которых основана работа горных автоматических агрегатов непрерывного действия, используются также и при создании комплексов машин для строительства каналов, тоннелей, железных и шоссейных дорог, линий труботранспорта, кабельных линий электропередач и связи и других сооружений с большим объёмом земляных работ. В результате существенно сокращается разнотипность землеройного и отвально-транспортного оборудования, унифицируются электро- и гидроприводы, а также многие механизмы, узлы и детали горных и земляных строительных машин, что имеет большое значение при Автоматизация производства
Технология обогащения полезных ископаемых при Автоматизация производства также становится непрерывнопоточной. Объединение отдельных процессов дробления, измельчения, сортировки, обезвоживания и других операций в единый непрерывный поток с автоматическим управлением и контролем основывается на изменениях физико-химических свойств минералов при различных механических, акустических, гидромеханических, тепловых, магнитных и электрических воздействиях. На этой базе создаётся экономичное высокопроизводительное оборудование автоматических обогатительных фабрик, выпускающих сырьё высокого качества, что намного сокращает потери на последующих стадиях его переработки.