La introducción de sistemas de control automático (ACS) para calefacción, ventilación, suministro de agua caliente es el enfoque principal para ahorrar energía térmica. La instalación de sistemas de control automático en puntos de calor individuales, según el Instituto de Ingeniería Térmica de toda Rusia (Moscú), reduce el consumo de calor en el sector residencial en un 5-10% y en locales administrativos en un 40%. El mayor efecto se obtiene debido a la regulación óptima en el período primavera-otoño de la temporada de calefacción, cuando la automatización de los puntos de calefacción central prácticamente no cumple completamente su funcionalidad. En las condiciones del clima continental de los Urales del Sur, cuando durante el día la diferencia de temperatura exterior puede ser de 15-20 ° C, la introducción de sistemas de control automático para calefacción, ventilación y suministro de agua caliente se vuelve muy relevante.
Gestión térmica de edificios
La gestión del régimen térmico se reduce a mantenerlo en un determinado nivel o cambiarlo de acuerdo con una determinada ley.
En los puntos térmicos se regulan principalmente dos tipos de carga térmica: suministro de agua caliente y calefacción.
Para ambos tipos de carga de calor, el ACP debe mantener sin cambios los puntos de referencia para la temperatura del agua de suministro de agua caliente y el aire en las habitaciones calentadas.
Una característica distintiva de la regulación de la calefacción es su gran inercia térmica, mientras que la inercia del sistema de suministro de agua caliente es mucho menor. Por lo tanto, la tarea de estabilizar la temperatura del aire en una habitación con calefacción es mucho más difícil que la tarea de estabilizar la temperatura del agua caliente en un sistema de suministro de agua caliente.
Las principales influencias perturbadoras son las condiciones meteorológicas externas: temperatura exterior, viento, radiación solar.
Existen los siguientes esquemas de control fundamentalmente posibles:
- regulación de la desviación de la temperatura interna de las instalaciones del conjunto al influir en el flujo de agua que ingresa al sistema de calefacción;
- regulación en función de la perturbación de los parámetros externos, lo que lleva a una desviación de la temperatura interna de la establecida;
- regulación en función de los cambios de temperatura exterior e interior de la estancia (por perturbación y por desviación).
Arroz. 2.1 Diagrama estructural de la gestión térmica ambiente por desviación de temperatura ambiente
En la fig. 2.1 muestra un diagrama de bloques del control del régimen térmico de la habitación según la desviación de la temperatura interna del local, y en la fig. 2.2 muestra un diagrama de bloques del control del régimen térmico de la habitación por perturbación de parámetros externos.
Arroz. 2.2. Diagrama estructural del control del régimen térmico de la sala por perturbación de parámetros externos
Los efectos perturbadores internos sobre el régimen térmico del edificio son insignificantes.
Para el método de control de perturbaciones, las siguientes señales se pueden seleccionar como señales para monitorear la temperatura exterior:
- la temperatura del agua que ingresa al sistema de calefacción;
- la cantidad de calor que ingresa al sistema de calefacción:
- consumo de refrigerante
La ACP deberá tomar en cuenta los siguientes modos de operación del sistema de calefacción distrital, en los cuales:
- el control de la temperatura del agua en la fuente de calor no se basa en la temperatura exterior actual, que es el principal factor perturbador de la temperatura interior. La temperatura del agua de la red en la fuente de calor está determinada por la temperatura del aire durante un período prolongado, teniendo en cuenta el pronóstico y la producción de calor disponible del equipo. El retraso en el transporte, medido por el reloj, también conduce a un desajuste entre la temperatura del agua de la red del suscriptor y la temperatura exterior actual;
- los regímenes hidráulicos de las redes de calefacción requieren limitar el consumo máximo y, en ocasiones, mínimo de agua de red para una subestación térmica;
- la carga del suministro de agua caliente tiene un impacto significativo en los modos de funcionamiento de los sistemas de calefacción, lo que lleva a temperaturas del agua variables durante el día en el sistema de calefacción o consumo de agua de red para el sistema de calefacción, según el tipo de sistema de suministro de calor, el esquema para conectar calentadores de agua caliente y el esquema de calefacción.
Sistema de control de perturbaciones
Para un sistema de control de perturbaciones, es característico que:
- hay un dispositivo que mide la magnitud de la perturbación;
- según los resultados de las mediciones, el controlador ejerce un efecto de control sobre el caudal del refrigerante;
- el controlador recibe información sobre la temperatura dentro de la habitación;
- la principal perturbación es la temperatura del aire exterior, que es controlada por el ACP, por lo que la perturbación se denominará controlada.
Variantes de esquemas de control de perturbaciones con las señales de seguimiento anteriores:
- regulación de la temperatura del agua que ingresa al sistema de calefacción de acuerdo con la temperatura exterior actual;
- regulación del caudal de calor suministrado al sistema de calefacción en función de la temperatura exterior actual;
- regulación del consumo de agua de red en función de la temperatura del aire exterior.
Como puede verse en las Figuras 2.1, 2.2, independientemente del método de regulación, el sistema de control automático del suministro de calor debe contener los siguientes elementos principales:
- dispositivos de medición primarios: sensores de temperatura, caudal, presión y presión diferencial;
- dispositivos de medición secundarios;
- mecanismos ejecutivos que contienen órganos reguladores y unidades;
- controladores de microprocesador;
- dispositivos de calefacción (calderas, calentadores, radiadores).
Sensores de suministro de calor ASR
Los principales parámetros del suministro de calor, que se mantienen de acuerdo con la tarea con la ayuda de sistemas de control automático, son ampliamente conocidos.
En los sistemas de calefacción, ventilación y agua caliente, generalmente se miden la temperatura, el flujo, la presión y la caída de presión. En algunos sistemas, se mide la carga de calor. Los métodos y métodos para medir los parámetros de los portadores de calor son tradicionales.
Arroz. 2.3
En la fig. 2.3 muestra los sensores de temperatura de la empresa sueca Tour and Anderson.
Reguladores automáticos
Un regulador automático es una herramienta de automatización que recibe, amplifica y convierte la señal de apagado variable controlada e influye deliberadamente en el objeto regulado.
Actualmente se utilizan principalmente controladores digitales basados en microprocesadores. En este caso, generalmente en un controlador de microprocesador, se implementan varios reguladores para sistemas de calefacción, ventilación y suministro de agua caliente.
La mayoría de los controladores nacionales y extranjeros para sistemas de suministro de calor tienen la misma funcionalidad:
- dependiendo de la temperatura del aire exterior, el regulador proporciona la temperatura necesaria del portador de calor para calentar el edificio de acuerdo con el programa de calefacción, controlando la válvula de control con un accionamiento eléctrico instalado en la tubería de la red de calefacción;
- el ajuste automático del programa de calefacción se realiza de acuerdo con las necesidades de un edificio en particular. Para la mayor eficiencia de ahorro de calor, el programa de suministro se ajusta constantemente teniendo en cuenta las condiciones reales del punto de calor, el clima y las pérdidas de calor en la habitación;
- el ahorro del portador de calor por la noche se logra debido al método de regulación temporal. Cambiar la tarea por una disminución parcial del refrigerante depende de la temperatura exterior para que, por un lado, reduzca el consumo de calor, por otro lado, no se congele y caliente la habitación a tiempo por la mañana. Al mismo tiempo, el momento de encender el modo de calefacción diurna, o calefacción intensiva, se calcula automáticamente para alcanzar la temperatura ambiente deseada en el momento adecuado;
- los controladores permiten garantizar que la temperatura del agua de retorno sea lo más baja posible. Esto proporciona la protección del sistema contra la congelación;
- se realiza la corrección automática configurada en el sistema de agua caliente. Cuando el consumo en el sistema de agua caliente sanitaria es bajo, son aceptables grandes desviaciones de temperatura (banda muerta aumentada). De esta forma, el vástago de la válvula no se cambiará con demasiada frecuencia y se prolongará su vida útil. Cuando aumenta la carga, la zona muerta disminuye automáticamente y aumenta la precisión del control;
- la alarma se dispara cuando se exceden los puntos de ajuste. Normalmente se generan las siguientes alarmas:
- alarma de temperatura, en caso de diferencia entre la temperatura real y la configurada;
- una alarma de la bomba viene en caso de mal funcionamiento;
- señal de alarma del sensor de presión en el tanque de expansión;
- se dispara una alarma de vida útil si el equipo ha llegado al final de su vida útil;
- alarma general - si el controlador ha registrado una o más alarmas;
- los parámetros del objeto regulado se registran y transfieren a una computadora.
Arroz. 2.4
En la fig. Se muestran 2.4 controladores de microprocesador ECL-1000 de Danfoss.
Reguladores
El actuador es uno de los eslabones de los sistemas de control automático diseñados para influir directamente en el objeto de regulación. En el caso general, el dispositivo de accionamiento consta de un mecanismo de accionamiento y un cuerpo de regulación.
Arroz. 2.5
El actuador es la parte de accionamiento del cuerpo regulador (Fig. 2.5).
En los sistemas automáticos de control del suministro de calor, se utilizan principalmente motores eléctricos (electromagnéticos y eléctricos).
El cuerpo regulador está diseñado para cambiar el flujo de materia o energía en el objeto de regulación. Hay cuerpos reguladores de dosificación y aceleración. Los dispositivos de dosificación incluyen dispositivos que cambian el caudal de una sustancia al cambiar el rendimiento de las unidades (dosificadores, alimentadores, bombas).
Arroz. 2.6
Los reguladores de estrangulación (Fig. 2.6) son una resistencia hidráulica variable que cambia el caudal de la sustancia cambiando su área de flujo. Estos incluyen válvulas de control, elevadores, amortiguadores secundarios, grifos, etc.
Los reguladores se caracterizan por muchos parámetros, los principales son: caudal K v , presión nominal P y , caída de presión en el regulador D y y paso nominal D y .
Además de los parámetros anteriores del cuerpo regulador, que determinan principalmente su diseño y dimensiones, existen otras características que se tienen en cuenta a la hora de elegir un cuerpo regulador, dependiendo de las condiciones específicas de su uso.
La más importante es la característica de flujo, que establece la dependencia del flujo en relación con el movimiento de la válvula a una caída de presión constante.
Las válvulas de control del acelerador generalmente se perfilan con una característica de flujo lineal o de igual porcentaje.
Con una característica de ancho de banda lineal, el aumento en el ancho de banda es proporcional al incremento en el movimiento de la puerta.
Con una característica de ancho de banda de igual porcentaje, el incremento del ancho de banda (cuando cambia el movimiento del obturador) es proporcional al valor actual del ancho de banda.
Bajo condiciones de operación, el tipo de característica de flujo cambia dependiendo de la caída de presión a través de la válvula. Cuando está asistida, la válvula de control se caracteriza por una característica de flujo, que es la dependencia del caudal relativo del medio en el grado de apertura del cuerpo de regulación.
El valor más pequeño del caudal, en el que la característica de caudal permanece dentro de la tolerancia especificada, se evalúa como caudal mínimo.
En muchas aplicaciones de automatización de procesos industriales, el regulador debe tener un amplio rango de rendimiento, que es la relación entre el rendimiento nominal y el rendimiento mínimo.
Una condición necesaria para el funcionamiento fiable de un sistema de control automático es la elección correcta de la forma de la característica de flujo de la válvula de control.
Para un sistema específico, la característica de flujo está determinada por los valores de los parámetros del medio que fluye a través de la válvula y su característica de rendimiento. En general, la característica de flujo difiere de la característica de flujo, ya que los parámetros del medio (principalmente presión y caída de presión) generalmente dependen del caudal. Por lo tanto, la tarea de elegir las características de flujo preferidas de la válvula de control se divide en dos etapas:
- selección de la forma de las características de flujo, asegurando la constancia del coeficiente de transmisión de la válvula de control en todo el rango de cargas;
- selección de la forma de la característica de caudal, que proporciona la forma deseada de la característica de flujo para los parámetros dados del medio.
Al modernizar los sistemas de suministro de calefacción, ventilación y agua caliente, se especifican las dimensiones de una red típica, la presión disponible y la presión inicial del medio, el cuerpo regulador se elige de modo que, con un caudal mínimo a través de la válvula, la pérdida en corresponde al exceso de presión del medio desarrollado por la fuente, y la forma de la característica de flujo está casi dada. El método de cálculo hidráulico al elegir una válvula de control es bastante laborioso.
AUZhKH trust 42, en colaboración con SUSU, ha desarrollado un programa para calcular y seleccionar organismos reguladores para los sistemas de suministro de agua caliente y calefacción más comunes.
Bombas circulares
Independientemente del esquema para conectar la carga de calor, se instala una bomba de circulación en el circuito del sistema de calefacción (Fig. 2.7).
Arroz. 2.7. Bomba circular (Grundfog).
Se compone de un controlador de velocidad, un motor eléctrico y la propia bomba. La bomba de circulación moderna es una bomba de rotor húmedo con rotor húmedo que no requiere mantenimiento. El control del motor generalmente se realiza mediante un controlador de velocidad electrónico diseñado para optimizar el rendimiento de la bomba que opera en condiciones de mayores perturbaciones externas que afectan el sistema de calefacción.
La acción de la bomba de circulación se basa en la dependencia de la presión del rendimiento de la bomba y, por regla general, tiene un carácter cuadrático.
Parámetros de la bomba de circulación:
- actuación;
- presión máxima;
- velocidad;
- rango de velocidad.
AUZhKH trust 42 tiene la información necesaria sobre el cálculo y la selección de bombas de circulación y puede proporcionar el asesoramiento necesario.
Intercambiadores de calor
Los elementos más importantes del suministro de calor son los intercambiadores de calor. Hay dos tipos de intercambiadores de calor: tubulares y de placas. Simplificado, un intercambiador de calor tubular se puede representar como dos tubos (un tubo está dentro del otro rugoso). El intercambiador de calor de placas es un intercambiador de calor compacto ensamblado en un marco adecuado de placas corrugadas equipado con sellos. Los intercambiadores de calor tubulares y de placas se utilizan para el suministro de agua caliente, calefacción y ventilación. Los principales parámetros de cualquier intercambiador de calor son:
- energía;
- Coeficiente de transferencia de calor;
- pérdida de presión;
- temperatura máxima de funcionamiento;
- presión máxima de trabajo;
- caudal máximo.
Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos tienen una baja eficiencia debido a las bajas tasas de flujo de agua en los tubos y el espacio anular. Esto conduce a valores bajos del coeficiente de transferencia de calor y, como resultado, a dimensiones excesivamente grandes. Durante el funcionamiento de los intercambiadores de calor, son posibles depósitos significativos en forma de incrustaciones y productos de corrosión. En los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, la eliminación de depósitos es muy difícil.
En comparación con los intercambiadores de calor tubulares, los intercambiadores de calor de placas se caracterizan por una mayor eficiencia debido a una mejor transferencia de calor entre las placas, en las que el refrigerante turbulento fluye a contracorriente. Además, la reparación del intercambiador de calor es bastante simple y económica.
Los intercambiadores de calor de placas resuelven con éxito los problemas de preparación de agua caliente en puntos de calefacción prácticamente sin pérdida de calor, por lo que se utilizan activamente en la actualidad.
El principio de funcionamiento de los intercambiadores de calor de placas es el siguiente. Los líquidos involucrados en el proceso de transferencia de calor se introducen a través de las boquillas en el intercambiador de calor (Fig. 2.8).
Arroz. 2.8
Juntas, instaladas de manera especial, aseguran la distribución de líquidos en los canales apropiados, eliminando la posibilidad de mezcla de flujos. El tipo de ondulaciones en las placas y la configuración del canal se seleccionan de acuerdo con el paso libre requerido entre las placas, asegurando así condiciones óptimas para el proceso de intercambio de calor.
Arroz. 2.9
El intercambiador de calor de placas (Fig. 2.9) consiste en un conjunto de placas de metal corrugado con orificios en las esquinas para el paso de dos fluidos. Cada placa está equipada con una junta que limita el espacio entre las placas y asegura el flujo de líquidos en este canal. El caudal de los refrigerantes, las propiedades físicas de los líquidos, las pérdidas de presión y las condiciones de temperatura determinan el número y el tamaño de las placas. Su superficie ondulada contribuye a un aumento del flujo turbulento. En contacto en direcciones de intersección, las ondulaciones soportan las placas, que se encuentran en condiciones de diferente presión de ambos refrigerantes. Para cambiar la capacidad (aumentar la carga de calor), se debe agregar una cierta cantidad de placas al paquete del intercambiador de calor.
Resumiendo lo anterior, observamos que las ventajas de los intercambiadores de calor de placas son:
- compacidad. Los intercambiadores de calor de placas son más de tres veces más compactos que los intercambiadores de calor de carcasa y tubos y más de seis veces más ligeros con la misma potencia;
- facilidad de instalación. Los intercambiadores de calor no requieren una base especial;
- bajos costos de mantenimiento. El flujo altamente turbulento da como resultado un bajo grado de contaminación. Los nuevos modelos de intercambiadores de calor están diseñados para extender el período de operación, que no requiere reparación, tanto como sea posible. La limpieza y revisión lleva poco tiempo, ya que en los intercambiadores de calor se saca cada lámina calefactora, que se puede limpiar individualmente;
- uso eficiente de la energía térmica. El intercambiador de calor de placas tiene un alto coeficiente de transferencia de calor, transfiere calor de la fuente al consumidor con bajas pérdidas;
- fiabilidad;
- la capacidad de aumentar significativamente la carga térmica agregando una cierta cantidad de placas.
El régimen de temperatura del edificio como objeto de regulación.
Cuando se describen procesos tecnológicos de suministro de calor, se utilizan esquemas de diseño de estática que describen estados estables y esquemas de diseño de dinámica que describen modos transitorios.
Los esquemas de diseño del sistema de suministro de calor determinan la relación entre los efectos de entrada y salida en el objeto de control bajo las principales perturbaciones internas y externas.
Un edificio moderno es un sistema complejo de calor y energía; por lo tanto, se introducen supuestos simplificadores para describir el régimen de temperatura de un edificio.
- Para edificios civiles de varias plantas, se localiza la parte del edificio para la que se realiza el cálculo. Dado que el régimen de temperatura en el edificio varía en función de la planta, la disposición horizontal del local, el régimen de temperatura se calcula para uno o varios de los locales más favorablemente ubicados.
- El cálculo de la transferencia de calor por convección en una habitación se deriva de la suposición de que la temperatura del aire en cada momento es la misma en todo el volumen de la habitación.
- Al determinar la transferencia de calor a través de recintos exteriores, se supone que el recinto o su parte característica tienen la misma temperatura en planos perpendiculares a la dirección del flujo de aire. Luego, el proceso de transferencia de calor a través de los recintos exteriores se describirá mediante una ecuación de conducción de calor unidimensional.
- El cálculo de la transferencia de calor radiante en una habitación también permite una serie de simplificaciones:
a) consideramos que el aire de la habitación es un medio radiante;
b) despreciamos los reflejos múltiples de los flujos radiantes de las superficies;
c) las formas geométricas complejas se reemplazan por otras más simples. - Parámetros de clima exterior:
a) si el régimen de temperatura del local se calcula en valores extremos de los indicadores climáticos exteriores que son posibles en un área determinada, entonces la protección térmica de las cercas y la potencia del sistema de control de microclima garantizarán el cumplimiento estable de la condiciones especificadas;
b) si aceptamos requisitos más suaves, entonces en la habitación en algunos momentos habrá desviaciones de las condiciones de diseño.
Por lo tanto, al asignar las características de diseño del clima exterior, es obligatorio tener en cuenta la seguridad de las condiciones internas.
Los especialistas de AUZhKH Trust 42, junto con los científicos de SUSU, han desarrollado un programa de computadora para calcular los modos de operación estáticos y dinámicos de los bujes de los suscriptores.
Arroz. 2.10
En la fig. 2.10 muestra los principales factores perturbadores que actúan sobre el objeto de regulación (habitación). La fuente de calor Q, proveniente de la fuente de calor, realiza las funciones de una acción de control para mantener la temperatura ambiente T pom a la salida del objeto. La temperatura exterior T nar, la velocidad del viento V viento, la radiación solar J rad, la pérdida de calor interna Q en el interior son influencias perturbadoras. Todos estos efectos son funciones del tiempo y son aleatorios. La tarea se complica por el hecho de que los procesos de transferencia de calor no son estacionarios y se describen mediante ecuaciones diferenciales en derivadas parciales.
A continuación, se muestra un esquema de diseño simplificado del sistema de calefacción, que describe con precisión las condiciones térmicas estáticas en el edificio y también le permite evaluar cualitativamente el impacto de las principales perturbaciones en la dinámica de la transferencia de calor, para implementar los principales métodos para regular el Procesos de calefacción de espacios.
Actualmente, los estudios de sistemas no lineales complejos (estos incluyen procesos de transferencia de calor en una habitación con calefacción) se llevan a cabo utilizando métodos de modelado matemático. El uso de tecnología informática para estudiar la dinámica del proceso de calentamiento de espacios y los posibles métodos de control es un método de ingeniería eficaz y conveniente. La efectividad del modelado radica en el hecho de que la dinámica de un sistema real complejo puede estudiarse usando programas de aplicación relativamente simples. El modelado matemático le permite explorar el sistema cambiando continuamente sus parámetros, así como influencias perturbadoras. El uso de paquetes de software de modelado para estudiar el proceso de calentamiento es especialmente valioso, ya que el estudio por métodos analíticos resulta muy laborioso y completamente inadecuado.
Arroz. 2.11
En la fig. 2.11 muestra fragmentos del esquema de diseño del modo estático del sistema de calefacción.
La figura tiene los siguientes símbolos:
- t 1 (T n) - la temperatura del agua de la red en la línea de suministro de la red eléctrica;
- T n (t) - temperatura exterior;
- U - relación de mezcla de la unidad de mezcla;
- φ - consumo relativo de agua de red;
- ΔT - diferencia de temperatura de diseño en el sistema de calefacción;
- δt es la diferencia de temperatura calculada en la red de calefacción;
- T in - temperatura interna de las habitaciones con calefacción;
- G - consumo de agua de red en el punto de calefacción;
- D p - caída de presión de agua en el sistema de calefacción;
- t - tiempo.
Con la entrada del suscriptor con el equipo instalado para la carga de calefacción Q 0 calculada dada y la programación diaria de la carga de suministro de agua caliente Q r, el programa le permite resolver cualquiera de las siguientes tareas.
A una temperatura exterior arbitraria T n:
- determine la temperatura interna de las instalaciones calentadas T en, mientras que los especificados son el flujo de agua de la red o la entrada G con y el gráfico de temperatura en la línea de suministro;
- determinar el consumo de agua de la red para la entrada G c, requerida para proporcionar una temperatura interna dada de las instalaciones calentadas T en un gráfico de temperatura conocido de la red de calefacción;
- determine la temperatura del agua requerida en la línea de suministro de la red de calefacción t 1 (gráfico de temperatura de la red) para garantizar la temperatura interna especificada de las habitaciones calentadas T en un caudal dado de agua de la red G s. Estas tareas se resuelven para cualquier esquema de conexión del sistema de calefacción (dependiente, independiente) y cualquier esquema de conexión del suministro de agua caliente (serie, paralelo, mixto).
Además de los parámetros anteriores, se determinan las tasas de flujo y las temperaturas del agua en todos los puntos característicos del esquema, las tasas de flujo de calor para el sistema de calefacción y las cargas térmicas de ambas etapas del calentador, y las pérdidas de presión de los portadores de calor en ellas. El programa le permite calcular los modos de entradas de abonados con cualquier tipo de intercambiadores de calor (carcasa y tubos o placas).
Arroz. 2.12
En la fig. 2.12 muestra fragmentos del esquema de diseño del modo dinámico del sistema de calefacción.
El programa de cálculo del régimen térmico dinámico del edificio permite la entrada del abonado con el equipo seleccionado para una determinada carga térmica de diseño Q 0 para resolver cualquiera de las siguientes tareas:
- cálculo del esquema de control para el régimen térmico de la habitación según la desviación de su temperatura interna;
- cálculo del esquema de control para el régimen térmico de la habitación según la perturbación de los parámetros externos;
- cálculo del régimen térmico del edificio con métodos de regulación cualitativos, cuantitativos y combinados;
- cálculo del controlador óptimo con características estáticas no lineales de elementos reales del sistema (sensores, válvulas de control, intercambiadores de calor, etc.);
- con una temperatura exterior arbitrariamente variable en el tiempo T n (t), es necesario:
- determine el cambio en el tiempo de la temperatura interna de las instalaciones calentadas T en;
- determine el cambio en el tiempo del flujo de agua de la red pa entrada G con requerido para proporcionar una temperatura interna dada de las instalaciones calentadas T en un gráfico de temperatura arbitrario de la red de calefacción;
- determine el cambio en el tiempo de la temperatura del agua en la línea de suministro de la red de calefacción t 1 (t).
Estas tareas se resuelven para cualquier esquema de conexión del sistema de calefacción (dependiente, independiente) y cualquier esquema de conexión del suministro de agua caliente (serie, paralelo, mixto).
Implementación de ASR para suministro de calor en edificios residenciales
Arroz. 2.13
En la fig. 2.13 muestra un diagrama esquemático de un sistema de control automático para calefacción y suministro de agua caliente en un punto de calefacción individual (ITP) con conexión dependiente del sistema de calefacción y un esquema de dos etapas de calentadores de agua. Fue montado por AUZhKH trust 42, pasó pruebas y controles operativos. Este sistema es aplicable a cualquier esquema de conexión para sistemas de calefacción y agua caliente de este tipo.
La tarea principal de este sistema es mantener una determinada dependencia del cambio en el consumo de agua de red para el sistema de suministro de calefacción y agua caliente de la temperatura del aire exterior.
La conexión del sistema de calefacción del edificio a las redes de calefacción se realiza de acuerdo con un esquema dependiente con mezcla de bombas. Para la preparación de agua caliente para las necesidades de suministro de agua caliente, se prevé instalar calentadores de placas conectados a la red de calefacción según un esquema mixto de dos etapas.
El sistema de calefacción del edificio es un sistema vertical de dos tubos con una distribución inferior de tuberías principales.
El sistema de control automático del suministro de calor del edificio incluye soluciones para:
- para el control automático del funcionamiento del circuito de suministro de calor externo;
- para el control automático del funcionamiento del circuito interno del sistema de calefacción del edificio;
- crear un modo de comodidad en el local;
- para el control automático del funcionamiento del intercambiador de calor ACS.
El sistema de calefacción está equipado con un controlador de temperatura del agua basado en microprocesador para el circuito de calefacción del edificio (circuito interno), completo con sensores de temperatura y una válvula de control motorizada. Dependiendo de la temperatura del aire exterior, el dispositivo de control asegura la temperatura requerida del refrigerante para calentar el edificio de acuerdo con el programa de calefacción, controlando la válvula de control con un accionamiento eléctrico instalado en una tubería directa desde la red de calefacción. Para limitar la temperatura máxima del agua de retorno devuelta a la red de calefacción, se envía al controlador del microprocesador una señal de un sensor de temperatura instalado en la tubería de agua de retorno a la red de calefacción. El controlador de microprocesador protege el sistema de calefacción de la congelación. Para mantener una presión diferencial constante, se proporciona un regulador de presión diferencial en la válvula de control de temperatura.
Para controlar automáticamente la temperatura del aire en las instalaciones del edificio, el proyecto prevé termostatos en los dispositivos de calefacción. Los termorreguladores aportan confort y ahorran energía térmica.
Para mantener una diferencia de presión constante entre las tuberías directas y de retorno del sistema de calefacción, se instala un regulador de presión diferencial.
Para controlar automáticamente el funcionamiento del intercambiador de calor, se instala un controlador de temperatura automático en el agua de calefacción, que cambia el suministro de agua de calefacción según la temperatura del agua calentada que ingresa al sistema de ACS.
De acuerdo con los requisitos de las "Reglas para la contabilidad de energía térmica y refrigerante" de 1995, la contabilidad comercial de energía térmica se llevó a cabo en la entrada de la red de calefacción a la ITP por medio de un medidor de calor instalado en la tubería de suministro desde la red de calefacción y un medidor de volumen instalado en la tubería de retorno a la red de calefacción.
El medidor de calor incluye:
- medidor de corriente;
- UPC;
- dos sensores de temperatura.
El controlador de microprocesador proporciona indicación de parámetros:
- cantidad de calor;
- la cantidad de refrigerante;
- temperatura refrescante;
- diferencia de temperatura;
- tiempo de funcionamiento del medidor de calor.
Todos los elementos de los sistemas de control automático y el suministro de agua caliente se fabrican con equipos de Danfoss.
El controlador de microprocesador ECL 9600 está diseñado para controlar el régimen de temperatura del agua en sistemas de suministro de agua caliente y calefacción en dos circuitos independientes y se utiliza para la instalación en puntos de calefacción.
El regulador tiene salidas de relé para controlar válvulas de control y bombas de circulación.
Elementos que se conectarán al controlador ECL 9600:
- sensor de temperatura del aire exterior ESMT;
- sensor de temperatura en el suministro de refrigerante en el circuito de circulación 2, ESMA/C/U;
- accionamiento reversible de la válvula de control de la serie AMB o AMV (220 V).
Además, opcionalmente se pueden adjuntar los siguientes elementos:
- sensor de temperatura del agua de retorno del circuito de circulación, ESMA/C/U;
- Sensor de temperatura del aire interior ESMR.
El controlador de microprocesador ECL 9600 tiene temporizadores analógicos o digitales incorporados y una pantalla LCD para facilitar el mantenimiento.
El indicador incorporado sirve para la observación visual de los parámetros y el ajuste.
Cuando se conecta un sensor de temperatura del aire interior ESMR/F, la temperatura del medio de calefacción se corrige automáticamente en el suministro al sistema de calefacción.
El controlador puede limitar el valor de la temperatura del agua de retorno del circuito de circulación en modo seguimiento en función de la temperatura exterior (limitación proporcional) o establecer un valor constante para la limitación máxima o mínima de la temperatura del agua de retorno del circuito de circulación.
Funciones de confort y ahorro de calor:
- bajar la temperatura en el sistema de calefacción por la noche y en función de la temperatura exterior o según el valor de reducción establecido;
- la capacidad de operar el sistema con mayor potencia después de cada período de disminución de la temperatura en el sistema de calefacción (calentamiento rápido de la habitación);
- la posibilidad de apagado automático del sistema de calefacción a una determinada temperatura exterior establecida (apagado de verano);
- la capacidad de trabajar con varios tipos de actuadores mecanizados de la válvula de control;
- control remoto del controlador mediante ESMF/ECA 9020.
Funciones de protección:
- limitar las temperaturas máximas y mínimas del agua suministrada al circuito de circulación;
- control de bombas, paseo periódico en verano;
- protección del sistema de calefacción contra la congelación;
- la posibilidad de conectar un termostato de seguridad.
Equipos modernos para sistemas automáticos de control de suministro de calor.
Las empresas nacionales y extranjeras ofrecen una amplia gama de equipos modernos para sistemas automáticos de control de suministro de calor con casi la misma funcionalidad:
- Control de calefacción:
- Amortiguación de la temperatura exterior.
- Efecto Lunes.
- Restricciones lineales.
- Límites de temperatura de retorno.
- Corrección de temperatura ambiente.
- Horario de alimentación autocorregible.
- Optimización del tiempo de arranque.
- Modo económico por la noche.
- Gestión ACS:
- Función de carga baja.
- Límite de temperatura del agua de retorno.
- Temporizador separado.
- Mando de bomba:
- Protección contra congelamiento.
- Apague la bomba.
- Cambio de bomba.
- Alarmas:
- De la bomba.
- Temperatura muy fría.
- General.
Los conjuntos de equipos de suministro de calor de empresas conocidas, Danfoss (Dinamarca), Alfa Laval (Suecia), Tour y Anderson (Suecia), Raab Karcher (Alemania), Honeywell (EE. UU.) generalmente incluyen los siguientes instrumentos y dispositivos para control y contabilidad sistemas
- Equipos para la automatización del punto de calefacción del edificio:
- Equipos de medición de calor.
- Equipo auxiliar.
- Revisar válvulas.
- Las válvulas de bola se instalan para el cierre hermético de los elevadores y para el drenaje del agua. Al mismo tiempo, en estado abierto, durante el funcionamiento del sistema, las válvulas de bola prácticamente no crean resistencia adicional. También se pueden instalar en todos los ramales a la entrada del edificio y en la subestación.
- Drene las válvulas de bola.
- Se instala una válvula de retención para evitar que entre agua en la línea de retorno desde la línea de suministro cuando la bomba está parada.
- El filtro de malla, con una válvula de bola en el desagüe, en la entrada al sistema proporciona la purificación del agua a partir de suspensiones sólidas.
- Las salidas de aire automáticas proporcionan una liberación de aire automática al llenar el sistema de calefacción, así como durante el funcionamiento del sistema de calefacción.
- Radiadores.
- Convectores.
- Intercomunicadores ("Vika" AUZhKH trust 42).
El AUZhKH de trust 42 analizó la funcionalidad de los equipos de sistemas automáticos de control de suministro de calor de las empresas más famosas: Danfoss, Tour y Anderson, Honeywell. Los empleados del fideicomiso pueden brindar asesoramiento calificado sobre la implementación de los equipos de estas empresas.
Un servicio público importante en las ciudades modernas es el suministro de calor. El sistema de suministro de calor sirve para satisfacer las necesidades de la población en servicios de calefacción para edificios residenciales y públicos, suministro de agua caliente (calentamiento de agua) y ventilación.
El sistema moderno de suministro de calor urbano incluye los siguientes elementos principales: una fuente de calor, redes y dispositivos de transmisión de calor, así como equipos y dispositivos que consumen calor: sistemas de calefacción, ventilación y suministro de agua caliente.
Los sistemas de calefacción urbana se clasifican según los siguientes criterios:
- - grado de centralización;
- - tipo de refrigerante;
- - método de generación de energía térmica;
- - método de suministro de agua para suministro de agua caliente y calefacción;
- - el número de tuberías de redes de calefacción;
- - una forma de proporcionar a los consumidores energía térmica, etc.
Por grado de centralización suministro de calor distinguir dos tipos principales:
- 1) sistemas de suministro de calor centralizados, que se han desarrollado en ciudades y distritos con edificios predominantemente de varios pisos. Entre ellos se encuentran: suministro de calor centralizado altamente organizado basado en la generación combinada de calor y electricidad en CHP: calefacción urbana y calefacción urbana a partir de calderas de calefacción industrial y calefacción urbana;
- 2) suministro de calor descentralizado desde pequeñas plantas de calderas contiguas (adjuntas, sótano, techo), dispositivos de calefacción individuales, etc.; al mismo tiempo, no hay redes de calefacción y pérdidas asociadas de energía térmica.
Por tipo de refrigerante Distinguir entre sistemas de calentamiento de agua y vapor. En los sistemas de calefacción por vapor, el vapor sobrecalentado actúa como portador de calor. Estos sistemas se utilizan principalmente con fines tecnológicos en la industria, la industria energética. Para las necesidades de suministro de calor comunal de la población debido al mayor peligro durante su operación, prácticamente no se utilizan.
En los sistemas de calentamiento de agua, el portador de calor es agua caliente. Estos sistemas se utilizan principalmente para el suministro de energía térmica a los consumidores urbanos, para el suministro de agua caliente y calefacción y, en algunos casos, para procesos tecnológicos. En nuestro país, los sistemas de calentamiento de agua representan más de la mitad de todas las redes de calefacción.
Por método de generación de energía térmica distinguir:
- - Generación combinada de calor y electricidad en plantas combinadas de calor y electricidad. En este caso, el calor del vapor térmico de trabajo se utiliza para generar electricidad cuando el vapor se expande en las turbinas, y luego el calor restante del vapor de escape se utiliza para calentar agua en los intercambiadores de calor que componen los equipos de calefacción de la CHP. El agua caliente se utiliza para calentar a los consumidores urbanos. Por lo tanto, en una planta CHP, el calor de alto potencial se usa para generar electricidad y el calor de bajo potencial se usa para el suministro de calor. Este es el significado energético de la generación combinada de calor y electricidad, que proporciona una reducción significativa del consumo específico de combustible en la producción de calor y electricidad;
- - generación separada de energía térmica, cuando el calentamiento de agua en plantas de calderas (centrales térmicas) se separa de la generación de energía eléctrica.
Por método de suministro de agua para el suministro de agua caliente, los sistemas de calentamiento de agua se dividen en abiertos y cerrados. En los sistemas de calefacción de agua abiertos, el agua caliente se suministra a los grifos del sistema de suministro de agua caliente local directamente desde las redes de calefacción. En los sistemas cerrados de calentamiento de agua, el agua de las redes de calefacción se usa solo como medio de calentamiento para calentar en calentadores de agua: intercambiadores de calor (calderas) de agua del grifo, que luego ingresa al sistema local de suministro de agua caliente.
Por número de tuberías Hay sistemas de suministro de calor monotubo, bitubo y multitubo.
Por manera de proporcionar a los consumidores con energía térmica, se distinguen los sistemas de suministro de calor de una y varias etapas, según los esquemas para conectar suscriptores (consumidores) a redes de calefacción. Los nodos para conectar los consumidores de calor a las redes de calefacción se denominan entradas de abonado. A la entrada de abonado de cada edificio se instalan termos de agua caliente, ascensores, bombas, grifería, instrumentación para regular los parámetros y caudal del refrigerante según grifería local de calefacción y agua. Por lo tanto, a menudo una entrada de suscriptor se denomina punto de calefacción local (MTP). Si se está construyendo una entrada de suscriptor para una instalación separada, se denomina punto de calefacción individual (ITP).
Al organizar sistemas de suministro de calor de una sola etapa, los consumidores de calor se conectan directamente a las redes de calor. Tal conexión directa de los dispositivos de calefacción limita los límites de presión permisible en las redes de calefacción, ya que la alta presión requerida para transportar el refrigerante a los consumidores finales es peligrosa para los radiadores de calefacción. Debido a esto, los sistemas de una sola etapa se utilizan para suministrar calor a un número limitado de consumidores desde salas de calderas con redes de calefacción de corta longitud.
En los sistemas de etapas múltiples, entre la fuente de calor y los consumidores, se colocan centros de calefacción central (CHP) o puntos de control y distribución (CDP), en los que los parámetros del refrigerante se pueden cambiar a pedido de los consumidores locales. Los centros de distribución y calefacción central están equipados con unidades de bombeo y calentamiento de agua, accesorios de control y seguridad, instrumentación diseñada para proporcionar a un grupo de consumidores en un barrio o distrito energía térmica de los parámetros requeridos. Con la ayuda de instalaciones de bombeo o calentamiento de agua, las tuberías principales (primera etapa) se aíslan hidráulicamente parcial o totalmente de las redes de distribución (segunda etapa). Desde CHP o KRP, se suministra un portador de calor con parámetros aceptables o establecidos a través de tuberías comunes o separadas de la segunda etapa al MTP de cada edificio para consumidores locales. Al mismo tiempo, en el MTP solo se lleva a cabo la mezcla de ascensores del agua de retorno de las instalaciones de calefacción locales, la regulación local del consumo de agua para el suministro de agua caliente y la contabilidad del consumo de calor.
La organización del aislamiento hidráulico completo de las redes de calor de la primera y segunda etapa es la medida más importante para mejorar la confiabilidad del suministro de calor y aumentar el rango de transporte de calor. Los sistemas de suministro de calor de etapas múltiples con calefacción central y centros de distribución permiten reducir decenas de veces la cantidad de calentadores de agua locales, bombas de circulación y controladores de temperatura instalados en el MTP con un sistema de una etapa. En el centro de calefacción central, es posible organizar el tratamiento del agua del grifo local para evitar la corrosión de los sistemas de suministro de agua caliente. Finalmente, durante la construcción de los centros de distribución y calefacción central, los costos operativos unitarios y los costos de mantenimiento de personal para el servicio de equipos en el MTP se reducen significativamente.
La energía térmica en forma de agua caliente o vapor se transporta desde una central térmica o sala de calderas a los consumidores (a edificios residenciales, edificios públicos y empresas industriales) a través de tuberías especiales: redes de calefacción. La ruta de las redes de calor en ciudades y otros asentamientos debe proporcionarse en los carriles técnicos asignados para redes de ingeniería.
Las redes de calefacción modernas de los sistemas urbanos son estructuras de ingeniería complejas. Su longitud desde la fuente hasta los consumidores es de decenas de kilómetros, y el diámetro de la red eléctrica alcanza los 1400 mm. La estructura de las redes térmicas incluye tuberías de calor; compensadores que perciben alargamientos de temperatura; equipos de seccionamiento, regulación y seguridad instalados en cámaras o pabellones especiales; estaciones de bombeo; puntos de calefacción urbana (RTP) y puntos de calefacción (TP).
Las redes de calefacción se dividen en principales, colocadas en las direcciones principales del asentamiento, distribución, dentro del barrio, microdistrito, y sucursales a edificios individuales y suscriptores.
Los esquemas de redes térmicas se utilizan, por regla general, haz. Para evitar interrupciones en el suministro de calor al consumidor, está previsto conectar las redes principales individuales entre sí, así como instalar puentes entre las ramas. En las grandes ciudades, en presencia de varias fuentes de calor grandes, se construyen redes de calor más complejas según el esquema de anillo.
Para garantizar el funcionamiento confiable de dichos sistemas, es necesaria su construcción jerárquica, en la que todo el sistema se divide en varios niveles, cada uno de los cuales tiene su propia tarea, cuyo valor disminuye desde el nivel superior hasta el inferior. El nivel jerárquico superior está formado por fuentes de calor, el siguiente nivel son las redes principales de calefacción con RTP, el inferior son las redes de distribución con entradas de suscriptores de consumidores. Las fuentes de calor suministran agua caliente a una determinada temperatura y una determinada presión a las redes de calefacción, aseguran la circulación del agua en la instalación y mantienen en ella la presión hidrodinámica y estática adecuadas. Disponen de plantas especiales de tratamiento de agua, donde se realiza la depuración química y la desaireación del agua. Los principales flujos de portadores de calor se transportan a través de las principales redes de calor a los nodos de consumo de calor. En el RTP, el refrigerante se distribuye entre los distritos, se mantienen regímenes hidráulicos y térmicos autónomos en las redes de los distritos. La organización de la construcción jerárquica de los sistemas de suministro de calor asegura su controlabilidad durante la operación.
Para controlar los modos hidráulico y térmico del sistema de suministro de calor, está automatizado y la cantidad de calor suministrado se regula de acuerdo con los estándares de consumo y los requisitos del suscriptor. La mayor cantidad de calor se gasta en calentar edificios. La carga de calefacción cambia con la temperatura exterior. Para mantener la conformidad del suministro de calor a los consumidores, utiliza la regulación central de las fuentes de calor. No es posible lograr un suministro de calor de alta calidad utilizando solo la regulación central, por lo tanto, se utiliza una regulación automática adicional en los puntos de calefacción y los consumidores. El consumo de agua para el suministro de agua caliente cambia constantemente y, para mantener un suministro de calor estable, el modo hidráulico de las redes de calor se regula automáticamente y la temperatura del agua caliente se mantiene constante e igual a 65 ° C.
Los principales problemas sistémicos que complican la organización de un mecanismo efectivo para el funcionamiento del suministro de calor en las ciudades modernas incluyen los siguientes:
- - desgaste físico y moral significativo de los equipos de los sistemas de suministro de calor;
- - alto nivel de pérdidas en las redes de calor;
- - falta masiva de medidores de energía térmica y reguladores de suministro de calor entre los residentes;
- - cargas térmicas sobreestimadas de los consumidores;
- - imperfección de la base normativo-legal y legislativa.
Los equipos de las centrales térmicas y las redes de calefacción tienen un alto grado de desgaste de media en Rusia, alcanzando el 70%. El número total de salas de calderas de calefacción está dominado por pequeños e ineficientes, el proceso de reconstrucción y liquidación avanza muy lentamente. El aumento de las capacidades térmicas anualmente va a la zaga de las cargas crecientes en 2 veces o más. Debido a las interrupciones sistemáticas en el suministro de combustible para calderas en muchas ciudades, anualmente surgen serias dificultades en el suministro de calor de áreas residenciales y casas. El lanzamiento de los sistemas de calefacción en el otoño se extiende durante varios meses, los locales residenciales "subcalentados" en el invierno se han convertido en la norma, no en la excepción; la tasa de reemplazo de equipos está disminuyendo, la cantidad de equipos en estado de emergencia está aumentando. Esto predeterminó en los últimos años un fuerte aumento en la tasa de accidentes de los sistemas de suministro de calor.
El artículo está dedicado al uso del modo de rastreo del sistema SCADA para el control remoto operativo de las instalaciones de calefacción urbana en la ciudad. La instalación donde se implementó el proyecto descrito se encuentra en el sur de la región de Arkhangelsk (la ciudad de Velsk). El proyecto prevé el control operativo y la gestión del proceso de preparación y distribución de calor para calefacción y suministro de agua caliente a las instalaciones vitales de la ciudad.
CJSC SpetsTeploStroy, Yaroslavl
Planteado del problema y las funciones necesarias del sistema
El objetivo al que se enfrentó nuestra empresa fue construir una red principal para calentar una gran parte de la ciudad, utilizando métodos de construcción avanzados, donde se utilizaron tuberías preaisladas para construir la red. Para ello, se construyeron quince kilómetros de redes principales de calefacción y siete puntos de calefacción central (CHP). Propósito de la estación de calefacción central: utilizando agua sobrecalentada de GT-CHP (según el programa 130/70 °С), prepara el portador de calor para las redes de calefacción internas (según el programa 95/70 °С) y calienta el agua hasta 60 °С para las necesidades de suministro de agua caliente sanitaria (suministro de agua caliente). El TsTP funciona en un esquema cerrado e independiente.
Al establecer la tarea, se tuvieron en cuenta muchos requisitos que garantizan el principio de funcionamiento de ahorro de energía del CHP. Estos son algunos de los más importantes:
Para llevar a cabo el control dependiente del clima del sistema de calefacción;
Mantener los parámetros del ACS en un nivel determinado (temperatura t, presión P, caudal G);
Mantener en un nivel dado los parámetros del refrigerante para calefacción (temperatura t, presión P, flujo G);
Organizar la contabilidad comercial de energía térmica y portadora de calor de acuerdo con los documentos reglamentarios (RD) vigentes;
Proporcionar bombas ATS (transferencia automática de reserva) (red y suministro de agua caliente) con compensación de recursos del motor;
Realice la corrección de los principales parámetros de acuerdo con el calendario y el reloj en tiempo real;
Realizar la transmisión periódica de datos a la sala de control;
Realizar diagnósticos de instrumentos de medición y equipos operativos;
Falta de personal de turno en la estación de calefacción central;
Supervisar e informar oportunamente al personal de mantenimiento sobre la ocurrencia de situaciones de emergencia.
Como resultado de estos requerimientos, se determinaron las funciones del sistema operativo-remoto que se está creando. Se seleccionaron los medios principales y auxiliares de automatización y transmisión de datos. Se eligió el sistema SCADA para garantizar la operatividad del sistema en su conjunto.
Funciones necesarias y suficientes del sistema:
1_Funciones de información:
Medición y control de parámetros tecnológicos;
Señalización y registro de desviaciones de parámetros de los límites establecidos;
Formación y emisión de datos operativos al personal;
Archivar y visualizar el historial de parámetros.
2_Funciones de control:
Regulación automática de importantes parámetros de proceso;
Control remoto de dispositivos periféricos (bombas);
Protección y bloqueo tecnológico.
3_Funciones de servicio:
Autodiagnóstico del complejo de software y hardware en tiempo real;
Transmisión de datos a la sala de control a tiempo, previa solicitud y en caso de emergencia;
Pruebas de operatividad y correcto funcionamiento de dispositivos informáticos y canales de entrada/salida.
Qué influyó en la elección de las herramientas de automatización
y software?
La elección de las herramientas básicas de automatización se basó principalmente en tres factores: el precio, la confiabilidad y la versatilidad de la configuración y la programación. Así, se eligieron controladores programables libres de la serie PCD2-PCD3 de Saia-Burgess para el trabajo independiente en la estación de calefacción central y para la transmisión de datos. Para crear una sala de control se eligió el sistema SCADA doméstico Trace Mode 6. Para la transmisión de datos, se decidió utilizar la comunicación celular convencional: utilizar un canal de voz convencional para la transmisión de datos y mensajes SMS para notificar rápidamente al personal sobre situaciones de emergencia.
¿Cuál es el principio de funcionamiento del sistema?
y características de la implementación del control en Modo Trace?
Como en muchos sistemas similares, las funciones de gestión para el impacto directo en los mecanismos de regulación se dan al nivel inferior, y ya la gestión de todo el sistema en su conjunto se transfiere al nivel superior. Omito deliberadamente la descripción del trabajo del nivel inferior (controladores) y el proceso de transferencia de datos e iré directamente a la descripción del nivel superior.
Para facilitar su uso, la sala de control está equipada con una computadora personal (PC) con dos monitores. Los datos de todos los puntos se recopilan en el controlador de despacho y se transmiten a través de la interfaz RS-232 al servidor OPC que se ejecuta en una PC. El proyecto se implementa en Trace Mode versión 6 y está diseñado para 2048 canales. Esta es la primera etapa de la implementación del sistema descrito.
Una característica de la implementación de la tarea en Modo de seguimiento es un intento de crear una interfaz de múltiples ventanas con la capacidad de monitorear el proceso de suministro de calor en modo en línea, tanto en el diagrama de la ciudad como en los diagramas mnemotécnicos de los puntos de calor. . El uso de una interfaz de múltiples ventanas permite resolver los problemas de mostrar una gran cantidad de información en la pantalla del despachador, que debería ser suficiente y al mismo tiempo no redundante. El principio de una interfaz de múltiples ventanas permite el acceso a cualquier parámetro de proceso de acuerdo con la estructura jerárquica de las ventanas. También simplifica la implementación del sistema en la instalación, ya que dicha interfaz es muy similar en apariencia a los productos generalizados de la familia Microsoft y tiene un equipo de menús y barras de herramientas similares a los familiares para cualquier usuario de una computadora personal.
En la fig. 1 muestra la pantalla principal del sistema. Muestra esquemáticamente la red de calefacción principal con una indicación de la fuente de calor (CHP) y los puntos de calefacción central (del primero al séptimo). La pantalla muestra información sobre la ocurrencia de situaciones de emergencia en las instalaciones, la temperatura actual del aire exterior, la fecha y hora de la última transferencia de datos de cada punto. Los objetos de suministro de calor cuentan con sugerencias emergentes. Cuando ocurre una situación anormal, el objeto en el diagrama comienza a “parpadear”, y aparece un registro de evento y un indicador rojo parpadeante en el informe de alarma junto a la fecha y hora de transmisión de datos. Es posible ver los parámetros térmicos ampliados para el CHP y para toda la red de calefacción en su conjunto. Para ello, deshabilite la visualización de la lista del informe de alarmas y avisos (botón "OTiP").
Arroz. uno. Pantalla principal del sistema. Esquema de ubicación de las instalaciones de suministro de calor en la ciudad de Velsk
Hay dos formas de cambiar al diagrama mnemotécnico de un punto de calor: debe hacer clic en el icono en el mapa de la ciudad o en el botón con el nombre del punto de calor.
El diagrama mnemotécnico de la subestación se abre en la segunda pantalla. Esto se hace tanto por la conveniencia de monitorear una situación específica en la estación de calefacción central como para monitorear el estado general del sistema. En estas pantallas se visualizan en tiempo real todos los parámetros controlados y ajustables, incluidos los parámetros que se leen de los contadores de calor. Todos los equipos tecnológicos e instrumentos de medición cuentan con sugerencias emergentes de acuerdo con la documentación técnica.
La imagen de los equipos y medios de automatización en el diagrama mnemotécnico es lo más cercana posible a la vista real.
En el siguiente nivel de la interfaz de múltiples ventanas, puede controlar directamente el proceso de transferencia de calor, cambiar la configuración, ver las características del equipo operativo y monitorear los parámetros en tiempo real con un historial de cambios.
En la fig. 2 muestra una interfaz de pantalla para la visualización y gestión de las principales herramientas de automatización (controlador y contador de calor). En la pantalla de gestión del controlador, es posible cambiar los números de teléfono para el envío de mensajes SMS, prohibir o permitir la transmisión de mensajes de emergencia e información, controlar la frecuencia y la cantidad de transmisión de datos y establecer parámetros para el autodiagnóstico de los instrumentos de medición. En la pantalla del medidor de calor, puede ver todas las configuraciones, cambiar las configuraciones disponibles y controlar el modo de intercambio de datos con el controlador.
Arroz. 2. Pantallas de control para la calculadora de calor Vzlet TSRV y el controlador PCD253
En la fig. 3 muestra paneles emergentes para equipos de control (válvula de control y grupos de bombas). Muestra el estado actual de este equipo, detalles de errores y algunos parámetros necesarios para el autodiagnóstico y verificación. Por lo tanto, para las bombas, la presión de funcionamiento en seco, el MTBF y el retraso en el arranque son parámetros muy importantes.
Arroz. 3. Panel de control para grupos de bombas y válvula de control
En la fig. 4 muestra pantallas para monitorear parámetros y lazos de control en forma gráfica con la capacidad de ver el historial de cambios. Todos los parámetros controlados de la subestación de calor se muestran en la pantalla de parámetros. Se agrupan según su significado físico (temperatura, presión, flujo, cantidad de calor, salida de calor, iluminación). Todos los lazos de control de parámetros se muestran en la pantalla de lazos de control y se muestra el valor actual del parámetro, dada la zona muerta, la posición de la válvula y la ley de control seleccionada. Todos estos datos en las pantallas se dividen en páginas, similar al diseño generalmente aceptado en las aplicaciones de Windows.
Arroz. 4. Pantallas para visualización gráfica de parámetros y lazos de control
Todas las pantallas se pueden mover por el espacio de dos monitores mientras se realizan múltiples tareas al mismo tiempo. Todos los parámetros necesarios para un funcionamiento sin problemas del sistema de distribución de calor están disponibles en tiempo real.
¿Cuánto tiempo ha estado en desarrollo el sistema?¿Cuántos desarrolladores había?
La parte básica del sistema de despacho y control en Trace Mode fue desarrollada en un mes por el autor de este artículo y lanzada en la ciudad de Velsk. En la fig. se presenta una fotografía de la sala de control temporal, donde está instalado el sistema y se encuentra en operación de prueba. En estos momentos, nuestra organización está poniendo en funcionamiento un punto de calefacción más y una fuente de calor de emergencia. Es en estas instalaciones donde se está diseñando una sala de control especial. Después de su puesta en marcha, los ocho puntos de calor se incluirán en el sistema.
Arroz. 5. Lugar de trabajo del despachador temporal
Durante la operación del sistema de control de procesos automatizado, surgen varios comentarios y deseos del servicio de despacho. Por lo tanto, el proceso de actualización del sistema está constantemente en marcha para mejorar las propiedades operativas y la comodidad del despachador.
¿Cuál es el efecto de introducir un sistema de gestión de este tipo?
Ventajas y desventajas
En este artículo, el autor no establece la tarea de evaluar el efecto económico de la introducción de un sistema de gestión en números. Sin embargo, los ahorros son evidentes debido a la reducción de personal involucrado en el mantenimiento del sistema, una reducción significativa en el número de accidentes. Además, el impacto ambiental es evidente. También se debe tener en cuenta que la introducción de dicho sistema le permite responder rápidamente y eliminar situaciones que pueden tener consecuencias imprevistas. El período de amortización de todo el complejo de obras (construcción de una red de calefacción y puntos de calefacción, instalación y puesta en marcha, automatización y despacho) para el cliente será de 5 a 6 años.
Las ventajas de un sistema de control de trabajo se pueden dar:
Presentación visual de información sobre la imagen gráfica del objeto;
En cuanto a los elementos de animación, se agregaron al proyecto de manera especial para mejorar el efecto visual de visualización del programa.
Perspectivas para el desarrollo del sistema.
Las peculiaridades del suministro de calor son la rígida influencia mutua de los modos de suministro y consumo de calor, así como la multiplicidad de puntos de suministro para varios bienes (energía térmica, energía, refrigerante, agua caliente). El propósito del suministro de calor no es proporcionar generación y transporte, sino mantener la calidad de estos bienes para cada consumidor.
Este objetivo se logró de manera relativamente efectiva con caudales de refrigerante estables en todos los elementos del sistema. La regulación de “calidad” que utilizamos, por su propia naturaleza, implica un cambio solo en la temperatura del refrigerante. El surgimiento de edificios controlados por demanda aseguró la imprevisibilidad de los regímenes hidráulicos en las redes manteniendo la constancia de costos en los propios edificios. Las quejas en las casas vecinas tuvieron que ser eliminadas por circulación excesiva y los correspondientes desbordamientos masivos.
Los modelos de cálculo hidráulico que se utilizan hoy en día, a pesar de su calibración periódica, no pueden permitir la contabilización de las desviaciones en los costos de los insumos del edificio debido a los cambios en la generación de calor interno y el consumo de agua caliente, así como la influencia del sol, el viento y la lluvia. Con la regulación cualitativa-cuantitativa actual, es necesario “ver” el sistema en tiempo real y proporcionar:
- control del número máximo de puntos de entrega;
- conciliación de saldos corrientes de suministro, pérdidas y consumo;
- acción de control en caso de violación inaceptable de modos.
La gestión debe ser lo más automatizada posible, de lo contrario es simplemente imposible implementarla. El desafío era lograr esto sin gastos indebidos de establecimiento de puntos de control.
Hoy en día, cuando en una gran cantidad de edificios existen sistemas de medición con medidores de flujo, sensores de temperatura y presión, no es razonable usarlos solo para cálculos financieros. ACS "Teplo" se basa principalmente en la generalización y análisis de la información "del consumidor".
Al crear el sistema de control automatizado, se superaron los problemas típicos de los sistemas obsoletos:
- dependencia de la exactitud de los cálculos de los dispositivos de medición y la confiabilidad de los datos en archivos no verificables;
- la imposibilidad de reunir balances operativos por inconsistencias en el tiempo de las mediciones;
- incapacidad para controlar procesos que cambian rápidamente;
- incumplimiento de los nuevos requisitos de seguridad de la información de la ley federal "Sobre la seguridad de la infraestructura de información crítica de la Federación Rusa".
Efectos de la implementación del sistema:
Servicio al consumidor:
- determinación de saldos reales para todo tipo de mercancías y pérdidas comerciales:
- determinación de posibles ingresos fuera de balance;
- control del consumo de energía real y su cumplimiento de las especificaciones técnicas de conexión;
- introducción de restricciones correspondientes al nivel de pagos;
- transición a una tarifa de dos partes;
- monitorear los KPI para todos los servicios que trabajan con los consumidores y evaluar la calidad de su trabajo.
Explotación:
- determinación de pérdidas tecnológicas y saldos en redes de calor;
- despacho y control de emergencia según modos reales;
- mantener horarios de temperatura óptimos;
- monitorear el estado de las redes;
- ajuste de los modos de suministro de calor;
- control de paradas y violaciones de modos.
Desarrollo e inversión:
- evaluación confiable de los resultados de la implementación de proyectos de mejora;
- evaluación de los efectos de los costos de inversión;
- desarrollo de esquemas de suministro de calor en modelos electrónicos reales;
- optimización de diámetros y configuración de redes;
- reducción de costos de conexión, teniendo en cuenta las reservas reales de ancho de banda y ahorro de energía para los consumidores;
- planificación de la renovación
- organización del trabajo conjunto de CHP y salas de calderas.
V. G. Semenov, redactor jefe, Heat Supply News
El concepto de un sistema.
Todo el mundo está acostumbrado a las expresiones "sistema de suministro de calor", "sistema de control", "sistemas de control automatizados". Una de las definiciones más simples de cualquier sistema: un conjunto de elementos operativos conectados. El académico P. K. Anokhin da una definición más compleja: "Un sistema solo puede llamarse un complejo de componentes involucrados selectivamente, en el que la interacción adquiere el carácter de asistencia mutua para obtener un resultado útil enfocado". Obtener tal resultado es el objetivo del sistema, y el objetivo se forma sobre la base de la necesidad. En una economía de mercado, los sistemas técnicos, así como sus sistemas de gestión, se forman sobre la base de la demanda, es decir, una necesidad por la que alguien está dispuesto a pagar.
Los sistemas técnicos de suministro de calor consisten en elementos (CHP, salas de calderas, redes, servicios de emergencia, etc.) que tienen conexiones tecnológicas muy rígidas. El "ambiente externo" para el sistema de suministro de calor técnico son consumidores de diferentes tipos; redes de gas, electricidad, agua; tiempo; nuevos desarrolladores, etc. Intercambian energía, materia e información.
Cualquier sistema existe dentro de unos límites impuestos, por regla general, por los compradores o los organismos autorizados. Estos son los requisitos para la calidad del suministro de calor, ecología, seguridad laboral, restricciones de precios.
Hay sistemas activos que pueden soportar impactos ambientales negativos (actuaciones no cualificadas de administraciones de distintos niveles, competencia de otros proyectos...), y sistemas pasivos que no tienen esta propiedad.
Los sistemas de control técnico operativo para el suministro de calor son sistemas típicos hombre-máquina, no son muy complejos y son bastante fáciles de automatizar. De hecho, son subsistemas de un sistema de nivel superior: gestión del suministro de calor en un área limitada.
Sistemas de control
La gestión es el proceso de influencia intencional en el sistema, que asegura un aumento en su organización, el logro de uno u otro efecto útil. Cualquier sistema de control se divide en control y subsistemas controlados. La conexión del subsistema de control al controlado se denomina conexión directa. Tal conexión siempre existe. La dirección opuesta de la comunicación se llama retroalimentación. El concepto de retroalimentación es fundamental en la tecnología, la naturaleza y la sociedad. Se cree que el control sin una fuerte retroalimentación no es efectivo, porque no tiene la capacidad de autodetectar errores, formular problemas, no permite el uso de las capacidades de autorregulación del sistema, así como la experiencia y conocimiento de especialistas. .
SA Optner incluso cree que el control es el objetivo de la retroalimentación. “La retroalimentación afecta al sistema. El impacto es un medio de cambiar el estado existente del sistema mediante la excitación de una fuerza que permite que esto se haga.
En un sistema debidamente organizado, la desviación de sus parámetros de la norma o la desviación de la dirección correcta de desarrollo se convierte en retroalimentación e inicia el proceso de gestión. “La misma desviación de la norma sirve como incentivo para volver a la norma” (P.K. Anokhin). También es muy importante que la finalidad propia del sistema de control no contradiga la finalidad del sistema controlado, es decir, la finalidad para la que fue creado. Generalmente se acepta que el requisito de una organización "superior" es incondicional para una organización "inferior" y se transforma automáticamente en una meta para ella. Esto a veces puede conducir a una sustitución del objetivo.
El objetivo correcto del sistema de control es el desarrollo de acciones de control basadas en el análisis de información sobre desviaciones, o en otras palabras, la resolución de problemas.
Un problema es una situación de discrepancia entre lo deseado y lo existente. El cerebro humano está organizado de tal manera que una persona comienza a pensar en alguna dirección solo cuando se identifica un problema. Por lo tanto, la definición correcta del problema predetermina la decisión gerencial correcta. Hay dos categorías de problemas: estabilización y desarrollo.
Se denominan problemas de estabilización a aquellos cuya solución está encaminada a prevenir, eliminar o compensar las perturbaciones que interrumpen el funcionamiento corriente del sistema. A nivel de empresa, región o industria, la solución a estos problemas se denomina gestión de la producción.
Los problemas de desarrollo y mejora de los sistemas se denominan aquellos cuya solución tiene como objetivo mejorar la eficiencia del funcionamiento cambiando las características del objeto de control o sistema de control.
Desde una perspectiva de sistemas, un problema es la diferencia entre el sistema existente y el sistema deseado. El sistema que llena el espacio entre ellos es el objeto de construcción y se llama la solución al problema.
Análisis de los sistemas de gestión del suministro de calor existentes
Un enfoque sistemático es un enfoque para el estudio de un objeto (problema, proceso) como un sistema en el que se identifican los elementos, las conexiones internas y las conexiones con el entorno que afectan los resultados del funcionamiento y se determinan las metas de cada uno de los elementos. basado en el propósito general del sistema.
El propósito de crear cualquier sistema de suministro de calor centralizado es proporcionar un suministro de calor confiable y de alta calidad al precio más bajo. Este objetivo conviene a los consumidores, los ciudadanos, la administración y los políticos. El mismo objetivo debería ser para el sistema de gestión del calor.
hoy hay 2 tipos principales de sistemas de gestión del suministro de calor:
1) la administración de la formación municipal o región y los jefes de empresas estatales de suministro de calor subordinadas a ella;
2) órganos rectores de empresas de suministro de calor no municipales.
Arroz. 1. Esquema generalizado del sistema de gestión del suministro de calor existente.
Un diagrama generalizado del sistema de control del suministro de calor se muestra en la fig. 1. Presenta solo aquellas estructuras (entorno) que realmente pueden influir en los sistemas de control:
Aumentar o disminuir los ingresos;
Fuerza para ir a gastos adicionales;
Cambiar la gestión de las empresas.
Para un análisis real, debemos partir de la premisa de que sólo se realiza lo que se paga o se puede despedir, y no lo que se declara. Expresar
Prácticamente no existe legislación que regule las actividades de las empresas de suministro de calor. Ni siquiera se detallan los procedimientos para la regulación estatal de los monopolios naturales locales en el suministro de calor.
El suministro de calor es el principal problema en las reformas de vivienda y servicios comunales y RAO "UES de Rusia", no se puede resolver por separado en uno u otro, por lo que prácticamente no se considera, aunque estas reformas deben estar interconectadas precisamente a través del calor. suministro. Ni siquiera existe un concepto aprobado por el gobierno para el desarrollo del suministro de calor del país, y mucho menos un programa de acción real.
Las autoridades federales no regulan la calidad del suministro de calor de ninguna manera, ni siquiera existen documentos normativos que definan los criterios de calidad. La confiabilidad del suministro de calor está regulada solo a través de las autoridades técnicas de supervisión. Pero dado que la interacción entre ellos y las autoridades tarifarias no se detalla en ningún documento normativo, a menudo está ausente. Las empresas, por otro lado, tienen la oportunidad de no cumplir con ninguna instrucción, justificando esto con la falta de financiación.
La supervisión técnica según los documentos reglamentarios existentes se reduce al control de las unidades técnicas individuales, y de aquellas para las que existan más normas. No se considera el sistema en la interacción de todos sus elementos, no se identifican las medidas que dan el mayor efecto sistémico.
El costo del suministro de calor está regulado solo formalmente. La legislación tarifaria es tan general que casi todo queda a discreción de las comisiones de energía federales y, en mayor medida, regionales. Los estándares de consumo de calor están regulados solo para edificios nuevos. Prácticamente no existe un apartado sobre suministro de calor en los programas estatales de ahorro energético.
Como resultado, el papel del estado quedó relegado a la recaudación de impuestos y, a través de las autoridades de control, la información a las autoridades locales sobre las deficiencias en el suministro de calor.
Del trabajo de los monopolios naturales, del funcionamiento de las industrias que aseguran la posibilidad de la existencia de la nación, el poder ejecutivo responde ante el parlamento. El problema no es que los órganos federales estén funcionando de manera insatisfactoria, sino que en realidad no hay una estructura en la estructura de los órganos federales, desde
