Como parte del suministro de equipos de tablero, se suministraron gabinetes de potencia y gabinetes de control para dos edificios (ITP). Para la recepción y distribución de energía eléctrica en los puntos de calefacción se utilizan dispositivos de distribución de entrada, compuestos por cinco paneles cada uno (10 paneles en total). Los interruptores de conmutación, pararrayos, amperímetros y voltímetros están instalados en los paneles de entrada. Los paneles ATS en ITP1 e ITP2 se implementan sobre la base de unidades de transferencia automática. En los paneles de distribución de la ASU, se instalan dispositivos de protección y conmutación (contactores, arrancadores suaves, botones y lámparas) para el equipamiento tecnológico de los puntos de calefacción. Todos los interruptores automáticos están equipados con contactos de estado que indican un apagado de emergencia. Esta información se transmite a los controladores instalados en los armarios de automatización.
Para el control y gestión de los equipos se utilizan controladores OWEN PLC110. Se conectan a los módulos de entrada/salida ARIES MV110-224.16DN, MV110-224.8A, MU110-224.6U, así como a los paneles táctiles del operador.
El refrigerante se introduce directamente en la sala ITP. El suministro de agua para el suministro de agua caliente, calefacción y suministro de calor de los calentadores de aire de los sistemas de ventilación de aire se realiza con una corrección de acuerdo con la temperatura del aire exterior.
La visualización de parámetros tecnológicos, accidentes, estado de equipos y control de despacho del ITP se realiza desde el puesto de trabajo de despachadores en la sala de control central integrado del edificio. En el servidor de despacho, se almacena el archivo de parámetros tecnológicos, accidentes y el estado del equipo ITP.
La automatización de los puntos de calor prevé:
- mantener la temperatura del refrigerante suministrado a los sistemas de calefacción y ventilación de acuerdo con el programa de temperatura;
- mantener la temperatura del agua en el sistema de ACS en el suministro a los consumidores;
- programación de varios regímenes de temperatura por horas del día, días de la semana y festivos;
- control del cumplimiento de los valores de parámetros determinados por el algoritmo tecnológico, soporte de límites de parámetros tecnológicos y de emergencia;
- control de temperatura del portador de calor devuelto a la red de calefacción del sistema de suministro de calor, de acuerdo con un programa de temperatura dado;
- medición de la temperatura del aire exterior;
- mantener una caída de presión dada entre las tuberías de suministro y retorno de los sistemas de ventilación y calefacción;
- control de bombas de circulación según un algoritmo dado:
- encendido apagado;
- control de equipos de bombeo con variadores de frecuencia según señales de PLC instalados en gabinetes de automatización;
- conmutación periódica principal/reserva para garantizar el mismo tiempo de funcionamiento;
- transferencia automática de emergencia a la bomba de reserva según el control del sensor de presión diferencial;
- mantenimiento automático de una presión diferencial dada en sistemas de consumo de calor.
- control de válvulas de control de portadores de calor en circuitos de consumidores primarios;
- control de bombas y válvulas para circuitos de alimentación de calefacción y ventilación;
- establecer los valores de los parámetros tecnológicos y de emergencia a través del sistema de despacho;
- control de bombas de drenaje;
- control del estado de entradas eléctricas por fases;
- sincronización de la hora del controlador con la hora común del sistema de despacho (SOEV);
- puesta en marcha del equipo después de la restauración de la fuente de alimentación de acuerdo con un algoritmo dado;
- enviar mensajes de emergencia al sistema de despacho.
El intercambio de información entre los controladores de automatización y el nivel superior (estación de trabajo con software de despacho especializado MasterSCADA) se realiza mediante el protocolo Modbus/TCP.
Arroz. 6. Línea de dos hilos con dos hilos de corona a diferentes distancias entre ellos
16 metros; 3 - pb = 8 m; 4 - b,
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SOY. Prokhorenkov
MÉTODOS PARA CONSTRUIR UN SISTEMA AUTOMATIZADO DE CONTROL DEL SUMINISTRO DE CALOR DISTRIBUIDO DE LA CIUDAD
Se presta considerable atención a los problemas de introducción de tecnologías de ahorro de recursos en la Rusia moderna. Estos problemas son especialmente agudos en las regiones del Extremo Norte. El fuel oil para salas de calderas urbanas es fuel oil, que se entrega por ferrocarril desde las regiones centrales de Rusia, lo que aumenta significativamente el costo de la energía térmica generada. Duración
La temporada de calefacción en las condiciones del Ártico es de 2 a 2,5 meses más que en las regiones centrales del país, lo que está asociado con las condiciones climáticas del extremo norte. Al mismo tiempo, las empresas de calor y energía deben generar la cantidad necesaria de calor en forma de vapor, agua caliente bajo ciertos parámetros (presión, temperatura) para garantizar la actividad vital de todas las infraestructuras urbanas.
Reducir el costo de generar calor suministrado a los consumidores solo es posible mediante la combustión económica de combustibles, el uso racional de la electricidad para las necesidades propias de las empresas, minimizando las pérdidas de calor en las áreas de transporte (redes de calor de la ciudad) y consumo (edificios, empresas de la ciudad ), así como reducir el número de empleados en las áreas de producción.
La solución de todos estos problemas solo es posible mediante la introducción de nuevas tecnologías, equipos, herramientas de control técnico que permitan garantizar la eficiencia económica de la operación de las empresas de energía térmica, así como mejorar la calidad de gestión y operación de sistemas de energía térmica.
Formulación del problema
Una de las tareas importantes en el campo de la calefacción urbana es la creación de sistemas de suministro de calor con el funcionamiento paralelo de varias fuentes de calor. Los modernos sistemas urbanos de calefacción urbana se han desarrollado como sistemas muy complejos distribuidos espacialmente con circulación cerrada. Como regla general, los consumidores no tienen la propiedad de autorregulación, la distribución del refrigerante se realiza mediante la instalación preliminar de resistencias hidráulicas constantes especialmente diseñadas (para uno de los modos) [1]. En este sentido, la naturaleza aleatoria de la selección de energía térmica por parte de los consumidores de vapor y agua caliente conduce a procesos transitorios dinámicamente complejos en todos los elementos de un sistema de energía térmica (TPP).
El control operativo del estado de las instalaciones remotas y el control de los equipos ubicados en puntos controlados (CP) es imposible sin el desarrollo de un sistema automatizado de control y gestión de despacho de puntos de calefacción central y estaciones de bombeo (ASDK y U TsTP y NS) de la ciudad. Por tanto, uno de los problemas urgentes es la gestión de los flujos de energía térmica, teniendo en cuenta las características hidráulicas tanto de las propias redes de calefacción como de los consumidores de energía. Requiere resolver problemas relacionados con la creación de sistemas de suministro de calor, donde en paralelo
Varias fuentes de calor (estaciones térmicas - TS)) operan en la red de calor general de la ciudad y en el horario general de carga de calor. Dichos sistemas permiten ahorrar combustible durante el calentamiento, aumentar el grado de carga del equipo principal y operar unidades de caldera en modos con valores de eficiencia óptimos.
Resolviendo los problemas de control óptimo de los procesos tecnológicos de una sala de calderas de calefacción.
Resolver los problemas de control óptimo de los procesos tecnológicos de la sala de calderas de calefacción "Severnaya" de la Empresa Regional de Energía y Calor del Estado (GOTEP) "TEKOS", en el marco de una subvención del Programa de Importación de Ahorro de Energía y Protección Ambiental Equipos y Materiales (PIEPOM) del Comité Ruso-Estadounidense, se suministró equipo (financiado por el gobierno de EE. UU.). Este equipo y el software desarrollado para él permitieron resolver una amplia gama de tareas de reconstrucción en la empresa base GOTEP “TEKOS”, y los resultados obtenidos fueron replicados a las empresas de calor y energía de la región.
La base para la reconstrucción de los sistemas de control para las unidades de caldera TS fue el reemplazo de las herramientas de automatización obsoletas del panel de control central y los sistemas de control automático locales con un moderno sistema de control distribuido basado en microprocesador. El sistema de control distribuido implementado para unidades de caldera basado en el sistema de microprocesador (MPS) TDC 3000-S (Supper) de Honeywell proporcionó una única solución integrada para la implementación de todas las funciones del sistema para controlar los procesos tecnológicos del TS. El MPS operado tiene valiosas cualidades: simplicidad y visibilidad del diseño de las funciones de control y operación; flexibilidad en el cumplimiento de todos los requisitos del proceso, teniendo en cuenta los indicadores de confiabilidad (trabajando en el modo de espera "caliente" de la segunda computadora y OSU), disponibilidad y eficiencia; fácil acceso a todos los datos del sistema; facilidad de cambio y expansión de funciones de servicio sin retroalimentación sobre el sistema;
mejora de la calidad de presentación de la información en una forma conveniente para la toma de decisiones (interfaz de operador inteligente amigable), lo que ayuda a reducir los errores del personal operativo en la operación y control de los procesos de TS; creación informática de documentación para sistemas de control de procesos; mayor disponibilidad operativa de la instalación (resultado del autodiagnóstico del sistema de control); sistema prometedor con un alto grado de innovación. En el sistema TDC 3000 - S (Fig. 1) es posible conectar controladores PLC externos de otros fabricantes (esta posibilidad se implementa si hay un módulo de puerta de enlace PLC). Se muestra la información de los controladores PLC
Se muestra en la tabla de contenido como una matriz de puntos disponibles para leer y escribir desde los programas del usuario. Esto hace posible el uso de estaciones de E/S distribuidas instaladas muy cerca de los objetos administrados para la recopilación de datos y la transferencia de datos a TOC a través de un cable de información utilizando uno de los protocolos estándar. Esta opción permite integrar nuevos objetos de control, incluido el sistema automatizado de control de despacho y gestión de puntos de calefacción central y estaciones de bombeo (ASDKiU TsTPiNS), en el sistema de control de procesos automatizado existente de la empresa sin cambios externos para los usuarios.
red informática local
Estaciones universales
Histórico aplicado por computadora
módulo de módulo de puerta de enlace
control de red
Puerta de enlace troncal
Reservo (ARMM)
Módulo de mejora. Administrador de procesos avanzado (ARMM)
Red de control universal
Controladores de E/S
Rutas de cable 4-20 mA
Estación de E/S SIMATIC ET200M.
Controladores de E/S
Red de dispositivos PLC (PROFIBUS)
Rutas de cable 4-20 mA
Sensores de flujo
Sensores de temperatura
Sensores de presión
Analizadores
Reguladores
Estaciones de frecuencia
válvulas de compuerta
Sensores de flujo
Sensores de temperatura
Sensores de presión
Analizadores
Reguladores
Estaciones de frecuencia
válvulas de compuerta
Arroz. 1. Recopilación de información por estaciones de PLC distribuidas, transfiriéndola al TDC3000-S para su visualización y procesamiento, seguido de la emisión de señales de control.
Los estudios experimentales realizados han demostrado que los procesos que ocurren en la caldera de vapor en los modos de funcionamiento de su operación son de naturaleza aleatoria y no estacionarios, lo que se confirma con los resultados del procesamiento matemático y el análisis estadístico. Teniendo en cuenta la naturaleza aleatoria de los procesos que ocurren en la caldera de vapor, las estimaciones del desplazamiento de la expectativa matemática (MO) M(t) y la dispersión 5 (?) a lo largo de las principales coordenadas de control se toman como una medida de evaluación de la calidad del control:
Em, (t) 2 MZN (t) - MrN (t) ^ gMix (t) ^ min
donde Mzn(t), Mmn(t) son el MO establecido y actual de los principales parámetros ajustables de la caldera de vapor: la cantidad de aire, la cantidad de combustible y la salida de vapor de la caldera.
s 2 (t) = 8|v (t) - q2N (t) ^ s^ (t) ^ min, (2)
donde 52Tn, 5zn2(t) son las variaciones actuales y establecidas de los principales parámetros controlados de la caldera de vapor.
Entonces el criterio de control de calidad tendrá la forma
Jn = I [avMy(t) + ßsö;, (t)] ^ min, (3)
donde n = 1,...,j; - ß - coeficientes de peso.
Dependiendo del modo de funcionamiento de la caldera (regulación o básico), se debe formar una estrategia de control óptima.
Para el modo de control de operación de la caldera de vapor, la estrategia de control debe estar dirigida a mantener constante la presión en el colector de vapor, independientemente del consumo de vapor por parte de los consumidores de calor. Para este modo de operación, la estimación del desplazamiento de la presión de vapor en el cabezal de vapor principal en la forma
ep (/) = Pz(1) - Pm () ^B^ (4)
donde VD, Pt(0 - valores promedio establecidos y actuales de presión de vapor en el cabezal de vapor principal.
El desplazamiento de la presión del vapor en el colector principal de vapor por dispersión, teniendo en cuenta (4), tiene la forma
(0 = -4r(0 ^^ (5)
donde (UrzOO, art(0 - dispersiones de presión dadas y actuales.
Se utilizaron métodos de lógica difusa para ajustar los coeficientes de transferencia de los reguladores de los circuitos del sistema de control de calderas multiconectadas.
Durante la operación piloto de calderas de vapor automatizadas, se acumuló material estadístico que permitió obtener características comparativas (con la operación de unidades de calderas no automatizadas) de la eficiencia técnica y económica de introducir nuevos métodos y controles y continuar con los trabajos de reconstrucción. en otras calderas. Así, para el período de funcionamiento semestral de las calderas de vapor no automatizadas N° 9 y 10, así como de las calderas de vapor automatizadas N° 13 y 14, se obtuvieron los resultados, que se presentan en la Tabla 1.
Determinación de parámetros para la carga óptima de una planta térmica
Para determinar la carga óptima del vehículo es necesario conocer las características energéticas de sus generadores de vapor y de la sala de calderas en su conjunto, que son la relación entre la cantidad de combustible suministrado y el calor recibido.
El algoritmo para encontrar estas características incluye los siguientes pasos:
tabla 1
Indicadores de rendimiento de la caldera
Nombre del indicador Valor de los indicadores para calderas de ordeño
№9-10 № 13-14
Generación de calor, Gcal Consumo de combustible, t Tasa específica de consumo de combustible para la generación de 1 Gcal de energía térmica, kg de combustible de referencia cal 170.207 20.430 120,03 217.626 24.816 114,03
1. Determinación del rendimiento térmico de las calderas para varios modos de carga de su operación.
2. Determinación de las pérdidas de calor A () teniendo en cuenta la eficiencia de las calderas y su carga útil.
3. Determinación de las características de carga de las unidades de caldera en el rango de su cambio desde el mínimo permitido hasta el máximo.
4. Con base en el cambio en las pérdidas de calor totales en las calderas de vapor, la determinación de sus características energéticas, que reflejan el consumo por hora de combustible estándar, según la fórmula 5 = 0.0342 (0, + AC?).
5. Obtención de las características energéticas de las salas de calderas (TS) a partir de las características energéticas de las calderas.
6. Formar, teniendo en cuenta las características energéticas del TS, decisiones de control sobre la secuencia y el orden de su carga durante el período de calefacción, así como en la temporada de verano.
Otro tema importante de la organización del funcionamiento paralelo de las fuentes (HS) es la determinación de los factores que tienen un impacto significativo en la carga de las salas de calderas y las tareas del sistema de control del suministro de calor para proporcionar a los consumidores la cantidad necesaria de energía térmica en el menor costo posible para su generación y transmisión.
La solución del primer problema se lleva a cabo vinculando los horarios de suministro con los horarios para el uso de calor a través de un sistema de intercambiadores de calor, la solución del segundo, estableciendo la correspondencia entre la carga de calor de los consumidores y su producción, es decir. , planificando el cambio de carga y reduciendo las pérdidas en la transmisión de energía térmica. Asegurar la vinculación de los horarios para el suministro y uso de calor debe llevarse a cabo mediante el uso de automatización local en etapas intermedias desde las fuentes de energía térmica hasta sus consumidores.
Para resolver el segundo problema, se propone implementar las funciones de estimación de la carga planificada de los consumidores, teniendo en cuenta las posibilidades económicamente justificadas de las fuentes de energía (ES). Tal enfoque es posible utilizando métodos de control situacional basados en la implementación de algoritmos de lógica difusa. El principal factor que tiene un impacto significativo en
la carga de calor de las salas de calderas es la parte que se utiliza para calentar edificios y para el suministro de agua caliente. El flujo de calor promedio (en vatios) utilizado para calentar edificios está determinado por la fórmula
donde /desde - la temperatura exterior promedio durante un período determinado; r( - la temperatura promedio del aire interior de la habitación calentada (la temperatura que debe mantenerse en un nivel dado); / 0 - la temperatura estimada del aire exterior para el diseño de calefacción;<70 - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых и общественных зданий в Ваттах на 1 м площади здания при температуре /0; А - общая площадь здания; Кх - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий (при отсутствии конкретных данных его можно считать равным 0,25).
Puede verse en la fórmula (6) que la carga de calor en la calefacción de los edificios está determinada principalmente por la temperatura del aire exterior.
El flujo de calor promedio (en vatios) para el suministro de agua caliente de los edificios está determinado por la expresión
1.2w(a + ^)(55 - ^) p
Yt „. " _ con"
donde m es el número de consumidores; a - la tasa de consumo de agua para el suministro de agua caliente a una temperatura de +55 ° C por persona por día en litros; b - la tasa de consumo de agua para el suministro de agua caliente consumida en edificios públicos a una temperatura de +55 ° C (se supone que es de 25 litros por día por persona); c es la capacidad calorífica del agua; /x - temperatura del agua fría (del grifo) durante el período de calefacción (se supone que es de +5 °C).
El análisis de la expresión (7) mostró que al calcular la carga de calor promedio en el suministro de agua caliente, resulta ser constante. La extracción real de energía térmica (en forma de agua caliente del grifo), en contraste con el valor calculado, es aleatoria, lo que se asocia con un aumento en el análisis de agua caliente por la mañana y por la noche, y una disminución en la selección durante el día y la noche. En la fig. 2, 3 muestra gráficos de cambio
Aceite 012 013 014 015 016 017 018 019 1 111 112 113 114 115 116 117 118 119 2 211 212 213 214 215 216 217 218 219 3 311 312 313 3 1
días del mes
Arroz. 2. Gráfico de cambios en la temperatura del agua en CHP N9 5 (7 - agua de caldera directa,
2 - trimestral directo, 3 - agua para suministro de agua caliente, 4 - trimestral inverso, 5 - agua de caldera de retorno) y temperatura del aire exterior (6) para el período del 1 de febrero al 4 de febrero de 2009
presión y temperatura del agua caliente para TsTP No. 5, que se obtuvieron del archivo de SDKi U TsTP y NS de Murmansk.
Con el inicio de los días cálidos, cuando la temperatura ambiente no desciende por debajo de +8 °C durante cinco días, la carga de calefacción de los consumidores se apaga y la red de calefacción funciona para las necesidades de suministro de agua caliente. El flujo de calor promedio al suministro de agua caliente durante el período sin calefacción se calcula mediante la fórmula
dónde está la temperatura del agua fría (del grifo) durante el período sin calefacción (se supone que es de +15 °С); p - coeficiente que tiene en cuenta el cambio en el consumo medio de agua para el suministro de agua caliente en el período sin calefacción en relación con el período de calefacción (0,8 - para el sector residencial y comunal, 1 - para empresas).
Teniendo en cuenta las fórmulas (7), (8), se calculan los gráficos de carga de calor de los consumidores de energía, que son la base para construir tareas para la regulación centralizada del suministro de energía térmica del TS.
Sistema automatizado de control de despacho y gestión de puntos de calefacción central y estaciones de bombeo de la ciudad
Una característica específica de la ciudad de Murmansk es que se encuentra en una zona montañosa. La elevación mínima es de 10 m, la máxima es de 150 m, en este sentido, las redes de calefacción tienen un gráfico piezométrico pesado. Debido al aumento de la presión del agua en los tramos iniciales, aumenta la siniestralidad (rotura de tuberías).
Para el control operativo del estado de objetos remotos y control de equipos ubicados en puntos controlados (CP),
Arroz. Fig. 3. Gráfico de cambio de presión de agua en la estación de calefacción central N° 5 para el período del 1 al 4 de febrero de 2009: 1 - suministro de agua caliente, 2 - agua de caldera directa, 3 - trimestral directa, 4 - trimestral inversa,
5 - agua fría, 6 - agua de caldera de retorno
fue desarrollado por ASDKiUCTPiNS de la ciudad de Murmansk. Los puntos controlados, donde se instalaron equipos de telemecánica durante los trabajos de reconstrucción, están ubicados a una distancia de hasta 20 km de la empresa matriz. La comunicación con los equipos de telemecánica del CP se realiza a través de una línea telefónica dedicada. Las salas de calderas centrales (CTP) y las estaciones de bombeo son edificios separados en los que se instalan equipos tecnológicos. Los datos del panel de control se envían a la sala de control (en el PCARM del despachador) ubicada en el territorio de Severnaya TS de la empresa TEKOS, y al servidor TS, después de lo cual quedan disponibles para los usuarios de la red de área local de la empresa. para resolver sus problemas de producción.
De acuerdo con las tareas resueltas con la ayuda de ASDKiUTSTPiNS, el complejo tiene una estructura de dos niveles (Fig. 4).
Nivel 1 (superior, grupo) - consola de despacho. En este nivel se implementan las siguientes funciones: control centralizado y control remoto de procesos tecnológicos; visualización de datos en la pantalla del panel de control; formación y emisión de
incluso documentación; formación de tareas en el sistema de control de procesos automatizado de la empresa para gestionar los modos de operación paralela de las estaciones térmicas de la ciudad para la red general de calor de la ciudad; acceso de los usuarios de la red local de la empresa a la base de datos del proceso tecnológico.
Nivel 2 (local, local) - Equipos de CP con sensores colocados en ellos (alarmas, medidas) y dispositivos de accionamiento final. En este nivel, se implementan las funciones de recopilación y procesamiento primario de información, emitiendo acciones de control sobre los actuadores.
Funciones realizadas por ASDKiUCTPiNS de la ciudad
Funciones de información: control de lecturas de sensores de presión, temperatura, caudal de agua y control del estado de actuadores (on/off, abrir/cerrar).
Funciones de control: control de bombas de red, bombas de agua caliente, otros equipos tecnológicos de la caja de cambios.
Funciones de visualización y registro: todos los parámetros de información y parámetros de señalización se muestran en las tendencias y diagramas mnemónicos de la estación del operador; toda la informacion
Estación de trabajo de PC del despachador
Adaptador SHV/K8-485
Líneas telefónicas dedicadas
Controladores KP
Arroz. 4. Diagrama de bloques del complejo
Los parámetros, los parámetros de señalización, los comandos de control se registran en la base de datos periódicamente, así como en los casos de cambio de estado.
Funciones de alarma: corte de energía en la caja de cambios; activación del sensor de inundación en el puesto de control y seguridad en el puesto de control; señalización desde sensores de presión límite (alta/baja) en tuberías y transmisores de cambios de emergencia en el estado de los actuadores (encendido/apagado, abierto/cerrado).
El concepto de un sistema de apoyo a la decisión.
Un moderno sistema de control de procesos automatizado (APCS) es un sistema de control hombre-máquina de varios niveles. El despachador en un sistema de control de procesos automatizado multinivel recibe información de un monitor de computadora y actúa sobre objetos ubicados a una distancia considerable de este, utilizando sistemas de telecomunicaciones, controladores y actuadores inteligentes. Así, el despachador se convierte en el protagonista principal de la gestión del proceso tecnológico de la empresa. Los procesos tecnológicos en la ingeniería de energía térmica son potencialmente peligrosos. Así, desde hace treinta años, el número de accidentes registrados se duplica aproximadamente cada diez años. Se sabe que en los modos de estado estacionario de sistemas energéticos complejos, los errores debido a la inexactitud de los datos iniciales son 82-84%, debido a la inexactitud del modelo - 14-15%, debido a la inexactitud del método - 2 -3%. Debido a la gran proporción de error en los datos iniciales, también existe un error en el cálculo de la función objetivo, lo que genera una importante zona de incertidumbre a la hora de elegir el modo óptimo de funcionamiento del sistema. Estos problemas pueden eliminarse si consideramos la automatización no solo como una forma de reemplazar el trabajo manual directamente en la gestión de la producción, sino como un medio de análisis, previsión y control. La transición de despacho a un sistema de soporte de decisiones significa una transición a una nueva calidad: un sistema de información inteligente de una empresa. Cualquier accidente (excepto los desastres naturales) se basa en un error humano (operador). Una de las razones de esto es el enfoque antiguo y tradicional para construir sistemas de control complejos, centrados en el uso de la última tecnología.
logros científicos y tecnológicos al tiempo que subestima la necesidad de utilizar métodos de gestión situacional, métodos para integrar subsistemas de control, así como construir una interfaz hombre-máquina efectiva centrada en una persona (despachador). Al mismo tiempo, se prevé el traspaso de las funciones del despachador para el análisis de datos, previsión de situaciones y toma de decisiones adecuadas a los componentes de los sistemas inteligentes de apoyo a la toma y ejecución de decisiones (SSPIR). El concepto SPID incluye una serie de herramientas unidas por un objetivo común: promover la adopción e implementación de decisiones de gestión racionales y eficaces. SPPIR es un sistema automatizado interactivo que actúa como un intermediario inteligente que admite una interfaz de usuario de lenguaje natural con un sistema ZAOA y utiliza reglas de decisión que corresponden al modelo y la base. Junto a ello, el SPPIR realiza la función de seguimiento automático del despachador en las etapas de análisis de información, reconocimiento y previsión de situaciones. En la fig. La Figura 5 muestra la estructura del SPPIR, con la ayuda del cual el despachador TS administra el suministro de calor del microdistrito.
Con base en lo anterior, se pueden identificar varias variables lingüísticas difusas que afectan la carga del TS y, en consecuencia, la operación de las redes de calor. Estas variables se dan en la Tabla. 2.
Según la estación, la hora del día, el día de la semana, así como las características del entorno externo, la unidad de evaluación de la situación calcula la condición técnica y el rendimiento requerido de las fuentes de energía térmica. Este enfoque permite resolver los problemas de economía de combustible en calefacción urbana, aumentando el grado de carga de los equipos principales y operando calderas en modos con valores de eficiencia óptimos.
La construcción de un sistema automatizado para la gestión del suministro de calor distribuido de una ciudad es posible bajo las siguientes condiciones:
introducción de sistemas de control automatizados para unidades de calderas de salas de calderas de calefacción. (Implementación de sistemas de control de procesos automatizados en el TS "Severnaya"
Arroz. 5. La estructura del SPPIR de la sala de calderas de calefacción del microdistrito.
Tabla 2
Variables lingüísticas que determinan la carga de una sala de calderas de calefacción
Notación Nombre Rango de valores (conjunto universal) Términos
^mes Mes Enero a diciembre Ene, Feb, Mar, Abr, May, Jun, Jul, Ago, Sep, Oct, Nov , "dic"
T-week Día de la semana de trabajo o fin de semana "trabajando", "vacaciones"
TSug Hora del día de 00:00 a 24:00 "noche", "mañana", "día", "tarde"
t 1 n.v Temperatura del aire exterior de -32 a +32 ° С "inferior", "-32", "-28", "-24", "-20", "-16", "-12", "- 8", "^1", "0", "4", "8", "12", "16", "20", "24", "28", "32", "arriba"
1" en Velocidad del viento de 0 a 20 m/s "0", "5", "10", "15", "superior"
proporcionó una reducción en la tasa de consumo de combustible específico para las calderas No. 13.14 en comparación con las calderas No. 9.10 en un 5,2%. El ahorro de energía después de la instalación de convertidores vectoriales de frecuencia en los accionamientos de los ventiladores y extractores de humo de la caldera No. 13 ascendió al 36% (consumo específico antes de la reconstrucción - 3,91 kWh/Gcal, después de la reconstrucción - 2,94 kWh/Gcal, y
No. 14 - 47% (consumo eléctrico específico antes de la reconstrucción - 7,87 kWh/Gcal., después de la reconstrucción - 4,79 kWh/Gcal));
desarrollo e implementación de ASDKiUCTPiNS de la ciudad;
introducción de métodos de soporte de información para operadores de TS y ASDKiUCTPiNS de la ciudad utilizando el concepto de SPPIR.
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Las características del suministro de calor son la influencia mutua rígida 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 cambiar solo 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.
Siemens es un líder mundial reconocido en el desarrollo de sistemas para el sector energético, incluidos los sistemas de suministro de agua y calefacción. Esto es lo que hace uno de los departamentos. Siemens - Tecnologías de la construcción – “Automatización y seguridad de los edificios”. La empresa ofrece una gama completa de equipos y algoritmos para la automatización de salas de calderas, puntos de calor y estaciones de bombeo.
1. Estructura del sistema de calefacción.
Siemens ofrece una solución integral para crear un sistema de control unificado para sistemas urbanos de suministro de agua y calor. La complejidad del enfoque radica en el hecho de que todo se ofrece a los clientes, comenzando con los cálculos hidráulicos de los sistemas de suministro de agua y calor y terminando con los sistemas de comunicación y despacho. La implementación de este enfoque está garantizada por la experiencia acumulada de los especialistas de la compañía, adquirida en diferentes países del mundo durante la implementación de varios proyectos en el campo de los sistemas de suministro de calor en las grandes ciudades de Europa Central y Oriental. Este artículo analiza las estructuras de los sistemas de suministro de calor, los principios y los algoritmos de control que se implementaron en la implementación de estos proyectos.
Los sistemas de suministro de calor se construyen principalmente de acuerdo con un esquema de 3 etapas, cuyas partes son:
1. Fuentes de calor de diferentes tipos, interconectadas en un solo sistema en bucle
2. Puntos de calefacción central (CHP) conectados a las redes de calefacción principales con una temperatura del portador de calor alta (130 ... 150 ° C). En el centro de calefacción central, la temperatura desciende gradualmente hasta una temperatura máxima de 110 °C, en función de las necesidades del ITP. Para sistemas pequeños, el nivel de los puntos de calor centrales puede estar ausente.
3. Puntos de calefacción individuales que reciben energía térmica de la estación de calefacción central y proporcionan suministro de calor a la instalación.
La principal característica de las soluciones de Siemens es que todo el sistema se basa en el principio de distribución de 2 tubos, que es el mejor compromiso técnico y económico. Esta solución permite reducir las pérdidas de calor y el consumo de electricidad en comparación con los sistemas de 4 tubos o 1 tubo con toma de agua abierta, que son ampliamente utilizados en Rusia, cuyas inversiones en modernización sin cambiar su estructura no son efectivas. Los costes de mantenimiento de dichos sistemas aumentan constantemente. Mientras tanto, es el efecto económico el principal criterio para la conveniencia del desarrollo y la mejora técnica del sistema. Obviamente, al construir nuevos sistemas, se deben adoptar soluciones óptimas que hayan sido probadas en la práctica. Si estamos hablando de una revisión importante de un sistema de suministro de calor de una estructura no óptima, es económicamente rentable cambiar a un sistema de 2 tuberías con puntos de calefacción individuales en cada casa.
Al proporcionar a los consumidores calefacción y agua caliente, la empresa de gestión asume los costes fijos, cuya estructura es la siguiente:
Costos de generación de calor para consumo;
pérdidas en fuentes de calor debido a métodos imperfectos de generación de calor;
pérdidas de calor en la red de calefacción;
R costos de electricidad
Cada uno de estos componentes se puede reducir con una gestión óptima y el uso de modernas herramientas de automatización en cada nivel.
2. Fuentes de calor
Se sabe que para los sistemas de calefacción se prefieren las grandes fuentes combinadas de calor y energía, o aquellas en las que el calor es un producto secundario, como los procesos industriales. Fue sobre la base de tales principios que nació la idea de calefacción urbana. Calderas que funcionan con diferentes tipos de combustible, turbinas de gas, etc. se utilizan como fuentes de calor de respaldo. Si las calderas de gas sirven como fuente principal de calor, deben operar con optimización automática del proceso de combustión. Esta es la única manera de conseguir ahorros y reducir emisiones frente a la generación de calor distribuida en cada vivienda.
3. Estaciones de bombeo
El calor de las fuentes de calor se transfiere a las principales redes de calefacción. El caloportador se bombea mediante bombas de red que funcionan de forma continua. Por lo tanto, se debe prestar especial atención a la selección y operación de las bombas. El modo de funcionamiento de la bomba depende de los modos de los puntos de calefacción. Una disminución del caudal en la cogeneración conlleva un aumento no deseado de la cabeza de la(s) bomba(s). Un aumento en la presión afecta negativamente a todos los componentes del sistema. En el mejor de los casos, solo aumenta el ruido hidráulico. En cualquier caso, se desperdicia energía eléctrica. Bajo estas condiciones, se proporciona un efecto económico incondicional con el control de frecuencia de las bombas. Se utilizan varios algoritmos de control. En el esquema básico, el controlador mantiene una presión diferencial constante en la bomba cambiando la velocidad. Debido al hecho de que con una disminución en el caudal del refrigerante, las pérdidas de presión en las líneas se reducen (dependencia cuadrática), también es posible reducir el punto de ajuste (punto de ajuste) de la caída de presión. Este control de bombas se llama proporcional y le permite reducir aún más el costo de operación de la bomba. Control más eficiente de bombas con corrección de la tarea por el “punto remoto”. En este caso, se mide la caída de presión en los puntos finales de las redes principales. Los valores actuales de presión diferencial compensan las presiones en la estación de bombeo.
4. Puntos de calefacción central (CHP)
Los sistemas de calefacción central juegan un papel muy importante en los sistemas de calefacción modernos. Un sistema de suministro de calor que ahorra energía debe funcionar con el uso de puntos de calor individuales. Sin embargo, esto no significa que las estaciones de calefacción central se cerrarán: actúan como un estabilizador hidráulico y al mismo tiempo dividen el sistema de suministro de calor en subsistemas separados. En el caso del uso de ITP, los sistemas de suministro central de agua caliente quedan excluidos de la estación de calefacción central. Al mismo tiempo, solo pasan 2 tuberías a través de la estación de calefacción central, separadas por un intercambiador de calor, que separa el sistema de rutas principales del sistema ITP. Por lo tanto, el sistema ITP puede operar con otras temperaturas de refrigerante, así como con presiones dinámicas más bajas. Esto garantiza el funcionamiento estable del ITP y al mismo tiempo implica una reducción de las inversiones en el ITP. La temperatura de impulsión desde la cogeneración se corrige de acuerdo con el programa de temperatura en función de la temperatura exterior, teniendo en cuenta la limitación estival, que depende de la demanda del sistema de ACS en la cogeneración. Estamos hablando de un ajuste preliminar de los parámetros del refrigerante, que permite reducir las pérdidas de calor en las rutas secundarias, así como aumentar la vida útil de los componentes de automatización térmica en el ITP.
5. Puntos de calefacción individuales (ITP)
El funcionamiento del ITP afecta la eficiencia de todo el sistema de suministro de calor. ITP es una parte estratégicamente importante del sistema de suministro de calor. La transición de un sistema de 4 tubos a un sistema moderno de 2 tubos está asociada con ciertas dificultades. En primer lugar, esto implica la necesidad de inversiones y, en segundo lugar, sin un cierto "know-how", la introducción de ITP puede, por el contrario, aumentar los costos operativos de la empresa de gestión. El principio de funcionamiento de la ITP es que el punto de calefacción se encuentra directamente en el edificio, que se calienta y para el que se prepara agua caliente. Al mismo tiempo, solo 3 tuberías están conectadas al edificio: 2 para el refrigerante y 1 para el suministro de agua fría. Por lo tanto, la estructura de las tuberías del sistema se simplifica y, durante la reparación planificada de las rutas, se ahorran inmediatamente en el tendido de tuberías.
5.1. Control del circuito de calefacción
controlador de ITP controla la salida de calor del sistema de calefacción cambiando la temperatura del refrigerante. El punto de ajuste de la temperatura de calefacción se determina a partir de la temperatura exterior y la curva de calefacción (control compensado por el clima). La curva de calefacción se determina teniendo en cuenta la inercia del edificio.
5.2. inercia del edificio
La inercia de los edificios tiene un impacto significativo en el resultado del control de calefacción con compensación climática. Moderno controlador de ITP este factor influyente debe tenerse en cuenta. La inercia del edificio está determinada por el valor de la constante de tiempo del edificio, que varía de 10 horas para casas de paneles a 35 horas para casas de ladrillo. controlador de ITP determina la llamada temperatura exterior "combinada" en función de la constante de tiempo del edificio, que se utiliza como señal de corrección en el sistema de control automático de la temperatura del agua de calefacción.
5.3. fuerza del viento
El viento afecta significativamente la temperatura ambiente, especialmente en edificios de gran altura ubicados en áreas abiertas. El algoritmo de corrección de la temperatura del agua para calefacción, teniendo en cuenta la influencia del viento, proporciona hasta un 10% de ahorro de energía térmica.
5.4 Limitación de la temperatura de retorno
Todos los tipos de control descritos anteriormente afectan indirectamente a la reducción de la temperatura del agua de retorno. Esta temperatura es el principal indicador del funcionamiento económico del sistema de calefacción. Con varios modos de operación del IHS, la temperatura del agua de retorno se puede reducir utilizando las funciones de limitación. Sin embargo, todas las funciones limitantes implican desviaciones de las condiciones de confort, y su uso debe estar respaldado por un estudio de factibilidad. En esquemas independientes para conectar el circuito de calefacción, con operación económica del intercambiador de calor, la diferencia de temperatura entre el agua de retorno del circuito primario y el circuito de calefacción no debe exceder los 5 ° C. La economía está asegurada por la función de limitación dinámica de la temperatura del agua de retorno ( DRT – diferencial de temperatura de retorno ): cuando se excede el valor establecido de la diferencia de temperatura entre el agua de retorno del circuito primario y el circuito de calefacción, el controlador reduce el flujo del medio de calefacción en el circuito primario. Al mismo tiempo, la carga máxima también disminuye (Fig. 1).
