U sklopu nabave centralne opreme isporučeni su energetski ormari i upravljački ormari za dvije zgrade (ITP). Za prijam i distribuciju električne energije u toplinskim mjestima koriste se ulazno-razdjelni uređaji koji se sastoje od po pet panela (ukupno 10 panela). U ulazne ploče ugrađene su sklopke, odvodniki prenapona, ampermetri i voltmetri. ATS paneli u ITP1 i ITP2 implementirani su na temelju automatskih prijenosnih jedinica. U razdjelnim pločama ASU-a ugrađeni su zaštitni i sklopni uređaji (kontaktori, soft starteri, tipke i svjetiljke) za tehnološko opremanje toplinskih mjesta. Svi prekidači opremljeni su statusnim kontaktima koji signaliziraju isključenje u nuždi. Ove informacije se prenose na kontrolere instalirane u ormarićima za automatizaciju.
Za kontrolu i upravljanje opremom koriste se OWEN PLC110 kontroleri. Priključuju se na ulazno/izlazne module ARIES MV110-224.16DN, MV110-224.8A, MU110-224.6U, kao i na dodirne panele operatera.
Rashladna tekućina se uvodi izravno u ITP sobu. Opskrba vodom za opskrbu toplom vodom, grijanje i opskrbu toplinom grijača zraka sustava ventilacije zraka provodi se s korekcijom prema vanjskoj temperaturi zraka.
Prikaz tehnoloških parametara, akcidenata, stanja opreme i dispečerske kontrole ITP-a vrši se s radnog mjesta dispečera u integriranoj centralnoj kontrolnoj sobi zgrade. Na dispečerskom poslužitelju pohranjuje se arhiva tehnoloških parametara, nezgoda i stanja ITP opreme.
Automatizacija toplinskih točaka omogućuje:
- održavanje temperature rashladne tekućine koja se dovodi u sustave grijanja i ventilacije u skladu s temperaturnim rasporedom;
- održavanje temperature vode u sustavu PTV-a na opskrbi potrošačima;
- programiranje različitih temperaturnih režima po satima dana, danima u tjednu i praznicima;
- kontrola usklađenosti s vrijednostima parametara utvrđenih tehnološkim algoritmom, podrška granicama tehnoloških i parametara za hitne slučajeve;
- kontrola temperature nosača topline koji se vraća u mrežu grijanja sustava opskrbe toplinom, prema zadanom temperaturnom rasporedu;
- mjerenje vanjske temperature zraka;
- održavanje zadanog pada tlaka između dovodnog i povratnog cjevovoda ventilacijskih i grijaćih sustava;
- upravljanje cirkulacijskim crpkama prema zadanom algoritmu:
- Uključeno, Isključeno;
- upravljanje crpnom opremom s frekventnim pretvaračima prema signalima iz PLC-a ugrađenih u ormare automatike;
- periodično uključivanje glavnog/rezervnog kako bi se osiguralo isto vrijeme rada;
- automatski hitni prijenos na rezervnu pumpu prema kontroli senzora diferencijalnog tlaka;
- automatsko održavanje zadanog diferencijalnog tlaka u sustavima potrošnje topline.
- upravljanje regulacijskim ventilima nosača topline u krugovima primarnih potrošača;
- upravljanje pumpama i ventilima za dovodne krugove grijanja i ventilacije;
- postavljanje vrijednosti tehnoloških i parametara za hitne slučajeve putem dispečerskog sustava;
- upravljanje drenažnim pumpama;
- kontrola stanja električnih ulaza po fazama;
- sinkronizacija vremena kontrolora sa zajedničkim vremenom dispečerskog sustava (SOEV);
- pokretanje opreme nakon obnove napajanja u skladu s zadanim algoritmom;
- slanje hitnih poruka dispečerskom sustavu.
Razmjena informacija između automatizacijskih kontrolera i gornje razine (radne stanice sa specijaliziranim dispečerskim softverom MasterSCADA) odvija se korištenjem Modbus/TCP protokola.
Riža. 6. Dvožični vod s dvije koronske žice na različitim udaljenostima između njih
16 m; 3 - bp = 8 m; 4 - b,
BIBLIOGRAFIJA
1. Efimov B.V. Olujni valovi u zračnim linijama. Apatiti: Izdavačka kuća KSC RAS, 2000. 134 str.
2. Kostenko M.V., Kadomskaya K.P., Levinshgein M.L., Efremov I.A. Prenapon i zaštita od njih u
visokonaponski nadzemni i kabelski dalekovodi. L.: Nauka, 1988. 301 str.
prijepodne Prohorenkov
METODE ZA IZGRADNJU AUTOMATIZIRANOG SUSTAVA UPRAVLJANJA DISTRIBUCIRANOM TOPLINOM GRADA
Značajna se pozornost posvećuje pitanjima uvođenja tehnologija za uštedu resursa u modernoj Rusiji. Ova su pitanja posebno akutna u regijama krajnjeg sjevera. Gorivo ulje za gradske kotlovnice je loživo ulje, koje se isporučuje željeznicom iz središnjih regija Rusije, što značajno povećava cijenu proizvedene toplinske energije. Trajanje
Sezona grijanja u uvjetima Arktika je 2-2,5 mjeseca dulja nego u središnjim regijama zemlje, što je povezano s klimatskim uvjetima krajnjeg sjevera. Istodobno, poduzeća za toplinsku energiju moraju proizvoditi potrebnu količinu topline u obliku pare, tople vode pod određenim parametrima (tlak, temperatura) kako bi osigurali vitalnu aktivnost svih urbanih infrastruktura.
Smanjenje troškova proizvodnje toplinske energije koja se isporučuje potrošačima moguće je samo kroz ekonomično sagorijevanje goriva, racionalno korištenje električne energije za vlastite potrebe poduzeća, minimiziranje gubitaka topline u područjima transporta (toplinske mreže grada) i potrošnje (zgrade, gradska poduzeća). ), kao i smanjenje broja zaposlenih kadrova u proizvodnim područjima.
Rješenje svih ovih problema moguće je samo uvođenjem novih tehnologija, opreme, tehničkih kontrolnih alata koji omogućuju ekonomsku učinkovitost rada termoenergetskih poduzeća, kao i poboljšanje kvalitete upravljanja i rada termoelektrana. termoenergetski sustavi.
Formulacija problema
Jedna od važnih zadaća u području gradskog grijanja je stvaranje sustava za opskrbu toplinom s paralelnim radom nekoliko izvora topline. Suvremeni sustavi gradskog daljinskog grijanja razvili su se kao vrlo složeni, prostorno raspoređeni sustavi sa zatvorenom cirkulacijom. Potrošači u pravilu nemaju svojstvo samoregulacije, distribucija rashladne tekućine provodi se preliminarnom ugradnjom posebno dizajniranih (za jedan od načina) konstantnih hidrauličkih otpora [1]. U tom smislu, slučajna priroda odabira toplinske energije od strane potrošača pare i tople vode dovodi do dinamički složenih prijelaznih procesa u svim elementima termoenergetskog sustava (TE).
Operativna kontrola stanja udaljenih objekata i upravljanje opremom koja se nalazi na kontroliranim točkama (CP) nemoguća je bez razvoja automatiziranog sustava za dispečersko upravljanje i upravljanje centralnim toplinskim mjestima i crpnim stanicama (ASDK i U TsTP i NS) Grad. Stoga je jedan od hitnih problema upravljanje tokovima toplinske energije, uzimajući u obzir hidrauličke karakteristike kako samih toplinskih mreža tako i potrošača energije. Zahtijeva rješavanje problema vezanih uz stvaranje sustava opskrbe toplinom, gdje se paralelno
Nekoliko izvora topline (termalne stanice - TS)) radi na općoj toplinskoj mreži grada i na općem rasporedu toplinskog opterećenja. Takvi sustavi omogućuju uštedu goriva tijekom grijanja, povećanje stupnja opterećenja glavne opreme i rad kotlovskih jedinica u režimima s optimalnim vrijednostima učinkovitosti.
Rješavanje problema optimalnog upravljanja tehnološkim procesima kotlovnice za grijanje
Rješavanje problema optimalnog upravljanja tehnološkim procesima kotlovnice za grijanje "Severnaya" Državnog regionalnog poduzeća za toplinu i električnu energiju (GOTEP) "TEKOS", u okviru bespovratnih sredstava iz Programa za uštedu energije i zaštitu okoliša Oprema i materijali (PIEPOM) Rusko-američkog odbora, oprema je isporučena (financirana od strane američke vlade). Ova oprema i za nju razvijeni softver omogućili su rješavanje širokog spektra zadataka rekonstrukcije u baznom poduzeću GOTEP "TEKOS", a dobiveni rezultati preslikani su na toplinsko-energetska poduzeća regije.
Osnova za rekonstrukciju upravljačkih sustava TS kotlovskih agregata bila je zamjena zastarjelih alata za automatizaciju središnje upravljačke ploče i lokalnih automatskih upravljačkih sustava suvremenim mikroprocesorskim distribuiranim sustavom upravljanja. Implementirani distribuirani upravljački sustav za kotlovske jedinice baziran na mikroprocesorskom sustavu (MPS) TDC 3000-S (Supper) iz Honeywella dao je jedinstveno integrirano rješenje za implementaciju svih funkcija sustava za upravljanje tehnološkim procesima TS-a. Upravljani MPS ima vrijedne kvalitete: jednostavnost i preglednost rasporeda upravljačkih i operativnih funkcija; fleksibilnost u ispunjavanju svih zahtjeva procesa, uzimajući u obzir pokazatelje pouzdanosti (rad u "vrućem" stanju čekanja drugog računala i USO), dostupnost i učinkovitost; jednostavan pristup svim podacima sustava; jednostavnost promjene i proširenja uslužnih funkcija bez povratnih informacija o sustavu;
poboljšana kvaliteta prezentacije informacija u obliku prikladnom za donošenje odluka (prijateljsko inteligentno sučelje operatera), što pomaže u smanjenju pogrešaka operativnog osoblja u radu i kontroli TS procesa; računalna izrada dokumentacije za sustave upravljanja procesima; povećana operativna spremnost objekta (rezultat samodijagnostike upravljačkog sustava); obećavajući sustav s visokim stupnjem inovativnosti. U sustav TDC 3000 - S (slika 1) moguće je spojiti vanjske PLC kontrolere drugih proizvođača (ova mogućnost je implementirana ako postoji PLC gateway modul). Prikazuju se informacije iz PLC kontrolera
Prikazuje se u TOC-u kao niz točaka dostupnih za čitanje i pisanje iz korisničkih programa. To omogućuje korištenje distribuiranih I/O stanica instaliranih u neposrednoj blizini upravljanih objekata za prikupljanje podataka i prijenos podataka u TOC putem informacijskog kabela koristeći jedan od standardnih protokola. Ova opcija omogućuje integraciju novih upravljačkih objekata, uključujući automatizirani sustav dispečerskog upravljanja i upravljanja centralnim grijaćim točkama i crpnim stanicama (ASDKiU TsTPiNS), u postojeći automatizirani sustav upravljanja procesima poduzeća bez vanjskih promjena za korisnike.
lokalna računalna mreža
Univerzalne stanice
Računalna primijenjena povijesna
modul modula pristupnika
LAN kontrola
Backbone gateway
Rezerviram (ARMM)
Modul za poboljšanje. Napredni upravitelj procesa (ARMM)
Univerzalna kontrolna mreža
I/O kontroleri
Kabelske trase 4-20 mA
I/O stanica SIMATIC ET200M.
I/O kontroleri
Mreža PLC uređaja (PROFIBUS)
Kabelske trase 4-20 mA
Senzori protoka
Senzori temperature
Senzori tlaka
Analizatori
Regulatori
Frekventne stanice
zasuni
Senzori protoka
Senzori temperature
Senzori tlaka
Analizatori
Regulatori
Frekventne stanice
zasuni
Riža. 1. Prikupljanje informacija od strane distribuiranih PLC stanica, prijenos na TDC3000-S za vizualizaciju i obradu, nakon čega slijedi izdavanje kontrolnih signala
Provedena eksperimentalna istraživanja pokazala su da su procesi koji se odvijaju u parnom kotlu u radnim režimima njegovog rada slučajne prirode i nestacionarni, što potvrđuju rezultati matematičke obrade i statističke analize. Uzimajući u obzir slučajnu prirodu procesa koji se odvijaju u parnom kotlu, procjene pomaka matematičkog očekivanja (MO) M(t) i disperzije 5 (?) duž glavnih upravljačkih koordinata uzimaju se kao mjera procjene kvalitete upravljanja:
Em, (t) 2 MZN (t) - MrN (t) ^ gMix (t) ^ min
gdje su Mzn(t), Mmn(t) postavljeni i trenutni MO glavnih podesivih parametara parnog kotla: količine zraka, količine goriva i izlazne pare kotla.
s 2 (t) = 8|v (t) - q2N (t) ^ s^ (t) ^ min, (2)
gdje su 52Tn, 5zn2(t) trenutne i zadane varijance glavnih kontroliranih parametara parnog kotla.
Tada će kriterij kvalitete kontrole imati oblik
Jn = I [avMy(t) + ßsö;, (t)] ^ min, (3)
gdje je n = 1,...,j; - ß - težinski koeficijenti.
Ovisno o načinu rada kotla (regulacijski ili osnovni) treba oblikovati optimalnu strategiju upravljanja.
Za regulacijski način rada parnog kotla, strategija upravljanja treba biti usmjerena na održavanje konstantnog tlaka u parnom kolektoru, bez obzira na potrošnju pare kod potrošača topline. Za ovaj način rada procjena pomaka tlaka pare u glavnom parnom kolektoru u obliku
ep (/) = Pz(1) - Pm () ^B^ (4)
gdje je VD, Pt(0 - postavljene i trenutne prosječne vrijednosti tlaka pare u glavnom parnom kolektoru.
Pomak tlaka pare u glavnom parnom kolektoru disperzijom, uzimajući u obzir (4), ima oblik
(0 = -4r(0 ^^ (5)
gdje je (UrzOO, art(0 - zadana i trenutna disperzija tlaka.
Metode neizrazite logike korištene su za podešavanje koeficijenata prijenosa regulatora krugova višespojenog upravljačkog sustava kotla.
Tijekom probnog rada automatiziranih parnih kotlova prikupljen je statistički materijal koji je omogućio dobivanje usporednih (s radom neautomatiziranih kotlovskih jedinica) karakteristika tehničke i ekonomske učinkovitosti uvođenja novih metoda i upravljanja te nastavak radova na rekonstrukciji. na drugim kotlovima. Dakle, za razdoblje polugodišnjeg rada neautomatiziranih parnih kotlova br. 9 i 10, kao i automatiziranih parnih kotlova br. 13 i 14, dobiveni su rezultati koji su prikazani u tablici 1.
Određivanje parametara za optimalno opterećenje termoelektrane
Za određivanje optimalnog opterećenja vozila potrebno je poznavati energetske karakteristike njihovih parogeneratora i kotlovnice u cjelini, a to su odnos između količine isporučenog goriva i primljene topline.
Algoritam za pronalaženje ovih karakteristika uključuje sljedeće korake:
stol 1
Pokazatelji rada kotla
Naziv indikatora Vrijednost indikatora za kotlove za mužu
№9-10 № 13-14
Proizvodnja topline, Gcal Potrošnja goriva, t Specifična stopa potrošnje goriva za proizvodnju 1 Gcal toplinske energije, kg referentnog goriva kal 170.207 20.430 120,03 217.626 24.816 114,03
1. Određivanje toplinske učinkovitosti kotlova za različite načine njihovog rada.
2. Određivanje toplinskih gubitaka A () uzimajući u obzir učinkovitost kotlova i njihovu korisnu nosivost.
3. Određivanje karakteristika opterećenja kotlovskih jedinica u rasponu njihove promjene od minimalno dopuštenog do maksimalnog.
4. Na temelju promjene ukupnih toplinskih gubitaka u parnim kotlovima, utvrđivanje njihovih energetskih karakteristika, koje odražavaju potrošnju standardnog goriva po satu, prema formuli 5 = 0,0342 (0, + AC?).
5. Dobivanje energetskih karakteristika kotlovnica (TS) korištenjem energetskih karakteristika kotlova.
6. Formiranje, uzimajući u obzir energetske karakteristike TS, upravljačke odluke o slijedu i redoslijedu njihovog opterećenja tijekom razdoblja grijanja, kao iu ljetnoj sezoni.
Drugo važno pitanje organiziranja paralelnog rada izvora (HS) je određivanje čimbenika koji imaju značajan utjecaj na opterećenje kotlovnica, te zadaća sustava upravljanja opskrbom toplinom da potrošačima osigura potrebnu količinu toplinske energije na kotlovnici. najniži mogući trošak za njegovu proizvodnju i prijenos.
Rješenje prvog problema provodi se povezivanjem rasporeda isporuke s rasporedima korištenja topline kroz sustav izmjenjivača topline, rješenje drugog - uspostavljanjem korespondencije između toplinskog opterećenja potrošača i njegove proizvodnje, t.j. , planiranjem promjene opterećenja i smanjenjem gubitaka u prijenosu toplinske energije. Osiguravanje povezivanja rasporeda za opskrbu i korištenje topline treba se provoditi korištenjem lokalne automatike u međufazama od izvora toplinske energije do njenih potrošača.
Za rješavanje drugog problema predlaže se implementacija funkcija procjene planiranog opterećenja potrošača, uzimajući u obzir ekonomski opravdane mogućnosti izvora energije (ES). Takav pristup moguć je korištenjem metoda situacijske kontrole temeljene na implementaciji algoritama neizrazite logike. Glavni čimbenik koji ima značajan utjecaj na
toplinsko opterećenje kotlovnica je onaj njegov dio koji se koristi za grijanje zgrada i za opskrbu toplom vodom. Prosječni toplinski protok (u vatima) koji se koristi za grijanje zgrada određuje se formulom
gdje je /od - prosječna vanjska temperatura za određeno razdoblje; r( - prosječna temperatura unutarnjeg zraka grijane prostorije (temperatura koja se mora održavati na danoj razini); / 0 - procijenjena temperatura vanjskog zraka za projektiranje grijanja;<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).
Iz formule (6) se vidi da je toplinsko opterećenje na grijanje zgrada određeno uglavnom vanjskom temperaturom zraka.
Prosječni protok topline (u vatima) do opskrbe toplom vodom zgrada određen je izrazom
1,2w(a + ^)(55 - ^) str
Yt „. " _ s"
gdje je m broj potrošača; a - stopa potrošnje vode za opskrbu toplom vodom na temperaturi od +55 ° C po osobi dnevno u litrama; b - stopa potrošnje vode za opskrbu toplom vodom koja se troši u javnim zgradama na temperaturi od +55 ° C (pretpostavlja se da je 25 litara dnevno po osobi); c je toplinski kapacitet vode; /x je temperatura hladne (iz slavine) vode tijekom perioda grijanja (pretpostavlja se da je +5 °C).
Analiza izraza (7) pokazala je da se pri izračunu prosječnog toplinskog opterećenja na opskrbu toplom vodom ono pokazuje konstantnim. Pravo izvlačenje toplinske energije (u obliku tople vode iz slavine), za razliku od izračunate vrijednosti, je slučajno, što je povezano s povećanjem analize tople vode ujutro i navečer, te smanjenjem izbor danju i noću. Na sl. 2, 3 prikazani su grafikoni promjena
Ulje 012 013 014 015 016 017 018 019 1 111 112 113 114 115 116 117 118 119 2 211 212 213 214 215 21 3 1 3 1 3 1 3 1 3 1
dana u mjesecu
Riža. 2. Grafikon promjena temperature vode u CHP N9 5 (7 - direktna kotlovska voda,
2 - izravno tromjesečno, 3 - voda za toplu vodu, 4 - reverzno tromjesečno, 5 - povratna kotlovska voda) i vanjske temperature zraka (6) za razdoblje od 1. veljače do 4. veljače 2009.
tlak i temperatura tople vode za TsTP br. 5, koji su dobiveni iz arhive SDKi U TsTP i NS iz Murmanska.
Nastupom toplih dana, kada temperatura okoline pet dana ne pada ispod +8 °C, toplinsko opterećenje potrošača se isključuje i toplinska mreža radi za potrebe opskrbe toplom vodom. Prosječni protok topline u opskrbu toplom vodom tijekom razdoblja negrijavanja izračunava se po formuli
gdje je temperatura hladne (iz slavine) vode tijekom razdoblja negrijavanja (pretpostavlja se da je +15 °S); p - koeficijent koji uzima u obzir promjenu prosječne potrošnje vode za opskrbu toplom vodom u razdoblju negrijavanja u odnosu na razdoblje grijanja (0,8 - za stambeno-komunalni sektor, 1 - za poduzeća).
Uzimajući u obzir formule (7), (8), izračunati su grafovi toplinskog opterećenja potrošača energije koji su osnova za izradu zadataka centralizirane regulacije opskrbe toplinskom energijom TS.
Automatizirani sustav dispečerske kontrole i upravljanja centralnim toplinskim mjestima i crpnim stanicama grada
Posebnost grada Murmanska je da se nalazi na brdovitom području. Minimalna nadmorska visina je 10 m, maksimalna 150 m. S tim u vezi, mreže grijanja imaju težak piezometrijski grafikon. Zbog povećanog tlaka vode u početnim dionicama povećava se stopa nezgoda (pukotina cijevi).
Za operativnu kontrolu stanja udaljenih objekata i kontrolu opreme koja se nalazi na kontroliranim točkama (CP),
Riža. Slika 3. Grafikon promjene tlaka vode u centralnoj toplinskoj stanici br. 5 za razdoblje od 1. veljače do 4. veljače 2009. godine: 1 - opskrba toplom vodom, 2 - direktna kotlovska voda, 3 - izravno tromjesečno, 4 - reverzno tromjesečno,
5 - hladna, 6 - povratna kotlovska voda
je razvio ASDKiUCTPiNS iz grada Murmanska. Kontrolirane točke, na kojima je tijekom radova na rekonstrukciji postavljena telemehanička oprema, nalaze se na udaljenosti do 20 km od glavnog poduzeća. Komunikacija s telemehaničkom opremom u CP-u se odvija putem namjenske telefonske linije. Centralne kotlovnice (CTP) i crpne stanice su zasebne zgrade u kojima je ugrađena tehnološka oprema. Podaci s kontrolne ploče šalju se u kontrolnu sobu (u dispečerskom PCARM-u) koja se nalazi na području TS Severnaya poduzeća TEKOS, te na TS poslužitelj, nakon čega postaju dostupni korisnicima lokalne mreže poduzeća kako bi riješili svoje proizvodne probleme.
U skladu sa zadacima riješenim uz pomoć ASDKiUTSTPiNS, kompleks ima dvorazinsku strukturu (slika 4.).
Razina 1 (gornja, grupa) - dispečerska konzola. Na ovoj razini provode se sljedeće funkcije: centralizirano upravljanje i daljinsko upravljanje tehnološkim procesima; prikaz podataka na zaslonu upravljačke ploče; formiranje i izdavanje
čak i dokumentacija; formiranje zadataka u automatiziranom sustavu upravljanja procesima poduzeća za upravljanje režimima paralelnog rada gradskih toplinskih stanica za opću gradsku toplinsku mrežu; pristup korisnika lokalne mreže poduzeća bazi podataka tehnološkog procesa.
Razina 2 (lokalna, lokalna) - CP oprema s postavljenim senzorima (alarmi, mjerenja) i krajnjim pogonskim uređajima. Na ovoj razini provode se funkcije prikupljanja i primarne obrade informacija, izdavanja upravljačkih radnji na aktuatorima.
Funkcije koje obavlja ASDKiUCTPiNS grada
Informacijske funkcije: kontrola očitanja senzora tlaka, temperature, protoka vode i kontrola stanja aktuatora (uključeno/isključeno, otvoreno/zatvoreno).
Upravljačke funkcije: upravljanje mrežnim pumpama, crpkama tople vode, ostalom tehnološkom opremom mjenjača.
Funkcije vizualizacije i registracije: svi informacijski parametri i parametri alarma prikazani su na trendovima i mnemodijagramima operaterske stanice; sve informacije
PC radna stanica dispečera
Adapter SHV/K8-485
Namjenske telefonske linije
KP kontrolori
Riža. 4. Blok dijagram kompleksa
parametri, signalni parametri, upravljačke naredbe se periodično registriraju u bazi podataka, kao iu slučajevima promjene stanja.
Funkcije alarma: nestanak struje na mjenjaču; aktiviranje senzora poplave na kontrolnoj točki i osiguranje na kontrolnoj točki; signalizacija sa senzora graničnog (visokog/niskog) tlaka u cjevovodima i odašiljača hitnih promjena stanja aktuatora (uključeno/isključeno, otvoreno/zatvoreno).
Koncept sustava za potporu odlučivanju
Suvremeni automatizirani sustav upravljanja procesima (APCS) je višerazinski sustav upravljanja čovjek-stroj. Dispečer u višerazinskom automatiziranom sustavu upravljanja procesima prima informacije s računalnog monitora i djeluje na objekte koji se nalaze na znatnoj udaljenosti od njega, koristeći telekomunikacijske sustave, kontrolere i inteligentne aktuatore. Tako dispečer postaje glavni lik u upravljanju tehnološkim procesom poduzeća. Tehnološki procesi u termoenergetici potencijalno su opasni. Dakle, već trideset godina broj zabilježenih nesreća otprilike se svakih deset godina udvostručuje. Poznato je da u stacionarnim režimima složenih energetskih sustava pogreške zbog netočnosti početnih podataka iznose 82-84%, zbog netočnosti modela - 14-15%, zbog netočnosti metode - 2 -3%. Zbog velikog udjela pogreške u početnim podacima postoji i pogreška u proračunu ciljne funkcije, što dovodi do značajne zone nesigurnosti pri odabiru optimalnog načina rada sustava. Ovi se problemi mogu eliminirati ako automatizaciju promatramo ne samo kao način zamjene ručnog rada izravno u upravljanju proizvodnjom, već i kao sredstvo analize, predviđanja i kontrole. Prijelaz s dispečerskog na sustav podrške odlučivanju znači prijelaz na novu kvalitetu - inteligentni informacijski sustav poduzeća. Svaka nesreća (osim prirodnih katastrofa) temelji se na ljudskoj (operaterskoj) pogrešci. Jedan od razloga za to je stari, tradicionalni pristup izgradnji složenih upravljačkih sustava, usmjeren na korištenje najnovije tehnologije.
znanstvena i tehnološka dostignuća uz podcjenjivanje potrebe za korištenjem metoda situacijskog upravljanja, metoda integracije upravljačkih podsustava, kao i izgradnje učinkovitog sučelja čovjek-stroj usmjerenog na osobu (dispečera). Istodobno se predviđa prijenos funkcija dispečera za analizu podataka, predviđanje situacija i donošenje odgovarajućih odluka na komponente inteligentnih sustava za potporu odlučivanju i izvršenju (SSPIR). Koncept SPID uključuje niz alata koje objedinjuje zajednički cilj – promicanje donošenja i provedbe racionalnih i učinkovitih upravljačkih odluka. SPPIR je interaktivni automatizirani sustav koji djeluje kao inteligentni posrednik koji podržava korisničko sučelje prirodnog jezika sa ZAOA sustavom i koristi pravila odlučivanja koja odgovaraju modelu i bazi. Uz to, SPPIR obavlja funkciju automatskog praćenja dispečera u fazama analize informacija, prepoznavanja i predviđanja situacija. Na sl. Na slici 5. prikazana je struktura SPPIR-a uz pomoć kojeg TS dispečer upravlja toplinskom opskrbom mikropodručja.
Na temelju navedenog može se identificirati nekoliko nejasnih jezičnih varijabli koje utječu na opterećenje TS-a, a posljedično i na rad toplinskih mreža. Te su varijable dane u tablici. 2.
Ovisno o godišnjem dobu, dobu dana, danu u tjednu, kao i karakteristikama vanjskog okruženja, jedinica za procjenu stanja izračunava tehničko stanje i potrebne performanse izvora toplinske energije. Ovaj pristup omogućuje rješavanje problema uštede goriva u daljinskom grijanju, povećanje stupnja opterećenja glavne opreme i rad kotlova u režimima s optimalnim vrijednostima učinkovitosti.
Izgradnja automatiziranog sustava za distribuirano upravljanje toplinskom opskrbom grada moguća je pod sljedećim uvjetima:
uvođenje automatiziranih sustava upravljanja kotlovskim jedinicama kotlovnica za grijanje. (Implementacija automatiziranih sustava upravljanja procesima u TS "Severnaya"
Riža. 5. Struktura SPPIR-a kotlovnice za grijanje mikropodručja
tablica 2
Jezične varijable koje određuju opterećenje kotlovnice za grijanje
Naziv Naziv Raspon vrijednosti (univerzalni skup) Pojmovi
^mjesec Mjesec siječanj do prosinac siječanj, veljača, ožujak, travanj, svibanj, lipanj, srpanj, kolovoz, ruj, listopad, studeni, "dec"
T-tjedan Dan u tjednu radni ili vikend "radni", "praznik"
TSug Vrijeme dana od 00:00 do 24:00 "noć", "jutro", "dan", "večer"
t 1 n.v Vanjska temperatura zraka od -32 do +32 ° C "niža", "-32", "-28", "-24", "-20", "-16", "-12", "- 8", "^1", "0", "4", "8", "12", "16", "20", "24", "28", "32", "iznad"
1" u Brzina vjetra od 0 do 20 m/s "0", "5", "10", "15", "više"
osiguralo smanjenje stope specifične potrošnje goriva za kotlove br. 13.14 u odnosu na kotlove br. 9.10 za 5,2%. Ušteda energije nakon ugradnje frekventnih vektorskih pretvarača na pogone ventilatora i dimovoda kotla br. 13 iznosila je 36% (specifična potrošnja prije rekonstrukcije - 3,91 kWh/Gcal, nakon rekonstrukcije - 2,94 kWh/Gcal, a
br. 14 - 47% (specifična potrošnja električne energije prije rekonstrukcije - 7,87 kWh/Gcal., nakon rekonstrukcije - 4,79 kWh/Gcal));
razvoj i implementacija ASDKiUCTPiNS grada;
uvođenje metoda informacijske podrške za TS operatere i ASDKiUCTPiNS grada koristeći koncept SPPIR.
BIBLIOGRAFIJA
1. Shubin E.P. Glavna pitanja projektiranja urbanih sustava opskrbe toplinom. M.: Energija, 1979. 360 str.
2. Prokhorenkov A.M. Rekonstrukcija kotlovnica za grijanje na temelju informacijsko-upravljačkih kompleksa // Nauka proizvodstvo. 2000. broj 2. S. 51-54.
3. Prokhorenkov A.M., Sovlukov A.S. Fuzzy modeli u sustavima upravljanja tehnološkim procesima kotlovskih agregata // Računalni standardi i sučelja. 2002 Vol. 24. str. 151-159.
4. Mesarovich M., Mako D., Takahara Y. Teorija hijerarhijskih višerazinskih sustava. M.: Mir, 1973. 456 str.
5. Prokhorenkov A.M. Metode za identifikaciju nasumičnih procesnih karakteristika u sustavima za obradu informacija // IEEE Transactions on Instrumentation and Measuring. 2002 Vol. 51, br. 3. str. 492-496.
6. Prokhorenkov A.M., Kachala H.M. Slučajna obrada signala u digitalnim industrijskim upravljačkim sustavima // Digital Signal Processing. 2008. broj 3. S. 32-36.
7. Prokhorenkov A.M., Kachala N.M. Određivanje klasifikacijskih karakteristika slučajnih procesa // Measurement Techniques. 2008 Vol. 51, br. 4. Str. 351-356.
8. Prokhorenkov A.M., Kachala H.M. Utjecaj klasifikacijskih karakteristika slučajnih procesa na točnost obrade rezultata mjerenja // Izmeritelnaya tehnika. 2008. br. 8. S. 3-7.
9. Prokhorenkov A.M., Kachala N.M., Saburov I.V., Sovlukov A.S. Informacijski sustav za analizu slučajnih procesa u nestacionarnim objektima // Proc. trećeg IEEE Int. Radionica o inteligentnom prikupljanju podataka i naprednim računalnim sustavima: tehnologija i primjene (IDAACS "2005). Sofija, Bugarska. 2005. str. 18-21.
10. Metode robusne neuro-nerazmjene i adaptivne kontrole, ur. N.D. Yegupova // M.: Izdavačka kuća MSTU im. N.E. Bauman, 2002." 658 str.
P. Prokhorenkov A.M., Kachala N.M. Učinkovitost adaptivnih algoritama za podešavanje regulatora u upravljačkim sustavima pod utjecajem slučajnih smetnji // BicrniK: Znanstveno-tehnički. dobro. Posebno izdanje. Čerkaska državna tehnologija. un-t.-Čerkask. 2009. S. 83-85.
12. Prokhorenkov A.M., Saburov I.V., Sovlukov A.S. Održavanje podataka za procese odlučivanja pod industrijskom kontrolom // BicrniK: znanstveni i tehnički. dobro. Posebno izdanje. Čerkaska državna tehnologija. un-t. Čerkask. 2009. S. 89-91.
Osobitosti opskrbe toplinom su kruti međusobni utjecaj načina opskrbe toplinom i potrošnje topline, kao i višestrukost točaka opskrbe za nekoliko dobara (toplinska energija, struja, rashladna tekućina, topla voda). Svrha opskrbe toplinskom energijom nije osigurati proizvodnju i transport, već održati kvalitetu te robe za svakog potrošača.
Ovaj cilj je postignut relativno učinkovito uz stabilne brzine protoka rashladne tekućine u svim elementima sustava. Regulacija "kvalitete" koju koristimo, po svojoj prirodi, podrazumijeva promjenu samo temperature rashladne tekućine. Pojava zgrada kontroliranih potražnjom osigurala je nepredvidljivost hidrauličkih režima u mrežama uz održavanje konstantnosti troškova u samim zgradama. Pritužbe u susjednim kućama morale su se otkloniti prekomjernom cirkulacijom i pripadajućim masovnim preljevima.
Modeli hidrauličkog proračuna koji se danas koriste, unatoč njihovoj periodičnoj kalibraciji, ne mogu omogućiti obračun odstupanja troškova na ulazima zgrade zbog promjena u unutarnjoj proizvodnji topline i potrošnji tople vode, kao i utjecaja sunca, vjetra i kiše. Uz stvarnu kvalitativno-kvantitativnu regulaciju potrebno je “vidjeti” sustav u realnom vremenu i osigurati:
- kontrola maksimalnog broja točaka isporuke;
- usklađivanje tekućih bilanci ponude, gubitaka i potrošnje;
- kontrolno djelovanje u slučaju neprihvatljivog kršenja načina rada.
Upravljanje bi trebalo biti što automatizirano, inače ga je jednostavno nemoguće implementirati. Izazov je bio postići to bez nepotrebnih troškova postavljanja kontrolnih točaka.
Danas, kada veliki broj zgrada ima mjerne sustave s mjeračima protoka, senzorima temperature i tlaka, nerazumno ih je koristiti samo za financijske izračune. ACS "Teplo" izgrađen je uglavnom na generalizaciji i analizi informacija "od potrošača".
Prilikom izrade automatiziranog upravljačkog sustava prevladani su tipični problemi zastarjelih sustava:
- ovisnost o ispravnosti proračuna mjernih uređaja i pouzdanosti podataka u neprovjerljivim arhivima;
- nemogućnost objedinjavanja operativnih bilanca zbog nedosljednosti u vremenu mjerenja;
- nemogućnost kontrole procesa koji se brzo mijenjaju;
- nepoštivanje novih zahtjeva za informacijsku sigurnost saveznog zakona "O sigurnosti kritične informacijske infrastrukture Ruske Federacije".
Učinci implementacije sustava:
Potrošačke usluge:
- utvrđivanje stvarnih stanja za sve vrste robe i komercijalnih gubitaka:
- utvrđivanje mogućih izvanbilančnih prihoda;
- kontrola stvarne potrošnje energije i njezina usklađenost s tehničkim specifikacijama za priključak;
- uvođenje ograničenja koja odgovaraju razini plaćanja;
- prijelaz na dvodijelnu tarifu;
- praćenje KPI-ja za sve usluge koje rade s potrošačima i ocjenjivanje kvalitete njihova rada.
eksploatacija:
- utvrđivanje tehnoloških gubitaka i salda u toplinskim mrežama;
- dispečiranje i nadzor u hitnim slučajevima prema stvarnim načinima rada;
- održavanje optimalnih temperaturnih rasporeda;
- praćenje stanja mreža;
- podešavanje načina opskrbe toplinom;
- kontrola isključenja i kršenja načina rada.
Razvoj i ulaganja:
- pouzdana procjena rezultata provedbe projekata poboljšanja;
- procjena učinaka troškova ulaganja;
- razvoj shema opskrbe toplinom u stvarnim elektroničkim modelima;
- optimizacija promjera i konfiguracije mreže;
- smanjenje troškova priključka, uzimajući u obzir stvarne rezerve propusnosti i uštede energije za potrošače;
- planiranje obnove
- organizacija zajedničkog rada CHP i kotlovnica.
Siemens je priznati svjetski lider u razvoju sustava za energetski sektor, uključujući sustave grijanja i vodoopskrbe. To radi jedan od odjela. Siemens - Building Technologies – “Automatizacija i sigurnost zgrada”. Tvrtka nudi cijeli niz opreme i algoritama za automatizaciju kotlovnica, toplinskih točaka i crpnih stanica.
1. Struktura sustava grijanja
Siemens nudi sveobuhvatno rješenje za stvaranje jedinstvenog upravljačkog sustava za gradske sustave opskrbe toplinom i vodom. Složenost pristupa leži u činjenici da se kupcima nudi sve, počevši od hidrauličkih proračuna sustava opskrbe toplinom i vodom do komunikacijskih i dispečerskih sustava. Primjena ovog pristupa osigurana je akumuliranim iskustvom stručnjaka tvrtke, stečenim u različitim zemljama svijeta tijekom provedbe različitih projekata u području sustava opskrbe toplinom u velikim gradovima srednje i istočne Europe. U ovom se članku razmatraju strukture sustava opskrbe toplinom, principi i upravljački algoritmi koji su implementirani u provedbi ovih projekata.
Sustavi za opskrbu toplinom izgrađeni su uglavnom prema 3-stupanjskoj shemi, čiji su dijelovi:
1. Izvori topline različitih tipova, međusobno povezani u jedan sustav petlje
2. Centralne toplinske točke (CHP) spojene na glavne mreže grijanja s visokom temperaturom nosača topline (130 ... 150 ° C). U centru za centralno grijanje temperatura se postupno smanjuje do maksimalne temperature od 110°C, ovisno o potrebama ITP-a. Za male sustave razina središnjih toplinskih točaka može biti odsutna.
3. Pojedinačna grijanja koja primaju toplinsku energiju iz centralne toplinske stanice i osiguravaju opskrbu toplinom objekta.
Osnovna značajka Siemens rješenja je da se cijeli sustav temelji na principu 2-cijevne distribucije, što je najbolji tehnički i ekonomski kompromis. Ovo rješenje omogućuje smanjenje gubitaka topline i potrošnje električne energije u usporedbi s 4-cijevnim ili 1-cijevnim sustavima s otvorenim dovodom vode, koji se široko koriste u Rusiji, a ulaganja u modernizaciju kojih bez promjene strukture nisu učinkovita. Troškovi održavanja takvih sustava stalno rastu. U međuvremenu, upravo je ekonomski učinak glavni kriterij svrsishodnosti razvoja i tehničkog poboljšanja sustava. Očigledno je da pri izgradnji novih sustava treba usvojiti optimalna rješenja koja su provjerena u praksi. Ako govorimo o velikom remontu sustava opskrbe toplinom neoptimalne strukture, ekonomski je isplativo prijeći na 2-cijevni sustav s pojedinačnim grijaćim točkama u svakoj kući.
Prilikom opskrbe potrošača toplinom i toplom vodom društvo za upravljanje snosi fiksne troškove čija je struktura sljedeća:
Troškovi proizvodnje topline za potrošnju;
gubici u izvorima topline zbog nesavršenih metoda proizvodnje topline;
gubici topline u grijanju;
R troškovi električne energije.
Svaka od ovih komponenti može se smanjiti optimalnim upravljanjem i korištenjem suvremenih alata za automatizaciju na svakoj razini.
2. Izvori topline
Poznato je da se za sustave grijanja preferiraju veliki kombinirani izvori topline i energije ili oni u kojima je toplina sekundarni proizvod, kao što su industrijski procesi. Na temelju takvih načela rođena je ideja o daljinskom grijanju. Kao rezervni izvori topline koriste se kotlovi na različite vrste goriva, plinske turbine itd. Ako plinski kotlovi služe kao glavni izvor topline, moraju raditi s automatskom optimizacijom procesa izgaranja. To je jedini način za postizanje ušteda i smanjenje emisija u usporedbi s distribuiranom proizvodnjom topline u svakoj kući.
3. Crpne stanice
Toplina iz izvora topline prenosi se u glavne mreže grijanja. Nosač topline prepumpavaju mrežne pumpe koje rade kontinuirano. Stoga posebnu pozornost treba posvetiti odabiru i radu crpki. Način rada crpke ovisi o načinima grijanja. Smanjenje brzine protoka u CHP-u dovodi do nepoželjnog povećanja visine pumpe(a). Povećanje tlaka negativno utječe na sve komponente sustava. U najboljem slučaju povećava se samo hidraulička buka. U oba slučaja troši se električna energija. U tim uvjetima, bezuvjetni ekonomski učinak osigurava se frekvencijskom regulacijom crpki. Koriste se različiti algoritmi upravljanja. U osnovnoj shemi, regulator održava konstantan diferencijalni tlak u pumpi promjenom brzine. Zbog činjenice da se smanjenjem protoka rashladne tekućine smanjuju gubici tlaka u vodovima (kvadratna ovisnost), također je moguće smanjiti zadanu vrijednost (zadana vrijednost) pada tlaka. Ova kontrola crpki naziva se proporcionalna i omogućuje dodatno smanjenje troškova rada crpke. Učinkovitije upravljanje crpkama uz korekciju zadatka od strane "daljinske točke". U tom slučaju se mjeri pad tlaka na krajnjim točkama glavnih mreža. Trenutne vrijednosti diferencijalnog tlaka kompenziraju tlakove na crpnoj stanici.
4. Centralno grijanje (CHP)
Sustavi centralnog grijanja imaju vrlo važnu ulogu u modernim sustavima grijanja. Sustav opskrbe toplinom koji štedi energiju trebao bi raditi uz korištenje pojedinačnih grijaćih točaka. Međutim, to ne znači da će stanice centralnog grijanja biti zatvorene: one djeluju kao hidraulički stabilizator i istodobno dijele sustav opskrbe toplinom u zasebne podsustave. U slučaju korištenja ITP-a, sustavi centralne opskrbe toplom vodom isključeni su iz centralne toplinske stanice. Istovremeno kroz centralnu toplinsku stanicu prolaze samo 2 cijevi odvojene izmjenjivačem topline koji odvaja sustav magistralnih puteva od ITP sustava. Dakle, ITP sustav može raditi s drugim temperaturama rashladne tekućine, kao i s nižim dinamičkim pritiscima. To jamči stabilan rad ITP-a, a ujedno povlači i smanjenje ulaganja u ITP. Dovodna temperatura iz CHP-a se korigira u skladu s temperaturnim rasporedom prema vanjskoj temperaturi, uzimajući u obzir ljetno ograničenje, koje ovisi o potražnji sustava PTV-a u CHP-u. Riječ je o preliminarnoj prilagodbi parametara rashladne tekućine, što omogućuje smanjenje gubitaka topline u sekundarnim putovima, kao i povećanje vijeka trajanja komponenti toplinske automatizacije u ITP-u.
5. Individualna grijna mjesta (ITP)
Rad ITP-a utječe na učinkovitost cijelog sustava opskrbe toplinom. ITP je strateški važan dio sustava opskrbe toplinom. Prijelaz s 4-cijevnog sustava na moderni 2-cijevni sustav povezan je s određenim poteškoćama. Prvo, to podrazumijeva potrebu za ulaganjima, a drugo, bez određenog „know-howa“, uvođenje ITP-a može, naprotiv, povećati operativne troškove društva za upravljanje. Princip rada ITP-a je da se grijalište nalazi izravno u zgradi koja se grije i za koju se priprema topla voda. Istodobno, samo 3 cijevi su spojene na zgradu: 2 za rashladnu tekućinu i 1 za opskrbu hladnom vodom. Dakle, struktura cjevovoda sustava je pojednostavljena, a tijekom planiranog popravka trasa odmah dolazi do uštede na polaganju cijevi.
5.1. Upravljanje krugom grijanja
ITP kontroler kontrolira toplinski učinak sustava grijanja promjenom temperature rashladne tekućine. Zadana vrijednost temperature grijanja određuje se iz vanjske temperature i krivulje grijanja (regulacija prema vremenskim uvjetima). Krivulja grijanja određuje se uzimajući u obzir inerciju zgrade.
5.2. Inercija izgradnje
Inercija zgrada ima značajan utjecaj na rezultat regulacije grijanja prema vremenskim uvjetima. Moderna ITP kontroler ovaj utjecajni faktor mora se uzeti u obzir. Inercija građevine određena je vrijednošću vremenske konstante zgrade koja se kreće od 10 sati za panelne kuće do 35 sati za kuće od opeke. ITP kontroler određuje tzv. "kombiniranu" vanjsku temperaturu na temelju vremenske konstante zgrade, koja se koristi kao korekcijski signal u sustavu automatske regulacije temperature vode za grijanje.
5.3. sila vjetra
Vjetar značajno utječe na sobnu temperaturu, osobito u visokim zgradama koje se nalaze na otvorenim prostorima. Algoritam za korekciju temperature vode za grijanje, uzimajući u obzir utjecaj vjetra, omogućuje uštedu toplinske energije do 10%.
5.4 Ograničenje temperature povrata
Sve gore opisane vrste regulacije neizravno utječu na smanjenje temperature povratne vode. Ova temperatura je glavni pokazatelj ekonomičnog rada sustava grijanja. Uz različite načine rada IHS-a, temperatura povratne vode može se smanjiti korištenjem funkcija ograničenja. Međutim, sve ograničavajuće funkcije podrazumijevaju odstupanja od komfornih uvjeta, a njihova upotreba mora biti potkrijepljena studijom izvodljivosti. U neovisnim shemama za spajanje kruga grijanja, uz ekonomičan rad izmjenjivača topline, temperaturna razlika između povratne vode primarnog kruga i kruga grijanja ne smije biti veća od 5 ° C. Ekonomičnost je osigurana funkcijom dinamičkog ograničenja temperature povratne vode ( DRT – razlika povratne temperature ): kada je prekoračena zadana vrijednost temperaturne razlike između povratne vode primarnog kruga i kruga grijanja, regulator smanjuje protok ogrjevnog medija u primarnom krugu. Istodobno se smanjuje i vršno opterećenje (slika 1.).
