V rámci dodávky zariadení rozvádzačov boli dodané silové skrine a riadiace skrine pre dva objekty (ITP). Pre príjem a distribúciu elektriny vo vykurovacích bodoch slúžia vstupno-rozvodné zariadenia pozostávajúce z piatich panelov (spolu 10 panelov). Vo vstupných paneloch sú inštalované spínacie spínače, zvodiče prepätia, ampérmetre a voltmetre. Panely ATS v ITP1 a ITP2 sú realizované na báze automatických prenosových jednotiek. V rozvodných paneloch ASU sú inštalované ochranné a spínacie zariadenia (stykače, softštartéry, tlačidlá a svietidlá) pre technologické vybavenie vykurovacích bodov. Všetky ističe sú vybavené stavovými kontaktmi signalizujúcimi núdzové vypnutie. Tieto informácie sa prenášajú do ovládačov inštalovaných v automatizačných skriniach.
Na ovládanie a riadenie zariadenia sa používajú ovládače OWEN PLC110. Pripájajú sa k vstupno/výstupným modulom ARIES MV110-224.16DN, MV110-224.8A, MU110-224.6U, ako aj k operátorským dotykovým panelom.
Chladivo sa privádza priamo do miestnosti ITP. Zásobovanie teplou vodou, vykurovanie a zásobovanie teplom ohrievačov vzduchu vzduchotechnických systémov sa vykonáva s korekciou podľa vonkajšej teploty vzduchu.
Zobrazovanie technologických parametrov, havárií, stavu zariadení a dispečerské riadenie ITP je realizované z pracoviska dispečerov v integrovanom centrálnom dispečingu budovy. Na dispečerskom serveri je uložený archív technologických parametrov, havárií a stavu ITP zariadení.
Automatizácia vykurovacích bodov zabezpečuje:
- udržiavanie teploty chladiacej kvapaliny dodávanej do vykurovacích a ventilačných systémov v súlade s teplotným harmonogramom;
- udržiavanie teploty vody v systéme TÚV pri dodávke spotrebiteľom;
- programovanie rôznych teplotných režimov podľa hodín dňa, dní v týždni a sviatkov;
- kontrola dodržiavania hodnôt parametrov určených technologickým algoritmom, podpora limitov technologických a havarijných parametrov;
- regulácia teploty nosiča tepla vráteného do vykurovacej siete systému zásobovania teplom podľa daného teplotného harmonogramu;
- meranie vonkajšej teploty vzduchu;
- udržiavanie daného poklesu tlaku medzi prívodným a vratným potrubím ventilačných a vykurovacích systémov;
- riadenie obehových čerpadiel podľa daného algoritmu:
- zapnutie/vypnutie;
- riadenie čerpacieho zariadenia s frekvenčnými pohonmi podľa signálov z PLC inštalovaných v automatizačných skriniach;
- periodické prepínanie hlavného / rezervného na zabezpečenie rovnakého prevádzkového času;
- automatický núdzový prenos na záložné čerpadlo podľa ovládania snímača diferenčného tlaku;
- automatické udržiavanie daného diferenčného tlaku v systémoch spotreby tepla.
- ovládanie regulačných ventilov nosiča tepla v okruhoch primárnych spotrebiteľov;
- ovládanie čerpadiel a ventilov pre napájacie okruhy vykurovania a ventilácie;
- nastavenie hodnôt technologických a havarijných parametrov prostredníctvom dispečerského systému;
- ovládanie drenážnych čerpadiel;
- kontrola stavu elektrických vstupov podľa fáz;
- synchronizácia času kontrolóra so spoločným časom dispečerského systému (SOEV);
- spustenie zariadenia po obnovení napájania v súlade s daným algoritmom;
- zasielanie núdzových správ na dispečerský systém.
Výmena informácií medzi automatizačnými kontrolérmi a vyššou úrovňou (pracovná stanica so špecializovaným dispečerským softvérom MasterSCADA) prebieha pomocou protokolu Modbus/TCP.
Ryža. 6. Dvojvodičové vedenie s dvoma korónovými vodičmi v rôznych vzdialenostiach medzi nimi
16 m; 3 - bp = 8 m; 4 - b,
BIBLIOGRAFIA
1. Efimov B.V. Búrkové vlny vo vzduchu. Apatity: Vydavateľstvo KSČ RAS, 2000. 134 s.
2. Kostenko M.V., Kadomskaja K.P., Levinshgein M.L., Efremov I.A. Prepätie a ochrana proti nim v
vysokonapäťové nadzemné a káblové elektrické vedenia. L.: Nauka, 1988. 301 s.
A.M. Prochorenkov
METÓDY VYBUDOVANIA AUTOMATIZOVANÉHO SYSTÉMU RIADENIA ROZDELENÉHO TEPLA MESTA
Značná pozornosť sa venuje otázkam zavádzania technológií šetriacich zdroje v modernom Rusku. Tieto problémy sú obzvlášť akútne v regiónoch Ďalekého severu. Vykurovací olej pre mestské kotolne je vykurovací olej, ktorý sa dodáva po železnici z centrálnych oblastí Ruska, čo výrazne zvyšuje náklady na vyrobenú tepelnú energiu. Trvanie
Vykurovacia sezóna v podmienkach Arktídy je o 2 až 2,5 mesiaca dlhšia ako v centrálnych oblastiach krajiny, čo súvisí s klimatickými podmienkami Ďalekého severu. Teplárenské a energetické podniky musia zároveň vyrábať potrebné množstvo tepla vo forme pary, horúcej vody za určitých parametrov (tlak, teplota), aby zabezpečili životne dôležitú činnosť všetkých mestských infraštruktúr.
Znižovanie nákladov na výrobu tepla dodávaného spotrebiteľom je možné len hospodárnym spaľovaním paliva, racionálnym využívaním elektriny pre vlastnú potrebu podnikov, minimalizáciou tepelných strát v oblastiach dopravy (tepelné siete mesta) a spotreby (budovy, mestské podniky). ), ako aj zníženie počtu zamestnancov vo výrobných oblastiach.
Riešenie všetkých týchto problémov je možné len zavedením nových technológií, zariadení, nástrojov technickej kontroly, ktoré umožňujú zabezpečiť ekonomickú efektívnosť prevádzky tepelných energetických podnikov, ako aj zlepšiť kvalitu riadenia a prevádzky tepelných elektrární. tepelné energetické systémy.
Formulácia problému
Jednou z dôležitých úloh v oblasti vykurovania miest je vytváranie systémov zásobovania teplom s paralelnou prevádzkou viacerých zdrojov tepla. Moderné mestské systémy diaľkového vykurovania sa vyvinuli ako veľmi zložité, priestorovo rozdelené systémy s uzavretým obehom. Spotrebitelia spravidla nemajú vlastnosť samoregulácie, distribúcia chladiacej kvapaliny sa vykonáva predbežnou inštaláciou špeciálne navrhnutých (pre jeden z režimov) konštantných hydraulických odporov [1]. V tomto ohľade náhodný charakter výberu tepelnej energie spotrebiteľmi pary a horúcej vody vedie k dynamicky zložitým prechodným procesom vo všetkých prvkoch tepelného energetického systému (TPP).
Operatívne riadenie stavu diaľkových zariadení a riadenie zariadení nachádzajúcich sa na kontrolovaných miestach (CP) nie je možné bez vyvinutia automatizovaného systému dispečerského riadenia a riadenia ústredných kúrení a čerpacích staníc (ASDK a U TsTP a NS) hl. mesto. Jedným z naliehavých problémov je preto riadenie tokov tepelnej energie, berúc do úvahy hydraulické charakteristiky samotných vykurovacích sietí a spotrebiteľov energie. Vyžaduje riešenie problémov súvisiacich s vytváraním sústav zásobovania teplom, kde súbežne
Viaceré zdroje tepla (tepelné stanice - TS) pracujú na generelu tepelnej siete mesta a generelu tepelnej záťaže. Takéto systémy umožňujú šetriť palivo počas vykurovania, zvyšovať stupeň zaťaženia hlavného zariadenia a prevádzkovať kotlové jednotky v režimoch s optimálnymi hodnotami účinnosti.
Riešenie problémov optimálneho riadenia technologických procesov vykurovacej kotolne
Riešiť problémy optimálneho riadenia technologických procesov vykurovacej kotolne "Severnaya" Štátneho regionálneho teplárenského podniku (GOTEP) "TEKOS", v rámci grantu z Programu dovozu energetických úspor a ochrany životného prostredia Vybavenie a materiály (PIEPOM) rusko-amerického výboru, vybavenie bolo dodané (financované vládou USA). Toto zariadenie a na to vyvinutý softvér umožnili riešiť široké spektrum rekonštrukčných úloh v základnom podniku GOTEP „TEKOS“ a získané výsledky boli replikované do teplárenských a energetických podnikov regiónu.
Základom rekonštrukcie riadiacich systémov kotlových jednotiek TS bola výmena zastaraných automatizačných nástrojov centrálneho ovládacieho panela a lokálnych automatických riadiacich systémov za moderný distribuovaný riadiaci systém na báze mikroprocesora. Implementovaný distribuovaný riadiaci systém kotlových jednotiek na báze mikroprocesorového systému (MPS) TDC 3000-S (Supper) od Honeywell poskytol jednotné integrované riešenie pre implementáciu všetkých funkcií systému pre riadenie technologických procesov PS. Ovládaný MPS má cenné vlastnosti: jednoduchosť a prehľadnosť rozloženia ovládacích a prevádzkových funkcií; flexibilita pri plnení všetkých požiadaviek procesu, berúc do úvahy ukazovatele spoľahlivosti (práca v „horúcom“ pohotovostnom režime druhého počítača a USO), dostupnosť a efektívnosť; jednoduchý prístup ku všetkým údajom systému; jednoduchosť zmeny a rozšírenia servisných funkcií bez spätnej väzby na systém;
zlepšenie kvality prezentácie informácií vo forme vhodnej na rozhodovanie (priateľské inteligentné operátorské rozhranie), ktoré pomáha znižovať chybovosť prevádzkového personálu pri prevádzke a riadení procesov PS; Počítačová tvorba dokumentácie pre systémy riadenia procesov; zvýšená prevádzková pripravenosť objektu (výsledok autodiagnostiky riadiaceho systému); perspektívny systém s vysokým stupňom inovácie. V systéme TDC 3000 - S (obr. 1) je možné pripojiť externé PLC ovládače iných výrobcov (táto možnosť je implementovaná v prípade, že je tam modul PLC brány). Zobrazia sa informácie z ovládačov PLC
Zobrazuje sa v TOC ako pole bodov dostupných na čítanie a zápis z užívateľských programov. To umožňuje využiť distribuované I/O stanice inštalované v tesnej blízkosti riadených objektov na zber dát a prenos dát do TOC cez informačný kábel pomocou niektorého zo štandardných protokolov. Táto možnosť umožňuje integráciu nových riadiacich objektov vrátane automatizovaného systému dispečerského riadenia a riadenia ústredných kúrení a čerpacích staníc (ASDKiU TsTPiNS) do existujúceho automatizovaného systému riadenia procesov podniku bez vonkajších zmien pre užívateľov.
lokálna počítačová sieť
Univerzálne stanice
Počítačovo aplikované historické
modul modulu brány
LAN ovládanie
Chrbtová brána
I Reserve (ARMM)
Modul vylepšenia. Advanced Process Manager (ARMM)
Univerzálna riadiaca sieť
I/O radiče
Káblové trasy 4-20 mA
I/O stanica SIMATIC ET200M.
I/O radiče
Sieť PLC zariadení (PROFIBUS)
Káblové trasy 4-20 mA
Prietokové senzory
Snímače teploty
Senzory tlaku
Analyzátory
regulátorov
Frekvenčné stanice
posúvače
Prietokové senzory
Snímače teploty
Senzory tlaku
Analyzátory
regulátorov
Frekvenčné stanice
posúvače
Ryža. 1. Zhromažďovanie informácií distribuovanými PLC stanicami, ich prenos do TDC3000-S na vizualizáciu a spracovanie, po ktorom nasleduje vydávanie riadiacich signálov
Vykonané experimentálne štúdie ukázali, že procesy prebiehajúce v parnom kotli v prevádzkových režimoch jeho prevádzky sú náhodného charakteru a sú nestacionárne, čo potvrdzujú aj výsledky matematického spracovania a štatistickej analýzy. Berúc do úvahy náhodný charakter procesov vyskytujúcich sa v parnom kotli, odhady posunu matematického očakávania (MO) M(t) a rozptylu 5 (?) pozdĺž hlavných kontrolných súradníc sa berú ako miera hodnotenia kvality kontroly:
Em, (t) 2 MZN (t) - MrN (t) ^ gMix (t) ^ min
kde Mzn(t), Mmn(t) sú nastavené a aktuálne MO hlavných nastaviteľných parametrov parného kotla: množstvo vzduchu, množstvo paliva a parný výkon kotla.
s 2 (t) = 8|v (t) - q2N (t) ^ s^ (t) ^ min, (2)
kde 52Tn, 5zn2(t) sú aktuálne a nastavené odchýlky hlavných regulovaných parametrov parného kotla.
Potom bude mať kritérium kvality kontroly formu
Jn = I [avMy(t) + ßsö;, (t)] ^ min, (3)
kde n = 1,...,j; - ß - hmotnostné koeficienty.
V závislosti od prevádzkového režimu kotla (regulačný alebo základný) by sa mala vytvoriť optimálna stratégia riadenia.
Pre riadiaci režim prevádzky parného kotla by mala byť stratégia riadenia zameraná na udržiavanie konštantného tlaku v parnom kolektore bez ohľadu na spotrebu pary spotrebiteľmi tepla. Pre tento režim prevádzky je odhad posunu tlaku pary v hlavnom zberači pary vo forme
ep (/) = Pz(1) - Pm () ^B^ (4)
kde VD, Pt(0 - nastavené a aktuálne priemerné hodnoty tlaku pary v hlavnom zberači pary.
Posun tlaku pary v hlavnom parnom kolektore disperziou, berúc do úvahy (4), má tvar
(0 = -4r(0 ^^ (5)
kde (UrzOO, art(0 - dané a aktuálne tlakové disperzie.
Na úpravu koeficientov prestupu regulátorov obvodov riadiaceho systému viacnásobne zapojeného kotla boli použité metódy fuzzy logiky.
Počas pilotnej prevádzky automatizovaných parných kotlov sa nahromadil štatistický materiál, ktorý umožnil získať porovnávacie (s prevádzkou neautomatizovaných kotlov) charakteristiky technickej a ekonomickej efektívnosti zavádzania nových metód a kontrol a pokračovať v rekonštrukčných prácach. na iných kotloch. Takže za obdobie polročnej prevádzky neautomatizovaných parných kotlov č.9 a 10, ako aj automatizovaných parných kotlov č.13 a 14 boli získané výsledky, ktoré sú uvedené v tabuľke 1.
Stanovenie parametrov pre optimálne zaťaženie tepelného zariadenia
Na určenie optimálneho zaťaženia vozidla je potrebné poznať energetické charakteristiky ich parogenerátorov a kotolne ako celku, čo je vzťah medzi množstvom dodaného paliva a prijatým teplom.
Algoritmus na nájdenie týchto charakteristík zahŕňa nasledujúce kroky:
stôl 1
Ukazovatele výkonu kotla
Názov ukazovateľa Hodnota ukazovateľov pre dojacie kotly
№9-10 № 13-14
Výroba tepla, Gcal Spotreba paliva, t Špecifická miera spotreby paliva na výrobu 1 Gcal tepelnej energie, kg referenčného paliva cal 170,207 20,430 120,03 217,626 24,816 114,03
1. Stanovenie tepelného výkonu kotlov pre rôzne režimy zaťaženia ich prevádzky.
2. Stanovenie tepelných strát A () s prihliadnutím na účinnosť kotlov a ich užitočné zaťaženie.
3. Stanovenie zaťažovacích charakteristík kotlových jednotiek v rozsahu ich zmeny od minima prípustného po maximum.
4. Na základe zmeny celkových tepelných strát v parných kotloch stanovenie ich energetických charakteristík, odrážajúcich hodinovú spotrebu štandardného paliva, podľa vzorca 5 = 0,0342 (0, + AC?).
5. Získavanie energetických charakteristík kotolní (TS) pomocou energetických charakteristík kotlov.
6. Formovanie s prihliadnutím na energetické charakteristiky PS, kontrolné rozhodnutia o postupnosti a poradí ich zaťaženia počas vykurovacieho obdobia, ako aj v letnej sezóne.
Ďalšou dôležitou otázkou organizácie paralelnej prevádzky zdrojov (HS) je určenie faktorov, ktoré majú významný vplyv na zaťaženie kotolní, a úlohy systému riadenia zásobovania teplom zabezpečiť spotrebiteľom potrebné množstvo tepelnej energie na najnižšie možné náklady na jeho výrobu a prenos.
Riešenie prvého problému sa uskutočňuje prepojením harmonogramov dodávok s harmonogramami využitia tepla prostredníctvom systému výmenníkov tepla, riešenie druhého - stanovením súladu medzi tepelným zaťažením spotrebiteľov a jeho výrobou, t.j. , plánovaním zmeny zaťaženia a znižovaním strát pri prenose tepelnej energie. Zabezpečenie prepojenia harmonogramov dodávky a využívania tepla by sa malo vykonávať pomocou miestnej automatizácie v medzistupňoch od zdrojov tepelnej energie k jej spotrebiteľom.
Na vyriešenie druhého problému sa navrhuje implementovať funkcie odhadu plánovaného zaťaženia odberateľov s prihliadnutím na ekonomicky opodstatnené možnosti zdrojov energie (ES). Takýto prístup je možný pomocou metód situačného riadenia založených na implementácii fuzzy logických algoritmov. Hlavným faktorom, ktorý má významný vplyv na
tepelná záťaž kotolní je tá časť, ktorá sa využíva na vykurovanie budov a na zásobovanie teplou vodou. Priemerný tepelný tok (vo wattoch) použitý na vykurovanie budov je určený vzorcom
kde /od - priemerná vonkajšia teplota za určité obdobie; r( - priemerná teplota vnútorného vzduchu vykurovanej miestnosti (teplota, ktorá sa musí udržiavať na danej úrovni); / 0 - odhadovaná teplota vonkajšieho vzduchu pre návrh vykurovania;<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).
Zo vzorca (6) je zrejmé, že tepelnú záťaž na vykurovanie budov určuje najmä vonkajšia teplota vzduchu.
Priemerný tepelný tok (vo wattoch) pre zásobovanie teplou vodou budov je určený výrazom
1,2 w(a + ^)(55 - ^) str
Yt „. "_ s"
kde m je počet spotrebiteľov; a - miera spotreby vody na dodávku teplej vody pri teplote +55 ° C na osobu a deň v litroch; b - miera spotreby vody na dodávku teplej vody spotrebovanej vo verejných budovách pri teplote +55 ° C (predpokladá sa 25 litrov za deň na osobu); c je tepelná kapacita vody; /x - teplota studenej (kohútikovej) vody počas vykurovacieho obdobia (predpokladá sa +5 °C).
Analýza výrazu (7) ukázala, že pri výpočte priemerného tepelného zaťaženia na dodávku teplej vody sa ukazuje ako konštantné. Reálny odber tepelnej energie (vo forme teplej vody z vodovodného kohútika) je na rozdiel od vypočítanej hodnoty náhodný, čo súvisí s nárastom rozboru teplej vody ráno a večer a poklesom výber počas dňa a noci. Na obr. 2, 3 sú znázornené grafy zmien
2 Olej 012 013 014 015 016 017 018 019 1 111 112 113 114 115 116 117 118 119 2 211 212 213 214 2217 21 31 31 31
dní v mesiaci
Ryža. 2. Graf zmien teploty vody v KVET N9 5 (7 - priamo kotlová voda,
2 - priamy štvrťročný, 3 - voda na dodávku teplej vody, 4 - spätný štvrťročný, 5 - vratná kotlová voda) a teploty vonkajšieho vzduchu (6) za obdobie od 1. 2. do 4. 2. 2009
tlaku a teploty teplej vody pre TsTP č. 5, ktoré boli získané z archívu SDKi U TsTP a NS Murmansk.
S nástupom teplých dní, keď teplota okolia neklesne pod +8 °C po dobu piatich dní, je vykurovacia záťaž spotrebiteľov vypnutá a tepelná sieť funguje pre potreby dodávky teplej vody. Priemerný tepelný tok do prívodu teplej vody počas nevykurovacieho obdobia sa vypočíta podľa vzorca
kde je teplota studenej (kohútikovej) vody počas obdobia bez vykurovania (predpokladá sa +15 °С); p - koeficient zohľadňujúci zmenu priemernej spotreby vody na dodávku teplej vody v mimovykurovacom období vo vzťahu k vykurovaciemu obdobiu (0,8 - pre bytový a komunálny sektor, 1 - pre podniky).
S prihliadnutím na vzorce (7), (8) sú vypočítané grafy tepelného zaťaženia spotrebiteľov energie, ktoré sú základom pre zostavenie úloh pre centralizovanú reguláciu dodávky tepelnej energie PS.
Automatizovaný systém dispečerského riadenia a riadenia ústredných kúrení a čerpacích staníc mesta
Špecifikom mesta Murmansk je, že sa nachádza na kopcovitom území. Minimálne prevýšenie je 10 m, maximálne 150 m. V tomto smere majú vykurovacie siete ťažký piezometrický graf. V dôsledku zvýšeného tlaku vody v počiatočných úsekoch sa zvyšuje nehodovosť (prasknutia potrubia).
Pre operatívnu kontrolu stavu vzdialených objektov a ovládanie zariadení umiestnených na kontrolovaných bodoch (CP),
Ryža. 3. Graf zmeny tlaku vody v centrále ústredného kúrenia č. 5 za obdobie od 1. 2. do 4. 2. 2009: 1 - dodávka teplej vody, 2 - priama kotlová voda, 3 - priama štvrťročná, 4 - spätná štvrťročná, Obr.
5 - studená, 6 - vratná kotlová voda
bol vyvinutý spoločnosťou ASDKiUCTPiNS mesta Murmansk. Kontrolované body, kde boli počas rekonštrukčných prác inštalované telemechanické zariadenia, sa nachádzajú vo vzdialenosti do 20 km od hlavného podniku. Komunikácia s telemechanickým zariadením v CP prebieha prostredníctvom vyhradenej telefónnej linky. Centrálne kotolne (CTP) a čerpacie stanice sú samostatné objekty, v ktorých sú inštalované technologické zariadenia. Údaje z ústredne sa odosielajú do dispečingu (v dispečerskom PCARM), ktorý sa nachádza na území Severnej TS podniku TEKOS, a na server TS, po ktorom sú dostupné používateľom podnikovej lokálnej siete. vyriešiť ich výrobné problémy.
V súlade s úlohami riešenými pomocou ASDKiUTSTPiNS má komplex dvojúrovňovú štruktúru (obr. 4).
Úroveň 1 (horná, skupina) - konzola dispečera. Na tejto úrovni sú implementované nasledovné funkcie: centralizované riadenie a diaľkové riadenie technologických procesov; zobrazenie údajov na displeji ovládacieho panela; tvorba a vydávanie
rovnomerná dokumentácia; tvorba úloh v automatizovanom systéme riadenia procesov podniku na riadenie režimov paralelnej prevádzky mestských tepelných staníc pre všeobecnú mestskú tepelnú sieť; prístup užívateľov lokálnej siete podniku k databáze technologického procesu.
Úroveň 2 (lokálne, lokálne) - CP zariadenie s na nich umiestnenými snímačmi (alarmy, merania) a koncovými akčnými zariadeniami. Na tejto úrovni sú implementované funkcie zberu a primárneho spracovania informácií, vydávanie kontrolných akcií na pohony.
Funkcie vykonávané ASDKiUCTPiNS mesta
Informačné funkcie: kontrola údajov snímačov tlaku, teploty, prietoku vody a kontrola stavu akčných členov (zap./vyp., otváranie/zatváranie).
Riadiace funkcie: ovládanie čerpadiel siete, čerpadiel teplej vody, iných technologických zariadení prevodovky.
Vizualizačné a registračné funkcie: všetky informačné parametre a parametre alarmov sú zobrazené na trendoch a mnemotechnických diagramoch operátorskej stanice; všetky informácie
PC pracovisko dispečera
Adaptér SHV/K8-485
Vyhradené telefónne linky
ovládače KP
Ryža. 4. Bloková schéma komplexu
parametre, signalizačné parametre, riadiace príkazy sa do databázy evidujú periodicky, ako aj v prípade zmeny stavu.
Funkcie alarmu: výpadok prúdu na prevodovke; aktivácia zaplavovacieho senzora na kontrolnom bode a zabezpečenie na kontrolnom bode; signalizácia zo snímačov limitného (vysokého/nízkeho) tlaku v potrubiach a vysielačov havarijných zmien stavu servomotorov (zap/vyp, otvor/zatvor).
Koncept systému na podporu rozhodovania
Moderný automatizovaný systém riadenia procesov (APCS) je viacúrovňový riadiaci systém človek-stroj. Dispečer vo viacúrovňovom automatizovanom systéme riadenia procesov prijíma informácie z monitora počítača a pôsobí na objekty nachádzajúce sa v značnej vzdialenosti od neho pomocou telekomunikačných systémov, ovládačov a inteligentných akčných členov. Dispečer sa tak stáva hlavnou postavou v riadení technologického procesu podniku. Technologické procesy v tepelnej energetike sú potenciálne nebezpečné. Takže za tridsať rokov sa počet zaznamenaných nehôd približne každých desať rokov zdvojnásobí. Je známe, že v ustálených režimoch zložitých energetických systémov sú chyby v dôsledku nepresnosti počiatočných údajov 82-84%, v dôsledku nepresnosti modelu - 14-15%, v dôsledku nepresnosti metódy - 2 -3 %. Vzhľadom na veľký podiel chyby vo východiskových údajoch je chyba aj vo výpočte účelovej funkcie, čo vedie k značnej zóne neistoty pri výbere optimálneho režimu prevádzky systému. Tieto problémy je možné eliminovať, ak automatizáciu nepovažujeme len za spôsob, ako nahradiť manuálnu prácu priamo v riadení výroby, ale aj za prostriedok analýzy, prognózovania a kontroly. Prechod z dispečingu na systém podpory rozhodovania znamená prechod na novú kvalitu - inteligentný informačný systém podniku. Každá nehoda (okrem prírodných katastrof) je založená na chybe človeka (operátora). Jedným z dôvodov je starý, tradičný prístup k budovaniu komplexných riadiacich systémov, zameraný na využitie najnovších technológií.
vedecko-technické výdobytky pri podceňovaní potreby využívania metód situačného riadenia, metód integrácie riadiacich subsystémov, ako aj budovania efektívneho rozhrania človek-stroj zameraného na človeka (dispečera). Zároveň sa počíta s presunom funkcií dispečera pre analýzu dát, predpovedanie situácií a prijímanie vhodných rozhodnutí na komponenty inteligentných systémov na podporu rozhodovania a výkonu (SSPIR). Koncept SPID zahŕňa množstvo nástrojov, ktoré spája spoločný cieľ – podporovať prijímanie a implementáciu racionálnych a efektívnych manažérskych rozhodnutí. SPPIR je interaktívny automatizovaný systém, ktorý funguje ako inteligentný sprostredkovateľ, ktorý podporuje používateľské rozhranie prirodzeného jazyka so systémom ZAOA a používa rozhodovacie pravidlá, ktoré zodpovedajú modelu a základni. Spolu s tým SPPIR vykonáva funkciu automatického sledovania dispečera vo fázach analýzy informácií, rozpoznávania a predpovedania situácií. Na obr. Na obrázku 5 je znázornená štruktúra SPPIR, pomocou ktorej dispečer TS riadi zásobovanie mikrodistriktu teplom.
Na základe uvedeného možno identifikovať niekoľko fuzzy lingvistických premenných, ktoré ovplyvňujú zaťaženie PS, a tým aj prevádzku tepelných sietí. Tieto premenné sú uvedené v tabuľke. 2.
V závislosti od ročného obdobia, dennej doby, dňa v týždni, ako aj charakteristík vonkajšieho prostredia jednotka na posúdenie situácie vypočíta technický stav a požadovaný výkon zdrojov tepelnej energie. Tento prístup umožňuje riešiť problémy spotreby paliva v diaľkovom vykurovaní, zvyšovať stupeň zaťaženia hlavného zariadenia a prevádzkovať kotly v režimoch s optimálnymi hodnotami účinnosti.
Vybudovanie automatizovaného systému pre distribuované riadenie zásobovania teplom mesta je možné za nasledujúcich podmienok:
zavedenie automatizovaných riadiacich systémov kotlových jednotiek vykurovacích kotolní. (Implementácia automatizovaných systémov riadenia procesov v TS Severnaya
Ryža. 5. Štruktúra SPPIR vykurovacej kotolne mikrodistriktu
tabuľka 2
Jazykové premenné určujúce zaťaženie vykurovacej kotolne
Zápis Názov Rozsah hodnôt (univerzálna množina) Termíny
^mesiac mesiac január až december január, február, mar, apríl, máj, jún, júl, august, september, okt, november, "dec"
T-týždeň Deň v týždni pracovný alebo víkendový „pracovný“, „dovolenka“
TSug Denný čas od 00:00 do 24:00 „noc“, „ráno“, „deň“, „večer“
t 1 n.v Vonkajšia teplota vzduchu od -32 do +32 ° С "nižšia", "-32", "-28", "-24", "-20", "-16", "-12", "- 8", "^1", "0", "4", "8", "12", "16", "20", "24", "28", "32", "vyššie"
1" pri rýchlosti vetra od 0 do 20 m/s "0", "5", "10", "15", "vyššia"
zabezpečilo zníženie miery mernej spotreby paliva pre kotly č. 13.14 oproti kotlom č. 9.10 o 5,2 %. Úspora energie po inštalácii frekvenčných vektorových meničov na pohony ventilátorov a odsávačov dymu kotla č.13 bola 36% (merná spotreba pred rekonštrukciou - 3,91 kWh/Gcal, po rekonštrukcii - 2,94 kWh/Gcal, resp.
č.14 - 47% (merná spotreba elektriny pred rekonštrukciou - 7,87 kWh/Gcal., po rekonštrukcii - 4,79 kWh/Gcal));
rozvoj a implementácia ASDKiUCTPiNS mesta;
zavedenie metód informačnej podpory pre prevádzkovateľov TS a ASDKiUCTPiNS mesta s využitím konceptu SPPIR.
BIBLIOGRAFIA
1. Shubin E.P. Hlavné problémy navrhovania mestských systémov zásobovania teplom. M.: Energia, 1979. 360 s.
2. Prochorenkov A.M. Rekonštrukcia vykurovacích kotolní na základe informačných a riadiacich komplexov // Nauka proizvodstvo. 2000. č. 2. S. 51-54.
3. Prochorenkov A.M., Sovlukov A.S. Fuzzy modely v riadiacich systémoch technologických procesov kotlových agregátov // Computer Standards & Interfaces. 2002 Vol. 24. S. 151-159.
4. Mesarovich M., Mako D., Takahara Y. Teória hierarchických viacúrovňových systémov. M.: Mir, 1973. 456 s.
5. Prochorenkov A.M. Metódy identifikácie náhodných charakteristík procesov v systémoch spracovania informácií // IEEE Transactions on instrumentation and measurement. 2002 Vol. 51, č. 3, str. 492-496.
6. Prochorenkov A.M., Kachala H.M. Spracovanie náhodného signálu v digitálnych priemyselných riadiacich systémoch // Digitálne spracovanie signálu. 2008. Číslo 3. S. 32-36.
7. Prochorenkov A.M., Kachala N.M. Stanovenie klasifikačných charakteristík náhodných procesov // Techniky merania. 2008 Vol. 51, č. 4. S. 351-356.
8. Prochorenkov A.M., Kachala H.M. Vplyv klasifikačných charakteristík náhodných procesov na presnosť spracovania výsledkov meraní // Izmeritelnaya tekhnika. 2008. Č. 8. S. 3-7.
9. Prochorenkov A.M., Kachala N.M., Saburov I.V., Sovlukov A.S. Informačný systém pre analýzu náhodných procesov v nestacionárnych objektoch // Proc. tretieho IEEE Int. Workshop on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (IDAACS "2005). Sofia, Bulharsko. 2005. S. 18-21.
10. Methods of Robust Neuro-Fuzzy a Adaptive Control, Ed. N.D. Yegupova // M.: Vydavateľstvo MSTU im. N.E. Bauman, 2002". 658 s.
P. Prochorenkov A.M., Kachala N.M. Efektívnosť adaptívnych algoritmov pre ladiace regulátory v riadiacich systémoch vystavených vplyvu náhodných porúch // BicrniK: Scientific and Technical. dobre. Špeciálne vydanie. Cherkasy State Technol. un-t.-Čerkask. 2009. S. 83-85.
12. Prochorenkov A.M., Saburov I.V., Sovlukov A.S. Údržba údajov pre procesy rozhodovania pod priemyselnou kontrolou // BicrniK: vedecké a technické. dobre. Špeciálne vydanie. Cherkasy State Technol. un-t. Čerkask. 2009. S. 89-91.
Zvláštnosťou dodávky tepla je rigidné vzájomné ovplyvňovanie režimov dodávky tepla a spotreby tepla, ako aj množstvo odberných miest pre viacero tovarov (tepelná energia, energia, chladivo, teplá voda). Účelom dodávky tepla nie je zabezpečenie výroby a dopravy, ale zachovanie kvality tohto tovaru pre každého spotrebiteľa.
Tento cieľ bol dosiahnutý pomerne efektívne pri stabilných prietokoch chladiacej kvapaliny vo všetkých prvkoch systému. Nami používaná „kvalitná“ regulácia zo svojej podstaty znamená zmenu iba teploty chladiacej kvapaliny. Vznik dopytovo riadených budov zabezpečil nepredvídateľnosť hydraulických režimov v sieťach pri zachovaní stálosti nákladov v samotných budovách. Sťažnosti v susedných domoch museli byť eliminované nadmernou cirkuláciou a zodpovedajúcimi hromadnými prepadmi.
Dnes používané hydraulické výpočtové modely, napriek ich periodickej kalibrácii, nedokážu zohľadniť odchýlky v nákladoch na vstupoch do budovy v dôsledku zmien vnútornej výroby tepla a spotreby teplej vody, ako aj vplyvom slnka, vetra a dažďa. Pri samotnej kvalitatívno-kvantitatívnej regulácii je potrebné „vidieť“ systém v reálnom čase a zabezpečiť:
- kontrola maximálneho počtu odberných miest;
- zosúladenie súčasných bilancií dodávok, strát a spotreby;
- kontrolná akcia v prípade neprijateľného porušenia režimov.
Riadenie by malo byť čo najviac automatizované, inak je jednoducho nemožné ho implementovať. Úlohou bolo dosiahnuť to bez zbytočných nákladov na zriadenie kontrolných bodov.
Dnes, keď sú vo veľkom počte budov meracie systémy s prietokomermi, snímačmi teploty a tlaku, je nerozumné využívať ich len na finančné výpočty. ACS "Teplo" je postavené hlavne na zovšeobecňovaní a analýze informácií "od spotrebiteľa".
Pri vytváraní automatizovaného riadiaceho systému boli prekonané typické problémy zastaraných systémov:
- závislosť od správnosti výpočtov meracích zariadení a spoľahlivosti údajov v neoveriteľných archívoch;
- nemožnosť zostaviť prevádzkové bilancie z dôvodu nezrovnalostí v čase meraní;
- neschopnosť riadiť rýchlo sa meniace procesy;
- nedodržiavanie nových požiadaviek na informačnú bezpečnosť federálneho zákona „O bezpečnosti kritickej informačnej infraštruktúry Ruskej federácie“.
Účinky implementácie systému:
Spotrebiteľské služby:
- stanovenie skutočných zostatkov pre všetky druhy tovaru a obchodné straty:
- určenie možného podsúvahového príjmu;
- kontrola skutočnej spotreby energie a jej súlad s technickými špecifikáciami pre pripojenie;
- zavedenie obmedzení zodpovedajúcich úrovni platieb;
- prechod na dvojzložkovú tarifu;
- monitorovanie KPI pre všetky služby pracujúce so spotrebiteľmi a hodnotenie kvality ich práce.
Využitie:
- stanovenie technologických strát a bilancií v tepelných sieťach;
- dispečing a núdzové riadenie podľa aktuálnych režimov;
- udržiavanie optimálnych teplotných harmonogramov;
- monitorovanie stavu sietí;
- úprava režimov dodávky tepla;
- kontrola odstávok a porušení režimov.
Rozvoj a investície:
- spoľahlivé hodnotenie výsledkov realizácie zlepšovacích projektov;
- posúdenie vplyvov investičných nákladov;
- vývoj schém dodávky tepla v reálnych elektronických modeloch;
- optimalizácia priemerov a konfigurácie siete;
- zníženie nákladov na pripojenie, berúc do úvahy skutočné rezervy šírky pásma a úspory energie pre spotrebiteľov;
- plánovanie rekonštrukcie
- organizácia spoločnej práce KVET a kotolní.
Siemens je uznávaným svetovým lídrom vo vývoji systémov pre energetický sektor, vrátane systémov vykurovania a zásobovania vodou. Robí to jedno z oddelení. Siemens - Building Technologies – „Automatizácia a bezpečnosť budov“. Spoločnosť ponúka celý rad zariadení a algoritmov pre automatizáciu kotolní, kotolní a čerpacích staníc.
1. Štruktúra vykurovacieho systému
Siemens ponúka komplexné riešenie pre vytvorenie jednotného riadiaceho systému pre mestské systémy zásobovania teplom a vodou. Komplexnosť prístupu spočíva v tom, že zákazníkom je ponúkané všetko, počnúc hydraulickými výpočtami systémov zásobovania teplom a vodou a končiac komunikačnými a dispečerskými systémami. Implementácia tohto prístupu je zabezpečená nahromadenými skúsenosťami špecialistov spoločnosti, nadobudnutými v rôznych krajinách sveta pri realizácii rôznych projektov v oblasti systémov zásobovania teplom vo veľkých mestách strednej a východnej Európy. Tento článok pojednáva o štruktúrach systémov zásobovania teplom, princípoch a riadiacich algoritmoch, ktoré boli implementované pri realizácii týchto projektov.
Systémy zásobovania teplom sú postavené hlavne podľa 3-stupňovej schémy, ktorej časti sú:
1. Zdroje tepla rôznych typov, vzájomne prepojené do jedného slučkového systému
2. Body ústredného kúrenia (CHP) pripojené k hlavným vykurovacím sieťam s vysokou teplotou nosiča tepla (130 ... 150 ° C). V centrále ústredného kúrenia sa teplota postupne znižuje až na maximálnu teplotu 110°C podľa potreby ITP. Pre malé systémy môže chýbať úroveň centrálnych vykurovacích bodov.
3. Jednotlivé vykurovacie body, ktoré odoberajú tepelnú energiu z centrály ústredného kúrenia a zabezpečujú dodávku tepla do objektu.
Hlavnou črtou riešení Siemens je, že celý systém je založený na princípe 2-rúrkového rozvodu, čo je najlepší technický a ekonomický kompromis. Toto riešenie umožňuje znížiť tepelné straty a spotrebu elektrickej energie v porovnaní so 4-rúrkovými alebo 1-rúrkovými systémami s otvoreným odberom vody, ktoré sú široko používané v Rusku, investície do modernizácie ktorých bez zmeny ich štruktúry nie sú efektívne. Náklady na údržbu takýchto systémov neustále rastú. Ekonomický efekt je pritom hlavným kritériom účelnosti rozvoja a technického zdokonaľovania systému. Pri konštrukcii nových systémov by sa samozrejme mali prijať optimálne riešenia, ktoré boli overené v praxi. Ak hovoríme o generálnej oprave systému zásobovania teplom neoptimálnej štruktúry, je ekonomicky výhodné prejsť na 2-rúrkový systém s individuálnymi vykurovacími bodmi v každom dome.
Pri poskytovaní tepla a teplej vody spotrebiteľom znáša správcovská spoločnosť fixné náklady, ktorých štruktúra je nasledovná:
Náklady na výrobu tepla pre spotrebu;
straty v zdrojoch tepla v dôsledku nedokonalých spôsobov výroby tepla;
tepelné straty vo vykurovacích rozvodoch;
R náklady na elektrinu.
Každý z týchto komponentov môže byť redukovaný optimálnym riadením a využitím moderných automatizačných nástrojov na každej úrovni.
2. Zdroje tepla
Je známe, že pre vykurovacie systémy sa uprednostňujú veľké kombinované zdroje tepla a elektriny alebo také, v ktorých je teplo sekundárnym produktom, ako sú priemyselné procesy. Na základe takýchto princípov sa zrodila myšlienka diaľkového vykurovania. Ako záložné zdroje tepla sa využívajú kotly na rôzne druhy paliva, plynové turbíny a pod. Ak plynové kotly slúžia ako hlavný zdroj tepla, musia pracovať s automatickou optimalizáciou spaľovacieho procesu. Len tak možno dosiahnuť úspory a znížiť emisie v porovnaní s distribuovanou výrobou tepla v každom dome.
3. Čerpacie stanice
Teplo zo zdrojov tepla sa prenáša do hlavných vykurovacích sietí. Nosič tepla je prečerpávaný sieťovými čerpadlami, ktoré pracujú nepretržite. Výberu a prevádzke čerpadiel by sa preto mala venovať osobitná pozornosť. Prevádzkový režim čerpadla závisí od režimov vykurovacích bodov. Zníženie prietoku v CHP má za následok nežiaduce zvýšenie dopravnej výšky čerpadla (čerpadiel). Zvýšenie tlaku negatívne ovplyvňuje všetky komponenty systému. V najlepšom prípade sa zvyšuje iba hydraulický hluk. V oboch prípadoch dochádza k plytvaniu elektrickou energiou. Za týchto podmienok je zabezpečený bezpodmienečný ekonomický efekt s frekvenčným riadením čerpadiel. Používajú sa rôzne riadiace algoritmy. V základnej schéme regulátor udržiava konštantný diferenčný tlak na čerpadle zmenou otáčok. Vzhľadom na to, že s poklesom prietoku chladiva sa znižujú tlakové straty vo vedení (kvadratická závislosť), je možné znížiť aj žiadanú hodnotu (požadovanú hodnotu) tlakovej straty. Toto riadenie čerpadiel sa nazýva proporcionálne a umožňuje ďalej znižovať náklady na prevádzku čerpadla. Efektívnejšie riadenie čerpadiel s korekciou úlohy „vzdialeným bodom“. V tomto prípade sa meria pokles tlaku na koncových bodoch hlavných sietí. Aktuálne hodnoty diferenčného tlaku kompenzujú tlaky na čerpacej stanici.
4. Body ústredného kúrenia (CHP)
Systémy ústredného kúrenia zohrávajú v moderných vykurovacích systémoch veľmi dôležitú úlohu. Energeticky úsporný systém zásobovania teplom by mal fungovať s využitím jednotlivých vykurovacích bodov. To však neznamená, že ústredné kúrenia budú zatvorené: fungujú ako hydraulický stabilizátor a zároveň rozdeľujú systém zásobovania teplom na samostatné podsystémy. V prípade použitia ITP sú zo stanice ústredného kúrenia vylúčené systémy centrálneho zásobovania teplou vodou. Cez centrálu ústredného kúrenia zároveň prechádzajú len 2 potrubia oddelené výmenníkom tepla, ktorý oddeľuje systém hlavných trás od systému ITP. Systém ITP tak môže pracovať s inými teplotami chladiacej kvapaliny, ako aj s nižšími dynamickými tlakmi. To zaručuje stabilnú prevádzku ITP a zároveň so sebou prináša zníženie investícií do ITP. Teplota prívodu z KGJ sa koriguje v súlade s teplotným harmonogramom podľa vonkajšej teploty s prihliadnutím na letné obmedzenie, ktoré závisí od potreby systému TÚV v KGJ. Hovoríme o predbežnej úprave parametrov chladiacej kvapaliny, ktorá umožňuje znížiť tepelné straty v sekundárnych trasách, ako aj zvýšiť životnosť komponentov tepelnej automatizácie v ITP.
5. Jednotlivé vykurovacie body (ITP)
Prevádzka ITP ovplyvňuje účinnosť celého systému zásobovania teplom. ITP je strategicky dôležitou súčasťou systému zásobovania teplom. Prechod zo 4-rúrkového systému na moderný 2-rúrkový je spojený s určitými ťažkosťami. Po prvé to so sebou prináša potrebu investícií a po druhé, bez určitého „know-how“ môže zavedenie ITP, naopak, zvýšiť prevádzkové náklady správcovskej spoločnosti. Princíp fungovania ITP spočíva v tom, že vykurovacie miesto je umiestnené priamo v objekte, ktorý je vykurovaný a pre ktorý sa pripravuje teplá voda. Súčasne sú k budove pripojené iba 3 potrubia: 2 pre chladiacu kvapalinu a 1 pre prívod studenej vody. Zjednoduší sa tak štruktúra potrubí systému a pri plánovanej oprave trás dochádza okamžite k úsporám na kladení potrubí.
5.1. Ovládanie vykurovacieho okruhu
ITP ovládač riadi tepelný výkon vykurovacieho systému zmenou teploty chladiacej kvapaliny. Požadovaná hodnota teploty vykurovania sa určuje z vonkajšej teploty a vykurovacej krivky (regulácia podľa počasia). Vykurovacia krivka sa určuje s prihliadnutím na zotrvačnosť budovy.
5.2. Stavebná zotrvačnosť
Zotrvačnosť budov má významný vplyv na výsledok regulácie vykurovania podľa počasia. Moderné ITP ovládač tento ovplyvňujúci faktor treba brať do úvahy. Zotrvačnosť budovy je určená hodnotou časovej konštanty budovy, ktorá sa pohybuje od 10 hodín pre panelové domy do 35 hodín pre murované domy. ITP ovládač určuje takzvanú „kombinovanú“ vonkajšiu teplotu na základe časovej konštanty objektu, ktorá sa používa ako korekčný signál v systéme automatického riadenia teploty vykurovacej vody.
5.3. sila vetra
Vietor výrazne ovplyvňuje teplotu v miestnosti, najmä vo výškových budovách umiestnených na otvorených priestranstvách. Algoritmus na korekciu teploty vody na vykurovanie, berúc do úvahy vplyv vetra, poskytuje až 10% úsporu tepelnej energie.
5.4 Obmedzenie teploty spiatočky
Všetky vyššie opísané typy regulácie nepriamo ovplyvňujú zníženie teploty vratnej vody. Táto teplota je hlavným ukazovateľom ekonomickej prevádzky vykurovacieho systému. Pri rôznych režimoch prevádzky IHS je možné pomocou obmedzovacích funkcií znížiť teplotu vratnej vody. Všetky obmedzujúce funkcie však spôsobujú odchýlky od podmienok pohodlia a ich použitie musí byť podložené štúdiou uskutočniteľnosti. V nezávislých schémach pripojenia vykurovacieho okruhu pri ekonomickej prevádzke výmenníka tepla by teplotný rozdiel medzi vratnou vodou primárneho okruhu a vykurovacieho okruhu nemal prekročiť 5 ° C. Hospodárnosť je zabezpečená funkciou dynamického obmedzenia teploty vratnej vody ( DRT – rozdiel vratnej teploty ): pri prekročení nastavenej hodnoty rozdielu teplôt spiatočky medzi primárnym okruhom a vykurovacím okruhom regulátor zníži prietok vykurovacieho média v primárnom okruhu. Súčasne klesá aj špičkové zaťaženie (obr. 1).
