Automatizirani sustav za online daljinsko upravljanje procesom opskrbe toplinom. Korištenje suvremene opreme za automatizaciju Sustav upravljanja toplinskom mrežom

Uvođenje sustava automatske regulacije (ACS) za grijanje, ventilaciju i opskrbu toplom vodom glavni je pristup uštedi toplinske energije. Instalacija automatskih sustava upravljanja u pojedinačnim toplinskim točkama, prema Sveruskom institutu za toplinsku tehniku ​​(Moskva), smanjuje potrošnju topline u stambenom sektoru za 5-10%, au upravnim prostorijama za 40%. Najveći učinak postiže se optimalnom regulacijom u proljetno-jesenskom razdoblju sezone grijanja, kada automatizacija centralnih toplinskih točaka praktički ne ispunjava u potpunosti svoju funkcionalnost. U kontinentalnoj klimi Južnog Urala, kada vanjska temperaturna razlika može biti 15-20 °C tijekom dana, uvođenje automatskih sustava upravljanja grijanjem, ventilacijom i opskrbom toplom vodom postaje vrlo važno.

Regulacija toplinskog režima zgrade

Upravljanje toplinskim režimom svodi se na njegovo održavanje na zadanoj razini ili mijenjanje u skladu sa zadanim zakonom.

Na toplinskim točkama regulacija se provodi uglavnom za dvije vrste toplinskog opterećenja: opskrbu toplom vodom i grijanje.

Za obje vrste toplinskog opterećenja ACP mora održavati nepromijenjene zadane temperature tople vode i zraka u grijanim prostorijama.

Posebnost regulacije grijanja je njegova velika toplinska inercija, dok je inercija sustava za opskrbu toplom vodom mnogo manja. Stoga je zadatak stabilizacije temperature zraka u grijanoj prostoriji mnogo teži od zadatka stabilizacije temperature tople vode u sustavu opskrbe toplom vodom.

Glavni ometajući utjecaji su vanjski vremenski uvjeti: vanjska temperatura zraka, vjetar, sunčevo zračenje.

Postoje sljedeće načelno moguće regulacijske sheme:

• regulacija na temelju odstupanja unutarnje temperature prostorija od zadane utječući na protok vode koja ulazi u sustav grijanja;
• regulacija ovisno o poremećaju vanjskih parametara koji dovode do odstupanja unutarnje temperature od zadane;
• regulacija ovisno o promjenama vanjske i unutarnje temperature (smetnjom i odstupanjem).

Riža. 2.1 Blok dijagram sobne toplinske regulacije na temelju odstupanja unutarnje temperature prostorije

Na sl. 2.1 prikazuje blok dijagram upravljanja toplinskim režimom prostorije na temelju odstupanja unutarnje temperature prostora, a na sl. Slika 2.2 prikazuje blok dijagram upravljanja toplinskim režimom prostorije poremećajem vanjskih parametara.

Riža. 2.2. Blok dijagram upravljanja toplinskim režimom prostorije poremećajem vanjskih parametara

Unutarnji poremećaji toplinskog režima zgrade su neznatni.

Za metodu kontrole smetnji mogu se odabrati sljedeći signali za praćenje vanjske temperature:

• temperatura vode koja ulazi u sustav grijanja;
• količina topline koja ulazi u sustav grijanja:
• potrošnja rashladne tekućine.

ACP mora uzeti u obzir sljedeće načine rada centraliziranog sustava opskrbe toplinom, u kojima:

• Temperatura vode na izvoru topline nije kontrolirana na temelju trenutne vanjske temperature, koja je glavni ometajući faktor za unutarnju temperaturu. Temperatura mrežne vode na izvoru topline određena je temperaturom zraka u dužem razdoblju, uzimajući u obzir prognozu i raspoloživu toplinsku snagu opreme. Kašnjenje u transportu, mjereno u satima, također dovodi do odstupanja između temperature vode u mreži pretplatnika i trenutne vanjske temperature;
• hidraulički načini rada toplinskih mreža zahtijevaju ograničenje maksimalnog, a ponekad i minimalnog protoka mrežne vode do toplinske podstanice;
• Opterećenje opskrbe toplom vodom ima značajan utjecaj na načine rada sustava grijanja, što dovodi do promjenjive temperature vode u sustavu grijanja ili potrošnje vode u mreži za sustav grijanja tijekom dana, ovisno o vrsti sustava opskrbe toplinom, dijagramu spajanja grijača za opskrbu toplom vodom i kruga grijanja.

Sustav kontrole smetnji

Sustav kontrole smetnji karakterizira sljedeće:

• postoji uređaj koji mjeri veličinu smetnje;
• na temelju rezultata mjerenja, regulator vrši kontrolni učinak na protok rashladne tekućine;
• regulator prima informacije o temperaturi unutar prostorije;
• glavni poremećaj je vanjska temperatura zraka, koja se kontrolira ACP-om, pa ćemo poremećaj nazvati kontroliranim.

Varijante shema kontrole smetnji za gore navedene signale praćenja:

• regulacija temperature vode koja ulazi u sustav grijanja na temelju trenutne vanjske temperature zraka;
• regulacija toplinskog toka koji se isporučuje u sustav grijanja na temelju trenutne vanjske temperature zraka;
• regulacija protoka mrežne vode na temelju vanjske temperature zraka.

Kao što se može vidjeti na slikama 2.1, 2.2, bez obzira na način upravljanja, automatski sustav upravljanja opskrbom toplinom mora sadržavati sljedeće glavne elemente:

• primarni mjerni uređaji - senzori temperature, protoka, tlaka, diferencijalnog tlaka;
• sekundarni mjerni uređaji;
• aktuatori koji sadrže regulatore i pogone;
• mikroprocesorski regulatori;
• uređaji za grijanje (kotlovi, grijači zraka, radijatori).

ACP senzori za opskrbu toplinom

Opće su poznati glavni parametri opskrbe toplinom, koji se održavaju u skladu sa specifikacijama pomoću automatskih sustava upravljanja.

U sustavima grijanja, ventilacije i opskrbe toplom vodom obično se mjere temperatura, protok, tlak i pad tlaka. Neki sustavi mjere toplinsko opterećenje. Metode i metode mjerenja parametara rashladne tekućine su tradicionalne.

Riža. 2.3

Na sl. 2.3 prikazani su temperaturni senzori švedske tvrtke "Tur and Anderson".

Automatski regulatori

Automatski regulator je alat za automatizaciju koji prima, pojačava i pretvara signal za isključivanje kontrolirane veličine i ciljano utječe na kontrolirani objekt.

Trenutno se uglavnom koriste digitalni regulatori temeljeni na mikroprocesorima. U ovom slučaju, nekoliko regulatora za sustave grijanja, ventilacije i opskrbe toplom vodom obično se implementira u jedan mikroprocesorski regulator.

Većina domaćih i stranih regulatora za sustave opskrbe toplinom imaju istu funkcionalnost:

1. ovisno o vanjskoj temperaturi zraka, regulator osigurava potrebnu temperaturu rashladne tekućine za grijanje zgrade prema rasporedu grijanja, upravljajući regulacijskim ventilom s električnim pogonom instaliranim na cjevovodu toplinske mreže;


2. automatsko podešavanje Plan grijanja izrađuje se u skladu s potrebama pojedine zgrade. Za najveću učinkovitost očuvanja topline, raspored opskrbe se stalno prilagođava uzimajući u obzir stvarne uvjete toplinske stanice, klimu i gubitak topline prostorije;


3. Ušteda rashladne tekućine noću postiže se metodom privremene kontrole. Promjena zadatka za djelomično smanjenje rashladne tekućine ovisi o vanjskoj temperaturi, tako da se, s jedne strane, smanji potrošnja topline, s druge strane, ne smrzava se i zagrije soba na vrijeme ujutro. U tom slučaju se automatski izračunava trenutak uključivanja dnevnog načina grijanja ili intenzivnog grijanja za postizanje željene sobne temperature u pravo vrijeme;


4. regulatori omogućuju osiguravanje najniže moguće temperature povratne vode. Istodobno, sustav je zaštićen od smrzavanja;


5. vrši se automatska prilagodba, postavljena u sustavu opskrbe toplom vodom. Kada je potrošnja u sustavu tople vode mala, prihvatljiva su velika odstupanja u temperaturi (povećana mrtva zona). To će spriječiti prečestu zamjenu vretena ventila i produljiti njegov radni vijek. Kako se opterećenje povećava, mrtva zona se automatski smanjuje i točnost upravljanja se povećava;


6. aktivira se alarm za prekoračenje postavki. Obično se generiraju sljedeći alarmi:
   • temperaturni alarm ako se stvarna temperatura razlikuje od postavljene temperature;
   • alarmni signal iz crpke javlja se u slučaju kvara;
   • alarmni signal senzora tlaka u ekspanzijskom spremniku;
   • alarm vijeka trajanja javlja se kada je oprema istrošena rok;
   • opći alarm - ako je kontroler registrirao jedan ili više alarma;


7. Parametri kontroliranog objekta se registriraju i prenose u računalo.

Riža. 2.4

Na sl. Na slici 2.4 prikazani su mikroprocesorski regulatori ECL-1000 tvrtke Danfoss.

Regulatorna tijela

Aktuator je jedna od karika u sustavima automatskog upravljanja namijenjena izravnom utjecaju na objekt regulacije. Općenito, aktuator se sastoji od aktuatora i upravljačkog elementa.

Riža. 2.5

Aktuator je pogonski dio regulacijskog tijela (slika 2.5).

Sustavi za automatsku regulaciju opskrbe toplinom uglavnom koriste električne (elektromagnetski i elektromotor).

Regulatorno tijelo osmišljeno je za promjenu potrošnje tvari ili energije u objektu regulacije. Postoje regulatori mjerenja i prigušenja. U uređaje za doziranje spadaju uređaji koji mijenjaju protok tvari mijenjajući rad jedinica (dozatori, dodavači, pumpe).

Riža. 2.6

Elementi upravljanja prigušnicom (slika 2.6) su promjenjivi hidraulički otpor koji mijenja protok tvari promjenom njezine površine protoka. To uključuje regulacijske ventile, elevatore, povratne zaklopke, slavine itd.

Regulacijska tijela karakteriziraju mnogi parametri, od kojih su glavni: propusna moć Kv, nazivni tlak Py, pad tlaka na regulatoru Dy i nazivni provrt Dy.

Osim navedenih parametara regulacijskog tijela, koji uglavnom određuju njihov dizajn i dimenzije, postoje i druge karakteristike koje se uzimaju u obzir pri izboru regulacijskog tijela, ovisno o specifičnim uvjetima njihove uporabe.

Najvažnija je propusna karakteristika, koja uspostavlja ovisnost propusnost u odnosu na kretanje ventila pri konstantnom padu tlaka.

Ventili za regulaciju prigušnice obično su oblikovani s linearnom ili jednakom postotnom karakteristikom protoka.

S linearnom propusnom karakteristikom, povećanje propusnosti proporcionalno je povećanju kretanja vrata.

S jednakom postotnom karakteristikom protoka, povećanje protoka (kako se kretanje vrata mijenja) proporcionalno je trenutnoj vrijednosti protoka.

U uvjetima rada, vrsta karakteristike protoka se mijenja ovisno o padu tlaka na ventilu. Kada je pomoćni, regulacijski ventil karakterizira karakteristika protoka, koja predstavlja ovisnost relativnog protoka medija o stupnju otvaranja regulacijskog organa.

Najmanja vrijednost protoka koja održava karakteristiku protoka unutar navedene tolerancije ocjenjuje se kao minimalni protok.

U mnogim slučajevima automatizacije proizvodni procesi Regulator mora imati širok raspon kapaciteta, što je omjer uvjetnog kapaciteta prema minimalnom kapacitetu.

Nužan uvjet za pouzdan rad sustava automatskog upravljanja je pravi izbor oblika karakteristika protoka regulacijskog ventila.

Za određeni sustav, karakteristika protoka određena je vrijednostima parametara medija koji teče kroz ventil i njegovom karakteristikom protoka. Općenito, karakteristika protoka razlikuje se od karakteristike protoka, budući da parametri medija (uglavnom tlak i pad tlaka) obično ovise o brzini protoka. Stoga je zadatak odabira željene karakteristike protoka regulacijskog ventila podijeljen u dvije faze:

1. izbor forme karakteristike protoka, osiguravajući konstantan koeficijent prijenosa regulacijskog ventila u cijelom rasponu opterećenja;


2. izbor oblika karakteristike strujanja koji osigurava željeni oblik karakteristike strujanja pri zadanim parametrima okoline.

Prilikom nadogradnje sustava grijanja, ventilacije i opskrbe toplom vodom specificiraju se dimenzije tipične mreže, raspoloživi tlak i početni tlak medija, odabire se regulacijsko tijelo tako da pri minimalnom protoku kroz ventil gubitak u odgovara višku tlaka medija koji stvara izvor, a oblik karakteristike strujanja je blizak zadanom. Metoda hidrauličkog izračuna pri odabiru regulacijskog ventila prilično je radno intenzivna.

AUZHKH Trust 42, u suradnji sa SUSU, razvio je program za izračun i odabir regulatornih tijela za najčešće sustave grijanja i tople vode.

Kružne pumpe

Bez obzira na dijagram spajanja toplinskog opterećenja, u krugu sustava grijanja ugrađena je cirkulacijska pumpa (slika 2.7).

Riža. 2.7. Kružna pumpa (Grundfog).

Sastoji se od regulatora brzine, elektromotora i same pumpe. Moderna cirkulacijska pumpa je pumpa bez brtve s mokrim rotorom koja ne zahtijeva održavanje. Motorom upravlja, u pravilu, elektronički regulator brzine, dizajniran za optimizaciju rada crpke koja radi u uvjetima povećanih vanjskih smetnji koje djeluju na sustav grijanja.

Djelovanje cirkulacijske crpke temelji se na ovisnosti tlaka o učinku crpke i u pravilu ima kvadratni karakter.

Parametri cirkulacijske pumpe:

• performanse;
• maksimalni tlak;
• ubrzati;
• raspon brzine.

AUZHKH Trust 42 ima potrebne informacije o proračunu i odabiru cirkulacijskih crpki i može pružiti potrebne savjete.

Izmjenjivači topline

Najvažniji elementi opskrbe toplinom su izmjenjivači topline. Postoje dvije vrste izmjenjivača topline: cijevni i pločasti. Pojednostavljeno, cijevni izmjenjivač topline može se prikazati kao dvije cijevi (jedna cijev je unutar druge cijevi). Pločasti izmjenjivač topline je kompaktni izmjenjivač topline sastavljen na odgovarajućem okviru od valovitih ploča opremljenih brtvama. Cijevni i pločasti izmjenjivači topline koriste se za opskrbu toplom vodom, grijanje i ventilaciju. Glavni parametri svakog izmjenjivača topline su:

• vlast;
• koeficijent prijenosa topline;
• gubitak tlaka;
• maksimalna radna temperatura;
• maksimalni radni tlak;
• maksimalni protok.

Cijevni izmjenjivači topline imaju nisku učinkovitost zbog malih protoka vode u cijevima i međucijevnom prostoru. To dovodi do niskih vrijednosti koeficijenta prijenosa topline i, kao posljedica toga, nerazumno velikih dimenzija. Tijekom rada izmjenjivača topline moguće su značajne naslage u obliku kamenca i proizvoda korozije. U cijevnim izmjenjivačima topline vrlo je teško ukloniti naslage.

U odnosu na cijevne izmjenjivače topline, pločasti izmjenjivači topline se razlikuju povećana učinkovitost poboljšanjem izmjene topline između ploča, u kojima turbulentni tokovi rashladne tekućine prolaze suprotno struji. Osim toga, popravak izmjenjivača topline prilično je jednostavan i jeftin.

Pločasti izmjenjivači topline uspješno rješavaju problem pripreme tople vode na toplinskim točkama gotovo bez toplinskih gubitaka, zbog čega se danas aktivno koriste.

Princip rada pločastih izmjenjivača topline je sljedeći. Tekućine koje sudjeluju u procesu prijenosa topline uvode se u izmjenjivač topline kroz cijevi (slika 2.8).

Riža. 2.8

Brtve ugrađene na poseban način osiguravaju distribuciju tekućina kroz odgovarajuće kanale, eliminirajući mogućnost miješanja protoka. Vrsta valova na pločama i konfiguracija kanala odabiru se u skladu s potrebnom količinom slobodnog prolaza između ploča, čime se osigurava optimalni uvjeti proces prijenosa topline.

Riža. 2.9

Pločasti izmjenjivač topline (slika 2.9) sastoji se od niza valovitih metalnih ploča s rupama u kutovima za prolaz dviju tekućina. Svaka ploča je opremljena brtvom koja ograničava prostor između ploča i osigurava protok tekućine u ovom kanalu. Potrošnja rashladnog sredstva, fizička svojstva tekućine, gubitak tlaka i temperaturni uvjeti određuju broj i veličinu ploča. Njihova valovita površina doprinosi povećanom turbulentnom protoku. Dodirujući se u smjerovima koji se presijecaju, nabori podupiru ploče, koje su pod različitim tlakovima oba rashladna sredstva. Za promjenu protoka (povećanje toplinskog opterećenja) potrebno je dodati određeni broj ploča paketu izmjenjivača topline.

Da rezimiramo gore navedeno, napominjemo da su prednosti pločastih izmjenjivača topline:

• kompaktnost. Pločasti izmjenjivači topline su više od tri puta kompaktniji od cijevnih izmjenjivača topline i više od šest puta lakši uz istu snagu;
• jednostavnost ugradnje. Izmjenjivači topline ne zahtijevaju poseban temelj;
• niski troškovi održavanja. Jako turbulentno strujanje uzrokuje malo zagađenje. Novi modeli izmjenjivača topline dizajnirani su na način da produžuju, koliko je to moguće, razdoblje rada tijekom kojeg nisu potrebni popravci. Čišćenje i provjera traje malo vremena, budući da se svaka grijaća ploča u izmjenjivačima topline uklanja i može se čistiti zasebno;
• učinkovito korištenje toplinska energija. Pločasti izmjenjivač topline ima visok koeficijent prolaza topline i prenosi toplinu od izvora do potrošača uz male gubitke;
• pouzdanost;
• mogućnost značajnog povećanja toplinskog opterećenja dodavanjem određenog broja ploča.

Temperaturni režim zgrade kao objekta regulacije

Pri opisu tehnoloških procesa opskrbe toplinom koriste se statičke proračunske sheme, koje opisuju stacionarna stanja, i dinamičke proračunske sheme, koje opisuju prijelazna stanja.

Projektni dijagrami sustava za opskrbu toplinom određuju veze između ulaznih i izlaznih utjecaja na objekt upravljanja pod glavnim unutarnjim i vanjskim poremećajima.

Moderna zgrada je složen toplinski i energetski sustav, stoga se uvode pojednostavljene pretpostavke za opis temperaturnog režima zgrade.

• Za višekatne građevinske zgrade lokalizira se dio zgrade za koji se vrši proračun. Budući da temperaturni režim u zgradi varira ovisno o katu i horizontalnom rasporedu prostorija, temperaturni režim se izračunava za jednu ili više najpovoljnije smještenih prostorija.


• Proračun konvektivnog prijenosa topline u prostoriji temelji se na pretpostavci da je temperatura zraka u svakom trenutku jednaka u cijelom volumenu prostorije.


• Pri određivanju prijenosa topline kroz vanjske ograde, pretpostavlja se da ograda ili njezin karakterističan dio ima istu temperaturu u ravninama okomitim na smjer strujanja zraka. Tada će se proces prijenosa topline kroz vanjske ograde opisati jednodimenzionalnom jednadžbom provođenja topline.


• Izračun prijenosa topline zračenjem u prostoriji također dopušta niz pojednostavljenja:

  a) zrak u prostoriji smatramo medijem zračenja;
  b) zanemarujemo višestruku refleksiju tokova zračenja od površina;
  c) složene geometrijske oblike zamjenjujemo jednostavnijim.



• Parametri vanjske klime:

  a) ako se izrađuju izračuni temperaturnog režima prostorija pri ekstremnim vrijednostima vanjskih klimatskih pokazatelja mogućih u određenom području, tada će toplinska zaštita ograda i snaga sustava kontrole mikroklime osigurati stabilno održavanje navedenih uvjeta ;
  b) ako prihvatimo opuštenije zahtjeve, tada će se u prostoriji u nekim trenucima vremena primijetiti odstupanja od projektiranih uvjeta.

Stoga, pri dodjeljivanju projektnih karakteristika vanjske klime, potrebno je uzeti u obzir dostupnost unutarnjih uvjeta.

Stručnjaci iz AUZHKH Trust 42, zajedno sa znanstvenicima iz SUSU, razvili su računalni program za izračunavanje statičkih i dinamičkih načina rada pretplatničkih ulaza.

Riža. 2.10

Na sl. 2.10 prikazuje glavne ometajuće čimbenike koji djeluju na objekt regulacije (prostorije). Izvor topline Q, koji dolazi iz izvora topline, obavlja funkcije upravljanja za održavanje sobne temperature T soba na izlazu iz objekta. Vanjska temperatura T out, brzina vjetra V vjetar, sunčevo zračenje J rad, unutarnji gubitak topline Q unutra su ometajući utjecaji. Svi ovi utjecaji su funkcije vremena i nasumične su prirode. Problem je kompliciran činjenicom da su procesi prijenosa topline nestacionarni i da se opisuju parcijalnim diferencijalnim jednadžbama.

Ispod je pojednostavljena projektna shema sustava grijanja, koja prilično točno opisuje statičke toplinske režime u zgradi, a također nam omogućuje kvalitativno procjenu utjecaja glavnih poremećaja na dinamiku prijenosa topline i provedbu osnovnih metoda regulacije procesi zagrijavanja prostora.

Trenutno se studije složenih nelinearnih sustava (koji uključuju procese izmjene topline u grijanoj prostoriji) provode metodama matematičkog modeliranja. Korištenje računalne tehnologije za proučavanje dinamike procesa zagrijavanja prostorija i mogućih metoda upravljanja učinkovita je i praktična inženjerska metoda. Učinkovitost modeliranja leži u činjenici da se dinamika složenog realnog sustava može proučavati korištenjem relativno jednostavnih aplikacijskih programa. Matematičko modeliranje omogućuje vam proučavanje sustava s kontinuiranim promjenama parametara, kao i uznemirujućih utjecaja. Posebno je dragocjeno korištenje programskih paketa za modeliranje za proučavanje procesa zagrijavanja, jer se istraživanje analitičkim metodama pokazuje kao vrlo zahtjevno i potpuno neprikladno.

Riža. 2.11

Na sl. Slika 2.11 prikazuje fragmente projektnog dijagrama za statički način rada sustava grijanja.

Slika sadrži sljedeće simbole:

1. t 1 (T n) - temperatura mrežnog voda u opskrbnom vodu elektroenergetske mreže;
2. Tn (t) - vanjska temperatura zraka;
3. U je koeficijent miješanja jedinice za miješanje;
4. φ - relativni protok mrežnog voda;
5. ΔT - izračunata temperaturna razlika u sustavu grijanja;
6. δt - izračunata temperaturna razlika u toplinskoj mreži;
7. T in - unutarnja temperatura grijanih prostorija;
8. G - potrošnja mrežne vode na toplinskom mjestu;
9. D r - pad tlaka vode u sustavu grijanja;
10. t - vrijeme.

Uz pretplatnički ulaz s instaliranom opremom i zadanim izračunatim opterećenjem grijanja Q 0 i dnevnim rasporedom opterećenja opskrbe toplom vodom Q r, program vam omogućuje rješavanje bilo kojeg od sljedećih problema.

Na bilo kojoj vanjskoj temperaturi zraka Tn:

• odrediti unutarnju temperaturu grijanog prostora T in, a navedeni su protok mrežne vode ili ulaz G c i temperaturni grafikon u opskrbnom vodu;
• odrediti protok mrežne vode za ulaz G c potreban za osiguranje zadane unutarnje temperature grijanih prostorija T in uz poznati temperaturni raspored toplinske mreže;
• odrediti potrebnu temperaturu vode u dovodu toplinske mreže t 1 (graf temperature mreže) kako bi se osigurala navedena unutarnja temperatura grijanih prostorija T in pri zadanom protoku dovodne vode G c. Ovi problemi se rješavaju za bilo koju shemu spajanja sustava grijanja (ovisna, neovisna) i bilo koju shemu spajanja opskrbe toplom vodom (serija, paralelno, mješovito).

Uz navedene parametre utvrđuje se potrošnja vode i temperatura u svim karakterističnim točkama kruga, potrošnja topline za sustav grijanja i toplinska opterećenja oba stupnja grijača, te gubitak tlaka rashladne tekućine u njima. Program vam omogućuje izračunavanje načina pretplatničkih ulaza s bilo kojom vrstom izmjenjivača topline (ljuska i cijev ili ploča).

Riža. 2.12

Na sl. Slika 2.12 prikazuje fragmente proračunskog dijagrama dinamičkog načina rada sustava grijanja.

Program za izračun dinamičkog toplinskog režima zgrade omogućuje korisnički unos s odabranom opremom pri zadanom proračunskom grijaćem opterećenju Q 0 za rješavanje bilo kojeg od sljedećih problema:

• izračun kontrolne sheme za toplinski režim prostorije na temelju odstupanja njegove unutarnje temperature;
• proračun sheme upravljanja toplinskim režimom prostorije na temelju poremećaja vanjskih parametara;
• proračun toplinskog režima zgrade kvalitativnim, kvantitativnim i kombiniranim metodama upravljanja;
• proračun optimalnog regulatora s nelinearnim statičkim karakteristikama realnih elemenata sustava (senzora, regulacijskih ventila, izmjenjivača topline i dr.);
• uz proizvoljnu vremenski promjenjivu temperaturu vanjskog zraka Tn (t), potrebno je:
• odrediti promjenu tijekom vremena unutarnje temperature grijanih prostorija T in;
• odrediti promjenu tijekom vremena protoka mrežne vode po ulazu G c potrebnu za osiguranje specificirane unutarnje temperature grijanih prostorija T in pri proizvoljnom rasporedu temperature toplinske mreže;
• odrediti promjenu u vremenu temperature vode u opskrbnom vodu toplinske mreže t 1 (t).

Ovi problemi se rješavaju za bilo koju shemu spajanja sustava grijanja (ovisna, neovisna) i bilo koju shemu spajanja opskrbe toplom vodom (serija, paralelno, mješovito).

Uvođenje automatiziranih sustava upravljanja opskrbom toplinom u stambenim zgradama

Riža. 2.13

Na sl. Na slici 2.13 prikazan je shematski dijagram automatskog sustava upravljanja grijanjem i opskrbom toplom vodom u pojedinačnoj toplinskoj točki (IHP) s ovisnom vezom sustava grijanja i dvostupanjskog kruga grijača za opskrbu toplom vodom. Instalirao ga je AUZHKH Trust 42 i prošao je testove i operativne provjere. Ovaj sustav primjenjiv na bilo koju shemu povezivanja za sustave grijanja i opskrbe toplom vodom ove vrste.

Osnovna zadaća ovog sustava je održavanje zadane ovisnosti promjene protoka mrežne vode za sustav grijanja i tople vode o temperaturi vanjskog zraka.

Sustav grijanja zgrade povezan je s toplinskim mrežama pomoću ovisnog kruga s miješanjem pumpe. Za pripremu tople vode za potrebe potrošne tople vode predviđena je ugradnja pločastih grijača spojenih na toplinsku mrežu prema mješovitoj dvostupanjskoj shemi.

Sustav grijanja zgrade je dvocijevni vertikalni s nižim razvodom magistralnih cjevovoda.

Sustav automatske regulacije opskrbe toplinom zgrade uključuje rješenja:

• za automatsku regulaciju rada vanjskog kruga opskrbe toplinom;
• za automatsku regulaciju unutarnjeg kruga sustava grijanja zgrade;
• stvoriti režim udobnosti u prostorijama;
• za automatsku regulaciju rada izmjenjivača topline PTV-a.

Sustav grijanja opremljen je mikroprocesorskim regulatorom temperature vode za krug grijanja zgrade (unutarnji krug) zajedno s temperaturnim senzorima i regulacijskim ventilom na električni pogon. Ovisno o vanjskoj temperaturi zraka, upravljački uređaj osigurava potrebnu temperaturu rashladne tekućine za grijanje zgrade prema rasporedu grijanja, upravljajući regulacijskim ventilom s električnim pogonom instaliranim na izravnom cjevovodu iz toplinske mreže. Kako bi se ograničila maksimalna temperatura povratne vode koja se vraća u mrežu grijanja, signal senzora temperature instaliran na cjevovodu povratne vode u mrežu grijanja ulazi u mikroprocesorski regulator. Mikroprocesorski regulator štiti sustav grijanja od smrzavanja. Za održavanje konstantnog diferencijalnog tlaka, na regulacijskom ventilu temperature nalazi se regulator diferencijalnog tlaka.

Za automatsku regulaciju temperature zraka u prostorijama zgrade, dizajnom su predviđeni termostati na uređajima za grijanje. Termostati pružaju udobnost i štede energiju.

Za održavanje konstantne razlike tlaka između prednjeg i povratnog cjevovoda sustava grijanja ugrađen je regulator diferencijalnog tlaka.

Za automatsku regulaciju rada izmjenjivača topline, na vodu za grijanje ugrađen je automatski regulator temperature koji mijenja dovod vode za grijanje ovisno o temperaturi zagrijane vode koja ulazi u sustav PTV-a.

U skladu sa zahtjevima "Pravila za obračun toplinske energije i rashladne tekućine" iz 1995., komercijalno mjerenje toplinske energije provedeno je na ulazu toplinske mreže u ITP pomoću mjerača topline instaliranog na dovodnom cjevovodu iz grijanja mrežu i mjerač zapremine ugrađen na povratni cjevovod u toplinsku mrežu.

Mjerilo topline uključuje:

• mjerač protoka;
• CPU;
• dva temperaturna senzora.

Mikroprocesorski kontroler daje indikaciju sljedećih parametara:

• količina topline;
• količina rashladne tekućine;
• temperatura rashladnog sredstva;
• temperaturna razlika;
• vrijeme rada mjerača toplinske energije.

Svi elementi sustava automatske regulacije i opskrbe toplom vodom izrađeni su pomoću opreme Danfoss.

Mikroprocesorski regulator ECL 9600 namijenjen je za upravljanje temperaturni uvjeti vode u sustavima grijanja i opskrbe toplom vodom u dva neovisna kruga i koristi se za ugradnju na toplinske točke.

Regulator ima relejne izlaze za upravljanje regulacijskim ventilima i cirkulacijskim crpkama.

Elementi koji se moraju spojiti na regulator ECL 9600:

• senzor temperature vanjskog zraka ESMT;
• senzor temperature na dovodu rashladne tekućine u cirkulacijskom krugu 2, ESMA/C/U;
• pogon reverzibilnog regulacijskog ventila serije AMB ili AMV (220 V).

Osim toga, sljedeći elementi se mogu dodatno pričvrstiti:

• senzor temperature povratne vode iz cirkulacijskog kruga, ESMA/C/U;
• ESMR senzor temperature unutarnjeg zraka.

Mikroprocesorski regulator ECL 9600 ima ugrađene analogne ili digitalne mjerače vremena i LCD zaslon za jednostavno održavanje.

Ugrađeni indikator služi za vizualno praćenje parametara i podešavanje.

Ako je spojen unutarnji osjetnik temperature zraka ESMR/F, temperatura rashladne tekućine koja se dovodi u sustav grijanja automatski se podešava.

Regulator može ograničiti vrijednost temperature povratne vode iz cirkulacijskog kruga u načinu praćenja ovisno o vanjskoj temperaturi zraka (proporcionalno ograničenje) ili postaviti konstantnu vrijednost za maksimalno ili minimalno ograničenje temperature povratne vode iz cirkulacijskog kruga.

Značajke koje pružaju udobnost i uštedu toplinske energije:

• smanjenje temperature u sustavu grijanja noću i ovisno o vanjskoj temperaturi ili prema zadanoj vrijednosti redukcije;
• mogućnost rada sustava s povećanom snagom nakon svakog razdoblja smanjenja temperature u sustavu grijanja (brzo zagrijavanje prostorije);
• mogućnost automatskog isključivanja sustava grijanja pri određenoj zadanoj vanjskoj temperaturi (ljetni gašenje);
• prilika za rad razne vrste mehanizirani pogoni upravljačkih ventila;
• daljinski upravljač kontroler koji koristi ESMF/ECA 9020.

Zaštitne funkcije:

• ograničavanje maksimalne i minimalne temperature vode koja se dovodi u cirkulacijski krug;
• kontrola pumpe, periodični ciklusi ljetno razdoblje;
• zaštita sustava grijanja od smrzavanja;
• mogućnost spajanja sigurnosnog termostata.

Suvremena oprema sustava za automatsku regulaciju opskrbe toplinom

Domaće i strane tvrtke pružaju veliki izbor moderna oprema automatskih sustava upravljanja opskrbom toplinom s gotovo istom funkcionalnošću:

1. Kontrola grijanja:
   • Prigušivanje vanjske temperature.
   • "Efekt ponedjeljka"
   • Linearna ograničenja.
   • Ograničenja temperature povrata.
   • Korekcija sobne temperature.
   • Samostalno prilagođavanje rasporeda isporuke.
   • Optimiziranje vremena pokretanja.
   • Ekonomski način rada noću.


2. Kontrola tople vode:
   • Funkcija niskog opterećenja.
   • Ograničenje temperature povratne vode.
   • Odvojeni mjerač vremena.


3. Kontrola pumpe:
   • Zaštita od smrzavanja.
   • Isključivanje pumpe.
   • Promenada crpke.


4. Alarmi:
   • Od pumpe.
   • Prema temperaturi smrzavanja.
   • General.

Kompleti opreme za opskrbu toplinom poznatih tvrtki Danfoss (Danska), Alfa Laval (Švedska), Tour and Anderson (Švedska), Raab Karcher (Njemačka), Honeywell (SAD) općenito uključuju sljedeće instrumente i uređaje za sustave upravljanja i obračuna .

1. Oprema za automatizaciju toplinska točka zgrade:
   


2. Oprema za mjerenje topline.
   


3. Pomoćna oprema.
   • Nepovratni ventili.
   • Kuglasti ventili ugrađeni su za hermetičko zatvaranje uspona i odvod vode. Istodobno, u otvorenom stanju, tijekom rada sustava, kuglasti ventili ne stvaraju praktički nikakav dodatni otpor. Također se mogu postaviti na sve grane na ulazu u zgradu i na toplinskom mjestu.
   • Odvodni kuglasti ventili.
   • Nepovratni ventil je instaliran za zaštitu od ulaska vode u dovodni vod u povratni vod kada se pumpa zaustavi.
   • Mrežasti filter s kuglastim ventilom na odvodu na ulazu u sustav osigurava pročišćavanje vode od čvrstih suspenzija.
   • Automatski odzračivači omogućuju automatsko ispuštanje zraka kada je sustav grijanja napunjen, kao i tijekom rada sustava grijanja.
   • Radijatori.
   • Konvektori.
   • Portafoni ("Vika" AUZHKH povjerenje 42).

U AUZHKH Trust 42 provedena je analiza funkcionalnih mogućnosti opreme automatskih sustava upravljanja opskrbom toplinom najpoznatijih tvrtki: Danfoss, Tour i Anderson, Honeywell. Zaposlenici Trusta mogu pružiti kvalificirane savjete o implementaciji opreme ovih tvrtki.

Značajke opskrbe toplinom su strogi međusobni utjecaj načina opskrbe toplinom i potrošnje topline, kao i mnoštvo točaka isporuke za nekoliko dobara (toplinska energija, snaga, rashladna tekućina, topla voda). Svrha opskrbe toplinskom energijom nije osigurati proizvodnju i transport, već održati kvalitetu te robe za svakog potrošača.

Ovaj cilj postignut je relativno učinkovito sa stabilnim protokom rashladne tekućine u svim elementima sustava. Regulacija “kvalitete” koju koristimo po svojoj suštini podrazumijeva promjenu samo temperature rashladne tekućine. Pojavom zgrada s kontroliranom potrošnjom osigurana je nepredvidivost hidrauličkih režima u mrežama uz održavanje konstantnih troškova u samim zgradama. Pritužbe u susjednim kućama morale su se eliminirati povećanom cirkulacijom i odgovarajućim masivnim pregrijavanjem.

Hidraulički proračunski modeli koji se danas koriste, unatoč njihovoj periodičnoj kalibraciji, ne mogu uzeti u obzir odstupanja u protoku na ulazu u zgradu zbog promjena u unutarnjem stvaranju topline i potrošnji tople vode, kao i utjecaju sunca, vjetra i kiše. Sa stvarnom kvalitativnom i kvantitativnom regulacijom, potrebno je „vidjeti“ sustav u stvarnom vremenu i osigurati:

• kontrola maksimalnog broja točaka isporuke;
• sastavljanje tekućih bilanci ponude, gubitaka i potrošnje;
• kontrolno djelovanje u slučaju neprihvatljivog kršenja režima.

Upravljanje mora biti maksimalno automatizirano, inače ga je jednostavno nemoguće implementirati. Izazov je bio postići to bez pretjeranih troškova opreme kontrolnih točaka.

Danas, kada veliki broj zgrada ima mjerne sustave s mjeračima protoka, senzorima temperature i tlaka, nije mudro koristiti ih samo za financijske izračune. ACS "Teplo" izgrađen je uglavnom na generalizaciji i analizi informacija "od potrošača".

Prilikom izrade automatiziranog sustava upravljanja prevladani su tipični problemi zastarjelih sustava:

• ovisnost o ispravnosti obračuna mjernih uređaja i pouzdanosti podataka u neprovjerenoj arhivi;
• nemogućnost sastavljanja pogonskih bilanci zbog nedosljednosti vremena mjerenja;
• nemogućnost kontrole procesa koji se brzo mijenjaju;
• nepoštivanje novih zahtjeva informacijska sigurnost savezni zakon"O kritičnoj sigurnosti informacijska infrastruktura Ruska Federacija".

Učinci implementacije sustava:

Usluge za korisnike:

• određivanje stvarnih bilanci za sve vrste roba i komercijalnih gubitaka:
• utvrđivanje mogućih izvanbilančnih prihoda;
• kontrolu stvarne potrošnje energije i usklađenost s njegovim specifikacijama za priključak;
• uvođenje ograničenja koja odgovaraju razini plaćanja;
• prelazak na dvodijelnu tarifu;
• praćenje KPI za sve službe koje rade s potrošačima i procjena kvalitete njihovog rada.

Operacija:

• određivanje tehnoloških gubitaka i bilanci u toplinskim mrežama;
• dispečerska i hitna kontrola prema stvarnim uvjetima;
• održavanje optimalnih rasporeda temperature;
• praćenje statusa mreža;
• podešavanje načina opskrbe toplinom;
• kontrola isključenja i kršenja režima.

Razvoj i investicije:

• pouzdana procjena rezultata provedbe projekata poboljšanja;
• procjena učinaka investicijskih troškova;
• razvoj shema opskrbe toplinom u stvarnim elektroničkim modelima;
• optimizacija promjera i konfiguracije mreže;
• smanjenje troškova povezivanja uz uzimanje u obzir stvarnih rezervi propusnosti i uštede energije među potrošačima;
• planiranje popravka
• organizacija zajedničkog rada termoelektrana i kotlovnica.

Modernizacija i automatizacija sustava opskrbe toplinom Minsk iskustvo

V.A. Sednin, znanstveni savjetnik, doktor tehničkih znanosti, prof.
A.A. Gutkovskiy, Glavni inženjer, Bjelorusko nacionalno tehničko sveučilište, Centar za znanstveno istraživanje i inovacije automatiziranih sustava upravljanja u industriji toplinske energije

Ključne riječi: sustav opskrbe toplinom, automatizirani sustavi upravljanja, poboljšanje pouzdanosti i kvalitete, regulacija isporuke topline, arhiviranje podataka

Opskrba toplinom velikih gradova u Bjelorusiji, kao iu Rusiji, osigurava se sustavima kogeneracije i opskrbe toplinskom energijom (u daljnjem tekstu - DHSS), gdje su objekti kombinirani u jedinstveni sustav. Međutim, često odluke koje se donose na pojedinim elementima složenih sustava opskrbe toplinom ne zadovoljavaju sustavne kriterije, pouzdanost, upravljivost i zahtjeve zaštite okoliša. Stoga je modernizacija sustava opskrbe toplinom i stvaranje automatiziranih sustava upravljanja procesima najvažniji zadatak.

Opis:

V. A. Sednin, A. A. Gutkovskog

Opskrba toplinom velikih gradova u Bjelorusiji, kao iu Rusiji, osigurava se sustavima grijanja i centraliziranog grijanja (u daljnjem tekstu DHS), čiji su objekti povezani u jednu shemu. Međutim, odluke donesene na pojedinim elementima složenih sustava opskrbe toplinom često ne zadovoljavaju kriterije sustava, pouzdanost, upravljivost i ekološku prihvatljivost. Stoga, modernizacija sustava opskrbe toplinom i stvaranje automatiziranih sustava upravljanja tehnološki procesi je najhitniji zadatak.

V. A. Sednin, znanstveni savjetnik, doktor tehničkih znanosti. znanosti, profesor

A. A. Gutkovskog, glavni inženjer, Bjelorusko nacionalno tehničko sveučilište, Centar za istraživanje i inovacije za automatizirane upravljačke sustave u termoenergetici i industriji

Opskrba toplinom velikih gradova u Bjelorusiji, kao iu Rusiji, osigurava se sustavima grijanja i centraliziranog grijanja (u daljnjem tekstu DHS), čiji su objekti povezani u jednu shemu. Međutim, odluke donesene na pojedinim elementima složenih sustava opskrbe toplinom često ne zadovoljavaju kriterije sustava, pouzdanost, upravljivost i ekološku prihvatljivost. Stoga je modernizacija sustava opskrbe toplinom i stvaranje automatiziranih sustava upravljanja procesima najhitniji zadatak.

Značajke sustava daljinskog grijanja

Uzimajući u obzir glavne značajke DHS-a u Bjelorusiji, može se primijetiti da ih karakteriziraju:

• kontinuitet i inertnost njegovog razvoja;
• teritorijalni raspored, hijerarhija, raznolikost korištenih tehničkih sredstava;
• dinamičnost proizvodnih procesa i stohastičnost potrošnje energije;
• nepotpunost i nizak stupanj pouzdanosti informacija o parametrima i načinima njihova rada.

Važno je napomenuti da u SCT toplinske mreže, za razliku od drugih sustava cjevovoda, oni ne služe za transport proizvoda, već za energiju rashladnog sredstva, čiji parametri moraju zadovoljiti zahtjeve različitih potrošačkih sustava.

Ove značajke naglašavaju bitnu potrebu za stvaranjem automatiziranih sustava upravljanja procesima (u daljnjem tekstu: automatizirani sustavi upravljanja procesima), čijom implementacijom se može poboljšati energetska i ekološka učinkovitost, pouzdanost i kvaliteta rada sustava za opskrbu toplinom. Uvođenje automatiziranih sustava upravljanja procesima danas nije danak modi, već slijedi iz osnovnih zakona razvoja tehnologije i ekonomski je opravdano na temelju moderna pozornica razvoj tehnosfere.

Razvoj automatiziranog sustava upravljanja procesima za sustav opskrbe toplinom u Minsku

Na primjeru Minska predstavljamo glavne pristupe koji su implementirani u nizu gradova Bjelorusije i Rusije pri projektiranju i razvoju automatiziranih sustava upravljanja procesima za sustave opskrbe toplinom.

Uzimajući u obzir opsežnost pitanja koja pokrivaju predmetno područje opskrbe toplinom i akumulirano iskustvo u području automatizacije sustava opskrbe toplinom, u fazi pred-dizajna razvijen je koncept stvaranja automatiziranog sustava upravljanja procesima za Minsk toplinske mreže. Koncept definira temeljna načela organiziranja automatiziranog sustava upravljanja procesima za opskrbu toplinom u Minsku (vidi referencu) kao proces stvaranja računalne mreže (sustava) usmjerene na automatizaciju tehnoloških procesa topološki distribuiranog centraliziranog poduzeća za opskrbu toplinom.

Tehnološke informacijske zadaće automatiziranih sustava upravljanja procesima

Automatizirani sustav upravljanja koji se uvodi prvenstveno osigurava povećanje pouzdanosti i kvalitete operativnog upravljanja režimima rada pojedinih elemenata i sustava opskrbe toplinom u cjelini. Stoga je ovaj automatizirani sustav upravljanja procesom dizajniran za rješavanje sljedećih tehnoloških informacijskih problema:

• osiguranje centralizirane funkcionalne grupne kontrole hidrauličkih načina rada izvora topline, glavnih toplinskih mreža i crpnih crpnih stanica, uzimajući u obzir dnevne i sezonske promjene protoka cirkulacije uz prilagodbu (povratne informacije) prema stvarnim hidrauličkim načinima rada u distribucijskim toplinskim mrežama grada;
• implementacija metode dinamičke centralne regulacije opskrbe toplinom s optimizacijom temperatura rashladne tekućine u dovodnim i povratnim cjevovodima grijaćih mreža;
• osiguravanje prikupljanja i arhiviranja podataka o toplinskim i hidrauličkim uvjetima rada izvora topline, glavnih toplinskih mreža, prijenosnih crpnih stanica i distribucijskih toplinskih mreža grada za praćenje, operativno upravljanje i analizu funkcioniranja centralnih toplinskih mreža Minskih toplinskih mreža ;
• stvaranje učinkovitog sustava za zaštitu opreme izvora topline i toplinskih mreža u izvanrednim situacijama;

stvaranje informacijske baze za rješavanje problema optimizacije koji nastaju tijekom rada i modernizacije objekata sustava opskrbe toplinom u Minsku.

Struktura automatiziranih sustava upravljanja procesima toplinskih mreža u Minsku

U skladu s proizvodnom i organizacijskom strukturom Minsk Heat Networks (vidi referencu 1), odabrana je četverorazinska struktura sustava kontrole procesa Minsk Heat Networks:

• prva (gornja) razina je središnja kontrolna soba poduzeća;
• druga razina – operatorske stanice toplinskih mreža;
• treća razina – stanice operatera toplinskih izvora (stanice operatera radionica dionica toplinske mreže);
• četvrta (niža) razina – stanice za automatsko upravljanje instalacijama (kotlovskim jedinicama) i procesima transporta i distribucije toplinske energije (tehnološka shema izvora topline, toplinske točke, toplinske mreže i dr.).

Razvoj (stvaranje automatiziranog sustava upravljanja procesom za opskrbu toplinom cijelog grada Minska) uključuje uključivanje u sustav na drugoj strukturnoj razini operaterskih stanica toplinskih kompleksa Minsk CHPP-2, CHPP-3, CHPP-4 i operaterska stanica (središnja kontrolna soba) Jedinstvenog poduzeća Minskkommunteploset. Sve razine upravljanja planira se objediniti u jedinstvenu računalnu mrežu.

Arhitektura automatiziranog sustava upravljanja procesom za sustav opskrbe toplinom u Minsku

Analiza regulacijskog objekta u cjelini i stanja njegovih pojedinih elemenata, kao i perspektive razvoja regulacijskog sustava, omogućili su da se predloži arhitektura distribuiranog automatiziranog sustava za regulaciju tehnoloških procesa sustava opskrbe toplinom u Minsk u sklopu pogona RUE Minskenergo. Korporativna mreža integrira računalne resurse središnjeg ureda i udaljenih strukturnih jedinica, uključujući automatske upravljačke stanice (ACS) objekata u mrežnim područjima. Svi samohodni topovi (TsTP, ITP, PNS) i stanice za skeniranje povezani su izravno s operaterskim stanicama odgovarajućih mrežnih područja, vjerojatno instaliranih u područjima radionica.

Na daljinu strukturna jedinica(na primjer, RTS-6), instalirane su sljedeće stanice (slika 1): operaterska stanica “RTS-6” (OPS RTS-6) - to je središte upravljanja mrežnim područjem i instalirano je na glavnom mjestu od RTS-6. Operativnom osoblju OpS RTS-6 omogućuje pristup svim informacijskim i upravljačkim resursima sustava automatskog upravljanja svih vrsta, bez iznimke, kao i pristup ovlaštenim informacijskim resursima središnjeg ureda. OpS RTS-6 omogućuje redovito skeniranje svih slave kontrolnih stanica.

Operativne i komercijalne informacije prikupljene iz svih središnjih kontrolnih centara šalju se na pohranu na namjenski poslužitelj baze podataka (instaliran u neposrednoj blizini operativnog sustava RTS-6).

Stoga, uzimajući u obzir razmjer i topologiju upravljačkog objekta i postojeću organizacijsku i proizvodnu strukturu poduzeća, industrijski upravljački sustav Minsk toplinskih mreža izgrađen je prema shemi s više veza koristeći hijerarhijsku strukturu softvera i hardvera i računalne mreže koje rješavaju različite probleme upravljanja na svakoj razini.

Razine sustava upravljanja

Na nižoj razini sustav upravljanja obavlja:

• prethodna obrada i prijenos informacija;
• regulacija osnovnih tehnoloških parametara, funkcije optimizacije upravljanja, zaštita tehnološke opreme.

DO tehnička sredstva niža razina ima povećane zahtjeve pouzdanosti, uključujući mogućnost autonomnog rada u slučaju gubitka veze s računalnom mrežom gornje razine.

Sljedeće razine sustava upravljanja izgrađene su prema hijerarhiji sustava opskrbe toplinom i rješavaju probleme na odgovarajućoj razini, a također pružaju i operatersko sučelje.

Upravljački uređaji instalirani na gradilištima, uz svoje izravne odgovornosti, također moraju osigurati mogućnost njihovog objedinjavanja u distribuirane upravljačke sustave. Kontrolni uređaj mora osigurati operativnost i sigurnost objektivnih primarnih računovodstvenih informacija tijekom dugih prekida komunikacije.

Glavni elementi takve sheme su tehnološke i operaterske stanice koje su međusobno povezane komunikacijskim kanalima. Jezgru tehnološke stanice treba činiti industrijsko računalo opremljeno komunikacijskim sredstvima s objektom upravljanja i kanalskim adapterima za organiziranje međuprocesorske komunikacije. Osnovna namjena tehnološke stanice je implementacija izravnih digitalnih algoritama upravljanja. U tehnički opravdanim slučajevima, neke se funkcije mogu izvoditi u nadzornom načinu rada: procesor procesne stanice može upravljati daljinskim inteligentnim upravljačima ili programskim logičkim modulima koristeći suvremene protokole terenskog sučelja.

Informacijski aspekt izgradnje automatiziranog sustava upravljanja procesima opskrbe toplinskom energijom

Tijekom razvoja posebna je pažnja posvećena informacijskom aspektu izgradnje automatiziranog sustava upravljanja procesima opskrbe toplinskom energijom. Cjelovitost opisa proizvodne tehnologije i savršenstvo algoritama za pretvorbu informacija najvažniji su dio informacijska podrška Sustav upravljanja procesom izgrađen na tehnologiji izravnog digitalnog upravljanja. Informacijske mogućnosti automatiziranih sustava upravljanja procesima za opskrbu toplinom pružaju mogućnost rješavanja niza inženjerskih problema koji se klasificiraju kao:

• po fazama glavne tehnologije (proizvodnja, transport i potrošnja toplinske energije);
• za predviđenu namjenu (identifikacija, predviđanje i dijagnostika, optimizacija i upravljanje).

Prilikom stvaranja automatiziranih sustava upravljanja procesima za mreže grijanja u Minsku, planira se formirati informacijsko polje, koji vam omogućuje brzo rješavanje cijelog kompleksa gore navedenih problema identifikacije, prognoze, dijagnostike, optimizacije i upravljanja. Istodobno, informacija pruža mogućnost rješavanja sistemskih problema više razine upravljanja uz daljnji razvoj i proširenje sustava upravljanja procesima jer su uključeni odgovarajući tehnički servisi za podršku glavnom tehnološkom procesu.

Posebno se to odnosi na probleme optimizacije, odnosno optimizacije proizvodnje toplinske i električne energije, načina opskrbe toplinskom energijom, raspodjele protoka u toplinskim mrežama, načina rada glavne tehnološke opreme izvora topline, kao i proračuna racioniranje izvora goriva i energije, energetsko računovodstvo i rad, planiranje i predviđanje razvoja sustava opskrbe toplinom. U praksi se rješavanje nekih problema ove vrste provodi u okviru automatiziranog upravljačkog sustava poduzeća. U svakom slučaju, moraju uzeti u obzir informacije dobivene tijekom rješavanja neposrednih problema upravljanja tehnološkim procesima, a stvoreni automatizirani sustav upravljanja procesom mora biti informacijski integriran s drugim informacijski sustavi poduzeća.

Metodologija programiranja softverskih objekata

Izgradnja softver sustav upravljanja, koji je izvorni razvoj tima centra, temelji se na metodologiji softversko-objektnog programiranja: u memoriji upravljačkih i operaterskih stanica kreiraju se programski objekti koji prikazuju stvarne procese, jedinice i mjerne kanale automatiziranog tehnološkog objekta. Interakcija ovih softverskih objekata (procesa, jedinica i kanala) međusobno, kao i s operativnim osobljem i tehnološkom opremom, zapravo osigurava funkcioniranje elemenata toplinske mreže prema unaprijed definiranim pravilima ili algoritmima. Dakle, opis algoritama svodi se na opis najbitnijih svojstava ovih softverskih objekata i metoda njihove interakcije.

Na temelju analize temelji se sinteza strukture sustava upravljanja tehničkim objektima tehnološka shema objekt upravljanja i detaljan opis tehnologije osnovnih procesa i funkcioniranja svojstvene ovom objektu kao cjelini.

Prikladan alat za sastavljanje ove vrste opisa objekata za opskrbu toplinom je metodologija matematičkog modeliranja na makro razini. U tijeku izrade opisa tehnoloških procesa izrađuje se matematički model, provodi parametarska analiza te utvrđuje popis reguliranih i nadziranih parametara i regulatornih tijela.

Specificirani su režimski zahtjevi tehnoloških procesa na temelju kojih su određene granice dopuštenih područja promjena reguliranih i kontroliranih parametara te zahtjevi za izbor pogona i regulacijskih tijela. Na temelju generaliziranih informacija sintetizira se automatizirani sustav upravljanja objektom, koji se pri korištenju metode izravnog digitalnog upravljanja gradi na hijerarhijskom principu u skladu s hijerarhijom objekta upravljanja.

ACS područne kotlovnice

Dakle, za područnu kotlovnicu (slika 2), automatizirani sustav upravljanja izgrađen je na temelju dvije klase.

Gornja razina je operaterska stanica “Kotelnaya” (OPS “Kotelnaya”) - glavna stanica koja koordinira i kontrolira podređene stanice. OPS “Boiler backup” je hot standby stanica, koja je stalno u modu prisluškivanja i snimanja prometa iz glavnog OPS-a i njemu podređenog ACS-a. Njegova baza podataka sadrži trenutne parametre i kompletne povijesne podatke o funkcioniranju sustava upravljanja radom. U svakom trenutku rezervna stanica može biti dodijeljena kao primarna stanica s punim prijenosom prometa na nju i dopuštenjem nadzorno-kontrolnih funkcija.

Donja razina je kompleks automatskih upravljačkih stanica ujedinjenih zajedno sa stanicom operatera u računalnu mrežu:

• ACS "Kotloagregat" osigurava kontrolu kotlovske jedinice. U pravilu nije rezervirana, jer je toplinska snaga kotlovnice rezervirana na razini kotlovske jedinice.
• ACS "Mrežna grupa" je odgovoran za termohidraulički režim rada kotlovnice (upravljanje grupom mrežnih crpki, obilaznim vodom na izlazu iz kotlovnice, obilaznim vodom, ulaznim i izlaznim ventilima kotlova, recirkulacijom pojedinačnih kotlova. pumpe, itd.).
• ACS "Pročišćavanje vode" omogućuje upravljanje svom pomoćnom opremom kotlovnice potrebnom za napajanje mreže.

Za jednostavnije objekte sustava opskrbe toplinom, na primjer, toplinske točke i blok kotlovnice, sustav upravljanja izgrađen je kao jednorazinski na temelju automatske upravljačke stanice (ACS TsTP, ACS BMK). Sukladno strukturi toplinskih mreža, upravljačke stanice toplinskih točaka objedinjene su u lokalnu računalnu mrežu toplinske mreže i povezane su s operaterskom stanicom toplinske mreže, koja pak ima informacijsku vezu s operaterska stanica više visoka razina integracija.

Stanice operatera

Softver operaterske stanice pruža korisničko sučelje za operativno osoblje koje upravlja radom automatiziranog tehnološkog kompleksa. Operatorske stanice imaju razvijena sredstva operativnog dispečerskog upravljanja, kao i uređaje masovne memorije za organiziranje kratkoročnih i dugoročnih arhiva stanja parametara tehnološkog objekta upravljanja i radnji operativnog osoblja.

U slučajevima velikih protoka informacija ograničenih na operativno osoblje, preporučljivo je organizirati nekoliko operaterskih stanica s zasebnim poslužiteljem baze podataka i, eventualno, komunikacijskim poslužiteljem.

Operaterska stanica, u pravilu, ne utječe izravno na objekt upravljanja - ona prima informacije od tehnoloških stanica i prenosi im direktive operativnog osoblja ili zadatke (zadatke) nadzornog upravljanja, generirane automatski ili poluautomatski. Formira se radno mjesto operater složenog objekta, npr. kotlovnice.

Sustav koji se stvara automatizirano upravljanje predviđa izgradnju inteligentne nadgradnje, koja bi trebala ne samo pratiti poremećaje koji nastaju u sustavu i reagirati na njih, već i predvidjeti nastanak izvanrednih situacija i blokirati njihov nastanak. Pri promjeni topologije toplinske mreže i dinamike njenih procesa, moguće je adekvatno promijeniti strukturu distribuiranog upravljačkog sustava dodavanjem novih upravljačkih stanica i (ili) promjenom softverskih objekata bez promjene konfiguracije opreme postojećeg stanice.

Učinkovitost automatiziranog sustava upravljanja procesima sustava opskrbe toplinom

Analiza iskustva upravljanja automatiziranim sustavima upravljanja procesima u poduzećima za opskrbu toplinom 1 u nizu gradova Bjelorusije i Rusije, provedena u posljednjih dvadeset godina, pokazala je da ekonomska učinkovitost i potvrđena održivost donesene odluke u arhitekturi, softveru i hardveru.

Ovi sustavi svojim svojstvima i karakteristikama zadovoljavaju zahtjeve ideologije pametnih mreža. Unatoč tome, stalno se radi na poboljšanju i razvoju automatiziranih sustava upravljanja koji se razvijaju. Uvođenjem automatiziranih sustava upravljanja procesima opskrbe toplinom povećava se pouzdanost i učinkovitost sustava centralnog grijanja. Glavne uštede goriva i energetskih resursa određene su optimizacijom toplinsko-hidrauličkih načina toplinskih mreža, načina rada glavne i pomoćne opreme izvora topline, crpnih stanica i toplinskih točaka.

Književnost

1. Gromov N.K. Urbani sustavi grijanja. M.: Energija, 1974. 256 str.
2. Popyrin L. S. Istraživanje sustava opskrbe toplinom. M.: Nauka, 1989. 215 str.
3. Ionin A. A. Pouzdanost sustava toplinske mreže. M.: Stroyizdat, 1989. 302 str.
4. Monakhov G.V. Modeliranje režima grijanja Moskva: Energoatomizdat, 1995. 224 str.
5. Sednin V. A. Teorija i praksa stvaranja automatiziranih sustava upravljanja opskrbom toplinom. Minsk: BNTU, 2005. 192 str.
6. Sednin V. A. Uvođenje automatiziranih sustava upravljanja procesima kao temeljni čimbenik povećanja pouzdanosti i učinkovitosti sustava opskrbe toplinom // Tehnologija, oprema, kvaliteta. sub. mater. Bjeloruski industrijski forum 2007., Minsk, 15.–18. svibnja 2007. / Expoforum - Minsk, 2007. str. 121–122.
7. Sednin V. A. Optimizacija parametara temperaturnog rasporeda opskrbe toplinom u sustavima grijanja // Energetika. Vijesti Vrhovnog obrazovne ustanove i energetske udruge ZND-a. 2009. br. 4. str. 55–61.
8. Sednin V. A. Koncept stvaranja automatiziranog upravljačkog sustava za tehnološke procese toplinskih mreža u Minsku / V. A. Sednin, A. V. Sednin, E. O. Voronov // Povećanje učinkovitosti energetska oprema: Materijali znanstvenog i praktičnog skupa, u 2 sv. T. 2. 2012. Str. 481–500.

1 Kreirao tim Znanstveno-istraživačkog i inovacijski centar automatizirani sustavi upravljanja u termoenergetici i industriji Bjeloruskog nacionalnog tehničkog sveučilišta.

Siemens je priznati svjetski lider u razvoju energetskih sustava, uključujući sustave opskrbe toplinom i vodom. Upravo to radi jedan od Odjela Siemens - Tehnologije gradnje – “Automatizacija i sigurnost zgrada.” Tvrtka nudi cijeli niz opreme i algoritama za automatizaciju kotlovnica, toplinskih točaka i crpnih stanica.

1. Struktura sustava za opskrbu toplinom

Siemens nudi cjelovito rješenje za kreiranje jedinstveni sustav upravljanje gradskim toplinskim i vodoopskrbnim sustavima. Složenost pristupa leži u činjenici da se kupcima nudi sve od izvođenja hidrauličkih proračuna toplinskih i vodoopskrbnih sustava do komunikacijskih i dispečerskih sustava. Provedba 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. Ovaj članak govori o strukturama sustava opskrbe toplinom, principima i algoritmima upravljanja koji su implementirani tijekom provedbe ovih projekata.

Sustavi za opskrbu toplinom izgrađeni su prvenstveno prema shemi od 3 stupnja, čiji su dijelovi:

1. Izvori topline različitih vrsta, međusobno povezani u sustav s jednom petljom

2. Centralne toplinske točke (CHS), povezane s glavnim mrežama grijanja s visokim temperaturama rashladnog sredstva (130 ... 150 ° C). U centralnoj toplinskoj podstanici temperatura se postupno smanjuje do maksimalne temperature od 110 °C, ovisno o potrebama toplinske podstanice. U malim sustavima, razina centralnih toplinskih točaka može biti odsutna.

3. Primanje individualnih toplinskih točaka toplinska energija iz centralnih toplinskih stanica i osiguravanje toplinske opskrbe objekta.

Temeljna značajka Siemensovih rješenja je da se cijeli sustav temelji na principu 2-cijevne instalacije, 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 vodozahvatom koji su široko rasprostranjeni u Rusiji, a ulaganja u modernizaciju bez promjene strukture nisu učinkovita. Troškovi održavanja takvih sustava stalno rastu. U međuvremenu, upravo je ekonomski učinak glavni kriterij izvedivosti razvoja i tehničkog poboljšanja sustava. Očito je da pri izgradnji novih sustava treba uzeti optimalna rješenja provjerena u praksi. Ako govorimo o velika obnova sustavi opskrbe toplinom neoptimalne strukture, ekonomski je isplativo prijeći na dvocijevni sustav s pojedinačnim grijnim točkama u svakoj kući.

Opskrbljujući potrošače toplinom i toplom vodom, društvo za upravljanje snosi fiksne troškove, čija je struktura sljedeća:

Troškovi proizvodnje toplinske energije za potrošnju;

gubici u izvorima topline zbog nesavršenih metoda proizvodnje topline;

toplinski gubici u grijaćim mrežama;

r troškovi električne energije.

Svaka od ovih komponenti može se smanjiti uz optimalno upravljanje i korištenje modernih alata za automatizaciju na svakoj razini.

2. Izvori topline

Poznato je da su za sustave grijanja poželjniji veliki izvori kombinirane proizvodnje topline i električne energije ili izvori u kojima je toplina sekundarni proizvod, primjerice proizvod industrijskih procesa. Na temelju takvih načela nastala je ideja o centralnom grijanju. Kao rezervni izvori topline koriste se kotlovnice koje rade na različite vrste goriva. plinske turbine i tako dalje. Ako plinske kotlovnice služe kao glavni izvor topline, one moraju raditi s automatskom optimizacijom procesa izgaranja. Samo tako se mogu postići uštede i smanjiti emisije u usporedbi s distribuiranom proizvodnjom topline u svakoj kući.

3. Crpne stanice

Toplina iz izvora topline prenosi se u glavne toplinske mreže. Rashladno sredstvo se pumpa mrežnim crpkama koje rade kontinuirano. Stoga posebnu pozornost treba posvetiti odabiru i načinu rada crpki. Način rada crpke ovisi o načinima grijanja. Smanjenje protoka u centralnoj toplinskoj stanici povlači za sobom nepoželjno povećanje tlaka crpke (crpki). Povećanje tlaka negativno utječe na sve komponente sustava. U najboljem slučaju povećava se samo hidraulička buka. U svakom slučaju gubi se električna energija. Pod tim uvjetima, bezuvjetni ekonomski učinak osiguran je frekvencijskom regulacijom crpki. Koriste se različiti algoritmi upravljanja. U osnovnoj izvedbi, regulator održava konstantan pad tlaka na crpki mijenjanjem brzine vrtnje. Zbog činjenice da se smanjenjem protoka rashladne tekućine smanjuju gubici tlaka u cjevovodima (kvadratna ovisnost), također je moguće smanjiti zadanu vrijednost (set) pada tlaka. Ova vrsta upravljanja crpkom naziva se proporcionalna i može dodatno smanjiti troškove rada crpke. Učinkovitije upravljanje crpkama s korekcijom zadatka na temelju "udaljene točke". U tom slučaju mjeri se pad tlaka na krajnjim točkama glavnih mreža. Trenutne vrijednosti diferencijalnog tlaka kompenziraju tlak na crpnoj stanici.

4. Centralne toplinske točke (CHS)

U moderni sustavi Opskrba toplinskom energijom centralnih toplinskih stanica ima vrlo važnu ulogu. Sustav opskrbe toplinom koji štedi energiju trebao bi raditi pomoću pojedinačnih toplinskih točaka. Međutim, to ne znači da će centralne toplinske stanice biti zatvorene: one obavljaju funkciju hidrauličkog stabilizatora i istovremeno dijele sustav opskrbe toplinom u zasebne podsustave. U slučaju korištenja ITP-a, sustavi centralne opskrbe toplom vodom isključeni su iz centralne toplinske točke. U ovom slučaju kroz centralnu toplinsku stanicu prolaze samo 2 cijevi odvojene izmjenjivačem topline koji odvaja sustav magistralnih trasa od ITP sustava. Stoga ITP sustav može raditi s drugim temperaturama rashladnog sredstva, kao i s nižim dinamičkim tlakom. Time se jamči stabilan rad ITP-a, a istovremeno podrazumijeva smanjenje ulaganja u ITP. Opskrbna temperatura iz centralne toplinske točke prilagođava se u skladu s temperaturnim rasporedom na temelju vanjske temperature zraka, uzimajući u obzir ljetnu granicu, koja ovisi o zahtjevima sustava potrošne tople vode u sustavu grijanja i grijanja. Govorimo o prethodnom podešavanju parametara rashladne tekućine, što omogućuje smanjenje gubitaka topline u sekundarnim pravcima, kao i povećanje vijeka trajanja komponenti toplinske automatizacije u ITP-u.

5. Individualne toplinske točke (IHT)

Rad IHP utječe na učinkovitost cjelokupnog sustava opskrbe toplinom. ITP je strateški važan dio sustava opskrbe toplinskom energijom. Prijelaz s 4-cijevnog sustava na moderni 2-cijevni sustav nije bez izazova. Prvo, to podrazumijeva potrebu za ulaganjem, a drugo, bez prisutnosti određenog "know-how", uvođenje ITP-a može, naprotiv, povećati operativne troškove društvo za upravljanje. Princip rada ITP-a je da se toplinska točka nalazi neposredno u zgradi koja se grije i za koju se priprema topla voda. U isto vrijeme, samo 3 cijevi su spojene na zgradu: 2 za rashladnu tekućinu i 1 za dovod hladne vode. Time se struktura cjevovoda sustava pojednostavljuje, a prilikom planiranih popravaka trasa odmah dolazi do ušteda na polaganju cijevi.

5.1. Kontrola kruga grijanja

ITP regulator kontrolira toplinsku snagu sustava grijanja, mijenjajući temperaturu rashladne tekućine. Zadana vrijednost temperature grijanja određena je vanjskom temperaturom i krivuljom grijanja (regulacija prema vremenskim uvjetima). Krivulja grijanja se određuje uzimajući u obzir tromost zgrade.

5.2. Inertnost zgrade

Tromost zgrada ima značajan utjecaj na ishod upravljanja grijanjem prema vremenskim uvjetima. Moderni ITP regulator mora uzeti u obzir ovaj utjecajni faktor. Tromost zgrade određena je vrijednošću vremenske konstante zgrade koja se kreće od 10 sati za panelne kuće do 35 sati za zidane kuće. IHP regulator određuje, na temelju vremenske konstante zgrade, takozvanu “kombiniranu” temperaturu vanjskog zraka, koja se koristi kao signal korekcije u sustavu automatske regulacije temperature vode za grijanje.

5.3. Snaga vjetra

Vjetar značajno utječe na sobnu temperaturu, posebno u visokim zgradama smještenim na otvorenim prostorima. Algoritam za korekciju temperature vode za grijanje, uzimajući u obzir utjecaj vjetra, omogućuje do 10% uštede toplinske energije.

5.4 Ograničenje temperature povratne vode

Sve gore opisane vrste regulacije neizravno utječu na smanjenje temperature povratne vode. Ova temperatura je glavni pokazatelj ekonomičnog rada sustava grijanja. Pod različitim načinima rada IHP, temperatura povratne vode može se smanjiti korištenjem funkcija ograničenja. Međutim, sve restrikcijske funkcije podrazumijevaju odstupanja od ugodnih uvjeta, a njihova uporaba mora imati studiju izvedivosti. U neovisnim shemama spajanja 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 se prekorači navedena temperaturna razlika između povratne vode primarnog kruga i kruga grijanja, regulator smanjuje protok rashladnog sredstva u primarnom krugu. Istovremeno se smanjuje i vršno opterećenje (slika 1).

Članak je posvećen korištenju Trace Mode SCADA sustava za online i daljinsko upravljanje gradskim centraliziranim grijanjem. Objekt u kojem je implementiran opisani projekt nalazi se na jugu regije Arhangelsk (grad Velsk). Projektom je predviđeno operativno praćenje i upravljanje procesom pripreme i distribucije toplinske energije za grijanje i opskrbu toplom vodom gradskih životnih objekata.

CJSC "SpetsTeploStroy", Yaroslavl

Prikaz problema i potrebne funkcije sustava

Cilj pred kojim je naša tvrtka stajala bila je izgradnja okosnice mreže za toplinsku opskrbu većeg dijela grada, naprednim metodama gradnje, pri čemu su za izgradnju mreže korištene predizolirane cijevi. U tu svrhu izgrađeno je petnaest kilometara magistralnih toplinskih mreža i sedam centralnih toplinskih točaka (CTS). Namjena centralne toplinske stanice je korištenje pregrijane vode iz GT-CHP (prema rasporedu 130/70 °C), priprema rashladne tekućine za unutarblokovske toplinske mreže (prema rasporedu 95/70 °C) i zagrijavanje vode na 60 °C za potrebe opskrbe potrošnom toplom vodom (topla voda), Centralna toplinska stanica radi po samostalnoj zatvorenoj shemi.

Prilikom postavljanja problema uzeto je u obzir mnogo zahtjeva kako bi se osigurao štedljivi princip rada centralne toplinske stanice. Evo nekih posebno važnih:

Provesti kontrolu sustava grijanja ovisno o vremenskim prilikama;

Održavajte parametre PTV-a na zadanoj razini (temperatura t, tlak P, protok G);

Održavajte parametre tekućine za grijanje na zadanoj razini (temperatura t, tlak P, protok G);

Organizirati komercijalno mjerenje toplinske energije i rashladne tekućine sukladno važećim propisima regulatorni dokumenti(ND);

Osigurati ATS (automatski rezervni ulaz) crpki (mreža i opskrba toplom vodom) s izravnavanjem resursa motora;

Ispravite osnovne parametre pomoću kalendara i sata stvarnog vremena;

Izvršiti periodični prijenos podataka u kontrolni centar;

Obavljati dijagnostiku mjernih instrumenata i pogonske opreme;

Nedostatak dežurnog osoblja na centralnom toplinskom punktu;

Pratiti i pravodobno obavijestiti servisno osoblje o pojavi izvanrednih situacija.

Kao rezultat ovih zahtjeva određene su funkcije stvorenog operativnog sustava daljinskog upravljanja. Odabrani su osnovni i pomoćni alati za automatizaciju i prijenos podataka. Odabran je SCADA sustav koji osigurava operativnost sustava u cjelini.

Potrebne i dovoljne funkcije sustava:

1_Informacijske funkcije:

Mjerenje i kontrola tehnoloških parametara;

Alarm i registracija odstupanja parametara od utvrđenih granica;

Formiranje i distribucija operativnih podataka osoblju;

Arhiviranje i pregled povijesti parametara.

2_Kontrolne funkcije:

Automatska regulacija važnih procesnih parametara;

Daljinsko upravljanje perifernim uređajima (pumpe);

Tehnološka zaštita i blokada.

3_Uslužne funkcije:

Samodijagnostika softverskog i hardverskog kompleksa u stvarnom vremenu;

Prijenos podataka u kontrolni centar prema rasporedu, na zahtjev i po nastanku izvanredne situacije;

Ispitivanje performansi i ispravnosti rada računalnih uređaja i ulazno/izlaznih kanala.

Što je utjecalo na izbor alata za automatizaciju

i softver?

Odabir glavnih alata za automatizaciju uglavnom se temeljio na tri čimbenika - cijeni, pouzdanosti i svestranosti konfiguracije i programiranja. Stoga su za samostalan rad u centrali centralnog grijanja i za prijenos podataka odabrani slobodno programabilni regulatori serije PCD2-PCD3 tvrtke Saia-Burgess. Za izradu kontrolne sobe odabran je domaći SCADA sustav Trace Mode 6. Za prijenos podataka odlučeno je koristiti konvencionalni mobilna komunikacija: koristiti obični govorni kanal za prijenos podataka i SMS poruka za promptno obavještavanje osoblja o pojavi hitnih situacija.

Koji je princip rada sustava

i značajke implementacije kontrole u načinu praćenja?

Kao i kod mnogih sličnih sustava, funkcije upravljanja za izravan utjecaj na regulacijske mehanizme daju se nižoj razini, a kontrola cjelokupnog sustava u cjelini daju se višoj razini. Namjerno izostavljam opis rada donje razine (kontroleri) i proces prijenosa podataka i prelazim odmah na opis gornje.

Za jednostavno korištenje opremljena je kontrolna soba osobno računalo(PC) sa dva monitora. Podaci sa svih točaka teku do dispečerskog kontrolera i prenose se preko RS-232 sučelja na OPC poslužitelj koji radi na računalu. Projekt je implementiran u Trace Mode verziji 6 i dizajniran je za 2048 kanala. Ovo je prva faza implementacije opisanog sustava.

Posebnost implementacije zadatka u Trace Mode je pokušaj kreiranja sučelja s više prozora s mogućnošću on-line praćenja procesa opskrbe toplinom, kako na karti grada tako i na mnemo dijagramima toplinskih točaka. Korištenje sučelja s više prozora omogućuje nam rješavanje problema prikazivanja velike količine informacija na dispečerskom displeju, koje moraju biti dovoljne, a istovremeno nesuvišne. Načelo sučelja s više prozora omogućuje vam pristup svim procesnim parametrima u skladu s hijerarhijskom strukturom prozora. Također pojednostavljuje implementaciju sustava na licu mjesta, budući da takvo sučelje izgled Vrlo je sličan široko korištenoj Microsoftovoj obitelji proizvoda i ima sličan hardver izbornika i alatne trake koje su poznate svakom korisniku osobnog računala.

Na sl. 1 prikazuje glavni zaslon sustava. Shematski prikazuje glavnu toplinsku mrežu s naznakom izvora topline (CHP) i centralnih toplinskih točaka (od prve do sedme). Na ekranu se prikazuju informacije o pojavi izvanrednih situacija u objektima, trenutna vanjska temperatura zraka, datum i vrijeme zadnjeg prijenosa podataka sa svake točke. Objekti za opskrbu toplinom opremljeni su pop-up vrhovima. Kada se dogodi neuobičajena situacija, objekt na dijagramu počinje “žmirkati”, a u izvješću alarma pored datuma i vremena prijenosa podataka pojavljuje se zapis o događaju i crveni trepćući indikator. Moguće je vidjeti uvećane toplinske parametre za centralne toplinske stanice i za cjelokupnu toplinsku mrežu u cjelini. Da biste to učinili, morate onemogućiti prikaz popisa izvješća o alarmima i upozorenjima (gumb “OT&P”).

Riža. 1. Glavni zaslon sustava. Raspored objekata za opskrbu toplinom u Velsku

Prelazak na mnemotehničku shemu toplinske točke moguć je na dva načina - potrebno je kliknuti na ikonu na karti grada ili na gumb s natpisom toplinske točke.

Na drugom ekranu otvara se dijagram mimike točke grijanja. To se radi kako zbog pogodnosti praćenja specifične situacije na centralnoj toplinskoj stanici, tako i zbog praćenja općeg stanja sustava. Na ovim ekranima se u stvarnom vremenu vizualiziraju svi kontrolirani i podesivi parametri, uključujući parametre koji se očitavaju s mjerila toplinske energije. Sve tehnološka oprema a mjerni instrumenti opremljeni su opisima u skladu s tehničkom dokumentacijom.

Slika opreme i opreme za automatizaciju na mnemotehničkom dijagramu je što bliža stvarnom izgledu.

Na sljedećoj razini sučelja s više prozora možete izravno kontrolirati proces prijenosa topline, mijenjati postavke, pregledavati karakteristike radne opreme i pratiti parametre u stvarnom vremenu s poviješću promjena.

Na sl. Slika 2 prikazuje sučelje zaslona za pregled i upravljanje glavnom opremom za automatizaciju (kontroler i kalkulator topline). Na upravljačkom ekranu kontrolera moguće je mijenjati telefonske brojeve za slanje SMS poruka, zabraniti ili dopustiti prijenos hitnih i informativnih poruka, kontrolirati učestalost i količinu prijenosa podataka te postaviti parametre za samodijagnostiku mjernih instrumenata. Na ekranu mjerača toplinske energije možete vidjeti sve postavke, promijeniti dostupne postavke i kontrolirati način razmjene podataka s regulatorom.

Riža. 2. Kontrolni zasloni za mjerilo topline "Vzlyot TSriv" i PCD253 regulator

Na sl. Slika 3 prikazuje skočne ploče za upravljačku opremu (skupine upravljačkih ventila i pumpi). Ovo prikazuje trenutni status ove opreme, informacije o pogrešci i neke parametre potrebne za samodijagnozu i provjeru. Stoga su za pumpe vrlo važni parametri tlak rada na suho, vrijeme između kvarova i kašnjenje pokretanja.

Riža. 3. Upravljačka ploča za grupe pumpi i regulacijski ventil

Na sl. Slika 4 prikazuje ekrane za praćenje parametara i regulacijske petlje u grafičkom obliku s mogućnošću pregleda povijesti promjena. Svi kontrolirani parametri ogrjevne točke prikazani su na ekranu parametara. Grupiraju se prema fizičkom značenju (temperatura, tlak, protok, količina topline, toplinska snaga, osvjetljenje). Zaslon regulacijskih petlji prikazuje sve regulacijske petlje parametara i prikazuje trenutnu postavljenu vrijednost parametra uzimajući u obzir mrtvu zonu, položaj ventila i odabrani zakon regulacije. Svi ti podaci na zaslonima podijeljeni su na stranice, slično općeprihvaćenom dizajnu u Windows aplikacijama.

Riža. 4. Zasloni za grafički prikaz parametara i upravljačkih krugova

Svi zasloni mogu se pomicati preko prostora dva monitora, istovremeno obavljajući više zadataka. Svi potrebni parametri za nesmetan rad sustava distribucije topline dostupni su u realnom vremenu.

Koliko je vremena trebalo za razvoj sustava?koliko je bilo programera?

Osnovni dio dispečerskog i kontrolnog sustava u Trace Modeu autor ovog članka razvio je u roku od mjesec dana i pokrenuo ga je u gradu Velsku. Na sl. Prikazana je fotografija iz privremene kontrolne sobe u kojoj je sustav instaliran iu probnom je radu. Trenutno naša organizacija pušta u rad još jedno toplinsko mjesto i izvor topline za nuždu. Upravo na tim objektima projektira se posebna upravljačka soba. Nakon puštanja u rad, u sustav će biti uključeno svih osam toplinskih točaka.

Riža. 5. Privremeno radno mjesto dispečera

Tijekom rada sustava za automatizirano upravljanje procesima iz dispečerske službe dolaze različiti komentari i prijedlozi. Stoga se sustav stalno ažurira kako bi se poboljšala operativna svojstva i pogodnost dispečera.

Kakav je učinak implementacije ovakvog sustava upravljanja?

Prednosti i mane

U ovom članku autor nema za cilj ocjenjivati ​​u brojkama ekonomski učinak implementacije sustava upravljanja. Međutim, uštede su očigledne zbog smanjenja osoblja uključenog u servisiranje sustava i značajnog smanjenja broja nezgoda. Osim toga, utjecaj na okoliš je očit. Također treba napomenuti da implementacija takvog sustava omogućuje brzo reagiranje i uklanjanje situacija koje bi mogle dovesti do nepredviđenih posljedica. Razdoblje povrata cjelokupnog kompleksa radova (izgradnja toplinskih vodova i toplinskih točaka, montaža i puštanje u rad, automatizacija i dispečiranje) za kupca bit će 5-6 godina.

Prednosti radnog sustava upravljanja mogu se navesti:

Vidljivost prezentacije informacija grafički prikaz objekt;

Što se tiče elemenata animacije, oni su posebno dodani projektu kako bi se poboljšao vizualni učinak gledanja programa.

Izgledi za razvoj sustava