Automatizovaný systém prevádzkovo-diaľkového riadenia procesu dodávky tepla. S využitím moderných automatizačných zariadení Systém riadenia vykurovacej siete

Zavedenie automatických riadiacich systémov (ACS) pre vykurovanie, vetranie, zásobovanie teplou vodou je hlavným prístupom k úsporám tepelnej energie. Inštalácia automatických riadiacich systémov v jednotlivých tepelných bodoch podľa All-Russian Thermal Engineering Institute (Moskva) znižuje spotrebu tepla v bytovom sektore o 5-10% a v administratívnych priestoroch o 40%. Najväčší efekt sa dosiahne vďaka optimálnej regulácii v období jar-jeseň vykurovacej sezóny, kedy automatizácia miest ústredného kúrenia prakticky neplní svoju funkčnosť. V podmienkach kontinentálnej klímy južného Uralu, keď počas dňa môže byť rozdiel vo vonkajšej teplote 15 - 20 ° C, je veľmi dôležité zavedenie automatických riadiacich systémov pre vykurovanie, vetranie a zásobovanie teplou vodou.

Tepelný manažment budov

Riadenie tepelného režimu sa redukuje na jeho udržiavanie na danej úrovni alebo jeho zmenu v súlade s daným zákonom.

V tepelných bodoch sa regulujú hlavne dva typy tepelnej záťaže: dodávka teplej vody a vykurovanie.

Pre oba typy tepelnej záťaže musí ACP vo vykurovaných miestnostiach udržiavať rovnaké žiadané hodnoty pre teplotu teplej úžitkovej vody a vzduchu.

Charakteristickým znakom regulácie vykurovania je jej veľká tepelná zotrvačnosť, pričom zotrvačnosť systému zásobovania teplou vodou je oveľa menšia. Preto je úloha stabilizácie teploty vzduchu vo vykurovanej miestnosti oveľa náročnejšia ako úloha stabilizácie teploty teplej vody v systéme zásobovania teplou vodou.

Hlavnými rušivými vplyvmi sú vonkajšie meteorologické podmienky: vonkajšia teplota, vietor, slnečné žiarenie.

V zásade existujú nasledujúce schémy ovládania:

• regulácia odchýlky vnútornej teploty priestorov od nastavenej ovplyvňovaním prietoku vody vstupujúcej do vykurovacieho systému;
• regulácia v závislosti od narušenia vonkajších parametrov, čo vedie k odchýlke vnútornej teploty od nastavenej;
• regulácia v závislosti od zmien vonkajšej teploty a vo vnútri miestnosti (poruchou a odchýlkou).

Ryža. 2.1 Štrukturálny diagram tepelného manažmentu miestnosti podľa odchýlky teploty miestnosti

Na obr. 2.1 je bloková schéma riadenia tepelného režimu miestnosti podľa odchýlky vnútornej teploty priestorov a na obr. 2.2 je bloková schéma riadenia tepelného režimu miestnosti narušením vonkajších parametrov.

Ryža. 2.2. Štrukturálny diagram riadenia tepelného režimu miestnosti narušením vonkajších parametrov

Vnútorné rušivé vplyvy na tepelný režim objektu sú nevýznamné.

Pre metódu kontroly rušenia je možné zvoliť nasledujúce signály ako signály na sledovanie vonkajšej teploty:

• teplota vody vstupujúcej do vykurovacieho systému;
• množstvo tepla vstupujúceho do vykurovacieho systému:
• spotreba chladiacej kvapaliny.

AKT musí brať do úvahy nasledujúce režimy prevádzky systému diaľkového vykurovania, v ktorých:

• regulácia teploty vody pri zdroji tepla nie je založená na aktuálnej vonkajšej teplote, ktorá je hlavným rušivým faktorom pre vnútornú teplotu. Teplota vody v sieti pri zdroji tepla je určená teplotou vzduchu počas dlhého obdobia, pričom sa berie do úvahy predpoveď a dostupný tepelný výkon zariadenia. Transportné oneskorenie merané hodinami tiež vedie k nesúladu medzi teplotou vody v sieti účastníka a aktuálnou vonkajšou teplotou;
• hydraulické režimy vykurovacích sietí vyžadujú obmedzenie maximálnej a niekedy aj minimálnej spotreby sieťovej vody pre tepelnú rozvodňu;
• zaťaženie dodávky teplej vody má významný vplyv na prevádzkové režimy vykurovacích sústav, čo vedie k premenlivým teplotám vody počas dňa vo vykurovacej sústave alebo k spotrebe sieťovej vody pre vykurovaciu sústavu v závislosti od typu sústavy zásobovania teplom, schémy na pripojenie ohrievačov teplej vody a schémy vykurovania.

Systém kontroly rušenia

Pre systém kontroly porúch je charakteristické, že:

• existuje zariadenie, ktoré meria veľkosť rušenia;
• podľa výsledkov meraní má regulátor riadiaci účinok na prietok chladiacej kvapaliny;
• regulátor prijíma informácie o teplote v miestnosti;
• hlavnou poruchou je teplota vonkajšieho vzduchu, ktorá je riadená ACP, takže porucha sa bude nazývať kontrolovaná.

Varianty riadiacich schém pre rušenie s vyššie uvedenými sledovacími signálmi:

• regulácia teploty vody vstupujúcej do vykurovacieho systému podľa aktuálnej vonkajšej teploty;
• regulácia toku tepla dodávaného do vykurovacieho systému podľa aktuálnej vonkajšej teploty;
• regulácia spotreby vody v sieti podľa vonkajšej teploty vzduchu.

Ako je zrejmé z obrázkov 2.1, 2.2, bez ohľadu na spôsob regulácie by systém automatického riadenia dodávky tepla mal obsahovať tieto hlavné prvky:

• primárne meracie zariadenia - snímače teploty, prietoku, tlaku, diferenčného tlaku;
• sekundárne meracie zariadenia;
• výkonné mechanizmy obsahujúce regulačné orgány a jednotky;
• mikroprocesorové ovládače;
• vykurovacie zariadenia (kotly, ohrievače, radiátory).

Snímače prívodu tepla ASR

Hlavné parametre dodávky tepla, ktoré sa udržiavajú v súlade s úlohou pomocou automatických riadiacich systémov, sú všeobecne známe.

Vo vykurovacích, ventilačných a teplovodných systémoch sa zvyčajne meria teplota, prietok, tlak, pokles tlaku. V niektorých systémoch sa meria tepelná záťaž. Metódy a metódy merania parametrov nosičov tepla sú tradičné.

Ryža. 2.3

Na obr. 2.3 sú zobrazené teplotné senzory švédskej firmy Tour a Anderson.

Automatické regulátory

Automatický regulátor je automatizačný nástroj, ktorý prijíma, zosilňuje a konvertuje vypínací signál regulovanej veličiny a cielene ovplyvňuje predmet regulácie.

V súčasnosti sa používajú najmä digitálne ovládače založené na mikroprocesoroch. V tomto prípade je zvyčajne v jednom mikroprocesorovom regulátore implementovaných niekoľko regulátorov pre systémy vykurovania, vetrania a zásobovania teplou vodou.

Väčšina domácich a zahraničných regulátorov pre systémy zásobovania teplom má rovnakú funkčnosť:

1. v závislosti od teploty vonkajšieho vzduchu regulátor zabezpečuje potrebnú teplotu nosiča tepla na vykurovanie budovy podľa harmonogramu vykurovania, ovládaním regulačného ventilu s elektrickým pohonom inštalovaným na potrubí vykurovacej siete;


2. automatická úprava vykurovacieho plánu sa vykonáva v súlade s potrebami konkrétneho objektu. Pre čo najväčšiu efektívnosť úspory tepla sa harmonogram dodávky neustále upravuje s ohľadom na skutočné podmienky vykurovacieho bodu, klímu a tepelné straty v miestnosti;


3. úspora nosiča tepla v noci je dosiahnutá vďaka dočasnému spôsobu regulácie. Zmena úlohy na čiastočný pokles chladiacej kvapaliny závisí od vonkajšej teploty, aby sa na jednej strane znížila spotreba tepla, na druhej strane nezamŕzalo a ráno sa miestnosť včas vyhriala. Zároveň sa automaticky vypočíta okamih zapnutia denného režimu vykurovania, prípadne intenzívneho vykurovania, aby sa dosiahla požadovaná izbová teplota v správny čas;


4. regulátory umožňujú zabezpečiť čo najnižšiu teplotu vratnej vody. To zabezpečuje ochranu systému pred zamrznutím;


5. vykoná sa automatická korekcia nastavená v systéme teplej vody. Pri nízkej spotrebe v systéme teplej vody pre domácnosť sú prípustné veľké odchýlky teploty (zvýšené pásmo necitlivosti). Vreteno ventilu sa tak nebude meniť príliš často a predĺži sa jeho životnosť. Keď sa zaťaženie zvýši, mŕtva zóna sa automaticky zníži a presnosť riadenia sa zvýši;


6. alarm sa spustí pri prekročení nastavených hodnôt. Zvyčajne sa generujú nasledujúce alarmy:
   • teplotný alarm, v prípade rozdielu medzi skutočnou a nastavenou teplotou;
   • v prípade poruchy prichádza alarm z čerpadla;
   • alarmový signál zo snímača tlaku v expanznej nádrži;
   • ak zariadenie dosiahne koniec životnosti, spustí sa alarm životnosti;
   • všeobecný alarm - ak regulátor zaregistroval jeden alebo viac alarmov;


7. parametre regulovaného objektu sa zaevidujú a prenesú do počítača.

Ryža. 2.4

Na obr. Sú zobrazené 2.4 mikroprocesorové ovládače ECL-1000 od spoločnosti Danfoss.

regulátorov

Akčný člen je jedným z článkov automatických riadiacich systémov určených na priame ovplyvňovanie objektu regulácie. Vo všeobecnom prípade sa ovládacie zariadenie skladá z ovládacieho mechanizmu a regulačného telesa.

Ryža. 2.5

Aktuátor je hnacou časťou regulačného orgánu (obr. 2.5).

V automatických riadiacich systémoch dodávky tepla sa používajú najmä elektrické (elektromagnetické a elektromotorické).

Regulačný orgán je určený na zmenu toku hmoty alebo energie v objekte regulácie. Existujú dávkovacie a regulačné orgány škrtiacej klapky. Dávkovacie zariadenia zahŕňajú také zariadenia, ktoré menia prietok látky zmenou výkonu jednotiek (dávkovače, podávače, čerpadlá).

Ryža. 2.6

Regulátory škrtiacej klapky (obr. 2.6) sú premenlivý hydraulický odpor, ktorý mení rýchlosť prúdenia látky zmenou jej prietokovej plochy. Patria sem regulačné ventily, výťahy, sekundárne klapky, kohútiky atď.

Regulátory sú charakterizované mnohými parametrami, z ktorých hlavné sú: prietok Kv, menovitý tlak Py, pokles tlaku na regulátore Dy a menovitý prietok Dy.

Okrem vyššie uvedených parametrov regulačného orgánu, ktoré určujú najmä ich konštrukciu a rozmery, existujú aj ďalšie charakteristiky, ktoré sa pri výbere regulačného orgánu zohľadňujú v závislosti od konkrétnych podmienok ich použitia.

Najdôležitejšia je prietoková charakteristika, ktorá určuje závislosť prietoku vo vzťahu k pohybu ventilu pri konštantnom poklese tlaku.

Regulačné ventily škrtiacej klapky sú zvyčajne profilované s lineárnou alebo rovnopercentnou prietokovou charakteristikou.

Pri lineárnej charakteristike šírky pásma je nárast šírky pásma úmerný prírastku pohybu brány.

Pri charakteristike šírky pásma rovnakého percenta je prírastok šírky pásma (keď sa zmení pohyb uzávierky) úmerný aktuálnej hodnote šírky pásma.

Za prevádzkových podmienok sa typ prietokovej charakteristiky mení v závislosti od poklesu tlaku na ventile. Pri asistencii sa regulačný ventil vyznačuje prietokovou charakteristikou, ktorá je závislosťou relatívneho prietoku média od stupňa otvorenia regulačného telesa.

Ako minimálna priepustnosť sa vyhodnocuje najmenšia hodnota priepustnosti, pri ktorej zostáva priepustná charakteristika v stanovenej tolerancii.

V mnohých aplikáciách automatizácie priemyselných procesov musí mať regulátor široký rozsah priepustnosti, čo je pomer nominálnej priepustnosti k minimálnej priepustnosti.

Nevyhnutnou podmienkou pre spoľahlivú prevádzku automatického riadiaceho systému je správna voľba prietoková charakteristika regulačného ventilu.

Pre konkrétny systém je prietoková charakteristika určená hodnotami parametrov média prúdiaceho cez ventil a jeho prietokovou charakteristikou. Vo všeobecnosti sa prietoková charakteristika líši od prietokovej charakteristiky, pretože parametre média (hlavne tlak a tlaková strata) zvyčajne závisia od prietoku. Preto je úloha výberu preferovaných prietokových charakteristík regulačného ventilu rozdelená do dvoch etáp:

1. výber formulára prietokové charakteristiky, ktorý zabezpečuje stálosť súčiniteľa prevodu regulačného ventilu v celom rozsahu zaťaženia;


2. výber tvaru prietokovej charakteristiky, ktorá poskytuje požadovaný tvar prietokovej charakteristiky pre dané parametre média.

Pri modernizácii systémov vykurovania, vetrania a zásobovania teplou vodou sa špecifikujú rozmery typickej siete, dostupný tlak a počiatočný tlak média, regulačný orgán sa volí tak, aby pri minimálnom prietoku ventilom bola strata v zodpovedá pretlaku média vyvinutého zdrojom a tvar prietokovej charakteristiky je blízky danému. Spôsob hydraulického výpočtu pri výbere regulačného ventilu je dosť namáhavý.

AUZhKH trust 42 v spolupráci so SUSU vyvinula program na výpočet a výber regulačných orgánov pre najbežnejšie systémy vykurovania a zásobovania teplou vodou.

Kruhové čerpadlá

Bez ohľadu na schému pripojenia tepelnej záťaže je v okruhu vykurovacieho systému inštalované obehové čerpadlo (obr. 2.7).

Ryža. 2.7. Kruhové čerpadlo (Grundfog).

Skladá sa z regulátora otáčok, elektromotora a samotného čerpadla. Moderné obehové čerpadlo je bezupchávkové čerpadlo s mokrým rotorom, ktoré si nevyžaduje údržbu. Riadenie motora sa zvyčajne vykonáva elektronickým regulátorom otáčok navrhnutým na optimalizáciu výkonu čerpadla pracujúceho v podmienkach zvýšených vonkajších porúch ovplyvňujúcich vykurovací systém.

Činnosť obehového čerpadla je založená na závislosti tlaku od výkonu čerpadla a má spravidla kvadratický charakter.

Parametre obehového čerpadla:

• výkon;
• maximálny tlak;
• rýchlosť;
• rozsah rýchlosti.

AUZhKH trust 42 má potrebné informácie o výpočte a výbere obehových čerpadiel a môže poskytnúť potrebné rady.

Tepelné výmenníky

Najdôležitejšími prvkami zásobovania teplom sú výmenníky tepla. Existujú dva typy výmenníkov tepla: rúrkové a doskové. Zjednodušene, rúrkový výmenník tepla môže byť reprezentovaný ako dve rúrky (jedna rúrka je vnútri druhej hrubá). Doskový výmenník tepla je kompaktný výmenník tepla namontovaný na vhodnom ráme z vlnitých dosiek s tesnením. Rúrkové a doskové výmenníky tepla sa používajú na zásobovanie teplou vodou, vykurovanie a vetranie. Hlavné parametre každého výmenníka tepla sú:

• moc;
• koeficient prestupu tepla;
• strata tlaku;
• maximálna prevádzková teplota;
• maximálny pracovný tlak;
• maximálny prietok.

Plášťové výmenníky tepla majú nízku účinnosť v dôsledku nízkych prietokov vody v rúrkach a medzikruží. To vedie k nízkym hodnotám súčiniteľa prestupu tepla a v dôsledku toho k neprimerane veľkým rozmerom. Počas prevádzky výmenníkov tepla sú možné značné usadeniny vo forme vodného kameňa a produktov korózie. V rúrkových výmenníkoch tepla je odstraňovanie usadenín veľmi ťažké.

V porovnaní s rúrkovými výmenníkmi tepla sa doskové výmenníky líšia zvýšená účinnosť zlepšením prenosu tepla medzi doskami, pri ktorých prúdi turbulentné chladivo protiprúdne. Okrem toho je oprava výmenníka tepla pomerne jednoduchá a lacná.

Doskové výmenníky tepla úspešne riešia problémy prípravy teplej vody vo vykurovacích bodoch prakticky bez tepelných strát, preto sa dnes aktívne využívajú.

Princíp činnosti doskových výmenníkov tepla je nasledujúci. Kvapaliny zapojené do procesu prenosu tepla sa privádzajú cez dýzy do výmenníka tepla (obr. 2.8).

Ryža. 2.8

Špeciálnym spôsobom inštalované tesnenia zaisťujú distribúciu kvapalín v príslušných kanáloch, čím eliminujú možnosť zmiešavania tokov. Typ zvlnenia na doskách a konfigurácia kanála sa vyberajú v súlade s požadovaným množstvom voľného priechodu medzi doskami, čím sa zabezpečí optimálne podmienky proces výmeny tepla.

Ryža. 2.9

Doskový výmenník tepla (obr. 2.9) pozostáva zo sady vlnitých kovových dosiek s otvormi v rohoch na prechod dvoch tekutín. Každá doska je vybavená tesnením, ktoré obmedzuje priestor medzi doskami a zabezpečuje prúdenie tekutín v tomto kanáli. spotreba nosiča tepla, fyzikálne vlastnosti kvapaliny, strata tlaku a teplotné podmienky určujú počet a veľkosť dosiek. Ich zvlnený povrch prispieva k zvýšeniu turbulentného prúdenia. Zvlnenia, ktoré sa dotýkajú v pretínajúcich sa smeroch, podopierajú dosky, ktoré sú pod rôznymi tlakmi oboch chladív. Na zmenu kapacity (zvýšenie tepelného zaťaženia) je potrebné pridať do balenia výmenníka tepla určitý počet dosiek.

Zhrnutím vyššie uvedeného poznamenávame, že výhody doskových výmenníkov tepla sú:

• kompaktnosť. Doskové výmenníky tepla sú viac ako trikrát kompaktnejšie ako plášťové a rúrkové výmenníky tepla a viac ako šesťkrát ľahšie pri rovnakom výkone;
• jednoduchosť inštalácie. Výmenníky tepla nevyžadujú špeciálny základ;
• nízke náklady na údržbu. Vysoko turbulentné prúdenie má za následok nízky stupeň znečistenia. Nové modely výmenníkov tepla sú navrhnuté tak, aby čo najviac predĺžili dobu prevádzky, ktorá si nevyžaduje opravu. Čistenie a kontrola zaberie málo času, pretože vo výmenníkoch tepla sa vyberie každá vykurovacia doska, ktorá sa môže čistiť jednotlivo;
• efektívne využitie termálna energia. Doskový výmenník tepla má vysoký súčiniteľ prestupu tepla, prenáša teplo zo zdroja na spotrebiteľa s nízkymi stratami;
• spoľahlivosť;
• schopnosť výrazne zvýšiť tepelné zaťaženie pridaním určitého počtu dosiek.

Teplotný režim budovy ako objekt regulácie

Pri popise technologických procesov zásobovania teplom sa používajú návrhové schémy statiky popisujúce ustálené stavy a návrhové schémy dynamiky popisujúce prechodové režimy.

Návrhové schémy systému zásobovania teplom určujú vzťah medzi vstupnými a výstupnými účinkami na objekt riadenia pri hlavných vnútorných a vonkajších poruchách.

Moderná budova je komplexný tepelný a energetický systém, preto sa zavádzajú zjednodušujúce predpoklady na popis teplotného režimu budovy.

• Pri viacpodlažných občianskych budovách sa lokalizuje časť budovy, pre ktorú sa robí výpočet. Keďže teplotný režim v budove sa mení v závislosti od podlahy, horizontálneho usporiadania priestorov, teplotný režim sa počíta pre jeden alebo viacero z najpriaznivejšie umiestnených priestorov.


• Výpočet prestupu tepla konvekciou v miestnosti vychádza z predpokladu, že teplota vzduchu je v každom časovom okamihu rovnaká v celom objeme miestnosti.


• Pri určovaní prestupu tepla vonkajšími krytmi sa predpokladá, že kryt alebo jeho charakteristická časť majú rovnakú teplotu v rovinách kolmých na smer prúdenia vzduchu. Potom bude proces prenosu tepla cez vonkajšie kryty opísaný jednorozmernou rovnicou vedenia tepla.


• Výpočet prestupu sálavého tepla v miestnosti umožňuje aj množstvo zjednodušení:

  a) vzduch v miestnosti považujeme za sálavé médium;
  b) zanedbávame viacnásobné odrazy žiarivých tokov od povrchov;
  c) zložité geometrické tvary sa nahrádzajú jednoduchšími.



• Parametre vonkajšej klímy:

  a) ak je teplotný režim priestorov vypočítaný pri extrémnych hodnotách ukazovateľov vonkajšej klímy, ktoré sú v danej oblasti možné, potom tepelná ochrana plotov a sila systému riadenia mikroklímy zabezpečia stabilné dodržiavanie špecifikované podmienky;
  b) ak prijmeme mäkšie požiadavky, potom v miestnosti v určitom časovom bode dôjde k odchýlkam od konštrukčných podmienok.

Preto pri priraďovaní konštrukčných charakteristík vonkajšej klímy je povinné brať do úvahy bezpečnosť vnútorných podmienok.

Špecialisti AUZhKH Trust 42 spolu s vedcami SUSU vyvinuli počítačový program na výpočet statických a dynamických prevádzkových režimov účastníckych priechodiek.

Ryža. 2.10

Na obr. 2.10 sú uvedené hlavné rušivé faktory pôsobiace na objekt regulácie (miestnosť). Zdroj tepla Q, vychádzajúci zo zdroja tepla, vykonáva funkcie regulácie na udržanie izbovej teploty T pom na výstupe z objektu. Vonkajšia teplota T nar, rýchlosť vetra V vietor, slnečné žiarenie J rad, vnútorné tepelné straty Q vo vnútri sú rušivé vplyvy. Všetky tieto efekty sú funkciami času a sú náhodné. Úlohu komplikuje skutočnosť, že procesy prenosu tepla sú nestacionárne a sú opísané diferenciálnymi rovnicami v parciálnych deriváciách.

Nižšie je uvedená zjednodušená konštrukčná schéma vykurovacieho systému, ktorá presne popisuje statické tepelné pomery v budove a zároveň umožňuje kvalitatívne posúdiť vplyv hlavných porúch na dynamiku prestupu tepla, implementovať hlavné metódy regulácie procesy vykurovania priestorov.

V súčasnosti sa štúdie komplexných nelineárnych systémov (medzi ktoré patria procesy prenosu tepla vo vykurovanej miestnosti) realizujú pomocou metód matematického modelovania. Použitie výpočtovej techniky na štúdium dynamiky procesu vykurovania priestorov a možných metód riadenia je efektívna a pohodlná inžinierska metóda. Efektívnosť modelovania spočíva v tom, že dynamiku zložitého reálneho systému možno študovať pomocou relatívne jednoduchých aplikačných programov. Matematické modelovanie vám umožňuje skúmať systém s neustále sa meniacimi parametrami, ako aj rušivými vplyvmi. Obzvlášť cenné je použitie modelovacích softvérových balíkov na štúdium procesu vykurovania, pretože štúdium analytickými metódami sa ukazuje ako veľmi pracné a úplne nevhodné.

Ryža. 2.11

Na obr. 2.11 sú znázornené fragmenty konštrukčnej schémy statického režimu vykurovacieho systému.

Na obrázku sú nasledujúce symboly:

1. t 1 (T n) - teplota sieťovej vody v prívodnom vedení elektrickej siete;
2. T n (t) - vonkajšia teplota;
3. U - pomer miešania miešacej jednotky;
4. φ - relatívna spotreba sieťovej vody;
5. ΔT - návrhový teplotný rozdiel vo vykurovacom systéme;
6. δt je vypočítaný teplotný rozdiel vo vykurovacej sieti;
7. T in - vnútorná teplota vykurovaných miestností;
8. G - spotreba sieťovej vody v mieste vykurovania;
9. D p - pokles tlaku vody vo vykurovacom systéme;
10. t - čas.

S účastníckym vstupom s inštalovaným zariadením pre danú vypočítanú vykurovaciu záťaž Q 0 a denný harmonogram odberu teplej vody Q r program umožňuje riešiť ktorúkoľvek z nasledujúcich úloh.

Pri ľubovoľnej vonkajšej teplote Tn:

• určiť vnútornú teplotu vykurovaného priestoru T in, pričom špecifikované sú prietok sieťovej vody alebo príkon G s a teplotný graf v prívodnom potrubí;
• určiť spotrebu sieťovej vody pre vstup G c, potrebnú na zabezpečenie danej vnútornej teploty vykurovaných priestorov Tin so známym teplotným grafom vykurovacej siete;
• určiť požadovanú teplotu vody v prívodnom potrubí vykurovacej siete t 1 (graf teplôt siete) na zabezpečenie uvedenej vnútornej teploty vykurovaných miestností T in pri danom prietoku sieťovej vody G s. Tieto úlohy sú riešené pre akúkoľvek schému zapojenia vykurovacieho systému (závislá, nezávislá) a akúkoľvek schému pripojenia prívodu teplej vody (sériové, paralelné, zmiešané).

Okrem vyššie uvedených parametrov sa vo všetkých charakteristických bodoch schémy zisťujú prietoky a teploty vody, prietoky tepla pre vykurovací systém a tepelné zaťaženie oboch stupňov ohrievača a tlakové straty nosičov tepla v nich. Program vám umožňuje vypočítať režimy vstupov predplatiteľov s akýmkoľvek typom výmenníkov tepla (plášť a rúrka alebo doska).

Ryža. 2.12

Na obr. 2.12 sú znázornené fragmenty konštrukčnej schémy dynamického režimu vykurovacieho systému.

Program na výpočet dynamického tepelného režimu budovy umožňuje účastníckym vstupom s vybraným zariadením pre dané návrhové vykurovacie zaťaženie Q 0 riešiť niektorú z nasledujúcich úloh:

• výpočet regulačnej schémy pre tepelný režim miestnosti podľa odchýlky jej vnútornej teploty;
• výpočet regulačnej schémy pre tepelný režim miestnosti podľa narušenia vonkajších parametrov;
• výpočet tepelného režimu budovy kvalitatívnymi, kvantitatívnymi a kombinovanými metódami regulácie;
• výpočet optimálneho regulátora s nelineárnymi statickými charakteristikami reálnych prvkov systému (snímače, regulačné ventily, výmenníky tepla a pod.);
• pri ľubovoľne časovo premennej vonkajšej teplote T n (t) je potrebné:
• určiť časovú zmenu vnútornej teploty vykurovaných priestorov T in;
• určiť časovú zmenu prietoku sieťovej vody pa príkon G s potrebnou na zabezpečenie danej vnútornej teploty vykurovaného priestoru Tin s ľubovoľným teplotným grafom vykurovacej siete;
• určiť časovú zmenu teploty vody v prívodnom potrubí vykurovacej siete t 1 (t).

Tieto úlohy sú riešené pre akúkoľvek schému zapojenia vykurovacieho systému (závislá, nezávislá) a akúkoľvek schému pripojenia prívodu teplej vody (sériové, paralelné, zmiešané).

Realizácia ASR pre dodávku tepla v bytových domoch

Ryža. 2.13

Na obr. 2.13 je schematický diagram automatického riadiaceho systému vykurovania a dodávky teplej vody v individuálnom vykurovacom bode (ITP) so závislým zapojením vykurovacieho systému a dvojstupňovou schémou ohrievačov teplej vody. Bol namontovaný AUZhKH trust 42, prešiel testami a prevádzkovými kontrolami. Tento systém použiteľné pre akúkoľvek schému zapojenia vykurovacích a teplovodných systémov tohto typu.

Hlavnou úlohou tohto systému je udržiavať danú závislosť zmeny spotreby sieťovej vody pre systém vykurovania a zásobovania teplou vodou od teploty vonkajšieho vzduchu.

Pripojenie vykurovacieho systému budovy k vykurovacím sieťam sa vykonáva podľa závislej schémy s miešaním čerpadla. Na prípravu teplej vody pre potreby zásobovania teplou vodou sa plánuje inštalácia doskových ohrievačov pripojených k vykurovacej sieti podľa zmiešanej dvojstupňovej schémy.

Vykurovací systém objektu je dvojrúrkový vertikálny systém so spodným rozvodom hlavných potrubí.

Systém automatického riadenia dodávky tepla budovy zahŕňa riešenia pre:

• na automatické riadenie prevádzky vonkajšieho okruhu zásobovania teplom;
• na automatické riadenie prevádzky vnútorného okruhu vykurovacieho systému budovy;
• vytvoriť režim pohodlia v priestoroch;
• pre automatické riadenie chodu výmenníka TÚV.

Vykurovací systém je vybavený mikroprocesorovým regulátorom teploty vody pre vykurovací okruh budovy (vnútorný okruh), doplnený snímačmi teploty a motorickým regulačným ventilom. Regulačné zariadenie v závislosti od vonkajšej teploty vzduchu zabezpečuje požadovanú teplotu chladiva na vykurovanie objektu podľa vykurovacieho plánu, ovládaním regulačného ventilu s elektropohonom inštalovaným na priamom potrubí z vykurovacej siete. Na obmedzenie maximálnej teploty vratnej vody vrátenej do vykurovacej siete sa do mikroprocesorového regulátora privádza signál zo snímača teploty inštalovaného na potrubí vratnej vody do vykurovacej siete. Mikroprocesorový regulátor chráni vykurovací systém pred zamrznutím. Na udržanie konštantného diferenčného tlaku je na regulačnom ventile teploty umiestnený regulátor diferenčného tlaku.

Na automatické riadenie teploty vzduchu v priestoroch budovy projekt zabezpečuje termostaty na vykurovacích zariadeniach. Termoregulátory poskytujú komfort a šetria tepelnú energiu.

Na udržanie konštantného diferenčného tlaku medzi priamym a spätným potrubím vykurovacieho systému je nainštalovaný regulátor diferenčného tlaku.

Pre automatické riadenie chodu výmenníka je na vykurovacej vode inštalovaný automatický regulátor teploty, ktorý mení dodávku vykurovacej vody v závislosti od teploty ohriatej vody vstupujúcej do systému TÚV.

V súlade s požiadavkami „Pravidiel účtovania tepelnej energie a chladiva“ z roku 1995 bolo na vstupe tepelnej siete do ITP realizované komerčné účtovanie tepelnej energie pomocou merača tepla inštalovaného na prívodnom potrubí od r. vykurovacej siete a merača objemu inštalovaného na vratnom potrubí do vykurovacej siete.

Merač tepla obsahuje:

• prietokomer;
• CPU;
• dva teplotné senzory.

Mikroprocesorový ovládač poskytuje indikáciu parametrov:

• množstvo tepla;
• množstvo chladiacej kvapaliny;
• teplota chladiacej kvapaliny;
• teplotný rozdiel;
• prevádzková doba merača tepla.

Všetky prvky automatických riadiacich systémov a dodávky teplej vody sú vyrobené na zariadeniach Danfoss.

Mikroprocesorový regulátor ECL 9600 je určený na riadenie teplotného režimu vody vo vykurovacích systémoch a sústavách zásobovania teplou vodou v dvoch nezávislých okruhoch a slúži na inštaláciu na vykurovacích miestach.

Regulátor má reléové výstupy na ovládanie regulačných ventilov a obehových čerpadiel.

Položky, ktoré sa majú pripojiť k ovládaču ECL 9600:

• snímač vonkajšej teploty vzduchu ESMT;
• snímač teploty na prívode chladiacej kvapaliny v cirkulačnom okruhu 2, ESMA/C/U;
• reverzný pohon regulačného ventilu radu AMB alebo AMV (220 V).

Okrem toho je možné voliteľne pripojiť nasledujúce prvky:

• snímač teploty vratnej vody z cirkulačného okruhu, ESMA/C/U;
• ESMR snímač vnútornej teploty vzduchu.

Mikroprocesorový ovládač ECL 9600 má vstavané analógové alebo digitálne časovače a LCD displej pre jednoduchú údržbu.

Zabudovaný indikátor slúži na vizuálne sledovanie parametrov a nastavovanie.

Keď je pripojený snímač vnútornej teploty vzduchu ESMR/F, teplota vykurovacieho média sa automaticky koriguje na prívode do vykurovacieho systému.

Regulátor môže obmedziť hodnotu teploty vratnej vody z cirkulačného okruhu v nadväzujúcom režime v závislosti od vonkajšej teploty (proporcionálne obmedzenie) alebo nastaviť konštantnú hodnotu pre maximálne alebo minimálne obmedzenie teploty vratnej vody z cirkulačného okruhu.

Funkcie komfortu a úspory tepla:

• zníženie teploty vo vykurovacom systéme v noci a v závislosti od vonkajšej teploty alebo podľa nastavenej hodnoty zníženia;
• možnosť prevádzky systému so zvýšeným výkonom po každom období poklesu teploty vo vykurovacom systéme (rýchle vykúrenie miestnosti);
• možnosť automatického vypnutia vykurovacieho systému pri určitej nastavenej vonkajšej teplote (letná odstávka);
• možnosť pracovať s rôzne druhy mechanizované pohony regulačných ventilov;
• diaľkové ovládanie regulátor pomocou ESMF/ECA 9020.

Ochranné vlastnosti:

• obmedzenie maximálnych a minimálnych teplôt vody dodávanej do cirkulačného okruhu;
• ovládanie čerpadla, periodická zmena v letné obdobie;
• ochrana vykurovacieho systému pred zamrznutím;
• možnosť pripojenia bezpečnostného termostatu.

Moderné vybavenie pre automatické riadiace systémy dodávky tepla

Poskytujú domáce a zahraničné firmy veľký výber moderné vybavenie automatické riadiace systémy dodávky tepla s takmer rovnakou funkčnosťou:

1. Ovládanie kúrenia:
   • Tlmenie vonkajšej teploty.
   • Pondelkový efekt.
   • Lineárne obmedzenia.
   • Limity teploty spiatočky.
   • Korekcia izbovej teploty.
   • Samoopravný rozvrh podávania.
   • Optimalizácia času spustenia.
   • Ekonomický režim v noci.


2. Správa TÚV:
   • Funkcia nízkej záťaže.
   • Limit teploty vratnej vody.
   • Samostatný časovač.


3. Ovládanie čerpadla:
   • Ochrana proti mrazu.
   • Vypnite čerpadlo.
   • Výmena čerpadla.


4. Budíky:
   • Z pumpy.
   • Teplota mrazu.
   • generál.

Súpravy zariadení na dodávku tepla od známych spoločností, Danfoss (Dánsko), Alfa Laval (Švédsko), Tour a Anderson (Švédsko), Raab Karcher (Nemecko), Honeywell (USA) vo všeobecnosti zahŕňajú nasledujúce nástroje a zariadenia na kontrolu a účtovníctvo systémov.

1. Automatizačné zariadenia vykurovací bod budova:
   


2. Zariadenia na meranie tepla.
   


3. Pomocné vybavenie.
   • Spätné ventily.
   • Na hermetické odstavenie stúpačiek a na vypúšťanie vody sú inštalované guľové ventily. Zároveň v otvorenom stave počas prevádzky systému guľové ventily prakticky nevytvárajú dodatočný odpor. Môžu byť inštalované aj na všetkých vetvách pri vstupe do budovy a na rozvodni.
   • Vypúšťacie guľové ventily.
   • Aby sa zabránilo vniknutiu vody do spätného potrubia z prívodného potrubia, je nainštalovaný spätný ventil, keď je čerpadlo zastavené.
   • Sieťový filter s guľovým ventilom na odtoku na vstupe do systému zabezpečuje čistenie vody z pevných suspenzií.
   • Automatické odvzdušňovače zabezpečujú automatické vypúšťanie vzduchu pri plnení vykurovacieho systému, ako aj počas prevádzky vykurovacieho systému.
   • Radiátory.
   • Konvektory.
   • Interkomy („Vika“ AUZhKH trust 42).

AUZhKH of trust 42 analyzovala funkčnosť zariadení automatických systémov riadenia dodávky tepla najznámejších spoločností: Danfoss, Tour a Anderson, Honeywell. Pracovníci trustu vedia kvalifikovane poradiť pri implementácii zariadení týchto firiem.

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 informačná bezpečnosť federálny zákon„O bezpečnosti kritických informačnej infraštruktúry Ruská federácia".

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.

Skúsenosti s modernizáciou a automatizáciou systému zásobovania teplom Minsk

V.A. Sednin, Vedecký konzultant, doktor inžinierstva, profesor,
A.A. Gutkovskiy, Hlavný inžinier, Bieloruská národná technická univerzita, Centrum vedeckého výskumu a inovácií automatizovaných riadiacich systémov v tepelnej energetike

Kľúčové slová: systém zásobovania teplom, automatizované riadiace systémy, zvyšovanie spoľahlivosti a kvality, regulácia dodávky tepla, archivácia dát

Zásobovanie teplom veľkých miest v Bielorusku, rovnako ako v Rusku, je zabezpečené kogeneráciou a systémami diaľkového zásobovania teplom (ďalej len DHSS), kde sú zariadenia spojené do jedného systému. Rozhodnutia o jednotlivých prvkoch komplexných systémov zásobovania teplom však často nespĺňajú systémové kritériá, spoľahlivosť, kontrolovateľnosť a požiadavky na ochranu životného prostredia. Najdôležitejšou úlohou je preto modernizácia systémov zásobovania teplom a vytvorenie automatizovaných systémov riadenia procesov.

Popis:

V.A. Sednin, A.A. Gutkovského

Dodávka tepla do veľkých miest Bieloruska, ako aj Ruska, je zabezpečená systémami vykurovania a diaľkového vykurovania (ďalej len CZT), ktorých zariadenia sú spojené do jednej schémy. Rozhodnutia o jednotlivých prvkoch komplexných systémov zásobovania teplom však často nespĺňajú systémové kritériá, spoľahlivosť, ovládateľnosť a ekologickosť. Preto modernizácia systémov zásobovania teplom a vytváranie automatizovaných riadiacich systémov technologických procesov je najpálčivejším problémom.

V. A. Sednin, vedecký konzultant, doktor tech. vedy, profesor

A. A. Gutkovského, Hlavný inžinier, Bieloruská národná technická univerzita, Výskumné a inovačné centrum pre automatizované riadiace systémy v tepelnej energetike a priemysle

Zásobovanie teplom do veľkých miest Bieloruska, podobne ako v Rusku, je zabezpečené systémami diaľkového vykurovania a diaľkového vykurovania (DH), ktorých zariadenia sú prepojené do jednej schémy. Rozhodnutia o jednotlivých prvkoch komplexných systémov zásobovania teplom však často nespĺňajú systémové kritériá, spoľahlivosť, ovládateľnosť a ekologickosť. Najnaliehavejšou úlohou je preto modernizácia systémov zásobovania teplom a vytvorenie automatizovaných systémov riadenia procesov.

Vlastnosti systémov diaľkového vykurovania

Vzhľadom na hlavné črty SDT Bieloruska je možné poznamenať, že sa vyznačujú:

• kontinuita a zotrvačnosť jeho vývoja;
• územné rozloženie, hierarchia, rôznorodosť používaných technických prostriedkov;
• dynamické výrobné procesy a stochastická spotreba energie;
• neúplnosť a nízka miera spoľahlivosti informácií o parametroch a spôsoboch ich fungovania.

Je dôležité poznamenať, že v SCT vykurovacia sieť, na rozdiel od iných potrubných systémov sa používajú na prepravu nie produktu, ale energie chladiacej kvapaliny, ktorej parametre musia spĺňať požiadavky rôznych spotrebiteľských systémov.

Tieto vlastnosti zdôrazňujú nevyhnutnú potrebu vytvorenia automatizovaných systémov riadenia procesov (ďalej len APCS), ktorých implementácia umožňuje zvýšiť energetickú a environmentálnu efektívnosť, spoľahlivosť a kvalitu fungovania systémov zásobovania teplom. Zavádzanie automatizovaných systémov riadenia procesov dnes nie je poctou móde, ale vyplýva zo základných zákonitostí vývoja techniky a je v súčasnej fáze rozvoja technosféry ekonomicky opodstatnené.

Vývoj automatizovaného systému riadenia procesov pre systém zásobovania teplom v Minsku

Na príklade Minska uvádzame hlavné prístupy, ktoré boli implementované v mnohých mestách v Bielorusku a Rusku pri navrhovaní a vývoji systémov riadenia procesov pre systémy zásobovania teplom.

Berúc do úvahy rozsiahlosť problémov pokrývajúcich predmetnú oblasť zásobovania teplom a nahromadené skúsenosti v oblasti automatizácie systémov zásobovania teplom v predprojektovej fáze vytvorenia automatizovaného systému riadenia procesov pre tepelné siete v Minsku, koncept bol vyvinutý. Koncepcia definuje základné základy organizácie automatizovaných systémov riadenia procesov zásobovania teplom v Minsku (pozri referenciu) ako proces vytvárania počítačovej siete (systému) zameranej na automatizáciu technologických procesov topologicky distribuovaného podniku CZT.

Technologické informačné úlohy systémov riadenia procesov

Implementovaný automatizovaný riadiaci systém zabezpečuje predovšetkým zvýšenie spoľahlivosti a kvality prevádzkového riadenia režimov prevádzky jednotlivých prvkov a sústavy zásobovania teplom ako celku. Preto je tento systém riadenia procesov navrhnutý tak, aby riešil nasledujúce technologické informačné problémy:

• zabezpečenie centralizovaného funkčno-skupinového riadenia hydraulických režimov zdrojov tepla, hlavných tepelných sietí a čerpacích staníc s prihliadnutím na denné a sezónne zmeny cirkulačných nákladov s úpravou (spätnou väzbou) podľa skutočných hydraulických režimov v rozvodných tepelných sieťach mesta;
• implementácia metódy dynamického centrálneho riadenia zásobovania teplom s optimalizáciou teplôt teplonosných látok v prívodných a vratných potrubiach vykurovacích sietí;
• zabezpečenie zberu a archivácie údajov o tepelnom a hydraulickom režime prevádzky zdrojov tepla, hlavných tepelných sietí, čerpacej stanice a rozvodných tepelných sietí mesta na monitorovanie, prevádzkové riadenie a analýzu fungovania centrály tepelných sietí v Minsku vykurovací systém;
• vytvorenie efektívneho systému ochrany zariadení zdrojov tepla a tepelných sietí v núdzových situáciách;

vytvorenie informačnej základne pre riešenie optimalizačných problémov vznikajúcich pri prevádzke a modernizácii objektov sústavy zásobovania teplom Minsk.

Štruktúra automatizovaného systému riadenia procesov vykurovacích sietí v Minsku

V súlade s výrobnou a organizačnou štruktúrou Minských tepelných sietí (pozri odkaz 1) bola zvolená štvorúrovňová štruktúra APCS Minských tepelných sietí:

• prvá (vyššia) úroveň je centrálny dispečing podniku;
• druhá úroveň - operátorské stanice obvodov tepelných sietí;
• tretia úroveň - operátorské stanice zdrojov tepla (operátorské stanice dielenských úsekov tepelných sietí);
• štvrtá (nižšia) úroveň - stanice na automatické riadenie zariadení (kotolné jednotky) a procesov dopravy a distribúcie tepelnej energie (technologická schéma zdroja tepla, vykurovacie body, vykurovacie siete atď.).

Vývoj (vytvorenie automatizovaného systému riadenia procesov zásobovania teplom celého mesta Minsk) zahŕňa začlenenie do systému na druhej štrukturálnej úrovni operátorských staníc vykurovacích komplexov Minsk CHPP-2, CHPP-3, CHPP-4 a operátorskú stanicu (centrálny dispečing) UE "Minskkommunteploset". Všetky úrovne riadenia sa plánujú spojiť do jednej počítačovej siete.

Architektúra systému riadenia procesu pre systém zásobovania teplom v Minsku

Analýza riadiaceho objektu ako celku a stavu jeho jednotlivých prvkov, ako aj perspektívy rozvoja riadiaceho systému umožnili navrhnúť architektúru distribuovaného automatizovaného systému riadenia procesov pre systém zásobovania teplom Minsk. v rámci zariadení RUE "Minskenergo". Firemná sieť integruje výpočtové zdroje centrály a vzdialených štrukturálnych divízií, vrátane automatických riadiacich staníc (ACS) objektov sieťovej oblasti. Všetky ACS (TsTP, ITP, PNS) a skenovacie stanice sú pripojené priamo k operátorským staniciam príslušných sieťových oblastí, pravdepodobne inštalovaných na hlavných miestach.

Na diaľkovom ovládači konštrukčná jednotka(napríklad RTS-6) sú nainštalované nasledovné stanice (obr. 1): operátorská stanica "RTS-6" (OPS RTS-6) - je to riadiace centrum oblasti siete a je inštalované na nadradenej sekcii RTS-6. Pre prevádzkový personál poskytuje RTS-6 prístup ku všetkým, bez výnimky, informačným a kontrolným zdrojom ACS všetkých typov, ako aj prístup k oprávneným informačným zdrojom centrály. OpS RTS-6 poskytuje pravidelné skenovanie všetkých podriadených riadiacich staníc.

Prevádzkové a obchodné informácie zozbierané zo všetkých ústrední ústredného kúrenia sa odosielajú na uloženie na vyhradený databázový server (inštalovaný v tesnej blízkosti RTS-6 OpS).

Preto, berúc do úvahy rozsah a topológiu riadiaceho objektu a existujúcu organizačnú a výrobnú štruktúru podniku, APCS Minsk Heat Networks je vybudovaný podľa viaclinkovej schémy s použitím hierarchickej štruktúry softvéru, hardvéru a počítača. siete, ktoré riešia rôzne riadiace úlohy na každej úrovni.

Úrovne systému riadenia

Na nižšej úrovni riadiaci systém vykonáva:

• predbežné spracovanie a prenos informácií;
• regulácia hlavných technologických parametrov, funkcie optimalizácie riadenia, ochrana technologických zariadení.

Komu technické prostriedky na nižšiu úroveň sa vzťahujú zvýšené požiadavky na spoľahlivosť, vrátane možnosti autonómnej prevádzky v prípade straty komunikácie s počítačovou sieťou vyššej úrovne.

Nasledujúce úrovne riadiaceho systému sú postavené podľa hierarchie systému zásobovania teplom a riešia úlohy zodpovedajúcej úrovne, ako aj poskytujú operátorské rozhranie.

Riadiace zariadenia inštalované v zariadeniach by okrem svojich priamych úloh mali poskytovať aj možnosť ich agregácie do distribuovaných riadiacich systémov. Riadiace zariadenie musí zabezpečiť prevádzkyschopnosť a bezpečnosť informácií objektívneho primárneho účtovníctva pri dlhých prerušeniach komunikácie.

Hlavnými prvkami takejto schémy sú technologické a operátorské stanice prepojené komunikačnými kanálmi. Jadrom technologickej stanice by mal byť priemyselný počítač vybavený prostriedkami komunikácie s riadiacim objektom a kanálovými adaptérmi na organizovanie medziprocesorovej komunikácie. Hlavným účelom technologickej stanice je implementácia priamych digitálnych riadiacich algoritmov. V technicky odôvodnených prípadoch môžu byť niektoré funkcie vykonávané v supervíznom režime: procesor procesnej stanice môže ovládať diaľkové inteligentné regulátory alebo softvérové ​​logické moduly pomocou moderných protokolov rozhrania poľa.

Informačný aspekt budovania automatizovaného systému riadenia procesov pre zásobovanie teplom

Osobitná pozornosť bola pri vývoji venovaná informačnej stránke budovania automatizovaného systému riadenia procesov zásobovania teplom. Úplnosť popisu výrobnej technológie a dokonalosť algoritmov konverzie informácií sú najdôležitejšou súčasťou informačnú podporu APCS postavené na technológii priameho digitálneho riadenia. Informačné schopnosti automatizovaného systému riadenia procesov pre zásobovanie teplom poskytujú schopnosť riešiť súbor inžinierskych problémov, ktoré klasifikujú:

• podľa etáp hlavnej technológie (výroba, doprava a spotreba tepelnej energie);
• podľa účelu (identifikácia, prognózovanie a diagnostika, optimalizácia a riadenie).

Pri vytváraní automatizovaného systému riadenia procesov pre vykurovacie siete Minsk sa plánuje vytvorenie informačné pole, umožňujúci rýchlo vyriešiť celý komplex vyššie uvedených problémov identifikácie, prognózovania, diagnostiky, optimalizácie a riadenia. Informácie zároveň poskytujú možnosť riešenia systémových problémov vyššieho stupňa riadenia s ďalším rozvojom a rozširovaním automatizovaného systému riadenia procesov ako príslušné technické služby pre hlavný technologický proces.

Týka sa to najmä optimalizačných úloh, t. j. optimalizácie výroby tepelnej a elektrickej energie, spôsobov dodávky tepelnej energie, distribúcie prúdenia v tepelných sieťach, prevádzkových režimov hlavných technologických zariadení zdrojov tepla, ako aj výpočtu prideľovanie palivových a energetických zdrojov, energetické účtovníctvo a prevádzka, plánovanie a prognózovanie rozvoja sústavy zásobovania teplom. V praxi sa riešenie niektorých problémov tohto typu uskutočňuje v rámci podnikového automatizovaného riadiaceho systému. V každom prípade musia brať do úvahy informácie získané v priebehu riešenia problémov priameho riadenia technologického procesu a informačný systém vytvorený systémom riadenia procesov musí byť integrovaný s ostatnými informačné systémy podnikov.

Metodika softvérovo-objektového programovania

Budovanie softvér riadiaci systém, ktorý je originálnym vývojom tímu centra, je založený na metodike programovo-objektového programovania: v pamäti riadiacich a operátorských staníc sa vytvárajú programové objekty, ktoré zobrazujú reálne procesy, jednotky a meracie kanály automatizovanej technológie. objekt. Interakcia týchto softvérových objektov (procesov, agregátov a kanálov) medzi sebou navzájom, ako aj s prevádzkovým personálom a technologickým zariadením v skutočnosti zabezpečuje fungovanie prvkov tepelných sietí podľa vopred definovaných pravidiel alebo algoritmov. Popis algoritmov je teda zredukovaný na popis najpodstatnejších vlastností týchto programových objektov a spôsobov ich interakcie.

Syntéza štruktúry riadiaceho systému technických objektov je založená na analýze technologickej schémy riadiaceho objektu a detailnom popise technológie hlavných procesov a fungovania, ktoré sú tomuto objektu ako celku vlastné.

Vhodnou pomôckou na zostavenie tohto typu popisu pre zariadenia na zásobovanie teplom je metodika matematického modelovania na makroúrovni. Pri zostavovaní popisu technologických procesov sa zostavuje matematický model, vykoná sa parametrická analýza a stanoví sa zoznam nastaviteľných a riadených parametrov a regulačných orgánov.

Spresňujú sa režimové požiadavky technologických procesov, na základe ktorých sa určujú hranice prípustných rozsahov zmeny regulovaných a riadených parametrov a požiadavky na výber akčných členov a regulačných orgánov. Na základe zovšeobecnených informácií sa uskutoční syntéza automatizovaného systému riadenia objektov, ktorý je pri použití metódy priameho digitálneho riadenia vybudovaný podľa hierarchického princípu v súlade s hierarchiou objektu riadenia.

ACS okresnej kotolne

Takže pre okresnú kotolňu (obr. 2) je automatizovaný riadiaci systém vybudovaný na základe dvoch tried.

Horná úroveň je operátorská stanica "Kotol" (OPS "Kotol") - hlavná stanica, ktorá koordinuje a riadi podriadené stanice. Požiarna stanica "Záloha kotla" - horúca pohotovostná stanica, ktorá je neustále v režime počúvania a zaznamenávania premávky hlavnej požiarnej stanice a jej podriadenej ACS. Jeho databáza obsahuje aktuálne parametre a kompletné historické údaje o fungovaní pracovného riadiaceho systému. Kedykoľvek môže byť záložná stanica priradená ako hlavná stanica s plným prenosom prevádzky na ňu a povolením funkcií dozorného riadenia.

Spodná úroveň je komplex automatických riadiacich staníc spojených s operátorskou stanicou v počítačovej sieti:

• ACS "Boiler unit" zabezpečuje riadenie kotlovej jednotky. Spravidla nie je vyhradený, pretože rezervácia tepelného výkonu kotolne sa vykonáva na úrovni kotolní.
• ACS „Grid Group“ zodpovedá za tepelno-hydraulický režim prevádzky kotolne (riadenie skupiny čerpadiel siete, obtokového potrubia na výstupe z kotolne, obtokového potrubia, vstupných a výstupných ventilov kotlov, samostatného kotla recirkulačné čerpadlá atď.).
• SAU "Vodopodgotovka" zabezpečuje riadenie všetkých pomocných zariadení kotolne, ktoré sú potrebné na napájanie siete.

Pre jednoduchšie objekty sústavy zásobovania teplom, napríklad výhrevne a blokové kotolne, je riadiaci systém vybudovaný ako jednoúrovňový na báze automatickej riadiacej stanice (SAU TsTP, SAU BMK). V súlade so štruktúrou tepelných sietí sú regulačné stanice tepelných bodov združené do lokálnej siete oblasti tepelnej siete a sú prepojené s operátorskou stanicou oblasti tepelnej siete, ktorá má zase informačné spojenie s. operátorskú stanicu na viac ako vysoký stupeň integrácia.

Operátorské stanice

Softvér operátorskej stanice poskytuje priateľské rozhranie pre obsluhujúci personál ovládajúci prevádzku automatizovaného technologického komplexu. Operátorské stanice disponujú vyspelými prostriedkami operatívneho dispečerského riadenia, ako aj veľkokapacitnými pamäťovými zariadeniami na organizovanie krátkodobých a dlhodobých archívov stavu parametrov objektu technologického riadenia a úkonov prevádzkového personálu.

V prípade veľkých informačných tokov, ktoré sú uzavreté pre obsluhujúci personál, je vhodné zorganizovať niekoľko operátorských staníc s vyčlenením samostatného databázového servera a prípadne komunikačného servera.

Operátorská stanica spravidla priamo neovplyvňuje samotný objekt riadenia - prijíma informácie z technologických staníc a tiež prenáša pokyny pre obsluhujúci personál alebo úlohy (nastavenia) dozorného riadenia, generované automaticky alebo poloautomaticky. Tvorí sa pracovisko prevádzkovateľa komplexného objektu, akým je napríklad kotolňa.

Vytváraný automatizovaný riadiaci systém počíta s vybudovaním inteligentnej nadstavby, ktorá by mala nielen sledovať poruchy vyskytujúce sa v systéme a reagovať na ne, ale aj predvídať vznik mimoriadnych situácií a blokovať ich vznik. Pri zmene topológie tepelnej siete a dynamiky jej procesov je možné adekvátne meniť štruktúru distribuovaného riadiaceho systému pridávaním nových regulačných staníc a (alebo) zmenou softvérových objektov bez zmeny konfigurácie zariadení existujúcich staníc.

Účinnosť APCS systému zásobovania teplom

Analýza prevádzkových skúseností automatizovaných systémov riadenia procesov pre podniky dodávajúce teplo 1 v niekoľkých mestách v Bielorusku a Rusku, ktorá sa uskutočnila za posledných dvadsať rokov, im ukázala. ekonomická efektívnosť a potvrdili životaschopnosť prijaté rozhodnutia architektúra, softvér a hardvér.

Tieto systémy svojimi vlastnosťami a charakteristikami spĺňajú požiadavky ideológie inteligentných sietí. Napriek tomu sa neustále pracuje na zlepšovaní a vývoji vyvinutých automatizovaných riadiacich systémov. Zavedením automatizovaných systémov riadenia procesov zásobovania teplom sa zvyšuje spoľahlivosť a efektívnosť prevádzky CZT. Hlavná úspora palivových a energetických zdrojov je určená optimalizáciou tepelno-hydraulických režimov vykurovacích sietí, prevádzkových režimov hlavných a pomocných zariadení zdrojov tepla, čerpacích staníc a vykurovacích miest.

Literatúra

1. Gromov N.K. Mestské vykurovacie systémy. M.: Energia, 1974. 256 s.
2. Popyrin L. S. Výskum systémov zásobovania teplom. M. : Nauka, 1989. 215 s.
3. Ionin A. A. Spoľahlivosť systémov tepelných sietí. Moskva: Stroyizdat, 1989. 302 s.
4. Monakhov G. V. Modelovanie režimov riadenia tepelných sietí M.: Energoatomizdat, 1995. 224 s.
5. Sednin VA Teória a prax vytvárania automatizovaných riadiacich systémov dodávky tepla. Minsk: BNTU, 2005. 192 s.
6. Sednin V. A. Implementácia automatizovaných systémov riadenia procesov ako základný faktor pri zlepšovaní spoľahlivosti a efektívnosti systémov zásobovania teplom // Technológia, vybavenie, kvalita. So. mater. Bieloruské priemyselné fórum 2007, Minsk, 15. – 18. máj 2007 / Expoforum – Minsk, 2007, s. 121 – 122.
7. Sednin V. A. Optimalizácia parametrov teplotného grafu dodávky tepla vo vykurovacích systémoch // Energetika. Správy o vyššej vzdelávacie inštitúcie a energetické združenia SNŠ. 2009. Číslo 4. S. 55–61.
8. Sednin V. A. Koncepcia vytvorenia automatizovaného systému riadenia procesov pre tepelné siete Minsk / V. A. Sednin , A. V. Sednin, E. O. Voronov // Zlepšenie účinnosti energetických zariadení: Zborník príspevkov z vedeckej a praktickej konferencie, v 2. v. T. 2. 2012. S. 481–500.

1 Vytvoril tím výskumu a vývoja inovačného centra automatizované riadiace systémy v tepelnej energetike a priemysle Bieloruskej národnej technickej univerzity.

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 kompletné riešenie pre tvorbu jednotný systém riadenie mestských systémov 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. Príjem jednotlivých vykurovacích bodov termálna energia zo stanice ústredného kúrenia a zabezpečenie dodávky tepla do zariadenia.

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 ide o generálna oprava neoptimálna štruktúra systémov zásobovania teplom, 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 používajú kotly na rôzne druhy paliva. plynové turbíny A tak ďalej. 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 tepelných 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 súčasné náklady zvýšiť. správcovská spoločnosť. 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

Regulátor ITP 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. Moderný kontrolór ITP musí s týmto ovplyvňujúcim faktorom počítať. Zotrvačnosť budovy je určená hodnotou časovej konštanty budovy, ktorá sa pohybuje od 10 hodín pre panelové domy do 35 hodín pre murované domy. Regulátor IHS na základe časovej konštanty objektu určí takzvanú „kombinovanú“ vonkajšiu teplotu, ktorá sa používa ako korekčný signál v systéme automatickej regulácie 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 teplotného rozdielu medzi vratnou vodou primárneho okruhu a vykurovacieho okruhu regulátor zníži prietok vykurovacieho média v primárnom okruhu. Súčasne klesá aj špičkové zaťaženie (obr. 1).

Článok je venovaný využitiu SCADA systému Trace Mode na prevádzkové diaľkové ovládanie zariadení CZT v meste. Zariadenie, kde sa opísaný projekt realizoval, sa nachádza na juhu regiónu Archangeľsk (mesto Velsk). Projekt zabezpečuje operatívne monitorovanie a riadenie procesu prípravy a distribúcie tepla na vykurovanie a zásobovanie teplou vodou životne dôležitých zariadení mesta.

CJSC SpetsTeploStroy, Jaroslavľ

Vyhlásenie problému a potrebné funkcie systému

Cieľom, pred ktorým stála naša spoločnosť, bolo vybudovanie hlavnej siete na vykurovanie veľkej časti mesta pokrokovými stavebnými metódami, kde sa na vybudovanie siete použili predizolované potrubia. Na tento účel bolo vybudovaných pätnásť kilometrov hlavných vykurovacích sietí a sedem miest ústredného kúrenia (CHP). Účel ústredne - pomocou prehriatej vody z GT-CHP (podľa harmonogramu 130/70 °С) pripravuje nosič tepla pre vnútroštvrťové vykurovacie siete (podľa harmonogramu 95/70 °С) a ohrieva vodu až na 60 °С pre potreby zásobovania teplou vodou pre domácnosť (zásobovanie teplou vodou), TsTP funguje na nezávislej, uzavretej schéme.

Pri zadávaní úlohy boli zohľadnené mnohé požiadavky, ktoré zabezpečujú energeticky úsporný princíp prevádzky KGJ. Tu sú niektoré z najdôležitejších:

Vykonávať reguláciu vykurovacieho systému v závislosti od počasia;

Udržiavať parametre TÚV na danej úrovni (teplota t, tlak P, prietok G);

Udržiavajte na danej úrovni parametre chladiacej kvapaliny na vykurovanie (teplota t, tlak P, prietok G);

Obchodné meranie tepelnej energie a nosiča tepla organizovať v súlade s platnými predpismi normatívne dokumenty(ND);

Zabezpečte čerpadlá ATS (automatický prenos rezervy) (sieť a zásobovanie teplou vodou) s vyrovnaním zdroja motora;

Vykonajte opravu hlavných parametrov podľa kalendára a hodín reálneho času;

Vykonajte pravidelný prenos údajov do riadiacej miestnosti;

Vykonávať diagnostiku meracích prístrojov a prevádzkových zariadení;

Nedostatok personálu v službe na centrále ústredného kúrenia;

Monitorujte a okamžite informujte personál údržby o výskyte núdzových situácií.

V dôsledku týchto požiadaviek boli určené funkcie vytváraného prevádzkovo-diaľkového riadiaceho systému. Boli vybrané hlavné a pomocné prostriedky automatizácie a prenosu dát. Na zabezpečenie prevádzkyschopnosti systému ako celku bol zvolený SCADA systém.

Potrebné a postačujúce funkcie systému:

1_Informačné funkcie:

Meranie a kontrola technologických parametrov;

Signalizácia a registrácia odchýlok parametrov od stanovených limitov;

Vytváranie a vydávanie prevádzkových údajov personálu;

Archivácia a prezeranie histórie parametrov.

2_Ovládacie funkcie:

Automatická regulácia dôležitých parametrov procesu;

Diaľkové ovládanie periférnych zariadení (čerpadlá);

Technologická ochrana a blokovanie.

3_Servisné funkcie:

Autodiagnostika softvérového a hardvérového komplexu v reálnom čase;

Prenos údajov do dispečingu podľa plánu, na požiadanie a v prípade núdze;

Testovanie prevádzkyschopnosti a správneho fungovania výpočtových zariadení a vstupno/výstupných kanálov.

Čo ovplyvnilo výber nástrojov automatizácie

a softvér?

Výber základných automatizačných nástrojov bol založený najmä na troch faktoroch – tým je cena, spoľahlivosť a univerzálnosť nastavení a programovania. Pre samostatnú prácu v centrále ústredného kúrenia a pre prenos dát boli teda zvolené voľne programovateľné regulátory série PCD2-PCD3 od Saia-Burgess. Na vytvorenie riadiacej miestnosti bol zvolený domáci SCADA systém Trace Mode 6. celulárna komunikácia: použiť normálny hlasový kanál na prenos dát a SMS správy na rýchle upovedomenie personálu o vzniku núdzových situácií.

Aký je princíp fungovania systému

a vlastnosti implementácie kontroly v režime sledovania?

Ako v mnohých podobných systémoch, riadiace funkcie pre priamy vplyv na regulačné mechanizmy sú zverené nižšej úrovni a už riadenie celého systému ako celku je prenesené na vyššiu. Zámerne vynechávam popis práce nižšej úrovne (ovládačov) a procesu prenosu dát a prejdem rovno k popisu tej hornej.

Pre jednoduché použitie je dispečing vybavený osobný počítač(PC) s dvoma monitormi. Údaje zo všetkých bodov sa zhromažďujú na dispečerskom ovládači a prenášajú sa cez rozhranie RS-232 na OPC server bežiaci na PC. Projekt je implementovaný v režime sledovania verzie 6 a je navrhnutý pre 2048 kanálov. Toto je prvá etapa implementácie opísaného systému.

Charakteristickým rysom implementácie úlohy v režime sledovania je pokus o vytvorenie rozhrania s viacerými oknami so schopnosťou monitorovať proces dodávky tepla v režime on-line, a to na diagrame mesta aj na mnemotechnických diagramoch vykurovacích bodov. . Využitie viacokenného rozhrania umožňuje riešiť problémy so zobrazovaním veľkého množstva informácií na dispečerskom displeji, ktoré by malo byť dostatočné a zároveň nie nadbytočné. Princíp rozhrania viacerých okien umožňuje prístup k ľubovoľným parametrom procesu v súlade s hierarchickou štruktúrou okien. To tiež zjednodušuje implementáciu systému v zariadení, pretože takéto rozhranie vzhľad veľmi podobný rozšíreným produktom rodiny Microsoft a má podobnú výbavu menu a panely nástrojov, ktoré pozná každý používateľ osobného počítača.

Na obr. 1 zobrazuje hlavnú obrazovku systému. Schematicky zobrazuje hlavnú vykurovaciu sieť s vyznačením zdroja tepla (KVET) a bodov ústredného vykurovania (od prvého po siedmy). Na obrazovke sa zobrazujú informácie o vzniku havarijných situácií na zariadeniach, aktuálna vonkajšia teplota vzduchu, dátum a čas posledného prenosu dát z každého bodu. Objekty zásobovania teplom sú vybavené kontextovými nápovedami. Keď nastane abnormálna situácia, objekt na diagrame začne „blikať“ a v správe o alarme sa vedľa dátumu a času prenosu údajov zobrazí záznam udalosti a červený blikajúci indikátor. Je možné zobraziť zväčšené tepelné parametre pre KGJ a pre celú tepelnú sieť ako celok. Za týmto účelom deaktivujte zobrazenie zoznamu hlásení alarmov a varovaní (tlačidlo „OTiP“).

Ryža. jeden. Hlavná obrazovka systému. Schéma umiestnenia zariadení na dodávku tepla v meste Velsk

Existujú dva spôsoby, ako prejsť na mnemotechnickú schému vykurovacieho bodu - musíte kliknúť na ikonu na mape mesta alebo na tlačidlo s nápisom vykurovacieho bodu.

Na druhej obrazovke sa otvorí mnemotechnická schéma rozvodne. To sa robí tak pre pohodlie monitorovania špecifickej situácie na centrále ústredného kúrenia, ako aj pre monitorovanie celkového stavu systému. Na týchto obrazovkách sú v reálnom čase vizualizované všetky ovládané a nastaviteľné parametre, vrátane parametrov, ktoré sú odčítané z meračov tepla. Všetky technologické vybavenie a meracie prístroje sú vybavené vyskakovacími radami v súlade s technickou dokumentáciou.

Obraz zariadení a automatizačných prostriedkov na mnemotechnickom diagrame sa čo najviac približuje skutočnému pohľadu.

Na ďalšej úrovni rozhrania s viacerými oknami môžete priamo riadiť proces prenosu tepla, meniť nastavenia, zobrazovať charakteristiky prevádzkového zariadenia a sledovať parametre v reálnom čase s históriou zmien.

Na obr. 2 je znázornené rozhranie obrazovky na prezeranie a správu hlavných automatizačných nástrojov (riadiaci regulátor a merač tepla). Na obrazovke správy kontroléra je možné meniť telefónne čísla na odosielanie SMS správ, zakázať alebo povoliť zasielanie tiesňových a informačných správ, kontrolovať frekvenciu a množstvo prenášaných dát a nastavovať parametre pre autodiagnostiku meracích prístrojov. Na obrazovke merača tepla môžete prezerať všetky nastavenia, meniť dostupné nastavenia a ovládať režim výmeny údajov s regulátorom.

Ryža. 2. Ovládacie obrazovky pre kalkulačku tepla Vzlet TSRV a ovládač PCD253

Na obr. 3 sú zobrazené vysúvacie panely pre ovládacie zariadenia (regulačný ventil a skupiny čerpadiel). Zobrazuje aktuálny stav tohto zariadenia, podrobnosti o chybách a niektoré parametre potrebné na autodiagnostiku a overenie. Takže pre čerpadlá sú tlak pri chode nasucho, MTBF a oneskorenie spustenia veľmi dôležité parametre.

Ryža. 3. Ovládací panel pre skupiny čerpadiel a regulačný ventil

Na obr. 4 sú zobrazené obrazovky pre sledovanie parametrov a regulačných slučiek v grafickej podobe s možnosťou zobrazenia histórie zmien. Všetky riadené parametre výmenníkovej stanice sú zobrazené na obrazovke parametrov. Sú zoskupené podľa fyzikálneho významu (teplota, tlak, prietok, množstvo tepla, tepelný výkon, osvetlenie). Všetky regulačné slučky s parametrami sú zobrazené na obrazovke regulačných slučiek a zobrazené súčasná hodnota parameter, daný s prihliadnutím na mŕtvu zónu, polohu ventilu a zvolený zákon regulácie. Všetky tieto údaje na obrazovkách sú rozdelené na stránky, podobne ako všeobecne akceptovaný dizajn v aplikáciách Windows.

Ryža. 4. Obrazovky pre grafické zobrazenie parametrov a regulačných slučiek

Všetky obrazovky je možné presúvať po priestore dvoch monitorov a zároveň vykonávať viacero úloh súčasne. Všetky potrebné parametre pre bezproblémovú prevádzku rozvodu tepla sú dostupné v reálnom čase.

Ako dlho bol systém vo vývoji?koľko tam bolo vývojárov?

Základná časť dispečerského a riadiaceho systému v Trace Mode bola vyvinutá v priebehu jedného mesiaca autorom tohto článku a spustená v meste Velsk. Na obr. je prezentovaná fotografia z dočasného dispečingu, kde je systém inštalovaný a prebieha skúšobná prevádzka. Momentálne naša organizácia uvádza do prevádzky ešte jedno vykurovacie miesto a núdzový zdroj tepla. Práve v týchto zariadeniach sa navrhuje špeciálna dozorňa. Po jeho uvedení do prevádzky bude do systému zaradených všetkých osem vykurovacích bodov.

Ryža. 5. Dočasné pracovisko dispečera

Pri prevádzke automatizovaného systému riadenia procesov vznikajú rôzne pripomienky a priania zo strany dispečingu. Neustále teda prebieha proces aktualizácie systému s cieľom zlepšiť prevádzkové vlastnosti a pohodlie dispečera.

Aký je efekt zavedenia takéhoto systému riadenia?

Výhody a nevýhody

Autor si v tomto článku nekladie za úlohu hodnotiť ekonomický efekt zavedenia systému manažérstva v číslach. Úspory sú však zrejmé z dôvodu zníženia počtu zamestnancov podieľajúcich sa na údržbe systému a výrazného zníženia počtu nehôd. Okrem toho je zrejmý vplyv na životné prostredie. Treba tiež poznamenať, že zavedenie takéhoto systému vám umožňuje rýchlo reagovať a eliminovať situácie, ktoré môžu viesť k nepredvídaným následkom. Doba návratnosti celého komplexu prác (výstavba teplovodu a vykurovacích bodov, montáž a uvedenie do prevádzky, automatizácia a dispečing) pre zákazníka bude 5-6 rokov.

Výhody fungujúceho riadiaceho systému možno uviesť:

Vizuálna prezentácia informácií na grafickom obrázku objektu;

Čo sa týka animačných prvkov, tie boli do projektu pridané špeciálnym spôsobom, aby sa zlepšil vizuálny efekt sledovania programu.

Perspektívy rozvoja systému