Acasă Contabilitate Sistem de control al sistemului de alimentare cu căldură. Sistem automatizat pentru controlul online și de la distanță al procesului de alimentare cu căldură

Sistem de control al sistemului de alimentare cu căldură. Sistem automatizat pentru controlul online și de la distanță al procesului de alimentare cu căldură

Orez. 6. Linie cu două fire cu două fire corona la distanțe diferite între ele

16 m; 3 - bn = 8 m; 4 - b,

BIBLIOGRAFIE

1. Efimov B.V. Tunetul flutură în linii aeriene. Apatite: Editura KSC RAS, 2000. 134 p.

2. Kostenko M.V., Kadomskaya K.P., Levinshgein M.L., Efremov I.A. Supratensiune și protecție împotriva acesteia în

transmisii de putere aeriană și prin cablu de înaltă tensiune. L.: Nauka, 1988. 301 p.

A.M. Prohorenkov

METODE PENTRU CONSTRUIREA UNUI SISTEM AUTOMAT PENTRU CONTROLUL DISTRIBUIT AL ALIMENTĂRII ÎN CĂLDURĂ ORAȘĂ

Probleme de implementare a tehnologiilor de economisire a resurselor în Rusia modernă se acordă o atenție considerabilă. Aceste probleme sunt deosebit de acute în regiunile din nordul îndepărtat. Ca combustibil pentru cazanele din oraș, se folosește păcură, care este livrată cu trenul din regiunile centrale ale Rusiei, ceea ce crește semnificativ costul energiei termice generate. Durată

Sezonul de încălzire în Arctica este cu 2-2,5 luni mai lung în comparație cu regiunile centrale ale țării, ceea ce se datorează condițiilor climatice din Nordul Îndepărtat. În același timp, întreprinderile de energie termică trebuie să producă cantitatea necesară de căldură sub formă de abur, apa fierbinte la anumiţi parametri (presiune, temperatură) pentru a asigura funcţionarea tuturor infrastructurilor urbane.

Reducerea costului de generare a energiei termice furnizată consumatorilor este posibilă numai prin arderea economică a combustibilului, utilizare rațională energie electrică pentru nevoile proprii ale întreprinderilor, minimizarea pierderilor de căldură în zonele de transport (rețele de încălzire a orașului) și consum (clădiri, întreprinderi orășenești), precum și reducerea numărului de personal de servicii în zonele de producție.

Rezolvarea tuturor acestor probleme este posibilă doar prin introducerea de noi tehnologii, echipamente, mijloace tehnice management pentru a asigura eficiență economică activitatea întreprinderilor de energie termică, precum și îmbunătățirea calității managementului și funcționării sistemelor de energie termică.

Formularea problemei

Una dintre sarcinile importante în domeniul încălzirii urbane este crearea de sisteme de alimentare cu căldură cu funcționare paralelă a mai multor surse de căldură. Sisteme moderne termoficare orașele s-au dezvoltat ca sisteme foarte complexe, distribuite spațial, cu circulație închisă. Consumatorii, de regulă, nu au proprietatea de autoreglare; lichidul de răcire este distribuit prin preinstalare special concepute (pentru unul dintre moduri) rezistențe hidraulice constante [1]. În acest sens, natura aleatorie a selecției energiei termice de către consumatorii de abur și apă caldă duce la procese tranzitorii complexe dinamice în toate elementele sistemului de energie termică (TES).

Monitorizarea operațională a stării obiectelor aflate la distanță și gestionarea echipamentelor situate la punctele controlate (CP) este imposibilă fără dezvoltarea unui sistem automatizat pentru controlul dispecerării și gestionarea punctelor centrale de încălzire și a stațiilor de pompare (ASDC și U TsTP și PS) din oraș. Prin urmare, unul dintre problemele actuale este gestionarea fluxurilor de energie termică, luând în considerare caracteristicile hidraulice atât ale rețelelor de încălzire în sine, cât și ale consumatorilor de energie. Necesită rezolvarea problemelor asociate cu crearea sistemelor de alimentare cu căldură, unde funcționează în paralel

mai multe surse de căldură (stații termice - TS)) funcționează în total retea de incalzire orașe și program general sarcina termica. Astfel de sisteme fac posibilă economisirea combustibilului în timpul încălzirii, creșterea gradului de încărcare a echipamentelor principale și operarea unităților de cazan în moduri cu valori optime de eficiență.

Rezolvarea problemelor de control optim procese tehnologice incalzire cazane

Pentru a rezolva problemele de control optim al proceselor tehnologice ale cazanului de încălzire „Nord” a Întreprinderii Regionale de Stat de Termoenergie (GOTEP) „TEKOS”, în cadrul unui grant din Programul pentru importul de economisire a energiei și Echipamente și materiale de protecție a mediului (PIEPOM) ale Comitetului ruso-american, echipamentul a fost furnizat (finanțat de guvernul SUA). Acest echipament și proiectat pentru el software a făcut posibilă rezolvarea unei game largi de probleme de reconstrucție la întreprinderea de bază GOTEP „TEKOS”, iar rezultatele obținute urmau să fie replicate la întreprinderile de termoficare din regiune.

Baza pentru reconstrucția sistemelor de control pentru unitățile de cazan ale vehiculului a fost înlocuirea echipamentelor de automatizare învechite pentru panoul de control central și sisteme locale control automat pe un microprocesor modern sistem distribuit management. Sistemul de control distribuit implementat pentru unitățile cazanului bazat pe sistemul cu microprocesor (MPS) TDC 3000-S (Supper) de la Honeywell a oferit un sistem unificat soluție cuprinzătoare să implementeze toate funcțiile sistemului pentru controlul proceselor tehnologice ale vehiculului. MPS de operare are calități valoroase: simplitatea și claritatea dispoziției funcțiilor de control și operare; flexibilitate în îndeplinirea tuturor cerințelor procesului, ținând cont de indicatorii de fiabilitate (funcționarea în modul de așteptare „fierbinte” al celui de-al doilea computer și al unității de control), disponibilitate și eficiență; acces ușor la toate datele sistemului; ușurința de a schimba și extinde funcțiile de serviciu fără a afecta negativ sistemul;

calitate îmbunătățită a prezentării informațiilor într-o formă convenabilă pentru luarea deciziilor (interfață prietenoasă a operatorului inteligent), care ajută la reducerea erorilor din partea personalului operațional la operarea și monitorizarea proceselor vehiculului; crearea computerizată a documentației sistemului de control automat al procesului; pregătirea operațională crescută a unității (rezultatul autodiagnosticării sistemului de control); perspectivele sistemului cu grad înalt inovaţie. Sistemul TDC 3000 - S (Fig. 1) are capacitatea de a conecta controlere PLC externe de la alți producători (această caracteristică este realizată cu prezența unui modul gateway PLC). Sunt afișate informații de la controlerele PLC

apare în TOS sub forma unei matrice de puncte, accesibile pentru citire și scriere din programele utilizatorului. Acest lucru face posibilă utilizarea stațiilor de intrare/ieșire distribuite instalate în imediata apropiere a obiectelor gestionate pentru a colecta date și a transmite date către TOC printr-un cablu de informații folosind unul dintre protocoalele standard. Această opțiune vă permite să integrați noi obiecte de control, inclusiv sistem automatizat controlul expedierii și gestionarea unităților centrale de încălzire și a stațiilor de pompare (ASDKiU TsTPiNS), în sistemul de control al proceselor automatizat existent al întreprinderii, fără modificări externe pentru utilizatori.

Local rețea de calculatoare

Statii universale

Istoric aplicat pe calculator

modul modul gateway

Rețeaua locală management

Trunk Gateway

I Rezervă (ARMM)

Modul de îmbunătățire. manager de proces ovated (ARMM)

Rețea universală de control

Controlere I/O

Trasee de cablu 4-20 mA

Stație de intrare/ieșire SIMATIC ET200M.

Controlere I/O

Rețea de dispozitive PLC (PROFIBUS)

Cablu de 4-20 mA

Senzori de debit

Senzori de temperatura

Senzori de presiune

Analizoare

Regulatoare

Statii de frecventa

Supape

Senzori de debit

Senzori de temperatura

Senzori de presiune

Analizoare

Regulatoare

Statii de frecventa

Supape

Orez. 1. Colectarea informațiilor de către stațiile PLC distribuite, transferarea acestora către TDC3000-S pentru vizualizare și procesare cu emiterea ulterioară a semnalelor de control

Studiile experimentale efectuate au arătat că procesele care au loc într-un cazan cu abur în modurile sale de funcționare sunt de natură aleatorie și sunt nestaționare, ceea ce este confirmat de rezultatele prelucrărilor matematice și ale analizei statistice. Ținând cont de natura aleatorie a proceselor care au loc într-un cazan cu abur, estimările deplasării așteptării matematice (ME) M(t) și dispersia 5 (?) de-a lungul coordonatelor principale de control au fost luate ca măsură de evaluare a calității. de control:

Em, (t) 2 MZN (t) - MrN (t) ^ gMikh (t) ^ min

unde Mzn(t), Mmn(t) - MO specificat și curent al parametrilor principali reglabili ai cazanului de abur: cantitatea de aer, cantitatea de combustibil, precum și producția de abur a cazanului.

s 2 (t) = 8|v (t) - q2N (t) ^ s^ (t) ^ min, (2)

unde 52Tn, 5zn2(t) sunt dispersia curentă și specificată a principalilor parametri controlați ai cazanului de abur.

Apoi criteriul de calitate al controlului va avea forma

Jn = I [avMy(t) + ßsö;, (t)] ^ min, (3)

unde n = 1, ...,j; - ß - coeficienți de ponderare.

În funcție de modul de funcționare al cazanului (reglare sau de bază), trebuie formată o strategie optimă de control.

Pentru modul de reglare de funcționare al unui cazan cu abur, strategia de control ar trebui să vizeze menținerea constantă a presiunii în colectorul de abur, indiferent de consumul de abur al consumatorilor de energie termică. Pentru acest mod de funcționare, o estimare a deplasării MO a presiunii aburului în colectorul principal de abur este luată ca măsură a calității controlului sub forma

er (/) = Рг(1) - Рт () ^Б^ (4)

unde HP, Рт(0 - valorile medii date și curente ale presiunii aburului în colectorul principal de abur.

Deplasarea presiunii aburului în colectorul principal de abur prin dispersie, ținând cont de (4) are forma

(0 = -4r(0 ^^ (5))

unde (UrzOO, art(0 - dat și dispersia presiunii curente.

Pentru ajustarea coeficienților de transfer ai regulatoarelor de circuit ale sistemului de control al cazanului multiconectat au fost utilizate metode de logică neclară.

În timpul funcționării de probă a cazanelor automate de abur, acumulate material statistic, care a făcut posibilă obținerea (cu funcționarea centralelor neautomatizate) de caracteristici ale eficienței tehnico-economice a introducerii de noi metode și controale și continuarea lucrărilor de reconstrucție la alte cazane. Astfel, în perioada de funcționare de șase luni a cazanelor de abur neautomatizate nr. 9 și 10, precum și a cazanelor automate de abur nr. 13 și 14, s-au obținut rezultatele, care sunt prezentate în tabelul 1.

Determinarea parametrilor pentru încărcarea optimă a unei stații termice

Pentru a determina sarcina optimă a vehiculului, este necesar să se cunoască caracteristicile energetice ale generatoarelor de abur ale acestora și ale camerei cazanului în ansamblu, care reprezintă relația dintre cantitatea de combustibil furnizată și căldura primită.

Algoritmul pentru găsirea acestor caracteristici include următorii pași:

tabelul 1

Indicatori de performanță a cazanului

Denumirea indicatorului Valoarea indicatoarelor de muls din cazan

№9-10 № 13-14

Producție de căldură, Gcal Consum de combustibil, t Rată specifică de consum de combustibil pentru producerea a 1 Gcal de energie termică, kg echivalent combustibil standard^cal 170.207 20.430 120,03 217.626 24.816 114,03

1. Determinarea performanței termice a cazanelor pentru diferite moduri de încărcare ale funcționării acestora.

2. Determinarea pierderilor de căldură A(), luând în considerare randamentul cazanelor și sarcina utilă a acestora.

3. Determinarea caracteristicilor de sarcină ale unităților de cazan în intervalul de schimbare a acestora de la minim admisibil la maxim.

4. Pe baza modificării pierderilor totale de căldură în cazanele cu abur, determinați caracteristicile energetice ale acestora, reflectând consumul orar de combustibil standard, folosind formula 5 = 0,0342(0, + AC?).

5. Obținerea caracteristicilor energetice ale cazanelor (TS) folosind caracteristicile energetice ale cazanelor.

6. Formarea, ținând cont de caracteristicile energetice ale vehiculelor, deciziile de control cu privire la succesiunea și ordinea încărcării acestora în perioada de încălzire, precum și în timpul sezonului estival.

O altă problemă importantă a organizării funcționării paralele a surselor (TS) este identificarea factorilor care au un impact semnificativ asupra încărcăturii cazanelor și sarcinile sistemului de management al alimentării cu căldură de a furniza consumatorilor cantitatea necesară de energie termică atunci când este posibil. . costuri minime pentru producerea și transmiterea acestuia.

Soluția primei probleme se realizează prin legarea programelor de alimentare cu programele de utilizare a căldurii printr-un sistem de schimbătoare de căldură, soluția celei de-a doua este prin stabilirea corespondenței sarcinii termice a consumatorilor cu generarea acesteia, adică prin planificarea modificărilor de sarcină. și reducerea pierderilor în timpul transferului de energie termică. Asigurarea coordonării aprovizionării cu energie termică și a programelor de utilizare ar trebui realizată prin utilizarea automatizării locale în stadii intermediare de la sursele de energie termică la consumatorii săi.

Pentru a rezolva a doua problemă, se propune implementarea unor funcții de evaluare a sarcinii planificate a consumatorilor, ținând cont de capacitățile fezabile din punct de vedere economic ale surselor de energie (ES). Această abordare este posibilă folosind metode management situațional bazat pe implementarea algoritmilor cu logica fuzzy. Principalul factor care are un impact semnificativ asupra

Sarcina termică a cazanelor este acea parte a acesteia care este utilizată pentru încălzirea clădirilor și pentru alimentarea cu apă caldă. Debitul mediu de căldură (în wați) utilizat pentru încălzirea clădirilor este determinat de formulă

unde /ot este temperatura medie exterioară pentru o anumită perioadă; g( - temperatura medie a aerului interior al încăperii încălzite (temperatura care trebuie menținută la un anumit nivel); /0 - temperatura calculată a aerului exterior pentru proiectarea încălzirii;<70 - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых и общественных зданий в Ваттах на 1 м площади здания при температуре /0; А - общая площадь здания; Кх - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий (при отсутствии конкретных данных его можно считать равным 0,25).

Din formula (6) este clar că sarcina termică pentru încălzirea clădirilor este determinată în principal de temperatura aerului exterior.

Debitul mediu de căldură (în wați) pentru alimentarea cu apă caldă a clădirilor este determinat de expresie

1,2sh(a + ^)(55 - ^) p

YT " . " _ Cu"

unde t este numărul de consumatori; a este rata consumului de apă pentru alimentarea cu apă caldă la o temperatură de +55 °C de persoană pe zi în litri; b - rata consumului de apă pentru alimentarea cu apă caldă, consumată în clădiri publice, la o temperatură de +55 ° C (luat egal cu 25 litri pe zi de persoană); c este capacitatea termică a apei; /x este temperatura apei reci (de la robinet) în timpul perioadei de încălzire (presupusă egală cu +5 °C).

Analiza expresiei (7) a arătat că la calcul, sarcina medie de căldură pe alimentarea cu apă caldă se dovedește a fi constantă. Extragerea efectivă a energiei termice (sub formă de apă caldă de la robinet), spre deosebire de valoarea calculată, este aleatorie în natură, ceea ce este asociat cu o creștere a colectării de apă caldă dimineața și seara și o scaderea extractiei in timpul zilei si noptii. În fig. 2, 3 prezintă grafice ale modificărilor

Ulei 012 013 014 015 016 017 018 019 1 111 112 113 114 115 116 117 118 119 2 211 212 213 214 215 113 114 115 116 117 118 119 2 211 212 213 214 215 213 213 213 213 314 315 316 317

zile ale lunii

Orez. 2. Graficul modificărilor temperaturii apei în centrala termică N9 5 (7 - apă directă din cazan,

2 - trimestrial direct, 3 - apa pentru alimentarea cu apa calda, 4 - trimestrial invers, 5 - apa retur cazan) si temperaturile aerului exterior (6) pentru perioada 1 februarie - 4 februarie 2009

presiunea și temperatura apei calde pentru centrala termică nr. 5, care au fost obținute din arhiva SDKi a centralei de încălzire și încălzire din Murmansk.

Odată cu debutul zilelor calde, când temperatura mediului nu scade sub +8 °C timp de cinci zile, sarcina de încălzire a consumatorilor este oprită, iar rețeaua de încălzire funcționează pentru nevoile de alimentare cu apă caldă. Debitul mediu de căldură către ACM în perioada de neîncălzire se calculează folosind formula

unde este temperatura apei reci (de la robinet) în timpul perioadei de neîncălzire (presupusă a fi +15 °C); p este un coeficient care ține cont de modificarea consumului mediu de apă pentru alimentarea cu apă caldă în perioada de neîncălzire în raport cu perioada de încălzire (0,8 - pentru sectorul locuințe și servicii comunale, 1 - pentru întreprinderi).

Luând în considerare formulele (7), (8), sunt calculate grafice ale sarcinii termice a consumatorilor de energie, care stau la baza construirii sarcinilor pentru reglarea centralizată a furnizării de energie termică a vehiculului.

Sistem automat de control al dispecerelor și gestionarea punctelor centrale de încălzire și a stațiilor de pompare ale orașului

O caracteristică specifică a orașului Murmansk este că este situat pe o zonă deluroasă. Altitudinea minimă este de 10 m, cea maximă este de 150 m. În legătură cu aceasta, rețelele de încălzire au un grafic piezometric greu. Datorită presiunii crescute a apei în tronsoanele inițiale, rata accidentelor (rupturi de conducte) crește.

Pentru monitorizarea operațională a stării obiectelor de la distanță și controlul echipamentelor situate în punctele controlate (CP),

Orez. 3. Graficul modificărilor presiunii apei în centrala termică nr. 5 pentru perioada 1 februarie - 4 februarie 2009: 1 - apă pentru alimentare cu apă caldă, 2 - apă directă la cazan, 3 - trimestrial direct, 4 - trimestrial invers ,

5 - rece, 6 - retur apa cazanului

a fost dezvoltat de ASDKiUTsTPiNS din orașul Murmansk. Punctele controlate, unde au fost instalate echipamente de telemecanică în timpul lucrărilor de reconstrucție, sunt situate la o distanță de până la 20 km de întreprinderea principală. Comunicarea cu echipamentul de telemecanica de la punctul de control se realizeaza printr-o linie telefonica dedicata. Camerele centrale de cazane (CHP) și stațiile de pompare sunt clădiri separate în care sunt instalate echipamente tehnologice. Datele de la centrul de control ajung la centrul de control (în PCARM al dispecerului), situat pe teritoriul Severnaya TS al întreprinderii TEKOS și la serverul TS, după care devin disponibile utilizatorilor rețelei locale de calculatoare a întreprinderii pentru a rezolva problemele lor de producție.

În conformitate cu sarcinile rezolvate cu ajutorul ASDKiUTsTPiNS, complexul are o structură pe două niveluri (Fig. 4).

Nivelul 1 (superior, grup) - consola dispecerului. La acest nivel sunt implementate următoarele funcții: controlul centralizat și controlul de la distanță al proceselor tehnologice; afișarea datelor pe afișajul panoului de control; formarea si emiterea de

chiar documentare; generarea de sarcini în sistemul de control industrial al întreprinderii pentru a gestiona modurile de funcționare paralelă ale stațiilor termice ale orașului pe rețeaua generală de încălzire a orașului; accesul utilizatorilor rețelei locale a întreprinderii la baza de date a proceselor tehnologice.

Nivelul 2 (local, local) - echipamente panou de control cu senzori (alarme, măsurători) și actuatoare finale amplasate pe acestea. La acest nivel sunt implementate funcțiile de colectare și prelucrare primară a informațiilor și emiterea de acțiuni de control asupra actuatoarelor.

Funcții îndeplinite de ASDKiUTsTPiNS ale orașului

Funcții de informare: monitorizarea citirilor de la senzori de presiune, temperatură, debit de apă și monitorizarea stării actuatoarelor (pornit/oprit, deschis/închis).

Funcții de control: controlul pompelor de rețea, al pompelor de apă caldă și al altor echipamente tehnologice ale camerei de control.

Funcții de vizualizare și înregistrare: toți parametrii de informare și parametrii de alarmă sunt afișați pe tendințele și diagramele mnemonice ale stației operator; toate informatiile

PC statie de lucru dispecer

Adaptor ShV/K8-485

Linii telefonice dedicate

Controlorii

Orez. 4. Schema structurală a complexului

parametrii, parametrii de alarma, comenzile de control sunt inregistrate in baza de date periodic, precum si in cazurile de modificari de stare.

Functii de alarma: intrerupere de curent la punctul de control; declanșarea senzorului de inundație la punctul de control și a senzorului de securitate la punctul de control; alarma de la senzori de presiune limită (înaltă/joasă) din conducte și senzori pentru schimbări de urgență în starea actuatoarelor (pornit/oprit, deschis/închis).

Conceptul de sistem de sprijinire a deciziilor

Un sistem automat de control al proceselor (APCS) modern este un sistem de control om-mașină pe mai multe niveluri. Un dispecer într-un sistem automat de control al procesului pe mai multe niveluri primește informații de la un monitor de computer și acționează asupra obiectelor situate la o distanță considerabilă de el folosind sisteme de telecomunicații, controlere și actuatoare inteligente. Astfel, dispeceratul devine actorul principal în gestionarea procesului tehnologic al întreprinderii. Procesele tehnologice din ingineria energiei termice sunt potențial periculoase. Astfel, peste treizeci de ani, numărul accidentelor înregistrate se dublează aproximativ la fiecare zece ani. Se știe că, în condiții de echilibru ale sistemelor energetice complexe, erorile datorate inexactității datelor inițiale sunt de 82-84%, din cauza inexactității modelului - 14-15% și din cauza inexactității metodei - 2-3%. Datorită ponderii mari de eroare în datele inițiale, apare o eroare în calculul funcției obiectiv, ceea ce duce la o zonă semnificativă de incertitudine la alegerea modului optim de funcționare al sistemului. Aceste probleme pot fi eliminate dacă considerăm automatizarea nu doar ca o modalitate de a înlocui munca manuală direct în managementul producției, ci ca un mijloc de analiză, prognoză și management. Trecerea de la dispecerare la un sistem de suport decizional înseamnă o tranziție la o nouă calitate - un sistem inteligent de informare al întreprinderii. Baza oricărui accident (cu excepția dezastrelor naturale) este eroarea umană (operator). Unul dintre motivele pentru aceasta este abordarea veche, tradițională, a construirii sistemelor de control complexe, axată pe utilizarea celei mai noi tehnologii.

progrese tehnice și tehnologice subestimând în același timp nevoia de a folosi metode de control situațional, metode de integrare a subsistemelor de control, precum și construirea unei interfețe om-mașină eficientă concentrată pe o persoană (dispecer). Totodată, se preconizează transferarea funcțiilor dispecerului pentru analiza datelor, prognozarea situațiilor și luarea deciziilor adecvate către componentele sistemelor inteligente de suport a deciziilor (DSDS). Conceptul SPIR include o serie de mijloace unite printr-un scop comun - de a facilita adoptarea și implementarea unor decizii de management raționale și eficiente. SPIR este un sistem automat interactiv care acționează ca un intermediar inteligent care acceptă o interfață de utilizator în limbaj natural cu sistemul SCAOA și utilizează reguli de luare a deciziilor corespunzătoare modelului și bazei. Alături de aceasta, SPPIR îndeplinește și funcția de susținere automată a dispecerului în etapele analizei informațiilor, recunoașterii și prognozării situațiilor. În fig. Figura 5 prezintă structura SPIR, cu ajutorul căruia dispeceratul vehiculului controlează alimentarea cu căldură a microdistrictului.

Pe baza celor de mai sus, putem identifica mai multe variabile lingvistice neclare care afectează încărcarea vehiculului și, prin urmare, funcționarea rețelelor de încălzire. Aceste variabile sunt prezentate în tabel. 2.

În funcție de anotimp, ora zilei, ziua săptămânii, precum și de caracteristicile mediului extern, unitatea de evaluare a situației calculează starea tehnică și performanța necesară a surselor de energie termică. Această abordare face posibilă rezolvarea problemelor de economie de combustibil în timpul încălzirii centralizate, creșterea gradului de încărcare a echipamentelor principale și operarea cazanelor în moduri cu valori optime de eficiență.

Construirea unui sistem automatizat pentru controlul distribuit al alimentării cu căldură a orașului este posibilă în următoarele condiții:

implementarea sistemelor automate de control pentru centralele din cazane de încălzire. (Implementarea unui sistem automat de control al procesului la Severnaya TS

Orez. 5. Structura cazanului de incalzire SPIR a microraionului

masa 2

Variabile lingvistice care determină sarcina unei cazane de încălzire

Denumire Nume Interval de valori (set universal) Termeni

^lună Luna din ianuarie până în decembrie „ian”, „feb”, „martie”, „apr”, „mai”, „iunie”, „iulie”, „aug”, „sept”, „oct”, „noiembrie” , "dec"

T-week Ziua săptămânii de lucru sau zi liberă „de lucru”, „zi liberă”

TSug Ora zilei de la 00:00 la 24:00 „noapte”, „dimineață”, „ziua”, „seara”

t 1 n.v Temperatura aerului exterior de la -32 la +32 °C „dedesubt”, „-32”, „-28”, „-24”, „-20”, „-16”, „-12”, „- 8”, „^1”, „0”, „4”, „8”, „12”, „16”, „20”, „24”, „28”, „32”, „de mai sus”

1" în Viteza vântului de la 0 la 20 m/s „0”, „5”, „10”, „15”, „mai mare”

a asigurat o reducere a ratei consumului specific de combustibil pentru cazanele nr. 13.14 comparativ cu centralele nr. 9.10 cu 5,2%. Economiile de energie electrică după instalarea convertizoarelor vectoriale de frecvență pe acționările ventilatoarelor și evacuatoarelor de fum ale cazanului nr. 13 s-au ridicat la 36% (consum specific înainte de reconstrucție - 3,91 kWh/Gcal, după reconstrucție - 2,94 kWh/Gcal și pentru cazan).

Nr. 14 - 47% (consum specific de energie electrică înainte de reconstrucție - 7,87 kWh/Gcal, după reconstrucție - 4,79 kWh/Gcal));

dezvoltarea și implementarea ASDKiUTsTPiNS a orașului;

implementarea metodelor de suport informațional pentru operatorii TS și ASDKiUTsTPiNS ai orașului folosind conceptul SPIR.

BIBLIOGRAFIE

1. Shubin E.P. Probleme de bază în proiectarea sistemelor urbane de alimentare cu căldură. M.: Energie, 1979. 360 p.

2. Prokhorenkov A.M. Reconstrucția cazanelor de încălzire pe baza complexelor de informare și control // Știința producției. 2000. Nr 2. P. 51-54.

3. Prokhorenkov A.M., Sovlukov A.S. Modele fuzzy în sistemele de control ale proceselor tehnologice agregate de cazan // Computer Standards & Interfaces. 2002. Vol. 24. P. 151-159.

4. Mesarovic M., Mako D., Takahara Y. Teoria sistemelor ierarhice pe mai multe niveluri. M.: Mir, 1973. 456 p.

5. Prokhorenkov A.M. Metode de identificare a caracteristicilor aleatorii ale procesului în sistemele de procesare a informațiilor // IEEE Transactions on instrumentation and measurement. 2002. Vol. 51, Nr. 3. P. 492-496.

6. Prokhorenkov A.M., Kachala N.M. Prelucrarea semnalelor aleatorii în sistemele digitale de control industrial // Procesarea semnalelor digitale. 2008. Nr 3. P. 32-36.

7. Prokhorenkov A.M., Kachala N.M. Determinarea caracteristicilor de clasificare a proceselor aleatorii // Tehnici de măsurare. 2008. Vol. 51, nr. 4. P. 351-356.

8. Prokhorenkov A.M., Kachala N.M. Influența caracteristicilor de clasificare a proceselor aleatorii asupra acurateței prelucrării rezultatelor măsurătorilor // Tehnologia de măsurare. 2008. N° 8. P. 3-7.

9. Prokhorenkov A.M., Kachala N.M., Saburov I.V., Sovlukov A.S. Sistem informatic pentru analiza proceselor aleatorii în obiecte nestaționare // Proc. al treilea IEEE Int. Workshop on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (IDAACS"2005). Sofia, Bulgaria. 2005. P. 18-21.

10. Metode de control neuro-fuzzy și adaptativ robust / Ed. N.D. Egupova // M.: Editura MSTU im. N.E. Bauman, 2002". 658 p.

P. Prokhorenkov A.M., Kachala N.M. Eficacitatea algoritmilor adaptivi pentru reglarea regulatoarelor în sistemele de control este supusă influenței perturbațiilor aleatorii // BicrniK: Științific și Tehnic. j-l. Emisiune specială. Cerkasy State Technol. Univ.-Cerkassk. 2009. p. 83-85.

12. Prokhorenkov A.M., Saburov I.V., Sovlukov A.S. Menținerea datelor pentru procesele de luare a deciziilor sub control industrial // BicrniK: științific și tehnic. j-l. Emisiune specială. Cerkasy State Technol. univ. Cerkassk. 2009. p. 89-91.

1. Distribuția sarcinii termice a consumatorilor de energie termică din sistemul de alimentare cu căldură între sursele de energie termică care furnizează energie termică în acest sistem de alimentare cu căldură se realizează de către organismul autorizat în conformitate cu prezenta lege federală să aprobe schema de alimentare cu căldură. , prin introducerea de modificări anuale la schema de alimentare cu energie termică.

2. Pentru a distribui sarcina de căldură a consumatorilor de energie termică, toate organizațiile de furnizare de căldură care dețin surse de energie termică într-un anumit sistem de alimentare cu căldură sunt obligate să prezinte organismului autorizat în conformitate cu prezenta lege federală să aprobe schema de furnizare a căldurii, un aplicație care conține informații:

1) asupra cantității de energie termică pe care organizația de furnizare a căldurii se angajează să o furnizeze consumatorilor și organizațiilor de furnizare a căldurii într-un sistem de alimentare cu căldură dat;

2) asupra volumului de capacitate a surselor de energie termică pe care organizația de furnizare a căldurii se obligă să le mențină;

3) privind tarifele curente în domeniul furnizării de energie termică și prognoza costurilor variabile specifice pentru producția de energie termică, lichid de răcire și întreținere a energiei electrice.

3. Schema de furnizare a căldurii trebuie să definească condițiile în care este posibilă furnizarea de energie termică consumatorilor din diverse surse de energie termică, menținând în același timp fiabilitatea furnizării de căldură. Dacă există astfel de condiții, repartizarea încărcăturii termice între sursele de energie termică se realizează pe bază de concurență în conformitate cu criteriul costurilor minime specifice variabile pentru producerea energiei termice prin surse de energie termică, determinate în modul stabilit prin tarifare. cadru în domeniul furnizării de căldură, aprobat de Guvernul Federației Ruse, pe baza aplicațiilor organizațiilor care dețin surse de energie termică și standardelor luate în considerare la reglementarea tarifelor în domeniul furnizării de energie termică pentru perioada corespunzătoare de reglementare.

4. În cazul în care organizația de furnizare a căldurii nu este de acord cu distribuția sarcinii de căldură efectuată în schema de alimentare cu căldură, are dreptul de a contesta decizia cu privire la această distribuție luată de organismul autorizat în conformitate cu prezenta lege federală să aprobe schema de furnizare a căldurii către organul executiv federal autorizat de Guvernul Federației Ruse.

5. Organizațiile de furnizare a căldurii și organizațiile de rețele de încălzire care funcționează în același sistem de alimentare cu căldură sunt obligate anual, înainte de începerea sezonului de încălzire, să încheie un acord între ele privind gestionarea sistemului de alimentare cu căldură în conformitate cu regulile de organizare a căldurii furnizare aprobată de Guvernul Federației Ruse.

6. Obiectul acordului specificat în partea 5 a acestui articol este procedura de acțiuni reciproce pentru a asigura funcționarea sistemului de alimentare cu căldură în conformitate cu cerințele prezentei legi federale. Termenii obligatorii ai acestui acord sunt:

1) determinarea subordonării serviciilor de dispecerizare a organizațiilor de furnizare de căldură și a organizațiilor de rețea de încălzire, procedura de interacțiune a acestora;

2) procedura de organizare a reglajului rețelelor de încălzire și de reglare a funcționării sistemului de alimentare cu căldură;

3) procedura de asigurare a accesului părților la acord sau, de comun acord al părților la acord, o altă organizație de încălzire a rețelelor pentru realizarea rețelelor de căldură și reglementarea funcționării sistemului de alimentare cu energie termică;

4) procedura de interacțiune între organizațiile de furnizare a căldurii și organizațiile de rețea de încălzire în situații de urgență și urgențe.

7. În cazul în care organizațiile de furnizare a energiei termice și organizațiile de rețele de încălzire nu au încheiat acordul specificat în prezentul articol, procedura de gestionare a sistemului de alimentare cu energie termică este determinată de acordul încheiat pentru perioada anterioară de încălzire, iar dacă un astfel de acord nu a fost încheiat anterior, procedura specificată este stabilită de organismul autorizat în conformitate cu prezenta lege federală pentru aprobarea schemei de alimentare cu căldură.

Articolul 18. Distribuția încărcăturii termice și gestionarea sistemelor de alimentare cu căldură

1. Distribuția sarcinii termice a consumatorilor de energie termică din sistemul de alimentare cu căldură între cei care furnizează energie termică în acest sistem de alimentare cu căldură se realizează de către organismul autorizat în conformitate cu prezenta lege federală să aprobe schema de alimentare cu căldură prin efectuarea de modificări anuale. la schema de alimentare cu căldură.

2) asupra volumului de capacitate a surselor de energie termică pe care organizația de furnizare a căldurii se obligă să le mențină;

3. Schema de alimentare cu energie termică trebuie să definească condițiile în care este posibilă furnizarea de energie termică consumatorilor din diverse surse de energie termică, menținând în același timp fiabilitatea furnizării de căldură. Dacă există astfel de condiții, repartizarea încărcăturii termice între sursele de energie termică se realizează pe bază de concurență în conformitate cu criteriul costurilor minime specifice variabile pentru producerea energiei termice prin surse de energie termică, determinate în modul stabilit prin tarifare. cadru în domeniul furnizării de căldură, aprobat de Guvernul Federației Ruse, pe baza aplicațiilor organizațiilor care dețin surse de energie termică și standardelor luate în considerare la reglementarea tarifelor în domeniul furnizării de energie termică pentru perioada corespunzătoare de reglementare.

1) determinarea subordonării serviciilor de dispecerizare a organizațiilor de furnizare de căldură și a organizațiilor de rețea de încălzire, procedura de interacțiune a acestora;

4) procedura de interacțiune între organizațiile de furnizare a căldurii și organizațiile de rețea de încălzire în situații de urgență și urgențe.

Articolul este dedicat utilizării sistemului SCADA Trace Mode pentru controlul online și de la distanță al instalațiilor de încălzire centralizată a orașului. Unitatea în care a fost implementat proiectul descris este situată în sudul regiunii Arhangelsk (orașul Velsk). Proiectul prevede monitorizarea operațională și managementul procesului de pregătire și distribuire a căldurii pentru încălzire și furnizarea apei calde la unitățile de viață ale orașului.

CJSC „SpetsTeploStroy”, Yaroslavl

Enunțarea problemei și a funcțiilor necesare sistemului

Scopul cu care s-a confruntat compania noastră a fost construirea unei rețele de coloană vertebrală pentru alimentarea cu căldură în cea mai mare parte a orașului, folosind metode avansate de construcție, în care s-au folosit conducte preizolate pentru a construi rețeaua. În acest scop, au fost construite cincisprezece kilometri de rețele principale de încălzire și șapte puncte de încălzire centrală (CHS). Scopul centralei termice este utilizarea apei supraîncălzite din GT-CHP (conform programului 130/70 °C), pregătirea lichidului de răcire pentru rețelele de încălzire intra-bloc (conform programului 95/70 °C) și încălziți apa la 60 °C pentru nevoile de alimentare cu apă caldă menajeră (alimentare cu apă caldă), Centrala termică funcționează după o schemă independentă, închisă.

La stabilirea problemei, au fost luate în considerare multe cerințe pentru a asigura principiul de economisire a energiei de funcționare a centralei termice. Iată câteva dintre cele deosebit de importante:

Efectuați controlul în funcție de vreme a sistemului de încălzire;

Mentinerea parametrilor ACM la un nivel dat (temperatura t, presiunea P, debitul G);

Menține parametrii fluidului de încălzire la un nivel dat (temperatura t, presiunea P, debitul G);

Organizează contabilitatea comercială a energiei termice și a lichidului de răcire în conformitate cu documentele de reglementare în vigoare (ND);

Asigurarea ATS (intrare de rezervă automată) a pompelor (rețea și alimentare cu apă caldă) cu egalizarea duratei de viață a motorului;

Corectați parametrii de bază folosind calendarul și ceasul în timp real;

Efectuează transfer periodic de date către centrul de control;

Efectuează diagnosticarea instrumentelor de măsură și a echipamentelor de operare;

Lipsa personalului de serviciu la centrala termica;

Monitorizați și informați prompt personalul de service cu privire la apariția situațiilor de urgență.

Ca urmare a acestor cerințe, au fost determinate funcțiile sistemului operațional de telecomandă creat. Au fost selectate instrumente de automatizare de bază și auxiliare și de transmisie a datelor. A fost selectat un sistem SCADA pentru a asigura operabilitatea sistemului în ansamblu.

Funcții de sistem necesare și suficiente:

1_Funcții de informații:

Măsurarea și controlul parametrilor tehnologici;

Alarma si inregistrarea abaterilor parametrilor de la limitele stabilite;

Formarea și distribuirea datelor operaționale către personal;

Arhivarea și vizualizarea istoricului parametrilor.

2_Funcții de control:

Reglarea automată a parametrilor importanți ai procesului;

Control de la distanță a dispozitivelor periferice (pompe);

Protecție și blocare tehnologică.

3_Funcții de service:

Autodiagnosticarea complexului software și hardware în timp real;

Transferul datelor către centrul de control conform unui program, la cerere și la apariția unei situații de urgență;

Testarea performanței și a funcționării corecte a dispozitivelor de calcul și a canalelor de intrare/ieșire.

Ceea ce a influențat alegerea instrumentelor de automatizare

si software?

Alegerea principalelor instrumente de automatizare s-a bazat în principal pe trei factori - preț, fiabilitate și versatilitate de configurare și programare. Astfel, pentru funcționarea independentă în centrala termică și pentru transmiterea datelor s-au ales regulatoare liber programabile din seria PCD2-PCD3 de la Saia-Burgess. Pentru a crea o cameră de control, a fost ales sistemul SCADA domestic Trace Mode 6. Pentru transmisia de date, s-a decis să se utilizeze o comunicare celulară obișnuită: se utilizează un canal vocal obișnuit pentru transmiterea de date și mesaje SMS pentru a notifica prompt personalul despre apariția situațiilor de urgență. .

Care este principiul de funcționare al sistemului

și caracteristicile implementării controlului în modul Trace?

Ca și în multe sisteme similare, funcțiile de management pentru influența directă asupra mecanismelor de reglementare sunt acordate nivelului inferior, iar managementul întregului sistem în ansamblu este dat nivelului superior. Omit în mod deliberat descrierea funcționării nivelului inferior (controlerelor) și a procesului de transfer de date și merg direct la descrierea celui superior.

Pentru ușurință în utilizare, camera de control este dotată cu un computer personal (PC) cu două monitoare. Datele din toate punctele circulă către controlerul de expediere și sunt transmise prin interfața RS-232 către un server OPC care rulează pe un PC. Proiectul este implementat în Trace Mode versiunea 6 și este conceput pentru 2048 de canale. Aceasta este prima etapă de implementare a sistemului descris.

O caracteristică specială a implementării sarcinii în modul Trace este încercarea de a crea o interfață cu mai multe ferestre cu capacitatea de a monitoriza procesul de alimentare cu căldură on-line, atât pe harta orașului, cât și pe diagramele mnemonice ale punctelor de încălzire. Utilizarea unei interfețe cu mai multe ferestre ne permite să rezolvăm problemele de afișare a unei cantități mari de informații pe afișajul dispecerului, care trebuie să fie suficiente și în același timp neredundante. Principiul unei interfețe cu mai multe ferestre vă permite să aveți acces la orice parametri de proces în conformitate cu structura ierarhică a ferestrelor. De asemenea, simplifică implementarea sistemului la fața locului, deoarece o astfel de interfață este foarte asemănătoare ca aspect cu produsele răspândite din familia Microsoft și are echipamente de meniu similare și bare de instrumente familiare oricărui utilizator al unui computer personal.

În fig. 1 arată ecranul principal al sistemului. Afișează schematic rețeaua principală de încălzire indicând sursa de căldură (CHP) și punctele de încălzire centrală (de la primul până la al șaptelea). Ecranul afișează informații despre apariția situațiilor de urgență la instalații, temperatura curentă a aerului exterior, data și ora ultimei transmisii de date din fiecare punct. Obiectele de alimentare cu căldură sunt echipate cu vârfuri pop-up. Când apare o situație anormală, obiectul de pe diagramă începe să „clipească”, iar în raportul de alarmă apar o înregistrare a evenimentului și un indicator roșu intermitent lângă data și ora transmiterii datelor. Este posibil să vizualizați parametrii termici măriți pentru centralele termice și pentru întreaga rețea de încălzire în ansamblu. Pentru a face acest lucru, trebuie să dezactivați afișarea listei de rapoarte de alarmă și avertizare (butonul „OT&P”).

Orez. 1. Ecranul principal al sistemului. Amenajarea instalațiilor de alimentare cu căldură în Velsk

Trecerea la diagrama mnemonică a unui punct de încălzire este posibilă în două moduri - trebuie să faceți clic pe pictograma de pe harta orașului sau pe butonul cu inscripția punctului de încălzire.

Schema de mime a punctului de încălzire se deschide pe al doilea ecran. Acest lucru se face atât pentru comoditatea monitorizării situației specifice la centrala termică, cât și pentru monitorizarea stării generale a sistemului. Pe aceste ecrane, toți parametrii controlați și reglabili sunt vizualizați în timp real, inclusiv parametrii care sunt citiți din contoarele de căldură. Toate echipamentele tehnologice și instrumentele de măsură sunt echipate cu vârfuri pop-up în conformitate cu documentația tehnică.

Imaginea echipamentelor și a echipamentelor de automatizare de pe diagrama mnemonică este cât mai apropiată de aspectul real.

La următorul nivel al interfeței cu mai multe ferestre, puteți controla direct procesul de transfer de căldură, puteți modifica setările, puteți vizualiza caracteristicile echipamentului de operare și puteți monitoriza parametrii în timp real cu un istoric al modificărilor.

În fig. Figura 2 prezintă o interfață cu ecran pentru vizualizarea și controlul principalului echipament de automatizare (controler și calculator de căldură). Pe ecranul de control al controlerului, este posibil să schimbați numerele de telefon pentru trimiterea de mesaje SMS, să interziceți sau să permiteți transmiterea de mesaje de urgență și informații, să controlați frecvența și cantitatea de transmisie a datelor și să setați parametrii pentru autodiagnosticarea instrumentelor de măsură. Pe ecranul contorului de căldură, puteți vizualiza toate setările, puteți modifica setările disponibile și puteți controla modul de schimb de date cu controlerul.

Orez. 2. Ecrane de control pentru contorul de căldură „Vzlyot TSriv” și controlerul PCD253

În fig. Figura 3 prezintă panouri pop-up pentru echipamentele de control (supapă de control și grupuri de pompe). Aceasta afișează starea curentă a acestui echipament, informații despre eroare și unii parametri necesari pentru autodiagnosticare și testare. Astfel, pentru pompe, parametrii foarte importanți sunt presiunea de funcționare în uscat, timpul dintre defecțiuni și întârzierea la pornire.

Orez. 3. Panou de control pentru grupuri de pompe și supapă de control

În fig. Figura 4 prezintă ecrane pentru monitorizarea parametrilor și buclele de control în formă grafică cu posibilitatea de a vizualiza istoricul modificărilor. Toți parametrii controlați ai punctului de încălzire sunt afișați pe ecranul de parametri. Sunt grupate după semnificația lor fizică (temperatura, presiunea, debitul, cantitatea de căldură, puterea termică, iluminatul). Ecranul bucle de control afișează toate buclele de control ale parametrilor și afișează valoarea curentă a parametrului setat ținând cont de zona moartă, poziția supapei și legea de control selectată. Toate aceste date de pe ecrane sunt împărțite în pagini, similar designului general acceptat în aplicațiile Windows.

Orez. 4. Ecrane pentru afișarea grafică a parametrilor și a circuitelor de control

Toate ecranele pot fi mutate pe spațiul a două monitoare, realizând mai multe sarcini simultan. Toți parametrii necesari pentru funcționarea fără probleme a sistemului de distribuție a căldurii sunt disponibili în timp real.

Cât timp a durat dezvoltarea sistemului?cati dezvoltatori au fost?

Partea de bază a sistemului de expediere și control în modul Trace a fost dezvoltată în termen de o lună de autorul acestui articol și lansată în orașul Velsk. În fig. Este prezentată o fotografie din camera de control temporară în care sistemul este instalat și în funcțiune de probă. În acest moment, organizația noastră pune în funcțiune un alt punct de încălzire și o sursă de căldură de urgență. În aceste facilități este proiectată o cameră de control specială. După punerea în funcțiune, toate cele opt puncte de încălzire vor fi incluse în sistem.

Orez. 5. Loc de muncă dispecer temporar

În timpul funcționării sistemului automat de control al procesului, din serviciul de expediere apar diverse comentarii și sugestii. Astfel, sistemul este actualizat constant pentru a îmbunătăți proprietățile operaționale și confortul dispecerului.

Care este efectul implementării unui astfel de sistem de management?

Avantaje și dezavantaje

În acest articol, autorul nu își propune să evalueze efectul economic al implementării unui sistem de management în cifre. Cu toate acestea, economiile sunt evidente datorită reducerii personalului implicat în întreținerea sistemului și reducerii semnificative a numărului de accidente. În plus, impactul asupra mediului este evident. De asemenea, trebuie remarcat faptul că implementarea unui astfel de sistem vă permite să răspundeți rapid și să eliminați situațiile care pot duce la consecințe neprevăzute. Perioada de rambursare a întregului complex de lucrări (construcție rețea de încălzire și puncte de încălzire, instalare și punere în funcțiune, automatizare și dispecerizare) pentru client va fi de 5-6 ani.

Avantajele unui sistem de control de lucru pot fi citate:

Reprezentarea vizuală a informațiilor pe o imagine grafică a unui obiect;

În ceea ce privește elementele de animație, acestea au fost adăugate special în proiect pentru a îmbunătăți efectul vizual al vizionării programului.

Perspective de dezvoltare a sistemului

Modernizarea și automatizarea sistemului de alimentare cu căldură experiența Minsk

V.A. Sednin, Consultant științific, doctor în inginerie, profesor,
A.A. Gutkovskii, Inginer șef, Universitatea Națională Tehnică din Belarus, Centrul de cercetare științifică și inovații pentru sisteme automate de control în industria energiei termice

Cuvinte cheie: sistem de alimentare cu căldură, sisteme automate de control, fiabilitate și îmbunătățire a calității, reglarea livrării căldurii, arhivarea datelor

Furnizarea de căldură a orașelor mari din Belarus, ca și în Rusia, este asigurată de sistemele de cogenerare și de alimentare cu energie termică (denumite în continuare - DHSS), unde instalațiile sunt combinate într-un singur sistem. Cu toate acestea, adesea deciziile luate cu privire la elementele individuale ale sistemelor complexe de alimentare cu căldură nu îndeplinesc criteriile sistematice, fiabilitatea, controlabilitatea și cerințele de protecție a mediului. Prin urmare, modernizarea sistemelor de alimentare cu căldură și crearea de sisteme automate de control al procesului este sarcina cea mai relevantă.

Descriere:

V. A. Sednin, A. A. Gutkovski

Furnizarea de căldură către orașele mari din Belarus, ca și în Rusia, este asigurată de sisteme de încălzire și de încălzire centralizată (denumite în continuare DHS), ale căror facilități sunt legate într-o singură schemă. Cu toate acestea, adesea deciziile luate cu privire la elementele individuale ale sistemelor complexe de alimentare cu căldură nu îndeplinesc criteriile sistemului, fiabilitatea, controlabilitatea și cerințele ecologice. Prin urmare, modernizarea sistemelor de alimentare cu căldură și crearea de sisteme automate de control al proceselor este sarcina cea mai urgentă.

V. A. Sednin, consultant stiintific, doctor in stiinte tehnice. stiinte, profesore

A. A. Gutkovski, inginer șef, Universitatea Națională Tehnică din Belarus, Centrul de Cercetare și Inovare pentru Sisteme de Control Automate în Inginerie și Industrie a Energiei Termice

Caracteristicile sistemelor de termoficare

Având în vedere principalele caracteristici ale DHS în Belarus, se poate observa că acestea se caracterizează prin:

continuitatea și inerția dezvoltării sale;
repartizarea teritorială, ierarhia, varietatea mijloacelor tehnice utilizate;
dinamismul proceselor de producție și stocasticitatea consumului de energie;
incompletitudinea și gradul scăzut de fiabilitate a informațiilor despre parametrii și modurile de funcționare a acestora.

Este important de menționat că în rețelele centrale de termoficare, spre deosebire de alte sisteme de conducte, acestea servesc la transportul nu unui produs, ci a energiei de răcire, ai cărui parametri trebuie să îndeplinească cerințele diferitelor sisteme de consum.

Aceste caracteristici subliniază necesitatea esențială de a crea sisteme automate de control al proceselor (denumite în continuare sisteme automate de control al procesului), a căror implementare poate îmbunătăți eficiența energetică și de mediu, fiabilitatea și calitatea funcționării sistemelor de alimentare cu căldură. Introducerea sistemelor automate de control al proceselor de astăzi nu este un tribut adus modei, ci decurge din legile de bază ale dezvoltării tehnologiei și este justificată din punct de vedere economic în stadiul actual de dezvoltare a tehnosferei.

REFERINŢĂ

Sistemul centralizat de încălzire din Minsk este un complex structural complex. În ceea ce privește producția și transportul energiei termice, include facilitățile RUE Minskenergo (Minsk Heat Networks, complexe de încălzire CHPP-3 și CHPP-4) și facilitățile UE Minskkommunteploset - cazane, rețele de încălzire și puncte de încălzire centrală.

Crearea unui sistem automat de control al procesului pentru Minskkommunteploset UE a început în 1999, iar în prezent funcționează, acoperind aproape toate sursele de căldură (peste 20) și o serie de districte de rețele de încălzire. Dezvoltarea proiectului APCS pentru rețelele de încălzire Minsk a început în 2010, implementarea proiectului a început în 2012 și este în prezent în derulare.

Dezvoltarea unui sistem automat de control al procesului pentru sistemul de alimentare cu căldură din Minsk

Folosind exemplul Minsk, prezentăm principalele abordări care au fost implementate într-un număr de orașe din Belarus și Rusia la proiectarea și dezvoltarea sistemelor automate de control al proceselor pentru sistemele de alimentare cu căldură.

Ținând cont de amploarea problemelor care acoperă domeniul aprovizionării cu căldură și experiența acumulată în domeniul automatizării sistemelor de alimentare cu căldură, a fost dezvoltat un concept în etapa de pre-proiectare a creării unui sistem automat de control al procesului pentru Minsk. rețele de încălzire. Conceptul definește principiile fundamentale ale organizării unui sistem automat de control al procesului pentru alimentarea cu căldură în Minsk (vezi referința) ca un proces de creare a unei rețele (sistem) de calculatoare care vizează automatizarea proceselor tehnologice ale unei întreprinderi de furnizare a căldurii centralizate distribuite topologic.

Sarcini de informare tehnologică ale sistemelor automate de control al proceselor

Sistemul de control automatizat care este introdus asigură în primul rând îmbunătățirea fiabilității și calității controlului operațional al modurilor de funcționare ale elementelor individuale și al sistemului de alimentare cu căldură în ansamblu. Prin urmare, acest sistem automat de control al procesului este conceput pentru a rezolva următoarele probleme tehnologice de informare:

asigurarea controlului centralizat de grup funcțional al regimurilor hidraulice ale surselor de căldură, rețelelor principale de încălzire și stațiilor de pompare de pompare, ținând cont de modificările zilnice și sezoniere ale debitelor de circulație cu reglare (feedback) în funcție de regimurile hidraulice efective din rețelele de distribuție termică ale orașului;
implementarea metodei de reglare centrală dinamică a furnizării de căldură cu optimizarea temperaturilor lichidului de răcire în conductele de alimentare și retur ale rețelei de încălzire;
asigurarea colectarii si arhivarii datelor privind conditiile termice si hidraulice de functionare a surselor de caldura, a retelelor principale de incalzire, a statiilor de pompare de transfer si a retelelor de distributie a caldura a orasului pentru monitorizarea, managementul operational si analiza functionarii retelelor de incalzire centrala a retelelor de incalzire Minsk ;
crearea unui sistem eficient de protecție a echipamentelor surselor de căldură și a rețelelor de încălzire în situații de urgență;

crearea unei baze de informații pentru rezolvarea problemelor de optimizare apărute în timpul funcționării și modernizării instalațiilor sistemului de alimentare cu căldură din Minsk.

AJUTOR 1

Rețelele de încălzire Minsk includ 8 districte de rețea (RTS), 1 CET, 9 case de cazane cu o capacitate de la câteva sute până la o mie de megawați. În plus, rețelele de încălzire din Minsk sunt deservite de 12 stații de pompare reduse și 209 de stații de încălzire centrală.

Structura organizatorică și de producție a rețelelor de încălzire Minsk conform schemei „de jos în sus”:

primul nivel (inferior) – instalații de rețea de încălzire, inclusiv substații de încălzire centrală, substație de încălzire, camere de încălzire și pavilioane;
al doilea nivel – zone de atelier ale cartierelor termale;
al treilea nivel - surse de căldură, care includ cazane districtuale (Kedyshko, Stepnyaka, Shabany), cazane de vârf (Orlovskaya, Komsomolka, Kharkovskaya, Masyukovshchina, Kurasovshchina, Zapadnaya) și stații de pompare;
al patrulea nivel (superior) este serviciul de dispecerat al întreprinderii.

Structura sistemelor automate de control al proceselor rețelelor termice Minsk

În conformitate cu structura de producție și organizare a rețelelor de căldură Minsk (a se vedea referința 1), a fost selectată o structură pe patru niveluri a sistemului de control industrial al rețelelor de căldură Minsk:

primul nivel (superior) este camera centrală de control a întreprinderii;
al doilea nivel – posturi de operator ale rețelelor de termoficare;
al treilea nivel – posturi de operare a surselor de căldură (stații de operare a atelierelor secțiilor de rețea termică);
al patrulea nivel (inferior) – stații de control automat al instalațiilor (cazanelor) și proceselor de transport și distribuție a energiei termice (schema tehnologică a sursei de căldură, puncte de încălzire, rețele de încălzire etc.).

Dezvoltarea (crearea unui sistem automat de control al procesului pentru alimentarea cu căldură a întregului oraș Minsk) implică includerea în sistem la al doilea nivel structural al stațiilor de operare a complexelor de încălzire din Minsk CHPP-2, CHPP-3, CHPP-4. și stația de operator (camera centrală de control) a Întreprinderii Unitare Minskkommunteploset. Toate nivelurile de management sunt planificate să fie combinate într-o singură rețea de computere.

Arhitectura sistemului automat de control al procesului pentru sistemul de alimentare cu căldură din Minsk

Analiza obiectului de control în ansamblu și a stării elementelor sale individuale, precum și a perspectivelor de dezvoltare a sistemului de control, au făcut posibilă propunerea arhitecturii unui sistem automat distribuit pentru controlul proceselor tehnologice ale sistemului de alimentare cu căldură Minsk. în cadrul facilităților RUE Minskenergo. Rețeaua corporativă integrează resursele de calcul ale biroului central și ale unităților structurale la distanță, inclusiv stațiile de control automat (ACS) ale obiectelor din zonele de rețea. Toate pistoalele autopropulsate (TsTP, ITP, PNS) și stațiile de scanare sunt conectate direct la stațiile operatorului din zonele de rețea corespunzătoare, probabil instalate în zonele de atelier.

Următoarele stații sunt instalate la o unitate structurală la distanță (de exemplu, RTS-6) (Fig. 1): stația operator „RTS-6” (OPS RTS-6) - este centrul de control al zonei de rețea și este instalat la locul principal al RTS-6. Pentru personalul operațional, OpS RTS-6 oferă acces la toate informațiile și resursele de control ale sistemelor automate de control de toate tipurile, fără excepție, precum și acces la resursele informaționale autorizate ale biroului central. OpS RTS-6 oferă scanarea regulată a tuturor stațiilor de control slave.

Informațiile operaționale și comerciale colectate de la toate centrele centrale de procesare sunt trimise pentru stocare la un server de baze de date dedicat (instalat în imediata apropiere a sistemului operațional RTS-6).

Astfel, ținând cont de scara și topologia obiectului de control și de structura organizatorică și de producție existentă a întreprinderii, sistemul de control industrial al rețelelor termice Minsk este construit conform unei scheme multi-link folosind o structură ierarhică de software și hardware și rețele de calculatoare care rezolvă diverse probleme de control la fiecare nivel.

Nivelurile sistemului de control

La nivelul inferior, sistemul de control efectuează:

prelucrarea și transmiterea prealabilă a informațiilor;
reglarea parametrilor tehnologici de bază, funcțiile de optimizare a controlului, protecția echipamentelor tehnologice.

Mijloacele tehnice de nivel inferior sunt supuse unor cerințe de fiabilitate sporite, inclusiv capacitatea de a funcționa autonom în cazul pierderii conexiunii cu rețeaua de calculatoare de nivel superior.

Nivelurile ulterioare ale sistemului de control sunt construite în conformitate cu ierarhia sistemului de alimentare cu căldură și rezolvă problemele la nivelul corespunzător și oferă, de asemenea, o interfață pentru operator.

Dispozitivele de control instalate pe amplasamente, pe lângă responsabilitățile lor directe, trebuie să ofere și capacitatea de a le agrega în sisteme de control distribuite. Dispozitivul de control trebuie să asigure operabilitatea și siguranța informațiilor contabile primare obiective în timpul întreruperilor lungi de comunicare.

Elementele principale ale unei astfel de scheme sunt stațiile tehnologice și de operator conectate între ele prin canale de comunicare. Nucleul stației tehnologice ar trebui să fie un computer industrial echipat cu mijloace de comunicare cu obiectul de control și adaptoare de canal pentru organizarea comunicării interprocesor. Scopul principal al stației tehnologice este implementarea algoritmilor de control digital direct. În cazuri justificate din punct de vedere tehnic, unele funcții pot fi efectuate în modul de supraveghere: procesorul stației de proces poate controla controlere inteligente de la distanță sau module logice de programare folosind protocoale moderne de interfață de teren.

Aspectul informativ al construirii unui sistem automat de control al procesului pentru alimentarea cu căldură

Pe parcursul dezvoltării, s-a acordat o atenție deosebită aspectului informațional al construirii unui sistem automat de control al procesului pentru alimentarea cu căldură. Completitudinea descrierii tehnologiei de producție și perfecțiunea algoritmilor de conversie a informațiilor reprezintă cea mai importantă parte a suportului informațional al sistemelor automate de control al proceselor, construite pe tehnologia de control digital direct. Capacitățile informaționale ale sistemelor automate de control al proceselor pentru furnizarea de căldură oferă capacitatea de a rezolva un set de probleme de inginerie, care sunt clasificate ca:

pe etape ale tehnologiei principale (producție, transport și consum de energie termică);
pentru scopul propus (identificare, prognoză și diagnosticare, optimizare și management).

Atunci când se creează un sistem automat de control al procesului pentru rețelele de încălzire Minsk, se plănuiește formarea unui câmp de informații care va face posibilă rezolvarea rapidă a întregului complex al problemelor de mai sus de identificare, prognoză, diagnosticare, optimizare și management. În același timp, informațiile oferă capacitatea de a rezolva problemele de sistem ale nivelului superior de conducere cu dezvoltarea și extinderea în continuare a sistemului de control al procesului, deoarece serviciile tehnice corespunzătoare sunt incluse pentru a sprijini procesul tehnologic principal.

În special, acest lucru se aplică problemelor de optimizare, adică optimizarea producției de energie termică și electrică, modurile de furnizare a energiei termice, distribuția fluxului în rețelele de încălzire, modurile de funcționare a principalelor echipamente tehnologice ale surselor de căldură, precum și calculul raționalizarea combustibilului și a resurselor energetice, contabilizarea și exploatarea energiei, planificarea și prognozarea dezvoltării sistemului de alimentare cu căldură. În practică, rezolvarea unor probleme de acest tip se realizează în cadrul sistemului de control automat al întreprinderii. În orice caz, acestea trebuie să țină cont de informațiile obținute în cursul rezolvării problemelor de control tehnologic direct al procesului, iar sistemul de control al procesului creat trebuie să fie integrat informațional cu alte sisteme informaționale ale întreprinderii.

Metodologia de programare a obiectelor software

Construcția software-ului sistemului de control, care este o dezvoltare originală a echipei centrului, se bazează pe metodologia de programare software-obiect: obiectele software sunt create în memoria posturilor de control și operator care afișează procese reale, unități și canale de măsură ale obiectul tehnologic automatizat. Interacțiunea acestor obiecte software (procese, unități și canale) între ele, precum și cu personalul de exploatare și echipamentele tehnologice, de fapt, asigură funcționarea elementelor rețelei de încălzire conform unor reguli sau algoritmi predefiniti. Astfel, descrierea algoritmilor se reduce la o descriere a proprietăților cele mai esențiale ale acestor obiecte software și a metodelor de interacțiune a acestora.

Sinteza structurii sistemului de control al obiectelor tehnice se bazează pe o analiză a diagramei tehnologice a obiectului de control și o descriere detaliată a tehnologiei principalelor procese și funcționări inerente acestui obiect în ansamblu.

Un instrument convenabil pentru compilarea acestui tip de descriere pentru instalațiile de alimentare cu căldură este metodologia de modelare matematică la nivel macro. În cursul elaborării unei descrieri a proceselor tehnologice, se elaborează un model matematic, se efectuează o analiză parametrică și se determină o listă a parametrilor reglementați și monitorizați și a organismelor de reglementare.

Sunt specificate cerințele de regim ale proceselor tehnologice, pe baza cărora se determină limitele intervalelor admisibile de modificări ale parametrilor reglementați și controlați și cerințele pentru selectarea actuatorilor și a organismelor de reglementare. Pe baza informațiilor generalizate, se sintetizează un sistem automat de control al obiectului care, la utilizarea metodei de control digital direct, este construit pe un principiu ierarhic în conformitate cu ierarhia obiectului de control.

ACS al cazanelor raionale

Astfel, pentru o centrală raională (Fig. 2), sistemul de control automat este construit pe baza a două clase.

Nivelul superior este stația de operator „Kotelnaya” (OPS „Kotelnaya”) - stația principală care coordonează și controlează stațiile subordonate. OPS „Boiler backup” este o stație de așteptare la cald, care se află în mod constant în modul de ascultare și înregistrare a traficului de la OPS-ul principal și ACS-ul său subordonat. Baza de date conține parametrii actuali și date istorice complete privind funcționarea sistemului de control al funcționării. În orice moment, stația de rezervă poate fi atribuită ca stație principală cu transfer complet de trafic către aceasta și permisiunea funcțiilor de control de supraveghere.

Nivelul inferior este un complex de stații de control automate unite împreună cu stația de operator într-o rețea de calculatoare:

ACS „Kotloagregat” asigură controlul unității cazanului. De regulă, nu este rezervată, deoarece puterea termică a cazanului este rezervată la nivelul unității cazanului.
ACS „Grupul de rețea” este responsabil pentru modul de funcționare termo-hidraulic al cazanului (controlul unui grup de pompe de rețea, o linie de bypass la ieșirea din camera cazanului, o linie de bypass, supape de intrare și ieșire ale cazanelor, recirculare individuală a cazanului pompe etc.).
ACS „Tratamentul apei” asigură controlul tuturor echipamentelor auxiliare din camera cazanelor necesare pentru alimentarea rețelei.

Pentru obiectele mai simple ale sistemului de alimentare cu căldură, de exemplu, punctele de încălzire și centralele bloc, sistemul de control este construit ca unul cu un singur nivel, bazat pe o stație de control automată (ACS TsTP, ACS BMK). În conformitate cu structura rețelelor de încălzire, stațiile de control ale punctelor de încălzire sunt combinate într-o rețea de calculatoare locală a districtului rețelei de încălzire și sunt conectate la stația de operator a districtului rețelei de încălzire, care, la rândul său, are o conexiune de informații cu post operator de un nivel superior de integrare.

Posturi de operator

Software-ul stației operator oferă o interfață ușor de utilizat pentru personalul de operare care gestionează funcționarea complexului tehnologic automatizat. Posturile de operator au dezvoltat mijloace de control operațional al dispecerelor, precum și dispozitive de memorie în masă pentru organizarea arhivelor pe termen scurt și lung a stării parametrilor obiectului de control tehnologic și a acțiunilor personalului de exploatare.

În cazurile de fluxuri mari de informații limitate la personalul operațional, este recomandabil să se organizeze mai multe posturi operator cu un server de baze de date separat și, eventual, un server de comunicații.

Postul operator, de regulă, nu influențează direct obiectul de control - primește informații de la stațiile tehnologice și le transmite directive ale personalului operațional sau sarcini (setpoints) de control de supraveghere, generate automat sau semi-automat. Acesta formează locul de muncă al operatorului unei instalații complexe, de exemplu o cameră de cazane.

Sistemul de control automatizat care este creat presupune construirea unei suprastructuri inteligente, care nu trebuie doar să monitorizeze perturbările apărute în sistem și să răspundă la acestea, ci și să prezică apariția situațiilor de urgență și să blocheze apariția acestora. La modificarea topologiei rețelei de alimentare cu căldură și a dinamicii proceselor acesteia, este posibilă modificarea adecvată a structurii sistemului de control distribuit prin adăugarea de noi stații de control și (sau) schimbarea obiectelor software fără a modifica configurația echipamentului existent. statii.

Eficiența sistemului automat de control al procesului al sistemului de alimentare cu căldură

O analiză a experienței de operare a sistemelor automate de control al proceselor la întreprinderile de furnizare de căldură 1 dintr-un număr de orașe din Belarus și Rusia, efectuată în ultimii douăzeci de ani, a arătat eficiența economică a acestora și a confirmat viabilitatea deciziilor luate cu privire la arhitectură, software și hardware.

În ceea ce privește proprietățile și caracteristicile lor, aceste sisteme îndeplinesc cerințele ideologiei rețelelor inteligente. Cu toate acestea, se lucrează în mod constant pentru îmbunătățirea și dezvoltarea sistemelor de control automatizate în curs de dezvoltare. Introducerea sistemelor automate de control al proceselor pentru alimentarea cu căldură crește fiabilitatea și eficiența sistemelor de încălzire centrală. Principalele economii de combustibil și resurse energetice sunt determinate de optimizarea modurilor termo-hidraulice ale rețelelor de încălzire, a modurilor de funcționare ale echipamentelor principale și auxiliare ale surselor de căldură, stațiilor de pompare și punctelor de încălzire.

Literatură

Gromov N.K. Sisteme de incalzire urbana. M.: Energie, 1974. 256 p.
Popyrin L. S. Cercetarea sistemelor de alimentare cu căldură. M.: Nauka, 1989. 215 p.
Ionin A. A. Fiabilitatea sistemelor de rețea de încălzire. M.: Stroyizdat, 1989. 302 p.
Monakhov G.V. Modelarea controlului modurilor rețelelor de încălzire Moscova: Energoatomizdat, 1995. 224 p.
Sednin V. A. Teoria și practica creării sistemelor automate de control al alimentării cu căldură. Minsk: BNTU, 2005. 192 p.
Sednin V. A. Introducerea sistemelor automate de control al proceselor ca factor fundamental în creșterea fiabilității și eficienței sistemelor de alimentare cu căldură // Tehnologie, echipamente, calitate. sat. mater. Forumul Industrial Belarus 2007, Minsk, 15–18 mai 2007 / Expoforum - Minsk, 2007. pp. 121–122.
Sednin V. A. Optimizarea parametrilor programului de temperatură de alimentare cu căldură în sistemele de încălzire // Energetică. Noutăți ale instituțiilor de învățământ superior și ale asociațiilor energetice din CSI. 2009. Nr 4. P. 55–61.
Sednin V. A. Concept de creare a unui sistem automat de control pentru procesele tehnologice ale rețelelor termice Minsk / V. A. Sednin, A. V. Sednin, E. O. Voronov // Creșterea eficienței echipamentelor de putere: Materialele unei conferințe științifice-practice, în 2 T. T. 2. 2012. pp. 481–500.

1 Creat de echipa Centrului de Cercetare și Inovare pentru Sisteme de Control Automate în Inginerie și Industrie Termoenergetică al Universității Naționale Tehnice din Belarus.