Automatikus hőellátás szabályozó rendszerek. Hőszolgáltatás menedzsment Rendszerfejlesztési kilátások
A hőellátó rendszer korszerűsítése és automatizálása Minszk tapasztalatai
V.A. Szednin, Tudományos tanácsadó, mérnök doktor, professzor,
A.A. Gutkovszkij, Főmérnök, Fehérorosz Nemzeti Műszaki Egyetem, Hőenergia-ipari Automatizált Vezérlőrendszerek Tudományos Kutatási és Innovációs Központja
Kulcsszavak: hőellátó rendszer, automatizált vezérlőrendszerek, megbízhatóság és minőségfejlesztés, hőszállítás szabályozás, adatarchiválás
A fehéroroszországi nagyvárosok hőellátását, csakúgy, mint Oroszországban, a kapcsolt energiatermelés és a távhőellátó rendszerek (a továbbiakban - DHSS) biztosítják, ahol a létesítményeket egyetlen rendszerben egyesítik. A komplex hőellátó rendszerek egyes elemeire vonatkozó döntések azonban gyakran nem felelnek meg a szisztematikus kritériumoknak, a megbízhatóságnak, az irányíthatóságnak és a környezetvédelmi követelményeknek. Ezért a hőellátó rendszerek korszerűsítése és az automatizált folyamatirányító rendszerek létrehozása a legfontosabb feladat.
Leírás:
V. A. Sednin, A. A. Gutkovszkij
A fehéroroszországi nagyvárosok hőellátását, akárcsak Oroszországban, fűtési és központi fűtési rendszerek (a továbbiakban: DHS) biztosítják, amelyek létesítményei egyetlen rendszerbe kapcsolódnak. A komplex hőellátó rendszerek egyes elemeire vonatkozó döntések azonban gyakran nem felelnek meg a rendszerkritériumoknak, a megbízhatósági, szabályozhatósági és környezetbarát követelményeknek. Ezért a hőellátó rendszerek korszerűsítése és az automatizált vezérlőrendszerek létrehozása technológiai folyamatok a legsürgetőbb feladat.
V. A. Szednin, tudományos tanácsadó, a műszaki tudományok doktora. tudományok, professzor
A. A. Gutkovszkij, Főmérnök, Fehérorosz Nemzeti Műszaki Egyetem, Hőenergia-mérnöki és Ipari Automatizált Vezérlőrendszerek Kutató és Innovációs Központja
A fehéroroszországi nagyvárosok hőellátását, akárcsak Oroszországban, fűtési és központi fűtési rendszerek (a továbbiakban: DHS) biztosítják, amelyek létesítményei egyetlen rendszerbe kapcsolódnak. A komplex hőellátó rendszerek egyes elemeire vonatkozó döntések azonban gyakran nem felelnek meg a rendszerkritériumoknak, a megbízhatósági, szabályozhatósági és környezetbarát követelményeknek. Ezért a hőellátó rendszerek korszerűsítése és az automatizált folyamatirányító rendszerek létrehozása a legsürgősebb feladat.
A távhőrendszerek jellemzői
Figyelembe véve a fehéroroszországi DHS főbb jellemzőit, megjegyezhető, hogy a következők jellemzik őket:
- fejlődésének folytonossága és tehetetlensége;
- területi megoszlás, hierarchia, használt sokfélesége technikai eszközöket;
- a termelési folyamatok dinamizmusa és az energiafelhasználás sztochaszticitása;
- a paraméterekkel és működési módokkal kapcsolatos információk hiányossága és alacsony fokú megbízhatósága.
Fontos megjegyezni, hogy a központi távhőhálózatokban a többi vezetékes rendszertől eltérően nem termék, hanem hűtőközeg energia szállítására szolgálnak, melynek paramétereinek meg kell felelniük a különböző fogyasztói rendszerek követelményeinek.
Ezek a jellemzők hangsúlyozzák az automatizált folyamatirányító rendszerek (a továbbiakban: automatizált folyamatirányító rendszerek) létrehozásának elengedhetetlen szükségességét, amelyek megvalósítása javíthatja a hőellátó rendszerek energia- és környezeti hatékonyságát, megbízhatóságát és működési minőségét. Az automatizált folyamatirányító rendszerek mai bevezetése nem tisztelgés a divat előtt, hanem a technológiai fejlődés alaptörvényeiből következik, és a technoszféra fejlődésének jelenlegi szakaszában gazdaságilag indokolt.
| REFERENCIA |
Minszk központi fűtési rendszere szerkezetileg összetett komplexum. A hőenergia termelése és szállítása tekintetében magában foglalja a RUE Minskenergo létesítményeit (Minsk Heat Networks, CHPP-3 és CHPP-4 fűtési komplexumok), valamint az UE Minskkommunteploset létesítményeit - kazánházakat, fűtési hálózatokat és központi fűtési pontokat. A Minskkommunteploset UE automatizált folyamatirányító rendszerének létrehozását 1999-ben kezdték meg, és jelenleg is működik, szinte minden hőforrásra (több mint 20) és számos fűtési hálózatra kiterjed. A Minsk Heating Networks APCS projektjének fejlesztése 2010-ben kezdődött, a projekt megvalósítása 2012-ben kezdődött és jelenleg is tart. |
Automatizált folyamatirányító rendszer fejlesztése a minszki hőellátó rendszerhez
Minszk példáján bemutatjuk azokat a fő megközelítéseket, amelyeket Fehéroroszország és Oroszország számos városában alkalmaztak a hőellátó rendszerek automatizált folyamatvezérlő rendszereinek tervezése és fejlesztése során.
Figyelembe véve a hőellátás témakörét lefedő kérdések hatalmasságát és a hőellátó rendszerek automatizálása terén felhalmozott tapasztalatokat, a tervezés előtti szakaszban koncepciót dolgoztak ki egy automatizált folyamatirányító rendszer létrehozására Minszk számára. fűtési hálózatok. A koncepció meghatározza a minszki hőellátás automatizált folyamatvezérlő rendszerének megszervezésének alapelveit (lásd a hivatkozást), mint egy számítógépes hálózat (rendszer) létrehozásának folyamatát, amelynek célja egy topológiai elosztású központosított hőszolgáltató vállalat technológiai folyamatainak automatizálása.
Automatizált folyamatirányító rendszerek technológiai információs feladatai
A bevezetésre kerülő automatizált vezérlőrendszer elsősorban az egyes elemek és a hőellátó rendszer egészének működési módjaira vonatkozó üzemszabályozás megbízhatóságának és minőségének javítását szolgálja. Ezért ezt az automatizált folyamatvezérlő rendszert a következő technológiai információs problémák megoldására tervezték:
- hőforrások, főfűtőhálózatok és szivattyútelepek hidraulikus üzemmódjainak központosított funkcionális csoportvezérlésének biztosítása, a cirkulációs áramlási sebességek napi és szezonális változásainak figyelembevételével a város elosztó hőhálózataiban az aktuális hidraulikus üzemmódok szerinti beállítással (visszacsatolással);
- a hőellátás dinamikus központi szabályozásának módszerének megvalósítása a hűtőközeg hőmérsékletének optimalizálásával a fűtési hálózatok betápláló és visszatérő vezetékeiben;
- a város hőforrásainak, fő fűtési hálózatainak, átemelő szivattyúállomásainak és elosztó hőhálózatainak termikus és hidraulikus működési feltételeire vonatkozó adatok gyűjtésének és archiválásának biztosítása a minszki fűtési hálózatok központi fűtési hálózatai működésének megfigyelése, üzemeltetése és elemzése céljából. ;
- hatékony rendszer létrehozása a hőforrások berendezéseinek és a fűtési hálózatok védelmére vészhelyzetekben;
információs bázis létrehozása a minszki hőellátó rendszer létesítményeinek üzemeltetése és korszerűsítése során felmerülő optimalizálási problémák megoldására.
| SEGÍTSÉG 1 |
A minszki fűtési hálózatok 8 hálózati körzetet (RTS), 1 CHPP-t, 9 kazánházat foglalnak magukban, több száz és ezer megawatt közötti kapacitással. Ezen túlmenően Minszk fűtési hálózatait 12 leépített szivattyútelep és 209 központi fűtőállomás szolgálja ki. A minszki fűtési hálózatok szervezeti és termelési felépítése az „alulról felfelé irányuló” séma szerint:
|
Minszki hőhálózatok automatizált folyamatirányító rendszereinek felépítése
A Minsk Heat Networks termelési és szervezeti felépítésével összhangban (lásd az 1. hivatkozást) a Minsk Heat Networks ipari vezérlőrendszerének négyszintű struktúráját választották ki:
- az első (felső) szint a vállalkozás központi irányítóterme;
- második szint – távhőhálózatok kezelőállomásai;
- harmadik szint – hőforrások kezelő állomásai (fűtőhálózati szakaszok műhelyeinek kezelőállomásai);
- negyedik (alsó) szint – a létesítmények (kazánegységek) és a hőenergia szállítási és elosztási folyamatainak automatikus vezérlésére szolgáló állomások (a hőforrás technológiai diagramja, fűtőpontok, fűtési hálózatok stb.).
A fejlesztés (automatizált folyamatvezérlő rendszer létrehozása Minszk teljes városának hőellátására) magában foglalja a minszki CHPP-2, CHPP-3, CHPP-4 fűtőkomplexum üzemeltetői állomásainak második szerkezeti szintjén történő beépítését a rendszerbe. és a Minskkommunteploset Unitary Enterprise kezelői állomása (központi vezérlőterem). A tervek szerint az összes irányítási szintet egyetlen számítógépes hálózatba vonják össze.
A minszki hőellátó rendszer automatizált folyamatvezérlő rendszerének felépítése
A vezérlési objektum egészének és egyes elemeinek állapotának elemzése, valamint a vezérlőrendszer fejlesztési kilátásai lehetővé tették a minszki hőellátó rendszer technológiai folyamatainak vezérlésére szolgáló elosztott automatizált rendszer felépítését. a RUE Minskenergo létesítményei keretében. A vállalati hálózat integrálja a központi iroda és a távoli szerkezeti egységek számítási erőforrásait, beleértve a hálózati területeken lévő objektumok automatikus vezérlőállomásait (ACS). Minden önjáró löveg (TsTP, ITP, PNS) és letapogató állomás közvetlenül kapcsolódik a megfelelő hálózati területek kezelői állomásaihoz, feltehetően műhelyterületeken telepítve.
Távolról szerkezeti egység(például RTS-6) a következő állomások vannak felszerelve (1. ábra): „RTS-6” kezelőállomás (OPS RTS-6) - ez a hálózati terület vezérlőközpontja, és a mestertelepen van felszerelve. az RTS-6. Az operatív személyzet számára az OpS RTS-6 kivétel nélkül hozzáférést biztosít minden típusú automatikus vezérlőrendszer összes információs és vezérlő erőforrásához, valamint hozzáférést biztosít a központi iroda engedélyezett információs erőforrásaihoz. Az OpS RTS-6 rendszeres pásztázást biztosít az összes szolga vezérlőállomáson.
Az összes központi feldolgozóközpontból összegyűjtött működési és kereskedelmi információkat egy dedikált adatbázis-kiszolgálóra küldik (az RTS-6 műveleti rendszer közvetlen közelében telepítve).
Így, figyelembe véve a vezérlési objektum léptékét és topológiáját, valamint a vállalat meglévő szervezeti és termelési struktúráját, a minszki hőhálózatok ipari vezérlőrendszere egy többlinkes séma szerint épül fel, a szoftver és a hardver hierarchikus struktúráját használva. számítógépes hálózatok, amelyek minden szinten különféle vezérlési problémákat oldanak meg.
Vezérlési rendszerszintek
Az alsó szinten a vezérlőrendszer a következőket hajtja végre:
- információk előzetes feldolgozása és továbbítása;
- alapvető technológiai paraméterek szabályozása, vezérlés optimalizálási funkciók, technológiai berendezések védelme.
Az alsóbb szintű műszaki eszközökre fokozott megbízhatósági követelmények vonatkoznak, ideértve az önálló működést a felső szintű számítógépes hálózattal való kapcsolat megszakadása esetén is.
A vezérlőrendszer további szintjei a hőellátó rendszer hierarchiája szerint épülnek fel, és a megfelelő szinten oldják meg a problémákat, valamint kezelői felületet is biztosítanak.
A telephelyeken telepített vezérlőberendezéseknek a közvetlen feladatkörükön túl biztosítaniuk kell az elosztott irányítási rendszerekbe történő aggregálás lehetőségét is. A vezérlőberendezésnek biztosítania kell az objektív elsődleges elszámolási információk működőképességét és biztonságát hosszú kommunikációs megszakítások esetén.
Egy ilyen rendszer fő elemei a technológiai és kezelői állomások, amelyek kommunikációs csatornákon keresztül kapcsolódnak egymáshoz. A technológiai állomás magja egy ipari számítógép legyen, amely a vezérlőobjektummal kommunikációs eszközökkel és csatornaadapterekkel van felszerelve a processzorok közötti kommunikáció megszervezéséhez. A technológiai állomás fő célja a közvetlen digitális vezérlési algoritmusok megvalósítása. Műszakilag indokolt esetben egyes funkciók felügyeleti módban is végrehajthatók: a feldolgozóállomás processzora távoli intelligens vezérlőket vagy programlogikai modulokat vezérelhet modern terepi interfész protokollok segítségével.
Hőellátás automatizált folyamatirányító rendszerének felépítésének információs szempontja
A fejlesztés során kiemelt figyelmet fordítottak a hőszolgáltatás automatizált folyamatirányító rendszerének kiépítésének információs aspektusára. A gyártástechnológia leírásának teljessége és az információkonverziós algoritmusok tökéletessége a legfontosabb információs támogatás Közvetlen digitális vezérlési technológiára épülő folyamatirányító rendszer. A hőellátás automatizált folyamatvezérlő rendszereinek információs képességei lehetővé teszik egy sor mérnöki probléma megoldását, amelyek a következők:
- a fő technológia szakaszai szerint (hőenergia előállítása, szállítása és fogyasztása);
- rendeltetésének megfelelően (azonosítás, előrejelzés és diagnosztika, optimalizálás és kezelés).
A minszki fűtési hálózatok automatizált folyamatvezérlő rendszerének létrehozásakor a tervek szerint olyan információs mezőt alakítanak ki, amely lehetővé teszi a fenti azonosítási, előrejelzési, diagnosztikai, optimalizálási és kezelési problémák teljes komplexének gyors megoldását. Az információ ugyanakkor lehetőséget ad a vezetés felső szintjének rendszerproblémáinak megoldására, amikor további fejlődés valamint az automatizált folyamatirányító rendszerek bővítése, mivel a fő technológiai folyamatot támogató megfelelő műszaki szolgáltatások is ide tartoznak.
Ez különösen vonatkozik az optimalizálási problémákra, azaz a hő- és villamosenergia-termelés optimalizálására, a hőenergia-ellátási módokra, a fűtési hálózatok áramlási elosztására, a hőforrások fő technológiai berendezéseinek működési módjaira, valamint a hőenergia-termelés optimalizálására. tüzelőanyag és energiaforrások arányosítása, energiaelszámolás és üzemeltetés, a hőellátó rendszer fejlesztésének tervezése és előrejelzése. A gyakorlatban néhány ilyen jellegű probléma megoldása a vállalati automatizált vezérlőrendszer keretein belül történik. Mindenképpen figyelembe kell venniük a közvetlen technológiai folyamatirányítási problémák megoldása során megszerzett információkat, és a létrehozott automatizált folyamatirányító rendszert információsan integrálni kell más információs rendszerek vállalkozások.
Szoftverobjektum programozási módszertan
A központ csapatának eredeti fejlesztéseként létrejött vezérlőrendszer szoftver felépítése a szoftver-objektum programozási módszertanon alapul: a vezérlő és kezelő állomások memóriájában szoftverobjektumok jönnek létre, amelyek megjelenítik a valós folyamatokat, egységeket és mérési csatornákat. az automatizált technológiai objektum. Ezen szoftverobjektumok (folyamatok, egységek és csatornák) egymással, valamint az üzemeltető személyzettel és technológiai berendezésekkel való interakciója valójában biztosítja a fűtési hálózati elemek előre meghatározott szabályok vagy algoritmusok szerinti működését. Így az algoritmusok leírása e szoftverobjektumok leglényegesebb tulajdonságainak és interakciójuk módszereinek leírásában merül ki.
Az elemzésen alapul a műszaki objektumok irányítási rendszerének felépítésének szintézise technológiai séma vezérlő objektum és Részletes leírás az objektum egészében rejlő alapvető folyamatok és működés technológiái.
A hőszolgáltató létesítmények ilyen jellegű leírásának összeállításához kényelmes eszköz a makroszintű matematikai modellezés módszertana. A technológiai folyamatok leírásának összeállítása során a matematikai modell, paraméteres elemzést végeznek, és meghatározzák a szabályozott és ellenőrzött paraméterek és szabályozó szervek listáját.
Meghatározzák a technológiai folyamatok rezsimkövetelményeit, amelyek alapján meghatározzák a szabályozott és szabályozott paraméterek megengedett változási tartományainak határait, valamint az aktuátorok és szabályozó szervek kiválasztására vonatkozó követelményeket. Az általánosított információk alapján egy automatizált objektumvezérlő rendszert szintetizálnak, amely a közvetlen digitális vezérlési módszer alkalmazásakor a vezérlőobjektum hierarchiájának megfelelően hierarchikus elven épül fel.
kerületi kazánház ACS
Így egy körzeti kazánháznál (2. ábra) az automatizált vezérlőrendszer két osztályra épül.
A felső szint a „Kotelnaya” kezelő állomás (OPS „Kotelnaya”) - a fő állomás, amely koordinálja és irányítja az alárendelt állomásokat. Az OPS „Boiler backup” egy forró készenléti állomás, amely folyamatosan a fő OPS és az alárendelt ACS forgalmának hallgatási és rögzítési módban van. Adatbázisa aktuális paramétereket és teljes történeti adatokat tartalmaz a működő vezérlőrendszer működéséről. A tartalék állomás bármikor kijelölhető elsődleges állomásként, teljes forgalomátvitellel és felügyeleti vezérlési funkciók engedélyezésével.
Az alsó szint az automata vezérlőállomások komplexuma, amelyek a kezelői állomással egy számítógépes hálózatban egyesülnek:
- Az ACS "Kotloagregat" biztosítja a kazánegység vezérlését. Általában nincs fenntartva, mivel a kazánház hőteljesítménye a kazánegység szintjén van fenntartva.
- Az ACS "Network Group" felelős a kazánház termikus-hidraulikus üzemmódjáért (hálózati szivattyúk csoportjának vezérlése, bypass vezeték a kazánház kimenetén, bypass vezeték, kazánok bemeneti és kimeneti szelepei, egyedi kazán-visszavezetés szivattyúk stb.).
- Az ACS "Water Treatment" biztosítja a kazánház összes segédberendezésének vezérlését, amely a hálózat táplálásához szükséges.
A hőellátó rendszer egyszerűbb objektumaihoz, például fűtőpontokhoz és blokkkazánházakhoz a vezérlőrendszer egyszintű, automata vezérlőállomáson (ACS TsTP, ACS BMK) épül. A fűtési hálózatok felépítésének megfelelően a hőpontok vezérlőállomásai a fűtési körzet helyi számítógépes hálózatába kapcsolódnak, és a hőhálózati körzet kezelői állomásához kapcsolódnak, amely viszont információs kommunikáció kezelői állomással több magas szint integráció.
Kezelői állomások
A kezelőállomás szoftver felhasználóbarát felületet biztosít az automata működését irányító kezelőszemélyzet számára technológiai komplexum. A kezelő állomások kifejlesztették az operatív diszpécser vezérlés eszközeit, valamint tömegmemória eszközöket a technológiai vezérlő objektum paramétereinek állapotáról és az üzemeltető személyzet tevékenységéről szóló rövid és hosszú távú archívumok szervezésére.
Az operatív személyzetre korlátozódó nagy információáramlás esetén célszerű több kezelői állomást külön adatbázis-szerverrel, esetleg kommunikációs szerverrel kialakítani.
A kezelő állomás általában nem befolyásolja közvetlenül a vezérlő objektumot - információkat kap a technológiai állomásoktól, és továbbítja nekik az üzemeltető személyzet utasításait vagy a felügyeleti vezérlés feladatait (alapjeleit), automatikusan vagy félautomatikusan generálva. Kialakul munkahely komplex létesítmény, például kazánház üzemeltetője.
A létrejövő automatizált vezérlőrendszer egy intelligens felépítmény megépítését foglalja magában, amelynek nemcsak a rendszerben fellépő zavarokat kell figyelnie és azokra reagálnia, hanem előre jeleznie kell a vészhelyzetek bekövetkezését, és meg kell akadályoznia azok előfordulását. A hőellátó hálózat topológiájának és folyamatainak dinamikájának megváltoztatásakor lehetőség nyílik az elosztott vezérlőrendszer szerkezetének megfelelő megváltoztatására új vezérlőállomások hozzáadásával és (vagy) szoftverobjektumok megváltoztatásával a meglévő berendezések konfigurációjának megváltoztatása nélkül. állomások.
A hőellátó rendszer automatizált folyamatirányító rendszerének hatékonysága
A hőszolgáltató vállalatok 1 automatizált folyamatvezérlő rendszereinek működési tapasztalatainak elemzése Fehéroroszország és Oroszország számos városában az elmúlt húsz év során azt mutatta, hogy gazdasági hatékonyságés megerősítette az architektúrával, szoftverrel és hardverrel kapcsolatos döntések életképességét.
Ezek a rendszerek tulajdonságaikat és jellemzőiket tekintve megfelelnek az intelligens hálózat ideológia követelményeinek. Ennek ellenére folyamatosan folyik a munka a fejlesztés alatt álló automatizált vezérlőrendszerek fejlesztésén és fejlesztésén. Az automatizált folyamatvezérlő rendszerek bevezetése a hőellátásban növeli a központi fűtési rendszerek megbízhatóságát és hatékonyságát. Az üzemanyag- és energiaforrások fő megtakarítását a fűtési hálózatok termikus-hidraulikus üzemmódjainak, a hőforrások fő- és segédberendezéseinek, a szivattyútelepek és a fűtési pontok működési módjának optimalizálása határozza meg.
Irodalom
- Gromov N.K. Városi fűtési rendszerek. M.: Energia, 1974. 256 p.
- Popyrin L. S. Hőellátó rendszerek kutatása. M.: Nauka, 1989. 215 p.
- Ionin A. A. Fűtési hálózati rendszerek megbízhatósága. M.: Stroyizdat, 1989. 302 p.
- Monakhov G.V. A fűtési hálózatok üzemmódjainak szabályozásának modellezése Moszkva: Energoatomizdat, 1995. 224 p.
- Sednin V. A. Az automatizált hőellátás-szabályozó rendszerek létrehozásának elmélete és gyakorlata. Minszk: BNTU, 2005. 192 p.
- Sednin V. A. Az automatizált folyamatvezérlő rendszerek bevezetése, mint alapvető tényező a hőellátó rendszerek megbízhatóságának és hatékonyságának növelésében // Technológia, berendezések, minőség. Ült. mater. Belarusian Industrial Forum 2007, Minsk, 2007. május 15–18. / Expoforum - Minsk, 2007. 121–122.
- Sednin V. A. A fűtési rendszerek hőellátásának hőmérsékleti ütemtervének paramétereinek optimalizálása // Energetika. Hírek a Legfelsőbbről oktatási intézményekés a FÁK energiaszövetségei. 2009. No. 4. P. 55–61.
- Sednin V. A. Koncepció egy automatizált vezérlőrendszer létrehozásának technológiai folyamataihoz minszki hőhálózatokhoz / V. A. Sednin, A. V. Sednin, E. O. Voronov // Erőműi berendezések hatékonyságának növelése: Tudományos-gyakorlati konferencia anyagai, in 2 T. T. 2. 2012. pp. 481–500.
1 A Fehérorosz Nemzeti Műszaki Egyetem Hőenergia-mérnöki és Ipari Automatizált Vezérlőrendszerek Kutatási és Innovációs Központjának csapata készítette.
V. G. Semenov, főszerkesztő, „Hőszolgáltatási hírek”
Rendszer koncepció
Mindenki hozzászokott a „hőellátó rendszer”, „vezérlőrendszer”, „automatizált vezérlőrendszer” kifejezésekhez. Minden rendszer egyik legegyszerűbb definíciója: egymással összefüggő működési elemek halmaza. Bonyolultabb definíciót ad P. K. Anokhin akadémikus: „Egy rendszert csak szelektíven részt vevő komponensek olyan komplexumának nevezhetünk, amelyben a kölcsönhatás felveszi az interakció jellegét, hogy célzott hasznos eredményt érjen el.” Ilyen eredmény elérése a rendszer célja, a cél pedig az igény alapján alakul ki. BAN BEN piacgazdaság A műszaki rendszerek, valamint azok irányítási rendszerei kereslet alapján alakulnak ki, azaz olyan igény alapján, amelynek kielégítéséért valaki fizetni hajlandó.
A műszaki hőellátó rendszerek olyan elemekből állnak (CHP, kazánházak, hálózatok, segélyszolgálatok stb.), amelyeknek igen szigorú technológiai kapcsolatai vannak. " Külső környezet"Mert műszaki rendszer a hőszolgáltató fogyasztók különböző típusúak; gáz, elektromos, vízellátó hálózatok; időjárás; új fejlesztők stb. Energiát, anyagot és információt cserélnek.
Bármely rendszer létezik bizonyos korlátozások határain belül, amelyeket általában a vevők vagy felhatalmazott szervek szabnak meg. Ezek a hőszolgáltatás minőségére, az ökológiára, a munkabiztonságra és az árkorlátozásokra vonatkozó követelmények.
Vannak aktív rendszerek, amelyek ellenállnak negatív hatások környezet (a közigazgatás minősíthetetlen intézkedései különböző szinteken, verseny más projektekkel...), és passzívak, amelyek nem rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal.
A hőellátás üzemeltetési műszaki vezérlésére szolgáló rendszerek tipikus ember-gép rendszerek, nem túl bonyolultak és meglehetősen könnyen automatizálhatók. Valójában egy magasabb szintű rendszer alrendszerei - korlátozott területen a hőszolgáltatás irányítása.
Irányító rendszerek
A menedzsment a rendszerre gyakorolt céltudatos befolyásolás folyamata, amely biztosítja a szervezettség növelését és egy-egy hasznos hatás elérését. Bármely vezérlőrendszer vezérlési és vezérelt alrendszerekre oszlik. A vezérlő alrendszer és a vezérelt közötti kommunikációt közvetlen kommunikációnak nevezzük. Ez a kapcsolat mindig létezik. Az ellenkező irányú kapcsolatot fordítottnak nevezzük. A visszacsatolás fogalma alapvető a technológiában, a természetben és a társadalomban. Úgy gondolják, hogy az erős visszacsatolási hurkok nélküli menedzsment nem hatékony, mert nem képes önmaga hibákat azonosítani, problémákat megfogalmazni, és nem teszi lehetővé a rendszer önszabályozási képességeinek kihasználását, valamint a tapasztalat, ill. szakemberek ismerete.
S. A. Optner még azt is hiszi, hogy a menedzsment a visszacsatolás célja. „A visszajelzések hatással vannak a rendszerre. A hatás a rendszer jelenlegi állapotának megváltoztatásának eszköze egy olyan erő gerjesztésével, amely lehetővé teszi ezt.”
Megfelelően szervezett rendszerben paramétereinek normától való eltérése vagy a fejlődés helyes irányától való eltérés visszacsatolássá fejlődik, és elindítja az ellenőrzési folyamatot. „Maga a normától való eltérés ösztönzőleg hat a normához való visszatérésre” (P.K. Anokhin). Nagyon fontos az is, hogy az irányítási rendszer öncélja ne mondjon ellent az irányított rendszer céljának, vagyis annak a célnak, amelyre létrehozták. Általánosan elfogadott, hogy a „felsőbbrendű” szervezet követelménye az „alsó” számára feltétlen, és számára automatikusan céllá alakul át. Ez néha a célpont helyettesítéséhez vezethet.
A kontrollrendszer helyes célja, hogy az eltérésekre vonatkozó információk elemzésén alapuló ellenőrzési tevékenységeket fejlesszen ki, vagy más szóval problémákat oldjon meg.
A probléma az a helyzet, amikor a vágyott és a létező között eltérés mutatkozik. Az emberi agy úgy van kialakítva, hogy az ember csak akkor kezd el gondolkodni valamilyen irányban, ha felismeri a problémát. Ezért a probléma helyes meghatározása előre meghatározza a helyes vezetői döntést. A problémáknak két kategóriája van: stabilizáció és fejlődés.
A stabilizációs problémák azok, amelyek megoldása a rendszer aktuális működését megzavaró zavarok megelőzésére, megszüntetésére vagy kompenzálására irányul. Vállalkozás, régió vagy iparág szintjén ezekre a problémákra a megoldást termelésirányításnak nevezik.
A rendszerek fejlesztésének és fejlesztésének problémái azok, amelyek megoldása a működési hatékonyság növelését célozza a vezérlőobjektum vagy vezérlőrendszer jellemzőinek megváltoztatásával.
Szempontból módszeres megközelítés a probléma a meglévő és a kívánt rendszer közötti különbség. A köztük lévő űrt betöltő rendszer az építés tárgya, és a probléma megoldásának nevezzük.
Meglévő hőellátás-irányítási rendszerek elemzése
A rendszerszemlélet egy objektum (probléma, folyamat) mint olyan rendszer vizsgálatának megközelítése, amelyben azonosítják a működés eredményeit befolyásoló elemeket, belső kapcsolatokat és a környezettel való kapcsolatokat, és meghatározzák az egyes elemek céljait. a rendszer általános célja.
Bármely központi hőellátó rendszer létrehozásának célja a minőségi, megbízható hőellátás biztosítása a legalacsonyabb áron. Ez egy olyan cél, amely megfelel a fogyasztóknak, a polgároknak, a közigazgatásnak és a politikusoknak. A hőgazdálkodási rendszernek ugyanezt a célt kell kitűznie.
Ma van 2 A hőellátó vezérlőrendszerek fő típusai:
1) egy önkormányzat vagy régió igazgatása és az annak alárendelt állami hőszolgáltató vállalatok vezetői;
2) nem önkormányzati hőszolgáltató vállalkozások irányító testületei.
Rizs. 1. A meglévő hőellátó vezérlőrendszer általános rajza.
A hőellátó vezérlőrendszer általános rajza az ábrán látható. 1. Csak azokat a struktúrákat (környezetet) mutatja be, amelyek ténylegesen befolyásolhatják az irányítási rendszereket:
A bevétel növelése vagy csökkentése;
Kényszerítse őket további kiadásokra;
Változtassa meg a vállalkozások vezetését.
A valódi elemzéshez abból kell kiindulnunk, hogy csak azt hajtják végre, amiért ki van fizetve vagy amiért el lehet rúgni, és nem azt, amit bejelentenek. Állapot
A hőszolgáltató vállalkozások tevékenységét szabályozó jogszabály gyakorlatilag nincs. Még a helyi természetes monopóliumok állami szabályozására vonatkozó eljárásokat sem írják elő a hőszolgáltatásban.
Az oroszországi lakás- és kommunális szolgáltatások, valamint a RAO UES reformjaiban a fő probléma a hőszolgáltatás, amely külön-külön sem egyikben, sem a másikban nem oldható meg, ezért gyakorlatilag nem is foglalkozik vele, pedig a hőszolgáltatáson keresztül kellene ezeket a reformokat megvalósítani. összekapcsolt. Még a kormány által jóváhagyott koncepció sincs az ország hőellátásának fejlesztésére, nem beszélve valódi cselekvési programról.
A szövetségi hatóságok semmilyen módon nem szabályozzák a hőszolgáltatás minőségét, még a minőségi kritériumokat meghatározó szabályozó dokumentumok sem. A hőszolgáltatás megbízhatóságát csak műszaki felügyeleti hatóságok szabályozzák. De mivel a köztük és a vámhatóságok közötti interakciót egyetlen szabályozó dokumentum sem határozza meg, ez gyakran hiányzik. A vállalkozásoknak lehetőségük van nem teljesíteni semmilyen követelményt, ezt a finanszírozás hiányával indokolják.
Meglévő műszaki felügyelet szabályozó dokumentumokat az egyes műszaki egységek felügyelete, és azoké, amelyekre több szabály vonatkozik. Nem veszik figyelembe a rendszert az összes elemének kölcsönhatásában, és nem azonosítják azokat a tevékenységeket, amelyek a legnagyobb rendszerszintű hatást adják.
A hőszolgáltatás költségét csak formálisan szabályozzák. A tarifális szabályozás annyira általános, hogy szinte minden a szövetségi és nagyobb mértékben a regionális energiabizottságok belátására van bízva. A hőfogyasztási előírások csak új épületekre vonatkoznak. BAN BEN kormányzati programok A hőellátásról gyakorlatilag nincs energiatakarékossági rész.
Ennek eredményeként az állam szerepe az adóbeszedés és a felügyeleti szerveken keresztül az önkormányzatok tájékoztatása a hőszolgáltatás hiányosságairól.
A végrehajtó hatalom a parlamentnek felel a természetes monopóliumok működéséért, a nemzet létét biztosító iparágak működéséért. A probléma nem az, hogy a szövetségi szervek nem működnek kielégítően, hanem az, hogy a szövetségi testületek szerkezetében gyakorlatilag nincs struktúra.
A Siemens elismert világelső az energiarendszerek fejlesztésében, beleértve a hő- és vízellátó rendszereket is. Pontosan ezt teszi az egyik osztály Siemens – Building Technologies – „Épületek automatizálása és biztonsága”. A cég a berendezések és algoritmusok teljes skáláját kínálja kazánházak, fűtőpontok és szivattyútelepek automatizálásához.
1. A hőellátó rendszer felépítése
A Siemens átfogó megoldást kínál a városi hő- és vízellátó rendszerek egységes irányítási rendszerének létrehozására. A megközelítés összetettsége abban rejlik, hogy az ügyfeleknek mindent kínálnak a hő- és vízellátó rendszerek hidraulikus számításaitól a kommunikációs és diszpécser rendszerekig. Ennek a megközelítésnek a megvalósítását a cég szakembereinek ben megszerzett tapasztalata biztosítja különböző országok világ különböző projektek megvalósítása során a közép-kelet-európai nagyvárosok hőellátó rendszerei terén. Ez a cikk a hőellátó rendszerek felépítését, alapelveit és vezérlési algoritmusait tárgyalja, amelyeket e projektek megvalósítása során alkalmaztak.
A hőellátó rendszerek elsősorban 3 lépcsős séma szerint épülnek, melynek részei:
1. Különböző típusú hőforrások, összekapcsolva egyetlen hurokrendszerré
2. Központi fűtési pontok (CHS), magas hűtőközeg hőmérsékletű (130...150°C) fő fűtési hálózatokhoz csatlakozva. A központi hőközpontban a hőmérséklet fokozatosan csökken, maximum 110 °C-ig, a hőközpont igényei alapján. Kis rendszerekben a központi fűtési pontok szintje hiányozhat.
3. Egyedi fűtőpontok, amelyek hőenergiát kapnak a központi fűtőállomásoktól és biztosítják a létesítmény hőellátását.
A Siemens megoldások alapvető jellemzője, hogy a teljes rendszer a 2-csöves vezetékezés elvén alapul, ami a legjobb műszaki és gazdasági kompromisszum. Ez a megoldás lehetővé teszi a hőveszteség és a villamosenergia-fogyasztás csökkentését az Oroszországban elterjedt 4-csöves vagy 1-csöves nyílt vízvételű rendszerekhez képest, amelyek szerkezetének megváltoztatása nélküli korszerűsítésére irányuló beruházások nem hatékonyak. Az ilyen rendszerek fenntartási költségei folyamatosan nőnek. Közben pontosan gazdasági hatás a rendszer fejlesztésének és műszaki fejlesztésének megvalósíthatóságának fő kritériuma. Nyilvánvaló, hogy új rendszerek építésénél a gyakorlatban kipróbált optimális megoldásokat kell követni. Ha már arról beszélünk jelentős felújítás nem optimális felépítésű hőellátó rendszerek, gazdaságilag megtérülő 2 csöves rendszerre váltani, házonként egyedi fűtési pontokkal.
A fogyasztók hő- és melegvízellátása során az alapkezelő társaság fix költségekkel jár, amelyek szerkezete így néz ki a következő módon:
A fogyasztási hőtermelés költségei;
veszteségek a hőforrásokban a nem tökéletes hőtermelési módszerek miatt;
hőveszteség a fűtési hálózatokban;
R villamosenergia költségek.
Ezen összetevők mindegyike csökkenthető optimális kezeléssel és minden szinten modern automatizálási eszközök használatával.
2. Hőforrások
Ismeretes, hogy fűtési rendszerek esetében előnyösek a nagy kapcsolt hő- és villamosenergia-termelési források, vagy olyan források, amelyekben a hő másodlagos termék, például ipari folyamatok terméke. Ilyen elvek alapján merült fel a központi fűtés ötlete. A különböző típusú tüzelőanyaggal működő kazánházak tartalék hőforrásként szolgálnak. gázturbinák Stb. Ha a gázkazánházak fő hőforrásként szolgálnak, akkor az égési folyamat automatikus optimalizálásával kell működniük. Csak így lehet megtakarítást elérni és csökkenteni a károsanyag-kibocsátást az egyes házak elosztott hőtermeléséhez képest.
3. Szivattyútelepek
A hőforrásokból származó hő a fő fűtési hálózatokba kerül. A hűtőfolyadékot folyamatosan működő hálózati szivattyúk szivattyúzzák. Ezért különös figyelmet kell fordítani a szivattyúk kiválasztására és működési módjára. A szivattyú működési módja a fűtőpontok üzemmódjaitól függ. Az áramlás csökkenése a központi fűtőállomáson a szivattyú (szivattyúk) nyomásának nemkívánatos növekedését vonja maga után. A nyomásnövekedés negatívan érinti a rendszer minden alkatrészét. A legjobb esetben csak a hidraulikus zaj növekszik. Mindenesetre az elektromos energia elveszik. Ilyen körülmények között a szivattyúk frekvenciaszabályozása feltétel nélküli gazdasági hatást biztosít. Különféle vezérlési algoritmusokat használnak. Az alapkivitelben a vezérlő állandó nyomásesést tart fenn a szivattyúban a forgási sebesség változtatásával. Tekintettel arra, hogy a hűtőfolyadék áramlásának csökkenésével a vezetékekben a nyomásveszteség csökken (négyzetes függés), lehetőség van a nyomásesés beállított értékének (beállításának) csökkentésére is. Az ilyen típusú szivattyúvezérlést arányosnak nevezik, és tovább csökkentheti a szivattyú üzemeltetési költségeit. A szivattyúk hatékonyabb vezérlése feladatkorrekcióval „távoli pont” alapján. Ebben az esetben a fő hálózatok végpontjain mérik a nyomásesést. Az aktuális nyomáskülönbség értékek kompenzálják a szivattyútelepi nyomást.
4. Központi fűtési pontok (CHS)
A modern hőellátó rendszerekben a központi fűtési állomások nagyon fontos szerepet töltenek be. Az energiatakarékos hőellátó rendszernek egyedi fűtési pontokkal kell működnie. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a központi fűtőállomásokat bezárják: hidraulikus stabilizátorként működnek, és egyúttal a hőellátó rendszert külön alrendszerekre osztják. IHP alkalmazása esetén a központi melegvíz-ellátó rendszerek a központi fűtési pontból kizárásra kerülnek. Ebben az esetben csak 2 cső halad át a központi fűtőállomáson, hőcserélővel elválasztva, ami elválasztja a főútvonalak rendszerét az ITP rendszertől. Így az ITP rendszer más hűtőfolyadék-hőmérsékletekkel, valamint alacsonyabb dinamikus nyomással is tud működni. Ez garantálja az ITP stabil működését, és egyben az ITP-be történő befektetések csökkenését vonja maga után. A központi fűtési pontról érkező előremenő hőmérséklet beállítása a külső levegő hőmérséklete alapján a hőmérsékleti ütemterv szerint történik, figyelembe véve a nyári határértéket, amely a fűtési és fűtési rendszerben a használati melegvíz rendszer igényétől függ. A hűtőfolyadék paramétereinek előzetes beállításáról beszélünk, amely lehetővé teszi a hőveszteség csökkentését a másodlagos útvonalakon, valamint az ITP hőautomatizálási alkatrészeinek élettartamának növelését.
5. Egyedi fűtési pontok (IHP)
Az IHP működése kihat a teljes hőellátó rendszer hatásfokára. Az ITP stratégiailag fontos része a hőellátó rendszernek. A 4-csöves rendszerről a modern 2-csöves rendszerre való átállás nem mentes a kihívásoktól. Ez egyrészt beruházási igényt jelent, másrészt bizonyos „know-how” jelenléte nélkül az ITP bevezetése éppen ellenkezőleg, növelheti. üzem költség menedzsment cég. Az ITP működési elve, hogy a fűtési pont közvetlenül az épületben található, amelyet fűtenek és amihez meleg vizet készítenek. Ugyanakkor csak 3 cső csatlakozik az épülethez: 2 a hűtőfolyadékhoz és 1 a hidegvíz ellátáshoz. Így a rendszervezetékek felépítése leegyszerűsödik, és a nyomvonalak tervezett javítása során azonnal megtakarítás érhető el a csőfektetésnél.
5.1. Fűtési kör vezérlése
Az ITP vezérlő szabályozza a fűtési rendszer hőteljesítményét, megváltoztatva a hűtőfolyadék hőmérsékletét. A fűtési hőmérséklet alapjelét a külső hőmérséklet és a fűtési görbe határozza meg (időjárásfüggő szabályozás). A fűtési görbe meghatározása az épület tehetetlenségének figyelembevételével történik.
5.2. Az épület tehetetlensége
Az épületek tehetetlensége jelentősen befolyásolja az időjárásfüggő fűtésszabályozás eredményét. Egy modern ITP vezérlőnek ezt a befolyásoló tényezőt figyelembe kell vennie. Az épület tehetetlenségét az épület időállandójának értéke határozza meg, amely panelházaknál 10 órától téglaházaknál 35 óráig terjed. Az ITP szabályozó az épület időállandója alapján határozza meg az úgynevezett „kombinált” külső levegő hőmérsékletet, amelyet korrekciós jelként használ az automatikus fűtővíz hőmérséklet-szabályozó rendszerben.
5.3. Szélenergia
A szél jelentősen befolyásolja a helyiség hőmérsékletét, különösen a nyílt területeken található sokemeletes épületekben. A fűtési vízhőmérséklet korrekciójára szolgáló algoritmus, figyelembe véve a szél hatását, akár 10% -os hőenergia-megtakarítást biztosít.
5.4 A visszatérő víz hőmérsékletének korlátozása
Minden fent leírt szabályozás közvetve befolyásolja a visszatérő víz hőmérsékletének csökkentését. Ez a hőmérséklet a fűtési rendszer gazdaságos működésének fő mutatója. Az IHP különböző üzemmódjainál a visszatérő víz hőmérséklete korlátozó funkciókkal csökkenthető. Azonban minden korlátozási funkció a kényelmes feltételektől való eltéréseket vonja maga után, és használatukhoz megvalósíthatósági tanulmányt kell készíteni. Független fűtőköri csatlakozási sémák esetén a hőcserélő gazdaságos működése mellett a primer kör és a fűtőkör visszatérő vize közötti hőmérsékletkülönbség nem haladhatja meg az 5°C-ot. A költséghatékonyságot a visszatérő víz hőmérséklet dinamikus korlátozásának funkciója biztosítja ( DRT – visszatérő hőmérséklet különbség ): a primer kör és a fűtőkör visszatérő vize közötti előírt hőmérséklet-különbség túllépése esetén a szabályozó csökkenti a hűtőfolyadék áramlását a primer körben. Ezzel párhuzamosan a csúcsterhelés is csökken (1. ábra).
Rizs. 6. Kétvezetékes vezeték két koronavezetékkel, amelyek között különböző távolságok vannak
16 m; 3 - bn = 8 m; 4 - b,
BIBLIOGRÁFIA
1. Efimov B.V. Mennydörgés hullámai a felsővezetékekben. Apatitás: A KSC RAS Kiadója, 2000. 134 p.
2. Kostenko M.V., Kadomskaya K.P., Levinshgein M.L., Efremov I.A. Túlfeszültség és védelem az ellene
felső és kábeles nagyfeszültségű erőátvitel. L.: Nauka, 1988. 301 p.
A.M. Prohorenkov
MÓDSZEREK A VÁROSI HŐELLÁTÁS ELosztott SZABÁLYOZÁSÁNAK AUTOMATIZÁLT RENDSZER ÉPÍTÉSÉRE
Jelentős figyelmet fordítanak az erőforrás-takarékos technológiák megvalósítására a modern Oroszországban. Ezek a problémák különösen akutak a Távol-Észak régióiban. A városi kazánházak tüzelőanyaga fűtőolaj, amelyet Oroszország központi régióiból vasúton szállítanak, ami jelentősen megnöveli a megtermelt hőenergia költségét. Időtartam
A fűtési szezon az Északi-sarkvidéken 2-2,5 hónappal hosszabb, mint központi régiók ország, amely a Távol-Észak éghajlati viszonyaihoz kapcsolódik. Ugyanakkor a hő- és villamosenergia-ipari vállalkozásoknak gőz, meleg víz formájában kell előállítaniuk a szükséges hőmennyiséget bizonyos paraméterek (nyomás, hőmérséklet) mellett, hogy biztosítsák valamennyi városi infrastruktúra működését.
A fogyasztóknak szállított hőenergia előállítási költségének csökkentése csak a tüzelőanyag gazdaságos elégetésével lehetséges, racionális használat villamos energia a vállalkozások saját szükségleteire, a hőveszteségek minimalizálása a közlekedési (városi fűtési hálózatok) és a fogyasztási területeken (épületek, városi vállalkozások), valamint a termelési területeken a kiszolgáló személyzet számának csökkentése.
Mindezen problémák megoldása csak olyan új technológiák, berendezések és műszaki ellenőrzések bevezetésével lehetséges, amelyek lehetővé teszik a hő- és villamosenergia-ipari vállalkozások gazdasági hatékonyságának biztosítását, valamint a hő- és villamosenergia-rendszerek irányítási és üzemeltetési minőségének javítását.
A probléma megfogalmazása
A városi fűtés területén az egyik fontos feladat több hőforrás párhuzamos üzemű hőellátó rendszerek kialakítása. Modern rendszerek A városok központi fűtési rendszerei nagyon összetett, térben elosztott, zárt keringésű rendszerekké fejlődtek. A fogyasztók általában nem rendelkeznek önszabályozási tulajdonsággal, a hűtőfolyadék elosztása speciálisan kialakított (az egyik módhoz) állandó hidraulikus ellenállások előszerelésével történik [1]. Ebben a tekintetben a gőz- és melegvízfogyasztók hőenergia-választásának véletlenszerűsége dinamikusan összetett tranziens folyamatokhoz vezet a hőenergia-rendszer (TES) minden elemében.
A távoli objektumok állapotának operatív felügyelete és az ellenőrzött pontokon (CP) elhelyezett berendezések kezelése lehetetlen a központi fűtési pontok és szivattyúállomások (ASDC és U TsTP és PS) diszpécser vezérlésére és irányítására szolgáló automatizált rendszer kifejlesztése nélkül. város. Ezért az egyik aktuális problémák a hőenergia-áramlások kezelése, figyelembe véve mind maguknak a fűtési hálózatoknak, mind az energiafogyasztóknak a hidraulikai jellemzőit. A párhuzamos üzemű hőellátó rendszerek kialakításával kapcsolatos problémák megoldását igényli
Számos hőforrás (termálállomás - TS)) működik a város teljes fűtési hálózatán és a teljes hőterhelési ütemterv szerint. Az ilyen rendszerek lehetővé teszik az üzemanyag-megtakarítást a fűtés során, növelik a fő berendezések terhelési fokát, és a kazánegységeket optimális hatásfok értékekkel működtetik.
A technológiai folyamatok optimális szabályozásának problémáinak megoldása fűtőkazánházban
Az Állami Regionális Hő- és Villamosenergia-ipari Vállalat (GOTEP) „TEKOS” „Észak” fűtőkazánház technológiai folyamatainak optimális szabályozási problémáinak megoldása az Energia-megtakarítási és Import import program támogatása keretében. Környezetvédelmi berendezések és anyagok (PIEPOM) az Orosz-Amerikai Bizottságtól, berendezéseket szállítottak (az Egyesült Államok kormánya finanszírozta). Ez a berendezés és a hozzá kifejlesztett szoftver lehetővé tette a rekonstrukciós problémák széles körének megoldását alapvállalkozás GOTEP "TEKOS", és a kapott eredményeket meg kell ismételni a régió hőerőműveiben.
A TC kazánegységek vezérlőrendszereinek rekonstrukciójának alapja a központi vezérlőpanel és a helyi automata vezérlőrendszerek elavult automatizálási berendezéseinek cseréje egy modern mikroprocesszoros elosztott vezérlőrendszerre. A Honeywell TDC 3000-S (Supper) mikroprocesszoros (MPS) mikroprocesszoros rendszerén (MPS) alapuló kazánegységek elosztott vezérlőrendszere egyetlen átfogó megoldást nyújtott a jármű technológiai folyamatainak vezérlésére szolgáló összes rendszerfunkció megvalósítására. A működő MPS értékes tulajdonságokkal rendelkezik: a vezérlési és működési funkciók elrendezésének egyszerűsége és áttekinthetősége; rugalmasság az összes folyamatkövetelmény teljesítésében, figyelembe véve a megbízhatósági mutatókat (működés a második számítógép és a vezérlőegység „forró” készenléti üzemmódjában), a rendelkezésre állást és a hatékonyságot; könnyű hozzáférés az összes rendszeradathoz; a szolgáltatási funkciók egyszerű megváltoztatása és bővítése a rendszer hátrányos befolyásolása nélkül;
az információmegjelenítés jobb minősége a döntéshozatalhoz kényelmes formában (barátságos intelligens kezelőfelület), amely segít csökkenteni a kezelőszemélyzet hibáit a járműfolyamatok működtetése és felügyelete során; automatizált folyamatirányító rendszer dokumentációjának számítógépes készítése; a létesítmény fokozott üzemkészültsége (a vezérlőrendszer öndiagnózisának eredménye); ígéretes rendszer magas fokú innovációval. A TDC 3000 - S rendszer (1. ábra) képes más gyártók külső PLC vezérlőinek csatlakoztatására (ez a funkció PLC átjáró modul jelenlétében valósul meg). Megjelennek a PLC vezérlőktől származó információk
pontok tömbjeként jelenik meg a TOS-ban, amely a felhasználói programokból olvasható és írható. Ez lehetővé teszi a kezelt objektumok közvetlen közelébe telepített elosztott bemeneti/kimeneti állomások használatát adatgyűjtésre és adatátvitelre a TOC-hoz egy információs kábelen keresztül a szabványos protokollok egyikével. Ez az opció lehetővé teszi új vezérlőobjektumok integrálását, beleértve a központi fűtőegységek és szivattyúállomások diszpécser-vezérlésére és felügyeletére szolgáló automatizált rendszert (ASDKiU TsTPiNS), a vállalat meglévő automatizált folyamatvezérlő rendszerébe anélkül, hogy külső változtatásokat kellene végrehajtania a felhasználók számára.
Helyi számítógépes hálózat
Univerzális állomások
Számítógépes Alkalmazott Történelmi
átjáró modul modul
A helyi hálózat menedzsment
Trunk Gateway
I Reserve (ARMM)
Fejlesztő modul. ovált folyamatmenedzser (ARMM)
Univerzális vezérlőhálózat
I/O vezérlők
4-20 mA-es kábel fut
SIMATIC ET200M bemeneti/kimeneti állomás.
I/O vezérlők
PLC eszközök hálózata (PROFIBUS)
4-20 mA-es kábel fut
Áramlásérzékelők
Hőmérséklet érzékelők
Nyomásérzékelők
Elemzők
Szabályozók
Frekvenciaállomások
Szelepek
Áramlásérzékelők
Hőmérséklet érzékelők
Nyomásérzékelők
Elemzők
Szabályozók
Frekvenciaállomások
Szelepek
Rizs. 1. Információgyűjtés elosztott PLC állomások által, átvitel a TDC3000-S-re megjelenítés és feldolgozás céljából, majd vezérlőjelek kiadása
Az elvégzett kísérleti vizsgálatok azt mutatták, hogy a gőzkazánban annak működési módjaiban fellépő folyamatok véletlenszerűek és nem stacionáriusak, amit a matematikai feldolgozás és a statisztikai elemzés eredményei is megerősítenek. Figyelembe véve a gőzkazánban lezajló folyamatok véletlenszerűségét, a fő szabályozási koordináták mentén a matematikai elvárás (ME) M(t) és az 5 (?) elmozdulásának becslését vettük a minőség értékelésének mérőszámaként. ellenőrzés:
Em, (t) 2 MZN (t) - MrN (t) ^ gMikh (t) ^ min
ahol Mzn(t), Mmn(t) - a gőzkazán fő beállítható paramétereinek meghatározott és aktuális MO értéke: a levegő mennyisége, a tüzelőanyag mennyisége, valamint a kazán gőztermelése.
s 2 (t) = 8|v (t) - q2N (t) ^ s^ (t) ^ min, (2)
ahol 52Tn, 5zn2(t) a gőzkazán fő szabályozott paramétereinek áramerőssége és meghatározott szórása.
Ekkor az ellenőrzés minőségi kritériumának formája lesz
Jn = I [avMy(t) + ßsö;, (t)] ^ min, (3)
ahol n = 1, ...,j; - ß - súlyozási együtthatók.
A kazán üzemmódjától függően (szabályzó vagy alap) optimális szabályozási stratégiát kell kialakítani.
A gőzkazán szabályozási üzemmódjában a szabályozási stratégiának arra kell irányulnia, hogy a gőzelosztóban a nyomást állandó szinten tartsa, függetlenül a hőenergia-fogyasztók gőzfogyasztásától. Ennél az üzemmódnál a fő gőzelosztóban lévő gőznyomás MO elmozdulásának becslése a szabályozás minőségének mértéke a formában.
er (/) = Рг(1) - Рт () ^Б^ (4)
ahol HP, Рт(0 - a gőznyomás adott és aktuális átlagos értéke a fő gőzelosztóban.
A gőznyomás eltolódása a fő gőzelosztóban diszperzió útján, a (4) figyelembevételével a következőképpen alakul:
(0 = -4r(0 ^^ (5)
ahol (UrzOO, art(0 - adott és aktuális nyomásdiszperzió.
A többcsatlakozású kazánvezérlő rendszer áramköri szabályozóinak átviteli együtthatóinak beállítására fuzzy logikai módszereket alkalmaztunk.
Az automatizált gőzkazánok próbaüzeme során olyan statisztikai anyag gyűlt össze, amely lehetővé tette az új módszerek és szabályozások bevezetésének műszaki-gazdasági hatékonyságának összehasonlító (nem automatizált kazánegységek működésével) jellemzőinek megszerzését és a rekonstrukciós munkák folytatását. más kazánokon. Így a 9. és 10. számú nem automatizált gőzkazánok, valamint a 13. és 14. számú automata gőzkazánok hat hónapos működése során születtek meg azok az eredmények, amelyeket az 1. táblázat mutat be.
A termikus állomás optimális terheléséhez szükséges paraméterek meghatározása
Az optimális járműterhelés meghatározásához ismerni kell a gőzfejlesztőik és a kazánház egészének energetikai jellemzőit, amelyek a betáplált tüzelőanyag mennyisége és a kapott hő közötti összefüggést reprezentálják.
A jellemzők megtalálásának algoritmusa a következő lépéseket tartalmazza:
Asztal 1
A kazán teljesítménymutatói
Indikátor neve Bojlerfejés mutatók értéke
№9-10 № 13-14
Hőtermelés, Gcal Üzemanyag-fogyasztás, t Fajlagos tüzelőanyag-fogyasztás 1 Gcal hőenergia előállításához, kg szabványos üzemanyag-egyenérték^cal 170,207 20,430 120,03 217,626 24,816 114,03
1. A kazánok hőteljesítményének meghatározása működésük különböző terhelési módjaihoz.
2. A(z) hőveszteség meghatározása, a kazánok hatásfokának és hasznos teherbírásának figyelembevételével.
3. A kazánegységek terhelési jellemzőinek meghatározása a megengedett minimumtól a maximumig való változásuk tartományában.
4. A gőzkazánok összes hőveszteségének változása alapján határozza meg a normál tüzelőanyag óránkénti fogyasztását tükröző energetikai jellemzőit az 5 = 0,0342(0, + AC?) képlettel!
5. A kazánházak energetikai jellemzőinek megszerzése kazánok energetikai jellemzőinek felhasználásával.
6. A járművek energetikai jellemzőit figyelembe vevő ellenőrzési döntések kialakítása a fűtési időszakban, valamint a nyári szezonban a rakodásuk sorrendjéről, sorrendjéről.
A források párhuzamos üzemének (TS) megszervezésének másik fontos kérdése a kazánházak terhelését jelentősen befolyásoló tényezők azonosítása, valamint a hőellátó rendszer feladatai, hogy lehetőség szerint biztosítsák a fogyasztókat a szükséges mennyiségű hőenergiához. . minimális költségek gyártásához és továbbításához.
Az első probléma megoldása az ellátási ütemtervek és a hőfelhasználási ütemtervek összekapcsolásával történik egy hőcserélő rendszeren keresztül, a második megoldása a fogyasztók hőterhelésének a keletkezéséhez való megfelelésének megállapítása, azaz a terhelésváltozások tervezése. valamint a hőenergia átvitele során fellépő veszteségek csökkentése. A hőellátás és a felhasználási ütemterv összehangolását helyi automatizálás alkalmazásával kell megvalósítani a hőenergia-forrásoktól a fogyasztókig terjedő közbenső szakaszokban.
A második probléma megoldására a fogyasztók tervezett terhelésének felmérésére szolgáló funkciók megvalósítása javasolt, figyelembe véve az energiaforrások (ES) gazdaságilag megvalósítható képességeit. Ez a megközelítés fuzzy logikai algoritmusok megvalósításán alapuló helyzetkezelési módszerek alkalmazásával lehetséges. A fő tényező, amely jelentősen befolyásolja
A kazánházak hőterhelése az épületek fűtésére és melegvízellátásra használt része. Az épületek fűtéséhez használt átlagos hőáramot (wattban) a képlet határozza meg
ahol /ot egy adott időszak átlagos külső hőmérséklete; g( - a fűtött helyiség belső levegőjének átlaghőmérséklete (az a hőmérséklet, amelyet egy adott szinten kell tartani); /0 - a külső levegő számított hőmérséklete fűtési tervezéshez;<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).
A (6) képletből kitűnik, hogy az épületek fűtésének hőterhelését főként a külső levegő hőmérséklete határozza meg.
Az épületek melegvízellátásának átlagos hőáramát (wattban) a kifejezés határozza meg
1,2sh(a + ^)(55 - ^) p
Yt „. " _ Val vel"
ahol t a fogyasztók száma; a a +55 °C/fő/nap hőmérsékletű melegvíz-ellátáshoz szükséges vízfogyasztás mértéke literben; b - a középületekben elfogyasztott melegvíz-ellátás vízfogyasztásának mértéke +55 ° C hőmérsékleten (napi 25 liter / fő); c a víz hőkapacitása; /x a hideg (csap)víz hőmérséklete a fűtési időszakban (+5 °C-ot feltételezve).
A (7) kifejezés elemzése azt mutatta, hogy számításkor a melegvízellátás átlagos hőterhelése állandónak bizonyul. A hőenergia tényleges kiválasztása (a csapból melegvíz formájában) a számított értéktől eltérően véletlenszerű természetű, ami a reggeli és esti melegvíz-gyűjtés növekedésével, ill. a választék csökkenése nappal és éjszaka. ábrán. A 2, 3 a változások grafikonját mutatja
Olaj 012 013 014 015 016 017 018 019 1 111 112 113 114 115 116 117 118 119 2 211 212 213 214 212 213 214 215 21 3 3 21 3 1 3 314 315 316 317
a hónap napjai
Rizs. 2. Az N9 5 központi fűtési állomás vízhőmérséklet változásának grafikonja (7 - közvetlen kazánvíz,
2 - közvetlen negyedévente, 3 - víz melegvíz ellátáshoz, 4 - fordított negyedévente, 5 - visszatérő kazánvíz) és külső levegő hőmérséklet (6) a 2009. február 1. és február 4. közötti időszakra
a melegvíz nyomása és hőmérséklete az 5. számú központi fűtőállomáshoz, amelyeket a murmanszki központi fűtő- és fűtőállomás SDKi archívumából szereztünk be.
A meleg napok beköszöntével, amikor a környezeti hőmérséklet öt napon keresztül nem esik +8 °C alá, a fogyasztók fűtési terhelése lekapcsol, és a fűtési hálózat a melegvíz-ellátás szükségleteit kielégíti. A nem fűtési időszakban a HMV-hez szükséges átlagos hőmennyiség kiszámítása a képlet segítségével történik
hol van a hideg (csap) víz hőmérséklete a fűtési időszakon kívül (+15 °C-ot feltételezve); p olyan együttható, amely figyelembe veszi a nem fűtési időszakban a melegvíz-szolgáltatás átlagos vízfogyasztásának változását a fűtési időszakhoz viszonyítva (0,8 - a lakás- és kommunális szektorban, 1 - a vállalkozásoknál).
A (7), (8) képletek figyelembevételével kiszámításra kerülnek az energiafogyasztók hőterhelésének grafikonjai, amelyek a jármű hőenergia ellátásának központosított szabályozására vonatkozó feladatok megalkotásának alapját képezik.
A város központi fűtési pontjainak és szivattyútelepeinek diszpécservezérlésének és kezelésének automatizált rendszere
Murmanszk városának sajátossága, hogy dombos területen fekszik. A minimális magasság 10 m, a maximum 150 m. Ezzel összefüggésben a fűtési hálózatok nehéz piezometrikus grafikonnal rendelkeznek. A kezdeti szakaszokban megnövekedett víznyomás miatt megnő a baleseti ráta (csőtörések).
A távoli objektumok állapotának operatív megfigyeléséhez és az ellenőrzött pontokon (CP) elhelyezett berendezések vezérléséhez,
Rizs. 3. Az 5. számú központi fűtési állomás víznyomás-változásának grafikonja 2009. február 1. és február 4. között: 1 - melegvíz-ellátáshoz szükséges víz, 2 - közvetlen kazánvíz, 3 - közvetlen negyedévente, 4 - fordított negyedévente ,
5 - hideg, 6 - visszatérő kazánvíz
Murmanszk város ASDKiUTsTPiNS fejlesztése. Az ellenőrzött pontok, ahol a rekonstrukciós munkálatok során telemechanikai berendezéseket telepítettek, a fővállalkozástól legfeljebb 20 km távolságra helyezkednek el. A vezérlőpont telemechanikai berendezéseivel való kommunikáció erre a célra szolgáló telefonvonalon keresztül történik. A központi kazánházak (CHP) és a szivattyútelepek különálló épületek, amelyekben technológiai berendezéseket telepítenek. Az irányítóközpont adatai a TEKOS vállalkozás Szevernaja TS területén található irányítóközpontba (a diszpécser PCARM-jába) és a TS szerverre érkeznek, majd elérhetővé válnak a vállalkozás helyi számítógépes hálózatának felhasználói számára. megoldani a termelési problémáikat.
Az ASDKiUTsTPiNS segítségével megoldott feladatoknak megfelelően a komplexum kétszintű felépítésű (4. ábra).
1. szint (felső, csoport) - diszpécser konzol. Ezen a szinten a következő funkciók valósulnak meg: technológiai folyamatok központosított vezérlése és távvezérlése; adatok megjelenítése a vezérlőpanel kijelzőjén; kialakítása és kiadása
egyenletes dokumentáció; feladatok generálása a vállalkozás ipari vezérlőrendszerében a városi hőközpontok párhuzamos működési módjának kezelésére az általános városi fűtési hálózaton; a vállalati helyi hálózat felhasználóinak hozzáférése a technológiai folyamat adatbázishoz.
2. szint (helyi, helyi) - központ berendezés érzékelőkkel (riasztások, mérések) és a rájuk helyezett végső aktuátorokkal. Ezen a szinten valósul meg az információgyűjtés és az elsődleges feldolgozás, valamint a működtetőelemekre vonatkozó vezérlési műveletek kibocsátása.
A város ASDKiUTsTPiNS által végzett funkciói
Információs funkciók: nyomás-, hőmérséklet-, vízáramlás-érzékelők leolvasásának figyelése és a hajtóművek állapotának figyelése (be/ki, nyitott/zárt).
Vezérlési funkciók: hálózati szivattyúk, melegvíz szivattyúk, és a vezérlőterem egyéb technológiai berendezéseinek vezérlése.
Vizualizációs és regisztrációs funkciók: az összes információs paraméter és riasztási paraméter megjelenik a kezelőállomás trendjein és mnemonikus diagramjain; minden információ
Diszpécser munkaállomás PC
ShV/K8-485 adapter
Dedikált telefonvonalak
Vezérlők
Rizs. 4. A komplexum szerkezeti diagramja
paraméterek, riasztási paraméterek, vezérlőparancsok időszakosan, valamint állapotváltozások esetén rögzítésre kerülnek az adatbázisban.
Riasztási funkciók: áramszünet a vezérlőponton; az árvízérzékelő kioldása az ellenőrzési ponton és a biztonsági érzékelő kioldása az ellenőrzési ponton; riasztás határérték (magas/alacsony) nyomásérzékelőktől a csővezetékekben és érzékelők a hajtóművek állapotának vészhelyzeti változásaihoz (be/ki, nyitás/zárás).
A döntéstámogató rendszer fogalma
A modern automatizált folyamatvezérlő rendszer (APCS) egy többszintű ember-gép vezérlőrendszer. A diszpécser egy többszintű automatizált folyamatirányító rendszerben információt kap egy számítógép-monitortól, és távközlési rendszerek, vezérlők és intelligens aktuátorok segítségével a tőle jelentős távolságra lévő objektumokra hat. Így a diszpécser lesz a főszereplő a vállalkozás technológiai folyamatának kezelésében. A hőenergetikai technológiai folyamatok potenciálisan veszélyesek. Így harminc év alatt megközelítőleg tízévente megduplázódik a regisztrált balesetek száma. Ismeretes, hogy komplex energiarendszerek állandósult állapotában a kezdeti adatok pontatlanságából adódó hibák 82-84%, a modell pontatlanságából adódóan - 14-15%, a módszer pontatlansága miatt - 2-3%. A kiindulási adatokban előforduló nagy hibaarány miatt a célfüggvény számításánál hiba lép fel, ami jelentős bizonytalansági zónához vezet a rendszer optimális működési módjának megválasztásakor. Ezek a problémák kiküszöbölhetők, ha az automatizálást nem csak a termelésirányításban közvetlenül a kézi munka helyettesítésének, hanem az elemzés, előrejelzés és irányítás eszközének tekintjük. A diszpécserről a döntéstámogató rendszerre való átállás egy új minőség – egy intelligens vállalati információs rendszer – felé való átállást jelenti. Minden baleset alapja (kivéve a természeti katasztrófákat) emberi (kezelői) hiba. Ennek egyik oka a komplex vezérlőrendszerek építésének régi, hagyományos megközelítése, a legújabb technológia alkalmazására fókuszálva.
a műszaki és technológiai fejlődés, miközben alábecsülik a szituációs vezérlési módszerek alkalmazásának szükségességét, az irányítási alrendszerek integrálására szolgáló módszereket, valamint egy hatékony ember-gép interfész kiépítését, amely egy személyre (diszpécserre) összpontosít. Ezzel egyidejűleg a diszpécser adatelemzési, helyzet-előrejelzési és megfelelő döntéshozatali funkcióit a tervek szerint az intelligens döntéstámogató rendszerek (DSDS) komponenseibe helyezik át. A SPIR koncepció számos olyan eszközt tartalmaz, amelyeket egy közös cél egyesít – a racionális és hatékony vezetői döntések meghozatalának és végrehajtásának elősegítése. A SPIR egy interaktív automatizált rendszer, amely intelligens közvetítőként működik, amely támogatja a természetes nyelvű felhasználói felületet a SCAOA rendszerrel, és a modellnek és alapnak megfelelő döntéshozatali szabályokat alkalmaz. Ezzel együtt az SPPIR azt a funkciót látja el, hogy automatikusan támogassa a diszpécsert az információelemzés, a helyzetfelismerés és a helyzetek előrejelzése szakaszában. ábrán. Az 5. ábrán látható a SPIR felépítése, melynek segítségével a jármű diszpécser szabályozza a mikrokörzet hőellátását.
A fentiek alapján több fuzzy nyelvi változót azonosíthatunk, amelyek befolyásolják a járműterhelést, így a fűtési hálózatok működését. Ezeket a változókat a táblázat tartalmazza. 2.
Az évszaktól, a napszaktól, a hét napjától, valamint a külső környezet jellemzőitől függően a helyzetfelmérő egység kiszámítja a hőenergia-források műszaki állapotát és szükséges teljesítményét. Ez a megközelítés lehetővé teszi a távfűtés során felmerülő tüzelőanyag-gazdaságossági problémák megoldását, a főberendezések terhelési fokának növelését, a kazánok optimális hatásfok értékű üzemmódban történő üzemeltetését.
A városi hőellátás elosztott szabályozására szolgáló automatizált rendszer kiépítése a következő feltételek mellett lehetséges:
fűtési kazánházak kazánegységeinek automatizált vezérlőrendszereinek megvalósítása. (Automatikus folyamatirányító rendszer bevezetése a Severnaya TS-ben
Rizs. 5. A mikrokörzet SPIR fűtőkazánházának felépítése
2. táblázat
Nyelvi változók, amelyek meghatározzák a fűtési kazánház terhelését
Megnevezés Név Értéktartomány (univerzális készlet) Feltételek
^hónap Hónap januártól decemberig „január”, „febr.”, „március”, „ápr.”, „május”, „június”, „július”, „aug.”, „szeptember”, „október”, „november” , "dec"
T-hét A hét munkanapja vagy szabadnap „munka”, „szabadnap”
TSug Napszak 00:00 és 24:00 között „éjszaka”, „reggel”, „nappal”, „este”
t 1 n.v Külső levegő hőmérséklete -32 és +32 °C között "alatt", "-32", "-28", "-24", "-20", "-16", "-12", "- 8", "^1", "0", "4", "8", "12", "16", "20", "24", "28", "32", "fent"
1" szélsebesség 0 és 20 m/s között "0", "5", "10", "15", "nagyobb"
a 13,14-es kazánok fajlagos tüzelőanyag-fogyasztási arányát a 9,10-es kazánokhoz képest 5,2%-kal csökkentette. A 13. sz. kazán ventilátorainak és füstelvezetőinek hajtásaira frekvenciavektorok telepítése után a villamosenergia-megtakarítás 36% volt (rekonstrukció előtti fajlagos fogyasztás - 3,91 kWh/Gcal, rekonstrukció után - 2,94 kWh/Gcal, valamint a kazán esetében
14. sz. - 47% (rekonstrukció előtti fajlagos villamosenergia-fogyasztás - 7,87 kWh/Gcal, rekonstrukció után - 4,79 kWh/Gcal));
a város ASDKiUTsTPiNS-ének kidolgozása és megvalósítása;
információs támogatás módszereinek megvalósítása a TS és ASDKiUTsTPiNS operátorok számára a városban a SPIR koncepció segítségével.
BIBLIOGRÁFIA
1. Shubin E.P. A városi hőellátó rendszerek tervezésének alapkérdései. M.: Energia, 1979. 360 p.
2. Prohorenkov A.M. Fűtőkazánházak rekonstrukciója információs és vezérlési komplexumok alapján // Termeléstudomány. 2000. 2. szám P. 51-54.
3. Prohorenkov A.M., Szovlukov A.S. Fuzzy modellek kazánaggregátum technológiai folyamatok vezérlőrendszereiben // Számítógépes szabványok és interfészek. 2002. évf. 24. P. 151-159.
4. Mesarovic M., Mako D., Takahara Y. Hierarchikus többszintű rendszerek elmélete. M.: Mir, 1973. 456 p.
5. Prohorenkov A.M. Véletlenszerű folyamatjellemzők azonosításának módszerei információfeldolgozó rendszerekben // IEEE Transactions on instrumentation and mérés. 2002. évf. 51, 3. o., 492-496.
6. Prohorenkov A.M., Kachala N.M. Véletlenszerű jelek feldolgozása digitális ipari vezérlőrendszerekben // Digitális jelfeldolgozás. 2008. 3. szám P. 32-36.
7. Prohorenkov A.M., Kachala N.M. Véletlenszerű folyamatok osztályozási jellemzőinek meghatározása // Measurement Techniques. 2008. évf. 51, 4. sz. P. 351-356.
8. Prohorenkov A.M., Kachala N.M. A véletlenszerű folyamatok osztályozási jellemzőinek hatása a mérési eredmények feldolgozási pontosságára // Méréstechnika. 2008. N° 8. P. 3-7.
9. Prohorenkov A.M., Kachala N.M., Saburov I.V., Sovlukov A.S. Információs rendszer véletlenszerű folyamatok elemzéséhez nemstacionárius objektumokban // Proc. a Harmadik IEEE Int. Workshop on Intelligens adatgyűjtés és fejlett számítástechnikai rendszerek: technológia és alkalmazások (IDAACS"2005). Szófia, Bulgária. 2005. P. 18-21.
10. A robusztus neuro-fuzzy és adaptív szabályozás módszerei / Szerk. N.D. Egupova // M.: MSTU kiadó im. N.E. Bauman, 2002". 658 p.
P. Prokhorenkov A.M., Kachala N.M. A szabályozórendszerek szabályozóinak hangolására szolgáló adaptív algoritmusok hatékonysága a véletlenszerű zavarok hatásától függ // BicrniK: Tudományos és Műszaki. j-l. Különszám. Cherkasy State Technol. Univ.-Cherkassk. 2009. 83-85.o.
12. Prohorenkov A.M., Saburov I.V., Sovlukov A.S. Adatkarbantartás az ipari irányítás alatt álló döntéshozatali folyamatokhoz // BicrniK: tudományos és műszaki. j-l. Különszám. Cherkasy State Technol. univ. Cserkasszk. 2009. 89-91.
A cikk a Trace Mode SCADA rendszer használatával foglalkozik a városi központi fűtési létesítmények online és távvezérlésére. A létesítmény, ahol a leírt projektet megvalósították, az Arhangelszk régió déli részén (Velszk városa) található. A projekt biztosítja a fűtési hő előkészítésének és elosztásának folyamatát, valamint a városi létesítmények melegvízellátását.
CJSC "SpetsTeploStroy", Jaroszlavl
A probléma megfogalmazása és a rendszer szükséges funkciói
Cégünk célja a város nagy részének hőellátását biztosító gerinchálózat kiépítése volt korszerű építési módszerekkel, ahol a hálózat kiépítéséhez előszigetelt csöveket használtak. Erre a célra tizenöt kilométernyi főhőhálózat és hét központi hőpont (CHS) épült. A központi fűtőállomás célja a GT-CHP túlhevített víz felhasználása (130/70 °C ütemterv szerint), a hűtőközeg előkészítése blokkon belüli fűtési hálózatokhoz (95/70 °C ütemterv szerint), ill. melegítse fel a vizet 60 °C-ra a használati melegvíz ellátás (melegvíz ellátás) szükségleteihez, A központi fűtőállomás önálló, zárt séma szerint működik.
A probléma felállításakor számos követelményt figyelembe vettek a központi fűtőállomás energiatakarékos működési elvének biztosítása érdekében. Íme néhány különösen fontos:
Végezze el a fűtési rendszer időjárásfüggő szabályozását;
A HMV paraméterek adott szinten tartása (t hőmérséklet, P nyomás, G átfolyás);
A fűtőfolyadék paramétereinek adott szinten tartása (t hőmérséklet, P nyomás, G áramlás);
A hőenergia és a hűtőfolyadék kereskedelmi elszámolásának megszervezése a hatályos szabályozási dokumentumoknak (ND) megfelelően;
A szivattyúk (hálózati és melegvízellátás) ATS (automatikus tartalék bemenet) biztosítása a motor élettartamának kiegyenlítésével;
Az alapvető paraméterek helyesbítése a naptár és a valós idejű óra használatával;
Időszakos adatátvitel végrehajtása a vezérlőközpontba;
Mérőműszerek és üzemi berendezések diagnosztikájának elvégzése;
A központi fűtési ponton ügyeletes személyzet hiánya;
Kövesse figyelemmel és azonnal tájékoztassa a szervizszemélyzetet a vészhelyzetek előfordulásáról.
Ezen követelmények eredményeként került meghatározásra a kialakított üzemi távirányító rendszer funkciói. Alap- és kiegészítő automatizálási és adatátviteli eszközök kerültek kiválasztásra. A rendszer egészének működőképességének biztosítására SCADA rendszer került kiválasztásra.
Szükséges és elegendő rendszerfunkciók:
1_Információs funkciók:
Technológiai paraméterek mérése, ellenőrzése;
A meghatározott határértékektől való eltérések riasztása és regisztrálása;
Működési adatok formálása és terjesztése a személyzet számára;
A paraméterek történetének archiválása és megtekintése.
2_Vezérlő funkciók:
Fontos folyamatparaméterek automatikus szabályozása;
Perifériás eszközök (szivattyúk) távvezérlése;
Technológiai védelem és blokkolás.
3_Szolgáltatási funkciók:
A szoftver- és hardverkomplexum valós idejű öndiagnosztikája;
Adatok továbbítása az irányító központba ütemezetten, kérésre és vészhelyzet esetén;
Számítástechnikai eszközök és bemeneti/kimeneti csatornák teljesítményének és megfelelő működésének tesztelése.
Mi befolyásolta az automatizálási eszközök kiválasztását
és szoftver?
A fő automatizálási eszközök kiválasztása elsősorban három tényezőn alapult - az ár, a megbízhatóság és a konfiguráció és programozás sokoldalúsága. Így a központi fűtési központban történő független működéshez és az adatátvitelhez a Saia-Burgess PCD2-PCD3 sorozatú szabadon programozható vezérlőit választották. A vezérlőterem kialakításához a hazai SCADA Trace Mode 6 rendszert választották. Az adatátvitelhez a rendszeres mobilkommunikáció alkalmazása mellett döntöttek: rendszeres hangcsatornát kell használni az adatátvitelhez és SMS-üzenetekhez, hogy azonnal értesítsék a személyzetet a vészhelyzetek előfordulásáról .
Mi a rendszer működési elve
és a nyomkövetési módban történő vezérlés megvalósításának jellemzői?
Mint sok hasonló rendszerben, a szabályozási mechanizmusok közvetlen befolyásolására szolgáló irányítási funkciókat az alsó szint, a teljes rendszer egészének irányítását pedig a felső szint kapja. Szándékosan kihagyom az alsó szint (vezérlők) működésének és az adatátvitel folyamatának leírását és egyenesen a felső leírására térek rá.
A könnyebb használat érdekében a vezérlőterem egy személyi számítógéppel (PC) van felszerelve, két monitorral. Az adatok minden pontról a diszpécser vezérlőhöz áramlanak, és az RS-232 interfészen keresztül egy PC-n futó OPC szerverre kerülnek. A projekt a Trace Mode 6-os verziójában valósul meg, és 2048 csatornára készült. Ez a leírt rendszer megvalósításának első szakasza.
A feladat nyomkövetési módban való megvalósításának sajátossága, hogy több ablakos interfész létrehozására tesznek kísérletet a hőszolgáltatás folyamatának on-line nyomon követésére, mind a várostérképen, mind a hőpontok mnemonikus diagramjain. A többablakos interfész használata lehetővé teszi a nagy mennyiségű információ diszpécser kijelzőn való megjelenítésének problémáit, aminek elegendőnek és egyben nem redundánsnak kell lennie. A többablakos interfész elve lehetővé teszi, hogy az ablakok hierarchikus szerkezetének megfelelően bármilyen folyamatparaméterhez hozzáférjen. Leegyszerűsíti a rendszer helyszíni megvalósítását is, mivel egy ilyen interfész megjelenésében nagyon hasonlít a Microsoft család széles körben elterjedt termékeihez, és hasonló menürendszerrel és eszköztárral rendelkezik, amelyet a személyi számítógép bármely felhasználója ismer.
ábrán. Az 1. ábra a rendszer főképernyőjét mutatja. Sematikusan mutatja a fő fűtési hálózatot, feltüntetve a hőforrást (CHP) és a központi fűtési pontokat (az elsőtől a hetedikig). A képernyőn információk jelennek meg a létesítményekben bekövetkezett vészhelyzetekről, az aktuális külső levegő hőmérsékletről, az egyes pontokról az utolsó adatátvitel dátuma és időpontja. A hőellátó objektumok felugró csúcsokkal vannak felszerelve. Rendellenes szituáció esetén a diagramon látható objektum villogni kezd, és a riasztási jelentésben az adatátvitel dátuma és időpontja mellett megjelenik az esemény feljegyzése és egy pirosan villogó jelzőfény. Lehetőség van a központi fűtési állomások és a teljes fűtési hálózat egészének termikus paramétereinek megtekintésére. Ehhez le kell tiltani a riasztási és figyelmeztető jelentéslista megjelenítését (az „OT&P” gomb).
Rizs. 1. A rendszer fő képernyője. A hőellátó létesítmények elrendezése Velskben
A hőpont mimikai diagramjára kétféleképpen lehet átváltani - rá kell kattintani a várostérkép ikonjára vagy a hőpont feliratát tartalmazó gombra.
A második képernyőn megnyílik a hőpont mimikai diagramja. Ez mind a központi fűtési állomás konkrét helyzetének kényelmesebb megfigyelése, mind a rendszer általános állapotának ellenőrzése érdekében történik. Ezeken a képernyőkön minden vezérelt és beállítható paraméter valós időben jelenik meg, beleértve a hőmennyiségmérőkről leolvasott paramétereket is. Minden technológiai berendezés és mérőműszer a műszaki dokumentációnak megfelelően felugró csúcsokkal van felszerelve.
A berendezések és automatizálási berendezések képe az emlékező diagramon a lehető legközelebb áll a valós megjelenéshez.
A többablakos interfész következő szintjén közvetlenül vezérelheti a hőátadási folyamatot, módosíthatja a beállításokat, megtekintheti a működő berendezések jellemzőit, és valós időben monitorozhatja a paramétereket a változástörténettel együtt.
ábrán. A 2. ábra a fő automatizálási berendezések (vezérlő és hőkalkulátor) megtekintésére és vezérlésére szolgáló képernyőfelületet mutat be. A vezérlő vezérlő képernyőjén lehetőség van SMS üzenetek küldésére szolgáló telefonszámok megváltoztatására, segély- és tájékoztató üzenetek továbbításának tiltására vagy engedélyezésére, az adatátvitel gyakoriságának és mennyiségének szabályozására, valamint a mérőműszerek öndiagnosztikájának paramétereinek beállítására. A hőmennyiségmérő képernyőn megtekintheti az összes beállítást, módosíthatja az elérhető beállításokat és szabályozhatja az adatcsere módját a vezérlővel.
Rizs. 2. Vezérlőképernyők a „Vzlyot TSriv” hőmennyiségmérőhöz és a PCD253 vezérlőhöz
ábrán. A 3. ábra a vezérlőberendezések (vezérlőszelep- és szivattyúcsoportok) előugró paneleit mutatja. Ez megjeleníti a berendezés aktuális állapotát, a hibainformációkat és néhány, az öndiagnózishoz és ellenőrzéshez szükséges paramétert. Így a szivattyúknál nagyon fontos paraméterek a szárazonfutási nyomás, a meghibásodások közötti idő és az indítási késleltetés.
Rizs. 3. Kezelőpanel szivattyúcsoportokhoz és vezérlőszelephez
ábrán. A 4. ábra a paraméterek és a vezérlőhurkok monitorozására szolgáló képernyőket mutatja grafikus formában, a változások előzményeinek megtekintésével. A fűtési pont összes szabályozott paramétere megjelenik a paraméter képernyőn. Fizikai jelentésük (hőmérséklet, nyomás, áramlás, hőmennyiség, hőteljesítmény, világítás) szerint csoportosítják őket. A szabályozási hurkok képernyője megjeleníti az összes paraméter-szabályozó hurkot, és megjeleníti az aktuális paraméter-értéket, figyelembe véve a holtzónát, a szelephelyzetet és a kiválasztott szabályozási törvényt. Mindezek az adatok a képernyőkön oldalakra vannak osztva, hasonlóan a Windows alkalmazásokban általánosan elfogadott kialakításhoz.
Rizs. 4. Képernyők a paraméterek és vezérlőáramkörök grafikus megjelenítéséhez
Minden képernyő mozgatható két monitor területén, egyszerre több feladatot is végrehajtva. A hőelosztó rendszer zavartalan működéséhez szükséges összes paraméter valós időben elérhető.
Mennyi ideig tartott a rendszer fejlesztése?hány fejlesztő volt?
A nyomkövetési módban működő diszpécser- és vezérlőrendszer alapvető részét a cikk szerzője egy hónapon belül fejlesztette ki, és Velsk városában indította el. ábrán. Egy fényképet mutatnak be az ideiglenes vezérlőteremből, ahol a rendszer telepítve van és próbaüzem alatt áll. Szervezetünk jelenleg egy újabb hőpontot és egy szükséghőforrást helyez üzembe. Ezekben a létesítményekben speciális irányítótermet terveznek. Üzembe helyezése után mind a nyolc fűtési pont bekerül a rendszerbe.
Rizs. 5. Ideiglenes diszpécser munkahely
Az automatizált folyamatirányító rendszer működése során különféle észrevételek, javaslatok merülnek fel a diszpécserszolgálat részéről. Így a rendszert folyamatosan frissítik a diszpécser működési tulajdonságainak és kényelmének javítása érdekében.
Mi a hatása egy ilyen irányítási rendszer bevezetésének?
Előnyök és hátrányok
Ebben a cikkben a szerző nem szándékozik számokban értékelni egy irányítási rendszer bevezetésének gazdasági hatását. A megtakarítás azonban nyilvánvaló a rendszer szervizelésében részt vevő létszámcsökkenés és a balesetek számának jelentős csökkenése miatt. Emellett a környezeti hatás is nyilvánvaló. Azt is meg kell jegyezni, hogy egy ilyen rendszer bevezetése lehetővé teszi az olyan helyzetek gyors reagálását és kiküszöbölését, amelyek előre nem látható következményekhez vezethetnek. A teljes munkakomplexum (fűtővezetékek és hőpontok építése, szerelés és üzembe helyezés, automatizálás és diszpécser) megtérülési ideje a megrendelő számára 5-6 év.
A működő vezérlőrendszer előnyei a következők:
Információk vizuális megjelenítése egy objektum grafikus képén;
Ami az animációs elemeket illeti, azokat kifejezetten a projekthez adták hozzá, hogy javítsák a program megtekintésének vizuális hatását.
A rendszer fejlesztésének kilátásai