Minsko šilumos tiekimo sistemos modernizavimo ir automatizavimo patirtis

V.A. Sedninas, Mokslinis konsultantas, inžinerijos mokslų daktaras, profesorius,
A.A. Gutkovskis, Baltarusijos nacionalinio technikos universiteto Šilumos energetikos automatizuotų valdymo sistemų mokslinių tyrimų ir inovacijų centro vyriausiasis inžinierius

Raktažodžiai: šilumos tiekimo sistema, automatizuotos valdymo sistemos, patikimumo ir kokybės gerinimas, šilumos tiekimo reguliavimas, duomenų archyvavimas

Didžiųjų Baltarusijos miestų, kaip ir Rusijos, šiluma tiekiama kogeneracinėmis ir centralizuoto šilumos tiekimo sistemomis (toliau – CŠT), kur įrenginiai sujungiami į vieną sistemą. Tačiau dažnai sprendimai dėl atskirų kompleksinių šilumos tiekimo sistemų elementų neatitinka sisteminių kriterijų, patikimumo, valdomumo ir aplinkosaugos reikalavimų. Todėl aktualiausias uždavinys yra šilumos tiekimo sistemų modernizavimas ir automatizuotų procesų valdymo sistemų sukūrimas.

Apibūdinimas:

V. A. Sedninas, A. A. Gutkovskis

Didiesiems Baltarusijos miestams, kaip ir Rusijoje, šiluma tiekiama šildymo ir centralizuoto šildymo sistemomis (toliau – CŠT), kurių įrenginiai yra sujungti į vieną schemą. Tačiau dažnai sprendimai dėl atskirų kompleksinių šilumos tiekimo sistemų elementų neatitinka sistemos kriterijų, patikimumo, valdomumo ir ekologiškumo reikalavimų. Todėl šilumos tiekimo sistemų modernizavimas ir automatizuotų valdymo sistemų kūrimas technologiniai procesai yra pati neatidėliotina užduotis.

V. A. Sedninas, mokslinis konsultantas, technikos mokslų daktaras. mokslai, profesorius

A. A. Gutkovskis, Vyriausiasis mechanikas, Baltarusijos nacionalinis technikos universitetas, Šiluminės energetikos inžinerijos ir pramonės automatizuotų valdymo sistemų tyrimų ir inovacijų centras

Didiesiems Baltarusijos miestams, kaip ir Rusijoje, šiluma tiekiama šildymo ir centralizuoto šildymo sistemomis (toliau – CŠT), kurių įrenginiai yra sujungti į vieną schemą. Tačiau dažnai sprendimai dėl atskirų kompleksinių šilumos tiekimo sistemų elementų neatitinka sistemos kriterijų, patikimumo, valdomumo ir ekologiškumo reikalavimų. Todėl šilumos tiekimo sistemų modernizavimas ir automatizuotų procesų valdymo sistemų sukūrimas yra pats neatidėliotinas darbas.

Centralizuoto šildymo sistemų ypatybės

Atsižvelgiant į pagrindinius DHS ypatumus Baltarusijoje, galima pastebėti, kad jiems būdingos:

• jos vystymosi tęstinumas ir inercija;
• teritorinis pasiskirstymas, hierarchija, vartojamų įvairovė techninėmis priemonėmis;
• gamybos procesų dinamiškumas ir energijos suvartojimo stochastiškumas;
• informacijos apie jų veikimo parametrus ir režimus neišsamumas ir mažas patikimumo laipsnis.

Svarbu pažymėti, kad centrinio šildymo tinkluose šilumos tinklai, skirtingai nei kitos vamzdynų sistemos, tarnauja ne produkto, o aušinimo skysčio energijai transportuoti, kurios parametrai turi atitikti įvairių vartotojų sistemų reikalavimus.

Šios savybės pabrėžia esminį poreikį sukurti automatizuotas procesų valdymo sistemas (toliau – automatizuotos procesų valdymo sistemos), kurias įdiegus galima pagerinti energijos ir aplinkosaugos efektyvumą, šilumos tiekimo sistemų veikimo patikimumą ir kokybę. Automatizuotų procesų valdymo sistemų įdiegimas šiandien nėra duoklė madai, o išplaukia iš pagrindinių technologijų vystymosi dėsnių ir yra ekonomiškai pagrįsta dabartiniame technosferos vystymosi etape.

NUORODA

Minsko centralizuota šildymo sistema yra struktūriškai sudėtingas kompleksas. Kalbant apie šiluminės energijos gamybą ir transportavimą, tai apima RUE Minskenergo įrenginius (Minsko šilumos tinklus, šildymo kompleksus CHPP-3 ir CHPP-4) ir UE Minskkommunteploset įrenginius - katilines, šilumos tinklus ir centrinius šilumos punktus. Minskkommunteploset UE automatizuota procesų valdymo sistema buvo pradėta kurti 1999 m., o šiuo metu ji veikia, apimanti beveik visus šilumos šaltinius (daugiau nei 20) ir daugybę šilumos tinklų rajonų. Minsko šilumos tinklų APCS projektas pradėtas kurti 2010 m., projektas pradėtas įgyvendinti 2012 m. ir šiuo metu tęsiamas.

Minsko šilumos tiekimo sistemos automatizuoto proceso valdymo sistemos sukūrimas

Remdamiesi Minsko pavyzdžiu, pristatome pagrindinius metodus, kurie buvo įgyvendinti daugelyje Baltarusijos ir Rusijos miestų projektuojant ir kuriant šilumos tiekimo sistemų automatizuotas procesų valdymo sistemas.

Atsižvelgiant į šilumos tiekimo temos klausimų platumą ir sukauptą patirtį šilumos tiekimo sistemų automatizavimo srityje, buvo sukurta koncepcija, kuri buvo sukurta Minsko automatizuoto procesų valdymo sistemos kūrimo etape. šilumos tinklai. Koncepcija apibrėžia pagrindinius Minsko šilumos tiekimo automatizuoto procesų valdymo sistemos organizavimo principus (žr. nuorodą) kaip kompiuterinio tinklo (sistemos), skirto topologiškai paskirstytos centralizuoto šilumos tiekimo įmonės technologiniams procesams automatizuoti, sukūrimo procesą.

Automatizuotų procesų valdymo sistemų technologinės informacinės užduotys

Diegiama automatizuota valdymo sistema visų pirma užtikrina atskirų elementų ir visos šilumos tiekimo sistemos veikimo režimų valdymo patikimumą ir kokybę. Todėl ši automatizuota procesų valdymo sistema skirta spręsti šias technologinės informacijos problemas:

• šilumos šaltinių, magistralinių šilumos tinklų ir siurblinių siurblinių hidraulinių režimų centralizuotos funkcinės grupės valdymo užtikrinimas, atsižvelgiant į kasdienius ir sezoninius cirkuliacinių debitų pokyčius su koregavimu (grįžtamuoju ryšiu) pagal faktinius hidraulinius režimus miesto skirstomuosiuose šilumos tinkluose;
• dinaminio centralizuoto šilumos tiekimo reguliavimo metodo įgyvendinimas optimizuojant aušinimo skysčio temperatūras tiekiamuose ir grįžtamuosiuose šilumos tinklų vamzdynuose;
• duomenų apie miesto šilumos šaltinių, magistralinių šilumos tinklų, perpylimo siurblinių ir skirstomųjų šilumos tinklų šilumines ir hidraulines eksploatavimo sąlygas rinkimo ir archyvavimo užtikrinimas Minsko šilumos tinklų centrinio šildymo tinklų veikimo stebėjimui, operatyviniam valdymui ir analizei. ;
• efektyvios šilumos šaltinių įrenginių ir šilumos tinklų apsaugos sistemos sukūrimas avarinėse situacijose;

informacinės bazės sukūrimas sprendžiant optimizavimo problemas, kylančias eksploatuojant ir modernizuojant šilumos tiekimo sistemos objektus Minske.

PAGALBA 1

Minsko šilumos tinklus sudaro 8 tinklo rajonai (RTS), 1 termofikacinė elektrinė, 9 katilinės, kurių galia nuo kelių šimtų iki tūkstančio megavatų. Be to, Minsko šilumos tinklus aptarnauja 12 pakopinių siurblinių ir 209 centrinio šildymo stotys. Minsko šilumos tinklų organizacinė ir gamybos struktūra pagal „iš apačios į viršų“ schemą: pirmas (žemesnis) lygis – šilumos tinklų įrenginiai, įskaitant centrinius šilumos punktus, šilumos punktą, šildymo kameras ir paviljonus; antrasis lygis – terminių rajonų dirbtuvių zonos; trečiasis lygis - šilumos šaltiniai, į kuriuos įeina rajoninės katilinės (Kedyshko, Stepnyaka, Shabany), piko katilinės (Orlovskaya, Komsomolka, Charkovskaya, Masyukovshchina, Kurasovshchina, Zapadnaya) ir siurblinės; ketvirtasis (viršutinis) lygis – įmonės dispečerinė.

Minsko šilumos tinklų automatizuotų procesų valdymo sistemų struktūra

Pagal Minsko šilumos tinklų gamybos ir organizacinę struktūrą (žr. 1 nuorodą), buvo pasirinkta keturių lygių Minsko šilumos tinklų procesų valdymo sistemos struktūra:

• pirmas (viršutinis) lygis yra centrinė įmonės valdymo patalpa;
• antrasis lygis – centralizuoto šilumos tiekimo tinklų operatorių stotys;
• trečiasis lygis – šilumos šaltinių operatorių postai (šilumos tinklų sekcijų cechų operatoriai);
• ketvirtasis (žemesnis) lygis – įrenginių (katilinių agregatų) ir šilumos energijos transportavimo bei paskirstymo procesų automatinio valdymo stotys (šilumos šaltinio, šilumos punktų, šilumos tinklų technologinė schema ir kt.).

Sukūrimas (automatizuotos proceso valdymo sistemos, skirtos šilumai tiekti visam Minsko miestui, sukūrimas) apima Minsko CHPP-2, CHPP-3, CHPP-4 šildymo kompleksų operatorių stočių įtraukimą į sistemą antrame struktūriniame lygyje. ir Minskkommunteploset Unitary Enterprise operatorių stotis (centrinė valdymo patalpa). Visus valdymo lygius planuojama sujungti į vieną kompiuterių tinklą.

Minsko šilumos tiekimo sistemos automatizuoto proceso valdymo sistemos architektūra

Valdymo objekto visumos ir atskirų jo elementų būklės bei valdymo sistemos plėtros perspektyvų analizė leido pasiūlyti paskirstytos automatizuotos Minsko šilumos tiekimo sistemos technologinių procesų valdymo sistemos architektūrą. RUE Minskenergo patalpose. Įmonės tinklas integruoja centrinio biuro ir nuotolinių struktūrinių padalinių skaičiavimo išteklius, įskaitant tinklo zonose esančių objektų automatinio valdymo stotis (ACS). Visi savaeigiai pistoletai (TsTP, ITP, PNS) ir skenavimo stotys yra tiesiogiai prijungti prie atitinkamų tinklo zonų operatorių stočių, tikriausiai įrengtų dirbtuvių zonose.

Nuotoliniu būdu struktūrinis vienetas(pvz., RTS-6), įrengtos šios stotys (1 pav.): operatoriaus stotis „RTS-6“ (OPS RTS-6) - tai tinklo zonos valdymo centras ir įrengta pagrindinėje vietoje. iš RTS-6. Operatyviniam personalui OpS RTS-6 suteikia prieigą prie visų be išimties visų tipų automatinio valdymo sistemų informacijos ir valdymo išteklių, taip pat prieigą prie įgaliotų centrinio biuro informacijos išteklių. OpS RTS-6 užtikrina reguliarų visų pavaldinių valdymo stočių nuskaitymą.

Eksploatacinė ir komercinė informacija, surinkta iš visų centrinių apdorojimo centrų, siunčiama saugoti į tam skirtą duomenų bazės serverį (įdiegtą arti RTS-6 ops sistemos).

Taigi, atsižvelgiant į valdymo objekto mastą ir topologiją bei esamą įmonės organizacinę ir gamybinę struktūrą, Minsko šiluminių tinklų pramoninė valdymo sistema yra sukurta pagal kelių grandžių schemą, naudojant hierarchinę programinės ir techninės įrangos struktūrą ir kompiuterių tinklai, sprendžiantys įvairias valdymo problemas kiekviename lygyje.

Valdymo sistemos lygiai

Žemesniame lygyje valdymo sistema atlieka:

• išankstinis informacijos apdorojimas ir perdavimas;
• pagrindinių technologinių parametrų reguliavimas, valdymo optimizavimo funkcijos, technologinės įrangos apsauga.

Žemesnio lygio techninėms priemonėms keliami aukštesni patikimumo reikalavimai, įskaitant galimybę veikti autonomiškai, nutrūkus ryšiui su aukštesnio lygio kompiuterių tinklu.

Vėlesni valdymo sistemos lygiai yra sukurti pagal šilumos tiekimo sistemos hierarchiją ir sprendžia atitinkamo lygio problemas, taip pat suteikia operatoriaus sąsają.

Aikštelėse įrengti valdymo įtaisai, be savo tiesioginių pareigų, turi suteikti galimybę juos sujungti į paskirstytas valdymo sistemas. Valdymo įtaisas turi užtikrinti objektyvios pirminės apskaitos informacijos veikimą ir saugumą ilgų ryšio pertrūkių metu.

Pagrindiniai tokios schemos elementai yra technologinės ir operatorinės stotys, sujungtos viena su kita ryšio kanalais. Technologinės stoties branduolys turėtų būti pramoninis kompiuteris, aprūpintas ryšio su valdymo objektu priemonėmis ir kanalų adapteriais tarpprocesoriniam ryšiui organizuoti. Pagrindinė technologinės stoties paskirtis – tiesioginio skaitmeninio valdymo algoritmų įgyvendinimas. Techniškai pagrįstais atvejais kai kurios funkcijos gali būti atliekamos priežiūros režimu: proceso stoties procesorius gali valdyti nuotolinius išmaniuosius valdiklius arba programuoti loginius modulius, naudodamas modernius lauko sąsajos protokolus.

Informacinis aspektas kuriant automatizuotą šilumos tiekimo proceso valdymo sistemą

Kūrimo metu ypatingas dėmesys buvo skiriamas informaciniam šilumos tiekimo automatizuoto proceso valdymo sistemos konstravimo aspektui. Svarbiausia yra gamybos technologijos aprašymo išsamumas ir informacijos konvertavimo algoritmų tobulumas informacinė pagalba Proceso valdymo sistema, sukurta remiantis tiesioginio skaitmeninio valdymo technologija. Šilumos tiekimo automatizuotų procesų valdymo sistemų informacinės galimybės suteikia galimybę išspręsti aibę inžinerinių problemų, kurios skirstomos į:

• pagal pagrindinės technologijos etapus (šilumos energijos gamyba, transportavimas ir vartojimas);
• pagal paskirtį (identifikavimas, prognozavimas ir diagnostika, optimizavimas ir valdymas).

Kuriant Minsko šilumos tinklų automatizuotą procesų valdymo sistemą, planuojama suformuoti informacinį lauką, kuris leis greitai išspręsti visą aukščiau išvardintų identifikavimo, prognozavimo, diagnostikos, optimizavimo ir valdymo problemų kompleksą. Kartu informacija suteikia galimybę spręsti aukštesnio valdymo lygio sistemos problemas, kai tolimesnis vystymas ir automatizuotų procesų valdymo sistemų išplėtimas, nes įtraukiamos atitinkamos techninės paslaugos pagrindiniam technologiniam procesui palaikyti.

Tai ypač pasakytina apie optimizavimo problemas, ty šilumos ir elektros energijos gamybos optimizavimą, šilumos energijos tiekimo būdus, srautų paskirstymą šilumos tinkluose, pagrindinių šilumos šaltinių technologinių įrenginių veikimo režimus, taip pat šilumos šaltinių apskaičiavimą. kuro ir energijos išteklių normavimas, energijos apskaita ir eksploatavimas, šilumos tiekimo sistemos plėtros planavimas ir prognozavimas. Praktiškai kai kurios tokio tipo problemos sprendžiamos įmonės automatizuotos valdymo sistemos rėmuose. Bet kokiu atveju jie turi atsižvelgti į informaciją, gautą sprendžiant tiesiogines technologinių procesų valdymo problemas, o sukurta automatizuota procesų valdymo sistema turi būti informaciniai integruota su kitomis Informacinės sistemosįmonių.

Programinės įrangos objektų programavimo metodika

Valdymo sistemos programinės įrangos, kuri yra originalus centro komandos kūrimas, konstravimas yra pagrįstas programinės įrangos-objektų programavimo metodika: valdymo ir operatorių stočių atmintyje sukuriami programiniai objektai, kuriuose rodomi realūs procesai, vienetai ir matavimo kanalai. automatizuotas technologinis objektas. Šių programinės įrangos objektų (procesų, mazgų ir kanalų) sąveika tarpusavyje, taip pat su eksploatuojančiu personalu ir technologine įranga iš tikrųjų užtikrina šilumos tinklo elementų funkcionavimą pagal iš anksto nustatytas taisykles ar algoritmus. Taigi, algoritmų aprašymas apsiriboja šių programinės įrangos objektų esminių savybių ir jų sąveikos metodų aprašymu.

Analize pagrįsta techninių objektų valdymo sistemos struktūros sintezė technologinė schema valdymo objektas ir Išsamus aprašymas pagrindinių procesų ir funkcionavimo technologijos, būdingos šiam objektui kaip visumai.

Patogus įrankis tokio tipo šilumos tiekimo objektų aprašams sudaryti yra matematinio modeliavimo metodika makro lygiu. Rengiant technologinių procesų aprašą, a matematinis modelis, atliekama parametrinė analizė ir nustatomas reguliuojamų ir kontroliuojamų parametrų bei reguliavimo institucijų sąrašas.

Nurodomi technologinių procesų režimo reikalavimai, kuriais remiantis nustatomos reguliuojamų ir valdomų parametrų leistinų pokyčių diapazonų ribos ir reikalavimai vykdančiųjų ir reguliavimo organų parinkimui. Remiantis apibendrinta informacija, sintezuojama automatizuota objektų valdymo sistema, kuri, naudojant tiesioginio skaitmeninio valdymo metodą, yra pastatyta hierarchiniu principu pagal valdymo objekto hierarchiją.

Rajono katilinės AKC

Taigi rajoninei katilinei (2 pav.) automatizuota valdymo sistema yra sukurta dviejų klasių pagrindu.

Viršutinis lygis yra operatorių stotis „Kotelnaya“ (OPS „Kotelnaya“) - pagrindinė stotis, kuri koordinuoja ir valdo pavaldžias stotis. OPS „Katilo atsarginė kopija“ yra karšto budėjimo stotis, kuri nuolat klausosi ir įrašo srautą iš pagrindinės OPS ir jai pavaldžios ACS. Jo duomenų bazėje yra esami parametrai ir visi istoriniai duomenys apie veikiančios valdymo sistemos veikimą. Atsarginė stotis bet kuriuo metu gali būti priskirta kaip pirminė stotis su visu srauto perdavimu į ją ir leidimu atlikti priežiūros kontrolės funkcijas.

Žemesnis lygis yra automatinio valdymo stočių kompleksas, sujungtas su operatoriumi kompiuterių tinkle:

• ACS "Kotloagregat" užtikrina katilo bloko valdymą. Paprastai jis nerezervuojamas, nes katilinės šiluminė galia rezervuojama katilo bloko lygyje.
• ACS „Tinklo grupė“ yra atsakinga už katilinės termohidraulinį darbo režimą (tinklo siurblių grupės valdymas, aplinkkelio linija katilinės išvade, aplinkkelio linija, katilų įleidimo ir išleidimo vožtuvai, individuali katilo recirkuliacija siurbliai ir kt.).
• ACS „Water Treatment“ užtikrina visos pagalbinės katilinės įrangos, reikalingos tinklo maitinimui, valdymą.

Paprastesniems šilumos tiekimo sistemos objektams, pavyzdžiui, šilumos punktams ir blokinėms katilinėms, valdymo sistema statoma kaip vieno lygio automatinio valdymo pulto pagrindu (ACS TsTP, ACS BMK). Pagal šilumos tinklų struktūrą šilumos punktų valdymo punktai jungiami į vietinį šilumos tinklų rajono kompiuterių tinklą ir prijungiami prie šilumos tinklų rajono operatorių punkto, kuris savo ruožtu turi informacinis bendravimas su operatoriaus stotimi daugiau aukštas lygis integracija.

Operatoriaus stotys

Operatoriaus stoties programinė įranga suteikia patogią sąsają aptarnaujančiam personalui, valdančiam automatizuoto įrenginio veikimą technologinis kompleksas. Operatorių stotyse yra sukurtos operatyvinio dispečerinio valdymo priemonės, taip pat masinės atminties įrenginiai, skirti trumpalaikiams ir ilgalaikiams technologinio valdymo objekto parametrų būklės ir eksploatuojančio personalo veiksmų archyvams organizuoti.

Esant dideliems informacijos srautams, apsiribojantiems operatyviniu personalu, patartina organizuoti kelias operatorių stotis su atskiru duomenų bazės serveriu ir, galbūt, ryšio serveriu.

Operatoriaus stotis, kaip taisyklė, nedaro tiesioginės įtakos valdymo objektui - ji gauna informaciją iš technologinių stočių ir perduoda joms operacinio personalo nurodymus arba priežiūros valdymo užduotis (nustatymus), generuojamus automatiškai arba pusiau automatiškai. Jis formuojasi darbo vieta kompleksinio objekto, pavyzdžiui, katilinės, operatorius.

Kuriama automatizuota valdymo sistema apima išmaniojo antstato konstravimą, kuris turėtų ne tik stebėti sistemoje kylančius trikdžius ir į juos reaguoti, bet ir numatyti avarinių situacijų atsiradimą bei blokuoti jų atsiradimą. Keičiant šilumos tiekimo tinklo topologiją ir jo procesų dinamiką, galima adekvačiai pakeisti paskirstytos valdymo sistemos struktūrą pridedant naujus valdymo postus ir (ar) keičiant programinius objektus, nekeičiant esamos įrangos konfigūracijos. stotyse.

Šilumos tiekimo sistemos automatizuotos procesų valdymo sistemos efektyvumas

Per pastaruosius dvidešimt metų atlikta šilumos tiekimo įmonių 1 automatizuotų procesų valdymo sistemų darbo patirties analizė daugelyje Baltarusijos ir Rusijos miestų. ekonominis efektyvumas ir patvirtino priimtų sprendimų dėl architektūros, programinės ir techninės įrangos gyvybingumą.

Pagal savo savybes ir charakteristikas šios sistemos atitinka išmaniojo tinklo ideologijos reikalavimus. Nepaisant to, nuolat vyksta darbas tobulinant ir tobulinant kuriamas automatizuoto valdymo sistemas. Šilumos tiekimo automatizuotų procesų valdymo sistemų įdiegimas padidina centrinio šildymo sistemų patikimumą ir efektyvumą. Pagrindinį kuro ir energijos išteklių taupymą lemia šilumos tinklų termohidraulinių režimų optimizavimas, šilumos šaltinių pagrindinės ir pagalbinės įrangos, siurblinių ir šilumos punktų darbo režimai.

Literatūra

1. Gromov N.K. Miesto šildymo sistemos. M.: Energija, 1974. 256 p.
2. Popyrin L. S. Šilumos tiekimo sistemų tyrimas. M.: Nauka, 1989. 215 p.
3. Ionin A. A. Šilumos tinklų sistemų patikimumas. M.: Stroyizdat, 1989. 302 p.
4. Monakhov G.V. Šilumos tinklų režimų valdymo modeliavimas Maskva: Energoatomizdat, 1995. 224 p.
5. Sednin V. A. Automatizuotų šilumos tiekimo valdymo sistemų kūrimo teorija ir praktika. Minskas: BNTU, 2005. 192 p.
6. Sednin V. A. Automatizuotų procesų valdymo sistemų įdiegimas kaip esminis veiksnys didinant šilumos tiekimo sistemų patikimumą ir efektyvumą // Technologijos, įranga, kokybė. Šešt. mater. Baltarusijos pramonės forumas 2007, Minskas, 2007 m. gegužės 15–18 d. / Expoforum - Minsk, 2007. 121–122 p.
7. Sednin V. A. Šilumos tiekimo temperatūros grafiko parametrų optimizavimas šildymo sistemose // Energetika. Aukščiausiojo naujienos švietimo įstaigų ir NVS energetikos asociacijos. 2009. Nr.4. P. 55–61.
8. Sedninas V. A. Minsko šiluminių tinklų technologinių procesų automatizuotos valdymo sistemos sukūrimo koncepcija / V. A. Sednin, A. V. Sednin, E. O. Voronov // Energijos įrenginių efektyvumo didinimas: mokslinės-praktinės konferencijos medžiaga, 2 T. T. 2. 2012 m. 481–500.

1 Sukūrė Baltarusijos nacionalinio technikos universiteto automatizuotų valdymo sistemų šiluminės energetikos inžinerijos ir pramonės tyrimų ir inovacijų centro komanda.

V. G. Semenovas, „Šilumos tiekimo naujienos“ vyriausiasis redaktorius

Sistemos koncepcija

Visi įpratę prie posakių „šilumos tiekimo sistema“, „valdymo sistema“, „automatizuotos valdymo sistemos“. Vienas iš paprasčiausių bet kurios sistemos apibrėžimų: tarpusavyje susijusių veikimo elementų rinkinys. Sudėtingesnį apibrėžimą pateikia akademikas P.K. Anokhinas: „Sistema gali būti vadinama tik tokiu selektyviai įtrauktų komponentų kompleksu, kuriame sąveika įgauna sąveikos pobūdį, kad būtų pasiektas tikslingas naudingas rezultatas“. Gauti tokį rezultatą yra sistemos tikslas, o tikslas formuojamas remiantis poreikiu. IN rinkos ekonomika techninės sistemos, kaip ir jų valdymo sistemos, formuojamos remiantis paklausa, t. y. poreikiu, už kurio patenkinimą kas nors nori mokėti.

Techninės šilumos tiekimo sistemos susideda iš elementų (CHP, katilinės, tinklai, avarinės tarnybos ir kt.), kurie turi labai griežtus technologinius ryšius. “ Išorinė aplinka" Dėl techninę sistemąšilumos tiekimo vartotojai yra įvairių tipų; dujų, elektros, vandens tiekimo tinklai; oras; nauji kūrėjai ir tt Jie keičiasi energija, medžiaga ir informacija.

Bet kuri sistema egzistuoja tam tikrų apribojimų ribose, kuriuos, kaip taisyklė, nustato pirkėjai arba įgaliotos institucijos. Tai reikalavimai šilumos tiekimo kokybei, ekologijai, darbo saugai, kainų apribojimams.

Yra aktyvių sistemų, kurios gali atsispirti neigiamų padarinių aplinka (nekvalifikuoti administracijų veiksmai skirtingi lygiai, konkurencija iš kitų projektų...), ir pasyvieji, kurie šios savybės neturi.

Šilumos tiekimo operatyvinio techninio valdymo sistemos yra tipiškos žmogaus ir mašinos sistemos, nėra labai sudėtingos ir gana lengvai automatizuojamos. Iš tikrųjų tai aukštesnio lygio sistemos – šilumos tiekimo valdymo ribotoje teritorijoje posistemės.

Valdymo sistemos

Valdymas – tai kryptingo poveikio sistemai procesas, užtikrinantis jos organizavimo didinimą ir siekiant vienokio ar kitokio naudingo efekto. Bet kuri valdymo sistema skirstoma į valdymo ir valdomus posistemius. Ryšys iš valdymo posistemio į valdomą vadinamas tiesioginiu ryšiu. Šis ryšys visada egzistuoja. Ryšys priešinga kryptimi vadinamas atvirkštiniu. Grįžtamojo ryšio samprata yra esminė technologijose, gamtoje ir visuomenėje. Manoma, kad valdymas be stiprių grįžtamojo ryšio kilpų nėra efektyvus, nes neturi galimybės savarankiškai identifikuoti klaidų, formuluoti problemų, neleidžia naudotis sistemos savireguliacijos galimybėmis, taip pat turima patirtimi ir specialistų žinios.

S. A. Optner netgi mano, kad valdymas yra grįžtamojo ryšio tikslas. „Atsiliepimai veikia sistemą. Poveikis yra priemonė pakeisti esamą sistemos būseną sužadinant jėgą, leidžiančią tai padaryti.

Tinkamai organizuotoje sistemoje jos parametrų nukrypimas nuo normos arba nukrypimas nuo teisingos raidos krypties perauga į grįžtamąjį ryšį ir inicijuoja kontrolės procesą. „Pats nukrypimas nuo normos yra paskata grįžti prie normos“ (P.K. Anokhin). Taip pat labai svarbu, kad savikontrolės sistemos tikslas neprieštarautų valdomos sistemos tikslui, tai yra tikslui, kuriam ji buvo sukurta. Visuotinai pripažįstama, kad „aukštesnės“ organizacijos reikalavimas „žemesniajam“ yra besąlyginis ir automatiškai paverčiamas jo tikslu. Tai kartais gali sukelti taikinio pakeitimą.

Teisingas kontrolės sistemos tikslas – informacijos apie nukrypimus analize pagrįstų kontrolės veiksmų kūrimas arba, kitaip tariant, problemų sprendimas.

Problema yra neatitikimo tarp to, ko norima, ir to, kas egzistuoja. Žmogaus smegenys sukurtos taip, kad žmogus pradeda mąstyti kokia nors kryptimi tik tada, kai nustatoma problema. Todėl teisingas problemos apibrėžimas nulemia teisingą valdymo sprendimą. Yra dvi problemų kategorijos: stabilizavimas ir plėtra.

Stabilizavimo problemos yra tos, kurių sprendimu siekiama užkirsti kelią, pašalinti ar kompensuoti trikdžius, kurie sutrikdo esamą sistemos veikimą. Įmonės, regiono ar pramonės lygmeniu šių problemų sprendimas vadinamas gamybos valdymu.

Sistemų kūrimo ir tobulinimo problemos yra tos, kurių sprendimu siekiama didinti veiklos efektyvumą keičiant valdymo objekto ar valdymo sistemos charakteristikas.

Iš požiūrio taško sistemingas požiūris problema yra skirtumas tarp esamos ir norimos sistemos. Sistema, užpildanti tarpą tarp jų, yra statybos objektas ir vadinama problemos sprendimu.

Esamų šilumos tiekimo valdymo sistemų analizė

Sisteminis požiūris – tai požiūris į objekto (problemos, proceso) kaip sistemos, kurioje nustatomi elementai, vidiniai ryšiai ir ryšiai su aplinka, kurie turi įtakos veikimo rezultatams, tyrimą, o remiantis kiekvieno elemento tikslais nustatomi. bendras sistemos tikslas.

Kuriant bet kurią centralizuotą šilumos tiekimo sistemą siekiama užtikrinti kokybišką, patikimą šilumos tiekimą už mažiausią kainą. Tai tikslas, kuris tinka vartotojams, piliečiams, administracijai ir politikams. Šilumos valdymo sistema turėtų turėti tą patį tikslą.

Šiandien yra 2 Pagrindiniai šilumos tiekimo valdymo sistemų tipai:

1) savivaldybės ar regiono administracija ir jai pavaldžių valstybinių šilumos tiekimo įmonių vadovai;

2) ne savivaldybių šilumos tiekimo įmonių valdymo organai.

Ryžiai. 1. Esamos šilumos tiekimo valdymo sistemos apibendrinta schema.

Apibendrinta šilumos tiekimo valdymo sistemos schema pateikta pav. 1. Pateikiamos tik tos struktūros (aplinka), kurios realiai gali turėti įtakos valdymo sistemoms:

Padidinti arba sumažinti pajamas;

Priverskite juos patirti papildomų išlaidų;

Keisti įmonių valdymą.

Norint atlikti realią analizę, reikia vadovautis prielaida, kad vykdoma tik tai, už ką mokama arba už ką galima atleisti, o ne tai, kas deklaruojama. valstybė

Šilumos tiekimo įmonių veiklą reglamentuojančių teisės aktų praktiškai nėra. Netgi nenumatyta vietinių natūralių monopolijų šilumos tiekimo valstybinio reguliavimo tvarka.

Šilumos tiekimas yra pagrindinė Rusijos būsto ir komunalinių paslaugų bei RAO UES reformų problema, kuri negali būti išspręsta atskirai nei vienoje, nei kitoje, todėl praktiškai nesvarstoma, nors šios reformos turėtų būti vykdomos būtent per šilumos tiekimą. tarpusavyje susiję. Nėra net vyriausybės patvirtintos šalies šilumos tiekimo plėtros koncepcijos, jau nekalbant apie realią veiksmų programą.

Federalinės valdžios institucijos niekaip nereglamentuoja šilumos tiekimo kokybės, nėra net norminių dokumentų, apibrėžiančių kokybės kriterijus. Šilumos tiekimo patikimumas reguliuojamas tik per techninės priežiūros institucijas. Tačiau kadangi jų ir tarifų institucijų sąveika nenurodyta jokiame norminiame dokumente, jos dažnai nėra. Įmonės turi galimybę nesilaikyti jokių reikalavimų, tai pateisindamos finansavimo trūkumu.

Esamų techninė priežiūra norminius dokumentus tenka stebėti atskirus techninius mazgus ir tuos, kuriems yra daugiau taisyklių. Sistema nenagrinėjama visų jos elementų sąveikoje, o veiklos, kurios duoda didžiausią poveikį visos sistemos mastu, neidentifikuojamos.

Šilumos tiekimo kaina reguliuojama tik formaliai. Tarifų įstatymai yra tokie bendri, kad beveik viskas paliekama federalinių ir, daugiausia, regioninių energetikos komisijų nuožiūrai. Šilumos vartojimo normos reglamentuojamos tik naujiems pastatams. IN vyriausybės programos Energijos taupymo skyriaus apie šilumos tiekimą praktiškai nėra.

Dėl to valstybės vaidmuo buvo priskirtas rinkti mokesčius ir per priežiūros institucijas informuoti vietos valdžios institucijas apie esamus šilumos tiekimo trūkumus.

Vykdomoji valdžia yra atsakinga parlamentui už natūralių monopolijų veikimą, už tautos egzistavimą užtikrinančių pramonės šakų funkcionavimą. Problema yra ne ta, kad federalinės institucijos funkcionuoja nepatenkinamai, o tai, kad federalinių organų struktūroje praktiškai nėra jokios struktūros.

Siemens yra pripažintas pasaulinis energijos sistemų, įskaitant šilumos ir vandens tiekimo sistemų, plėtros lyderis. Būtent tai daro vienas iš skyrių Siemens – pastatų technologijos – „Pastatų automatizavimas ir sauga“. Įmonė siūlo visą katilinių, šilumos punktų ir siurblinių automatizavimo įrangą ir algoritmus.

1. Šilumos tiekimo sistemos sandara

Siemens siūlo visapusišką sprendimą, kaip sukurti vieningą miesto šilumos ir vandens tiekimo sistemų valdymo sistemą. Požiūrio sudėtingumas slypi tame, kad klientams siūloma viskas nuo šilumos ir vandens tiekimo sistemų hidraulinių skaičiavimų iki ryšių ir dispečerinių sistemų. Šio požiūrio įgyvendinimą užtikrina sukaupta įmonės specialistų patirtis, įgyta m skirtingos salys pasaulio įgyvendinant įvairius projektus Centrinės ir Rytų Europos didžiųjų miestų šilumos tiekimo sistemų srityje. Šiame straipsnyje aptariamos šilumos tiekimo sistemų struktūros, principai ir valdymo algoritmai, kurie buvo įdiegti įgyvendinant šiuos projektus.

Šilumos tiekimo sistemos pirmiausia statomos pagal 3 etapų schemą, kurios dalys yra:

1. Įvairių tipų šilumos šaltiniai, sujungti į vienos kilpos sistemą

2. Centriniai šilumos punktai (CHS), prijungti prie magistralinių šilumos tinklų su aukšta aušinimo skysčio temperatūra (130...150°C). Centriniame šilumos punkte temperatūra palaipsniui mažėja iki maksimalios 110 °C temperatūros, atsižvelgiant į šilumos punkto poreikius. Mažose sistemose gali nebūti centrinio šildymo punktų lygio.

3. Individualūs šilumos punktai, kurie šiluminę energiją gauna iš centrinių šilumos punktų ir tiekia šilumą objektui.

Esminis Siemens sprendimų bruožas yra tai, kad visa sistema yra pagrįsta 2 vamzdžių laidų principu, o tai yra geriausias techninis ir ekonominis kompromisas. Šis sprendimas leidžia sumažinti šilumos nuostolius ir elektros sąnaudas, lyginant su Rusijoje plačiai paplitusiomis 4 vamzdžių arba 1 vamzdžių sistemomis su atviru vandens paėmimu, kurių modernizavimą investicijos nekeičiant jų struktūros nėra efektyvios. Tokių sistemų priežiūros išlaidos nuolat auga. Tuo tarpu tiksliai ekonominį efektą yra pagrindinis sistemos plėtros ir techninio tobulinimo galimybių kriterijus. Akivaizdu, kad kuriant naujas sistemas reikia imtis optimalių, praktikoje išbandytų sprendimų. Jeigu mes kalbame apie kapitalinė renovacija neoptimalios sandaros šilumos tiekimo sistemos, ekonomiškai apsimoka pereiti prie 2 vamzdžių sistemos su individualiais šilumos punktais kiekviename name.

Aprūpindama vartotojus šiluma ir karštu vandeniu, valdymo įmonė patiria pastovias išlaidas, kurių struktūra atrodo kaip tokiu būdu:

Vartojimui skirtos šilumos gamybos sąnaudos;

nuostoliai šilumos šaltiniuose dėl netobulų šilumos gamybos būdų;

šilumos nuostoliai šildymo magistralėse;

R elektros sąnaudos.

Kiekvienas iš šių komponentų gali būti sumažintas optimaliai valdant ir naudojant modernius automatizavimo įrankius kiekviename lygyje.

2. Šilumos šaltiniai

Yra žinoma, kad šildymo sistemoms pirmenybė teikiama dideliems kombinuotos šilumos ir elektros gamybos šaltiniams arba šaltiniams, kuriuose šiluma yra antrinis produktas, pavyzdžiui, pramoninių procesų produktas. Būtent remiantis tokiais principais ir kilo centrinio šildymo idėja. Katilinės, veikiančios skirtingų rūšių kuru, naudojamos kaip atsarginiai šilumos šaltiniai. dujų turbinos Ir taip toliau. Jei dujinės katilinės yra pagrindinis šilumos šaltinis, jos turi veikti su automatiniu degimo proceso optimizavimu. Tai vienintelis būdas sutaupyti ir sumažinti emisijas, palyginti su paskirstytu šilumos gamyba kiekviename name.

3. Siurblinės

Šiluma iš šilumos šaltinių perduodama magistraliniams šilumos tinklams. Aušinimo skystis siurbiamas tinklo siurbliais, kurie veikia nuolat. Todėl ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas siurblių parinkimui ir veikimo būdui. Siurblio darbo režimas priklauso nuo šilumos punktų režimų. Sumažėjus debitui centrinėje šildymo stotyje, nepageidaujamai padidėja siurblio (siurblių) slėgis. Padidėjęs slėgis neigiamai veikia visus sistemos komponentus. Geriausiu atveju padidėja tik hidraulinis triukšmas. Bet kokiu atveju elektros energija prarandama. Tokiomis sąlygomis besąlyginį ekonominį efektą užtikrina siurblių dažnio reguliavimas. Naudojami įvairūs valdymo algoritmai. Pagrindinėje konstrukcijoje valdiklis palaiko pastovų slėgio kritimą siurblyje, keisdamas sukimosi greitį. Dėl to, kad sumažėjus aušinimo skysčio srautui, sumažėja slėgio nuostoliai linijose (kvadratinė priklausomybė), taip pat galima sumažinti nustatytą slėgio kritimo vertę (rinkinį). Šis siurblio valdymo tipas vadinamas proporcingu ir gali dar labiau sumažinti siurblio eksploatavimo išlaidas. Efektyvesnis siurblių valdymas su užduočių korekcija, pagrįsta „nuotoliniu tašku“. Šiuo atveju matuojamas slėgio kritimas pagrindinių tinklų galiniuose taškuose. Dabartinės slėgio skirtumo vertės kompensuoja slėgį siurblinėje.

4. Centriniai šilumos punktai (CHS)

Šiuolaikinėse šilumos tiekimo sistemose labai svarbų vaidmenį atlieka centrinio šildymo punktai. Energiją taupanti šilumos tiekimo sistema turėtų veikti naudojant individualius šilumos punktus. Tačiau tai nereiškia, kad centrinio šildymo stotys bus uždarytos: jos veikia kaip hidraulinis stabilizatorius ir tuo pačiu dalija šilumos tiekimo sistemą į atskirus posistemius. Naudojant IHP, centrinio karšto vandens tiekimo sistemos neįtraukiamos į centrinį šilumos punktą. Šiuo atveju per centrinį šilumos punktą praeina tik 2 vamzdžiai, atskirti šilumokaičiu, kuris atskiria pagrindinių trasų sistemą nuo ITP sistemos. Taigi ITP sistema gali veikti esant kitoms aušinimo skysčio temperatūroms, taip pat esant mažesniam dinaminiam slėgiui. Tai garantuoja stabilų ITP veikimą ir tuo pačiu sumažina investicijas į ITP. Tiekimo temperatūra iš centrinio šilumos punkto reguliuojama pagal temperatūros grafiką pagal lauko oro temperatūrą, atsižvelgiant į vasaros ribą, kuri priklauso nuo karšto vandens sistemos poreikio šildymo ir šildymo sistemoje. Kalbame apie preliminarų aušinimo skysčio parametrų reguliavimą, kuris leidžia sumažinti šilumos nuostolius antrinėse trasose, taip pat padidinti terminės automatikos komponentų tarnavimo laiką ITP.

5. Individualūs šilumos punktai (IHP)

IHP veikimas turi įtakos visos šilumos tiekimo sistemos efektyvumui. ITP yra strategiškai svarbi šilumos tiekimo sistemos dalis. Perėjimas nuo 4 vamzdžių sistemos prie modernios 2 vamzdžių sistemos neapsieina be iššūkių. Pirma, tai reikalauja investicijų, ir, antra, be tam tikros „know-how“ ITP įvedimas gali, priešingai, padidinti. eksploatavimo išlaidos valdymo įmonė. ITP veikimo principas – šilumos punktas yra tiesiai pastate, kuris yra šildomas ir kuriam ruošiamas karštas vanduo. Tuo pačiu metu prie pastato prijungti tik 3 vamzdžiai: 2 aušinimo skysčiui ir 1 šalto vandens tiekimui. Taip supaprastėja sistemos vamzdynų konstrukcija, o planinių trasų remonto metu iš karto sutaupoma tiesiant vamzdžius.

5.1. Šildymo kontūro valdymas

ITP valdiklis valdo šildymo sistemos šiluminę galią, keičia aušinimo skysčio temperatūrą. Šildymo temperatūros kontrolinė vertė nustatoma pagal lauko temperatūrą ir šildymo kreivę (reguliavimas pagal oro sąlygas). Šildymo kreivė nustatoma atsižvelgiant į pastato inerciją.

5.2. Pastato inercija

Pastatų inercija turi didelę įtaką oro sąlygų kompensuojamo šildymo valdymo rezultatams. Šiuolaikinis ITP valdiklis turi atsižvelgti į šį įtakos veiksnį. Pastato inercija nustatoma pagal pastato laiko konstantos reikšmę, kuri svyruoja nuo 10 valandų skydiniams namams iki 35 valandų mūriniams namams. ITP valdiklis pagal pastato laiko konstantą nustato vadinamąją „kombinuotą“ lauko oro temperatūrą, kuri naudojama kaip koregavimo signalas automatinėje šildymo vandens temperatūros reguliavimo sistemoje.

5.3. Vėjo energija

Vėjas labai veikia kambario temperatūrą, ypač atvirose vietose esančiuose daugiaaukščiuose pastatuose. Šildymo vandens temperatūros koregavimo algoritmas, atsižvelgiant į vėjo įtaką, leidžia sutaupyti iki 10% šilumos energijos.

5.4 Grąžinamo vandens temperatūros apribojimas

Visi aukščiau aprašyti valdymo tipai netiesiogiai įtakoja grąžinamo vandens temperatūros mažinimą. Ši temperatūra yra pagrindinis ekonomiško šildymo sistemos veikimo rodiklis. Esant įvairiems IHP veikimo režimams, grįžtamojo vandens temperatūrą galima sumažinti naudojant ribojančias funkcijas. Tačiau visos ribojimo funkcijos nukrypsta nuo patogių sąlygų, todėl jų naudojimas turi būti pagrįstas galimybių studija. Nepriklausomose šildymo kontūro prijungimo schemose, ekonomiškai veikiant šilumokaitį, pirminio kontūro ir šildymo kontūro grįžtamojo vandens temperatūros skirtumas neturi viršyti 5°C. Ekonomiškumą užtikrina grįžtamojo vandens temperatūros dinaminio ribojimo funkcija ( DRT – grįžtamosios temperatūros skirtumas ): viršijus nurodytą pirminio kontūro ir šildymo kontūro grįžtamojo vandens temperatūrų skirtumą, reguliatorius sumažina aušinimo skysčio srautą pirminiame kontūre. Kartu mažėja ir pikinė apkrova (1 pav.).

Ryžiai. 6. Dviejų laidų linija su dviem vainikiniais laidais skirtingais atstumais tarp jų

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

BIBLIOGRAFIJA

1. Efimov B.V. Perkūnijos bangos oro linijose. Apatity: KSC RAS ​​leidykla, 2000. 134 p.

2. Kostenko M.V., Kadomskaya K.P., Levinshgein M.L., Efremov I.A. Viršįtampa ir apsauga nuo jo

oriniai ir kabeliniai aukštos įtampos elektros perdavimo įrenginiai. L.: Nauka, 1988. 301 p.

ESU. Prokhorenkovas

AUTOMATIZUOTOS MIESTO ŠILUMOS TIEKIMO VALDYMO SISTEMOS STATYMO METODAI

Daug dėmesio skiriama išteklių taupymo technologijų diegimui šiuolaikinėje Rusijoje. Šios problemos ypač aktualios Tolimosios Šiaurės regionuose. Miesto katilinių kuras yra mazutas, kuris geležinkeliu tiekiamas iš centrinių Rusijos regionų, o tai ženkliai padidina pagamintos šiluminės energijos kainą. Trukmė

Šildymo sezonas Arktyje yra 2–2,5 mėnesio ilgesnis, palyginti su centriniai regionaišalis, kuri yra susijusi su Tolimosios Šiaurės klimato sąlygomis. Tuo pačiu šilumos ir elektros įmonės turi gaminti reikiamą šilumos kiekį garo, karšto vandens pavidalu, esant tam tikriems parametrams (slėgiui, temperatūrai), kad užtikrintų visų miesto infrastruktūrų funkcionavimą.

Sumažinti vartotojams tiekiamos šiluminės energijos gamybos sąnaudas įmanoma tik ekonomiškai deginant kurą, racionalus naudojimas elektros energijos įmonių savo reikmėms, minimalizuojant šilumos nuostolius susisiekimo (miesto šilumos tinklai) ir vartojimo (pastatuose, miesto įmonėse) srityse, taip pat mažinant aptarnaujančio personalo skaičių gamybos zonose.

Visas šias problemas išspręsti įmanoma tik įdiegus naujas technologijas, įrangą, techninę kontrolę, leidžiančią užtikrinti šilumos ir elektros įmonių ekonominį efektyvumą, pagerinti šilumos ir elektros sistemų valdymo ir eksploatavimo kokybę.

Problemos formulavimas

Viena iš svarbių užduočių miesto šildymo srityje yra šilumos tiekimo sistemų su lygiagrečiai veikiančių kelių šilumos šaltinių sukūrimas. Šiuolaikinės sistemos Centralizuotos miestų šildymo sistemos išsivystė kaip labai sudėtingos, erdviai paskirstytos uždaros cirkuliacijos sistemos. Vartotojai, kaip taisyklė, neturi savireguliacijos savybės, aušinimo skystis paskirstomas iš anksto įrengiant specialiai suprojektuotus (vienam iš režimų) pastovius hidraulinius pasipriešinimus [1]. Atsižvelgiant į tai, atsitiktinis garo ir karšto vandens vartotojų šiluminės energijos pasirinkimo pobūdis lemia dinamiškai sudėtingus pereinamuosius procesus visuose šiluminės energijos sistemos (TES) elementuose.

Operatyvus nuotolinių objektų būklės stebėjimas ir valdomuose taškuose (CP) esančios įrangos valdymas neįmanomas, jei nebus sukurta automatizuota centrinių šilumos punktų ir siurblinių (ASDC ir U TsTP ir PS) dispečerinės kontrolės ir valdymo sistema. miestas. Todėl vienas iš dabartines problemas yra šiluminės energijos srautų valdymas, atsižvelgiant tiek į pačių šilumos tinklų, tiek į energijos vartotojų hidraulines charakteristikas. Reikia išspręsti problemas, susijusias su šilumos tiekimo sistemų, kuriose veikia lygiagrečiai, sukūrimu

Keletas šilumos šaltinių (šilumos stočių - TS)) veikia bendrame miesto šilumos tinkle ir pagal bendrą šilumos apkrovos grafiką. Tokios sistemos leidžia sutaupyti kuro šildymo metu, padidinti pagrindinės įrangos apkrovos laipsnį, eksploatuoti katilinius režimais su optimaliomis naudingumo vertėmis.

Šildymo katilinės technologinių procesų optimalaus valdymo problemų sprendimas

Spręsti Valstybinės regioninės šilumos ir energetikos įmonės (GOTEP) „TEKOS“ šildymo katilinės „Šiaurė“ technologinių procesų optimalaus valdymo problemas, įgyvendinant Energiją taupančių ir importuojamų produktų importo programos dotaciją. Rusijos ir Amerikos komiteto aplinkos apsaugos įranga ir medžiagos (PIEPOM), įranga buvo tiekiama (finansuojama JAV vyriausybės). Ši įranga ir jai sukurta programinė įranga leido išspręsti daugybę rekonstrukcijos problemų bazinė įmonė GOTEP „TEKOS“, o gautus rezultatus reikėtų pakartoti regiono šiluminės energetikos įmonėse.

TC katilinių blokų valdymo sistemų rekonstrukcijos pagrindas buvo pasenusios centrinio valdymo pulto automatikos ir vietinių automatinio valdymo sistemų pakeitimas modernia mikroprocesorine paskirstyto valdymo sistema. Įdiegta paskirstytoji katilų valdymo sistema, pagrįsta mikroprocesorine sistema (MPS) TDC 3000-S (Supper) iš Honeywell, suteikė vieną kompleksinį sprendimą visų sistemos funkcijų, skirtų transporto priemonės technologiniams procesams valdyti, įgyvendinimui. Veikianti MPS pasižymi vertingomis savybėmis: valdymo ir valdymo funkcijų išdėstymo paprastumu ir aiškumu; lankstumas vykdant visus proceso reikalavimus, atsižvelgiant į patikimumo rodiklius (veikimas antrojo kompiuterio ir valdymo bloko „karštu“ budėjimo režimu), prieinamumą ir efektyvumą; lengva prieiga prie visų sistemos duomenų; paslaugų funkcijų keitimo ir išplėtimo paprastumas nedarant neigiamo poveikio sistemai;

patobulinta informacijos pateikimo kokybė patogia sprendimų priėmimui forma (draugiška išmani operatoriaus sąsaja), kuri padeda sumažinti operacinio personalo klaidas valdant ir stebint transporto priemonės procesus; automatizuotų procesų valdymo sistemos dokumentacijos kūrimas kompiuteriu; padidintas objekto parengtis eksploatuoti (kontrolės sistemos savidiagnostikos rezultatas); daug žadanti sistema su aukštu inovacijų lygiu. TDC 3000 - S sistema (1 pav.) turi galimybę prijungti kitų gamintojų išorinius PLC valdiklius (ši funkcija realizuojama esant PLC šliuzo moduliui). Rodoma informacija iš PLC valdiklių

TOS rodomas taškų masyvo pavidalu, kurį galima skaityti ir rašyti iš vartotojo programų. Tai leidžia naudoti paskirstytas įvesties / išvesties stotis, įrengtas arti valdomų objektų, rinkti duomenis ir perduoti duomenis į TOC per informacinį kabelį, naudojant vieną iš standartinių protokolų. Ši parinktis leidžia integruoti naujus valdymo objektus, įskaitant automatizuotą centrinio šildymo mazgų ir siurblinių dispečerinio valdymo ir valdymo sistemą (ASDKiU TsTPiNS), į esamą įmonės automatizuotą procesų valdymo sistemą be išorinių naudotojų pakeitimų.

Vietinis kompiuterių tinklas

Universalios stotys

Kompiuterinės taikomosios istorijos

šliuzo modulio modulis

Vietinis tinklas valdymas

Magistraliniai vartai

I rezervas (ARMM)

Tobulinimo modulis. ovuotas proceso vadovas (ARMM)

Universalus valdymo tinklas

I/O valdikliai

Eina 4-20 mA laidas

SIMATIC ET200M įvesties/išvesties stotis.

I/O valdikliai

PLC įrenginių tinklas (PROFIBUS)

Eina 4-20 mA laidas

Srauto jutikliai

Temperatūros jutikliai

Slėgio jutikliai

Analizatoriai

Reguliatoriai

Dažnio stotys

Vožtuvai

Srauto jutikliai

Temperatūros jutikliai

Slėgio jutikliai

Analizatoriai

Reguliatoriai

Dažnio stotys

Vožtuvai

Ryžiai. 1. Informacijos rinkimas paskirstytomis PLC stotimis, jos perkėlimas į TDC3000-S vizualizavimui ir apdorojimui su vėlesniu valdymo signalų išdavimu

Atlikti eksperimentiniai tyrimai parodė, kad garo katile jo darbo režimais vykstantys procesai yra atsitiktinio pobūdžio ir yra nestacionarūs, ką patvirtina matematinio apdorojimo ir statistinės analizės rezultatai. Atsižvelgiant į atsitiktinį procesų, vykstančių garo katile, pobūdį, matematinio lūkesčio (ME) poslinkio (ME) M(t) ir dispersijos 5 (?) išilgai pagrindinių valdymo koordinačių įverčiai, kaip kokybės vertinimo matas. valdymas:

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

kur Mzn(t), Mmn(t) - nurodytas ir esamas MO pagrindinių reguliuojamų garo katilo parametrų: oro kiekis, kuro kiekis, taip pat katilo garo gamyba.

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

kur 52Tn, 5zn2(t) yra pagrindinių garo katilo valdomų parametrų srovė ir nurodyta sklaida.

Tada kontrolės kokybės kriterijus turės formą

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

kur n = 1, ..., j; - ß - svoriniai koeficientai.

Priklausomai nuo katilo darbo režimo (reguliavimo arba bazinio), turėtų būti suformuota optimali valdymo strategija.

Reguliuojant garo katilo veikimo režimą, valdymo strategija turėtų būti nukreipta į pastovų slėgį garo kolektoriuje, neatsižvelgiant į šiluminės energijos vartotojų sunaudojamą garą. Šiam darbo režimui garo slėgio poslinkio MO įvertinimas pagrindiniame garų kolektoriuje laikomas valdymo kokybės matu formoje

er (/) = Рг(1) - Рт () ^Б^ (4)

kur HP, Рт(0 - pateiktos ir esamos vidutinės garų slėgio vertės pagrindiniame garų kolektoriuje.

Garų slėgio poslinkis pagrindiniame garų kolektoriuje dispersijos būdu, atsižvelgiant į (4), turi tokią formą

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

kur (UrzOO, art(0 - duota ir srovės slėgio dispersija.

Daugiajungimo katilo valdymo sistemos grandinių reguliatorių perdavimo koeficientams koreguoti taikyti neaiškios logikos metodai.

Bandomojo automatizuotų garo katilų eksploatavimo metu buvo sukaupta statistinė medžiaga, kuri leido gauti lyginamąsias (su neautomatizuotų katilinių agregatų veikimu) naujų metodų ir valdymo priemonių diegimo techninio ir ekonominio efektyvumo charakteristikas bei tęsti rekonstrukcijos darbus. ant kitų katilų. Taigi per šešių mėnesių neautomatizuotų garo katilų Nr.9 ir 10 bei automatizuotų garo katilų Nr.13 ir Nr.14 eksploatavimo laikotarpį gauti rezultatai, kurie pateikti 1 lentelėje.

Optimalios šiluminės stoties apkrovos parametrų nustatymas

Norint nustatyti optimalią transporto priemonės apkrovą, būtina žinoti jų garo generatorių ir visos katilinės energetines charakteristikas, kurios atspindi tiekiamo kuro kiekio ir gaunamos šilumos ryšį.

Šių charakteristikų radimo algoritmas apima šiuos veiksmus:

1 lentelė

Katilo veikimo rodikliai

Indikatoriaus pavadinimas Katilo melžimo rodiklių reikšmė

№9-10 № 13-14

Šilumos gamyba, Gcal Kuro sąnaudos, t Specifinė kuro sąnaudų norma gaminant 1 Gcal šiluminės energijos, kg standartinis kuro ekvivalentas^cal 170 207 20 430 120,03 217 626 24 816 114,03

1. Katilų šiluminių charakteristikų nustatymas įvairiems jų darbo apkrovos režimams.

2. Šilumos nuostolių A() nustatymas, atsižvelgiant į katilų efektyvumą ir jų naudingąją apkrovą.

3. Katilinių agregatų apkrovos charakteristikų nustatymas jų pokyčio intervale nuo leistino minimalaus iki didžiausio.

4. Pagal bendrųjų šilumos nuostolių pokytį garo katiluose nustatyti jų energetines charakteristikas, atspindinčias standartinio kuro valandines sąnaudas, taikant formulę 5 = 0,0342(0, + AC?).

5. Katilinių energetinių charakteristikų (TS) gavimas naudojant katilų energetines charakteristikas.

6. Formavimas, atsižvelgiant į transporto priemonių energetines charakteristikas, valdymo sprendimus dėl jų krovimo eiliškumo ir tvarkos šildymo laikotarpiu, taip pat vasaros sezono metu.

Kitas svarbus lygiagretaus šaltinių eksploatavimo (TS) organizavimo klausimas – katilinių apkrovai reikšmingą įtaką darančių veiksnių nustatymas ir šilumos tiekimo valdymo sistemos uždaviniai, esant galimybei aprūpinti vartotojus reikiamu šiluminės energijos kiekiu. . minimalios išlaidos jo gamybai ir perdavimui.

Pirmosios problemos sprendimas vykdomas susiejant tiekimo grafikus su šilumos naudojimo grafikais per šilumokaičių sistemą, antrosios – nustatant vartotojų šilumos apkrovos atitiktį jos generavimui, t.y. planuojant apkrovų pokyčius. ir sumažinti nuostolius perduodant šiluminę energiją. Šilumos tiekimo ir naudojimo grafikų derinimas turėtų būti atliekamas naudojant vietinę automatiką tarpiniuose etapuose nuo šilumos energijos šaltinių iki jos vartotojų.

Antrajai problemai spręsti siūloma diegti vartotojų planuojamų apkrovų įvertinimo funkcijas, atsižvelgiant į ekonomiškai pagrįstas energijos šaltinių (ES) galimybes. Toks požiūris galimas naudojant situacijos valdymo metodus, pagrįstus neaiškios logikos algoritmų įgyvendinimu. Pagrindinis veiksnys, turintis didelę įtaką

Katilinių šiluminė apkrova yra ta jos dalis, kuri naudojama pastatams šildyti ir karštam vandeniui tiekti. Vidutinis šilumos srautas (vatais), naudojamas pastatams šildyti, nustatomas pagal formulę

kur /ot yra vidutinė lauko temperatūra tam tikrą laikotarpį; g( - vidutinė šildomos patalpos vidaus oro temperatūra (temperatūra, kuri turi būti palaikoma tam tikrame lygyje); /0 - apskaičiuota išorinio oro temperatūra šildymo projektavimui;<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).

Iš (6) formulės aišku, kad šilumos apkrovą pastatų šildymui daugiausia lemia lauko oro temperatūra.

Vidutinis šilumos srautas (vatais) tiekiant karštą vandenį į pastatus nustatomas pagal išraišką

1.2sh(a + ^)(55 - ^) p

Yt „. " _ Su"

čia t yra vartotojų skaičius; a – vandens suvartojimas karšto vandens tiekimui +55 °C temperatūroje vienam asmeniui per dieną litrais; b - vandens suvartojimo karšto vandens tiekimui norma, suvartojama viešuosiuose pastatuose, esant +55 ° C temperatūrai (paimama 25 litrai per dieną vienam asmeniui); c – vandens šiluminė talpa; /x – šalto (čiaupo) vandens temperatūra šildymo laikotarpiu (laikyta +5 °C).

(7) išraiškos analizė parodė, kad skaičiuojant vidutinė karšto vandens tiekimo šilumos apkrova pasirodo esanti pastovi. Faktinis šiluminės energijos parinkimas (karšto vandens iš čiaupo pavidalu), priešingai nei apskaičiuota, yra atsitiktinio pobūdžio, o tai susiję su padidėjusiu karšto vandens surinkimu ryte ir vakare ir atrankos sumažėjimas dieną ir naktį. Fig. 2, 3 rodo pokyčių grafikus

Aliejus 012 013 014 015 016 017 018 019 1 111 112 113 114 115 116 117 118 119 2 211 212 213 214 215 213 213 215 313 ​​211 1 3 314 315 316 317

mėnesio dienomis

Ryžiai. 2. Centrinio šildymo punkto N9 5 vandens temperatūros pokyčių grafikas (7 - tiesioginis katilo vanduo,

2 - tiesioginis kas ketvirtį, 3 - vanduo karštam vandeniui tiekti, 4 - atvirkštinis kas ketvirtis, 5 - grįžtamasis katilo vanduo) ir lauko oro temperatūra (6) laikotarpiu nuo 2009 m. vasario 1 d. iki vasario 4 d.

5 centrinio šildymo punkto karšto vandens slėgis ir temperatūra, kurie buvo gauti iš Murmansko centrinio šildymo ir šildymo stoties SDKi archyvo.

Prasidėjus šiltoms dienoms, kai aplinkos temperatūra penkias paras nenukrenta žemiau +8 °C, vartotojų šildymo apkrova išjungiama ir šilumos tinklai veikia karšto vandens tiekimo poreikiams. Vidutinis šilumos srautas į karštą vandenį ne šildymo laikotarpiu apskaičiuojamas pagal formulę

kur yra šalto (čiaupo) vandens temperatūra ne šildymo laikotarpiu (laikoma +15 °C); p yra koeficientas, kuriame atsižvelgiama į vidutinio vandens suvartojimo karšto vandens tiekimui pokytį ne šildymo laikotarpiu, palyginti su šildymo laikotarpiu (0,8 - būsto ir komunalinių paslaugų sektoriui, 1 - įmonėms).

Atsižvelgiant į (7), (8) formules, apskaičiuojami energijos vartotojų šilumos apkrovos grafikai, kuriais remiantis sudaromos transporto priemonės šilumos energijos tiekimo centralizuoto reguliavimo užduotys.

Automatizuota miesto centrinių šilumos punktų ir siurblinių dispečerinės kontrolės ir valdymo sistema

Ypatinga Murmansko miesto ypatybė yra ta, kad jis yra kalvotoje vietovėje. Mažiausias aukštis – 10 m, didžiausias – 150 m. Dėl to šilumos tinklai turi sunkų pjezometrinį grafiką. Dėl padidėjusio vandens slėgio pradinėse atkarpose padidėja avarijų dažnis (vamzdžių plyšimai).

Operatyviam nuotolinių objektų būklės stebėjimui ir įrangos, esančios kontroliuojamuose taškuose (CP), valdymui,

Ryžiai. 3. Vandens slėgio pokyčių centrinėje šildymo stotyje Nr. 5 grafikas laikotarpiu nuo 2009 m. vasario 1 d. iki vasario 4 d.: 1 - karšto vandens tiekimo vanduo, 2 - tiesioginis katilo vanduo, 3 - tiesioginis kas ketvirtį, 4 - atvirkštinis kas ketvirtį ,

5 - šaltas, 6 - grįžtamasis katilo vanduo

sukūrė Murmansko miesto ASDKiUTsTPiNS. Kontroliuojami punktai, kuriuose atliekant rekonstrukcijos darbus buvo sumontuota telemechanikos įranga, yra iki 20 km atstumu nuo pagrindinės įmonės. Ryšys su telemechanikos įranga valdymo taške vyksta tam skirta telefono linija. Centrinės katilinės (CHP) ir siurblinės yra atskiri pastatai, kuriuose sumontuota technologinė įranga. Duomenys iš valdymo centro patenka į valdymo centrą (į dispečerinės PCARM), esantį TEKOS įmonės Severnaja TS teritorijoje, ir į TS serverį, po kurio jie tampa prieinami įmonės vietinio kompiuterių tinklo naudotojams. išspręsti jų gamybos problemas.

Pagal ASDKiUTsTPiNS pagalba išspręstas užduotis kompleksas turi dviejų lygių struktūrą (4 pav.).

1 lygis (viršutinė, grupė) – dispečerinė konsolė. Šiame lygmenyje įgyvendinamos šios funkcijos: centralizuotas technologinių procesų valdymas ir nuotolinis valdymas; duomenų rodymas valdymo pulto ekrane; formavimas ir išdavimas

net dokumentacija; užduočių generavimas įmonės pramoninio valdymo sistemoje, skirtas valdyti miesto šilumos punktų lygiagrečius darbo režimus bendrame miesto šilumos tinkle; įmonės vietinio tinklo vartotojų prieiga prie technologinių procesų duomenų bazės.

2 lygis (vietinis, vietinis) - valdymo pulto įranga su davikliais (signalizacijos, matavimai) ir ant jų dedama galutinėmis pavaromis. Šiame lygyje įgyvendinamos informacijos rinkimo ir pirminio apdorojimo bei vykdymo mechanizmų valdymo veiksmų išdavimo funkcijos.

Miesto ASDKiUTsTPiNS atliekamos funkcijos

Informacinės funkcijos: slėgio, temperatūros, vandens srauto jutiklių rodmenų stebėjimas ir pavarų būklės stebėjimas (įjungta/išjungta, atidaryta/uždaryta).

Valdymo funkcijos: tinklo siurblių, karšto vandens siurblių ir kitos valdymo patalpos technologinės įrangos valdymas.

Vizualizacijos ir registravimo funkcijos: visi informacijos parametrai ir aliarmo parametrai rodomi operatoriaus posto tendencijose ir mnemoninėse diagramose; visa informacija

Dispečerinis kompiuteris

Adapteris ShV/K8-485

Specialios telefono linijos

Valdikliai

Ryžiai. 4. Komplekso struktūrinė schema

parametrai, aliarmo parametrai, valdymo komandos registruojamos duomenų bazėje periodiškai, taip pat esant būsenos pasikeitimams.

Signalizacijos funkcijos: elektros energijos tiekimas valdymo taške; potvynio jutiklio valdymo taške ir apsaugos jutiklio valdymo taške suveikimas; signalizacija nuo ribinio (aukšto/žemo) slėgio jutiklių vamzdynuose ir davikliai avariniams pavarų būsenos pokyčiams (įjungta/išjungta, atidaryta/uždaryta).

Sprendimų palaikymo sistemos samprata

Šiuolaikinė automatizuota procesų valdymo sistema (APCS) yra daugiapakopė žmogaus ir mašinos valdymo sistema. Dispečeris kelių lygių automatizuotoje procesų valdymo sistemoje gauna informaciją iš kompiuterio monitoriaus ir veikia dideliu atstumu nuo jo esančius objektus naudodamas telekomunikacijų sistemas, valdiklius, išmaniąsias pavaras. Taigi dispečeris tampa pagrindiniu subjektu valdant įmonės technologinį procesą. Šiluminės energetikos technologiniai procesai yra potencialiai pavojingi. Taigi per trisdešimt metų užregistruotų nelaimingų atsitikimų skaičius padvigubėja maždaug kas dešimt metų. Yra žinoma, kad sudėtingų energetikos sistemų pastovios būsenos sąlygomis paklaidos dėl pradinių duomenų netikslumo yra 82-84%, dėl modelio netikslumo - 14-15%, o dėl metodo netikslumo - 2-3%. Dėl didelės klaidų dalies pradiniuose duomenyse, skaičiuojant tikslo funkciją susidaro klaida, dėl kurios susidaro nemaža neapibrėžtumo zona renkantis optimalų sistemos veikimo režimą. Šios problemos gali būti pašalintos, jei automatizavimą vertintume ne tik kaip būdą pakeisti rankų darbą tiesiogiai gamybos valdyme, bet ir kaip analizės, prognozavimo ir valdymo priemonę. Perėjimas nuo išsiuntimo prie sprendimų palaikymo sistemos reiškia perėjimą prie naujos kokybės – išmanios įmonės informacinės sistemos. Bet kokios avarijos (išskyrus stichines nelaimes) pagrindas yra žmogaus (operatoriaus) klaida. Viena iš to priežasčių – senas, tradicinis požiūris į kompleksinių valdymo sistemų kūrimą, orientuotas į naujausių technologijų naudojimą.

techninė ir technologinė pažanga, kartu neįvertinant poreikio naudoti situacijos valdymo metodus, valdymo posistemių integravimo metodus, taip pat sukurti efektyvią žmogaus ir mašinos sąsają, orientuotą į asmenį (dispečerį). Kartu numatoma duomenų analizės, situacijų prognozavimo ir atitinkamų sprendimų priėmimo dispečerio funkcijas perkelti į išmaniųjų sprendimų palaikymo sistemų (DSDS) komponentus. SPIR koncepcija apima daugybę priemonių, kurias vienija bendras tikslas – palengvinti racionalių ir efektyvių valdymo sprendimų priėmimą ir įgyvendinimą. SPIR – tai interaktyvi automatizuota sistema, veikianti kaip išmanusis tarpininkas, palaikantis natūralios kalbos vartotojo sąsają su SCAOA sistema ir naudojanti sprendimų priėmimo taisykles, atitinkančias modelį ir bazę. Be to, SPPIR atlieka automatinio dispečerinio palaikymo funkciją informacijos analizės, atpažinimo ir situacijų prognozavimo etapuose. Fig. 5 paveiksle pavaizduota SPIR struktūra, kurios pagalba transporto priemonių dispečeris kontroliuoja mikrorajono šilumos tiekimą.

Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau, galime nustatyti keletą neaiškių kalbinių kintamųjų, turinčių įtakos transporto priemonės apkrovai, taigi ir šilumos tinklų veikimui. Šie kintamieji pateikti lentelėje. 2.

Atsižvelgdamas į sezoną, paros laiką, savaitės dieną, taip pat išorinės aplinkos ypatybes, situacijos vertinimo padalinys apskaičiuoja šilumos energijos šaltinių techninę būklę ir reikalingus našumus. Šis metodas leidžia išspręsti kuro taupymo problemas centralizuoto šildymo metu, padidinti pagrindinių įrenginių apkrovimo laipsnį, eksploatuoti katilus režimais su optimaliomis naudingumo reikšmėmis.

Sukurti automatizuotą paskirstyto miesto šilumos tiekimo valdymo sistemą galima tokiomis sąlygomis:

šildymo katilinių katilinių automatizuotų valdymo sistemų diegimas. (Automatizuotos procesų valdymo sistemos įdiegimas Severnaya TS

Ryžiai. 5. Mikrorajono SPIR šildymo katilinės sandara

2 lentelė

Kalbiniai kintamieji, lemiantys šildymo katilinės apkrovą

Pavadinimas Pavadinimas Vertybių diapazonas (universalus rinkinys) Sąlygos

^mėnuo Mėnuo nuo sausio iki gruodžio „sausis“, „vasaris“, „kovas“, „balandis“, „gegužė“, „birželis“, „liepa“, „rugpjūtis“, „rugsėjis“, „spalis“, „lapkritis“ , "gruodis"

T savaitė Savaitės darbo diena arba poilsio diena „darbas“, „laisva diena“

TSug Paros laikas nuo 00:00 iki 24:00 „naktis“, „rytas“, „diena“, „vakaras“

t 1 n.v Lauko oro temperatūra nuo -32 iki +32 °C „žemiau“, „-32“, „-28“, „-24“, „-20“, „-16“, „-12“, „- 8“, „^1“, „0“, „4“, „8“, „12“, „16“, „20“, „24“, „28“, „32“, „aukščiau“

1" Vėjo greitis nuo 0 iki 20 m/s "0", "5", "10", "15", "didesnis"

užtikrino savitosios kuro sąnaudų normos sumažinimą katilams Nr.13,14, palyginti su katilais Nr.9,10 5,2%. 13 katilo ventiliatorių ir dūmtraukių pavarose įrengus dažnio vektoriaus keitiklius, sutaupyta 36% elektros energijos (savitosios sąnaudos prieš rekonstrukciją - 3,91 kWh/Gcal, po rekonstrukcijos - 2,94 kWh/Gcal, o katilui

Nr.14 - 47% (specifinis elektros suvartojimas prieš rekonstrukciją - 7,87 kWh/Gcal, po rekonstrukcijos - 4,79 kWh/Gcal));

miesto ASDKiUTsTPiNS kūrimas ir įgyvendinimas;

informacinio palaikymo metodų TS operatoriams ir miesto ASDKiUTsTPiNS įgyvendinimas naudojant SPIR koncepciją.

BIBLIOGRAFIJA

1. Shubin E.P. Pagrindiniai miesto šilumos tiekimo sistemų projektavimo klausimai. M.: Energija, 1979. 360 p.

2. Prokhorenkovas A.M. Šildymo katilinių rekonstrukcija informacinių ir valdymo kompleksų pagrindu // Gamybos mokslas. 2000. Nr. 2. P. 51-54.

3. Prokhorenkovas A.M., Sovlukovas A.S. Neryškūs modeliai katilų agregatų technologinių procesų valdymo sistemose // Kompiuterių standartai ir sąsajos. 2002. T. 24. P. 151-159.

4. Mesarovic M., Mako D., Takahara Y. Hierarchinių kelių lygių sistemų teorija. M.: Mir, 1973. 456 p.

5. Prokhorenkovas A.M. Metodai atsitiktinių procesų charakteristikų identifikavimui informacijos apdorojimo sistemose // IEEE Transactions on instrumentation and matter. 2002. T. 51, Nr. 3. P. 492-496.

6. Prokhorenkovas A.M., Kachala N.M. Atsitiktinių signalų apdorojimas skaitmeninėse pramonės valdymo sistemose // Skaitmeninis signalų apdorojimas. 2008. Nr. 3. P. 32-36.

7. Prokhorenkovas A.M., Kachala N.M. Atsitiktinių procesų klasifikavimo charakteristikų nustatymas // Measurement Techniques. 2008. T. 51, Nr.4. P. 351-356.

8. Prokhorenkovas A.M., Kachala N.M. Atsitiktinių procesų klasifikavimo charakteristikų įtaka matavimo rezultatų apdorojimo tikslumui // Matavimo technologija. 2008. Nr. 8. P. 3-7.

9. Prokhorenkovas A.M., Kachala N.M., Saburovas I.V., Sovlukovas A.S. Informacinė sistema atsitiktinių procesų nestacionariuose objektuose analizei // Proc. Trečiojo IEEE Int. Seminaras apie intelektualųjį duomenų gavimą ir pažangias skaičiavimo sistemas: technologija ir taikymas (IDAACS"2005). Sofija, Bulgarija. 2005. P. 18-21.

10. Tvirtas neuro-neaiškios ir adaptyviosios kontrolės metodai / Red. N.D. Egupova // M.: MSTU leidykla im. N.E. Bauman, 2002". 658 p.

P. Prokhorenkovas A.M., Kachala N.M. Valdymo sistemų reguliatorių derinimo adaptyviųjų algoritmų efektyvumas priklauso nuo atsitiktinių trikdžių // BicrniK: Scientific and Technical. j-l. Specialusis leidimas. Čerkasų valstybinė technika. Čerkasko univ. 2009. 83-85 p.

12. Prokhorenkovas A.M., Saburovas I.V., Sovlukovas A.S. Pramonės kontroliuojamų sprendimų priėmimo procesų duomenų priežiūra // BicrniK: mokslinis ir techninis. j-l. Specialusis leidimas. Čerkasų valstybinė technika. univ. Čerkasskas. 2009. 89-91 p.

Straipsnis skirtas Trace Mode SCADA sistemos naudojimui miesto centralizuoto šildymo objektų valdymui internetu ir nuotoliniu būdu. Objektas, kuriame buvo įgyvendintas aprašytas projektas, yra Archangelsko srities pietuose (Velsko mieste). Projektas numato šilumos ruošimo ir paskirstymo šildymui ir karšto vandens tiekimo miesto gyvybės objektams proceso operatyvų stebėjimą ir valdymą.

UAB „SpetsTeploStroy“, Jaroslavlis

Problemos ir būtinų sistemos funkcijų išdėstymas

Mūsų įmonės tikslas buvo nutiesti magistralinį tinklą, skirtą šilumai tiekti didžiajai miesto daliai, naudojant pažangius statybos metodus, kai tinklui tiesti buvo naudojami iš anksto izoliuoti vamzdžiai. Tam buvo nutiesta penkiolika kilometrų magistralinių šilumos tinklų ir septyni centriniai šilumos punktai (CHS). Centrinio šildymo punkto paskirtis – naudoti perkaitintą vandenį iš GT-CHP (pagal grafiką 130/70 °C), paruošti aušinimo skystį vidiniams šilumos tinklams (pagal grafiką 95/70 °C) ir pašildykite vandenį iki 60 °C karšto vandens tiekimo (karšto vandens tiekimo) poreikiams, Centrinis šilumos punktas veikia pagal nepriklausomą, uždarą schemą.

Nustatant problemą buvo atsižvelgta į daugybę reikalavimų, kad būtų užtikrintas energijos taupymo centrinio šildymo punkto veikimo principas. Štai keletas ypač svarbių:

Atlikti nuo oro sąlygų priklausomą šildymo sistemos kontrolę;

Išlaikyti KV parametrus duotame lygyje (temperatūra t, slėgis P, srautas G);

Išlaikyti šildymo skysčio parametrus tam tikrame lygyje (temperatūra t, slėgis P, srautas G);

Tvarkyti komercinę šilumos energijos ir aušinimo skysčio apskaitą pagal galiojančius norminius dokumentus (ND);

Suteikti siurblių (tinklo ir karšto vandens tiekimo) ATS (automatinį rezervinį įėjimą) su išlygintu variklio tarnavimo laiku;

Taisyti pagrindinius parametrus naudojant kalendorių ir realaus laiko laikrodį;

Periodiškai atlikti duomenų perdavimą į valdymo centrą;

Atlikti matavimo priemonių ir eksploatacinės įrangos diagnostiką;

Centriniame šilumos punkte trūksta budinčių darbuotojų;

Stebėkite ir nedelsdami informuokite aptarnaujantį personalą apie įvykusias avarines situacijas.

Dėl šių reikalavimų buvo nustatytos sukurtos operatyvinio nuotolinio valdymo sistemos funkcijos. Parinktos pagrindinės ir pagalbinės automatikos bei duomenų perdavimo priemonės. SCADA sistema buvo pasirinkta siekiant užtikrinti visos sistemos veikimą.

Būtinos ir pakankamos sistemos funkcijos:

1_Informacinės funkcijos:

Technologinių parametrų matavimas ir kontrolė;

Signalizacija ir parametrų nuokrypių nuo nustatytų ribų registravimas;

Operatyvinių duomenų formavimas ir paskirstymas personalui;

Archyvavimas ir parametrų istorijos peržiūra.

2_Valdymo funkcijos:

Automatinis svarbių proceso parametrų reguliavimas;

Išorinių įrenginių (siurblių) nuotolinis valdymas;

Technologinė apsauga ir blokavimas.

3_Paslaugų funkcijos:

Programinės ir techninės įrangos komplekso savidiagnostika realiu laiku;

Duomenų perdavimas valdymo centrui pagal grafiką, pareikalavus ir susidarius avarinei situacijai;

Skaičiavimo įrenginių ir įvesties/išvesties kanalų našumo ir tinkamo veikimo tikrinimas.

Kas turėjo įtakos automatizavimo įrankių pasirinkimui

ir programine įranga?

Pagrindinių automatizavimo įrankių pasirinkimas daugiausia buvo pagrįstas trimis veiksniais – kaina, patikimumu ir konfigūracijos bei programavimo universalumu. Taigi savarankiškam darbui centriniame šildymo centre ir duomenų perdavimui buvo pasirinkti laisvai programuojami PCD2-PCD3 serijos valdikliai iš Saia-Burgess. Valdymo patalpai sukurti pasirinkta buitinė SCADA sistema Trace Mode 6. Duomenų perdavimui buvo nuspręsta naudoti įprastą korinį ryšį: naudoti įprastą balso kanalą duomenų perdavimui ir SMS žinutėms operatyviai informuoti personalą apie įvykusias avarines situacijas. .

Koks yra sistemos veikimo principas

ir kontrolės įgyvendinimo sekimo režimu ypatybės?

Kaip ir daugelyje panašių sistemų, tiesioginės įtakos reguliavimo mechanizmams valdymo funkcijos suteikiamos žemesniam lygmeniui, o visos sistemos kaip visumos valdymas – aukštesniam lygmeniui. Sąmoningai praleidžiu žemesnio lygio (valdiklių) veikimo ir duomenų perdavimo proceso aprašymą ir einu tiesiai prie viršutinio.

Naudojimosi patogumui valdymo kambaryje yra asmeninis kompiuteris (PC) su dviem monitoriais. Duomenys iš visų taškų patenka į dispečerinį valdiklį ir per RS-232 sąsają perduodami į OPC serverį, veikiantį asmeniniame kompiuteryje. Projektas įgyvendinamas Trace Mode 6 versija ir yra skirtas 2048 kanalams. Tai pirmasis aprašytos sistemos diegimo etapas.

Ypatinga užduoties įgyvendinimo Trace Mode ypatybė yra bandymas sukurti kelių langų sąsają su galimybe stebėti šilumos tiekimo procesą on-line tiek miesto žemėlapyje, tiek šilumos punktų mnemoninėse diagramose. Kelių langų sąsajos naudojimas leidžia išspręsti didelio kiekio informacijos atvaizdavimo dispečeriniame ekrane problemas, kurios turi būti pakankamos ir tuo pačiu neperteklinės. Kelių langų sąsajos principas leidžia turėti prieigą prie bet kokių proceso parametrų pagal hierarchinę langų struktūrą. Tai taip pat supaprastina sistemos diegimą vietoje, nes tokia sąsaja savo išvaizda labai panaši į plačiai paplitusius „Microsoft“ šeimos produktus ir turi panašią meniu įrangą bei įrankių juostas, pažįstamas bet kuriam asmeninio kompiuterio vartotojui.

Fig. 1 rodomas pagrindinis sistemos ekranas. Jame schematiškai pavaizduotas pagrindinis šilumos tinklas, nurodant šilumos šaltinį (CHP) ir centrinio šildymo taškus (nuo pirmo iki septinto). Ekrane rodoma informacija apie avarines situacijas objektuose, esamą lauko oro temperatūrą, paskutinio duomenų perdavimo iš kiekvieno taško data ir laikas. Šilumos tiekimo objektai aprūpinti iššokančiais antgaliais. Susidarius neįprastai situacijai, diagramoje esantis objektas pradeda „mirksėti“, o aliarmo ataskaitoje šalia duomenų perdavimo datos ir laiko pasirodo įvykio įrašas ir raudonai mirksintis indikatorius. Galima peržiūrėti padidintus centrinio šildymo punktų ir viso šilumos tinklo šiluminius parametrus. Norėdami tai padaryti, turite išjungti aliarmų ir įspėjimų ataskaitų sąrašo rodymą (mygtukas „OT&P“).

Ryžiai. 1. Pagrindinis sistemos ekranas. Šilumos tiekimo įrenginių išdėstymas Velske

Perjungti į mnemoninę šilumos punkto schemą galima dviem būdais – reikia spustelėti piktogramą miesto žemėlapyje arba mygtuką su šilumos punkto užrašu.

Antrame ekrane atsidaro šildymo punkto mimikos schema. Tai daroma tiek tam, kad būtų patogiau stebėti konkrečią situaciją centriniame šilumos punkte, tiek stebėti bendrą sistemos būklę. Šiuose ekranuose realiu laiku vizualizuojami visi valdomi ir reguliuojami parametrai, įskaitant parametrus, kurie nuskaitomi iš šilumos skaitiklių. Visa technologinė įranga ir matavimo priemonės yra aprūpintos iššokančiais antgaliais pagal techninę dokumentaciją.

Įrangos ir automatikos įrangos vaizdas mnemoninėje diagramoje yra kuo artimesnis tikrajai išvaizdai.

Kitame kelių langų sąsajos lygyje galite tiesiogiai valdyti šilumos perdavimo procesą, keisti nustatymus, peržiūrėti veikiančios įrangos charakteristikas ir stebėti parametrus realiu laiku su pakeitimų istorija.

Fig. 2 paveiksle parodyta ekrano sąsaja, skirta peržiūrėti ir valdyti pagrindinę automatikos įrangą (valdiklį ir šilumos skaičiuotuvą). Valdiklio valdymo ekrane galima keisti telefono numerius SMS žinutėms siųsti, uždrausti ar leisti siųsti avarinius ir informacinius pranešimus, valdyti duomenų perdavimo dažnumą ir kiekį, nustatyti matavimo priemonių savidiagnostikos parametrus. Šilumos skaitiklio ekrane galite peržiūrėti visus nustatymus, keisti galimus nustatymus ir valdyti duomenų mainų su valdikliu režimą.

Ryžiai. 2.„Vzlyot TSriv“ šilumos skaitiklio ir PCD253 valdiklio valdymo ekranai

Fig. 3 paveiksle pavaizduoti valdymo įrangos (valdymo vožtuvų ir siurblių grupių) iššokantys skydeliai. Čia rodoma esama šios įrangos būsena, informacija apie klaidas ir kai kurie parametrai, reikalingi savidiagnostikai ir testavimui. Taigi siurbliams labai svarbūs parametrai yra sauso veikimo slėgis, laikas tarp gedimų ir paleidimo delsa.

Ryžiai. 3. Valdymo skydelis siurblių grupėms ir valdymo vožtuvui

Fig. 4 paveiksle pavaizduoti ekranai, skirti stebėti parametrus ir valdymo kilpas grafine forma su galimybe peržiūrėti pakeitimų istoriją. Visi valdomi šilumos punkto parametrai rodomi parametrų ekrane. Jie grupuojami pagal fizinę reikšmę (temperatūra, slėgis, srautas, šilumos kiekis, šiluminė galia, apšvietimas). Valdymo kilpų ekrane rodomos visos parametrų valdymo kilpos ir rodoma esama parametro vertė, nustatyta atsižvelgiant į negyvąją zoną, vožtuvo padėtį ir pasirinktą valdymo dėsnį. Visi šie duomenys ekranuose yra suskirstyti į puslapius, panašiai kaip visuotinai priimtas dizainas „Windows“ programose.

Ryžiai. 4. Ekranai grafiniam parametrų ir valdymo grandinių atvaizdavimui

Visus ekranus galima perkelti per dviejų monitorių erdvę, vienu metu atliekant kelias užduotis. Visi reikalingi parametrai, kad šilumos paskirstymo sistema veiktų be problemų, yra prieinami realiu laiku.

Kiek laiko užtruko sistemos kūrimas?kiek buvo kūrėjų?

Pagrindinę siuntimo ir valdymo sistemos sekimo režimu dalį šio straipsnio autorius sukūrė per mėnesį ir pradėjo veikti Velsko mieste. Fig. Pateikiama nuotrauka iš laikinosios valdymo patalpos, kurioje įdiegta ir bandomoji sistema. Šiuo metu mūsų organizacija pradeda eksploatuoti kitą šilumos punktą ir avarinį šilumos šaltinį. Būtent šiose patalpose projektuojama speciali valdymo patalpa. Pradėjus jį eksploatuoti, į sistemą bus įtraukti visi aštuoni šilumos punktai.

Ryžiai. 5. Laikinoji dispečerio darbo vieta

Veikiant automatizuotai procesų valdymo sistemai, iš dispečerinės iškyla įvairių pastabų ir pasiūlymų. Taigi, sistema nuolat atnaujinama, siekiant pagerinti dispečerio eksploatacines savybes ir patogumą.

Koks yra tokios valdymo sistemos diegimo poveikis?

Privalumai ir trūkumai

Šiame straipsnyje autorius nesiekia skaičiais įvertinti ekonominio valdymo sistemos įgyvendinimo efekto. Tačiau sutaupymas akivaizdus dėl sumažėjusio personalo, dirbančio su sistemos aptarnavimu, ir gerokai sumažėjusio nelaimingų atsitikimų skaičiaus. Be to, poveikis aplinkai yra akivaizdus. Taip pat reikėtų pažymėti, kad tokios sistemos įdiegimas leidžia greitai reaguoti ir pašalinti situacijas, kurios gali sukelti nenumatytų pasekmių. Viso darbų komplekso (šilumos trasų ir šilumos punktų tiesimo, montavimo ir paleidimo, automatizavimo ir dispečerinės) atsipirkimo laikotarpis užsakovui bus 5-6 metai.

Galima paminėti veikiančios valdymo sistemos pranašumus:

Vizualus informacijos vaizdavimas objekto grafiniame vaizde;

Kalbant apie animacijos elementus, jie buvo specialiai įtraukti į projektą, siekiant pagerinti vizualinį programos peržiūros efektą.

Sistemos plėtros perspektyvos