Характеристиките на топлоснабдяването са твърдото взаимно влияние на режимите на топлоснабдяване и потребление на топлина, както и множеството точки на захранване за няколко стоки (топлинна енергия, мощност, охлаждаща течност, топла вода). Целта на топлоснабдяването не е да осигурява производство и транспорт, а да поддържа качеството на тези стоки за всеки потребител.

Тази цел беше постигната относително ефективно със стабилни дебити на охлаждащата течност във всички елементи на системата. Регулирането на „качеството“, което използваме, по своята същност предполага промяна само на температурата на охлаждащата течност. Появата на сгради с контролирано търсене гарантира непредсказуемостта на хидравличните режими в мрежите, като същевременно поддържа постоянството на разходите в самите сгради. Жалбите в съседните къщи трябваше да бъдат елиминирани чрез прекомерна циркулация и съответните масови преливания.

Моделите за хидравлично изчисление, използвани днес, въпреки тяхното периодично калибриране, не могат да осигурят отчитане на отклоненията в разходите при входовете на сградата поради промени във вътрешното производство и потребление на топлина. топла вода, както и влиянието на слънцето, вятъра и дъжда. При действителното качествено-количествено регулиране е необходимо системата да се „види“ в реално време и да се осигури:

• контрол на максимален брой точки за доставка;
• равняване на текущи баланси на доставка, загуби и потребление;
• контролно действие в случай на недопустимо нарушение на режимите.

Управлението трябва да бъде възможно най-автоматизирано, в противен случай е просто невъзможно да се приложи. Предизвикателството беше да се постигне това без излишни разходи за създаване на контролно-пропускателни пунктове.

Днес, когато в голям брой сгради има измервателни системи с разходомери, сензори за температура и налягане, е неразумно да се използват само за финансови изчисления. ACS "Teplo" е изградена главно върху обобщаването и анализа на информацията "от потребителя".

При създаването на автоматизираната система за управление бяха преодолени типичните проблеми на остарелите системи:

• зависимост от правилността на изчисленията на измервателните уреди и надеждността на данните в непроверими архиви;
• невъзможността за обединяване на оперативните баланси поради несъответствия във времето на измерванията;
• невъзможност за контрол на бързо променящите се процеси;
• несъответствие с новите изисквания информационна сигурностФедерален закон „За сигурността на критичната информационна инфраструктура Руска федерация».

Ефекти от внедряването на системата:

Потребителски услуги:

• определяне на реални баланси за всички видове стоки и търговски загуби:
• определяне на възможните задбалансови приходи;
• контрол на действителната консумация на електроенергия и нейното съответствие с техническите спецификации за присъединяване;
• въвеждане на ограничения, съответстващи на нивото на плащанията;
• преминаване към двукомпонентна тарифа;
• мониторинг на KPI за всички услуги, работещи с потребители, и оценка на качеството на тяхната работа.

Експлоатация:

• определяне на технологични загуби и баланси в топлопреносни мрежи;
• диспечерски и авариен контрол по реални режими;
• поддържане на оптимални температурни графици;
• наблюдение на състоянието на мрежите;
• регулиране на режимите на подаване на топлина;
• контрол на изключванията и нарушенията на режимите.

Развитие и инвестиции:

• надеждна оценка на резултатите от изпълнението на проекти за подобряване;
• оценка на ефектите от инвестиционните разходи;
• разработване на схеми за топлоснабдяване в реални електронни модели;
• оптимизиране на диаметрите и конфигурацията на мрежата;
• намаляване на разходите за свързване, като се вземат предвид реалните резерви от честотна лента и спестяване на енергия за потребителите;
• планиране на ремонта
• организиране на съвместна работа на CHP и котелни.

важно обществена услугав съвременните градове е топлоснабдяването. Системата за топлоснабдяване служи за задоволяване на нуждите на населението от отоплителни услуги за жилищни и обществени сгради, топла вода (затопляне на вода) и вентилация.

Съвременната система за градско топлоснабдяване включва следните основни елементи: източник на топлина, топлопреносни мрежи и устройства, както и оборудване и устройства, консумиращи топлина - системи за отопление, вентилация и топла вода.

Градските отоплителни системи се класифицират според следните критерии:

• - степен на централизация;
• - вид охлаждаща течност;
• - метод за генериране на топлинна енергия;
• - начин на подаване на вода за топла вода и отопление;
• - броя на тръбопроводите на отоплителните мрежи;
• - начин за осигуряване на потребителите с топлинна енергия и др.

от степен на централизациятоплоснабдяване отличавам два основни вида:

• 1) централизирани системитоплоснабдяване, които са развити в градове и райони с преобладаващо високоетажно строителство. Сред тях са: високо организирано централизирано топлоснабдяване, базирано на комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия в ТЕЦ - централно отопление и централно отопление от централно отопление и промишлени отоплителни котли;
• 2) децентрализирано топлоснабдяване от малки съседни котелни инсталации (прикрепени, сутеренни, покривни), индивидуални отоплителни уреди и др.; в същото време няма отоплителни мрежи и свързаните с тях загуби на топлинна енергия.

от тип охлаждаща течностРазграничете системите за парно и водно отопление. В системите за парно отопление прегрятата пара действа като топлоносител. Тези системи се използват главно за технологични цели в промишлеността, енергетиката. За нуждите на битовото топлоснабдяване на населението, поради повишената опасност при експлоатацията им, те практически не се използват.

При водните отоплителни системи топлоносителят е гореща вода. Тези системи се използват основно за доставка на топлинна енергия на градски потребители, за топла вода и отопление, а в някои случаи и за технологични процеси. В нашата страна системите за отопление на водата представляват повече от половината от всички отоплителни мрежи.

от метод за генериране на топлинна енергияразличавам:

• - Комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия в комбинирани топлоелектрически централи. В този случай топлината на работната топлинна пара се използва за генериране на електричество, когато парата се разширява в турбините, а след това останалата топлина на отработената пара се използва за загряване на вода в топлообменниците, които съставляват отоплителното оборудване на ТЕЦ. Топла вода се използва за отопление на градските потребители. По този начин в когенерационна централа топлината с висок потенциал се използва за генериране на електричество, а топлината с нисък потенциал се използва за доставяне на топлина. Това е енергийният смисъл на комбинираното производство на топлинна и електрическа енергия, което осигурява значително намаляване на специфичния разход на гориво при производството на топлина и електрическа енергия;
• - отделно производство на топлинна енергия, когато загряването на вода в котелни централи (топлоелектрически централи) е отделено от производството на електрическа енергия.

от метод на водоснабдяванеза захранване с топла вода системите за отопление на водата са разделени на отворени и затворени. В отворените водни отоплителни системи горещата вода се подава към крановете на локалната система за топла вода директно от отоплителните мрежи. В затворени водни отоплителни системи водата от отоплителните мрежи се използва само като отоплителна среда за отопление във водонагреватели - топлообменници (бойлери) на чешмяна вода, която след това влиза в местната система за топла вода.

от брой тръбопроводиИма еднотръбни, двутръбни и многотръбни системи за топлоснабдяване.

от начин за осигуряване на потребителитес топлинна енергия се разграничават едностепенни и многостепенни системи за топлоснабдяване - в зависимост от схемите за свързване на абонати (потребители) към отоплителните мрежи. Възлите за свързване на потребителите на топлина към отоплителните мрежи се наричат ​​абонатни входове. На абонатния вход на всяка сграда са монтирани бойлери, асансьори, помпи, арматура, уреди за регулиране на параметрите и дебита на охлаждащата течност според местните отоплителни и водопроводни арматури. Следователно често абонатен вход се нарича локална отоплителна точка (MTP). Ако се изгражда абонатен вход за отделно съоръжение, тогава той се нарича индивидуална отоплителна точка (ИТП).

При организиране на едностепенни системи за топлоснабдяване, потребителите на топлина се свързват директно към топлопреносни мрежи. Такава директна връзка на отоплителни уреди ограничава границите на допустимото налягане в отоплителните мрежи, тъй като високо наляганенеобходимо за транспортирането на охлаждащата течност до крайните потребители е опасно за отоплителните радиатори. Поради това едностепенните системи се използват за доставка на топлина до ограничен брой потребители от котелни с малка дължина на отоплителни мрежи.

В многостепенните системи между източника на топлина и потребителите се поставят централни отоплителни центрове (CHP) или контролно-разпределителни точки (CDP), в които параметрите на охлаждащата течност могат да се променят по искане на местните потребители. Централните отоплителни и разпределителни центрове са оборудвани с помпени и водонагревателни агрегати, контролна и предпазна арматура, уреди, предназначени да осигурят група потребители в квартал или район с топлинна енергия с необходимите параметри. С помощта на помпени или водонагревателни инсталации главните тръбопроводи (първи етап) са частично или напълно хидравлично изолирани от разпределителните мрежи (втори етап). От CHP или KRP се подава топлоносител с приемливи или установени параметри чрез общи или отделни тръбопроводи на втория етап към MTP на всяка сграда за местни потребители. В същото време в MTP се извършва само асансьорно смесване на връщащата вода от локални отоплителни инсталации, локално регулиране на потреблението на вода за топла вода и отчитане на потреблението на топлина.

Организирането на пълна хидравлична изолация на топлопреносни мрежи от първи и втори етап е най-важната мярка за подобряване на надеждността на топлоснабдяването и увеличаване на обхвата на преноса на топлина. Многостепенните системи за топлоснабдяване с централно отопление и разпределителни центрове позволяват намаляване на броя на локалните бойлери за топла вода, циркулационни помпи и температурни регулатори, инсталирани в MTP с едностепенна система с коефициент десет. В центъра за централно отопление е възможно да се организира пречистване на местна чешмяна вода, за да се предотврати корозията на системите за захранване с топла вода. И накрая, при изграждането на централните отоплителни и разпределителни центрове значително се намаляват единичните експлоатационни разходи и разходите за поддръжка на персонала за обслужване на оборудването в МТП.

Топлинната енергия под формата на гореща вода или пара се транспортира от топлоелектрическа централа или котелна централа до потребителите (до жилищни сгради, обществени сгради и промишлени предприятия) чрез специални тръбопроводи - отоплителни мрежи. Маршрутът на топлопреносните мрежи в градовете и другите населени места трябва да бъде осигурен в техническите алеи, предназначени за инженерни мрежи.

Съвременните отоплителни мрежи на градските системи са сложни инженерни структури. Дължината им от източника до потребителите е десетки километри, а диаметърът на водопровода достига 1400 mm. Структурата на топлинните мрежи включва топлопроводи; компенсатори, които възприемат температурни удължения; изключващи, регулиращи и предпазни съоръжения, монтирани в специални камери или павилиони; помпени станции; топлофикационни пунктове (ТОП) и отоплителни пунктове (ТП).

Отоплителните мрежи са разделени на главни, положени по главните направления на населеното място, разпределителни - в рамките на квартала, микрорайона - и клонове към отделни сгради и абонати.

Схемите на топлинните мрежи се използват, като правило, лъч. За да се избегнат прекъсвания в подаването на топлина към потребителя, отделните главни мрежи са свързани помежду си, както и инсталирането на джъмпери между клоновете. IN големи градовев присъствието на няколко големи източника на топлина се изграждат по-сложни топлинни мрежи според пръстеновидната схема.

За да се гарантира надеждното функциониране на такива системи, е необходимо тяхното йерархично изграждане, при което цялата система е разделена на няколко нива, всяко от които има своя собствена задача, намаляваща стойността си от най-горното ниво към дъното. Горното йерархично ниво се състои от източници на топлина, следващото ниво са главни топлинни мрежи с RTP, долното ниво са разпределителните мрежи с абонатни входове на потребителите. Топлинните източници доставят гореща вода с определена температура и определено налягане към отоплителните мрежи, осигуряват циркулацията на водата в системата и поддържат правилното хидродинамично и статично налягане в нея. Имат специални пречиствателни станции, където се извършва химическо пречистване и обезвъздушаване на водата. Основните потоци топлоносители се транспортират през главните топлопреносни мрежи до възлите за потребление на топлина. В RTP охлаждащата течност се разпределя между районите, в мрежите на районите се поддържат автономни хидравлични и топлинни режими. Организацията на йерархичната структура на системите за топлоснабдяване осигурява тяхната управляемост по време на работа.

За управление на хидравличния и топлинния режим на топлоснабдителната система тя е автоматизирана, като количеството подадена топлина се регулира в съответствие със стандартите за потребление и изискванията на абонатите. Най-голямо количество топлина се изразходва за отопление на сгради. Отоплителният товар се променя с външната температура. За да се поддържа съответствието на топлоснабдяването на потребителите, той използва централно регулиране на източниците на топлина. постигам Високо качествотоплоснабдяването, използващо само централно регулиране, не е възможно, поради което се използва допълнително автоматично регулиране в топлинните точки и при потребителите. Консумацията на вода за захранване с топла вода непрекъснато се променя и за да се поддържа стабилно топлоснабдяване, хидравличният режим на отоплителните мрежи се регулира автоматично, а температурата на горещата вода се поддържа постоянна и равна на 65 ° C.

Основните системни проблеми, които усложняват организирането на ефективен механизъм за функциониране на топлоснабдяването в съвременните градове, включват следното:

• - значителни физически и остаряванеоборудване на системи за топлоснабдяване;
• - високо ниво на загуби в топлинните мрежи;
• - масова липса на топломери и регулатори на топлоснабдяване сред жителите;
• - надценени топлинни натоварвания на потребителите;
• - несъвършенство на нормативно-правната и законодателна база.

Оборудването на топлоелектрическите централи и отоплителните мрежи има висока степен на износване средно в Русия, достигаща 70%. IN общ бройотоплителните котелни са доминирани от малки, неефективни, процесът на тяхната реконструкция и ликвидация протича много бавно. Увеличаването на топлинните мощности годишно изостава от нарастващите натоварвания с 2 пъти или повече. Поради системни прекъсвания в доставката на котелно гориво в много градове ежегодно възникват сериозни затруднения при доставката на топлина за жилищни райони и къщи. Пускането на отоплителни системи през есента се простира за няколко месеца, "недотоплените" жилищни помещения през зимата се превърнаха в норма, а не в изключение; темпът на подмяна на оборудването намалява, броят на оборудването в аварийно състояние се увеличава. Беше предопределено в последните годинирязко увеличаване на процента на авариите на системите за топлоснабдяване.

Модернизация и автоматизация на системата за топлоснабдяване Минск опит

В.А. Сединн,Научен консултант, доктор на техническите науки, професор,
А.А. Гутковски,Главен инженер, Белоруски национален технически университет, Център за научни изследвания и иновации за автоматизирани системи за управление в топлоенергетиката

ключови думи: система за топлоснабдяване, автоматизирани системи за управление, надеждност и качествоподобряване, регулиране на подаването на топлина, архивиране на данни

Топлоснабдяването на големите градове в Беларус, както и в Русия, се осигурява от когенерационни и централни системи за топлоснабдяване (по-нататък - DHSS), където съоръженията са обединени в една система. Въпреки това, често решенията, взети за отделни елементи на сложни системи за топлоснабдяване, не отговарят на системните критерии, надеждност, контролируемост и изисквания за опазване на околната среда. Следователно модернизацията на системите за топлоснабдяване и създаването на автоматизирани системи за управление на процесите е най-важната задача.

Описание:

V.A.Sednin, A.A. Гутковски

Топлоснабдяването на големите градове на Беларус, както и в Русия, се осигурява от отоплителни и централни отоплителни системи (наричани по-нататък DH), чиито съоръжения са свързани в една схема. Въпреки това решенията, взети за отделни елементи на сложни системи за топлоснабдяване, често не отговарят на системните критерии, надеждност, управляемост и изисквания за екологичност. Следователно, модернизацията на системите за топлоснабдяване и създаването автоматизирани системиуправление технологични процесие най-належащият проблем.

В. А. Сединн, научен консултант, доктор на техн. науки, професор

А. А. Гутковски, Главен инженер, беларуски гражданин Технически университет, Научно-иновационен център за автоматизирани системи за управление в топлоенергетиката и промишлеността

Топлоснабдяването на големите градове на Беларус, както и в Русия, се осигурява от системи за централно отопление и централно отопление (DH), чиито съоръжения са свързани в една схема. Въпреки това решенията, взети за отделни елементи на сложни системи за топлоснабдяване, често не отговарят на системните критерии, надеждност, управляемост и изисквания за екологичност. Следователно модернизацията на системите за топлоснабдяване и създаването на автоматизирани системи за управление на процесите е най-спешната задача.

Характеристики на топлофикационните системи

Като се имат предвид основните характеристики на SDT на Беларус, може да се отбележи, че те се характеризират с:

• непрекъснатост и инертност на неговото развитие;
• териториално разпределение, йерархия, разнообразие на използваните технически средства;
• динамични производствени процеси и стохастичен разход на енергия;
• непълнота и ниска степен на достоверност на информацията за параметрите и режимите на тяхното функциониране.

Важно е да се отбележи, че в топлофикационната мрежа, за разлика от други тръбопроводни системи, те служат за транспортиране не на продукта, а на енергията на охлаждащата течност, чиито параметри трябва да отговарят на изискванията на различни потребителски системи.

Тези характеристики подчертават съществената необходимост от създаването на автоматизирани системи за управление на процесите (наричани по-нататък АСУТП), въвеждането на които позволява да се повиши енергийната и екологична ефективност, надеждността и качеството на функциониране на системите за топлоснабдяване. Въвеждането на автоматизирани системи за управление на процесите днес не е почит към модата, а следва от основните закони на технологичното развитие и е икономически оправдано настоящ етапразвитие на техносферата.

СПРАВКА

Топлофикационната система на Минск е структурно сложен комплекс. По отношение на производството и транспорта на топлинна енергия, тя включва съоръженията на Minskenergo RUE (Мински топлопреносни мрежи, отоплителни комплекси на CHPP-3 и CHPP-4) и съоръженията на Minskkommunteploset Unitary Enterprise - котелни, топлопреносни мрежи и централни отоплителни точки . Създаването на APCS UE "Minskkommunteploset" започна през 1999 г. и сега функционира, покривайки почти всички източници на топлина (над 20) и редица райони на топлопреносни мрежи. Разработването на проекта APCS за Минските топлинни мрежи стартира през 2010 г., изпълнението на проекта започна през 2012 г. и в момента продължава.

Разработване на автоматизирана система за управление на процесите на системата за топлоснабдяване в Минск

На примера на Минск представяме основните подходи, които са приложени в редица градове на Беларус и Русия при проектирането и разработването на системи за управление на процеси за системи за топлоснабдяване.

Като се има предвид необятността от въпроси, обхващащи предметната област на топлоснабдяването, и натрупаният опит в областта на автоматизацията на системите за топлоснабдяване на предпроектния етап за създаване на автоматизирана система за управление на процесите за топлинни мрежи на Минск, концепция беше разработен. Концепцията определя основните основи на организацията на автоматизирани системи за управление на процесите за топлоснабдяване в Минск (виж препратката) като процес на създаване на компютърна мрежа (система), фокусирана върху автоматизирането на технологичните процеси на топологично разпределено топлофикационно предприятие.

Технологични информационни задачи на системи за управление на процеси

Внедрената автоматизирана система за управление осигурява преди всичко повишаване на надеждността и качеството на оперативното управление на режимите на работа на отделните елементи и системата за топлоснабдяване като цяло. Следователно тази система за контрол на процесите е проектирана да решава следните технологични информационни проблеми:

• осигуряване на централизирано функционално-групово управление на хидравличните режими на източници на топлина, главни топлинни мрежи и помпени станции, като се вземат предвид ежедневните и сезонни промени в циркулационните разходи с корекция ( обратна връзка) според действителните хидравлични режими в разпределителните топлопреносни мрежи на града;
• прилагане на метода за динамично централно управление на топлоснабдяването с оптимизиране на температурите на топлоносителя в захранващите и връщащите тръбопроводи на отоплителните мрежи;
• осигуряване на събирането и архивирането на данни за топлинните и хидравличните режими на работа на източниците на топлина, главните отоплителни мрежи, помпената станция и разпределителните отоплителни мрежи на града за наблюдение, оперативно управление и анализ на функционирането на централната топлопреносна мрежа на Минск отоплителна система;
• създаване на ефективна система за защита на оборудването на топлоизточниците и отоплителните мрежи при аварийни ситуации;

създаване на информационна база за решаване на оптимизационни проблеми, възникващи в процеса на експлоатация и модернизация на обекти от системата за топлоснабдяване на Минск.

РЕФЕРЕНЦИЯ 1

Структурата на топлинните мрежи на Минск включва 8 мрежови района (RTS), 1 топлоелектрическа централа, 9 котелни с мощност от няколкостотин до хиляда мегавата. В допълнение, 12 помпени станции с понижаващо ниво и 209 централни отоплителни станции се обслужват от Минските топлинни мрежи. Организационна и производствена структура на Минските топлинни мрежи по схемата "отдолу нагоре": първо (долно) ниво - обекти на топлинни мрежи, включително централно отопление, ITP, термични камери и павилиони; второ ниво - работилници в термални райони; трето ниво - източници на топлина, включително районни котелни (Kedyshko, Stepnyak, Shabany), пикови котелни (Orlovskaya, Komsomolskaya Pravda, Kharkivskaya, Masyukovshchina, Kurasovshchina, Zapadnaya) и помпени станции; четвъртото (горно) ниво е диспечерската служба на предприятието.

Структурата на автоматизираната система за управление на процесите на Минските топлопреносни мрежи

В съответствие с производствената и организационната структура на Минските топлинни мрежи (виж Референция 1), беше избрана четиристепенна структура на APCS на Минските топлинни мрежи:

• първото (горното) ниво е централната контролна зала на предприятието;
• второ ниво - операторски станции на райони на топлинни мрежи;
• трето ниво - операторски станции на източници на топлина (операторски станции на цехови участъци на топлофикационни мрежи);
• четвърто (долно) ниво - станции автоматично управлениеинсталации (котелни агрегати) и процеси на транспортиране и разпределение на топлинна енергия (технологична схема на източник на топлина, топлинни точки, отоплителни мрежи и др.).

Разработката (създаване на автоматизирана система за управление на процесите за топлоснабдяване на целия град Минск) включва включването в системата на второ структурно ниво на операторски станции на отоплителни комплекси на Минск CHPP-2, CHPP-3, CHPP-4 и операторска станция (централна диспечерска) на UE "Minskkommunteploset". Предвижда се всички нива на управление да бъдат обединени в единна компютърна мрежа.

Архитектурата на системата за управление на процесите за топлоснабдителната система на Минск

Анализът на обекта за управление като цяло и състоянието на отделните му елементи, както и перспективите за развитие на системата за управление, позволиха да се предложи архитектурата на разпределена автоматизирана система за управление на технологичните процеси на топлинната енергия в Минск захранваща система в рамките на съоръженията на RUE "Minskenergo". Корпоративна мрежаинтегрира изчислителни ресурси централен офиси отдалечени структурни подразделения, включително автоматични контролни станции (АСУ) на съоръженията на мрежовата зона. Всички ACS (TsTP, ITP, PNS) и сканиращи станции са свързани директно към операторските станции на съответните мрежови зони, вероятно инсталирани на главните сайтове.

На дистанционното структурна единица(например RTS-6) са инсталирани следните станции (фиг. 1): операторска станция "RTS-6" (OPS RTS-6) - тя е контролният център на мрежовата зона и е инсталирана на главната секция на RTS-6. За оперативния персонал RTS-6 осигурява достъп до всички, без изключение, информационни и контролни ресурси на ACS от всички видове, както и достъп до оторизирани информационни ресурси на централния офис. OpS RTS-6 осигурява редовно сканиране на всички подчинени контролни станции.

Събраната оперативна и търговска информация от всички центрове за централно отопление се изпраща за съхранение в специален сървър на база данни (инсталиран в непосредствена близост до RTS-6 OpS).

По този начин, като се вземат предвид мащабът и топологията на обекта за управление и съществуващата организационна и производствена структура на предприятието, АСУТП на Минските топлинни мрежи е изградена по схема с много връзки, използвайки йерархична структура на софтуер и хардуер и компютър мрежи, които решават различни контролни задачи на всяко ниво.

Нива на системата за управление

На по-ниско ниво системата за управление извършва:

• предварителна обработка и предаване на информация;
• регулиране на осн технологични параметри, функции за оптимизиране на управлението, защита на технологично оборудване.

ДА СЕ технически средствадолното ниво е обект на повишени изисквания за надеждност, включително възможността за автономна работа в случай на загуба на комуникация с компютърната мрежа на горното ниво.

Следващите нива на системата за управление се изграждат според йерархията на топлоснабдителната система и решават задачите на съответното ниво, както и осигуряват операторски интерфейс.

Устройствата за управление, инсталирани в съоръженията, в допълнение към преките си задължения, трябва също така да осигуряват възможност за обединяването им в разпределени системи за управление. Контролното устройство трябва да гарантира оперативността и безопасността на информацията за обективно първично отчитане по време на дълги прекъсвания на комуникацията.

Основните елементи на такава схема са технологични и операторски станции, свързани помежду си чрез комуникационни канали. Ядрото на технологичната станция трябва да бъде индустриален компютър, оборудван със средства за комуникация с обекта на управление и канални адаптери за организиране на междупроцесорна комуникация. Основната цел на технологичната станция е внедряването на директни цифрови алгоритми за управление. В технически обосновани случаи някои функции могат да се изпълняват в режим на наблюдение: процесорът на процесната станция може да управлява отдалечени интелигентни контролери или софтуерни логически модули, използвайки съвременни протоколи за полеви интерфейс.

Информационен аспект на изграждане на автоматизирана система за управление на процесите на топлоснабдяване

Особено внимание беше отделено на развитието информационен аспектизграждане на автоматизирани системи за управление на процесите на топлоснабдяване. Пълнотата на описанието на технологията на производство и съвършенството на алгоритмите за преобразуване на информацията са най-важната част от информационната поддръжка на АСУТП, изградена върху технологията за директно цифрово управление. Информационните възможности на автоматизираната система за управление на процесите за топлоснабдяване осигуряват възможност за решаване на набор от инженерни проблеми, които класифицират:

• по етапи на основната технология (производство, транспорт и потребление на топлинна енергия);
• по предназначение (идентификация, прогнозиране и диагностика, оптимизация и управление).

При създаването на автоматизирана система за управление на процесите за топлинните мрежи на Минск се планира да се формира информационно поле, което ви позволява бързо да решавате целия комплекс от горните задачи за идентифициране, прогнозиране, диагностика, оптимизация и управление. В същото време информацията дава възможност за решаване на системни проблеми на горното ниво на управление с по-нататъшното развитие и разширяване на автоматизираните системи за управление на процесите, като се включват съответните технически услуги за основния технологичен процес.

По-специално, това се отнася за задачи за оптимизация, т.е. оптимизиране на производството на топлинна и електрическа енергия, режими на доставка на топлинна енергия, разпределение на потока в топлинни мрежи, режими на работа на основното технологично оборудване на източници на топлина, както и изчисляване на нормирането на горивни и енергийни ресурси, енергийно отчитане и експлоатация, планиране и прогнозиране на развитието на топлоснабдителната система. На практика решаването на някои проблеми от този тип се извършва в рамките на автоматизираната система за управление на предприятието. Във всеки случай те трябва да вземат предвид информацията, получена в хода на решаването на проблемите на прякото управление на технологичния процес, а информационната система, създадена от системата за управление на процеса, трябва да бъде интегрирана с други информационни системипредприятия.

Методология на софтуерно-обектното програмиране

Сграда софтуерСистемата за управление, която е оригинална разработка на екипа на центъра, се основава на методологията на програмно-обектното програмиране: в паметта на контролните и операторските станции се създават програмни обекти, които показват реални процеси, възли и измервателни канали на автоматизирана технологична обект. Взаимодействието на тези софтуерни обекти (процеси, агрегати и канали) помежду си, както и с оперативния персонал и с технологичното оборудване, всъщност осигурява функционирането на елементите на топлопреносната мрежа съгласно предварително зададени правила или алгоритми. По този начин описанието на алгоритмите се свежда до описание на най-съществените свойства на тези програмни обекти и начините на тяхното взаимодействие.

Синтезът на структурата на системата за управление на техническите обекти се основава на анализа технологична схемаобект на управление и подробно описание на технологията на основните процеси и функциониране, присъщи на този обект като цяло.

Удобен инструмент за съставяне на този тип описание на съоръженията за топлоснабдяване е методологията на математическото моделиране на макро ниво. В процеса на съставяне на описание на технологичните процеси се съставя математически модел, извършва се параметричен анализ и се определя списък от регулируеми и контролирани параметри и регулаторни органи.

Уточняват се режимните изисквания на технологичните процеси, въз основа на които се определят границите на допустимите граници за изменение на регулираните и контролираните параметри и изискванията за избор на изпълнителни механизми и регулиращи органи. Въз основа на обобщената информация се извършва синтез на автоматизирана система за управление на обекта, която при използване на директен цифров метод за управление се изгражда по йерархичен принцип в съответствие с йерархията на обекта на управление.

АСУ на районната котелна централа

И така, за районна котелна централа (фиг. 2) се изгражда автоматизирана система за управление на базата на два класа.

Горното ниво е операторска станция "Котел" (ОПС "Котел") - главна станция, която координира и управлява подчинените станции. Пожарна станция „Резерв на котела“ е гореща резервна станция, която е постоянно в режим на слушане и регистриране на трафика на главната пожарна станция и нейната подчинена ACS. Неговата база данни съдържа актуални параметри и пълни исторически данни за функционирането на работещата система за управление. По всяко време резервна станция може да бъде назначена като основна станция с пълно прехвърляне на трафика към нея и разрешение за надзорни контролни функции.

Долното ниво е комплекс от автоматични контролни станции, обединени заедно с операторската станция в компютърна мрежа:

• СКУД "Котелен агрегат" осигурява управление на котелния агрегат. По правило не е запазено, тъй като запазването на топлинната мощност на котелната централа се извършва на ниво котелни агрегати.
• ACS "Grid Group" отговаря за термично-хидравличния режим на работа на котелната централа (управление на група мрежови помпи, байпасна линия на изхода на котелното помещение, байпасна линия, входящи и изходящи клапани на котли, индивидуален котел рециркулационни помпи и др.).
• SAU "Vodopodgotovka" осигурява контрол на всички спомагателни съоръжения на котелната централа, необходими за захранване на мрежата.

За по-прости обекти на системата за топлоснабдяване, например топлинни точки и блокови котелни централи, системата за управление е изградена като едностепенна на базата на автоматична контролна станция (SAU TsTP, SAU BMK). В съответствие със структурата на топлопреносните мрежи, контролните станции на топлинните точки се комбинират в локална мрежа на зона на топлинна мрежа и са свързани към операторска станция на зона на топлинна мрежа, която от своя страна има информационна връзка с операторска станция с по-високо ниво на интеграция.

Операторски станции

Софтуерът на операторската станция осигурява удобен интерфейс за оперативния персонал, управляващ работата на автоматизирания технологичен комплекс. Операторските станции разполагат с усъвършенствани средства за оперативен диспечерски контрол, както и устройства с масова памет за организиране на краткосрочни и дългосрочни архиви на състоянието на параметрите на обекта на технологично управление и действията на оперативния персонал.

В случаите на големи информационни потоци, които са затворени за оперативния персонал, препоръчително е да се организират няколко операторски станции с разпределяне на отделен сървър на база данни и, евентуално, комуникационен сървър.

Операторската станция по правило не засяга пряко самия обект на управление - тя получава информация от технологични станции и предава директиви на оперативния персонал или задачи (настройки) за контролно управление, генерирани автоматично или полуавтоматично. Формира се работно мястооператор на сложен обект, като например котелно помещение.

Създадена система автоматизирано управлениепредвижда изграждането на интелигентна добавка, която не само да следи възникващите смущения в системата и да реагира на тях, но и да предвижда възникването на аварийни ситуации и да блокира тяхното възникване. При промяна на топологията на топлоснабдителната мрежа и динамиката на нейните процеси е възможно адекватно да се промени структурата на разпределената система за управление чрез добавяне на нови контролни станции и (или) промяна на софтуерни обекти, без да се променя конфигурацията на оборудването на съществуващите станции.

Ефективност на АСУТП на топлоснабдителната система

Анализът на опита от експлоатацията на автоматизирани системи за управление на процесите за предприятия за топлоснабдяване 1 в редица градове на Беларус и Русия, проведен през последните двадесет години, ги показа икономическа ефективности потвърди жизнеспособността на взетите архитектурни, софтуерни и хардуерни решения.

По своите свойства и характеристики тези системи отговарят на изискванията на идеологията на интелигентните мрежи. Въпреки това непрекъснато се работи за подобряване и развитие на разработените автоматизирани системи за управление. Въвеждането на автоматизирани системи за управление на процесите на топлоснабдяване повишава надеждността и ефективността на работата на топлофикациите. Основното спестяване на горивни и енергийни ресурси се определя от оптимизирането на топлинно-хидравличните режими на отоплителните мрежи, режимите на работа на основното и спомагателното оборудване на източници на топлина, помпени станции и топлоцентрали.

Литература

1. Громов Н. К. Градски отоплителни системи. М.: Енергия, 1974. 256 с.
2. Попирин Л. С. Изследване на системи за топлоснабдяване. М.: Наука, 1989. 215 с.
3. Йонин А. А. Надеждност на системите за топлинни мрежи. Москва: Стройиздат, 1989. 302 с.
4. Монахов Г. В. Моделиране на режимите на управление на топлинни мрежи , М.: Енергоатомиздат, 1995. 224 с.
5. Sednin VA Теория и практика на създаване на автоматизирани системи за управление на топлоснабдяването. Минск: БНТУ, 2005. 192 с.
6. Sednin V. A. Внедряване на автоматизирани системи за управление на процесите като основен фактор за подобряване на надеждността и ефективността на системите за топлоснабдяване // Технология, оборудване, качество. сб. матер. Беларуски индустриален форум 2007 г., Минск, 15–18 май 2007 г. / Експофорум – Минск, 2007 г., стр. 121–122.
7. Sednin V. A. Оптимизиране на параметрите на температурната графика на топлоснабдяването в отоплителните системи // Енергетика. Новини от висшите образователни институциии енергийни асоциации на ОНД. 2009. № 4. С. 55–61.
8. Sednin V. A. Концепцията за създаване на автоматизирана система за управление на технологичните процеси на Минските отоплителни мрежи / V. A. Sednin, A. V. Sednin, E. O. Воронов // Подобряване на ефективността енергийно оборудване: Сборник научна и практическа конференция, в 2 т. Т. 2. 2012 г. С. 481–500.

1 Създаден от екип за изследване и развитие център за иновацииавтоматизирани системи за управление в топлоенергетиката и промишлеността на Беларуския национален технически университет.

1. Разпределението на топлинния товар на потребителите на топлинна енергия в топлоснабдителната система между източниците на топлинна енергия, доставящи топлинна енергия в тази топлоснабдителна система, се извършва от органа, упълномощен в съответствие с този федерален законза утвърждаване на схемата за топлоснабдяване, като се правят ежегодни промени в схемата за топлоснабдяване.

2. За да разпределят топлинния товар на потребителите на топлинна енергия, всички топлоснабдителни организации, които притежават източници на топлинна енергия в тази система за топлоснабдяване, са длъжни да представят на органа, упълномощен в съответствие с този федерален закон, за одобряване на схемата за топлоснабдяване , приложение, съдържащо информация:

1) относно количеството топлинна енергия, което топлоснабдителната организация се ангажира да достави на потребителите и топлоснабдителните организации в тази топлоснабдителна система;

2) относно размера на мощността на източниците на топлинна енергия, които организацията за доставка на топлина се задължава да поддържа;

3) относно текущите тарифи в областта на топлоснабдяването и прогнозните специфични променливи разходи за производство на топлинна енергия, топлоносител и поддръжка на електроенергия.

3. Схемата за топлоснабдяване трябва да определя условията, при които е възможно да се доставя топлинна енергия на потребителите от различни източници на топлинна енергия при запазване на надеждността на топлоснабдяването. При наличието на такива условия разпределението на топлинния товар между източниците на топлинна енергия се извършва на конкурентна основа в съответствие с критерия за минимални специфични променливи разходи за производство на топлинна енергия от източници на топлинна енергия, определени по начина установени от ценовите бази в областта на топлоснабдяването, одобрени от правителството на Руската федерация, въз основа на заявления на организации, които притежават източници на топлинна енергия, и стандарти, взети предвид при регулиране на тарифите в областта на топлоснабдяването за съответния период на регулиране.

4. Ако организацията за топлоснабдяване не е съгласна с разпределението на топлинния товар, извършено в схемата за топлоснабдяване, тя има право да обжалва решението за такова разпределение, взето от органа, упълномощен в съответствие с този федерален закон да одобрява схемата за топлоснабдяване от федералния изпълнителен орган, упълномощен от правителството на Руската федерация.

5. Организациите за топлоснабдяване и организациите за топлоснабдяване, работещи в една и съща система за топлоснабдяване, всяка година преди началото на отоплителния период са длъжни да сключат споразумение помежду си за управление на системата за топлоснабдяване в съответствие с правилата за организиране на топлина доставка, одобрена от правителството на Руската федерация.

6. Предметът на споразумението, посочено в част 5 от този член, е процедурата за взаимни действия за осигуряване на функционирането на системата за топлоснабдяване в съответствие с изискванията на този федерален закон. Задължителни условияспоменатото споразумение са:

1) определяне на подчинеността на диспечерските служби на организациите за топлоснабдяване и организациите за топлинна мрежа, процедурата за тяхното взаимодействие;

2) процедурата за организиране на настройката на топлинните мрежи и регулиране на работата на системата за топлоснабдяване;

3) процедурата за осигуряване на достъп на страните по споразумението или, по взаимно съгласие на страните по споразумението, до друга организация до топлопреносни мрежи за регулиране на топлинните мрежи и регулиране на работата на системата за топлоснабдяване;

4) процедурата за взаимодействие между организациите за топлоснабдяване и организациите за топлинна мрежа при извънредни ситуации и извънредни ситуации.

7. Ако организациите за топлоснабдяване и организациите за топлинна мрежа не са сключили споразумението, посочено в този член, процедурата за управление на системата за топлоснабдяване се определя от споразумението, сключено за предходния отоплителен период, и ако такова споразумение не е сключено по-рано определената процедура се установява от органа, упълномощен в съответствие с този федерален закон за одобрение на схемата за топлоснабдяване.

Като част от доставката на таблово оборудване са доставени силови шкафове и шкафове за управление за две сгради (ИТП). За приемане и разпределение на електроенергия в отоплителните точки се използват входно-разпределителни устройства, състоящи се от пет панела всеки (общо 10 панела). Във входните табла са монтирани превключватели, разрядници, амперметри и волтметри. ATS панелите в ITP1 и ITP2 са изпълнени на базата на автоматични трансферни блокове. В разпределителните табла на ASU са монтирани защитни и комутационни устройства (контактори, софтстартери, бутони и лампи) за технологичното оборудване на отоплителни точки. Всички прекъсвачи са оборудвани с контакти за състояние, сигнализиращи за аварийно изключване. Тази информация се предава на контролерите, инсталирани в шкафовете за автоматизация.

За контрол и управление на оборудването се използват контролери OWEN PLC110. Свързват се към входно/изходните модули ОВЕН MV110-224.16DN, MV110-224.8A, MU110-224.6U, както и операторски сензорни панели.

Охлаждащата течност се въвежда директно в стаята на ITP. Водоснабдяването за топла вода, отопление и топлоснабдяване на въздухонагреватели на вентилационни системи се извършва с корекция според външната температура на въздуха.

Показването на технологичните параметри, авариите, състоянието на оборудването и диспечерското управление на ИТП се осъществява от работната станция на диспечерите в интегрираната централна контролна зала на сградата. На диспечерския сървър се съхранява архивът на технологичните параметри, авариите и състоянието на оборудването на ITP.

Автоматизацията на топлинните точки осигурява:

• поддържане на температурата на охлаждащата течност, подадена към отоплителните и вентилационните системи в съответствие с температурния график;
• поддържане на температурата на водата в системата за БГВ при подаването към потребителите;
• програмиране на различни температурни условияпо часове от деня, дни от седмицата и официални празници;
• контрол на спазването на стойностите на параметрите, определени от технологичния алгоритъм, поддържане на граници на технологични и аварийни параметри;
• контрол на температурата на топлоносителя се върна към отоплителна мрежасистеми за топлоснабдяване, по зададен температурен график;
• измерване на температурата на външния въздух;
• поддържане на зададен спад на налягането между захранващите и връщащите тръбопроводи на вентилационни и отоплителни системи;
• управление на циркулационни помпи по зададен алгоритъм:
  • включване/изключване;
  • управление на помпено оборудване с честотни задвижвания по сигнали от PLC, инсталиран в шкафове за автоматизация;
  • периодично превключване основно/резервно за осигуряване на еднакво време на работа;
  • автоматично аварийно прехвърляне към резервната помпа според управлението на сензора за диференциално налягане;
  • автоматично поддържане на зададено диференциално налягане в системите за потребление на топлина.
• управление на регулаторни вентили на топлоносителя в първични потребителски кръгове;
• управление на помпи и вентили за захранващи кръгове на отопление и вентилация;
• задаване на стойности на технологични и аварийни параметри чрез диспечерската система;
• управление на дренажни помпи;
• контрол на състоянието на електрическите входове по фази;
• синхронизиране на времето на контролера с общото време на диспечерската система (СОЕВ);
• пускане на оборудване след възстановяване на захранването по зададен алгоритъм;
• изпращане на спешни съобщения до диспечерската система.

Обменът на информация между контролерите за автоматизация и горното ниво (работна станция със специализиран диспечерски софтуер MasterSCADA) се осъществява по протокола Modbus/TCP.