Karakteristike snabdijevanja toplotom su kruti međusobni utjecaj načina opskrbe toplinom i potrošnje topline, kao i višestrukost dovodnih mjesta za nekoliko dobara (toplotna energija, struja, rashladna tekućina, topla voda). Svrha snabdijevanja toplinom nije obezbjeđivanje proizvodnje i transporta, već održavanje kvaliteta ovih dobara za svakog potrošača.

Ovaj cilj je postignut relativno efikasno sa stabilnim protokom rashladne tečnosti u svim elementima sistema. Regulacija “kvaliteta” koju koristimo, po svojoj prirodi, podrazumijeva promjenu samo temperature rashladne tekućine. Pojava zgrada sa kontrolom potražnje osigurala je nepredvidivost hidrauličnih režima u mrežama uz održavanje konstantnosti troškova u samim zgradama. Pritužbe u susjednim kućama morale su se otkloniti prekomjernom cirkulacijom i pripadajućim masovnim preljevima.

Modeli hidrauličkog proračuna koji se danas koriste, uprkos njihovoj periodičnoj kalibraciji, ne mogu omogućiti obračun odstupanja u troškovima na ulazima zgrade zbog promjena u internoj proizvodnji i potrošnji topline. vruća voda, kao i uticaj sunca, vjetra i kiše. Uz aktuelnu kvalitativno-kvantitativnu regulaciju, potrebno je „vidjeti“ sistem u realnom vremenu i obezbijediti:

• kontrola maksimalnog broja mjesta isporuke;
• usaglašavanje tekućih bilansa ponude, gubitaka i potrošnje;
• kontrolna akcija u slučaju neprihvatljivog kršenja režima.

Upravljanje bi trebalo biti što automatizirano, inače ga je jednostavno nemoguće implementirati. Izazov je bio postići ovo bez nepotrebnih troškova postavljanja kontrolnih punktova.

Danas, kada u velikom broju zgrada postoje mjerni sistemi sa mjeračima protoka, senzorima temperature i pritiska, nerazumno je koristiti ih samo za finansijske proračune. ACS "Teplo" je izgrađen uglavnom na generalizaciji i analizi informacija "od potrošača".

Prilikom kreiranja automatizovanog sistema upravljanja prevaziđeni su tipični problemi zastarelih sistema:

• ovisnost o ispravnosti proračuna mjernih uređaja i pouzdanosti podataka u neprovjerljivim arhivama;
• nemogućnost objedinjavanja operativnih bilansa zbog nedosljednosti u vremenu mjerenja;
• nemogućnost kontrole procesa koji se brzo mijenjaju;
• neusklađenosti sa novim zahtjevima sigurnost informacija savezni zakon „O sigurnosti kritične informacione infrastrukture Ruska Federacija».

Efekti implementacije sistema:

Potrošačke usluge:

• utvrđivanje realnih stanja za sve vrste robe i komercijalnih gubitaka:
• utvrđivanje mogućih vanbilansnih prihoda;
• kontrolu stvarne potrošnje energije i njene usklađenosti sa tehničkim specifikacijama za priključenje;
• uvođenje ograničenja koja odgovaraju nivou plaćanja;
• prelazak na dvodelnu tarifu;
• praćenje KPI-ja za sve službe koje rade sa potrošačima i ocjenjivanje kvaliteta njihovog rada.

Eksploatacija:

• utvrđivanje tehnoloških gubitaka i bilansa u toplotnim mrežama;
• dispečerska i hitna kontrola prema stvarnim režimima;
• održavanje optimalnih temperaturnih rasporeda;
• praćenje stanja mreža;
• podešavanje načina opskrbe toplinom;
• kontrola isključenja i kršenja režima.

Razvoj i ulaganja:

• pouzdana procjena rezultata implementacije projekata poboljšanja;
• procjena efekata investicionih troškova;
• razvoj shema opskrbe toplinom u realnim elektronskim modelima;
• optimizacija prečnika i konfiguracije mreže;
• smanjenje troškova priključka, uzimajući u obzir stvarne rezerve propusnog opsega i uštede energije za potrošače;
• planiranje renoviranja
• organizacija zajedničkog rada CHP i kotlarnica.

Bitan javna služba u modernim gradovima je opskrba toplinom. Sistem snabdijevanja toplotom služi za zadovoljavanje potreba stanovništva u uslugama grijanja stambenih i javnih zgrada, vodosnabdijevanja (grijanje vode) i ventilacije.

Savremeni gradski sistem vodosnabdevanja obuhvata sledeće glavne elemente: izvor toplote, mreže i uređaje za prenos toplote, kao i opremu i uređaje koji troše toplotu - sisteme za grejanje, ventilaciju i toplu vodu.

Sistemi gradskog grijanja se klasificiraju prema sljedećim kriterijima:

• - stepen centralizacije;
• - vrsta rashladnog sredstva;
• - način proizvodnje toplotne energije;
• - način snabdijevanja vodom za toplu vodu i grijanje;
• - broj cjevovoda toplovodnih mreža;
• - način obezbjeđivanja potrošača toplotnom energijom itd.

By stepen centralizacije dovod topline razlikovati dvije glavne vrste:

• 1) centralizovani sistemi snabdijevanje toplotom, koje su razvijene u gradovima i područjima sa pretežno visokim zgradama. Među njima su: visoko organizovano centralizovano snabdevanje toplotom na bazi kombinovane proizvodnje toplotne i električne energije u TE – daljinsko grejanje i daljinsko grejanje iz daljinskog grejanja i kotlova za industrijsko grejanje;
• 2) decentralizovano snabdevanje toplotom iz malih susednih kotlarnica (prizidne, podrumske, krovne), individualnih grejnih uređaja i dr.; istovremeno nema toplotnih mreža i povezanih gubitaka toplotne energije.

By tip rashladne tečnosti Razlikovati sisteme za grijanje na paru i vodu. U sistemima parnog grijanja, pregrijana para djeluje kao nosač topline. Ovi sistemi se uglavnom koriste u tehnološke svrhe u industriji, elektroenergetici. Za potrebe komunalnog snabdijevanja stanovništva toplinom zbog povećane opasnosti tokom njihovog rada, praktično se ne koriste.

U sistemima za grijanje vode, nosač topline je topla voda. Ovi sistemi se uglavnom koriste za snabdevanje toplotnom energijom gradskih potrošača, za snabdevanje toplom vodom i grejanje, au nekim slučajevima i za tehnološke procese. U našoj zemlji sistemi za grijanje vode čine više od polovine svih toplotnih mreža.

By način proizvodnje toplotne energije razlikovati:

• - Kombinovana proizvodnja toplotne i električne energije u termoelektranama. U ovom slučaju se toplina radne termalne pare koristi za proizvodnju električne energije kada se para širi u turbinama, a zatim se preostala toplina ispušne pare koristi za zagrijavanje vode u izmjenjivačima topline koji čine opremu za grijanje. CHP. Topla voda se koristi za grijanje gradskih potrošača. Dakle, u CHP postrojenju, toplota visokog potencijala se koristi za proizvodnju električne energije, a niskopotencijalna toplota se koristi za snabdevanje toplotom. Ovo je energetski smisao kombinovane proizvodnje toplotne i električne energije, što omogućava značajno smanjenje specifične potrošnje goriva u proizvodnji toplotne i električna energija;
• - odvojena proizvodnja toplotne energije, kada je grijanje vode u kotlarnicama (termoelektranama) odvojeno od proizvodnje električne energije.

By način snabdijevanja vodom za opskrbu toplom vodom, sustavi grijanja vode podijeljeni su na otvorene i zatvorene. U otvorenim sistemima grijanja topla voda se dovodi do slavina lokalnog sistema tople vode direktno iz mreže grijanja. U zatvorenim sistemima za grijanje vode voda iz toplovodnih mreža koristi se samo kao medij za grijanje za grijanje u bojlerima - izmjenjivačima topline (bojlera) vode iz slavine, koja potom ulazi u lokalni sistem tople vode.

By broj cjevovoda Postoje jednocevni, dvocevni i višecevni sistemi za snabdevanje toplotom.

By način obezbjeđivanja potrošača sa toplotnom energijom razlikuju se jednostepeni i višestepeni sistemi za snabdevanje toplotom - u zavisnosti od šema za povezivanje pretplatnika (potrošača) na mreže za grejanje. Čvorovi za povezivanje potrošača topline na mreže grijanja nazivaju se pretplatnički ulazi. Na pretplatničkom ulazu svake zgrade instalirani su bojleri, liftovi, pumpe, armatura, instrumentacija za regulaciju parametara i protoka rashladnog sredstva prema lokalnim grijanjima i vodovodnim armaturama. Stoga se često pretplatnički ulaz naziva lokalno grijanje (MTP). Ako se pretplatnički ulaz gradi za poseban objekat, onda se to naziva individualno grijanje (ITP).

Prilikom organizovanja jednostepenih sistema za snabdevanje toplotom, potrošači toplote se direktno spajaju na toplotne mreže. Takvo direktno povezivanje uređaja za grijanje ograničava granice dopuštenog tlaka u grijaćim mrežama, jer visokog pritiska neophodan za transport rashladnog sredstva do krajnjih potrošača opasan je za radijatore grijanja. Zbog toga se jednostepeni sistemi koriste za opskrbu toplinom ograničenog broja potrošača iz kotlarnica s kratkom dužinom toplinske mreže.

U višestepenim sistemima, između izvora toplote i potrošača, postavljaju se centri centralnog grejanja (CHP) ili kontrolno-distributivne tačke (CDP), u kojima se na zahtev lokalnih potrošača mogu menjati parametri rashladnog sredstva. Centri za centralno grijanje i distribuciju opremljeni su pumpnim i bojlerskim jedinicama, kontrolnim i sigurnosnim armaturama, instrumentima koji su dizajnirani da grupi potrošača u kvartu ili okrugu obezbjede toplotnu energiju traženih parametara. Uz pomoć pumpnih ili instalacija za grijanje vode, magistralni cjevovodi (prva faza) su djelimično ili potpuno hidraulički izolirani od distributivnih mreža (druga faza). Iz CHP ili KRP, nosilac toplote sa prihvatljivim ili utvrđenim parametrima se napaja zajedničkim ili odvojenim cevovodima druge faze do MTP svake zgrade za lokalne potrošače. Istovremeno, u MTP se vrši samo elevatorsko miješanje povratne vode iz instalacija lokalnog grijanja, lokalna regulacija potrošnje vode za toplu vodu i mjerenje potrošnje toplinske energije.

Organizacija potpune hidrauličke izolacije toplotnih mreža prve i druge faze je najvažnija mjera za poboljšanje pouzdanosti opskrbe toplinom i povećanje dometa prijenosa topline. Višestepeni sistemi za snabdevanje toplotom sa centralnim grejanjem i distributivnim centrima omogućavaju smanjenje broja lokalnih grejača tople vode, cirkulacionih pumpi i regulatora temperature instaliranih u MTP sa jednostepenim sistemom za faktor deset. U centralnom grejnom centru moguće je organizovati tretman lokalne vodovodne vode radi sprečavanja korozije sistema za snabdevanje toplom vodom. Konačno, prilikom izgradnje centara centralnog grijanja i distribucije značajno se smanjuju jedinični operativni troškovi i troškovi održavanja osoblja za servisiranje opreme u MTP.

Toplotna energija u obliku tople vode ili pare transportuje se od termoelektrane ili kotlarnice do potrošača (do stambenih zgrada, javnih zgrada i industrijskih preduzeća) posebnim cevovodima – toplovodnim mrežama. Trasa toplotnih mreža u gradovima i drugim naseljima treba obezbijediti u tehničkim trakama predviđenim za inženjerske mreže.

Savremene toplotne mreže urbanih sistema su složene inženjerske konstrukcije. Njihova dužina od izvora do potrošača je desetine kilometara, a promjer mreže doseže 1400 mm. Struktura toplotnih mreža uključuje toplovode; kompenzatori koji opažaju temperaturna izduženja; oprema za isključivanje, regulaciju i sigurnost instalirana u posebnim komorama ili paviljonima; pumpne stanice; toplinske točke (RTP) i toplinske točke (TP).

Toplotne mreže se dijele na magistralne, položene na glavnim pravcima naselja, distributivne – unutar kvarta, mikropodručja – i ogranke do pojedinačnih zgrada i pretplatnika.

Sheme toplotnih mreža koriste se, u pravilu, grede. Kako bi se izbjegli prekidi u opskrbi potrošača toplinom, pojedinačne glavne mreže su međusobno povezane, kao i ugradnja kratkospojnika između grana. IN veliki gradovi u prisustvu nekoliko velikih izvora topline, složenije toplinske mreže se grade prema shemi prstena.

Da bi se osiguralo pouzdano funkcionisanje ovakvih sistema, neophodna je njihova hijerarhijska konstrukcija, u kojoj je ceo sistem podeljen na više nivoa, od kojih svaki ima svoj zadatak, smanjujući vrednost od gornjeg nivoa ka dnu. Gornji hijerarhijski nivo čine izvori toplote, sledeći nivo su glavne toplotne mreže sa RTP, donji su distributivne mreže sa pretplatničkim ulazima potrošača. Izvori toplote snabdevaju toplovodne mreže zadate temperature i pritiska, obezbeđuju cirkulaciju vode u sistemu i održavaju odgovarajući hidrodinamički i statički pritisak u njemu. Poseduju specijalna postrojenja za prečišćavanje vode, gde se vrši hemijsko prečišćavanje i odzračivanje vode. Glavni tokovi nosača toplote se transportuju kroz glavne toplotne mreže do čvorova potrošnje toplote. U RTP-u se rashladna tečnost distribuira po okrugima, au mrežama okruga održavaju se autonomni hidraulički i termički režimi. Organizacija hijerarhijske konstrukcije sistema za snabdevanje toplotom obezbeđuje njihovu upravljivost tokom rada.

Za upravljanje hidrauličkim i termičkim režimima sistema za snabdevanje toplotom, on je automatizovan, a količina isporučene toplote se reguliše u skladu sa standardima potrošnje i zahtevima pretplatnika. Najveća količina toplote se troši na grijanje zgrada. Opterećenje grijanja mijenja se sa vanjskom temperaturom. Za održavanje usklađenosti opskrbe toplinom potrošača koristi centralnu regulaciju o izvorima topline. postići Visoka kvaliteta opskrba toplinom, korištenjem samo centralne regulacije, nije moguća, stoga se koristi dodatna automatska regulacija na toplinskim mjestima i kod potrošača. Potrošnja vode za opskrbu toplom vodom se stalno mijenja, a kako bi se održala stabilna opskrba toplinom, hidraulički način rada toplinskih mreža se automatski reguliše, a temperatura tople vode održava se konstantnom na 65°C.

Glavni sistemski problemi koji otežavaju organizaciju efikasnog mehanizma za funkcionisanje snabdevanja toplotom u savremenim gradovima uključuju sledeće:

• - značajne fizičke i zastarelost oprema sistema za opskrbu toplinom;
• - visok nivo gubitaka u toplotnim mrežama;
• - veliki nedostatak brojila toplotne energije i regulatora snabdevanja toplotom među stanovnicima;
• - precijenjena toplotna opterećenja potrošača;
• - nesavršenost normativno-pravne i zakonodavne osnove.

Oprema termoelektrana i toplovodnih mreža ima visok stepen habanja u proseku u Rusiji i dostiže 70%. IN ukupan broj U kotlarnicama za grijanje dominiraju male, neefikasne, proces njihove rekonstrukcije i likvidacije teče vrlo sporo. Povećanje toplotnih kapaciteta godišnje zaostaje za povećanjem opterećenja 2 puta ili više. Zbog sistematskih prekida u snabdijevanju kotlovskim gorivom u mnogim gradovima, svake godine nastaju ozbiljne poteškoće u snabdijevanju stambenim područjima i kućama toplinom. Pokretanje sistema grijanja u jesen se proteže na nekoliko mjeseci, "nedovoljno zagrijani" stambeni prostori zimi postali su norma, a ne izuzetak; stopa zamjene opreme opada, povećava se broj opreme u vanrednom stanju. To je bilo unaprijed određeno u poslednjih godina naglo povećanje stope akcidenata sistema za snabdevanje toplotom.

Iskustvo modernizacije i automatizacije sistema za snabdevanje toplotom Minsk

V.A. Sednin, Naučni savetnik, doktor tehničkih nauka, prof.
AA. Gutkovskiy, Glavni inženjer, Bjeloruski nacionalni tehnički univerzitet, Centar za naučna istraživanja i inovacije automatizovanih upravljačkih sistema u toplotnoj industriji

ključne riječi: sistem za snabdevanje toplotom, automatizovani sistem upravljanja, pouzdanost i kvaliteta poboljšanje, regulacija isporuke toplote, arhiviranje podataka

Snabdijevanje toplinom velikih gradova u Bjelorusiji, kao iu Rusiji, obezbjeđuje se kogeneracijskim i daljinskim sistemima za opskrbu toplinom (u daljem tekstu - DHSS), gdje su objekti kombinovani u jedan sistem. Međutim, često odluke koje se donose o pojedinim elementima složenih sistema za snabdevanje toplotom ne zadovoljavaju sistemske kriterijume, pouzdanost, upravljivost i zahteve zaštite životne sredine. Stoga je modernizacija sistema za opskrbu toplinom i stvaranje automatiziranih sistema upravljanja procesima najrelevantniji zadatak.

Opis:

V.A. Sednin, A.A. Gutkovsky

Snabdijevanje toplinom velikih gradova Bjelorusije, kao iu Rusiji, obezbjeđuje se sistemima grijanja i daljinskog grijanja (u daljnjem tekstu DH), čiji su objekti povezani u jednu shemu. Međutim, odluke koje se donose o pojedinačnim elementima složenih sistema za snabdevanje toplotom često ne zadovoljavaju sistemske kriterijume, pouzdanost, upravljivost i ekološku prihvatljivost. Dakle, modernizacija sistema za snabdevanje toplotom i stvaranje automatizovani sistemi menadžment tehnološkim procesima je najhitnije pitanje.

V. A. Sednin, naučni konsultant, doktor tehnič. nauke, profesor

A. A. Gutkovsky, Glavni inženjer, bjeloruski državljanin Technical University, Centar za istraživanje i inovacije za automatizovane upravljačke sisteme u toplotnoj energiji i industriji

Snabdijevanje toplinom velikih gradova Bjelorusije, kao i Rusije, obezbjeđuje se daljinskim grijanjem i sistemima daljinskog grijanja (DH) čiji su objekti povezani u jedinstvenu shemu. Međutim, odluke koje se donose o pojedinačnim elementima složenih sistema za snabdevanje toplotom često ne zadovoljavaju sistemske kriterijume, pouzdanost, upravljivost i ekološku prihvatljivost. Stoga je modernizacija sistema za opskrbu toplinom i stvaranje automatiziranih sistema upravljanja procesima najhitniji zadatak.

Karakteristike sistema daljinskog grejanja

Uzimajući u obzir glavne karakteristike SDT-a Bjelorusije, može se primijetiti da ih karakteriziraju:

• kontinuitet i inercija njegovog razvoja;
• teritorijalna distribucija, hijerarhija, raznovrsnost korišćenih tehničkih sredstava;
• dinamički proizvodni procesi i stohastička potrošnja energije;
• nepotpunost i nizak stepen pouzdanosti informacija o parametrima i načinima njihovog funkcionisanja.

Važno je napomenuti da u mreži daljinskog grijanja, za razliku od drugih cjevovodnih sistema, oni služe za transport ne proizvoda, već energije rashladnog sredstva, čiji parametri moraju zadovoljiti zahtjeve različitih potrošačkih sistema.

Ove karakteristike naglašavaju suštinsku potrebu za stvaranjem automatizovanih sistema upravljanja procesima (u daljem tekstu ACS), čijim uvođenjem je moguće povećati energetsku i ekološku efikasnost, pouzdanost i kvalitet funkcionisanja sistema za snabdevanje toplotom. Uvođenje automatizovanih sistema upravljanja procesima danas nije danak modi, već proizilazi iz osnovnih zakonitosti tehnološkog razvoja i ekonomski je opravdano na sadašnjoj fazi razvoj tehnosfere.

REFERENCE

Sistem daljinskog grejanja Minska je strukturno složen kompleks. Što se tiče proizvodnje i transporta toplotne energije, obuhvata objekte RUE Minskenergo (Minsk toplotne mreže, toplotni kompleksi TE-3 i TE-4) i objekte JPP Minskkommunteploset - kotlarnice, toplotne mreže i centralne grejne tačke. . Stvaranje ACS JP "Minskkommunteploset" započeto je 1999. godine, a sada funkcioniše, pokrivajući skoro sve toplotne izvore (preko 20) i niz okruga toplotnih mreža. Razvoj APCS projekta za Minske toplotne mreže započet je 2010. godine, implementacija projekta je počela 2012. godine i trenutno je u toku.

Razvoj automatizovanog sistema upravljanja procesom za sistem snabdevanja toplotom u Minsku

Na primjeru Minska, predstavljamo glavne pristupe koji su implementirani u nizu gradova u Bjelorusiji i Rusiji u projektovanju i razvoju sistema upravljanja procesima za sisteme opskrbe toplinom.

Uzimajući u obzir obim pitanja koja pokrivaju predmetnu oblast snabdijevanja toplinom, i akumulirano iskustvo u oblasti automatizacije sistema za opskrbu toplinom u fazi prije projekta stvaranja automatiziranog sistema upravljanja procesom za toplotne mreže Minsk, koncept je razvijena. Koncept definiše temeljne osnove organizacije automatizovanih sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom u Minsku (vidi referencu) kao procesa stvaranja računarske mreže (sistema) usmerenog na automatizaciju tehnoloških procesa topološki distribuiranog preduzeća za daljinsko grejanje.

Tehnološki informacioni zadaci sistema upravljanja procesima

Implementirani automatizovani sistem upravljanja prvenstveno omogućava povećanje pouzdanosti i kvaliteta operativne kontrole načina rada pojedinih elemenata i sistema za snabdevanje toplotom u celini. Stoga je ovaj sistem upravljanja procesom dizajniran za rješavanje sljedećih tehnoloških informacionih problema:

• obezbjeđenje centraliziranog funkcionalno-grupnog upravljanja hidrauličkim režimima izvora topline, magistralnih toplotnih mreža i crpnih stanica, uzimajući u obzir dnevne i sezonske promjene troškova cirkulacije uz prilagođavanje ( povratne informacije) prema aktuelnim hidrauličkim režimima u distributivnim toplotnim mrežama grada;
• implementacija metode dinamičke centralne regulacije opskrbe toplinom uz optimizaciju temperatura nosača topline u dovodnim i povratnim cjevovodima toplovoda;
• osiguravanje prikupljanja i arhiviranja podataka o termičkim i hidrauličkim načinima rada izvora topline, magistralnih toplinskih mreža, crpne stanice i distributivnih toplinskih mreža grada za praćenje, operativno upravljanje i analizu funkcionisanja centralnih toplinskih mreža Minska sistem grijanja;
• stvaranje efikasnog sistema za zaštitu opreme izvora toplote i toplotnih mreža u vanrednim situacijama;

stvaranje informacione baze za rešavanje problema optimizacije koji nastaju u toku rada i modernizacije objekata Minskog sistema za snabdevanje toplotom.

REFERENCA 1

Struktura termo mreža Minska uključuje 8 mrežnih okruga (RTS), 1 termoelektranu, 9 kotlarnica kapaciteta od nekoliko stotina do hiljadu megavata. Osim toga, 12 nižih pumpnih stanica i 209 stanica za centralno grijanje opslužuju Minske toplinske mreže. Organizaciona i proizvodna struktura Minsk toplotnih mreža prema shemi "odozdo prema gore": prvi (niži) nivo - objekti toplotnih mreža, uključujući centralno grijanje, ITP, termo komore i paviljone; drugi nivo - radionice u termalnim regionima; treći nivo - izvori toplote, uključujući kotlarnice okruga (Kedyshko, Stepnyak, Shabany), vršne kotlarnice (Orlovskaya, Komsomolskaya Pravda, Kharkivskaya, Masyukovshchina, Kurasovshchina, Zapadnaya) i pumpne stanice; četvrti (gornji) nivo je dispečerska služba preduzeća.

Struktura automatizovanog sistema upravljanja procesima grejnih mreža Minsk

U skladu sa proizvodnom i organizacionom strukturom Minskih toplotnih mreža (vidi Referenca 1), izabrana je četvorostepena struktura ACS-a Minskih toplotnih mreža:

• prvi (gornji) nivo je centralna kontrolna soba preduzeća;
• drugi nivo - operaterske stanice okruga toplotnih mreža;
• treći nivo - operaterske stanice izvora toplote (operaterske stanice radioničkih sekcija toplovodnih mreža);
• četvrti (niži) nivo - stanice automatska kontrola instalacije (kotlovske jedinice) i procesi transporta i distribucije toplotne energije (tehnološka šema izvora toplote, grejna mesta, toplotne mreže itd.).

Razvoj (stvaranje automatizovanog sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom celog grada Minska) podrazumeva uključivanje u sistem na drugom strukturnom nivou operaterskih stanica grejnih kompleksa Minsk CHPP-2, CHPP-3, CHPP-4 i operaterska stanica (centralna dispečerska soba) JP "Minskkommunteploset". Planirano je da se svi nivoi upravljanja objedine u jedinstvenu računarsku mrežu.

Arhitektura sistema upravljanja procesima za sistem snabdevanja toplotom Minska

Analiza kontrolnog objekta u cjelini i stanja njegovih pojedinačnih elemenata, kao i izgledi za razvoj kontrolnog sistema, omogućili su da se predloži arhitektura distribuiranog automatiziranog upravljačkog sistema za tehnološke procese Minske topline. sistem snabdevanja u okviru objekata RUE "Minskenergo". Korporativna mreža integriše računarske resurse centralna kancelarija i udaljene strukturne podjele, uključujući automatske upravljačke stanice (ACS) objekata mrežnog područja. Sve ACS (TsTP, ITP, PNS) i stanice za skeniranje su povezane direktno na operaterske stanice odgovarajućih mrežnih područja, vjerovatno instalirane na glavnim lokacijama.

Na daljinskom strukturna jedinica(npr. RTS-6) instalirane su sledeće stanice (slika 1): operaterska stanica "RTS-6" (OPS RTS-6) - predstavlja kontrolni centar mrežnog područja i instalira se na master sekciji RTS-6. Za operativno osoblje, RTS-6 omogućava pristup svim, bez izuzetka, informacionim i kontrolnim resursima ACS svih vrsta, kao i pristup ovlašćenim informacionim resursima centrale. OpS RTS-6 omogućava redovno skeniranje svih slave kontrolnih stanica.

Operativne i komercijalne informacije prikupljene iz svih centara za centralno grejanje šalju se na skladištenje na namenski server baze podataka (instaliran u neposrednoj blizini RTS-6 OpS).

Dakle, uzimajući u obzir skalu i topologiju kontrolnog objekta i postojeću organizacionu i proizvodnu strukturu preduzeća, ACS Minskih toplotnih mreža izgrađen je prema viševeznoj šemi koristeći hijerarhijsku strukturu softvera i hardvera i računara. mreže koje rješavaju različite kontrolne zadatke na svakom nivou.

Nivoi sistema upravljanja

Na nižem nivou, kontrolni sistem obavlja:

• preliminarna obrada i prijenos informacija;
• regulisanje osnovnih tehnološke parametre, funkcije optimizacije upravljanja, zaštita procesne opreme.

TO tehnička sredstva niži nivo podleže povećanim zahtevima za pouzdanost, uključujući mogućnost autonomnog rada u slučaju gubitka komunikacije sa računarskom mrežom višeg nivoa.

Naredni nivoi regulacionog sistema su izgrađeni prema hijerarhiji sistema za snabdevanje toplotom i rešavaju zadatke odgovarajućeg nivoa, kao i daju interfejs operatera.

Upravljački uređaji instalirani na objektima, pored svojih direktnih zadataka, treba da obezbede i mogućnost njihovog agregiranja u distribuirane upravljačke sisteme. Kontrolni uređaj mora osigurati operativnost i sigurnost informacija objektivnog primarnog računovodstva tokom dugih prekida u komunikaciji.

Glavni elementi takve šeme su tehnološke i operaterske stanice međusobno povezane komunikacijskim kanalima. Jezgro tehnološke stanice treba da bude industrijski računar opremljen sredstvima komunikacije sa kontrolnim objektom i kanalnim adapterima za organizaciju međuprocesorske komunikacije. Osnovna namjena tehnološke stanice je implementacija algoritama direktnog digitalnog upravljanja. U tehnički opravdanim slučajevima, neke funkcije se mogu obavljati u nadzornom modu: procesor procesne stanice može upravljati udaljenim inteligentnim kontrolerima ili softverskim logičkim modulima koristeći moderne protokole terenskog interfejsa.

Informativni aspekt izgradnje automatizovanog sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom

Posebna pažnja posvećena je razvoju informacioni aspekt izgradnja automatizovanih sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom. Potpunost opisa proizvodne tehnologije i savršenstvo algoritama konverzije informacija najvažniji su dio informatičke podrške ACS-a, izgrađenog na tehnologiji direktnog digitalnog upravljanja. Informacione mogućnosti automatizovanog sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom pružaju mogućnost rešavanja niza inženjerskih problema koji klasifikuju:

• po fazama glavne tehnologije (proizvodnja, transport i potrošnja toplotne energije);
• prema namjeni (identifikacija, predviđanje i dijagnostika, optimizacija i upravljanje).

Prilikom kreiranja automatiziranog sustava upravljanja procesom za toplinske mreže Minska, planira se formirati informacijsko polje koje vam omogućava brzo rješavanje cijelog kompleksa gore navedenih zadataka identifikacije, predviđanja, dijagnostike, optimizacije i upravljanja. Istovremeno, informacije pružaju mogućnost rješavanja sistemskih problema višeg nivoa upravljanja uz dalji razvoj i proširenje automatizovanih sistema upravljanja procesima jer su uključene relevantne tehničke službe za glavni tehnološki proces.

To se posebno odnosi na zadatke optimizacije, odnosno optimizaciju proizvodnje toplotne i električne energije, načina snabdevanja toplotnom energijom, distribucije protoka u toplotnim mrežama, režima rada glavne tehnološke opreme izvora toplote, kao i proračuna racionalizacije. gorivnih i energetskih resursa, energetskog knjigovodstva i rada, planiranja i predviđanja razvoja sistema za snabdevanje toplotom. U praksi se rješavanje nekih problema ove vrste provodi u okviru automatizovanog upravljačkog sistema preduzeća. U svakom slučaju, moraju uzeti u obzir informacije dobijene tokom rješavanja problema direktnog upravljanja tehnološkim procesom, a informacioni sistem koji kreira sistem upravljanja procesima mora biti integrisan sa drugim informacioni sistemi preduzeća.

Metodologija softversko objektnog programiranja

Zgrada softver sistem upravljanja, koji je originalan razvoj tima centra, baziran je na metodologiji programsko-objektnog programiranja: u memoriji upravljačkih i operaterskih stanica kreiraju se programski objekti koji prikazuju stvarne procese, jedinice i mjerne kanale automatiziranog tehnološkog sustava. objekt. Interakcija ovih softverskih objekata (procesa, agregata i kanala) međusobno, kao i sa operativnim osobljem i sa tehnološkom opremom, u stvari, obezbeđuje funkcionisanje elemenata toplotne mreže prema unapred definisanim pravilima ili algoritmima. Dakle, opis algoritama se svodi na opis najbitnijih svojstava ovih programskih objekata i načina njihove interakcije.

Na osnovu analize zasniva se sinteza strukture sistema upravljanja tehničkim objektima tehnološka šema objekt upravljanja i detaljan opis tehnologije glavnih procesa i funkcioniranja svojstvenog ovom objektu u cjelini.

Zgodan alat za sastavljanje ove vrste opisa za objekte za opskrbu toplinom je metodologija matematičkog modeliranja na makro nivou. U toku sastavljanja opisa tehnoloških procesa sastavlja se matematički model, vrši parametarska analiza i utvrđuje lista podesivih i kontrolisanih parametara i regulatornih tela.

Preciziraju se režimski zahtjevi tehnoloških procesa na osnovu kojih se utvrđuju granice dozvoljenih opsega za promjenu reguliranih i kontroliranih parametara i zahtjevi za izbor aktuatora i regulatornih tijela. Na osnovu generalizovanih informacija vrši se sinteza automatizovanog sistema upravljanja objektom, koji se pri upotrebi metode direktnog digitalnog upravljanja gradi po hijerarhijskom principu u skladu sa hijerarhijom objekta upravljanja.

ACS područne kotlarnice

Dakle, za oblasnu kotlarnicu (slika 2), automatizovani sistem upravljanja izgrađen je na osnovu dve klase.

Gornji nivo je operaterska stanica "Kotao" (OPS "Boiler") - glavna stanica koja koordinira i kontroliše podređene stanice. Vatrogasni dom „Rezerva kotla“ je vruća pripravna stanica, koja je stalno u režimu osluškivanja i registracije saobraćaja glavnog vatrogasnog doma i njemu podređenog ACS-a. Njegova baza podataka sadrži ažurne parametre i potpune istorijske podatke o funkcionisanju sistema upravljanja radom. U svakom trenutku, rezervna stanica se može dodijeliti kao glavna stanica s punim prijenosom prometa na nju i dozvolom funkcija nadzora.

Niži nivo je kompleks automatskih kontrolnih stanica koje su zajedno sa operaterskom stanicom ujedinjene u računarsku mrežu:

• ACS "Kotlovska jedinica" omogućava upravljanje kotlovskom jedinicom. Po pravilu nije rezervisan, jer se rezervacija toplotne snage kotlovnice vrši na nivou kotlovskih jedinica.
• ACS „Grid Group“ je odgovoran za termo-hidraulički način rada kotlarnice (upravljanje grupom mrežnih pumpi, bajpas vod na izlazu iz kotlarnice, bajpas vod, ulazni i izlazni ventili kotlova, pojedinačni kotao recirkulacijske pumpe itd.).
• SAU "Vodopodgotovka" obezbeđuje kontrolu sve pomoćne opreme kotlovnice, neophodne za napajanje mreže.

Za jednostavnije objekte sistema za snabdevanje toplotom, na primer toplotne tačke i blok kotlarnice, sistem upravljanja je izgrađen kao jednostepeni na bazi automatske upravljačke stanice (SAU TsTP, SAU BMK). U skladu sa strukturom toplotnih mreža, kontrolne stanice toplotnih tačaka su kombinovane u lokalnu mrežu područja toplotne mreže i povezane sa operaterskom stanicom područja toplotne mreže, koja zauzvrat ima informacijsku vezu sa operaterska stanica višeg nivoa integracije.

Operaterske stanice

Softver operaterske stanice pruža prijateljski interfejs za operativno osoblje koje kontroliše rad automatizovanog tehnološkog kompleksa. Operaterske stanice imaju napredna sredstva operativne dispečerske kontrole, kao i masovne memorijske uređaje za organizovanje kratkoročnih i dugoročnih arhiva stanja parametara tehnološkog objekta upravljanja i postupanja operativnog osoblja.

U slučajevima velikih tokova informacija koji su zatvoreni za operativno osoblje, preporučljivo je organizirati nekoliko operaterskih stanica s dodjelom zasebnog servera baze podataka i, eventualno, komunikacijskog servera.

Operatorska stanica, po pravilu, ne utiče direktno na sam objekat upravljanja – prima informacije od tehnoloških stanica i prenosi direktive operativnom osoblju ili zadatke (postavke) nadzornog upravljanja, generisane automatski ili poluautomatski. Formira se radno mjesto operater složenog objekta, kao što je kotlarnica.

Kreiran sistem automatizovano upravljanje predviđa izgradnju inteligentnog dodatka, koji ne samo da treba da prati smetnje koje nastaju u sistemu i reaguje na njih, već i da predvidi pojavu vanrednih situacija i blokira njihov nastanak. Prilikom promjene topologije mreže za opskrbu toplinom i dinamike njenih procesa, moguće je adekvatno promijeniti strukturu distribuiranog upravljačkog sistema dodavanjem novih upravljačkih stanica i (ili) promjenom softverskih objekata bez promjene konfiguracije opreme postojećih stanica.

Efikasnost ACS sistema za snabdevanje toplotom

Analiza radnog iskustva automatizovanih sistema upravljanja procesima za preduzeća za snabdevanje toplotom 1 u nizu gradova Belorusije i Rusije, sprovedena u poslednjih dvadeset godina, pokazala je da ekonomska efikasnost i potvrdio održivost donesenih odluka o arhitekturi, softveru i hardveru.

Po svojim svojstvima i karakteristikama ovi sistemi ispunjavaju zahtjeve ideologije pametnih mreža. Ipak, stalno se radi na poboljšanju i razvoju razvijenih automatizovanih sistema upravljanja. Uvođenjem automatizovanih sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom povećava se pouzdanost i efikasnost rada centralnog grejanja. Glavna ušteda goriva i energetskih resursa određena je optimizacijom toplotno-hidrauličkih režima toplotnih mreža, režima rada glavne i pomoćne opreme izvora toplote, crpnih stanica i grejnih mesta.

Književnost

1. Gromov N.K. Sistemi gradskog grijanja. M.: Energy, 1974. 256 str.
2. Popyrin L. S. Istraživanje sistema za opskrbu toplinom. M. : Nauka, 1989. 215 str.
3. Ionin A. A. Pouzdanost sistema toplotnih mreža. Moskva: Stroyizdat, 1989. 302 str.
4. Monakhov G. V. Modeliranje režima upravljanja toplotnim mrežama M.: Energoatomizdat, 1995. 224 str.
5. Sednin VA Teorija i praksa stvaranja automatizovanih sistema za kontrolu snabdevanja toplotom. Minsk: BNTU, 2005. 192 str.
6. Sednin V. A. Implementacija automatizovanih sistema upravljanja procesima kao temeljni faktor u poboljšanju pouzdanosti i efikasnosti sistema za snabdevanje toplotom // Tehnologija, oprema, kvalitet. Sat. mater. Beloruski industrijski forum 2007, Minsk, 15–18 maj 2007 / Expoforum – Minsk, 2007, str. 121–122.
7. Sednin V. A. Optimizacija parametara temperaturnog grafa opskrbe toplinom u sustavima grijanja // Energetika. Vijest o višim obrazovne institucije i energetska udruženja ZND. 2009. br. 4. S. 55–61.
8. Sednin V. A. Koncept stvaranja automatiziranog upravljačkog sistema za tehnološke procese Minskih mreža grijanja / V. A. Sednin, A. V. Sednin, E. O. Voronov // Poboljšanje efikasnosti energetska oprema: Zbornik radova sa naučno-praktične konferencije, u 2 toma, T. 2. 2012. S. 481–500.

1 Kreirao tim za istraživanje i razvoj centar za inovacije automatizovani sistemi upravljanja u termoenergetici i industriji Bjeloruskog nacionalnog tehničkog univerziteta.

1. Raspodelu toplotnog opterećenja potrošača toplotne energije u sistemu za snabdevanje toplotom između izvora toplotne energije koji snabdevaju toplotnom energijom u ovom sistemu za snabdevanje toplotom vrši organ ovlašćen u skladu sa ovim savezni zakon za odobrenje šeme snabdijevanja toplotom, unošenjem godišnjih izmjena u shemu snabdijevanja toplotom.

2. Za distribuciju toplotnog opterećenja potrošača toplotne energije, sve organizacije za snabdevanje toplotom koje poseduju izvore toplotne energije u ovom sistemu za snabdevanje toplotom dužne su da podnesu organu ovlašćenom u skladu sa ovim Saveznim zakonom za odobravanje šeme snabdevanja toplotom. , aplikacija koja sadrži informacije:

1) o količini toplotne energije koju je toplotna organizacija dužna da isporuči potrošačima i organizacijama za snabdevanje toplotom u ovom sistemu za snabdevanje toplotom;

2) o količini kapaciteta izvora toplotne energije koju je organizacija za snabdevanje toplotom dužna da održava;

3) o aktuelnim tarifama u oblasti snabdevanja toplotnom energijom i predviđenim specifičnim varijabilnim troškovima za proizvodnju toplotne energije, toplotnog nosača i energetskog održavanja.

3. Šema snabdijevanja toplotom treba da definiše uslove pod kojima je moguće snabdevanje potrošača toplotnom energijom iz različitih izvora toplotne energije uz održavanje pouzdanosti snabdevanja toplotom. U prisustvu ovakvih uslova, raspodela toplotnog opterećenja između izvora toplotne energije vrši se na konkurentskoj osnovi u skladu sa kriterijumom minimalnih specifičnih varijabilnih troškova za proizvodnju toplotne energije po izvorima toplotne energije, utvrđenim na način utvrđene osnovama cijena u oblasti snabdijevanja toplinom, koje je odobrila Vlada Ruske Federacije, na osnovu zahtjeva organizacija koje posjeduju izvore toplotne energije, i standarda koji se uzimaju u obzir pri regulisanju tarifa u oblasti snabdijevanja toplotom za odgovarajući period regulacije.

4. Ako se organizacija za snabdevanje toplotom ne slaže sa raspodelom toplotnog opterećenja koja se vrši u šemi snabdevanja toplotom, ona ima pravo žalbe na odluku o takvoj distribuciji koju je donelo telo ovlašćeno u skladu sa ovim saveznim zakonom da odobrava shemu opskrbe toplinom federalnom izvršnom tijelu ovlaštenom od strane Vlade Ruske Federacije.

5. Organizacije za snabdijevanje toplotom i organizacije toplotne mreže koje posluju u istom sistemu za snabdijevanje toplotom, svake godine prije početka grijnog perioda dužne su da zaključe između sebe ugovor o upravljanju sistemom za snabdijevanje toplotom u skladu sa pravilima za organizovanje toplotne energije. snabdijevanje, odobreno od strane Vlade Ruske Federacije.

6. Predmet sporazuma iz stava 5. ovog člana je postupak uzajamnih radnji za obezbeđivanje funkcionisanja sistema za snabdevanje toplotom u skladu sa zahtevima ovog saveznog zakona. Obavezni uslovi navedeni sporazumi su:

1) utvrđivanje subordinacije dispečerskih službi organizacija za snabdevanje toplotom i organizacija toplotne mreže, postupak njihove interakcije;

2) postupak organizovanja podešavanja toplotnih mreža i regulisanja rada sistema za snabdevanje toplotom;

3) postupak obezbeđivanja pristupa ugovornih strana ili, sporazumno ugovorenih, drugoj organizaciji toplotnim mrežama radi prilagođavanja toplotnih mreža i regulisanja rada sistema za snabdevanje toplotom;

4) postupak interakcije između organizacija za snabdevanje toplotom i organizacija toplotne mreže u vanrednim situacijama i vanrednim situacijama.

7. Ako organizacije za snabdevanje toplotom i organizacije toplotne mreže nisu zaključile ugovor iz ovog člana, postupak upravljanja sistemom za snabdevanje toplotom utvrđuje se ugovorom zaključenim za prethodni grejni period, a ako takav ugovor nije zaključen. ranije, navedeni postupak utvrđuje organ ovlašćen u skladu sa ovim saveznim zakonom za odobravanje šeme snabdevanja toplotom.

U sklopu nabavke centralne opreme isporučeni su energetski i upravljački ormari za dva objekta (ITP). Za prijem i distribuciju električne energije u toplotnim tačkama koriste se ulazno-distributivni uređaji koji se sastoje od po pet panela (ukupno 10 panela). U ulazne ploče su ugrađeni prekidači, odvodniki prenapona, ampermetri i voltmetri. ATS paneli u ITP1 i ITP2 implementirani su na bazi automatskih prenosnih jedinica. U razvodnim panelima ASU ugrađeni su zaštitni i sklopni uređaji (kontaktori, meki starteri, dugmad i lampe) za tehnološku opremu grijnih mjesta. Svi prekidači su opremljeni statusnim kontaktima koji signaliziraju isključenje u nuždi. Ove informacije se prenose na kontrolere instalirane u ormarićima za automatizaciju.

Za kontrolu i upravljanje opremom koriste se OWEN PLC110 kontroleri. Povezuju se na ulazno/izlazne module ARIES MV110-224.16DN, MV110-224.8A, MU110-224.6U, kao i na operaterske touch panele.

Rashladna tečnost se uvodi direktno u ITP prostoriju. Snabdijevanje toplom vodom, grijanje i snabdijevanje toplinom grijača zraka ventilacijskih sistema vrši se uz korekciju prema temperaturi vanjskog zraka.

Prikaz tehnoloških parametara, akcidenata, stanja opreme i dispečerske kontrole ITP-a vrši se sa radne stanice dispečera u integrisanoj centralnoj kontrolnoj sobi zgrade. Na dispečerskom serveru se pohranjuje arhiva tehnoloških parametara, akcidenata i stanja ITP opreme.

Automatizacija toplotnih tačaka omogućava:

• održavanje temperature rashladne tekućine koja se isporučuje u sisteme grijanja i ventilacije u skladu s temperaturnim rasporedom;
• održavanje temperature vode u sistemu PTV na dovodu potrošača;
• programiranje raznih temperaturni uslovi po satima u danu, danima u sedmici i državni praznici;
• kontrola usklađenosti sa vrijednostima parametara utvrđenih tehnološkim algoritmom, podrška granicama tehnoloških i vanrednih parametara;
• vraćena kontrola temperature nosača toplote grejna mreža sistemi za snabdevanje toplotom, prema zadatom temperaturnom rasporedu;
• mjerenje vanjske temperature zraka;
• održavanje određenog pada pritiska između dovodnog i povratnog cjevovoda ventilacijskih i grijaćih sistema;
• upravljanje cirkulacionim pumpama prema datom algoritmu:
  • uključeno isključeno;
  • upravljanje pumpnom opremom sa frekventnim pretvaračima prema signalima iz PLC-a ugrađenih u ormare automatike;
  • periodično prebacivanje glavnog/rezervnog kako bi se osiguralo isto vrijeme rada;
  • automatski hitni transfer na rezervnu pumpu prema kontroli senzora diferencijalnog pritiska;
  • automatsko održavanje datog diferencijalnog pritiska u sistemima potrošnje toplote.
• upravljanje regulacijskim ventilima nosača topline u krugovima primarnih potrošača;
• upravljanje pumpama i ventilima za napojne krugove grijanja i ventilacije;
• postavljanje vrijednosti tehnoloških i vanrednih parametara putem dispečerskog sistema;
• upravljanje drenažnim pumpama;
• kontrola stanja električnih ulaza po fazama;
• sinhronizacija vremena kontrolora sa zajedničkim vremenom dispečerskog sistema (SOEV);
• puštanje u rad opreme nakon obnavljanja napajanja u skladu sa zadatim algoritmom;
• slanje hitnih poruka dispečerskom sistemu.

Razmjena informacija između automatizacijskih kontrolera i višeg nivoa (radne stanice sa specijalizovanim MasterSCADA dispečerskim softverom) vrši se korištenjem Modbus/TCP protokola.