Caracteristicile furnizării de căldură sunt influența reciprocă rigidă a modurilor de alimentare și consum de căldură, precum și multiplicitatea punctelor de alimentare pentru mai multe bunuri (energie termică, energie electrică, lichid de răcire, apă caldă). Scopul furnizării de căldură nu este de a asigura producția și transportul, ci de a menține calitatea acestor bunuri pentru fiecare consumator.

Acest obiectiv a fost atins relativ eficient cu debite stabile de lichid de răcire în toate elementele sistemului. Reglementarea „de calitate” pe care o folosim, prin însăși natura sa, presupune modificarea doar a temperaturii lichidului de răcire. Apariția clădirilor controlate în funcție de cerere a asigurat imprevizibilitatea regimurilor hidraulice în rețele menținând în același timp constanta costurilor în clădirile în sine. Reclamațiile din casele învecinate trebuiau eliminate prin circulație excesivă și revărsările de masă corespunzătoare.

Modelele de calcul hidraulic utilizate astăzi, în ciuda calibrării lor periodice, nu pot prevedea contabilizarea abaterilor costurilor la inputurile clădirii din cauza schimbărilor în producerea și consumul intern de căldură. apa fierbinte, precum și influența soarelui, a vântului și a ploii. Odată cu reglementarea calitativ-cantitativă actuală, este necesar să „vezi” sistemul în timp real și să furnizezi:

• controlul numărului maxim de puncte de livrare;
• reconcilierea soldurilor curente de aprovizionare, pierderi si consum;
• acțiune de control în cazul încălcării inacceptabile a modurilor.

Managementul ar trebui să fie cât mai automatizat posibil, altfel este pur și simplu imposibil de implementat. Provocarea a fost de a realiza acest lucru fără cheltuieli nejustificate pentru înființarea punctelor de control.

Astăzi, când într-un număr mare de clădiri există sisteme de măsurare cu debitmetre, senzori de temperatură și presiune, este nerezonabil să le folosiți doar pentru calcule financiare. ACS „Teplo” este construit în principal pe generalizarea și analiza informațiilor „de la consumator”.

La crearea sistemului de control automat, au fost depășite problemele tipice ale sistemelor învechite:

• dependența de corectitudinea calculelor dispozitivelor de contorizare și de fiabilitatea datelor din arhivele neverificabile;
• imposibilitatea reunirii soldurilor operaționale din cauza neconcordanțelor în timpul măsurătorilor;
• incapacitatea de a controla procesele în schimbare rapidă;
• nerespectarea noilor cerințe securitatea informatiei legea federală „Cu privire la securitatea infrastructurii informaționale critice Federația Rusă».

Efecte ale implementării sistemului:

Servicii pentru consumatori:

• determinarea soldurilor reale pentru toate tipurile de bunuri si pierderi comerciale:
• determinarea posibilelor venituri extrabilanțiale;
• controlul consumului real de energie și respectarea acestuia cu specificațiile tehnice de conectare;
• introducerea de restricții corespunzătoare nivelului plăților;
• trecerea la un tarif în două părți;
• monitorizarea KPI-urilor pentru toate serviciile care lucrează cu consumatorii și evaluarea calității muncii lor.

Exploatare:

• determinarea pierderilor si bilantelor tehnologice in retelele termice;
• dispecerizare și control de urgență conform modurilor reale;
• menținerea programelor optime de temperatură;
• monitorizarea stării rețelelor;
• reglarea modurilor de alimentare cu căldură;
• controlul opririlor și încălcărilor modurilor.

Dezvoltare și investiții:

• evaluare fiabilă a rezultatelor implementării proiectelor de îmbunătățire;
• evaluarea efectelor costurilor investițiilor;
• dezvoltarea schemelor de alimentare cu căldură în modele electronice reale;
• optimizarea diametrelor și a configurației rețelei;
• reducerea costurilor de conectare, luând în considerare rezervele reale de lățime de bandă și economiile de energie pentru consumatori;
• planificarea renovării
• organizarea lucrului în comun a CET-urilor și a centralelor termice.

Important serviciu publicîn orașele moderne este furnizarea de căldură. Sistemul de alimentare cu căldură servește la satisfacerea nevoilor populației în servicii de încălzire pentru clădiri rezidențiale și publice, alimentare cu apă caldă (încălzirea apei) și ventilație.

Sistemul modern de alimentare cu căldură urbană include următoarele elemente principale: o sursă de căldură, rețele și dispozitive de transmitere a căldurii, precum și echipamente și dispozitive consumatoare de căldură - sisteme de încălzire, ventilație și alimentare cu apă caldă.

Sistemele de încălzire urbană sunt clasificate după următoarele criterii:

• - gradul de centralizare;
• - tipul lichidului de răcire;
• - metoda de generare a energiei termice;
• - metoda de alimentare cu apa pentru alimentarea cu apa calda si incalzire;
• - numărul de conducte ale rețelelor de încălzire;
• - o modalitate de a furniza consumatorilor energie termică etc.

De gradul de centralizare alimentarea termică distinge doua tipuri principale:

• 1) sisteme centralizate furnizarea de căldură, care au fost dezvoltate în orașe și zone cu clădiri predominant înalte. Printre acestea se numără: furnizarea centralizată de căldură foarte organizată, bazată pe generarea combinată de căldură și energie electrică la CET - termoficare și termoficare din termoficare și cazane de încălzire industrială;
• 2) furnizarea de căldură descentralizată de la centralele mici de cazane adiacente (anexe, subsol, acoperiș), dispozitive individuale de încălzire etc.; în același timp, nu există rețele de încălzire și pierderi asociate de energie termică.

De tip de lichid de răcire Distingeți între sistemele de încălzire cu abur și apă. În sistemele de încălzire cu abur, aburul supraîncălzit acționează ca un purtător de căldură. Aceste sisteme sunt utilizate în principal în scopuri tehnologice în industrie, industria energetică. Pentru nevoile de alimentare comună cu căldură a populației din cauza pericolului crescut în timpul funcționării lor, practic nu sunt utilizate.

În sistemele de încălzire a apei, purtătorul de căldură este apa caldă. Aceste sisteme sunt utilizate în principal pentru furnizarea de energie termică a consumatorilor urbani, pentru furnizarea de apă caldă și încălzire, iar în unele cazuri pentru procese tehnologice. În țara noastră, sistemele de încălzire cu apă reprezintă mai mult de jumătate din toate rețelele de încălzire.

De metoda de generare a energiei termice distinge:

• - Producerea combinată de căldură și energie electrică la centrale termice și electrice combinate. În acest caz, căldura aburului termic de lucru este utilizată pentru a genera energie electrică atunci când aburul se extinde în turbine, iar apoi căldura rămasă a aburului de evacuare este folosită pentru a încălzi apa în schimbătoarele de căldură care alcătuiesc echipamentul de încălzire al CHP. Apa caldă este folosită pentru încălzirea consumatorilor urbani. Astfel, într-o centrală de cogenerare, căldura cu potențial ridicat este folosită pentru a genera energie electrică, iar căldura cu potențial scăzut este folosită pentru a furniza căldură. Acesta este sensul energetic al generării combinate de căldură și electricitate, care asigură o reducere semnificativă a consumului specific de combustibil în producerea de căldură și energie electrica;
• - generarea separată de energie termică, atunci când încălzirea apei în centralele de cazane (centrale termice) este separată de generarea de energie electrică.

De metoda de alimentare cu apa pentru alimentarea cu apă caldă, sistemele de încălzire a apei sunt împărțite în deschise și închise. În sistemele de încălzire cu apă caldă, apa caldă este furnizată la robinetele sistemului local de alimentare cu apă caldă direct din rețelele de încălzire. În sistemele închise de încălzire cu apă, apa din rețelele de încălzire este utilizată numai ca mediu de încălzire pentru încălzirea în boilerele - schimbătoare de căldură (cazane) de apă de la robinet, care apoi intră în sistemul local de alimentare cu apă caldă.

De numărul de conducte Există sisteme de alimentare cu căldură cu o singură conductă, cu două conducte și cu mai multe conducte.

De modalitate de a oferi consumatorilor cu energie termică se disting sistemele de alimentare cu căldură cu o singură treaptă și cu mai multe trepte - în funcție de schemele de conectare a abonaților (consumatorilor) la rețelele de încălzire. Nodurile pentru conectarea consumatorilor de căldură la rețelele de încălzire se numesc intrări de abonat. La intrarea abonatului din fiecare clădire, sunt instalate boiler, lifturi, pompe, fitinguri, instrumente pentru a regla parametrii și debitul lichidului de răcire în funcție de încălzirea locală și fitingurile de apă. Prin urmare, adesea o intrare de abonat este numită punct de încălzire local (MTP). Dacă se construiește o intrare de abonat pentru o instalație separată, atunci se numește punct de încălzire individual (ITP).

Atunci când se organizează sisteme de alimentare cu căldură cu o singură etapă, consumatorii de căldură sunt conectați direct la rețelele de căldură. O astfel de conectare directă a dispozitivelor de încălzire limitează limitele presiunii admisibile în rețelele de încălzire, deoarece presiune ridicata necesar pentru transportul lichidului de răcire la consumatorii finali este periculos pentru încălzirea caloriferelor. Din acest motiv, sistemele cu o singură treaptă sunt utilizate pentru a furniza căldură unui număr limitat de consumatori din casele de cazane cu o lungime scurtă de rețele de încălzire.

În sistemele cu mai multe etape, între sursa de căldură și consumatori, sunt amplasate centre de încălzire centrală (CHP) sau puncte de control și distribuție (CDP), în care parametrii lichidului de răcire pot fi modificați la cererea consumatorilor locali. Centralele de incalzire si distributie sunt dotate cu unitati de pompare si incalzire a apei, fitinguri de control si siguranta, instrumentatii menite sa asigure unui grup de consumatori dintr-un cartier sau district cu energie termica a parametrilor necesari. Cu ajutorul instalațiilor de pompare sau de încălzire a apei, conductele principale (prima treaptă) sunt izolate hidraulic parțial sau complet de rețelele de distribuție (a doua treaptă). Din CHP sau KRP, un transportator de căldură cu parametri acceptabili sau stabiliți este furnizat prin conducte comune sau separate din a doua etapă către MTP-ul fiecărei clădiri pentru consumatorii locali. Totodată, în MTP se efectuează numai amestecarea prin lift a apei de retur de la instalațiile locale de încălzire, reglementarea locală a consumului de apă pentru alimentarea cu apă caldă și contorizarea consumului de căldură.

Organizarea izolării hidraulice complete a rețelelor de căldură din prima și a doua etapă este cea mai importantă măsură pentru a îmbunătăți fiabilitatea alimentării cu căldură și a crește gama de transport de căldură. Sistemele de alimentare cu căldură în mai multe etape cu încălzire centrală și centre de distribuție permit reducerea cu zece a numărului de încălzitoare locale de apă caldă, pompe de circulație și regulatoare de temperatură instalate în MTP cu un sistem cu o singură treaptă. În centrul de încălzire centrală, este posibil să se organizeze tratarea apei locale de la robinet pentru a preveni coroziunea sistemelor de alimentare cu apă caldă. În sfârșit, în timpul construcției centralelor de încălzire și distribuție, costurile unitare de exploatare și costurile de întreținere a personalului pentru deservirea echipamentelor din MTP sunt reduse semnificativ.

Energia termică sub formă de apă caldă sau abur este transportată de la o centrală termică sau cazan la consumatori (la clădiri rezidențiale, clădiri publice și întreprinderi industriale) prin conducte speciale - rețele de încălzire. Traseul rețelelor de căldură din orașe și alte localități ar trebui să fie prevăzut în benzile tehnice alocate rețelelor de inginerie.

Rețelele moderne de încălzire ale sistemelor urbane sunt structuri inginerești complexe. Lungimea lor de la sursă la consumatori este de zeci de kilometri, iar diametrul rețelei ajunge la 1400 mm. Structura rețelelor termice include conducte termice; compensatoare care percep alungiri de temperatură; echipamente de deconectare, reglare și siguranță instalate în camere sau pavilioane speciale; stații de pompare; puncte de termoficare (RTP) și puncte de încălzire (TP).

Rețelele de încălzire sunt împărțite în principale, așezate pe direcțiile principale ale așezării, distribuție - în cadrul cartierului, microdistrict - și ramuri către clădiri individuale și abonați.

Schemele rețelelor termice sunt utilizate, de regulă, fascicul. Pentru a evita întreruperile în furnizarea de căldură către consumator, rețelele principale individuale sunt conectate între ele, precum și instalarea de jumperi între ramuri. ÎN orase mariîn prezența mai multor surse mari de căldură, se construiesc rețele de căldură mai complexe conform schemei inelare.

Pentru a asigura funcționarea fiabilă a unor astfel de sisteme, este necesară construcția lor ierarhică, în care întregul sistem este împărțit într-un număr de niveluri, fiecare dintre ele având propria sa sarcină, scăzând în valoare de la nivelul superior în jos. Nivelul ierarhic superior este alcătuit din surse de căldură, următorul nivel sunt rețelele principale de căldură cu RTP, cel inferior sunt rețelele de distribuție cu intrări de abonați ale consumatorilor. Sursele de căldură furnizează apă caldă la o anumită temperatură și o anumită presiune rețelelor de încălzire, asigură circulația apei în sistem și mențin presiunea hidrodinamică și statică corespunzătoare în acesta. Au stații speciale de tratare a apei, unde se efectuează purificarea chimică și dezaerarea apei. Fluxurile principale de transport de căldură sunt transportate prin rețelele principale de căldură către nodurile de consum de căldură. În RTP, lichidul de răcire este distribuit între raioane, se mențin regimuri hidraulice și termice autonome în rețelele raioanelor. Organizarea construcției ierarhice a sistemelor de alimentare cu căldură asigură controlabilitatea acestora în timpul funcționării.

Pentru a controla modurile hidraulice și termice ale sistemului de alimentare cu căldură, acesta este automatizat, iar cantitatea de căldură furnizată este reglementată în conformitate cu standardele de consum și cerințele abonaților. Cea mai mare cantitate de căldură este cheltuită pentru încălzirea clădirilor. Sarcina de încălzire se modifică odată cu temperatura exterioară. Pentru a menține conformitatea aprovizionării cu căldură către consumatori, utilizează o reglementare centrală a surselor de căldură. obține Calitate superioară furnizarea de căldură, folosind doar reglarea centrală, nu este posibilă, prin urmare, se utilizează o reglare automată suplimentară la punctele de încălzire și la consumatori. Consumul de apă pentru alimentarea cu apă caldă este în continuă schimbare, iar pentru a menține o alimentare stabilă cu căldură, modul hidraulic al rețelelor de căldură este reglat automat, iar temperatura apei calde este menținută constantă și egală cu 65 ° C.

Principalele probleme sistemice care complică organizarea unui mecanism eficient de funcționare a furnizării de căldură în orașele moderne includ următoarele:

• - semnificative fizice şi învechirea echiparea sistemelor de alimentare cu căldură;
• - nivel ridicat al pierderilor în rețelele termice;
• - lipsa masivă de contoare de energie termică și regulatoare de alimentare cu căldură în rândul locuitorilor;
• - sarcini termice supraestimate ale consumatorilor;
• - imperfecţiunea bazei normativ-legale şi legislative.

Echipamentele centralelor termice și rețelelor de încălzire au un grad ridicat de uzură în medie în Rusia, ajungând la 70%. ÎN numărul total cazanele de încălzire sunt dominate de cele mici, ineficiente, procesul de reconstrucție și lichidare a acestora decurge foarte lent. Creșterea capacităților termice rămâne anual în urma sarcinilor în creștere de 2 ori sau mai mult. Din cauza întreruperilor sistematice în furnizarea combustibilului pentru cazane în multe orașe, anual apar dificultăți serioase în furnizarea de căldură a zonelor rezidențiale și caselor. Pornirea sistemelor de încălzire în toamnă se întinde pe câteva luni, spațiile rezidențiale „subîncălzite” iarna au devenit norma, nu excepția; rata de înlocuire a echipamentelor este în scădere, numărul echipamentelor aflate în stare de urgență crește. A fost predeterminat în anul trecut o creștere bruscă a ratei de accidente a sistemelor de alimentare cu căldură.

Modernizarea și automatizarea sistemului de alimentare cu căldură Minsk experiență

V.A. Sednin, Consultant științific, doctor în inginerie, profesor,
A.A. Gutkovskii, Inginer șef, Universitatea Națională Tehnică din Belarus, Centrul de Cercetare Științifică și Inovare a Sistemelor de Control Automatizat în industria energiei termice

Cuvinte cheie: sistem de alimentare cu căldură, sisteme automate de control, fiabilitate si calitateîmbunătățirea, reglarea livrării căldurii, arhivarea datelor

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

Descriere:

V.A. Sednin, A.A. Gutkovski

Furnizarea de căldură a orașelor mari din Belarus, ca și în Rusia, este asigurată de sistemele de încălzire și de termoficare (denumite în continuare DH), ale căror facilități sunt legate într-o singură schemă. Cu toate acestea, deciziile luate cu privire la elementele individuale ale sistemelor complexe de alimentare cu căldură nu îndeplinesc adesea criteriile sistemului, fiabilitatea, manevrabilitate și cerințele ecologice. Prin urmare, modernizarea sistemelor de alimentare cu căldură și crearea sisteme automatizate management procese tehnologice este problema cea mai presantă.

V. A. Sednin, consultant științific, doctor în tehnologie. stiinte, profesore

A. A. Gutkovski, Inginer sef, de nationalitate belarusa Universitate tehnica, Centrul de Cercetare și Inovare pentru Sisteme Automatizate de Control în Energie termică și Industrie

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

Caracteristicile sistemelor de termoficare

Având în vedere principalele caracteristici ale SDT din Belarus, se poate remarca faptul că acestea se caracterizează prin:

• continuitatea și inerția dezvoltării sale;
• repartizarea teritorială, ierarhia, varietatea mijloacelor tehnice utilizate;
• procese dinamice de producție și consum stocastic de energie;
• incompletitudinea și gradul scăzut de fiabilitate a informațiilor despre parametrii și modurile de funcționare a acestora.

Este important de reținut că în rețeaua de termoficare, spre deosebire de alte sisteme de conducte, acestea servesc la transportul nu a produsului, ci a energiei lichidului de răcire, ai cărui parametri trebuie să îndeplinească cerințele diferitelor sisteme de consum.

Aceste caracteristici subliniază necesitatea esențială a creării de sisteme automate de control al proceselor (denumite în continuare APCS), a căror introducere face posibilă creșterea eficienței energetice și de mediu, a fiabilității și a calității funcționării sistemelor de alimentare cu căldură. Introducerea de astăzi a sistemelor automate de control al proceselor nu este un tribut adus modei, ci decurge din legile de bază ale dezvoltării tehnologice și se justifică economic pe stadiul prezent dezvoltarea tehnosferei.

REFERINŢĂ

Sistemul de termoficare din Minsk este un complex structural complex. În ceea ce privește producția și transportul energiei termice, include facilitățile Minskenergo RUE (Minsk Heat Networks, complexe de încălzire CHPP-3 și CHPP-4) și facilitățile Minskkommunteploset Unitary Enterprise - cazane, rețele de căldură și puncte centrale de încălzire. . Crearea APCS UE „Minskkommunteploset” a început în 1999, iar acum funcționează, acoperind aproape toate sursele de căldură (peste 20) și o serie de districte de rețele de căldură. Dezvoltarea proiectului APCS pentru rețelele de căldură Minsk a fost lansată în 2010, implementarea proiectului a început în 2012 și este în prezent în derulare.

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

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

Ținând cont de amploarea problemelor care acoperă tematica furnizării de căldură și de experiența acumulată în domeniul automatizării sistemelor de alimentare cu căldură în etapa pre-proiect de creare a unui sistem automat de control al procesului pentru rețelele de căldură Minsk, un concept a fost dezvoltat. Conceptul definește bazele fundamentale ale organizării sistemelor automate de control al proceselor pentru alimentarea cu căldură în Minsk (a se vedea referința) ca un proces de creare a unei rețele de calculatoare (sistem) axat pe automatizarea proceselor tehnologice ale unei întreprinderi de termoficare distribuite topologic.

Sarcini de informare tehnologică ale sistemelor de control al proceselor

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

• asigurarea controlului centralizat de grup funcțional al modurilor hidraulice ale surselor de căldură, rețelelor principale de căldură și stațiilor de pompare, ținând cont de modificările zilnice și sezoniere ale costurilor de circulație cu ajustare ( părere) conform regimurilor hidraulice efective din rețelele de distribuție a căldurii ale orașului;
• implementarea metodei de control central dinamic al furnizării de căldură cu optimizarea temperaturilor calduratorului în conductele de alimentare și retur ale rețelei de încălzire;
• asigurarea colectarii si arhivarii datelor referitoare la modurile termice si hidraulice de functionare a surselor de caldura, a retelelor principale de incalzire, a unei statii de pompare si a retelelor de distributie de incalzire a orasului pentru monitorizarea, managementul operational si analiza functionarii centralei retelelor de incalzire Minsk. sistem de incalzire;
• crearea unui sistem eficient de protecție a echipamentelor surselor de căldură și a rețelelor de încălzire în situații de urgență;

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

REFERINȚA 1

Structura rețelelor termice Minsk include 8 districte de rețea (RTS), 1 centrală termică, 9 case de cazane cu o capacitate de la câteva sute până la o mie de megawați. În plus, 12 stații de pompare reduse și 209 stații de încălzire centrală sunt deservite de Rețelele de căldură Minsk. Structura organizatorică și de producție a rețelelor de căldură Minsk conform schemei „de jos în sus”: primul nivel (inferior) - obiecte ale rețelelor termice, inclusiv încălzire centrală, ITP, camere termice și pavilioane; al doilea nivel - ateliere în regiunile termale; al treilea nivel - surse de căldură, inclusiv case de cazane districtuale (Kedyshko, Stepnyak, Shabany), case de cazane de vârf (Orlovskaya, Komsomolskaya Pravda, Kharkivskaya, Masyukovshchina, Kurasovshchina, Zapadnaya) și stații de pompare; al patrulea nivel (superior) este serviciul de dispecerat al întreprinderii.

Structura sistemului automat de control al proceselor rețelelor de încălzire Minsk

În conformitate cu structura de producție și organizare a rețelelor de căldură Minsk (a se vedea referința 1), a fost aleasă o structură pe patru niveluri a APCS a rețelelor de căldură Minsk:

• primul nivel (superior) este camera centrală de control a întreprinderii;
• al doilea nivel - posturi de operator ale raioanelor de rețele termice;
• al treilea nivel - posturi de operare a surselor de căldură (stații de operare a secțiilor de atelier ale rețelelor de încălzire);
• al patrulea nivel (inferior) - stații control automat instalații (cazane) și procese de transport și distribuție a energiei termice (schema tehnologică a unei surse de căldură, puncte de încălzire, rețele de încălzire etc.).

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

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

Analiza obiectului de control în ansamblu și a stării elementelor sale individuale, precum și a perspectivelor de dezvoltare a sistemului de control, au făcut posibilă propunerea arhitecturii unui sistem de control automat distribuit pentru procesele tehnologice ale căldurii Minsk. sistem de alimentare în cadrul instalațiilor RUE „Minskenergo”. Rețeaua corporativă integrează resursele de calcul birou centralși subdiviziunile structurale îndepărtate, inclusiv stațiile de control automat (ACS) ale instalațiilor din zona rețelei. Toate stațiile ACS (TsTP, ITP, PNS) și stațiile de scanare sunt conectate direct la stațiile de operator ale zonelor de rețea respective, probabil instalate la site-urile principale.

Pe telecomandă unitate structurală(de exemplu, RTS-6) sunt instalate următoarele stații (Fig. 1): stația operator „RTS-6” (OPS RTS-6) - este centrul de control al zonei de rețea și este instalată pe secțiunea principală a RTS-6. Pentru personalul operațional, RTS-6 oferă acces la toate, fără excepție, resursele de informații și control ale ACS de toate tipurile, precum și acces la resursele de informații autorizate ale biroului central. OpS RTS-6 oferă scanarea regulată a tuturor stațiilor de control slave.

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

Astfel, ținând cont de scara și topologia obiectului de control și de structura organizațională și de producție existentă a întreprinderii, APCS-ul Minsk Heat Networks este construit conform unei scheme multi-link folosind o structură ierarhică de software și hardware și computer. rețele care rezolvă diverse sarcini de control la fiecare nivel.

Nivelurile sistemului de management

La nivelul inferior, sistemul de control efectuează:

• prelucrarea și transmiterea prealabilă a informațiilor;
• reglementarea de bază parametrii tehnologici, funcții de optimizare a controlului, protecția echipamentelor de proces.

LA mijloace tehnice nivelul inferior este supus unor cerințe de fiabilitate sporite, inclusiv posibilitatea de funcționare autonomă în cazul pierderii comunicării cu rețeaua de calculatoare de nivel superior.

Nivelurile ulterioare ale sistemului de control sunt construite în funcție de ierarhia sistemului de alimentare cu căldură și rezolvă sarcinile nivelului corespunzător, precum și oferă o interfață pentru operator.

Dispozitivele de control instalate în instalații, pe lângă sarcinile lor directe, ar trebui să prevadă și posibilitatea de a le agrega în sisteme de control distribuite. Dispozitivul de control trebuie să asigure operabilitatea și siguranța informațiilor de contabilitate primară obiectivă în timpul întreruperilor lungi de comunicare.

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

Aspect informațional al construirii unui sistem automat de control al procesului pentru alimentarea cu căldură

O atenție deosebită a fost acordată dezvoltării aspect informativ construirea sistemelor automate de control al proceselor pentru alimentarea cu căldură. Completitudinea descrierii tehnologiei de producție și perfecțiunea algoritmilor de conversie a informațiilor reprezintă cea mai importantă parte a suportului informațional al APCS, construit pe tehnologia controlului digital direct. Capacitățile informaționale ale sistemului automat de control al procesului pentru alimentarea cu căldură oferă capacitatea de a rezolva un set de probleme de inginerie care clasifică:

• pe etape ale tehnologiei principale (producție, transport și consum de energie termică);
• după scop (identificare, prognoză și diagnosticare, optimizare și management).

La crearea unui sistem automat de control al procesului pentru rețelele de căldură Minsk, se plănuiește formarea unui câmp de informații care vă permite să rezolvați rapid întregul complex al sarcinilor de mai sus de identificare, prognoză, diagnosticare, optimizare și management. În același timp, informațiile oferă posibilitatea soluționării problemelor sistemice ale nivelului superior de management cu dezvoltarea și extinderea în continuare a sistemelor automate de control al proceselor, deoarece sunt incluse serviciile tehnice relevante pentru procesul tehnologic principal.

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

Metodologia programării software-obiect

Clădire software sistemul de control, care este o dezvoltare originală a echipei centrului, se bazează pe metodologia programării program-obiect: în memoria posturilor de control și operator sunt create obiecte program care afișează procese reale, unități și canale de măsurare ale unui sistem tehnologic automatizat. obiect. Interacțiunea acestor obiecte software (procese, agregate și canale) între ele, precum și cu personalul operațional și cu echipamentele tehnologice, de fapt, asigură funcționarea elementelor rețelelor termice conform unor reguli sau algoritmi predefiniti. Astfel, descrierea algoritmilor se reduce la descrierea celor mai esentiale proprietati ale acestor obiecte program si a modalitatilor de interactiune a acestora.

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

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

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

ACS al cazanelor raionale

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

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

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

• ACS „Unitatea cazanului” asigură controlul unității cazanului. De regulă, nu este rezervat, deoarece rezervarea puterii termice a cazanului se realizează la nivelul unităților de cazane.
• ACS „Grupul de rețea” este responsabil pentru modul de funcționare termo-hidraulic al cazanului (controlul unui grup de pompe de rețea, linie de bypass la ieșirea din camera cazanului, linie de bypass, supape de intrare și ieșire ale cazanelor, cazan individual pompe de recirculare etc.).
• SAU „Vodopodgotovka” asigură controlul tuturor echipamentelor auxiliare ale cazanului, necesare pentru alimentarea rețelei.

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

Posturi de operator

Software-ul postului operator oferă o interfață prietenoasă pentru personalul de exploatare care controlează funcționarea complexului tehnologic automatizat. Posturile de operare dispun de mijloace avansate de control al dispecerelor operaționale, precum și de dispozitive de memorie de masă pentru organizarea arhivelor pe termen scurt și lung a stării parametrilor obiectului de control tehnologic și a acțiunilor personalului operațional.

În cazurile de fluxuri mari de informații care sunt închise personalului operațional, este recomandabil să se organizeze mai multe posturi operator cu alocarea unui server de baze de date separat și, eventual, a unui server de comunicații.

Stația de operator, de regulă, nu afectează în mod direct obiectul de control în sine - primește informații de la stațiile tehnologice și transmite directive personalului de exploatare sau sarcini (setări) de control de supraveghere, generate automat sau semi-automat. Se formează la locul de muncă operatorul unui obiect complex, cum ar fi un cazan.

Sistem creat control automatizat prevede construirea unui add-on inteligent, care nu trebuie doar să monitorizeze perturbările care apar în sistem și să le răspundă, ci și să prezică apariția situațiilor de urgență și să blocheze apariția acestora. La schimbarea topologiei rețelei de alimentare cu căldură și a dinamicii proceselor acesteia, este posibilă modificarea adecvată a structurii sistemului de control distribuit prin adăugarea de noi stații de control și (sau) schimbarea obiectelor software fără a modifica configurația echipamentului stațiilor existente.

Eficiența APCS a sistemului de alimentare cu căldură

O analiză a experienței de operare a sistemelor automate de control al proceselor pentru întreprinderile de furnizare de căldură 1 într-un număr de orașe din Belarus și Rusia, efectuată în ultimii douăzeci de ani, le-a arătat eficiență economicăși a confirmat viabilitatea deciziilor luate în materie de arhitectură, software și hardware.

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

Literatură

1. Gromov N.K. Sisteme de incalzire urbana. M. : Energie, 1974. 256 p.
2. Popyrin L. S. Cercetarea sistemelor de alimentare cu căldură. M. : Nauka, 1989. 215 p.
3. Ionin A. A. Fiabilitatea sistemelor de rețele termice. Moscova: Stroyizdat, 1989. 302 p.
4. Monakhov G. V. Modelarea modurilor de control ale rețelelor de căldură M.: Energoatomizdat, 1995. 224 p.
5. Sednin VA Teoria și practica creării sistemelor automate de control al alimentării cu căldură. Minsk: BNTU, 2005. 192 p.
6. Sednin V. A. Implementarea sistemelor automate de control al proceselor ca factor fundamental în îmbunătățirea fiabilității și eficienței sistemelor de alimentare cu căldură // Tehnologie, echipamente, calitate. sat. mater. Forumul Industrial Belarus 2007, Minsk, 15–18 mai 2007 / Expoforum – Minsk, 2007, pp. 121–122.
7. Sednin V. A. Optimizarea parametrilor graficului temperaturii de alimentare cu căldură în sistemele de încălzire // Energetika. Știri de mai sus institutii de invatamantși asociațiile energetice ale CSI. 2009. Nr 4. S. 55–61.
8. Sednin V. A. Conceptul de creare a unui sistem automat de control pentru procesele tehnologice ale rețelelor de încălzire Minsk / V. A. Sednin, A. V. Sednin, E. O. Voronov // Îmbunătățirea eficienței echipamente de putere: Lucrările conferinţei ştiinţifice şi practice, în 2 volume.T. 2. 2012. S. 481–500.

1 Creat de o echipă de Cercetare și Dezvoltare centru de inovare sisteme de control automate în ingineria energiei termice și industrie ale Universității Naționale Tehnice din Belarus.

1. Repartizarea sarcinii termice a consumatorilor de energie termică din sistemul de alimentare cu căldură între sursele de energie termică care furnizează energie termică în acest sistem de alimentare cu căldură se realizează de către organismul abilitat în conformitate cu prezentul lege federala pentru aprobarea schemei de alimentare cu energie termică, prin efectuarea de modificări anuale la schema de alimentare cu energie termică.

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

1) asupra cantității de energie termică pe care organizația de furnizare a căldurii se obligă să o furnizeze consumatorilor și organizațiilor de furnizare a căldurii din acest sistem de alimentare cu căldură;

2) asupra cantității de capacitate a surselor de energie termică, pe care organizația de furnizare a căldurii se obligă să o mențină;

3) privind tarifele curente în domeniul alimentării cu energie termică și costurile variabile specifice prognozate pentru producția de energie termică, transportator de căldură și întreținerea energiei electrice.

3. Schema de alimentare cu energie termică ar trebui să definească condițiile în care este posibilă furnizarea de energie termică consumatorilor din diverse surse de energie termică, menținând în același timp fiabilitatea furnizării de căldură. În prezența unor astfel de condiții, repartizarea încărcăturii termice între sursele de energie termică se realizează pe bază concurențială în conformitate cu criteriul costurilor minime specifice variabile pentru producerea energiei termice pe surse de energie termică, determinate în modul stabilite de bazele de preț în domeniul furnizării de energie termică, aprobate de Guvernul Federației Ruse, pe baza aplicațiilor organizațiilor care dețin surse de energie termică și a standardelor luate în considerare la reglementarea tarifelor în domeniul furnizării de energie termică pentru perioada corespunzătoare de reglementare.

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

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

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

1) stabilirea subordonării serviciilor de dispecerizare a organizațiilor de furnizare a energiei termice și a organizațiilor de rețea termică, procedura de interacțiune a acestora;

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

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

4) procedura de interacțiune între organizațiile de furnizare a energiei termice și organizațiile de rețea termică în situații de urgență și urgențe.

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

Ca parte a furnizării de echipamente de tablou, au fost furnizate dulapuri de putere și dulapuri de comandă pentru două clădiri (ITP). Pentru recepția și distribuția energiei electrice în punctele de încălzire se folosesc dispozitive de intrare-distribuție, formate din cinci panouri fiecare (10 panouri în total). În panourile de intrare sunt instalate comutatoare, descărcătoare de supratensiune, ampermetre și voltmetre. Panourile ATS din ITP1 și ITP2 sunt implementate pe baza unităților de transfer automat. În panourile de distribuție ale ASU sunt instalate dispozitive de protecție și comutare (contactoare, soft starter, butoane și lămpi) pentru echiparea tehnologică a punctelor de încălzire. Toate întreruptoarele sunt echipate cu contacte de stare care semnalează o oprire de urgență. Aceste informații sunt transmise controlerelor instalate în dulapurile de automatizare.

Pentru controlul și gestionarea echipamentului se folosesc controlere OWEN PLC110. Sunt conectate la modulele de intrare/ieșire ARIES MV110-224.16DN, MV110-224.8A, MU110-224.6U, precum și la panourile tactile ale operatorului.

Lichidul de răcire este introdus direct în camera ITP. Alimentarea cu apă pentru alimentarea cu apă caldă, încălzirea și alimentarea cu căldură a încălzitoarelor de aer ale sistemelor de ventilație a aerului se realizează cu o corecție în funcție de temperatura aerului exterior.

Afișarea parametrilor tehnologici, a accidentelor, a stării echipamentelor și a controlului dispecerării ITP se efectuează de la postul de lucru al dispecerilor din camera de control centrală integrată a clădirii. Pe serverul de dispecerat este stocata arhiva parametrilor tehnologici, accidentelor si starea echipamentului ITP.

Automatizarea punctelor de căldură asigură:

• menținerea temperaturii lichidului de răcire furnizat sistemelor de încălzire și ventilație în conformitate cu graficul de temperatură;
• menținerea temperaturii apei din sistemul ACM la alimentarea consumatorilor;
• programarea diverselor conditii de temperatura pe ore ale zilei, zile ale săptămânii și sărbători legale;
• controlul respectării valorilor parametrilor determinati de algoritmul tehnologic, suportarea limitelor parametrilor tehnologici și de urgență;
• controlul temperaturii vehiculului de căldură a revenit la retea de incalzire sisteme de alimentare cu căldură, conform unui program de temperatură dat;
• măsurarea temperaturii aerului exterior;
• menținerea unei anumite căderi de presiune între conductele de alimentare și retur ale sistemelor de ventilație și încălzire;
• controlul pompelor de circulație conform unui algoritm dat:
  • pornit/oprit;
  • controlul echipamentelor de pompare cu convertizoare de frecvență conform semnalelor de la PLC instalat în dulapuri de automatizare;
  • comutare periodică principală/rezervă pentru a asigura același timp de funcționare;
  • transfer automat de urgență la pompa de rezervă conform controlului senzorului de presiune diferențială;
  • menținerea automată a unei presiuni diferențiale date în sistemele de consum de căldură.
• controlul supapelor de control al purtătorului de căldură în circuitele consumatorului primar;
• comanda pompelor si supapelor pentru alimentarea circuitelor de incalzire si ventilatie;
• stabilirea valorilor parametrilor tehnologici și de urgență prin sistemul de dispecerizare;
• controlul pompelor de drenaj;
• controlul stării intrărilor electrice pe faze;
• sincronizarea timpului controlerului cu ora comună a sistemului de dispecerizare (SOEV);
• pornirea echipamentelor după restabilirea alimentării cu energie în conformitate cu un algoritm dat;
• trimiterea de mesaje de urgență către sistemul de dispecerizare.

Schimbul de informații între controlerele de automatizare și nivelul superior (stație de lucru cu software specializat de dispecerizare MasterSCADA) se realizează folosind protocolul Modbus/TCP.