Automatizovaný systém prevádzkovo-diaľkového riadenia procesu dodávky tepla. Automatizácia systému zásobovania teplom (jednotlivé vykurovacie miesto) Zariadenia a systémy na automatické riadenie dodávky tepla

Zavedenie automatických riadiacich systémov (ACS) pre vykurovanie, vetranie, zásobovanie teplou vodou je hlavným prístupom k úsporám tepelnej energie. Inštalácia automatických riadiacich systémov v jednotlivých tepelných bodoch podľa Celoruského inštitútu tepelného inžinierstva (Moskva) znižuje spotrebu tepla v obytnom sektore o 5-10% a v administratívnych priestoroch o 40%. Najväčší efekt sa dosiahne vďaka optimálnej regulácii v období jar-jeseň vykurovacej sezóny, kedy automatizácia miest ústredného kúrenia prakticky neplní svoju funkčnosť. V podmienkach kontinentálnej klímy južného Uralu, keď počas dňa môže byť rozdiel vo vonkajšej teplote 15 - 20 ° C, je veľmi dôležité zavedenie automatických riadiacich systémov pre vykurovanie, vetranie a zásobovanie teplou vodou.

Tepelný manažment budov

Riadenie tepelného režimu sa redukuje na jeho udržiavanie na danej úrovni alebo jeho zmenu v súlade s daným zákonom.

V tepelných bodoch sa regulujú hlavne dva typy tepelnej záťaže: dodávka teplej vody a vykurovanie.

Pre oba typy tepelnej záťaže musí ACP udržiavať nezmenené žiadané hodnoty teploty teplej úžitkovej vody a vzduchu vo vykurovaných miestnostiach.

Charakteristickým znakom regulácie vykurovania je jej veľká tepelná zotrvačnosť, pričom zotrvačnosť systému zásobovania teplou vodou je oveľa menšia. Preto je úloha stabilizácie teploty vzduchu vo vykurovanej miestnosti oveľa náročnejšia ako úloha stabilizácie teploty teplej vody v systéme zásobovania teplou vodou.

Hlavnými rušivými vplyvmi sú vonkajšie meteorologické podmienky: vonkajšia teplota, vietor, slnečné žiarenie.

V zásade existujú nasledujúce schémy kontroly:

• regulácia odchýlky vnútornej teploty priestorov od nastavenej ovplyvňovaním prietoku vody vstupujúcej do vykurovacieho systému;
• regulácia v závislosti od narušenia vonkajších parametrov, čo vedie k odchýlke vnútornej teploty od nastavenej;
• regulácia v závislosti od zmien vonkajšej teploty a vo vnútri miestnosti (poruchou a odchýlkou).

Ryža. 2.1 Štrukturálny diagram tepelného manažmentu miestnosti podľa odchýlky teploty miestnosti

Na obr. 2.1 je bloková schéma riadenia tepelného režimu miestnosti podľa odchýlky vnútornej teploty priestorov a na obr. 2.2 je bloková schéma riadenia tepelného režimu miestnosti narušením vonkajších parametrov.

Ryža. 2.2. Štrukturálny diagram riadenia tepelného režimu miestnosti narušením vonkajších parametrov

Vnútorné rušivé vplyvy na tepelný režim objektu sú nevýznamné.

Pre metódu kontroly rušenia možno ako signály na sledovanie vonkajšej teploty zvoliť nasledujúce signály:

• teplota vody vstupujúcej do vykurovacieho systému;
• množstvo tepla vstupujúceho do vykurovacieho systému:
• spotreba chladiacej kvapaliny.

ACP musí brať do úvahy nasledujúce prevádzkové režimy systému diaľkové vykurovanie, na ktorom:

• regulácia teploty vody pri zdroji tepla nie je založená na aktuálnej vonkajšej teplote, ktorá je hlavným rušivým faktorom pre vnútornú teplotu. Teplota vody v sieti pri zdroji tepla je určená teplotou vzduchu počas dlhého obdobia, pričom sa berie do úvahy predpoveď a dostupný tepelný výkon zariadenia. Transportné oneskorenie merané hodinami tiež vedie k nesúladu medzi teplotou vody v sieti účastníka a aktuálnou vonkajšou teplotou;
• hydraulické režimy vykurovacích sietí vyžadujú obmedzenie maximálnej a niekedy minimálnej spotreby sieťovej vody pre tepelnú rozvodňu;
• zaťaženie dodávky teplej vody má významný vplyv na prevádzkové režimy vykurovacích systémov, čo vedie k premenlivým teplotám vody počas dňa vo vykurovacom systéme alebo k spotrebe sieťovej vody pre vykurovací systém v závislosti od typu systému zásobovania teplom, pripojenie ohrievača teplej vody schéma a schéma vykurovania.

Systém kontroly rušenia

Pre systém kontroly porúch je charakteristické, že:

• existuje zariadenie, ktoré meria veľkosť rušenia;
• podľa výsledkov meraní má regulátor riadiaci účinok na prietok chladiacej kvapaliny;
• regulátor prijíma informácie o teplote v miestnosti;
• hlavnou poruchou je teplota vonkajšieho vzduchu, ktorá je riadená ACP, preto sa porucha bude nazývať kontrolovaná.

Varianty riadiacich schém pre rušenie s vyššie uvedenými sledovacími signálmi:

• regulácia teploty vody vstupujúcej do vykurovacieho systému podľa aktuálnej vonkajšej teploty;
• regulácia toku tepla dodávaného do vykurovacieho systému podľa aktuálnej vonkajšej teploty;
• regulácia spotreby vody v sieti podľa vonkajšej teploty vzduchu.

Ako je zrejmé z obrázkov 2.1, 2.2, bez ohľadu na spôsob regulácie by systém automatického riadenia dodávky tepla mal obsahovať tieto hlavné prvky:

• primárne meracie zariadenia - snímače teploty, prietoku, tlaku, diferenčného tlaku;
• sekundárne meracie zariadenia;
• výkonné mechanizmy obsahujúce regulačné orgány a jednotky;
• mikroprocesorové ovládače;
• vykurovacie zariadenia (kotly, ohrievače, radiátory).

Snímače prívodu tepla ASR

Hlavné parametre dodávky tepla, ktoré sa udržiavajú v súlade s úlohou pomocou automatických riadiacich systémov, sú všeobecne známe.

Vo vykurovacích, ventilačných a teplovodných systémoch sa zvyčajne meria teplota, prietok, tlak, pokles tlaku. V niektorých systémoch sa meria tepelná záťaž. Metódy a metódy merania parametrov nosičov tepla sú tradičné.

Ryža. 2.3

Na obr. 2.3 sú zobrazené teplotné senzory švédskej firmy Tour a Anderson.

Automatické regulátory

Automatický regulátor je automatizačný nástroj, ktorý prijíma, zosilňuje a konvertuje vypínací signál regulovanej veličiny a cielene ovplyvňuje predmet regulácie.

V súčasnosti sa používajú najmä digitálne ovládače založené na mikroprocesoroch. V tomto prípade je zvyčajne v jednom mikroprocesorovom regulátore implementovaných niekoľko regulátorov pre systémy vykurovania, vetrania a zásobovania teplou vodou.

Väčšina domácich a zahraničných regulátorov pre systémy zásobovania teplom má rovnakú funkčnosť:

1. v závislosti od teploty vonkajšieho vzduchu regulátor zabezpečuje potrebnú teplotu nosiča tepla na vykurovanie budovy podľa harmonogramu vykurovania, pričom riadi regulačný ventil s elektrickým pohonom inštalovaným na potrubí vykurovacej siete;


2. automatické nastavenie vykurovacieho plánu sa vykonáva v súlade s potrebami konkrétneho objektu. Pre najefektívnejšieúspora tepla, harmonogram dodávky sa neustále upravuje s prihliadnutím na skutočné podmienky vykurovacieho bodu, klímu, tepelné straty miestnosti;


3. úspora nosiča tepla v noci je dosiahnutá vďaka dočasnému spôsobu regulácie. Zmena úlohy na čiastočný pokles chladiacej kvapaliny závisí od vonkajšej teploty, aby sa na jednej strane znížila spotreba tepla, na druhej strane nezamŕzalo a ráno sa miestnosť včas vyhriala. Zároveň sa automaticky vypočíta okamih zapnutia denného režimu vykurovania alebo intenzívneho vykurovania, aby sa v správnom čase dosiahla požadovaná teplota v miestnosti;


4. regulátory umožňujú zabezpečiť čo najnižšiu teplotu vratnej vody. To zabezpečuje ochranu systému pred zamrznutím;


5. vykoná sa automatická korekcia nastavená v systéme teplej vody. Pri nízkej spotrebe v systéme teplej vody pre domácnosť sú prípustné veľké odchýlky teploty (zvýšené pásmo necitlivosti). Vreteno ventilu sa tak nebude meniť príliš často a predĺži sa jeho životnosť. Keď sa zaťaženie zvýši, mŕtva zóna sa automaticky zníži a presnosť riadenia sa zvýši;


6. alarm sa spustí pri prekročení nastavených hodnôt. Zvyčajne sa generujú nasledujúce alarmy:
   • teplotný alarm, v prípade rozdielu medzi skutočnou a nastavenou teplotou;
   • v prípade poruchy prichádza alarm z čerpadla;
   • alarmový signál zo snímača tlaku v expanznej nádrži;
   • ak je zariadenie mimo prevádzky, spustí sa doživotný alarm pevný čas;
   • všeobecný alarm - ak regulátor zaregistroval jeden alebo viac alarmov;


7. parametre regulovaného objektu sa zaregistrujú a prenesú do počítača.

Ryža. 2.4

Na obr. Sú zobrazené 2.4 mikroprocesorové ovládače ECL-1000 od spoločnosti Danfoss.

regulátorov

Akčný člen je jedným z článkov automatických riadiacich systémov určených na priame ovplyvňovanie objektu regulácie. Vo všeobecnom prípade sa ovládacie zariadenie skladá z ovládacieho mechanizmu a regulačného telesa.

Ryža. 2.5

Aktuátor je hnacou časťou regulačného orgánu (obr. 2.5).

V automatických riadiacich systémoch dodávky tepla sa používajú najmä elektrické (elektromagnetické a elektromotorické).

Regulačný orgán je určený na zmenu toku hmoty alebo energie v objekte regulácie. Existujú dávkovacie a regulačné orgány škrtiacej klapky. Dávkovacie zariadenia zahŕňajú také zariadenia, ktoré menia prietok látky zmenou výkonu jednotiek (dávkovače, podávače, čerpadlá).

Ryža. 2.6

Regulátory škrtiacej klapky (obr. 2.6) sú premenlivý hydraulický odpor, ktorý mení rýchlosť prúdenia látky zmenou jej prietokovej plochy. Patria sem regulačné ventily, výťahy, sekundárne klapky, kohútiky atď.

Regulátory sa vyznačujú mnohými parametrami, z ktorých hlavné sú: prietok Kv, menovitý tlak Py, pokles tlaku na regulátore Dy a menovitý prietok Dy.

Okrem vyššie uvedených parametrov regulačného orgánu, ktoré určujú najmä ich konštrukciu a rozmery, existujú aj ďalšie charakteristiky, ktoré sa pri výbere regulačného orgánu zohľadňujú v závislosti od konkrétnych podmienok ich aplikácie.

Najdôležitejšia je prietoková charakteristika, ktorá určuje závislosť prietoku vo vzťahu k pohybu ventilu pri konštantnom poklese tlaku.

Regulačné ventily škrtiacej klapky sú zvyčajne profilované s lineárnou alebo rovnopercentnou prietokovou charakteristikou.

Pri lineárnej charakteristike šírky pásma je nárast šírky pásma úmerný prírastku pohybu brány.

Pri charakteristike šírky pásma rovnakého percenta je prírastok šírky pásma (keď sa zmení pohyb uzávierky) úmerný aktuálnej hodnote šírky pásma.

V prevádzkových podmienkach sa typ prietokovej charakteristiky mení v závislosti od poklesu tlaku na ventile. Pri asistencii sa regulačný ventil vyznačuje prietokovou charakteristikou, ktorá je závislosťou relatívneho prietoku média od stupňa otvorenia regulačného telesa.

Ako minimálna priepustnosť sa vyhodnocuje najmenšia hodnota priepustnosti, pri ktorej zostáva priepustná charakteristika v stanovenej tolerancii.

V mnohých prípadoch automatizácia výrobné procesy regulátor by mal mať široký rozsah šírky pásma, čo je pomer nominálnej šírky pásma k minimálnej šírke pásma.

Nevyhnutnou podmienkou pre spoľahlivú prevádzku automatického riadiaceho systému je správna voľba prietoková charakteristika regulačného ventilu.

Pre konkrétny systém je prietoková charakteristika určená hodnotami parametrov média prúdiaceho cez ventil a jeho prietokovou charakteristikou. Vo všeobecnosti sa prietoková charakteristika líši od prietokovej charakteristiky, pretože parametre média (hlavne tlak a tlaková strata) zvyčajne závisia od prietoku. Preto je úloha výberu preferovaných prietokových charakteristík regulačného ventilu rozdelená do dvoch etáp:

1. výber tvaru prietokovej charakteristiky zabezpečujúci stálosť súčiniteľa prenosu regulačného ventilu v celom rozsahu zaťažení;


2. výber tvaru prietokovej charakteristiky, ktorá poskytuje požadovaný tvar prietokovej charakteristiky pre dané parametre média.

Pri modernizácii systémov vykurovania, vetrania a zásobovania teplou vodou sa špecifikujú rozmery typickej siete, dostupný tlak a počiatočný tlak média, regulačný orgán sa volí tak, aby pri minimálnom prietoku ventilom bola strata v zodpovedá pretlaku média vyvinutého zdrojom a tvar prietokovej charakteristiky je blízky danému. Spôsob hydraulického výpočtu pri výbere regulačného ventilu je dosť namáhavý.

AUZhKH trust 42 v spolupráci so SUSU vyvinula program na výpočet a výber regulačných orgánov pre najbežnejšie systémy vykurovania a zásobovania teplou vodou.

Kruhové čerpadlá

Bez ohľadu na schému pripojenia tepelnej záťaže je v okruhu vykurovacieho systému inštalované obehové čerpadlo (obr. 2.7).

Ryža. 2.7. Kruhové čerpadlo (Grundfog).

Skladá sa z regulátora otáčok, elektromotora a samotného čerpadla. Moderné obehové čerpadlo je bezupchávkové čerpadlo s mokrým rotorom, ktoré si nevyžaduje údržbu. Motor je zvyčajne riadený elektronickým regulátorom otáčok navrhnutým na optimalizáciu výkonu čerpadla pracujúceho v podmienkach zvýšených vonkajších porúch ovplyvňujúcich vykurovací systém.

Činnosť obehového čerpadla je založená na závislosti tlaku od výkonu čerpadla a má spravidla kvadratický charakter.

Parametre obehového čerpadla:

• výkon;
• maximálny tlak;
• rýchlosť;
• rozsah rýchlosti.

AUZhKH trust 42 má potrebné informácie o výpočte a výbere obehových čerpadiel a vie poskytnúť potrebné rady.

Tepelné výmenníky

Najdôležitejšími prvkami zásobovania teplom sú výmenníky tepla. Existujú dva typy výmenníkov tepla: rúrkové a doskové. Zjednodušene povedané, rúrkový výmenník tepla môže byť reprezentovaný ako dve rúrky (jedna rúrka je vnútri druhej hrubá). Doskový výmenník tepla je kompaktný výmenník tepla namontovaný na vhodnom ráme z vlnitých dosiek s tesnením. Rúrkové a doskové výmenníky tepla sa používajú na zásobovanie teplou vodou, vykurovanie a vetranie. Hlavné parametre každého výmenníka tepla sú:

• moc;
• koeficient prestupu tepla;
• strata tlaku;
• maximálna prevádzková teplota;
• maximálny pracovný tlak;
• maximálny prietok.

Plášťové výmenníky tepla majú nízku účinnosť v dôsledku nízkych prietokov vody v rúrkach a medzikruží. To vedie k nízkym hodnotám súčiniteľa prestupu tepla a v dôsledku toho k neprimerane veľkým rozmerom. Počas prevádzky výmenníkov tepla sú možné značné usadeniny vo forme vodného kameňa a produktov korózie. V rúrkových výmenníkoch tepla je odstraňovanie usadenín veľmi ťažké.

V porovnaní s rúrkovými výmenníkmi tepla sa doskové výmenníky vyznačujú zvýšenou účinnosťou vďaka zlepšenému prenosu tepla medzi doskami, v ktorých prúdi turbulentné chladivo protiprúdne. Okrem toho je oprava výmenníka tepla pomerne jednoduchá a lacná.

Doskové výmenníky tepla úspešne riešia problémy prípravy teplej vody vo vykurovacích bodoch prakticky bez tepelných strát, preto sa dnes aktívne využívajú.

Princíp činnosti doskových výmenníkov tepla je nasledujúci. Kvapaliny zapojené do procesu prenosu tepla sa privádzajú cez dýzy do výmenníka tepla (obr. 2.8).

Ryža. 2.8

Špeciálnym spôsobom inštalované tesnenia zaisťujú distribúciu kvapalín v príslušných kanáloch, čím eliminujú možnosť zmiešavania tokov. Typ zvlnenia na doskách a konfigurácia kanála sú zvolené v súlade s požadovaným voľným priechodom medzi doskami, čím sú zaistené optimálne podmienky pre proces výmeny tepla.

Ryža. 2.9

Doskový výmenník tepla (obr. 2.9) pozostáva zo sady vlnitých kovových dosiek s otvormi v rohoch na prechod dvoch kvapalín. Každá doska je vybavená tesnením, ktoré obmedzuje priestor medzi doskami a zabezpečuje prúdenie tekutín v tomto kanáli. spotreba nosiča tepla, fyzikálne vlastnosti kvapaliny, strata tlaku a teplotné podmienky určujú počet a veľkosť dosiek. Ich zvlnený povrch prispieva k zvýšeniu turbulentného prúdenia. Zvlnenia, ktoré sa dotýkajú v pretínajúcich sa smeroch, podopierajú dosky, ktoré sú pod rôznymi tlakmi oboch chladív. aby sa zmenil priepustnosť(zvýšiť tepelnú záťaž), je potrebné do balenia výmenníka pridať určitý počet dosiek.

Zhrnutím vyššie uvedeného poznamenávame, že výhody doskových výmenníkov tepla sú:

• kompaktnosť. Doskové výmenníky tepla sú viac ako trikrát kompaktnejšie ako plášťové a rúrkové výmenníky tepla a viac ako šesťkrát ľahšie pri rovnakom výkone;
• jednoduchosť inštalácie. Výmenníky tepla nevyžadujú špeciálny základ;
• nízke náklady na údržbu. Vysoko turbulentné prúdenie má za následok nízky stupeň znečistenia. Nové modely výmenníkov tepla sú navrhnuté tak, aby čo najviac predĺžili dobu prevádzky, ktorá nevyžaduje opravu. Čistenie a kontrola zaberie málo času, pretože vo výmenníkoch tepla sa vyberie každá vykurovacia doska, ktorá sa môže čistiť jednotlivo;
• efektívne využitie tepelnej energie. Doskový výmenník tepla má vysoký koeficient prestupu tepla, prenáša teplo zo zdroja na spotrebiteľa s nízkymi stratami;
• spoľahlivosť;
• schopnosť výrazne zvýšiť tepelnú záťaž pridávaním určitú sumu taniere.

Teplotný režim budovy ako objekt regulácie

Pri opise technologických procesov sústavy zásobovania teplom využívajú návrhové schémy statiky, ktoré popisujú ustálené stavy a návrhové schémy dynamiky, ktoré popisujú prechodové stavy.

Konštrukčné schémy systému zásobovania teplom určujú vzťah medzi vstupnými a výstupnými vplyvmi na riadiaci objekt pri hlavných vnútorných a vonkajších poruchách.

Moderná budova je komplexný tepelný a energetický systém, preto sa zavádzajú zjednodušujúce predpoklady na popis teplotného režimu budovy.

• Pri viacpodlažných občianskych budovách sa lokalizuje časť budovy, pre ktorú sa robí výpočet. Keďže teplotný režim v budove sa mení v závislosti od podlahy, horizontálneho usporiadania priestorov, teplotný režim sa počíta pre jeden alebo viacero z najpriaznivejšie umiestnených priestorov.


• Výpočet prestupu tepla konvekciou v miestnosti vychádza z predpokladu, že teplota vzduchu je v každom časovom okamihu rovnaká v celom objeme miestnosti.


• Pri určovaní prestupu tepla vonkajšími krytmi sa predpokladá, že kryt alebo jeho charakteristická časť majú rovnakú teplotu v rovinách kolmých na smer prúdenia vzduchu. Potom bude proces prenosu tepla cez vonkajšie kryty opísaný jednorozmernou rovnicou vedenia tepla.


• Výpočet prestupu sálavého tepla v miestnosti umožňuje aj množstvo zjednodušení:

  a) vzduch v miestnosti považujeme za sálavé médium;
  b) zanedbávame viacnásobné odrazy žiarivých tokov od povrchov;
  c) zložité geometrické tvary sa nahrádzajú jednoduchšími.



• Parametre vonkajšej klímy:

  a) ak je teplotný režim priestorov vypočítaný pri extrémnych hodnotách vonkajších klimatických ukazovateľov, ktoré sú možné v danej oblasti, potom tepelná ochrana plotov a výkon mikroklimatického riadiaceho systému zabezpečia stabilnú údržbu špecifikované podmienky;
  b) ak prijmeme mäkšie požiadavky, potom v miestnosti v určitom časovom bode dôjde k odchýlkam od konštrukčných podmienok.

Preto pri priraďovaní konštrukčných charakteristík vonkajšej klímy je povinné brať do úvahy bezpečnosť vnútorných podmienok.

Špecialisti AUZhKH Trust 42 spolu s vedcami SUSU vyvinuli počítačový program na výpočet statických a dynamických prevádzkových režimov účastníckych priechodiek.

Ryža. 2.10

Na obr. 2.10 sú uvedené hlavné rušivé faktory pôsobiace na objekt regulácie (miestnosť). Zdroj tepla Q, vychádzajúci zo zdroja tepla, vykonáva funkcie regulácie na udržanie izbovej teploty T pom na výstupe z objektu. Vonkajšia teplota T nar, rýchlosť vetra V vietor, slnečné žiarenie J rad, vnútorné tepelné straty Q vo vnútri sú rušivé vplyvy. Všetky tieto efekty sú funkciami času a sú náhodné. Úlohu komplikuje skutočnosť, že procesy prenosu tepla sú nestacionárne a sú opísané diferenciálnymi rovnicami v parciálnych deriváciách.

Nižšie je uvedená zjednodušená výpočtová schéma vykurovacieho systému, ktorá presne popisuje statické tepelné pomery v budove a zároveň umožňuje kvalitatívne posúdiť vplyv hlavných porúch na dynamiku prestupu tepla, implementovať hlavné metódy regulácie procesy vykurovania priestorov.

V súčasnosti sa štúdie komplexných nelineárnych systémov (medzi ktoré patria procesy prenosu tepla vo vykurovanej miestnosti) realizujú pomocou metód matematického modelovania. Použitie výpočtovej techniky na štúdium dynamiky procesu vykurovania priestorov a možných metód riadenia je efektívna a pohodlná inžinierska metóda. Efektívnosť modelovania spočíva v tom, že dynamiku zložitého reálneho systému možno študovať pomocou relatívne jednoduchých aplikačných programov. Matematické modelovanie vám umožňuje skúmať systém s neustále sa meniacimi parametrami, ako aj rušivými vplyvmi. Obzvlášť cenné je použitie modelovacích softvérových balíkov na štúdium procesu vykurovania, pretože štúdium analytickými metódami sa ukazuje ako veľmi pracné a úplne nevhodné.

Ryža. 2.11

Na obr. Uvádza sa 2,11 fragmentov návrhová schéma statický režim vykurovacieho systému.

Na obrázku sú nasledujúce symboly:

1. t 1 (T n) - teplota sieťovej vody v prívodnom vedení elektrickej siete;
2. T n (t) - vonkajšia teplota;
3. U - zmiešavací pomer miešacej jednotky;
4. φ - relatívna spotreba sieťovej vody;
5. ΔT - návrhový teplotný rozdiel vo vykurovacom systéme;
6. δt je vypočítaný teplotný rozdiel vo vykurovacej sieti;
7. T in - vnútorná teplota vykurovaných priestorov;
8. G - spotreba sieťovej vody v mieste vykurovania;
9. D p - pokles tlaku vody vo vykurovacom systéme;
10. t - čas.

S účastníckym vstupom s inštalovaným zariadením pre danú vypočítanú vykurovaciu záťaž Q 0 a denný harmonogram odberu teplej vody Q r program umožňuje riešiť ktorúkoľvek z nasledujúcich úloh.

Pri ľubovoľnej vonkajšej teplote Tn:

• určiť vnútornú teplotu vykurovaného priestoru T in, pričom špecifikované sú prietok sieťovej vody alebo príkon G s a graf teploty v prívodnom potrubí;
• určiť spotrebu sieťovej vody pre vstup G c, potrebnú na zabezpečenie danej vnútornej teploty vykurovaných priestorov Tin so známym teplotným grafom vykurovacej siete;
• určiť požadovanú teplotu vody v prívodnom potrubí vykurovacej siete t 1 (graf teplôt siete) na zabezpečenie stanovenej vnútornej teploty vykurovaných miestností T in pri danom prietoku sieťovej vody G s. Tieto úlohy sú riešené pre akúkoľvek schému zapojenia vykurovacieho systému (závislá, nezávislá) a akúkoľvek schému pripojenia prívodu teplej vody (sériové, paralelné, zmiešané).

Okrem špecifikovaných parametrov sa zisťujú prietoky a teploty vody vo všetkých charakteristických bodoch schémy, prietoky tepla pre vykurovací systém a tepelné zaťaženia oboch stupňov ohrievača a tlakové straty nosičov tepla v nich. Program vám umožňuje vypočítať režimy vstupov predplatiteľov s akýmkoľvek typom výmenníkov tepla (plášť a rúrka alebo doska).

Ryža. 2.12

Na obr. 2.12 sú znázornené fragmenty konštrukčnej schémy dynamického režimu vykurovacieho systému.

Program na výpočet dynamického tepelného režimu budovy umožňuje účastníckym vstupom s vybraným zariadením pre dané návrhové vykurovacie zaťaženie Q 0 riešiť niektorú z nasledujúcich úloh:

• výpočet regulačnej schémy pre tepelný režim miestnosti podľa odchýlky jej vnútornej teploty;
• výpočet regulačnej schémy pre tepelný režim miestnosti podľa narušenia vonkajších parametrov;
• výpočet tepelného režimu budovy kvalitatívnymi, kvantitatívnymi a kombinovanými metódami regulácie;
• výpočet optimálneho regulátora s nelineárnymi statickými charakteristikami reálnych prvkov systému (snímače, regulačné ventily, výmenníky tepla a pod.);
• pri ľubovoľne časovo premennej vonkajšej teplote T n (t) je potrebné:
• určiť časovú zmenu vnútornej teploty vykurovaných priestorov T in;
• určiť časovú zmenu spotreby sieťovej vody pa príkon G s potrebnou na zabezpečenie danej vnútornej teploty vykurovaného priestoru Tin s ľubovoľným teplotným grafom vykurovacej siete;
• určiť časovú zmenu teploty vody v prívodnom potrubí vykurovacej siete t 1 (t).

Tieto úlohy sú riešené pre akúkoľvek schému zapojenia vykurovacieho systému (závislá, nezávislá) a akúkoľvek schému pripojenia prívodu teplej vody (sériové, paralelné, zmiešané).

Realizácia ASR pre dodávku tepla v bytových domoch

Ryža. 2.13

Na obr. 2.13 je schematický diagram automatického riadiaceho systému vykurovania a dodávky teplej vody v individuálnom vykurovacom bode (ITP) so závislým zapojením vykurovacieho systému a dvojstupňovou schémou ohrievačov teplej vody. Bol namontovaný AUZhKH trust 42, prešiel testami a prevádzkovými kontrolami. Tento systém použiteľné pre akúkoľvek schému zapojenia vykurovacích a teplovodných systémov tohto typu.

Hlavnou úlohou tohto systému je udržiavať danú závislosť zmeny spotreby sieťovej vody pre systém vykurovania a zásobovania teplou vodou od teploty vonkajšieho vzduchu.

Pripojenie vykurovacieho systému budovy k vykurovacím sieťam sa vykonáva podľa závislej schémy s miešaním čerpadla. Na prípravu teplej vody pre potreby zásobovania teplou vodou sa plánuje inštalácia doskových ohrievačov pripojených k vykurovacej sieti podľa zmiešanej dvojstupňovej schémy.

Vykurovací systém objektu je dvojrúrkový vertikálny systém so spodným rozvodom hlavných potrubí.

Systém automatického riadenia dodávky tepla budovy zahŕňa riešenia pre:

• na automatické riadenie prevádzky vonkajšieho okruhu zásobovania teplom;
• na automatické riadenie prevádzky vnútorného okruhu vykurovacieho systému budovy;
• vytvoriť režim pohodlia v priestoroch;
• pre automatické riadenie chodu výmenníka TÚV.

Vykurovací systém je vybavený mikroprocesorovým regulátorom teploty vody pre vykurovací okruh budovy (vnútorný okruh), doplnený snímačmi teploty a motorickým regulačným ventilom. Regulačné zariadenie zabezpečuje v závislosti od vonkajšej teploty vzduchu požadovanú teplotu chladiacej kvapaliny na vykurovanie objektu podľa vykurovacieho plánu, ovládaním regulačného ventilu s elektropohonom inštalovaným na priamom potrubí z vykurovacej siete. Na obmedzenie maximálnej teploty vratnej vody vrátenej do vykurovacej siete sa do mikroprocesorového regulátora privádza signál zo snímača teploty inštalovaného na potrubí vratnej vody do vykurovacej siete. Mikroprocesorový regulátor chráni vykurovací systém pred zamrznutím. Na udržanie konštantného diferenčného tlaku je na regulačnom ventile teploty umiestnený regulátor diferenčného tlaku.

Na automatické riadenie teploty vzduchu v priestoroch budovy projekt zabezpečuje termostaty na vykurovacích zariadeniach. Termoregulátory poskytujú komfort a šetria tepelnú energiu.

Na udržanie konštantného diferenčného tlaku medzi priamym a spätným potrubím vykurovacieho systému je nainštalovaný regulátor diferenčného tlaku.

Pre automatické riadenie chodu výmenníka tepla je na vykurovacej vode inštalovaný automatický regulátor teploty, ktorý mení dodávku vykurovacej vody v závislosti od teploty ohriatej vody vstupujúcej do systému TÚV.

V súlade s požiadavkami „Pravidiel účtovania tepelnej energie a nosiča tepla“ z roku 1995 sa na vstupe tepelnej siete do ITP vykonávalo komerčné účtovanie tepelnej energie pomocou merača tepla inštalovaného na prívodnom potrubí. z vykurovacej siete a merača objemu inštalovaného na vratnom potrubí do vykurovacej siete.

Merač tepla obsahuje:

• prietokomer;
• CPU;
• dva teplotné senzory.

Mikroprocesorový ovládač poskytuje indikáciu parametrov:

• množstvo tepla;
• množstvo chladiacej kvapaliny;
• teplota chladiacej kvapaliny;
• teplotný rozdiel;
• prevádzková doba merača tepla.

Všetky prvky automatických riadiacich systémov a dodávky teplej vody sa vyrábajú pomocou zariadení Danfoss.

Mikroprocesorový regulátor ECL 9600 je určený na riadenie teplotného režimu vody vo vykurovacích a teplovodných sústavách v dvoch nezávislých okruhoch a slúži na inštaláciu na vykurovacích miestach.

Regulátor má reléové výstupy na ovládanie regulačných ventilov a obehových čerpadiel.

Položky, ktoré sa majú pripojiť k ovládaču ECL 9600:

• snímač vonkajšej teploty vzduchu ESMT;
• snímač teploty na prívode chladiacej kvapaliny v cirkulačnom okruhu 2, ESMA/C/U;
• reverzný pohon regulačného ventilu radu AMB alebo AMV (220 V).

Okrem toho je možné voliteľne pripojiť nasledujúce prvky:

• snímač teploty vratnej vody z cirkulačného okruhu, ESMA/C/U;
• ESMR snímač vnútornej teploty vzduchu.

Mikroprocesorový ovládač ECL 9600 má vstavané analógové alebo digitálne časovače a LCD displej pre jednoduchú údržbu.

Zabudovaný indikátor slúži na vizuálne sledovanie parametrov a nastavovanie.

Keď je pripojený snímač vnútornej teploty vzduchu ESMR/F, teplota vykurovacieho média sa automaticky koriguje na prívode do vykurovacieho systému.

Regulátor môže obmedziť hodnotu teploty vratnej vody z cirkulačného okruhu v nadväzujúcom režime v závislosti od vonkajšej teploty (proporcionálne obmedzenie) alebo nastaviť konštantnú hodnotu pre maximálne alebo minimálne obmedzenie teploty vratnej vody z cirkulačného okruhu.

Funkcie komfortu a úspory tepla:

• zníženie teploty vo vykurovacom systéme v noci a v závislosti od vonkajšej teploty alebo podľa nastavenej hodnoty zníženia;
• možnosť prevádzky systému so zvýšeným výkonom po každom období poklesu teploty vo vykurovacom systéme (rýchle vykúrenie miestnosti);
• možnosť automatického vypnutia vykurovacieho systému pri určitej nastavenej vonkajšej teplote (letná odstávka);
• schopnosť pracovať s rôznymi typmi mechanizovaných pohonov regulačného ventilu;
• diaľkové ovládanie regulátor pomocou ESMF/ECA 9020.

Ochranné vlastnosti:

• obmedzenie maximálnych a minimálnych teplôt vody dodávanej do cirkulačného okruhu;
• ovládanie čerpadla, pravidelná promenáda v lete;
• ochrana vykurovacieho systému pred zamrznutím;
• možnosť pripojenia bezpečnostného termostatu.

Moderné vybavenie pre automatické riadiace systémy dodávky tepla

Poskytujú domáce a zahraničné firmy veľký výber moderné vybavenie automatické riadiace systémy dodávky tepla s takmer rovnakou funkčnosťou:

1. Ovládanie kúrenia:
   • Tlmenie vonkajšej teploty.
   • Pondelkový efekt.
   • Lineárne obmedzenia.
   • Limity teploty spiatočky.
   • Korekcia izbovej teploty.
   • Samoopravný rozvrh podávania.
   • Optimalizácia času spustenia.
   • Ekonomický režim v noci.


2. Správa TÚV:
   • Funkcia nízkej záťaže.
   • Limit teploty vratnej vody.
   • Samostatný časovač.


3. Ovládanie čerpadla:
   • Ochrana proti mrazu.
   • Vypnite čerpadlo.
   • Výmena čerpadla.


4. Budíky:
   • Z pumpy.
   • Teplota mrazu.
   • generál.

Súpravy zariadení na dodávku tepla od známych spoločností, Danfoss (Dánsko), Alfa Laval (Švédsko), Tour a Anderson (Švédsko), Raab Karcher (Nemecko), Honeywell (USA) vo všeobecnosti zahŕňajú nasledujúce nástroje a zariadenia na kontrolu a účtovníctvo systémov.

1. Zariadenia na automatizáciu vykurovacieho bodu budovy:
   


2. Zariadenia na meranie tepla.
   


3. Pomocné vybavenie.
   • Spätné ventily.
   • Na hermetické odstavenie stúpačiek a na vypúšťanie vody sú inštalované guľové ventily. Zároveň v otvorenom stave počas prevádzky systému guľové ventily prakticky nevytvárajú dodatočný odpor. Môžu byť inštalované aj na všetkých vetvách pri vstupe do budovy a na rozvodni.
   • Vypúšťacie guľové ventily.
   • Aby sa zabránilo vniknutiu vody do spätného potrubia z prívodného potrubia, keď je čerpadlo zastavené, je nainštalovaný spätný ventil.
   • Sieťový filter s guľovým ventilom na odtoku na vstupe do systému zabezpečuje čistenie vody z pevných suspenzií.
   • Automatické odvzdušňovacie otvory zabezpečujú automatické vypúšťanie vzduchu pri plnení vykurovacieho systému, ako aj počas prevádzky vykurovacieho systému.
   • Radiátory.
   • Konvektory.
   • Interkomy („Vika“ AUZhKH trust 42).

AUZhKH trust 42 analyzovaný funkčnosť zariadenia pre automatické riadiace systémy dodávky tepla najznámejších spoločností: Danfoss, Tour a Anderson, Honeywell. Pracovníci trustu vedia kvalifikovane poradiť pri implementácii zariadení týchto firiem.

Článok je venovaný využitiu SCADA systému Trace Mode na prevádzkové diaľkové ovládanie zariadení CZT v meste. Zariadenie, v ktorom sa realizoval opísaný projekt, sa nachádza na juhu regiónu Archangeľsk (mesto Velsk). Projekt zabezpečuje prevádzkové monitorovanie a riadenie procesu prípravy a distribúcie tepla na vykurovanie a zásobovanie teplou vodou životne dôležitých zariadení mesta.

CJSC SpetsTeploStroy, Jaroslavľ

Vyhlásenie problému a potrebné funkcie systému

Cieľom, pred ktorým stála naša spoločnosť, bolo vybudovanie hlavnej siete na vykurovanie veľkej časti mesta pokrokovými stavebnými metódami, kde sa na vybudovanie siete použili predizolované potrubia. Na tento účel bolo vybudovaných pätnásť kilometrov hlavných vykurovacích sietí a sedem miest ústredného kúrenia (KVET). Účel ústredne - pomocou prehriatej vody z GT-CHP (podľa harmonogramu 130/70 °С) pripravuje nosič tepla pre vnútroštvrťročné vykurovacie siete (podľa harmonogramu 95/70 °С) a ohrieva vodu až na 60 °С pre potreby zásobovania teplou úžitkovou vodou (zásobovanie teplou vodou), TsTP funguje na nezávislej, uzavretej schéme.

Pri zadávaní úlohy boli zohľadnené mnohé požiadavky, ktoré zabezpečujú energeticky úsporný princíp prevádzky KGJ. Tu sú niektoré z najdôležitejších:

Vykonávať reguláciu vykurovacieho systému v závislosti od počasia;

Udržiavať parametre TÚV na danej úrovni (teplota t, tlak P, prietok G);

Udržiavajte na danej úrovni parametre chladiacej kvapaliny na vykurovanie (teplota t, tlak P, prietok G);

Obchodné meranie tepelnej energie a nosiča tepla organizovať v súlade s platnými predpismi normatívne dokumenty(ND);

Zabezpečte čerpadlá ATS (automatický prenos rezervy) (sieť a zásobovanie teplou vodou) s vyrovnaním zdroja motora;

Vykonajte opravu hlavných parametrov podľa kalendára a hodín reálneho času;

Vykonajte pravidelný prenos údajov do riadiacej miestnosti;

Vykonávať diagnostiku meracích prístrojov a prevádzkových zariadení;

Nedostatok personálu v službe na centrále ústredného kúrenia;

Monitorujte a okamžite informujte personál údržby o výskyte núdzových situácií.

V dôsledku týchto požiadaviek boli určené funkcie vytváraného prevádzkovo-diaľkového riadiaceho systému. Boli vybrané hlavné a pomocné prostriedky automatizácie a prenosu dát. Na zabezpečenie prevádzkyschopnosti systému ako celku bol zvolený SCADA systém.

Potrebné a postačujúce funkcie systému:

1_Informačné funkcie:

Meranie a kontrola technologických parametrov;

Signalizácia a registrácia odchýlok parametrov od stanovených limitov;

Vytváranie a vydávanie prevádzkových údajov personálu;

Archivácia a prezeranie histórie parametrov.

2_Ovládacie funkcie:

Automatická regulácia dôležitých parametrov procesu;

Diaľkové ovládanie periférnych zariadení (čerpadlá);

Technologická ochrana a blokovanie.

3_Servisné funkcie:

Autodiagnostika softvérového a hardvérového komplexu v reálnom čase;

Prenos dát do dispečingu podľa plánu, na požiadanie a pri výskyte pohotovostna situacia;

Testovanie prevádzkyschopnosti a správneho fungovania výpočtových zariadení a vstupno/výstupných kanálov.

Čo ovplyvnilo výber automatizačných nástrojov

a softvér?

Výber základných automatizačných nástrojov bol založený najmä na troch faktoroch – tým je cena, spoľahlivosť a univerzálnosť nastavení a programovania. Pre samostatnú prácu v centrále ústredného kúrenia a pre prenos dát boli teda zvolené voľne programovateľné regulátory série PCD2-PCD3 od Saia-Burgess. Na vytvorenie dispečingu bol zvolený domáci SCADA systém Trace Mode 6. Pre prenos dát bolo rozhodnuté použiť bežný celulárna komunikácia: používať bežný hlasový kanál na prenos dát a SMS správy na rýchle informovanie personálu o vzniku núdzových situácií.

Aký je princíp fungovania systému

a vlastnosti implementácie kontroly v režime sledovania?

Rovnako ako v mnohých podobných systémoch sú riadiace funkcie pre priamy vplyv na regulačné mechanizmy zverené nižšej úrovni a riadenie celého systému ako celku je prenesené na vyššiu. Zámerne vynechávam popis práce nižšej úrovne (ovládačov) a procesu prenosu dát a prejdem rovno k popisu tej hornej.

Pre jednoduché používanie je dispečing vybavený osobným počítačom (PC) s dvoma monitormi. Údaje zo všetkých bodov sa zhromažďujú na dispečerskom ovládači a prenášajú sa cez rozhranie RS-232 na OPC server bežiaci na PC. Projekt je implementovaný v režime sledovania verzie 6 a je navrhnutý pre 2048 kanálov. Toto je prvá etapa implementácie opísaného systému.

Charakteristickým rysom implementácie úlohy v režime sledovania je pokus o vytvorenie rozhrania s viacerými oknami so schopnosťou monitorovať proces dodávky tepla v režime on-line, a to na diagrame mesta aj na mnemotechnických diagramoch vykurovacích bodov. . Využitie viacokenného rozhrania umožňuje riešiť problémy so zobrazovaním veľkého množstva informácií na dispečerskom displeji, ktoré by malo byť dostatočné a zároveň nie nadbytočné. Princíp rozhrania s viacerými oknami vám umožňuje mať prístup k akýmkoľvek procesným parametrom v súlade s hierarchická štruktúra okná. To tiež zjednodušuje implementáciu systému v zariadení, pretože takéto rozhranie vzhľad veľmi podobný rozšíreným produktom rodiny Microsoft a má podobnú výbavu menu a panely nástrojov, ktoré pozná každý používateľ osobného počítača.

Na obr. 1 zobrazuje hlavnú obrazovku systému. Schematicky zobrazuje hlavnú vykurovaciu sieť s uvedením zdroja tepla (KVET) a bodov ústredného vykurovania (od prvého po siedmy). Na obrazovke sa zobrazujú informácie o vzniku havarijných situácií na zariadeniach, aktuálna vonkajšia teplota vzduchu, dátum a čas posledného prenosu dát z každého bodu. Objekty zásobovania teplom sú vybavené kontextovými nápovedami. Keď nastane abnormálna situácia, objekt na diagrame začne „blikať“ a v správe o alarme sa vedľa dátumu a času prenosu údajov zobrazí záznam udalosti a červený blikajúci indikátor. Je možné zobraziť zväčšené tepelné parametre pre KGJ a pre celú tepelnú sieť ako celok. Za týmto účelom deaktivujte zobrazenie zoznamu hlásení alarmov a varovaní (tlačidlo „OTiP“).

Ryža. 1. Hlavná obrazovka systému. Schéma umiestnenia zariadení na dodávku tepla v meste Velsk

Existujú dva spôsoby, ako prejsť na mnemotechnickú schému vykurovacieho bodu - musíte kliknúť na ikonu na mape mesta alebo na tlačidlo s nápisom vykurovacieho bodu.

Na druhej obrazovke sa otvorí mnemotechnická schéma rozvodne. To sa robí pre pohodlie monitorovania špecifickej situácie na centrále ústredného kúrenia, ako aj pre monitorovanie celkového stavu systému. Na týchto obrazovkách sú v reálnom čase vizualizované všetky ovládané a nastaviteľné parametre, vrátane parametrov, ktoré sú odčítané z meračov tepla. Všetky technologické zariadenia a meracie prístroje sú opatrené kontextovými nápovedami v súlade s technickou dokumentáciou.

Obraz zariadení a automatizačných prostriedkov na mnemotechnickom diagrame sa čo najviac približuje skutočnému pohľadu.

Na ďalšej úrovni rozhrania s viacerými oknami môžete priamo riadiť proces prenosu tepla, meniť nastavenia, zobrazovať charakteristiky prevádzkových zariadení a sledovať parametre v reálnom čase s históriou zmien.

Na obr. 2 je znázornené rozhranie obrazovky na prezeranie a správu hlavných automatizačných nástrojov (riadiaci regulátor a merač tepla). Na obrazovke správy kontroléra je možné meniť telefónne čísla na odosielanie SMS správ, zakázať alebo povoliť zasielanie núdzových a informačných správ, kontrolovať frekvenciu a množstvo prenosu dát a nastavovať parametre pre autodiagnostiku meracích prístrojov. Na obrazovke merača tepla môžete prezerať všetky nastavenia, meniť dostupné nastavenia a ovládať režim výmeny údajov s regulátorom.

Ryža. 2. Ovládacie obrazovky pre kalkulačku tepla Vzlet TSRV a regulátor PCD253

Na obr. 3 sú zobrazené vysúvacie panely pre ovládacie zariadenia (regulačný ventil a skupiny čerpadiel). Zobrazuje aktuálny stav tohto zariadenia, podrobnosti o chybách a niektoré parametre potrebné na autodiagnostiku a overenie. Takže pre čerpadlá sú tlak pri chode nasucho, MTBF a oneskorenie spustenia veľmi dôležité parametre.

Ryža. 3. Ovládací panel pre skupiny čerpadiel a regulačný ventil

Na obr. 4 sú zobrazené obrazovky pre sledovanie parametrov a regulačných slučiek v grafickej podobe s možnosťou zobrazenia histórie zmien. Všetky riadené parametre výmenníkovej stanice sú zobrazené na obrazovke parametrov. Sú zoskupené podľa fyzikálneho významu (teplota, tlak, prietok, množstvo tepla, tepelný výkon, osvetlenie). Všetky regulačné slučky parametrov sa zobrazujú na obrazovke regulačných slučiek a zobrazuje sa aktuálna hodnota parametra vzhľadom na mŕtvu zónu, polohu ventilu a zvolený zákon regulácie. Všetky tieto údaje na obrazovkách sú rozdelené na stránky, podobne ako všeobecne akceptovaný dizajn v aplikáciách Windows.

Ryža. 4. Obrazovky pre grafické zobrazenie parametrov a regulačných slučiek

Všetky obrazovky je možné presúvať po priestore dvoch monitorov a zároveň vykonávať viacero úloh súčasne. Všetky potrebné parametre pre bezproblémovú prevádzku rozvodu tepla sú dostupné v reálnom čase.

Ako dlho bol systém vo vývoji?koľko tam bolo vývojárov?

Základná časť dispečerského a riadiaceho systému v Trace Mode bola vyvinutá v priebehu jedného mesiaca autorom tohto článku a spustená v meste Velsk. Na obr. je prezentovaná fotografia z dočasného dispečingu, kde je systém inštalovaný a prebieha skúšobná prevádzka. Momentálne naša organizácia uvádza do prevádzky ešte jedno vykurovacie miesto a núdzový zdroj tepla. Práve v týchto zariadeniach sa navrhuje špeciálna dozorňa. Po jeho uvedení do prevádzky bude do systému zaradených všetkých osem vykurovacích bodov.

Ryža. 5. Dočasné pracovisko dispečer

Pri prevádzke automatizovaného systému riadenia procesov vznikajú rôzne pripomienky a priania zo strany dispečingu. Neustále teda prebieha proces aktualizácie systému s cieľom zlepšiť prevádzkové vlastnosti a pohodlie dispečera.

Aký je efekt zavedenia takéhoto systému riadenia?

Výhody a nevýhody

Autor si v tomto článku nekladie za úlohu hodnotiť ekonomický efekt zavedenia systému manažérstva v číslach. Úspory sú však zrejmé z dôvodu zníženia počtu zamestnancov podieľajúcich sa na údržbe systému a výrazného zníženia počtu nehôd. Okrem toho je zrejmý vplyv na životné prostredie. Treba tiež poznamenať, že zavedenie takéhoto systému umožňuje rýchlo reagovať a eliminovať situácie, ktoré môžu viesť k nepredvídaným následkom. Doba návratnosti celého komplexu prác (výstavba vykurovacieho a vykurovacieho telesa, montáž a uvedenie do prevádzky, automatizácia a dispečing) pre zákazníka bude 5-6 rokov.

Výhody fungujúceho riadiaceho systému možno uviesť:

Viditeľnosť prezentácie informácií na grafický obrázok objekt;

Čo sa týka animačných prvkov, tie boli do projektu pridané špeciálnym spôsobom, aby sa zlepšil vizuálny efekt sledovania programu.

Perspektívy rozvoja systému

Siemens je uznávaným svetovým lídrom vo vývoji systémov pre energetický sektor, vrátane systémov vykurovania a zásobovania vodou. Robí to jedno z oddelení. Siemens - Building Technologies – „Automatizácia a bezpečnosť budov“. Spoločnosť ponúka celý rad zariadení a algoritmov pre automatizáciu kotolní, kotolní a čerpacích staníc.

1. Štruktúra vykurovacieho systému

Siemens ponúka kompletné riešenie pre tvorbu jednotný systém riadenie mestských systémov zásobovania teplom a vodou. Komplexnosť prístupu spočíva v tom, že zákazníkom je ponúkané všetko, počnúc hydraulickými výpočtami systémov zásobovania teplom a vodou a končiac komunikačnými a dispečerskými systémami. Implementácia tohto prístupu je zabezpečená nahromadenými skúsenosťami špecialistov spoločnosti, získanými v r rozdielne krajiny po celom svete pri realizácii rôznych projektov v oblasti vykurovacích systémov pre veľké mestá strednej a východnej Európy. Tento článok pojednáva o štruktúrach systémov zásobovania teplom, princípoch a riadiacich algoritmoch, ktoré boli implementované pri realizácii týchto projektov.

Systémy zásobovania teplom sú postavené hlavne podľa 3-stupňovej schémy, ktorej časti sú:

1. Zdroje tepla rôznych typov, vzájomne prepojené do jedného slučkového systému

2. Body ústredného kúrenia (CHP) pripojené k hlavným vykurovacím sieťam s vysokou teplotou nosiča tepla (130 ... 150 ° C). V centrále ústredného kúrenia sa teplota postupne znižuje na maximálnu teplotu 110°C, podľa potreby ITP. Pre malé systémy môže chýbať úroveň centrálnych vykurovacích bodov.

3. Príjem jednotlivých vykurovacích bodov termálna energia zo stanice ústredného kúrenia a zabezpečenie dodávky tepla do zariadenia.

Hlavnou črtou riešení Siemens je, že celý systém je založený na princípe 2-rúrkového rozvodu, čo je najlepší technický a ekonomický kompromis. Toto riešenie umožňuje znížiť tepelné straty a spotrebu elektrickej energie v porovnaní so 4-rúrkovými alebo 1-rúrkovými systémami s otvoreným odberom vody, ktoré sú široko používané v Rusku, investície do modernizácie ktorých bez zmeny ich štruktúry nie sú efektívne. Náklady na údržbu takýchto systémov neustále rastú. Ekonomický efekt je pritom hlavným kritériom účelnosti rozvoja a technického zdokonaľovania systému. Pri konštrukcii nových systémov by sa samozrejme mali prijať optimálne riešenia, ktoré boli overené v praxi. Ak hovoríme o generálnej oprave systému zásobovania teplom neoptimálnej štruktúry, je ekonomicky výhodné prejsť na 2-rúrkový systém s individuálnymi vykurovacími bodmi v každom dome.

Pri poskytovaní tepla a teplej vody odberateľom vznikajú správcovskej spoločnosti fixné náklady, ktorých štruktúra vyzerá nasledujúcim spôsobom:

Náklady na výrobu tepla pre spotrebu;

straty v zdrojoch tepla v dôsledku nedokonalých spôsobov výroby tepla;

tepelné straty vo vykurovacích rozvodoch;

R náklady na elektrinu.

Každý z týchto komponentov môže byť redukovaný optimálnym riadením a využitím moderných automatizačných nástrojov na každej úrovni.

2. Zdroje tepla

Je známe, že pre vykurovacie systémy sú preferované veľké zdroje KVET alebo tie, v ktorých je teplo sekundárnym produktom, ako sú priemyselné procesy. Na základe takýchto princípov sa zrodila myšlienka diaľkového vykurovania. Ako záložné zdroje tepla sa používajú kotly na rôzne druhy paliva. plynové turbíny A tak ďalej. Ak plynové kotly slúžia ako hlavný zdroj tepla, musia pracovať s automatickou optimalizáciou spaľovacieho procesu. Len tak možno dosiahnuť úspory a znížiť emisie v porovnaní s distribuovanou výrobou tepla v každom dome.

3. Čerpacie stanice

Teplo zo zdrojov tepla sa prenáša do hlavných vykurovacích sietí. Nosič tepla je prečerpávaný sieťovými čerpadlami, ktoré pracujú nepretržite. Preto je potrebné venovať osobitnú pozornosť výberu a prevádzke čerpadiel. Prevádzkový režim čerpadla závisí od režimov vykurovacích bodov. Zníženie prietoku v CHP má za následok nežiaduce zvýšenie dopravnej výšky čerpadla (čerpadiel). Zvýšenie tlaku negatívne ovplyvňuje všetky komponenty systému. V najlepšom prípade sa zvyšuje iba hydraulický hluk. V oboch prípadoch sa plytvá elektrickou energiou. Za týchto podmienok je zabezpečený bezpodmienečný ekonomický efekt s frekvenčným riadením čerpadiel. Používajú sa rôzne riadiace algoritmy. V základnej schéme regulátor udržiava konštantný diferenčný tlak na čerpadle zmenou otáčok. Vzhľadom na to, že s poklesom prietoku chladiva sa znižujú tlakové straty vo vedení (kvadratická závislosť), je možné znížiť aj žiadanú hodnotu (požadovanú hodnotu) poklesu tlaku. Toto riadenie čerpadiel sa nazýva proporcionálne a umožňuje ďalej znižovať náklady na prevádzku čerpadla. Efektívnejšie riadenie čerpadiel s korekciou úlohy „vzdialeným bodom“. V tomto prípade sa meria pokles tlaku na koncových bodoch hlavných sietí. Aktuálne hodnoty diferenčného tlaku kompenzujú tlaky na čerpacej stanici.

4. Body ústredného kúrenia (CHP)

Systémy ústredného kúrenia zohrávajú v moderných vykurovacích systémoch veľmi dôležitú úlohu. Energeticky úsporný systém zásobovania teplom by mal fungovať s využitím jednotlivých tepelných bodov. Neznamená to však, že ústredné kúrenia budú zatvorené: fungujú ako hydraulický stabilizátor a zároveň rozdeľujú systém zásobovania teplom na samostatné podsystémy. V prípade použitia ITP sú zo stanice ústredného kúrenia vylúčené systémy centrálneho zásobovania teplou vodou. Cez centrálu ústredného kúrenia zároveň prechádzajú len 2 potrubia oddelené výmenníkom tepla, ktorý oddeľuje systém hlavných trás od systému ITP. Systém ITP tak môže pracovať s inými teplotami chladiacej kvapaliny, ako aj s nižšími dynamickými tlakmi. To zaručuje stabilnú prevádzku ITP a zároveň so sebou prináša zníženie investícií do ITP. Teplota prívodu z KGJ sa koriguje v súlade s teplotným harmonogramom podľa vonkajšej teploty s prihliadnutím na letné obmedzenie, ktoré závisí od potreby systému TÚV v KGJ. Je to o o predbežnej úprave parametrov chladiacej kvapaliny, ktorá umožňuje znížiť tepelné straty v sekundárnych trasách, ako aj zvýšiť životnosť komponentov tepelnej automatizácie v ITP.

5. Jednotlivé vykurovacie body (ITP)

Prevádzka ITP ovplyvňuje účinnosť celého systému zásobovania teplom. ITP je strategicky dôležitou súčasťou systému zásobovania teplom. Prechod zo 4-rúrkového systému na moderný 2-rúrkový je spojený s určitými ťažkosťami. Po prvé to znamená potrebu investícií a po druhé, bez určitého „know-how“ môže zavedenie ITP naopak zvýšiť súčasné náklady správcovská spoločnosť. Princíp činnosti ITP spočíva v tom, že vykurovací bod je umiestnený priamo v objekte, ktorý je vykurovaný a na ktorý sa pripravuje horúca voda. Súčasne sú k budove pripojené iba 3 potrubia: 2 pre chladiacu kvapalinu a 1 pre prívod studenej vody. Zjednoduší sa tak štruktúra potrubí systému a pri plánovanej oprave trás dochádza okamžite k úsporám na kladení potrubí.

5.1. Ovládanie vykurovacieho okruhu

Regulátor ITP riadi tepelný výkon vykurovacieho systému zmenou teploty chladiacej kvapaliny. Požadovaná hodnota teploty vykurovania sa určuje z vonkajšej teploty a krivky vykurovania (regulácia podľa počasia). Vykurovacia krivka sa určuje s prihliadnutím na zotrvačnosť budovy.

5.2. Stavebná zotrvačnosť

Zotrvačnosť budov má významný vplyv na výsledok regulácie vykurovania podľa počasia. Moderný kontrolór ITP musí s týmto ovplyvňujúcim faktorom počítať. Zotrvačnosť budovy je určená hodnotou časovej konštanty budovy, ktorá sa pohybuje od 10 hodín pre panelové domy do 35 hodín pre murované domy. Regulátor IHS na základe časovej konštanty objektu určuje takzvanú „kombinovanú“ vonkajšiu teplotu, ktorá sa používa ako korekčný signál v systéme automatickej regulácie teploty vykurovacej vody.

5.3. sila vetra

Vietor výrazne ovplyvňuje teplotu v miestnosti, najmä vo výškových budovách umiestnených na otvorených priestranstvách. Algoritmus na korekciu teploty vody na vykurovanie, berúc do úvahy vplyv vetra, poskytuje až 10% úsporu tepelnej energie.

5.4 Obmedzenie teploty spiatočky

Všetky vyššie opísané typy regulácie nepriamo ovplyvňujú zníženie teploty vratnej vody. Táto teplota je hlavným ukazovateľom ekonomickej prevádzky vykurovacieho systému. Pri rôznych režimoch prevádzky IHS je možné pomocou obmedzovacích funkcií znížiť teplotu vratnej vody. Všetky obmedzujúce funkcie však spôsobujú odchýlky od podmienok pohodlia a ich použitie musí byť podložené štúdiou uskutočniteľnosti. V nezávislých schémach pripojenia vykurovacieho okruhu by pri ekonomickej prevádzke výmenníka tepla nemal teplotný rozdiel medzi vratnou vodou primárneho okruhu a vykurovacieho okruhu prekročiť 5 ° C. Hospodárnosť je zabezpečená funkciou dynamického obmedzenia teploty vratnej vody ( DRT – rozdiel vratnej teploty ): pri prekročení nastavenej hodnoty rozdielu teplôt spiatočky medzi primárnym okruhom a vykurovacím okruhom regulátor zníži prietok vykurovacieho média v primárnom okruhu. Súčasne klesá aj špičkové zaťaženie (obr. 1).

1. Rozdelenie tepelnej záťaže odberateľov tepelnej energie v sústave zásobovania teplom medzi zdroje tepelnej energie dodávajúce tepelnú energiu v tejto sústave zásobovania teplom vykonáva orgán oprávnený podľa tohto federálny zákon na schválenie schémy dodávky tepla každoročnými zmenami schémy dodávky tepla.

2. Za účelom rozloženia tepelnej záťaže odberateľov tepelnej energie sú všetky organizácie zásobujúce teplo, ktoré vlastnia zdroje tepelnej energie v tomto systéme zásobovania teplom povinné predložiť orgánu oprávnenému podľa tohto spolkového zákona na schválenie schémy zásobovania teplom. , aplikácia obsahujúca informácie:

1) o množstve tepelnej energie, ktorú sa organizácia zásobovania teplom zaväzuje dodávať spotrebiteľom a organizáciám zásobovania teplom v tomto systéme zásobovania teplom;

2) o výške kapacity zdrojov tepelnej energie, ktoré sa organizácia zásobovania teplom zaväzuje podporovať;

3) o aktuálnych tarifách v oblasti dodávky tepla a predpokladaných špecifických variabilných nákladoch na výrobu tepelnej energie, nosiča tepla a údržbu energie.

3. Schéma dodávky tepla by mala definovať podmienky, za ktorých je možné dodávať tepelnú energiu odberateľom z rôznych zdrojov tepelnej energie pri zachovaní spoľahlivosti dodávky tepla. Za takýchto podmienok sa rozloženie tepelného zaťaženia medzi zdrojmi tepelnej energie uskutočňuje konkurenčný základ v súlade s kritériom minimálnych merných variabilných nákladov na výrobu tepelnej energie zdrojmi tepelnej energie, stanovenými v súlade s postupom ustanoveným cenovými základmi v oblasti dodávky tepla schválenými vládou Ruská federácia, na základe žiadostí organizácií, ktoré vlastnia zdroje tepelnej energie, a noriem zohľadnených pri regulácii taríf v oblasti dodávky tepla za zodpovedajúce obdobie regulácie.

4. Ak organizácia zásobovania teplom nesúhlasí s rozložením tepelnej záťaže vykonaným v schéme zásobovania teplom, má právo odvolať sa proti rozhodnutiu o takomto rozložení, ktoré vydal orgán oprávnený podľa tohto spolkového zákona na schvaľuje schému dodávky tepla federálnemu výkonnému orgánu poverenému vládou Ruskej federácie.

5. Organizácie zásobujúce teplo a organizácie tepelnej siete, ktoré pôsobia v tej istej sústave zásobovania teplom, sú povinné každoročne pred začiatkom vykurovacieho obdobia medzi sebou uzavrieť dohodu o riadení sústavy zásobovania teplom v súlade s pravidlami organizácie tepla. dodávka schválená vládou Ruskej federácie.

6. Predmetom dohody uvedenej v časti 5 tohto článku je postup pri vzájomných úkonoch na zabezpečenie fungovania sústavy zásobovania teplom v súlade s požiadavkami tohto spolkového zákona. Povinné podmienky tejto zmluvy sú:

1) určenie podriadenosti dispečerských služieb organizácií zásobovania teplom a organizácií tepelnej siete, postup ich interakcie;

2) postup organizácie úpravy tepelných sietí a regulácie prevádzky systému zásobovania teplom;

3) postup pri zabezpečovaní prístupu zmluvných strán dohody alebo po vzájomnej dohode zmluvných strán inej organizácii k tepelným sieťam na úpravu tepelných sietí a reguláciu prevádzky sústavy zásobovania teplom;

4) postup interakcie medzi organizáciami zásobovania teplom a organizáciami tepelnej siete v núdzové situácie a núdzové situácie.

7. Ak organizácie zásobovania teplom a organizácie tepelnej siete neuzavreli dohodu uvedenú v tomto článku, postup pri správe sústavy zásobovania teplom sa riadi dohodou uzavretou na predchádzajúce vykurovacie obdobie, a ak takáto dohoda nebola uzavretá skôr, špecifikovaný postup stanoví orgán oprávnený podľa tohto spolkového zákona na schválenie schémy zásobovania teplom.

V rámci dodávky zariadení rozvádzačov boli dodané silové skrine a riadiace skrine pre dva objekty (ITP). Pre príjem a distribúciu elektriny vo vykurovacích bodoch slúžia vstupno-rozvodné zariadenia pozostávajúce z piatich panelov (spolu 10 panelov). Vo vstupných paneloch sú inštalované spínacie spínače, zvodiče prepätia, ampérmetre a voltmetre. Panely ATS v ITP1 a ITP2 sú realizované na báze automatických prenosových jednotiek. Ochranné a spínacie zariadenia (stykače, softštartéry, tlačidlá a svietidlá) sú inštalované v rozvodných paneloch ASU technologické vybavenie tepelné body. Všetky ističe sú vybavené stavovými kontaktmi signalizujúcimi núdzové vypnutie. Tieto informácie sa prenášajú do ovládačov inštalovaných v automatizačných skriniach.

Na ovládanie a riadenie zariadenia sa používajú ovládače OWEN PLC110. Pripájajú sa k vstupno/výstupným modulom ARIES MV110-224.16DN, MV110-224.8A, MU110-224.6U, ako aj k operátorským dotykovým panelom.

Chladivo sa zavádza priamo do miestnosti ITP. Zásobovanie teplou vodou, vykurovanie a zásobovanie teplom ohrievačov vzduchu vzduchotechnických systémov sa vykonáva s korekciou podľa vonkajšej teploty vzduchu.

Zobrazovanie technologických parametrov, havárií, stavu zariadení a dispečerské riadenie ITP je realizované z pracoviska dispečerov v integrovanom centrálnom dispečingu budovy. Na dispečerskom serveri je uložený archív technologických parametrov, havárií a stavu ITP zariadení.

Automatizácia vykurovacích bodov zabezpečuje:

• udržiavanie teploty chladiacej kvapaliny dodávanej do vykurovacích a ventilačných systémov v súlade s teplotným harmonogramom;
• udržiavanie teploty vody v systéme TÚV pri dodávke spotrebiteľom;
• programovanie rôznych teplotné podmienky podľa hodín dňa, dní v týždni a štátne sviatky;
• kontrola dodržiavania hodnôt parametrov určených technologickým algoritmom, podpora limitov technologických a havarijných parametrov;
• regulácia teploty nosiča tepla vráteného do vykurovacej siete systému zásobovania teplom podľa špecifikácie teplotný graf;
• meranie vonkajšej teploty vzduchu;
• udržiavanie daného poklesu tlaku medzi prívodným a spätným potrubím ventilačných a vykurovacích systémov;
• riadenie obehových čerpadiel podľa daného algoritmu:
  • zapnutie/vypnutie;
  • riadenie čerpacích zariadení s frekvenčnými pohonmi podľa signálov z PLC inštalovaných v automatizačných skriniach;
  • periodické prepínanie hlavného / rezervného na zabezpečenie rovnakého prevádzkového času;
  • automatický núdzový prenos do pohotovostného čerpadla podľa ovládania snímača diferenčného tlaku;
  • automatické udržiavanie daného diferenčného tlaku v systémoch spotreby tepla.
• ovládanie regulačných ventilov nosiča tepla v okruhoch primárnych spotrebiteľov;
• ovládanie čerpadiel a ventilov pre napájacie okruhy vykurovania a ventilácie;
• nastavenie hodnôt technologických a havarijných parametrov prostredníctvom dispečerského systému;
• ovládanie drenážnych čerpadiel;
• kontrola stavu elektrických vstupov podľa fáz;
• synchronizácia času kontrolóra so spoločným časom dispečerského systému (SOEV);
• spustenie zariadenia po obnovení napájania v súlade s daným algoritmom;
• zasielanie núdzových správ na dispečerský systém.

Výmena informácií medzi riadiacimi jednotkami automatizácie a špičková úroveň(Pracovná stanica so špecializovaným dispečerským softvérom MasterSCADA) prebieha pomocou protokolu Modbus/TCP.