Sistem upravljanja toplotnim sistemom. Industrijski analitički sistem upravljanja snabdevanjem toplotom ACS „Heat. Informacioni aspekt izgradnje automatizovanog sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom

Važna javna usluga u savremenim gradovima je snabdevanje toplotom. Sistem snabdijevanja toplotom služi za zadovoljavanje potreba stanovništva za uslugama grijanja u stambenim i javnim zgradama, toplom vodom (grijanje vode) i ventilacijom.

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

Gradski sistemi za snabdevanje toplotom klasifikovani su prema sledećim kriterijumima:

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

By stepen centralizacije razlikuju se zalihe grijanja dvije glavne vrste:

• 1) centralizovani sistemi za snabdevanje toplotom, koji su razvijeni u gradovima i područjima sa pretežno višespratnim zgradama. Među njima izdvajamo: visoko organizovano centralizovano snabdevanje toplotom zasnovano na kombinovanoj proizvodnji toplotne i električne energije u termoelektranama - daljinsko grejanje i centralizovano snabdevanje toplotom iz daljinskog grejanja i kotlarnica industrijskog grejanja;
• 2) decentralizovano snabdevanje toplotom iz malih kućnih kotlovskih instalacija (dograđenih, podrumskih, krovnih), individualnih grejnih uređaja i dr.; Istovremeno, ne postoje mreže grijanja i povezani gubici toplinske energije.

By vrsta rashladne tečnosti Postoje sistemi za opskrbu parom i vodom. U sistemima parnog grijanja, pregrijana para djeluje kao rashladno sredstvo. Ovi sistemi se uglavnom koriste u tehnološke svrhe u industriji i proizvodnji električne energije. Zbog povećane opasnosti tokom rada, praktično se ne koriste za potrebe opskrbe stanovništva toplinskom energijom.

U sistemima za grijanje vode, rashladno sredstvo je topla voda. Ovi sistemi se uglavnom koriste za opskrbu toplinskom energijom gradskih potrošača, za opskrbu toplom vodom i grijanje, au nekim slučajevima i za tehnološke procese. U našoj zemlji sistemi za grijanje vode čine više od polovine svih toplinskih mreža.

By način proizvodnje toplotne energije razlikovati:

• - kombinovana proizvodnja toplotne i električne energije u termoelektranama. U ovom slučaju se toplina radne pare termalne vode koristi za proizvodnju električne energije kada se para širi u turbinama, a zatim se preostala toplina ispušne pare koristi za zagrijavanje vode u izmjenjivačima topline koji čine opremu za grijanje. CHP postrojenje. Topla voda se koristi za opskrbu toplinom gradskih potrošača. Tako se u termoelektrani toplina visokog potencijala koristi za proizvodnju električne energije, a toplina niskog potencijala za opskrbu toplinom. Ovo je energetski smisao kombinovane proizvodnje toplotne i električne energije, koja osigurava značajno smanjenje specifične potrošnje goriva pri proizvodnji toplotne i električne energije;
• - odvojena proizvodnja toplotne energije, kada je zagrevanje vode u kotlarnicama (termostanicama) odvojeno od proizvodnje električne energije.

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

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

By način obezbeđivanja potrošača toplinska energija se razlikuje između jednostepenih i višestepenih sistema za opskrbu toplinom - ovisno o shemi za povezivanje pretplatnika (potrošača) na mreže grijanja. Čvorovi za povezivanje potrošača topline na mreže grijanja nazivaju se pretplatnički ulazi. Na pretplatničkom ulazu svake zgrade instalirani su bojleri za toplu vodu, liftovi, pumpe, armatura i instrumentacija za regulaciju parametara i protoka rashladnog sredstva za lokalne uređaje za grijanje i distribuciju vode. Stoga se pretplatnički ulaz često naziva lokalno grijanje (MTP). Ako je pretplatnički ulaz izgrađen za poseban objekat, onda se naziva individualno grijanje (IHP).

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

U višestepenim sistemima između izvora toplote i potrošača postavljaju se centralno grejanje (CHP) ili kontrolno-distributivna mesta (CDP), u kojima se parametri rashladne tečnosti mogu menjati na zahtev lokalnih potrošača. Centri za centralno grijanje i distribuciju opremljeni su pumpnim jedinicama i jedinicama za grijanje vode, regulacijskim i sigurnosnim ventilima i instrumentima koji su dizajnirani da grupi potrošača u bloku ili regiji obezbjede toplotnu energiju traženih parametara. Uz pomoć pumpnih ili jedinica za grijanje vode, magistralni cjevovodi (prva faza) su djelomično ili potpuno hidraulički izolirani od distributivnih mreža (druga faza). Od centralnog grejnog mesta ili distributivnog centra, rashladna tečnost sa prihvatljivim ili utvrđenim parametrima se napaja zajedničkim ili odvojenim cevovodima druge faze do MTP svake zgrade za lokalne potrošače. Istovremeno, u MTP se vrši samo elevatorsko miješanje povratne vode iz instalacija lokalnog grijanja, lokalna regulacija protoka vode za opskrbu toplom vodom i mjerenje potrošnje toplinske energije.

Organizacija kompletne hidraulične izolacije toplotnih mreža prve i druge faze je najvažnija mjera za povećanje pouzdanosti opskrbe toplinom i povećanje udaljenosti prijenosa topline. Višestepeni sistemi za snabdevanje toplotom sa centralnim grejnim stanicama i izmenjivačima toplote omogućavaju smanjenje broja lokalnih grejača tople vode, cirkulacionih pumpi i temperaturnih regulatora instaliranih u MTP za desetine puta sa jednostepenim sistemom. U stanici za centralno grijanje moguće je organizirati tretman lokalne vode iz slavine kako bi se spriječila korozija sistema tople vode. Konačno, prilikom izgradnje podstanice za centralno grijanje i distributivnog centra značajno se smanjuju jedinični operativni troškovi i troškovi održavanja osoblja za održavanje opreme u MTP.

Toplotna energija u obliku tople vode ili pare transportuje se od termoelektrane ili kotlarnice do potrošača (stambene zgrade, javne zgrade i industrijska preduzeća) posebnim cevovodima – toplovodnim mrežama. Trasa toplovodnih mreža u gradovima i drugim naseljima treba obezbijediti u tehničkim trakama predviđenim za inženjerske mreže.

Savremene toplotne mreže urbanih sistema su složene inženjerske konstrukcije. Njihova dužina od izvora do potrošača je desetine kilometara, a promjer mreže doseže 1400 mm. Toplotne mreže uključuju toplovode; kompenzatori koji percipiraju temperaturne ekstenzije; oprema za gašenje, kontrolu i sigurnost instalirana u posebnim komorama ili paviljonima; pumpne stanice; toplinske točke (RTP) i toplinske točke (TP).

Toplovodne mreže se dijele na magistralne vodove, položene na glavnim pravcima naselja, distributivne mreže - unutar bloka, mikropodručja - i odvojke do pojedinačnih zgrada i pretplatnika.

Dijagrami toplinske mreže obično se koriste kao radijalni. Kako bi se izbjegli prekidi u opskrbi potrošača toplinom, predviđeno je međusobno povezivanje pojedinih glavnih mreža, kao i ugradnja kratkospojnika između grana. U velikim gradovima, ako postoji nekoliko velikih izvora topline, složenije mreže grijanja se grade u obliku prstena.

Da bi se osiguralo pouzdano funkcionisanje ovakvih sistema, potrebno ih je hijerarhijski konstruisati, pri čemu je ceo sistem podeljen na više nivoa, od kojih svaki ima svoju zadaću, opadajući po važnosti od gornjeg nivoa ka donjem. Gornji hijerarhijski nivo čine izvori toplote, sledeći nivo - glavne toplotne mreže sa RTP, donji - distributivne mreže sa potrošačkim ulazima. Izvori toplote snabdevaju toplovodne mreže zadate temperature i pritiska, obezbeđuju cirkulaciju vode u sistemu i održavaju odgovarajući hidrodinamički i statički pritisak u njemu. Imaju specijalna postrojenja za prečišćavanje vode u kojima se vrši hemijsko prečišćavanje i odzračivanje vode. Glavni tokovi nosača toplote se transportuju kroz glavne toplotne mreže do jedinica potrošnje toplote. U RTP-u, rashladna tečnost se distribuira po regionima, a autonomni hidraulički i termički režimi održavaju se u okružnim mrežama. Organizacija hijerarhijske strukture sistema za snabdevanje toplotom obezbeđuje njihovu upravljivost tokom rada.

Za kontrolu hidrauličkog i termičkog režima sistema za snabdevanje toplotom, on je automatizovan, a količina isporučene toplote se reguliše u skladu sa standardima potrošnje i zahtevima pretplatnika. Najveća količina toplote se troši na grijanje zgrada. Opterećenje grijanja mijenja se sa vanjskom temperaturom. Da bi opskrba toplinom bila usklađena s potrošačima, koristi se centralna regulacija na izvorima topline. Samo centralnom regulacijom nije moguće postići visokokvalitetno snabdijevanje toplinom, stoga se na toplinskim mjestima i kod potrošača koristi dodatna automatska regulacija. Potrošnja vode za opskrbu toplom vodom se stalno mijenja, a kako bi se održala stabilna opskrba toplinom, hidraulički način grijanja se automatski prilagođava, a temperatura tople vode održava se konstantnom i jednakom 65°C.

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

• - značajno fizičko i moralno habanje opreme sistema za snabdevanje toplotom;
• - visok nivo gubitaka u toplovodnim mrežama;
• - masivan nedostatak uređaja za mjerenje topline i regulatora toplinske energije među stanovnicima;
• - precijenjena toplinska opterećenja među potrošačima;
• - nesavršenost regulatornog i zakonodavnog okvira.

Oprema termoenergetskih preduzeća i toplovodnih mreža ima visok stepen habanja u proseku u Rusiji i dostiže 70%. U ukupnom broju kotlarnica za grijanje dominiraju male, neefikasne, proces njihove rekonstrukcije i likvidacije teče vrlo sporo. Povećanje toplotnog kapaciteta godišnje zaostaje za povećanjem opterećenja 2 puta ili više. Zbog sistematskih prekida u snabdijevanju kotlovskim gorivom u mnogim gradovima, svake godine nastaju ozbiljne poteškoće u opskrbi toplinom stambenih naselja i kuća. Pokretanje sistema grijanja u jesen traje nekoliko mjeseci, „podgrijavanje“ stambenih prostorija zimi je postalo norma, a ne izuzetak; Stopa zamjene opreme se smanjuje, a količina opreme u kvaru se povećava. To je predodredilo nagli porast stope akcidenata u sistemima za opskrbu toplinom posljednjih godina.

Siemens je priznati svetski lider u razvoju energetskih sistema, uključujući sisteme za snabdevanje toplotom i vodom. To je upravo ono što radi jedno od odjeljenja Siemens - Building Technologies – “Automatizacija i sigurnost zgrada.” Kompanija nudi kompletan asortiman opreme i algoritama za automatizaciju kotlarnica, grejnih mesta i crpnih stanica.

1. Struktura sistema za snabdevanje toplotom

Siemens nudi sveobuhvatno rešenje za stvaranje jedinstvenog sistema upravljanja za gradske sisteme toplote i vode. Kompleksnost pristupa leži u činjenici da se kupcima nudi sve od izvođenja hidrauličnih proračuna sistema za snabdevanje toplotom i vodom do komunikacionih i dispečerskih sistema. Implementacija ovog pristupa osigurana je akumuliranim iskustvom stručnjaka kompanije, stečenim u različitim zemljama svijeta tokom realizacije različitih projekata u oblasti sistema za opskrbu toplinom u velikim gradovima Centralne i Istočne Evrope. U ovom članku se razmatraju strukture sistema za opskrbu toplinom, principi i upravljački algoritmi koji su implementirani tokom realizacije ovih projekata.

Sistemi za snabdevanje toplotom se grade prvenstveno po 3-stepenoj šemi, čiji su delovi:

1. Izvori toplote različitih tipova, međusobno povezani u jedan sistem petlje

2. Centralna grijna mjesta (CHS), povezana na glavne mreže grijanja sa visokim temperaturama rashladnog sredstva (130...150°C). U podstanici za centralno grijanje temperatura se postepeno smanjuje do maksimalne temperature od 110 °C, ovisno o potrebama toplinske podstanice. U malim sistemima nivo tačaka centralnog grijanja može izostati.

3. Individualna grejna mesta koja primaju toplotnu energiju iz centralnih toplotnih stanica i obezbeđuju snabdevanje toplotom objekta.

Osnovna karakteristika Siemens rešenja je da je ceo sistem zasnovan na principu 2-cevnog ožičenja, što je najbolji tehnički i ekonomski kompromis. Ovo rješenje omogućava smanjenje gubitaka topline i potrošnje električne energije u odnosu na 4-cijevne ili 1-cijevne sisteme sa otvorenim vodozahvatom koji su rasprostranjeni u Rusiji, a ulaganja u čiju modernizaciju bez promjene strukture nisu efikasna. Troškovi održavanja ovakvih sistema stalno rastu. U međuvremenu, ekonomski efekat je glavni kriterijum izvodljivosti razvoja i tehničkog unapređenja sistema. Očigledno je da pri izgradnji novih sistema treba uzeti optimalna rješenja provjerena u praksi. Ako govorimo o velikom remontu sistema za opskrbu toplinom suboptimalne strukture, ekonomski je isplativo prijeći na 2-cijevni sistem sa pojedinačnim grijaćim mjestima u svakoj kući.

Prilikom snabdijevanja potrošača toplinom i toplom vodom, društvo za upravljanje ostvaruje fiksne troškove čija je struktura sljedeća:

Troškovi proizvodnje topline za potrošnju;

gubici u izvorima topline zbog nesavršenih metoda proizvodnje topline;

gubici toplote u toplovodima;

R troškovi električne energije.

Svaka od ovih komponenti može se smanjiti optimalnim upravljanjem i upotrebom savremenih alata za automatizaciju na svakom nivou.

2. Izvori toplote

Poznato je da su za sisteme grijanja poželjniji veliki izvori kombinovane proizvodnje topline i električne energije ili izvori u kojima je toplina sekundarni proizvod, na primjer, proizvod industrijskih procesa. Na temelju takvih principa nastala je ideja o centralnom grijanju. Kao rezervni izvori toplote koriste se kotlovnice koje rade na različite vrste goriva, gasne turbine itd. Ako plinske kotlovnice služe kao glavni izvor topline, one moraju raditi uz automatsku optimizaciju procesa sagorijevanja. Ovo je jedini način da se postigne ušteda i smanji emisija u poređenju sa distribuiranom proizvodnjom toplote u svakoj kući.

3. Crpne stanice

Toplina iz izvora topline prenosi se u glavne toplinske mreže. Rashladno sredstvo se pumpa mrežnim pumpama koje rade neprekidno. Stoga posebnu pažnju treba posvetiti izboru i načinu rada pumpi. Način rada pumpe ovisi o načinima grijanja. Smanjenje protoka na stanici za centralno grijanje povlači nepoželjno povećanje pritiska pumpe (pumpe). Povećanje pritiska negativno utiče na sve komponente sistema. U najboljem slučaju povećava se samo hidraulična buka. U svakom slučaju, električna energija se gubi. U ovim uslovima, bezuslovni ekonomski efekat se obezbeđuje regulacijom frekvencije pumpi. Koriste se različiti algoritmi upravljanja. U osnovnom dizajnu, regulator održava konstantan pad tlaka u pumpi mijenjajući brzinu rotacije. Zbog činjenice da se smanjenjem protoka rashladne tekućine smanjuju gubici tlaka u vodovima (kvadratna ovisnost), također je moguće smanjiti zadanu vrijednost (set) pada tlaka. Ova vrsta upravljanja pumpom naziva se proporcionalna i može dodatno smanjiti troškove rada pumpe. Efikasnija kontrola pumpi sa korekcijom zadatka zasnovanom na „udaljenoj tački“. U ovom slučaju se mjeri pad pritiska na krajnjim tačkama glavnih mreža. Trenutne vrijednosti diferencijalnog tlaka kompenziraju tlak na crpnoj stanici.

4. Centralno grijanje (CHS)

U savremenim sistemima za snabdevanje toplotom, centralne grejne stanice igraju veoma važnu ulogu. Sistem za snabdevanje toplotom koji štedi energiju treba da radi pomoću pojedinačnih grejnih tačaka. Međutim, to ne znači da će stanice za centralno grijanje biti zatvorene: one djeluju kao hidraulički stabilizator i istovremeno dijele sistem za opskrbu toplinom u zasebne podsisteme. U slučaju korištenja IHP-a, sistemi centralnog vodosnabdijevanja su isključeni iz centralnog grijanja. U ovom slučaju kroz podstanicu centralnog grijanja prolaze samo 2 cijevi, odvojene izmjenjivačem topline, koji odvaja sistem magistralnih puteva od ITP sistema. Dakle, ITP sistem može da radi sa drugim temperaturama rashladne tečnosti, kao i sa nižim dinamičkim pritiscima. Ovo garantuje stabilan rad ITP-a i istovremeno povlači smanjenje ulaganja u ITP. Temperatura dovoda iz centralnog grijanja se podešava u skladu sa temperaturnim rasporedom na osnovu temperature vanjskog zraka, uzimajući u obzir ljetno ograničenje, koje ovisi o zahtjevima sistema potrošne tople vode u sistemu grijanja i grijanja. Riječ je o preliminarnom podešavanju parametara rashladne tekućine, što omogućava smanjenje gubitaka topline u sekundarnim putevima, kao i povećanje vijeka trajanja komponenti termalne automatizacije u ITP-u.

5. Individualna grijna mjesta (IHP)

Rad IHP-a utiče na efikasnost čitavog sistema za snabdevanje toplotom. ITP je strateški važan dio sistema opskrbe toplinom. Prijelaz sa 4-cijevnog sistema na moderni 2-cijevni sistem nije bez izazova. Prvo, to podrazumijeva potrebu za ulaganjem, a drugo, bez prisustva određenog „know-how“-a, uvođenje ITP-a može, naprotiv, povećati operativne troškove društva za upravljanje. Princip rada ITP-a je da se grejna tačka nalazi direktno u zgradi koja se greje i za koju se priprema topla voda. Istovremeno, samo 3 cijevi su priključene na zgradu: 2 za rashladnu tekućinu i 1 za dovod hladne vode. Time je struktura sistemskih cjevovoda pojednostavljena, a prilikom planiranih popravki trasa odmah dolazi do ušteda na polaganju cijevi.

5.1. Upravljanje krugom grijanja

ITP kontroler kontroliše toplotnu snagu sistema grejanja, menjajući temperaturu rashladne tečnosti. Zadana vrijednost temperature grijanja određuje se iz vanjske temperature i krivulje grijanja (regulacija prema vremenskim uvjetima). Krivulja grijanja se određuje uzimajući u obzir inerciju zgrade.

5.2. Inercija zgrade

Inercija zgrada ima značajan utjecaj na ishod regulacije grijanja prema vremenskim uvjetima. Savremeni ITP kontroler mora uzeti u obzir ovaj uticajni faktor. Inercija zgrade određena je vrijednošću vremenske konstante zgrade, koja se kreće od 10 sati za panelne kuće do 35 sati za kuće od cigle. ITP regulator na osnovu vremenske konstante zgrade određuje takozvanu „kombinovanu“ temperaturu spoljašnjeg vazduha, koja se koristi kao korekcijski signal u sistemu automatske regulacije temperature vode za grejanje.

5.3. Snaga vjetra

Vjetar značajno utiče na sobnu temperaturu, posebno u visokim zgradama koje se nalaze na otvorenim površinama. Algoritam za korekciju temperature vode za grijanje, uzimajući u obzir utjecaj vjetra, omogućava uštedu toplotne energije do 10%.

5.4 Ograničenje temperature povratne vode

Sve gore opisane vrste regulacije indirektno utiču na smanjenje temperature povratne vode. Ova temperatura je glavni pokazatelj ekonomičnog rada sistema grijanja. U različitim režimima rada IHP-a, temperatura povratne vode može se smanjiti korištenjem ograničavajućih funkcija. Međutim, sve funkcije ograničenja podrazumijevaju odstupanja od ugodnih uvjeta, a njihova upotreba mora imati studiju izvodljivosti. U nezavisnim shemama povezivanja kruga grijanja, uz ekonomičan rad izmjenjivača topline, temperaturna razlika između povratne vode primarnog kruga i kruga grijanja ne smije biti veća od 5°C. Isplativost je osigurana funkcijom dinamičkog ograničenja temperature povratne vode ( DRT – diferencijal povratne temperature ): kada je prekoračena specificirana temperaturna razlika između povratne vode primarnog kruga i kruga grijanja, regulator smanjuje protok rashladne tekućine u primarnom krugu. Istovremeno se smanjuje i vršno opterećenje (slika 1).

Članak je posvećen korišćenju Trace Mode SCADA sistema za onlajn i daljinsko upravljanje gradskim centralizovanim grejnim objektima. Objekat u kojem je realizovan opisani projekat nalazi se na jugu Arhangelske oblasti (grad Velsk). Projektom je predviđeno operativno praćenje i upravljanje procesom pripreme i distribucije toplotne energije za grijanje i snabdijevanje toplom vodom objekata gradskog života.

CJSC "SpetsTeploStroy", Yaroslavl

Izjava o problemu i potrebnim funkcijama sistema

Cilj sa kojim se naša kompanija suočila je izgradnja kičmene mreže za snabdevanje većeg dela grada toplotom, primenom naprednih metoda gradnje, gde su za izgradnju mreže korišćene predizolovane cevi. U tu svrhu izgrađeno je petnaestak kilometara magistralnih toplovodnih mreža i sedam centralnih toplotnih tačaka (CTS). Namjena stanice za centralno grijanje je korištenje pregrijane vode iz GT-CHP (prema rasporedu 130/70 °C), priprema rashladne tekućine za unutarblokovske toplinske mreže (prema rasporedu 95/70 °C) i zagrijati vodu na 60°C za potrebe sanitarne tople vode (topla voda). Centralna grijalica radi po nezavisnoj, zatvorenoj shemi.

Prilikom postavljanja problema uzeto je u obzir mnogo zahtjeva kako bi se osigurao štedljivi princip rada stanice za centralno grijanje. Evo nekih posebno važnih:

Sprovesti kontrolu sistema grijanja ovisno o vremenskim prilikama;

Održavati parametre PTV na datom nivou (temperatura t, pritisak P, protok G);

Održavati parametre tečnosti za grijanje na datom nivou (temperatura t, pritisak P, protok G);

Organizovati komercijalni obračun toplotne energije i rashladne tečnosti u skladu sa važećim regulatornim dokumentima (ND);

Obezbediti ATS (automatski unos rezerve) pumpi (mreža i snabdevanje toplom vodom) sa izjednačavanjem veka trajanja motora;

Ispravite osnovne parametre koristeći kalendar i sat realnog vremena;

Vršiti periodični prijenos podataka u kontrolni centar;

Vršiti dijagnostiku mjernih instrumenata i pogonske opreme;

Nedostatak dežurnog osoblja na centralnom grijanju;

Pratiti i pravovremeno obavještavati servisno osoblje o nastanku vanrednih situacija.

Kao rezultat ovih zahtjeva, određene su funkcije kreiranog operativnog sistema daljinskog upravljanja. Odabrani su osnovni i pomoćni alati za automatizaciju i prijenos podataka. SCADA sistem je odabran kako bi se osigurala operativnost sistema u cjelini.

Potrebne i dovoljne sistemske funkcije:

1_Informacijske funkcije:

Mjerenje i kontrola tehnoloških parametara;

Alarm i registracija odstupanja parametara od utvrđenih granica;

Formiranje i distribucija operativnih podataka osoblju;

Arhiviranje i pregled istorije parametara.

2_Kontrolne funkcije:

Automatska regulacija važnih parametara procesa;

Daljinsko upravljanje perifernim uređajima (pumpe);

Tehnološka zaštita i blokada.

3_Servisne funkcije:

Samodijagnostika softverskog i hardverskog kompleksa u realnom vremenu;

Prijenos podataka u kontrolni centar prema rasporedu, na zahtjev i u slučaju vanredne situacije;

Testiranje performansi i ispravnog funkcionisanja računarskih uređaja i ulazno/izlaznih kanala.

Šta je uticalo na izbor alata za automatizaciju

i softver?

Izbor glavnih alata za automatizaciju uglavnom se zasnivao na tri faktora - cijeni, pouzdanosti i svestranosti konfiguracije i programiranja. Tako su za samostalan rad u centru centralnog grijanja i za prijenos podataka odabrani slobodno programabilni kontroleri serije PCD2-PCD3 kompanije Saia-Burgess. Za kreiranje kontrolne sobe odabran je domaći SCADA sistem Trace Mode 6. Za prijenos podataka odlučeno je da se koristi redovna mobilna komunikacija: korištenje redovnog govornog kanala za prijenos podataka i SMS poruka za brzo obavještavanje osoblja o nastanku vanrednih situacija .

Koji je princip rada sistema

i karakteristike implementacije kontrole u Trace Mode?

Kao iu mnogim sličnim sistemima, upravljačke funkcije za direktan uticaj na regulatorne mehanizme date su donjem nivou, a upravljanje čitavim sistemom u cjelini je dato na viši nivo. Namerno izostavljam opis rada donjeg nivoa (kontrolera) i procesa prenosa podataka i prelazim direktno na opis gornjeg.

Radi lakšeg korišćenja, kontrolna soba je opremljena personalnim računarom (PC) sa dva monitora. Podaci sa svih tačaka teku do dispečerskog kontrolora i prenose se preko RS-232 interfejsa do OPC servera koji radi na računaru. Projekat je implementiran u Trace Mode verziji 6 i dizajniran je za 2048 kanala. Ovo je prva faza implementacije opisanog sistema.

Posebna karakteristika implementacije zadatka u Trace Mode-u je pokušaj kreiranja interfejsa sa više prozora sa mogućnošću praćenja procesa snabdevanja toplotom on-line, kako na mapi grada, tako i na mnemodijagramima grejnih mesta. Upotreba interfejsa sa više prozora omogućava nam da rešimo probleme prikazivanja velike količine informacija na dispečeru, koji moraju biti dovoljni i istovremeno nesuvišni. Princip interfejsa sa više prozora omogućava vam pristup svim parametrima procesa u skladu sa hijerarhijskom strukturom prozora. Takođe pojednostavljuje implementaciju sistema na licu mesta, jer je takav interfejs po izgledu veoma sličan široko rasprostranjenim proizvodima iz porodice Microsoft i ima sličnu opremu menija i trake sa alatkama koje su poznate svakom korisniku personalnog računara.

Na sl. 1 prikazuje glavni ekran sistema. Na njemu je shematski prikazana glavna toplovodna mreža s naznakom izvora topline (CHP) i centralnog grijanja (od prvog do sedmog). Na ekranu se prikazuju informacije o nastanku vanrednih situacija u objektima, trenutnoj temperaturi vanjskog zraka, datumu i vremenu posljednjeg prijenosa podataka sa svake tačke. Objekti za opskrbu toplinom opremljeni su iskačućim vrhovima. Kada dođe do nenormalne situacije, objekat na dijagramu počinje da „treperi“, a u izveštaju o alarmu pored datuma i vremena prenosa podataka pojavljuje se zapis događaja i crveni indikator koji treperi. Moguć je pregled uvećanih termičkih parametara za stanice za centralno grijanje i za cijelu toplinsku mrežu u cjelini. Da biste to učinili, morate onemogućiti prikaz liste izvještaja o alarmima i upozorenjima (dugme “OT&P”).

Rice. 1. Glavni ekran sistema. Raspored objekata za opskrbu toplinom u Velsku

Prebacivanje na mnemonički dijagram grijanja moguće je na dva načina - potrebno je kliknuti na ikonu na karti grada ili na dugme sa natpisom toplane.

Na drugom ekranu se otvara dijagram grijanja. Ovo se radi kako zbog pogodnosti praćenja specifične situacije na stanici za centralno grijanje, tako i radi praćenja općeg stanja sistema. Na ovim ekranima se u realnom vremenu vizualiziraju svi kontrolirani i podesivi parametri, uključujući parametre koji se očitavaju sa mjerača topline. Sva tehnološka oprema i mjerni instrumenti opremljeni su pop-up vrhovima u skladu sa tehničkom dokumentacijom.

Slika opreme i opreme za automatizaciju na mnemotehničkom dijagramu je što je moguće bliža stvarnom izgledu.

Na sledećem nivou interfejsa sa više prozora, možete direktno kontrolisati proces prenosa toplote, menjati podešavanja, pregledati karakteristike radne opreme i pratiti parametre u realnom vremenu sa istorijom promena.

Na sl. Slika 2 prikazuje ekranski interfejs za pregled i upravljanje glavnom opremom za automatizaciju (kontroler i kalkulator toplote). Na kontrolnom ekranu kontrolera moguće je promijeniti telefonske brojeve za slanje SMS poruka, zabraniti ili dozvoliti prijenos hitnih i informativnih poruka, kontrolisati učestalost i količinu prijenosa podataka, te podesiti parametre za samodijagnostiku mjernih instrumenata. Na ekranu merača toplote možete videti sva podešavanja, promeniti dostupna podešavanja i kontrolisati način razmene podataka sa kontrolerom.

Rice. 2. Kontrolni ekrani za merač toplote „Vzlyot TSriv” i kontroler PCD253

Na sl. Slika 3 prikazuje iskačuće ploče za kontrolnu opremu (kontrolni ventil i pumpne grupe). Ovo prikazuje trenutni status ove opreme, informacije o grešci i neke parametre potrebne za samodijagnozu i testiranje. Dakle, za pumpe su veoma važni parametri pritisak rada na suvo, vreme između kvarova i kašnjenje pokretanja.

Rice. 3. Upravljačka ploča za pumpne grupe i kontrolni ventil

Na sl. Slika 4 prikazuje ekrane za praćenje parametara i kontrolne petlje u grafičkom obliku sa mogućnošću pregleda istorije promjena. Svi kontrolisani parametri grejne tačke su prikazani na ekranu parametara. Grupirani su prema svom fizičkom značenju (temperatura, pritisak, protok, količina toplote, toplotna snaga, osvetljenje). Zaslon regulacijskih petlji prikazuje sve kontrolne petlje parametara i prikazuje trenutnu postavljenu vrijednost parametra uzimajući u obzir mrtvu zonu, položaj ventila i odabrani zakon upravljanja. Svi ovi podaci na ekranima podijeljeni su na stranice, slično općeprihvaćenom dizajnu u Windows aplikacijama.

Rice. 4. Ekrani za grafički prikaz parametara i upravljačkih kola

Svi ekrani se mogu pomerati kroz prostor dva monitora, obavljajući više zadataka istovremeno. Svi potrebni parametri za nesmetan rad sistema za distribuciju toplote dostupni su u realnom vremenu.

Koliko je vremena bilo potrebno za razvoj sistema?koliko je bilo programera?

Osnovni dio dispečerskog i kontrolnog sistema u Trace Modeu je autor ovog članka razvio u roku od mjesec dana i pokrenuo ga u gradu Velsku. Na sl. Prikazana je fotografija iz privremene kontrolne sobe u kojoj je sistem instaliran i u probnom radu. U ovom trenutku naša organizacija pušta u rad još jedno grijanje i hitni izvor topline. Na tim objektima se projektuje posebna kontrolna soba. Nakon njegovog puštanja u rad, svih osam grejnih mesta biće uključeno u sistem.

Rice. 5. Privremeno radno mjesto dispečera

U toku rada automatizovanog sistema upravljanja procesima javljaju se različiti komentari i sugestije dispečerske službe. Stoga se sistem stalno ažurira kako bi se poboljšala operativna svojstva i udobnost dispečera.

Kakav je efekat implementacije ovakvog sistema upravljanja?

Prednosti i nedostaci

U ovom članku autor nema namjeru da procjenjuje ekonomski efekat implementacije sistema menadžmenta u brojkama. Međutim, uštede su očigledne zbog smanjenja osoblja uključenog u servisiranje sistema i značajnog smanjenja broja nezgoda. Pored toga, uticaj na životnu sredinu je očigledan. Također treba napomenuti da implementacija ovakvog sistema omogućava brzo reagiranje i otklanjanje situacija koje mogu dovesti do nepredviđenih posljedica. Rok otplate cjelokupnog kompleksa radova (izgradnja toplovoda i toplinskih mjesta, montaža i puštanje u rad, automatizacija i dispečiranje) za kupca će biti 5-6 godina.

Prednosti funkcionalnog sistema upravljanja mogu se navesti:

Vizualni prikaz informacija na grafičkoj slici objekta;

Što se tiče elemenata animacije, oni su posebno dodani u projekat kako bi se poboljšao vizuelni efekat gledanja programa.

Izgledi za razvoj sistema

Sistem automatske kontrole opskrbe toplinom sastoji se od sljedećih modula, od kojih svaki obavlja svoj zadatak:

• Glavni kontrolni kontroler. Glavni dio kontrolera je mikroprocesor sa mogućnostima programiranja. Drugim riječima, možete unijeti podatke prema kojima će automatski sistem raditi. Temperatura se može mijenjati u zavisnosti od doba dana, na primjer, na kraju radnog dana uređaji će se prebaciti na minimalnu snagu, a prije nego što počne, naprotiv, ići će na maksimum kako bi zagrijali prostorije prije dolaska smjene. Kontroler može podesiti termičke postavke u automatskom režimu, na osnovu podataka prikupljenih od strane drugih modula;
• Toplotni senzori. Senzori detektuju temperaturu rashladne tečnosti sistema, kao i okolinu, i šalju odgovarajuće komande kontroleru. Najsavremeniji modeli ove automatike šalju signale putem bežičnih komunikacionih kanala, tako da nije potrebno polaganje složenih sistema žica i kablova, što pojednostavljuje i ubrzava instalaciju;
• Ručna kontrolna tabla. Ovdje su koncentrisani glavni tasteri i prekidači koji vam omogućavaju da ručno kontrolišete SART. Ljudska intervencija je neophodna prilikom provođenja testova, povezivanja novih modula i nadogradnje sistema. Da bi se postigla maksimalna pogodnost, panel je opremljen displejom od tečnih kristala koji vam omogućava da pratite sve indikatore u realnom vremenu, pratite njihovu usklađenost sa standardima i pravovremeno poduzimate radnje ako prelaze utvrđene granice;
• Regulatori temperature. To su aktuatori koji određuju trenutne performanse SART-a. Regulatori mogu biti mehanički ili elektronski, ali njihov zadatak je isti - prilagođavanje poprečnog presjeka cijevi u skladu sa trenutnim vanjskim uvjetima i potrebama. Promjena kapaciteta kanala omogućava smanjenje ili, obrnuto, povećanje količine rashladne tekućine koja se dovodi u radijatore, zbog čega će se temperatura povećati ili smanjiti;
• Pumpna oprema. SART sa automatizacijom pretpostavlja da se cirkulacija rashladne tečnosti obezbeđuje pumpama koje stvaraju potreban pritisak potreban za određeni protok vode. Prirodna shema značajno ograničava mogućnosti prilagođavanja.

Bez obzira na to gdje će se automatizirani sustav raditi, u maloj vikendici ili u velikom preduzeću, njegovom dizajnu i implementaciji treba pristupiti sa svom odgovornošću. Nemoguće je samostalno izvršiti potrebne proračune, bolje je sav posao povjeriti stručnjacima. Možete ih pronaći u našoj organizaciji. Brojne pozitivne kritike kupaca, desetine završenih projekata visoke složenosti jasan su dokaz našeg profesionalizma i odgovornog odnosa!

U sklopu nabavke elektropanel opreme isporučeni su energetski ormari i upravljački ormari za dva objekta (ITP). Za prijem i distribuciju električne energije na toplinskim mjestima koriste se ulazni i distributivni uređaji koji se sastoje od po pet panela (ukupno 10 panela). U ulazne ploče su ugrađeni prekidači, supresori prenapona, ampermetri i voltmetri. ATS paneli u ITP1 i ITP2 implementirani su na bazi automatskih preklopnih jedinica. ASU razvodni paneli sadrže zaštitne i sklopne uređaje (kontaktori, meki starteri, dugmad i lampe) tehnološke opreme grejnih mesta. Svi prekidači su opremljeni statusnim kontaktima koji ukazuju na isključenje u nuždi. Ove informacije se prenose na kontrolere instalirane u ormarićima za automatizaciju.

Za nadzor i kontrolu opreme koriste se OWEN PLC110 kontroleri. Na njih su povezani ulazno/izlazni moduli OWEN MV110-224.16DN, MV110-224.8A, MU110-224.6U, kao i upravljački paneli na dodir.

Rashladna tečnost se uvodi direktno u ITS prostoriju. Snabdijevanje toplom vodom, grijanje i snabdijevanje toplotom grijača zraka ventilacijskih sistema vrši se sa korekcijom prema vanjskoj temperaturi zraka.

Prikaz tehnoloških parametara, akcidenata, stanja opreme i dispečerska kontrola ITP-a vrši se sa radne stanice dispečera u integrisanoj centralnoj kontrolnoj sobi zgrade. Dispečerski server pohranjuje arhivu parametara procesa, nezgoda i stanja ITP opreme.

Automatizacija grejnih mesta omogućava:

• održavanje temperature rashladne tekućine koja se isporučuje u sisteme grijanja i ventilacije u skladu s temperaturnim rasporedom;
• održavanje temperature vode u sistemu PTV kada se isporučuje potrošačima;
• programiranje različitih temperaturnih uslova po satu u danu, danu u nedelji i praznicima;
• praćenje usklađenosti sa vrijednostima parametara određenim tehnološkim algoritmom, podržavajući ograničenja tehnoloških i parametara za hitne slučajeve;
• kontrola temperature rashladne tekućine koja se vraća u mrežu grijanja sistema za opskrbu grijanjem prema datom temperaturnom rasporedu;
• mjerenje vanjske temperature zraka;
• održavanje zadate razlike tlaka između dovodnog i povratnog cjevovoda ventilacijskih i grijaćih sistema;
• upravljanje cirkulacionim pumpama prema datom algoritmu:
  • uključeno isključeno;
  • upravljanje pumpnom opremom sa frekventnim pretvaračima pomoću signala iz PLC-a instaliranog u ormarima za automatizaciju;
  • periodično prebacivanje glavnog/rezervnog radi osiguranja jednakih radnih sati;
  • automatsko prebacivanje u nuždi na rezervnu pumpu bazirano na kontroli senzora diferencijalnog pritiska;
  • automatsko održavanje datog pada pritiska u sistemima potrošnje toplote.
• upravljanje regulacijskim ventilima rashladne tekućine u primarnim krugovima potrošača;
• upravljanje pumpama i ventilima za napajanje krugova grijanja i ventilacije;
• postavljanje vrijednosti tehnoloških i vanrednih parametara putem dispečerskog sistema;
• upravljanje drenažnim pumpama;
• praćenje stanja električnih ulaza po fazama;
• sinhronizacija vremena kontrolora sa jedinstvenim vremenom dispečerskog sistema (SOEV);
• puštanje u rad opreme nakon obnavljanja napajanja u skladu sa zadatim algoritmom;
• slanje hitnih poruka dispečerskom sistemu.

Razmjena informacija između kontrolera automatizacije i gornjeg nivoa (radne stanice sa specijalizovanim dispečerskim softverom MasterSCADA) odvija se putem Modbus/TCP protokola.