Equipos y sistemas para el control automático del suministro de calor. Automatización de sistemas de suministro de calor. Tareas de información tecnológica de los sistemas de control de procesos.

1. La distribución de la carga de calor de los consumidores de energía térmica en el sistema de suministro de calor entre las fuentes de energía térmica que suministran energía térmica en este sistema de suministro de calor la realiza el organismo autorizado de acuerdo con esta Ley Federal para aprobar el esquema de suministro de calor, por realizar cambios anuales en el esquema de suministro de calor.

2. Para distribuir la carga de calor de los consumidores de energía térmica, todas las organizaciones de suministro de calor que poseen fuentes de energía térmica en este sistema de suministro de calor deben presentar al organismo autorizado de conformidad con esta Ley Federal para aprobar el esquema de suministro de calor, un solicitud que contiene información:

1) sobre la cantidad de energía térmica que la organización de suministro de calor se compromete a suministrar a los consumidores y las organizaciones de suministro de calor en este sistema de suministro de calor;

2) sobre la cantidad de capacidad de las fuentes de energía térmica, que la organización de suministro de calor se compromete a respaldar;

3) sobre las tarifas actuales en el campo del suministro de calor y los costos variables específicos previstos para la producción de energía térmica, portador de calor y mantenimiento de energía.

3. En el esquema de suministro de calor, se deben determinar las condiciones bajo las cuales es posible suministrar energía térmica a los consumidores desde varias fuentes de energía térmica mientras se mantiene la confiabilidad del suministro de calor. En presencia de tales condiciones, la distribución de la carga de calor entre las fuentes de energía térmica se lleva a cabo sobre una base competitiva de acuerdo con el criterio de costos variables específicos mínimos para la producción de energía térmica por fuentes de energía térmica, determinados de la manera establecido por los principios de fijación de precios en el campo del suministro de calor, aprobado por el Gobierno de la Federación Rusa, sobre la base de las organizaciones de aplicaciones que poseen fuentes de energía térmica, y los estándares que se tienen en cuenta al regular las tarifas en el campo del suministro de calor para el período de regulación correspondiente.

4. Si la organización de suministro de calor no está de acuerdo con la distribución de la carga de calor realizada en el esquema de suministro de calor, tiene derecho a apelar contra la decisión sobre dicha distribución, tomada por el organismo autorizado de conformidad con esta Ley Federal para aprobar el esquema de suministro de calor, al órgano ejecutivo federal autorizado por el Gobierno de la Federación Rusa.

5. Las organizaciones de suministro de calor y las organizaciones de redes de calor que operan en el mismo sistema de suministro de calor, anualmente antes del inicio del período de calefacción, deben celebrar un acuerdo entre ellos sobre la gestión del sistema de suministro de calor de acuerdo con las reglas para organizar el calor. suministro, aprobado por el Gobierno de la Federación Rusa.

6. El objeto del acuerdo especificado en la parte 5 de este artículo es el procedimiento de acciones mutuas para garantizar el funcionamiento del sistema de suministro de calor de acuerdo con los requisitos de esta Ley Federal. Las condiciones obligatorias de este acuerdo son:

1) determinar la subordinación de los servicios de despacho de las organizaciones de suministro de calor y las organizaciones de redes de calor, el procedimiento para su interacción;

2) el procedimiento para organizar el ajuste de las redes de calor y regular el funcionamiento del sistema de suministro de calor;

3) el procedimiento para garantizar el acceso de las partes del acuerdo o, por mutuo acuerdo de las partes del acuerdo, a otra organización a las redes de calor para el ajuste de las redes de calor y la regulación del funcionamiento del sistema de suministro de calor;

4) el procedimiento para la interacción entre las organizaciones de suministro de calor y las organizaciones de redes de calor en situaciones de emergencia y emergencias.

7. Si las organizaciones de suministro de calor y las organizaciones de redes de calor no han concluido el acuerdo especificado en este artículo, el procedimiento para administrar el sistema de suministro de calor está determinado por el acuerdo concluido para el período de calefacción anterior, y si dicho acuerdo no se ha concluido antes, el procedimiento especificado lo establece el organismo autorizado de acuerdo con esta ley federal para la aprobación del esquema de suministro de calor.

La introducción de sistemas de control automático (ACS) para calefacción, ventilación, suministro de agua caliente es el enfoque principal para ahorrar energía térmica. La instalación de sistemas de control automático en puntos de calor individuales, según el Instituto de Ingeniería Térmica de toda Rusia (Moscú), reduce el consumo de calor en el sector residencial en un 5-10% y en locales administrativos en un 40%. El mayor efecto se obtiene debido a la regulación óptima en el período primavera-otoño de la temporada de calefacción, cuando la automatización de los puntos de calefacción central prácticamente no cumple completamente su funcionalidad. En las condiciones del clima continental de los Urales del Sur, cuando durante el día la diferencia de temperatura exterior puede ser de 15-20 ° C, la introducción de sistemas de control automático para calefacción, ventilación y suministro de agua caliente se vuelve muy relevante.

Gestión térmica de edificios

La gestión del régimen térmico se reduce a mantenerlo en un determinado nivel o cambiarlo de acuerdo con una determinada ley.

En los puntos térmicos se regulan principalmente dos tipos de carga térmica: suministro de agua caliente y calefacción.

Para ambos tipos de carga de calor, el ACP debe mantener sin cambios los puntos de referencia para la temperatura del agua de suministro de agua caliente y el aire en las habitaciones calentadas.

Una característica distintiva de la regulación de la calefacción es su gran inercia térmica, mientras que la inercia del sistema de suministro de agua caliente es mucho menor. Por lo tanto, la tarea de estabilizar la temperatura del aire en una habitación con calefacción es mucho más difícil que la tarea de estabilizar la temperatura del agua caliente en un sistema de suministro de agua caliente.

Las principales influencias perturbadoras son las condiciones meteorológicas externas: temperatura exterior, viento, radiación solar.

Existen los siguientes esquemas de control fundamentalmente posibles:

• regulación de la desviación de la temperatura interna de las instalaciones del conjunto al influir en el flujo de agua que ingresa al sistema de calefacción;
• regulación en función de la perturbación de los parámetros externos, lo que lleva a una desviación de la temperatura interna de la establecida;
• regulación en función de los cambios de temperatura exterior e interior de la estancia (por perturbación y por desviación).

Arroz. 2.1 Diagrama estructural de la gestión térmica ambiente por desviación de temperatura ambiente

En la fig. 2.1 muestra un diagrama de bloques del control del régimen térmico de la habitación según la desviación de la temperatura interna del local, y en la fig. 2.2 muestra un diagrama de bloques del control del régimen térmico de la habitación por perturbación de parámetros externos.

Arroz. 2.2. Diagrama estructural del control del régimen térmico de la sala por perturbación de parámetros externos

Los efectos perturbadores internos sobre el régimen térmico del edificio son insignificantes.

Para el método de control de perturbaciones, las siguientes señales se pueden seleccionar como señales para monitorear la temperatura exterior:

• la temperatura del agua que ingresa al sistema de calefacción;
• la cantidad de calor que ingresa al sistema de calefacción:
• consumo de refrigerante

La ACP deberá tomar en cuenta los siguientes modos de operación del sistema de calefacción distrital, en los cuales:

• el control de la temperatura del agua en la fuente de calor no se basa en la temperatura exterior actual, que es el principal factor de perturbación de la temperatura interior. La temperatura del agua de la red en la fuente de calor está determinada por la temperatura del aire durante un período prolongado, teniendo en cuenta el pronóstico y la producción de calor disponible del equipo. El retraso en el transporte, medido por el reloj, también conduce a un desajuste entre la temperatura del agua de la red del suscriptor y la temperatura exterior actual;
• los regímenes hidráulicos de las redes de calefacción requieren limitar el consumo máximo y, en ocasiones, mínimo de agua de red para una subestación térmica;
• la carga del suministro de agua caliente tiene un impacto significativo en los modos de funcionamiento de los sistemas de calefacción, lo que lleva a temperaturas del agua variables durante el día en el sistema de calefacción o consumo de agua de red para el sistema de calefacción, según el tipo de sistema de suministro de calor, el esquema para conectar calentadores de agua caliente y el esquema de calefacción.

Sistema de control de perturbaciones

Para un sistema de control de perturbaciones, es característico que:

• hay un dispositivo que mide la magnitud de la perturbación;
• según los resultados de las mediciones, el controlador ejerce un efecto de control sobre el caudal del refrigerante;
• el controlador recibe información sobre la temperatura dentro de la habitación;
• la principal perturbación es la temperatura del aire exterior, que es controlada por el ACP, por lo que la perturbación se denominará controlada.

Variantes de esquemas de control de perturbaciones con las señales de seguimiento anteriores:

• regulación de la temperatura del agua que ingresa al sistema de calefacción de acuerdo con la temperatura exterior actual;
• regulación del caudal de calor suministrado al sistema de calefacción en función de la temperatura exterior actual;
• regulación del consumo de agua de red en función de la temperatura del aire exterior.

Como puede verse en las Figuras 2.1, 2.2, independientemente del método de regulación, el sistema de control automático del suministro de calor debe contener los siguientes elementos principales:

• dispositivos de medición primarios: sensores de temperatura, caudal, presión y presión diferencial;
• dispositivos de medición secundarios;
• mecanismos ejecutivos que contienen órganos reguladores y unidades;
• controladores de microprocesador;
• dispositivos de calefacción (calderas, calentadores, radiadores).

Sensores de suministro de calor ASR

Los principales parámetros del suministro de calor, que se mantienen de acuerdo con la tarea con la ayuda de sistemas de control automático, son ampliamente conocidos.

En los sistemas de calefacción, ventilación y agua caliente, generalmente se miden la temperatura, el flujo, la presión y la caída de presión. En algunos sistemas, se mide la carga de calor. Los métodos y métodos para medir los parámetros de los portadores de calor son tradicionales.

Arroz. 2.3

En la fig. 2.3 muestra los sensores de temperatura de la empresa sueca Tour and Anderson.

Reguladores automáticos

Un regulador automático es una herramienta de automatización que recibe, amplifica y convierte la señal de apagado variable controlada e influye deliberadamente en el objeto regulado.

Actualmente se utilizan principalmente controladores digitales basados ​​en microprocesadores. En este caso, generalmente en un controlador de microprocesador, se implementan varios reguladores para sistemas de calefacción, ventilación y suministro de agua caliente.

La mayoría de los controladores nacionales y extranjeros para sistemas de suministro de calor tienen la misma funcionalidad:

1. dependiendo de la temperatura del aire exterior, el regulador proporciona la temperatura necesaria del portador de calor para calentar el edificio de acuerdo con el programa de calefacción, controlando la válvula de control con un accionamiento eléctrico instalado en la tubería de la red de calefacción;


2. el ajuste automático del programa de calefacción se realiza de acuerdo con las necesidades de un edificio en particular. Para la mayor eficiencia de ahorro de calor, el programa de suministro se ajusta constantemente teniendo en cuenta las condiciones reales del punto de calor, el clima y la pérdida de calor en la habitación;


3. el ahorro del portador de calor por la noche se logra debido al método de regulación temporal. Cambiar la tarea por una disminución parcial del refrigerante depende de la temperatura exterior para que, por un lado, reduzca el consumo de calor, por otro lado, no se congele y caliente la habitación a tiempo por la mañana. Al mismo tiempo, el momento de encender el modo de calefacción diurna, o calefacción intensiva, se calcula automáticamente para alcanzar la temperatura ambiente deseada en el momento adecuado;


4. los controladores permiten garantizar que la temperatura del agua de retorno sea lo más baja posible. Esto proporciona la protección del sistema contra la congelación;


5. se realiza la corrección automática configurada en el sistema de agua caliente. Cuando el consumo en el sistema de agua caliente sanitaria es bajo, son aceptables grandes desviaciones de temperatura (banda muerta aumentada). De esta forma, el vástago de la válvula no se cambiará con demasiada frecuencia y se prolongará su vida útil. Cuando aumenta la carga, la zona muerta disminuye automáticamente y aumenta la precisión del control;


6. la alarma se dispara cuando se exceden los puntos de ajuste. Normalmente se generan las siguientes alarmas:
   • alarma de temperatura, en caso de diferencia entre la temperatura real y la configurada;
   • una alarma de la bomba viene en caso de mal funcionamiento;
   • señal de alarma del sensor de presión en el tanque de expansión;
   • se dispara una alarma de vida útil si el equipo ha llegado al final de su vida útil;
   • alarma general - si el controlador ha registrado una o más alarmas;


7. los parámetros del objeto regulado se registran y transfieren a una computadora.

Arroz. 2.4

En la fig. Se muestran 2.4 controladores de microprocesador ECL-1000 de Danfoss.

Reguladores

El actuador es uno de los eslabones de los sistemas de control automático diseñados para influir directamente en el objeto de regulación. En el caso general, el dispositivo de accionamiento consta de un mecanismo de accionamiento y un cuerpo de regulación.

Arroz. 2.5

El actuador es la parte de accionamiento del cuerpo regulador (Fig. 2.5).

En los sistemas automáticos de control del suministro de calor, se utilizan principalmente motores eléctricos (electromagnéticos y eléctricos).

El cuerpo regulador está diseñado para cambiar el flujo de materia o energía en el objeto de regulación. Hay cuerpos reguladores de dosificación y aceleración. Los dispositivos de dosificación incluyen dispositivos que cambian el caudal de una sustancia al cambiar el rendimiento de las unidades (dosificadores, alimentadores, bombas).

Arroz. 2.6

Los reguladores de estrangulación (Fig. 2.6) son una resistencia hidráulica variable que cambia el caudal de la sustancia cambiando su área de flujo. Estos incluyen válvulas de control, elevadores, amortiguadores secundarios, grifos, etc.

Los reguladores se caracterizan por muchos parámetros, los principales son: caudal K v , presión nominal P y , caída de presión en el regulador D y y paso nominal D y .

Además de los parámetros anteriores del cuerpo regulador, que determinan principalmente su diseño y dimensiones, existen otras características que se tienen en cuenta a la hora de elegir un cuerpo regulador, dependiendo de las condiciones específicas de su uso.

La más importante es la característica de flujo, que establece la dependencia del flujo en relación con el movimiento de la válvula a una caída de presión constante.

Las válvulas de control del acelerador generalmente se perfilan con una característica de flujo lineal o de igual porcentaje.

Con una característica de ancho de banda lineal, el aumento en el ancho de banda es proporcional al incremento en el movimiento de la puerta.

Con una característica de ancho de banda de igual porcentaje, el incremento del ancho de banda (cuando cambia el movimiento del obturador) es proporcional al valor actual del ancho de banda.

Bajo condiciones de operación, el tipo de característica de flujo cambia dependiendo de la caída de presión a través de la válvula. Cuando está asistida, la válvula de control se caracteriza por una característica de flujo, que es la dependencia del caudal relativo del medio en el grado de apertura del cuerpo de regulación.

El valor más pequeño del caudal, en el que la característica de caudal permanece dentro de la tolerancia especificada, se evalúa como caudal mínimo.

En muchas aplicaciones de automatización de procesos industriales, el regulador debe tener un amplio rango de rendimiento, que es la relación entre el rendimiento nominal y el rendimiento mínimo.

Una condición necesaria para el funcionamiento fiable de un sistema de control automático es la elección correcta de la forma de la característica de flujo de la válvula de control.

Para un sistema específico, la característica de flujo está determinada por los valores de los parámetros del medio que fluye a través de la válvula y su característica de rendimiento. En general, la característica de flujo difiere de la característica de flujo, ya que los parámetros del medio (principalmente presión y caída de presión) generalmente dependen del caudal. Por lo tanto, la tarea de elegir las características de flujo preferidas de la válvula de control se divide en dos etapas:

1. selección de la forma de las características de flujo, asegurando la constancia del coeficiente de transmisión de la válvula de control en todo el rango de cargas;


2. selección de la forma de la característica de caudal, que proporciona la forma deseada de la característica de flujo para los parámetros dados del medio.

Al modernizar los sistemas de suministro de calefacción, ventilación y agua caliente, se especifican las dimensiones de una red típica, la presión disponible y la presión inicial del medio, el cuerpo regulador se elige de modo que, con un caudal mínimo a través de la válvula, la pérdida en corresponde al exceso de presión del medio desarrollado por la fuente, y la forma de la característica de flujo está casi dada. El método de cálculo hidráulico al elegir una válvula de control es bastante laborioso.

AUZhKH trust 42, en colaboración con SUSU, ha desarrollado un programa para calcular y seleccionar organismos reguladores para los sistemas de suministro de agua caliente y calefacción más comunes.

Bombas circulares

Independientemente del esquema para conectar la carga de calor, se instala una bomba de circulación en el circuito del sistema de calefacción (Fig. 2.7).

Arroz. 2.7. Bomba circular (Grundfog).

Se compone de un controlador de velocidad, un motor eléctrico y la propia bomba. La bomba de circulación moderna es una bomba de rotor húmedo con rotor húmedo que no requiere mantenimiento. El control del motor generalmente se realiza mediante un controlador de velocidad electrónico diseñado para optimizar el rendimiento de la bomba que opera en condiciones de mayores perturbaciones externas que afectan el sistema de calefacción.

La acción de la bomba de circulación se basa en la dependencia de la presión del rendimiento de la bomba y, por regla general, tiene un carácter cuadrático.

Parámetros de la bomba de circulación:

• actuación;
• presión máxima;
• velocidad;
• rango de velocidad.

AUZhKH trust 42 tiene la información necesaria sobre el cálculo y la selección de bombas de circulación y puede proporcionar el asesoramiento necesario.

Intercambiadores de calor

Los elementos más importantes del suministro de calor son los intercambiadores de calor. Hay dos tipos de intercambiadores de calor: tubulares y de placas. Simplificado, un intercambiador de calor tubular se puede representar como dos tubos (un tubo está dentro del otro rugoso). El intercambiador de calor de placas es un intercambiador de calor compacto ensamblado en un marco adecuado de placas corrugadas equipado con sellos. Los intercambiadores de calor tubulares y de placas se utilizan para el suministro de agua caliente, calefacción y ventilación. Los principales parámetros de cualquier intercambiador de calor son:

• energía;
• Coeficiente de transferencia de calor;
• pérdida de presión;
• temperatura máxima de funcionamiento;
• presión máxima de trabajo;
• caudal máximo.

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos tienen una baja eficiencia debido a las bajas tasas de flujo de agua en los tubos y el espacio anular. Esto conduce a valores bajos del coeficiente de transferencia de calor y, como resultado, a dimensiones excesivamente grandes. Durante el funcionamiento de los intercambiadores de calor, son posibles depósitos significativos en forma de incrustaciones y productos de corrosión. En los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, la eliminación de depósitos es muy difícil.

En comparación con los intercambiadores de calor tubulares, los intercambiadores de calor de placas se caracterizan por una mayor eficiencia debido a una mejor transferencia de calor entre las placas, en las que el refrigerante turbulento fluye a contracorriente. Además, la reparación del intercambiador de calor es bastante simple y económica.

Los intercambiadores de calor de placas resuelven con éxito los problemas de preparación de agua caliente en puntos de calefacción prácticamente sin pérdida de calor, por lo que se utilizan activamente en la actualidad.

El principio de funcionamiento de los intercambiadores de calor de placas es el siguiente. Los líquidos involucrados en el proceso de transferencia de calor se introducen a través de las boquillas en el intercambiador de calor (Fig. 2.8).

Arroz. 2.8

Juntas, instaladas de manera especial, aseguran la distribución de líquidos en los canales apropiados, eliminando la posibilidad de mezcla de flujos. El tipo de ondulaciones en las placas y la configuración del canal se seleccionan de acuerdo con el paso libre requerido entre las placas, asegurando así condiciones óptimas para el proceso de intercambio de calor.

Arroz. 2.9

El intercambiador de calor de placas (Fig. 2.9) consiste en un conjunto de placas de metal corrugado con orificios en las esquinas para el paso de dos fluidos. Cada placa está equipada con una junta que limita el espacio entre las placas y asegura el flujo de líquidos en este canal. El caudal de los refrigerantes, las propiedades físicas de los líquidos, las pérdidas de presión y las condiciones de temperatura determinan el número y el tamaño de las placas. Su superficie ondulada contribuye a un aumento del flujo turbulento. En contacto en direcciones de intersección, las ondulaciones soportan las placas, que se encuentran en condiciones de diferente presión de ambos refrigerantes. Para cambiar la capacidad (aumentar la carga de calor), se debe agregar una cierta cantidad de placas al paquete del intercambiador de calor.

Resumiendo lo anterior, observamos que las ventajas de los intercambiadores de calor de placas son:

• compacidad. Los intercambiadores de calor de placas son más de tres veces más compactos que los intercambiadores de calor de carcasa y tubos y más de seis veces más ligeros con la misma potencia;
• facilidad de instalación. Los intercambiadores de calor no requieren una base especial;
• bajos costos de mantenimiento. El flujo altamente turbulento da como resultado un bajo grado de contaminación. Los nuevos modelos de intercambiadores de calor están diseñados para extender el período de operación, que no requiere reparación, tanto como sea posible. La limpieza y revisión lleva poco tiempo, ya que en los intercambiadores de calor se saca cada lámina calefactora, que se puede limpiar individualmente;
• uso eficiente de la energía térmica. El intercambiador de calor de placas tiene un alto coeficiente de transferencia de calor, transfiere calor de la fuente al consumidor con bajas pérdidas;
• fiabilidad;
• la capacidad de aumentar significativamente la carga térmica agregando una cierta cantidad de placas.

El régimen de temperatura del edificio como objeto de regulación.

Cuando se describen procesos tecnológicos de suministro de calor, se utilizan esquemas de diseño de estática que describen estados estables y esquemas de diseño de dinámica que describen modos de transición.

Los esquemas de diseño del sistema de suministro de calor determinan la relación entre los efectos de entrada y salida en el objeto de control bajo las principales perturbaciones internas y externas.

Un edificio moderno es un sistema complejo de calor y energía; por lo tanto, se introducen supuestos simplificadores para describir el régimen de temperatura de un edificio.

• Para edificios civiles de varias plantas, se localiza la parte del edificio para la que se realiza el cálculo. Dado que el régimen de temperatura en el edificio varía en función de la planta, la disposición horizontal del local, el régimen de temperatura se calcula para uno o varios de los locales más favorablemente ubicados.


• El cálculo de la transferencia de calor por convección en una habitación se deriva de la suposición de que la temperatura del aire en cada momento es la misma en todo el volumen de la habitación.


• Al determinar la transferencia de calor a través de recintos exteriores, se supone que el recinto o su parte característica tienen la misma temperatura en planos perpendiculares a la dirección del flujo de aire. Luego, el proceso de transferencia de calor a través de los recintos exteriores se describirá mediante una ecuación de conducción de calor unidimensional.


• El cálculo de la transferencia de calor radiante en una habitación también permite una serie de simplificaciones:

  a) consideramos que el aire de la habitación es un medio radiante;
  b) despreciamos los reflejos múltiples de los flujos radiantes de las superficies;
  c) las formas geométricas complejas se reemplazan por otras más simples.



• Parámetros de clima exterior:

  a) si el régimen de temperatura del local se calcula en valores extremos de los indicadores climáticos exteriores que son posibles en un área determinada, entonces la protección térmica de las cercas y la potencia del sistema de control del microclima garantizarán el cumplimiento estable de la condiciones especificadas;
  b) si aceptamos requisitos más suaves, entonces en la habitación en algunos momentos habrá desviaciones de las condiciones de diseño.

Por lo tanto, al asignar las características de diseño del clima exterior, es obligatorio tener en cuenta la seguridad de las condiciones internas.

Los especialistas de AUZhKH Trust 42, junto con los científicos de SUSU, han desarrollado un programa de computadora para calcular los modos de operación estáticos y dinámicos de los bujes de los suscriptores.

Arroz. 2.10

En la fig. 2.10 muestra los principales factores perturbadores que actúan sobre el objeto de regulación (habitación). La fuente de calor Q, proveniente de la fuente de calor, realiza las funciones de una acción de control para mantener la temperatura ambiente T pom a la salida del objeto. La temperatura exterior T nar, la velocidad del viento V viento, la radiación solar J rad, la pérdida de calor interna Q en el interior son influencias perturbadoras. Todos estos efectos son funciones del tiempo y son aleatorios. La tarea se complica por el hecho de que los procesos de transferencia de calor no son estacionarios y se describen mediante ecuaciones diferenciales en derivadas parciales.

A continuación, se muestra un esquema de diseño simplificado del sistema de calefacción, que describe con precisión las condiciones térmicas estáticas en el edificio y también le permite evaluar cualitativamente el impacto de las principales perturbaciones en la dinámica de la transferencia de calor, para implementar los principales métodos para regular el Procesos de calefacción de espacios.

Actualmente, los estudios de sistemas no lineales complejos (estos incluyen procesos de transferencia de calor en una habitación con calefacción) se llevan a cabo utilizando métodos de modelado matemático. El uso de tecnología informática para estudiar la dinámica del proceso de calentamiento de espacios y los posibles métodos de control es un método de ingeniería eficaz y conveniente. La efectividad del modelado radica en el hecho de que la dinámica de un sistema real complejo se puede estudiar utilizando programas de aplicación relativamente simples. El modelado matemático le permite explorar el sistema cambiando continuamente sus parámetros, así como influencias perturbadoras. El uso de paquetes de software de modelado para estudiar el proceso de calentamiento es especialmente valioso, ya que el estudio por métodos analíticos resulta muy laborioso y completamente inadecuado.

Arroz. 2.11

En la fig. 2.11 muestra fragmentos del esquema de diseño del modo estático del sistema de calefacción.

La figura tiene los siguientes símbolos:

1. t 1 (T n) - la temperatura del agua de la red en la línea de suministro de la red eléctrica;
2. T n (t) - temperatura exterior;
3. U - relación de mezcla de la unidad de mezcla;
4. φ - consumo relativo de agua de red;
5. ΔT - diferencia de temperatura de diseño en el sistema de calefacción;
6. δt es la diferencia de temperatura calculada en la red de calefacción;
7. T in - temperatura interna de las habitaciones con calefacción;
8. G - consumo de agua de red en el punto de calefacción;
9. D p - caída de presión de agua en el sistema de calefacción;
10. t - tiempo.

Con la entrada del suscriptor con el equipo instalado para la carga de calefacción Q 0 calculada dada y la programación diaria de la carga de suministro de agua caliente Q r, el programa le permite resolver cualquiera de las siguientes tareas.

A una temperatura exterior arbitraria T n:

• determine la temperatura interna de las instalaciones calentadas T en, mientras que los especificados son el flujo de agua de la red o la entrada G con y el gráfico de temperatura en la línea de suministro;
• determinar el consumo de agua de la red para la entrada G c, requerida para proporcionar una temperatura interna dada de las instalaciones calentadas T en un gráfico de temperatura conocido de la red de calefacción;
• determine la temperatura del agua requerida en la línea de suministro de la red de calefacción t 1 (gráfico de temperatura de la red) para garantizar la temperatura interna especificada de las habitaciones calentadas T en un caudal dado de agua de la red G s. Estas tareas se resuelven para cualquier esquema de conexión del sistema de calefacción (dependiente, independiente) y cualquier esquema de conexión del suministro de agua caliente (serie, paralelo, mixto).

Además de los parámetros anteriores, las tasas de flujo y las temperaturas del agua se determinan en todos los puntos característicos del esquema, las tasas de flujo de calor para el sistema de calefacción y las cargas térmicas de ambas etapas del calentador, y las pérdidas de presión de los portadores de calor en ellas. El programa le permite calcular los modos de entradas de abonados con cualquier tipo de intercambiadores de calor (carcasa y tubos o placas).

Arroz. 2.12

En la fig. 2.12 muestra fragmentos del esquema de diseño del modo dinámico del sistema de calefacción.

El programa de cálculo del régimen térmico dinámico del edificio permite la entrada del abonado con el equipo seleccionado para una determinada carga térmica de diseño Q 0 para resolver cualquiera de las siguientes tareas:

• cálculo del esquema de control para el régimen térmico de la habitación según la desviación de su temperatura interna;
• cálculo del esquema de control para el régimen térmico de la habitación según la perturbación de los parámetros externos;
• cálculo del régimen térmico del edificio con métodos de regulación cualitativos, cuantitativos y combinados;
• cálculo del controlador óptimo con características estáticas no lineales de elementos reales del sistema (sensores, válvulas de control, intercambiadores de calor, etc.);
• con una temperatura exterior arbitrariamente variable en el tiempo T n (t), es necesario:
• determine el cambio en el tiempo de la temperatura interna de las instalaciones calentadas T en;
• determine el cambio en el tiempo del consumo de agua de la red pa entrada G con requerido para proporcionar una temperatura interna dada de las instalaciones calentadas T en con un gráfico de temperatura arbitrario de la red de calefacción;
• determine el cambio en el tiempo de la temperatura del agua en la línea de suministro de la red de calefacción t 1 (t).

Estas tareas se resuelven para cualquier esquema de conexión del sistema de calefacción (dependiente, independiente) y cualquier esquema de conexión del suministro de agua caliente (serie, paralelo, mixto).

Implementación de ASR para suministro de calor en edificios residenciales

Arroz. 2.13

En la fig. 2.13 muestra un diagrama esquemático de un sistema de control automático para calefacción y suministro de agua caliente en un punto de calefacción individual (ITP) con una conexión dependiente del sistema de calefacción y un esquema de dos etapas de calentadores de agua. Fue montado por AUZhKH trust 42, pasó pruebas y controles operativos. Este sistema es aplicable a cualquier esquema de conexión para sistemas de calefacción y agua caliente de este tipo.

La tarea principal de este sistema es mantener una determinada dependencia del cambio en el consumo de agua de red para el sistema de suministro de calefacción y agua caliente de la temperatura del aire exterior.

La conexión del sistema de calefacción del edificio a las redes de calefacción se realiza de acuerdo con un esquema dependiente con mezcla de bombas. Para la preparación de agua caliente para las necesidades de suministro de agua caliente, se prevé instalar calentadores de placas conectados a la red de calefacción según un esquema mixto de dos etapas.

El sistema de calefacción del edificio es un sistema vertical de dos tubos con una distribución inferior de tuberías principales.

El sistema de control automático del suministro de calor del edificio incluye soluciones para:

• para el control automático del funcionamiento del circuito de suministro de calor externo;
• para el control automático del funcionamiento del circuito interno del sistema de calefacción del edificio;
• crear un modo de comodidad en el local;
• para el control automático del funcionamiento del intercambiador de calor ACS.

El sistema de calefacción está equipado con un controlador de temperatura del agua basado en microprocesador para el circuito de calefacción del edificio (circuito interno), completo con sensores de temperatura y una válvula de control motorizada. Dependiendo de la temperatura del aire exterior, el dispositivo de control proporciona la temperatura requerida del portador de calor para calentar el edificio de acuerdo con el programa de calefacción, controlando la válvula de control con un accionamiento eléctrico instalado en una tubería directa desde la red de calefacción. Para limitar la temperatura máxima del agua de retorno devuelta a la red de calefacción, se envía al controlador del microprocesador una señal de un sensor de temperatura instalado en la tubería de agua de retorno a la red de calefacción. El controlador de microprocesador protege el sistema de calefacción de la congelación. Para mantener una presión diferencial constante, se proporciona un regulador de presión diferencial en la válvula de control de temperatura.

Para controlar automáticamente la temperatura del aire en las instalaciones del edificio, el proyecto prevé termostatos en los dispositivos de calefacción. Los termorreguladores aportan confort y ahorran energía térmica.

Para mantener una presión diferencial constante entre las tuberías directas y de retorno del sistema de calefacción, se instala un regulador de presión diferencial.

Para controlar automáticamente el funcionamiento del intercambiador de calor, se instala un controlador de temperatura automático en el agua de calefacción, que cambia el suministro de agua de calefacción según la temperatura del agua calentada que ingresa al sistema de ACS.

De acuerdo con los requisitos de las "Reglas para la contabilidad de energía térmica y refrigerante" de 1995, la contabilidad comercial de energía térmica se llevó a cabo en la entrada de la red de calefacción a la ITP por medio de un medidor de calor instalado en la tubería de suministro desde la red de calefacción y un medidor de volumen instalado en la tubería de retorno a la red de calefacción.

El medidor de calor incluye:

• medidor de corriente;
• UPC;
• dos sensores de temperatura.

El controlador de microprocesador proporciona indicación de parámetros:

• cantidad de calor;
• la cantidad de refrigerante;
• temperatura refrescante;
• diferencia de temperatura;
• tiempo de funcionamiento del medidor de calor.

Todos los elementos de los sistemas de control automático y el suministro de agua caliente se fabrican con equipos de Danfoss.

El controlador de microprocesador ECL 9600 está diseñado para controlar el régimen de temperatura del agua en sistemas de suministro de agua caliente y calefacción en dos circuitos independientes y se utiliza para la instalación en puntos de calefacción.

El regulador tiene salidas de relé para controlar válvulas de control y bombas de circulación.

Elementos que se conectarán al controlador ECL 9600:

• sensor de temperatura del aire exterior ESMT;
• sensor de temperatura en el suministro de refrigerante en el circuito de circulación 2, ESMA/C/U;
• accionamiento reversible de la válvula de control de la serie AMB o AMV (220 V).

Además, opcionalmente se pueden adjuntar los siguientes elementos:

• sensor de temperatura del agua de retorno del circuito de circulación, ESMA/C/U;
• Sensor de temperatura del aire interior ESMR.

El controlador de microprocesador ECL 9600 tiene temporizadores analógicos o digitales incorporados y una pantalla LCD para facilitar el mantenimiento.

El indicador incorporado sirve para la observación visual de los parámetros y el ajuste.

Cuando se conecta un sensor de temperatura del aire interior ESMR/F, la temperatura del medio de calefacción se corrige automáticamente en el suministro al sistema de calefacción.

El controlador puede limitar el valor de la temperatura del agua de retorno del circuito de circulación en modo seguimiento en función de la temperatura exterior (limitación proporcional) o establecer un valor constante para la limitación máxima o mínima de la temperatura del agua de retorno del circuito de circulación.

Funciones de confort y ahorro de calor:

• bajar la temperatura en el sistema de calefacción por la noche y en función de la temperatura exterior o según el valor de reducción establecido;
• la posibilidad de operar el sistema con mayor potencia después de cada período de disminución de la temperatura en el sistema de calefacción (calentamiento rápido de la habitación);
• la posibilidad de apagado automático del sistema de calefacción a una determinada temperatura exterior establecida (apagado de verano);
• la capacidad de trabajar con varios tipos de actuadores mecanizados de la válvula de control;
• control remoto del controlador mediante ESMF/ECA 9020.

Funciones de protección:

• limitar las temperaturas máximas y mínimas del agua suministrada al circuito de circulación;
• control de bombas, paseo periódico en verano;
• protección del sistema de calefacción contra la congelación;
• la posibilidad de conectar un termostato de seguridad.

Equipos modernos para sistemas automáticos de control de suministro de calor.

Las empresas nacionales y extranjeras ofrecen una amplia gama de equipos modernos para sistemas automáticos de control de suministro de calor con casi la misma funcionalidad:

1. Control de calefacción:
   • Amortiguación de la temperatura exterior.
   • Efecto Lunes.
   • Restricciones lineales.
   • Límites de temperatura de retorno.
   • Corrección de temperatura ambiente.
   • Horario de alimentación autocorregible.
   • Optimización del tiempo de arranque.
   • Modo económico por la noche.


2. Gestión ACS:
   • Función de carga baja.
   • Límite de temperatura del agua de retorno.
   • Temporizador separado.


3. Mando de bomba:
   • Protección contra congelamiento.
   • Apague la bomba.
   • Cambio de bomba.


4. Alarmas:
   • De la bomba.
   • Temperatura muy fría.
   • General.

Los conjuntos de equipos de suministro de calor de empresas conocidas, Danfoss (Dinamarca), Alfa Laval (Suecia), Tour y Anderson (Suecia), Raab Karcher (Alemania), Honeywell (EE. UU.) generalmente incluyen los siguientes instrumentos y dispositivos para control y contabilidad sistemas

1. Equipos para la automatización del punto de calefacción del edificio:
   


2. Equipos de medición de calor.
   


3. Equipo auxiliar.
   • Revisar válvulas.
   • Las válvulas de bola se instalan para el cierre hermético de los elevadores y para el drenaje del agua. Al mismo tiempo, en estado abierto, durante el funcionamiento del sistema, las válvulas de bola prácticamente no crean resistencia adicional. También se pueden instalar en todos los ramales a la entrada del edificio y en la subestación.
   • Drene las válvulas de bola.
   • Se instala una válvula de retención para evitar que entre agua en la línea de retorno desde la línea de suministro cuando la bomba está parada.
   • El filtro de malla, con una válvula de bola en el desagüe, en la entrada al sistema proporciona la purificación del agua a partir de suspensiones sólidas.
   • Las salidas de aire automáticas proporcionan una liberación de aire automática al llenar el sistema de calefacción, así como durante el funcionamiento del sistema de calefacción.
   • Radiadores.
   • Convectores.
   • Intercomunicadores ("Vika" AUZhKH trust 42).

El AUZhKH de trust 42 analizó la funcionalidad de los equipos de sistemas automáticos de control de suministro de calor de las empresas más famosas: Danfoss, Tour y Anderson, Honeywell. Los empleados del fideicomiso pueden brindar asesoramiento calificado sobre la implementación de los equipos de estas empresas.

Las peculiaridades del suministro de calor son la rígida influencia mutua de los modos de suministro y consumo de calor, así como la multiplicidad de puntos de suministro para varios bienes (energía térmica, energía, refrigerante, agua caliente). El propósito del suministro de calor no es proporcionar generación y transporte, sino mantener la calidad de estos bienes para cada consumidor.

Este objetivo se logró de manera relativamente efectiva con caudales de refrigerante estables en todos los elementos del sistema. La regulación de “calidad” que utilizamos, por su propia naturaleza, implica cambiar solo la temperatura del refrigerante. El surgimiento de edificios controlados por demanda aseguró la imprevisibilidad de los regímenes hidráulicos en las redes manteniendo la constancia de costos en los propios edificios. Las quejas en las casas vecinas tuvieron que ser eliminadas por circulación excesiva y los correspondientes desbordamientos masivos.

Los modelos de cálculo hidráulico que se utilizan hoy en día, a pesar de su calibración periódica, no pueden contemplar las desviaciones en los costos de los insumos del edificio debido a cambios en la generación de calor interno y el consumo de agua caliente, así como la influencia del sol, el viento y la lluvia. Con la regulación cualitativa-cuantitativa actual, es necesario “ver” el sistema en tiempo real y proporcionar:

• control del número máximo de puntos de entrega;
• conciliación de saldos corrientes de suministro, pérdidas y consumo;
• acción de control en caso de violación inaceptable de modos.

La gestión debe ser lo más automatizada posible, de lo contrario es simplemente imposible implementarla. El desafío era lograr esto sin gastos indebidos de establecimiento de puntos de control.

Hoy en día, cuando en una gran cantidad de edificios existen sistemas de medición con medidores de flujo, sensores de temperatura y presión, no es razonable usarlos solo para cálculos financieros. ACS "Teplo" se basa principalmente en la generalización y análisis de la información "del consumidor".

Al crear el sistema de control automatizado, se superaron los problemas típicos de los sistemas obsoletos:

• dependencia de la exactitud de los cálculos de los dispositivos de medición y la confiabilidad de los datos en archivos no verificables;
• la imposibilidad de reunir balances operativos por inconsistencias en el tiempo de las mediciones;
• incapacidad para controlar procesos que cambian rápidamente;
• incumplimiento de los nuevos requisitos de seguridad de la información de la ley federal "Sobre la seguridad de la infraestructura de información crítica de la Federación Rusa".

Efectos de la implementación del sistema:

Servicio al consumidor:

• determinación de saldos reales para todo tipo de mercancías y pérdidas comerciales:
• determinación de posibles ingresos fuera de balance;
• control del consumo de energía real y su cumplimiento de las especificaciones técnicas de conexión;
• introducción de restricciones correspondientes al nivel de pagos;
• transición a una tarifa de dos partes;
• monitorear los KPI para todos los servicios que trabajan con los consumidores y evaluar la calidad de su trabajo.

Explotación:

• determinación de pérdidas tecnológicas y saldos en redes de calor;
• despacho y control de emergencia según modos reales;
• mantener horarios de temperatura óptimos;
• monitorear el estado de las redes;
• ajuste de los modos de suministro de calor;
• control de paradas y violaciones de modos.

Desarrollo e inversión:

• evaluación confiable de los resultados de la implementación de proyectos de mejora;
• evaluación de los efectos de los costos de inversión;
• desarrollo de esquemas de suministro de calor en modelos electrónicos reales;
• optimización de diámetros y configuración de redes;
• reducción de costos de conexión, teniendo en cuenta las reservas reales de ancho de banda y ahorro de energía para los consumidores;
• planificación de la renovación
• organización del trabajo conjunto de CHP y salas de calderas.

Como parte del suministro de equipos de tablero, se suministraron gabinetes de potencia y gabinetes de control para dos edificios (ITP). Para la recepción y distribución de energía eléctrica en los puntos de calefacción se utilizan dispositivos de distribución de entrada, compuestos por cinco paneles cada uno (10 paneles en total). Los interruptores de conmutación, pararrayos, amperímetros y voltímetros están instalados en los paneles de entrada. Los paneles ATS en ITP1 e ITP2 se implementan sobre la base de unidades de transferencia automática. En los paneles de distribución de la ASU, se instalan dispositivos de protección y conmutación (contactores, arrancadores suaves, botones y lámparas) para el equipamiento tecnológico de los puntos de calefacción. Todos los interruptores automáticos están equipados con contactos de estado que indican un apagado de emergencia. Esta información se transmite a los controladores instalados en los armarios de automatización.

Para el control y gestión de los equipos se utilizan controladores OWEN PLC110. Se conectan a los módulos de entrada/salida ARIES MV110-224.16DN, MV110-224.8A, MU110-224.6U, así como a los paneles táctiles del operador.

El refrigerante se introduce directamente en la sala ITP. El suministro de agua para el suministro de agua caliente, la calefacción y el suministro de calor de los calentadores de aire de los sistemas de ventilación de aire se realiza con una corrección de la temperatura exterior.

La visualización de parámetros tecnológicos, accidentes, estado de equipos y control de despacho del ITP se realiza desde el puesto de trabajo de despachadores en la sala de control central integrado del edificio. En el servidor de despacho, se almacena el archivo de parámetros tecnológicos, accidentes y el estado del equipo ITP.

La automatización de los puntos de calor prevé:

• mantener la temperatura del refrigerante suministrado a los sistemas de calefacción y ventilación de acuerdo con el programa de temperatura;
• mantener la temperatura del agua en el sistema de ACS en el suministro a los consumidores;
• programación de varios regímenes de temperatura por horas del día, días de la semana y festivos;
• control del cumplimiento de los valores de parámetros determinados por el algoritmo tecnológico, soporte de límites de parámetros tecnológicos y de emergencia;
• control de temperatura del portador de calor devuelto a la red de calefacción del sistema de suministro de calor, de acuerdo con un programa de temperatura dado;
• medición de la temperatura del aire exterior;
• mantener una caída de presión dada entre las tuberías de suministro y retorno de los sistemas de ventilación y calefacción;
• control de bombas de circulación según un algoritmo dado:
  • encendido apagado;
  • control de equipos de bombeo con variadores de frecuencia según señales de PLC instalados en gabinetes de automatización;
  • conmutación periódica principal/reserva para garantizar el mismo tiempo de funcionamiento;
  • transferencia automática de emergencia a la bomba de reserva según el control del sensor de presión diferencial;
  • mantenimiento automático de una presión diferencial dada en sistemas de consumo de calor.
• control de válvulas de control de portadores de calor en circuitos de consumidores primarios;
• control de bombas y válvulas para circuitos de alimentación de calefacción y ventilación;
• establecer los valores de los parámetros tecnológicos y de emergencia a través del sistema de despacho;
• control de bombas de drenaje;
• control del estado de entradas eléctricas por fases;
• sincronización de la hora del controlador con la hora común del sistema de despacho (SOEV);
• puesta en marcha del equipo después de la restauración de la fuente de alimentación de acuerdo con un algoritmo dado;
• enviar mensajes de emergencia al sistema de despacho.

El intercambio de información entre los controladores de automatización y el nivel superior (estación de trabajo con software de despacho especializado MasterSCADA) se realiza mediante el protocolo Modbus/TCP.

Arroz. 6. Línea de dos hilos con dos hilos de corona a diferentes distancias entre ellos

16 metros; 3 - pb = 8 m; 4 - b,

BIBLIOGRAFÍA

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2. Kostenko M.V., Kadomskaya K.P., Levinshgein M.L., Efremov I.A. Sobretensiones y protección contra ellas en

Líneas eléctricas aéreas y por cable de alta tensión. L.: Nauka, 1988. 301 págs.

SOY. Prokhorenkov

MÉTODOS PARA CONSTRUIR UN SISTEMA AUTOMATIZADO DE CONTROL DEL SUMINISTRO DE CALOR DISTRIBUIDO DE LA CIUDAD

Se presta considerable atención a los problemas de introducción de tecnologías de ahorro de recursos en la Rusia moderna. Estos problemas son especialmente agudos en las regiones del Extremo Norte. El fuel oil para salas de calderas urbanas es fuel oil, que se entrega por ferrocarril desde las regiones centrales de Rusia, lo que aumenta significativamente el costo de la energía térmica generada. Duración

La temporada de calefacción en las condiciones del Ártico es de 2 a 2,5 meses más que en las regiones centrales del país, lo que está asociado con las condiciones climáticas del extremo norte. Al mismo tiempo, las empresas de calor y energía deben generar la cantidad necesaria de calor en forma de vapor, agua caliente bajo ciertos parámetros (presión, temperatura) para garantizar la actividad vital de todas las infraestructuras urbanas.

Reducir el costo de generar calor suministrado a los consumidores solo es posible mediante la combustión económica de combustibles, el uso racional de la electricidad para las necesidades propias de las empresas, minimizando las pérdidas de calor en las áreas de transporte (redes de calor de la ciudad) y consumo (edificios, empresas de la ciudad ), así como reducir el número de empleados en las áreas de producción.

La solución de todos estos problemas solo es posible mediante la introducción de nuevas tecnologías, equipos, controles técnicos, que permitan garantizar la eficiencia económica de la operación de las empresas de energía térmica, así como mejorar la calidad de gestión y operación de sistemas de energía térmica.

Formulación del problema

Una de las tareas importantes en el campo de la calefacción urbana es la creación de sistemas de suministro de calor con el funcionamiento paralelo de varias fuentes de calor. Los modernos sistemas urbanos de calefacción urbana se han desarrollado como sistemas muy complejos distribuidos espacialmente con circulación cerrada. Como regla general, los consumidores no tienen la propiedad de autorregulación, la distribución del refrigerante se realiza mediante la instalación preliminar de resistencias hidráulicas constantes especialmente diseñadas (para uno de los modos) [1]. En este sentido, la naturaleza aleatoria de la selección de energía térmica por parte de los consumidores de vapor y agua caliente conduce a procesos transitorios dinámicamente complejos en todos los elementos de un sistema térmico de potencia (TPP).

El control operativo del estado de las instalaciones remotas y el control de los equipos ubicados en puntos controlados (CP) es imposible sin el desarrollo de un sistema automatizado de control y gestión de despacho de puntos de calefacción central y estaciones de bombeo (ASDK y U TsTP y NS) de la ciudad. Por tanto, uno de los problemas urgentes es la gestión de los flujos de energía térmica, teniendo en cuenta las características hidráulicas tanto de las propias redes de calefacción como de los consumidores de energía. Requiere resolver problemas relacionados con la creación de sistemas de suministro de calor, donde en paralelo

Varias fuentes de calor (estaciones térmicas - TS)) operan en la red de calor general de la ciudad y en el horario general de carga de calor. Dichos sistemas permiten ahorrar combustible durante el calentamiento, aumentar el grado de carga del equipo principal y operar unidades de caldera en modos con valores de eficiencia óptimos.

Resolviendo los problemas de control óptimo de los procesos tecnológicos de una sala de calderas de calefacción.

Resolver los problemas de control óptimo de los procesos tecnológicos de la sala de calderas de calefacción "Severnaya" de la Empresa Regional de Energía y Calor del Estado (GOTEP) "TEKOS", en el marco de una subvención del Programa de Importación de Ahorro de Energía y Protección Ambiental Equipos y Materiales (PIEPOM) del Comité Ruso-Estadounidense, se suministró equipo (financiado por el gobierno de EE. UU.). Este equipo y el software desarrollado para él permitieron resolver una amplia gama de tareas de reconstrucción en la empresa base GOTEP “TEKOS”, y los resultados obtenidos fueron replicados a las empresas de calor y energía de la región.

La base para la reconstrucción de los sistemas de control para las unidades de caldera TS fue el reemplazo de las herramientas de automatización obsoletas del panel de control central y los sistemas de control automático locales con un moderno sistema de control distribuido basado en microprocesador. El sistema de control distribuido implementado para calderas basado en el sistema de microprocesador (MPS) TDC 3000-S (Supper) de Honeywell proporcionó una única solución integrada para la implementación de todas las funciones del sistema para controlar los procesos tecnológicos del TS. El MPS operado tiene valiosas cualidades: simplicidad y visibilidad del diseño de las funciones de control y operación; flexibilidad en el cumplimiento de todos los requisitos del proceso, teniendo en cuenta los indicadores de confiabilidad (trabajando en el modo de espera "caliente" de la segunda computadora y OSU), disponibilidad y eficiencia; fácil acceso a todos los datos del sistema; facilidad de cambio y expansión de funciones de servicio sin retroalimentación sobre el sistema;

mejora de la calidad de presentación de la información en una forma conveniente para la toma de decisiones (interfaz de operador inteligente amigable), lo que ayuda a reducir los errores del personal operativo en la operación y control de los procesos de TS; creación informática de documentación para sistemas de control de procesos; mayor disponibilidad operativa del objeto (el resultado del autodiagnóstico del sistema de control); sistema prometedor con un alto grado de innovación. En el sistema TDC 3000 - S (Fig. 1) es posible conectar controladores PLC externos de otros fabricantes (esta posibilidad se implementa si hay un módulo de puerta de enlace PLC). Se muestra la información de los controladores PLC

Se muestra en la tabla de contenido como una matriz de puntos disponibles para leer y escribir desde los programas del usuario. Esto hace posible el uso de estaciones de E/S distribuidas instaladas muy cerca de los objetos administrados para la recopilación de datos y la transferencia de datos a TOC a través de un cable de información utilizando uno de los protocolos estándar. Esta opción permite integrar nuevos objetos de control, incluido el sistema automatizado de control de despacho y gestión de puntos de calefacción central y estaciones de bombeo (ASDKiU TsTPiNS), en el sistema de control de procesos automatizado existente de la empresa sin cambios externos para los usuarios.

red informática local

Estaciones universales

Histórico aplicado por computadora

módulo de módulo de puerta de enlace

control de red

Puerta de enlace troncal

Reservo (ARMM)

Módulo de mejora. Administrador de procesos avanzado (ARMM)

Red de control universal

Controladores de E/S

Rutas de cable 4-20 mA

Estación de E/S SIMATIC ET200M.

Controladores de E/S

Red de dispositivos PLC (PROFIBUS)

Rutas de cable 4-20 mA

Sensores de flujo

Sensores de temperatura

Sensores de presión

Analizadores

Reguladores

Estaciones de frecuencia

válvulas de compuerta

Sensores de flujo

Sensores de temperatura

Sensores de presión

Analizadores

Reguladores

Estaciones de frecuencia

válvulas de compuerta

Arroz. 1. Recopilación de información por estaciones de PLC distribuidas, transfiriéndola al TDC3000-S para su visualización y procesamiento, seguido de la emisión de señales de control.

Los estudios experimentales realizados han demostrado que los procesos que ocurren en la caldera de vapor en los modos de funcionamiento de su operación son de naturaleza aleatoria y no estacionarios, lo que se confirma con los resultados del procesamiento matemático y el análisis estadístico. Teniendo en cuenta la naturaleza aleatoria de los procesos que ocurren en la caldera de vapor, las estimaciones del desplazamiento de la expectativa matemática (MO) M(t) y la dispersión 5 (?) a lo largo de las principales coordenadas de control se toman como una medida de evaluación de la calidad del control:

Em, (t) 2 MZN (t) - MrN (t) ^ gMix (t) ^ min

donde Mzn(t), Mmn(t) son el MO ajustado y actual de los principales parámetros ajustables de la caldera de vapor: la cantidad de aire, la cantidad de combustible y la salida de vapor de la caldera.

s 2 (t) = 8|v (t) - q2N (t) ^ s^ (t) ^ min, (2)

donde 52Tn, 5zn2(t) son las variaciones actuales y establecidas de los principales parámetros controlados de la caldera de vapor.

Entonces el criterio de control de calidad tendrá la forma

Jn = I [avMy(t) + ßsö;, (t)] ^ min, (3)

donde n = 1,...,j; - ß - coeficientes de peso.

Dependiendo del modo de funcionamiento de la caldera (regulación o básico), se debe formar una estrategia de control óptima.

Para el modo de control de operación de la caldera de vapor, la estrategia de control debe estar dirigida a mantener constante la presión en el colector de vapor, independientemente del consumo de vapor por parte de los consumidores de calor. Para este modo de operación, la estimación del desplazamiento de la presión de vapor en el cabezal de vapor principal en la forma

ep (/) = Pz(1) - Pm () ^B^ (4)

donde VD, Pt(0 - valores promedio establecidos y actuales de presión de vapor en el cabezal de vapor principal.

El desplazamiento de la presión del vapor en el colector principal de vapor por dispersión, teniendo en cuenta (4), tiene la forma

(0 = -4r(0 ^^ (5)

donde (UrzOO, art(0 - dispersiones de presión dadas y actuales.

Se utilizaron métodos de lógica difusa para ajustar los coeficientes de transferencia de los reguladores de los circuitos del sistema de control de calderas multiconectadas.

Durante la operación piloto de calderas de vapor automatizadas, se acumuló material estadístico que permitió obtener características comparativas (con la operación de unidades de calderas no automatizadas) de la eficiencia técnica y económica de introducir nuevos métodos y controles y continuar con los trabajos de reconstrucción. en otras calderas. Así, para el período de funcionamiento semestral de las calderas de vapor no automatizadas N° 9 y 10, así como de las calderas de vapor automatizadas N° 13 y 14, se obtuvieron los resultados, que se presentan en la Tabla 1.

Determinación de parámetros para la carga óptima de una planta térmica

Para determinar la carga óptima del vehículo es necesario conocer las características energéticas de sus generadores de vapor y de la sala de calderas en su conjunto, que son la relación entre la cantidad de combustible suministrado y el calor recibido.

El algoritmo para encontrar estas características incluye los siguientes pasos:

tabla 1

Indicadores de rendimiento de la caldera

Nombre del indicador Valor de los indicadores para calderas de ordeño

№9-10 № 13-14

Generación de calor, Gcal Consumo de combustible, t Tasa específica de consumo de combustible para la generación de 1 Gcal de energía térmica, kg de combustible de referencia cal 170.207 20.430 120,03 217.626 24.816 114,03

1. Determinación del rendimiento térmico de las calderas para varios modos de carga de su operación.

2. Determinación de las pérdidas de calor A () teniendo en cuenta la eficiencia de las calderas y su carga útil.

3. Determinación de las características de carga de las unidades de caldera en el rango de su cambio desde el mínimo permitido hasta el máximo.

4. Con base en el cambio en las pérdidas de calor totales en las calderas de vapor, la determinación de sus características energéticas, que reflejan el consumo por hora de combustible estándar, según la fórmula 5 = 0.0342 (0, + AC?).

5. Obtención de las características energéticas de las salas de calderas (TS) a partir de las características energéticas de las calderas.

6. Formar, teniendo en cuenta las características energéticas del TS, decisiones de control sobre la secuencia y el orden de su carga durante el período de calefacción, así como en la temporada de verano.

Otro tema importante de organizar el funcionamiento paralelo de las fuentes (TS) es la determinación de los factores que tienen un impacto significativo en la carga de las salas de calderas y las tareas del sistema de control del suministro de calor para proporcionar a los consumidores la cantidad necesaria de energía térmica en el menor costo posible para su generación y transmisión.

La solución del primer problema se lleva a cabo vinculando los horarios de suministro con los horarios para el uso de calor a través de un sistema de intercambiadores de calor, la solución del segundo, estableciendo la correspondencia entre la carga de calor de los consumidores y su producción, es decir. , planificando el cambio de carga y reduciendo las pérdidas en la transmisión de energía térmica. Asegurar la vinculación de los horarios para el suministro y uso de calor debe llevarse a cabo mediante el uso de automatización local en etapas intermedias desde las fuentes de energía térmica hasta sus consumidores.

Para resolver el segundo problema, se propone implementar las funciones de estimación de la carga planificada de los consumidores, teniendo en cuenta las posibilidades económicamente justificadas de las fuentes de energía (ES). Tal enfoque es posible utilizando métodos de control situacional basados ​​en la implementación de algoritmos de lógica difusa. El principal factor que tiene un impacto significativo en

la carga de calor de las salas de calderas es la parte que se utiliza para calentar edificios y para el suministro de agua caliente. El flujo de calor promedio (en vatios) utilizado para calentar edificios está determinado por la fórmula

donde /desde - la temperatura exterior promedio durante un período determinado; r( - la temperatura promedio del aire interior de la habitación calentada (la temperatura que debe mantenerse en un nivel dado); / 0 - la temperatura estimada del aire exterior para el diseño de calefacción;<70 - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых и общественных зданий в Ваттах на 1 м площади здания при температуре /0; А - общая площадь здания; Кх - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий (при отсутствии конкретных данных его можно считать равным 0,25).

Se puede ver en la fórmula (6) que la carga de calor en la calefacción de los edificios está determinada principalmente por la temperatura del aire exterior.

El flujo de calor promedio (en vatios) para el suministro de agua caliente de los edificios está determinado por la expresión

1.2w(a + ^)(55 - ^) p

Yt „. " _ con"

donde m es el número de consumidores; a - la tasa de consumo de agua para el suministro de agua caliente a una temperatura de +55 ° C por persona por día en litros; b - la tasa de consumo de agua para el suministro de agua caliente consumida en edificios públicos a una temperatura de +55 ° C (se supone que es de 25 litros por día por persona); c es la capacidad calorífica del agua; /x - temperatura del agua fría (del grifo) durante el período de calefacción (se supone que es de +5 °C).

El análisis de la expresión (7) mostró que al calcular la carga de calor promedio en el suministro de agua caliente, resulta ser constante. La extracción real de energía térmica (en forma de agua caliente del grifo), en contraste con el valor calculado, es aleatoria, lo que se asocia con un aumento en el análisis de agua caliente por la mañana y por la noche, y una disminución en la selección durante el día y la noche. En la fig. 2, 3 muestra gráficos de cambio

Aceite 012 013 014 015 016 017 018 019 1 111 112 113 114 115 116 117 118 119 2 211 212 213 214 215 216 217 218 219 3 311 312 313 3 1

días del mes

Arroz. 2. Gráfico de cambios en la temperatura del agua en CHP N9 5 (7 - agua de caldera directa,

2 - trimestral directo, 3 - agua para suministro de agua caliente, 4 - trimestral inverso, 5 - agua de caldera de retorno) y temperatura del aire exterior (6) para el período del 1 de febrero al 4 de febrero de 2009

presión y temperatura del agua caliente para TsTP No. 5, que se obtuvieron del archivo de SDKi U TsTP y NS de Murmansk.

Con el inicio de los días cálidos, cuando la temperatura ambiente no desciende por debajo de +8 °C durante cinco días, la carga de calefacción de los consumidores se apaga y la red de calefacción funciona para las necesidades de suministro de agua caliente. El flujo de calor promedio al suministro de agua caliente durante el período sin calefacción se calcula mediante la fórmula

dónde está la temperatura del agua fría (del grifo) durante el período sin calefacción (se supone que es de +15 °С); p - coeficiente que tiene en cuenta el cambio en el consumo medio de agua para el suministro de agua caliente en el período sin calefacción en relación con el período de calefacción (0,8 - para el sector residencial y comunal, 1 - para empresas).

Teniendo en cuenta las fórmulas (7), (8), se calculan los gráficos de carga de calor de los consumidores de energía, que son la base para construir tareas para la regulación centralizada del suministro de energía térmica del TS.

Sistema automatizado de control de despacho y gestión de puntos de calefacción central y estaciones de bombeo de la ciudad

Una característica específica de la ciudad de Murmansk es que se encuentra en una zona montañosa. La elevación mínima es de 10 m, la máxima es de 150 m, en este sentido, las redes de calefacción tienen un gráfico piezométrico pesado. Debido al aumento de la presión del agua en los tramos iniciales, aumenta la siniestralidad (rotura de tuberías).

Para el control operativo del estado de objetos remotos y control de equipos ubicados en puntos controlados (CP),

Arroz. Fig. 3. Gráfico de cambio de presión de agua en la estación de calefacción central N° 5 para el período del 1 al 4 de febrero de 2009: 1 - suministro de agua caliente, 2 - agua de caldera directa, 3 - trimestral directa, 4 - trimestral inversa,

5 - agua fría, 6 - agua de caldera de retorno

fue desarrollado por ASDKiUCTPiNS de la ciudad de Murmansk. Los puntos controlados, donde se instalaron equipos de telemecánica durante los trabajos de reconstrucción, están ubicados a una distancia de hasta 20 km de la empresa matriz. La comunicación con los equipos de telemecánica del CP se realiza a través de una línea telefónica dedicada. Las salas de calderas centrales (CTP) y las estaciones de bombeo son edificios separados en los que se instalan equipos tecnológicos. Los datos del panel de control se envían a la sala de control (en el PCARM del despachador) ubicada en el territorio de Severnaya TS de la empresa TEKOS, y al servidor TS, después de lo cual quedan disponibles para los usuarios de la red de área local de la empresa. para resolver sus problemas de producción.

De acuerdo con las tareas resueltas con la ayuda de ASDKiUTSTPiNS, el complejo tiene una estructura de dos niveles (Fig. 4).

Nivel 1 (superior, grupo) - consola de despacho. En este nivel se implementan las siguientes funciones: control centralizado y control remoto de procesos tecnológicos; visualización de datos en la pantalla del panel de control; formación y emisión de

incluso documentación; formación de tareas en el sistema de control de procesos automatizado de la empresa para gestionar los modos de operación paralela de las estaciones térmicas de la ciudad para la red general de calor de la ciudad; acceso de los usuarios de la red local de la empresa a la base de datos del proceso tecnológico.

Nivel 2 (local, local) - Equipos de CP con sensores colocados en ellos (alarmas, medidas) y dispositivos de accionamiento final. En este nivel, se implementan las funciones de recopilación y procesamiento primario de información, emitiendo acciones de control sobre los actuadores.

Funciones realizadas por ASDKiUCTPiNS de la ciudad

Funciones de información: control de lecturas de sensores de presión, temperatura, caudal de agua y control del estado de actuadores (on/off, abrir/cerrar).

Funciones de control: control de bombas de red, bombas de agua caliente, otros equipos tecnológicos de la caja de cambios.

Funciones de visualización y registro: todos los parámetros de información y parámetros de señalización se muestran en las tendencias y diagramas mnemónicos de la estación del operador; toda la informacion

Estación de trabajo de PC del despachador

Adaptador SHV/K8-485

Líneas telefónicas dedicadas

Controladores KP

Arroz. 4. Diagrama de bloques del complejo

Los parámetros, los parámetros de señalización, los comandos de control se registran en la base de datos periódicamente, así como en los casos de cambio de estado.

Funciones de alarma: corte de corriente en la caja de cambios; activación del sensor de inundación en el puesto de control y seguridad en el puesto de control; señalización de sensores de presión límite (alta/baja) en tuberías y transmisores de cambios de emergencia en el estado de los actuadores (encendido/apagado, abierto/cerrado).

El concepto de un sistema de apoyo a la decisión.

Un sistema de control de procesos automatizado moderno (APCS) es un sistema de control hombre-máquina de varios niveles. El despachador en un sistema de control de procesos automatizado multinivel recibe información de un monitor de computadora y actúa sobre objetos ubicados a una distancia considerable de este, utilizando sistemas de telecomunicaciones, controladores y actuadores inteligentes. Así, el despachador se convierte en el protagonista principal de la gestión del proceso tecnológico de la empresa. Los procesos tecnológicos en la ingeniería de energía térmica son potencialmente peligrosos. Así, desde hace treinta años, el número de accidentes registrados se duplica aproximadamente cada diez años. Se sabe que en los modos de estado estacionario de los sistemas de energía complejos, los errores debido a la inexactitud de los datos iniciales son 82-84%, debido a la inexactitud del modelo - 14-15%, debido a la inexactitud del método - 2 -3%. Debido a la gran proporción de error en los datos iniciales, también existe un error en el cálculo de la función objetivo, lo que genera una importante área de incertidumbre a la hora de elegir el modo óptimo de funcionamiento del sistema. Estos problemas pueden eliminarse si consideramos la automatización no solo como una forma de reemplazar el trabajo manual directamente en la gestión de la producción, sino como un medio de análisis, previsión y control. La transición de despacho a un sistema de soporte de decisiones significa una transición a una nueva calidad: un sistema de información inteligente de una empresa. Cualquier accidente (excepto los desastres naturales) se basa en un error humano (operador). Una de las razones de esto es el enfoque antiguo y tradicional para construir sistemas de control complejos, centrados en el uso de la última tecnología.

logros científicos y tecnológicos al tiempo que subestima la necesidad de utilizar métodos de gestión situacional, métodos para integrar subsistemas de control, así como construir una interfaz hombre-máquina efectiva centrada en una persona (despachador). Al mismo tiempo, se prevé el traspaso de las funciones del despachador para el análisis de datos, previsión de situaciones y toma de decisiones adecuadas a los componentes de los sistemas inteligentes de apoyo a la toma y ejecución de decisiones (SSPIR). El concepto SPID incluye una serie de herramientas unidas por un objetivo común: promover la adopción e implementación de decisiones de gestión racionales y eficaces. SPPIR es un sistema automatizado interactivo que actúa como un intermediario inteligente que admite una interfaz de usuario de lenguaje natural con un sistema ZAOA y utiliza reglas de decisión que corresponden al modelo y la base. Junto a ello, el SPPIR realiza la función de seguimiento automático del despachador en las etapas de análisis de información, reconocimiento y previsión de situaciones. En la fig. La Figura 5 muestra la estructura del SPPIR, con la ayuda del cual el despachador TS administra el suministro de calor del microdistrito.

Con base en lo anterior, se pueden identificar varias variables lingüísticas difusas que afectan la carga del TS y, en consecuencia, la operación de las redes de calor. Estas variables se dan en la Tabla. 2.

Según la estación, la hora del día, el día de la semana, así como las características del entorno externo, la unidad de evaluación de la situación calcula la condición técnica y el rendimiento requerido de las fuentes de energía térmica. Este enfoque permite resolver los problemas de economía de combustible en calefacción urbana, aumentando el grado de carga de los equipos principales y operando calderas en modos con valores de eficiencia óptimos.

La construcción de un sistema automatizado para el control distribuido del suministro de calor de la ciudad es posible bajo las siguientes condiciones:

introducción de sistemas de control automatizados para unidades de calderas de salas de calderas de calefacción. (Implementación de sistemas de control de procesos automatizados en el TS "Severnaya"

Arroz. 5. La estructura del SPPIR de la sala de calderas de calefacción del microdistrito.

Tabla 2

Variables lingüísticas que determinan la carga de una sala de calderas de calefacción

Notación Nombre Rango de valores (conjunto universal) Términos

^mes Mes Enero a diciembre Ene, Feb, Mar, Abr, May, Jun, Jul, Ago, Sep, Oct, Nov , "dic"

T-week Día de la semana de trabajo o fin de semana "trabajando", "vacaciones"

TSug Hora del día de 00:00 a 24:00 "noche", "mañana", "día", "tarde"

t 1 n.v Temperatura del aire exterior de -32 a +32 ° С "inferior", "-32", "-28", "-24", "-20", "-16", "-12", "- 8", "^1", "0", "4", "8", "12", "16", "20", "24", "28", "32", "arriba"

1" en Velocidad del viento de 0 a 20 m/s "0", "5", "10", "15", "superior"

proporcionó una reducción en la tasa de consumo de combustible específico para las calderas No. 13.14 en comparación con las calderas No. 9.10 en un 5,2%. El ahorro de energía después de la instalación de convertidores vectoriales de frecuencia en los accionamientos de los ventiladores y extractores de humo de la caldera No. 13 ascendió al 36% (consumo específico antes de la reconstrucción - 3,91 kWh/Gcal, después de la reconstrucción - 2,94 kWh/Gcal, y

No. 14 - 47% (consumo eléctrico específico antes de la reconstrucción - 7,87 kWh/Gcal., después de la reconstrucción - 4,79 kWh/Gcal));

desarrollo e implementación de ASDKiUCTPiNS de la ciudad;

introducción de métodos de soporte de información para operadores de TS y ASDKiUCTPiNS de la ciudad utilizando el concepto de SPPIR.

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