Equipamentos e sistemas para controle automático do fornecimento de calor. Automação de sistemas de fornecimento de calor. Tarefas de informação tecnológica de sistemas automatizados de controle de processos

1. A distribuição da carga térmica dos consumidores de energia térmica no sistema de fornecimento de calor entre as fontes de energia térmica que fornecem energia térmica neste sistema de fornecimento de calor é realizada pelo órgão autorizado de acordo com esta Lei Federal para aprovar o esquema de fornecimento de calor , introduzindo alterações anuais no esquema de fornecimento de calor.

2. Para distribuir a carga térmica dos consumidores de energia térmica, todas as organizações de fornecimento de calor que possuem fontes de energia térmica em um determinado sistema de fornecimento de calor são obrigadas a apresentar ao órgão autorizado de acordo com esta Lei Federal para aprovar o esquema de fornecimento de calor, um aplicativo contendo informações:

1) sobre a quantidade de energia térmica que a entidade fornecedora de calor se compromete a fornecer aos consumidores e entidades fornecedoras de calor num determinado sistema de fornecimento de calor;

2) sobre o volume de capacidade das fontes de energia térmica que a entidade fornecedora de calor se compromete a manter;

3) sobre as tarifas vigentes no domínio do fornecimento de calor e previsão de custos variáveis ​​​​específicos para a produção de energia térmica, refrigerante e manutenção de energia.

3. O esquema de fornecimento de calor deve definir as condições sob as quais é possível fornecer energia térmica aos consumidores a partir de várias fontes de energia térmica, mantendo a fiabilidade do fornecimento de calor. Existindo tais condições, a distribuição da carga térmica entre as fontes de energia térmica é efectuada numa base competitiva de acordo com o critério dos custos variáveis ​​​​específicos mínimos para a produção de energia térmica pelas fontes de energia térmica, determinados na forma estabelecida pelo preço quadro no domínio do fornecimento de calor, aprovado pelo Governo da Federação Russa, com base em aplicações organizações proprietárias de fontes de energia térmica, e padrões levados em consideração ao regular as tarifas no domínio do fornecimento de calor para o período de regulamentação correspondente.

4. Se a entidade fornecedora de calor não concordar com a distribuição da carga térmica realizada no esquema de fornecimento de calor, tem o direito de recorrer da decisão sobre tal distribuição tomada pelo órgão autorizado nos termos desta Lei Federal para aprovar o esquema de fornecimento de calor ao órgão executivo federal autorizado pelo Governo da Federação Russa.

5. As organizações de fornecimento de calor e as organizações de redes de aquecimento que operam no mesmo sistema de fornecimento de calor são obrigadas anualmente, antes do início da estação de aquecimento, a celebrar entre si um acordo sobre a gestão do sistema de fornecimento de calor, de acordo com as regras para a organização do calor fornecimento aprovado pelo Governo da Federação Russa.

6. O objeto do acordo especificado na Parte 5 deste artigo é o procedimento de ações mútuas para garantir o funcionamento do sistema de fornecimento de calor de acordo com os requisitos desta Lei Federal. Os termos obrigatórios deste acordo são:

1) determinação da subordinação dos serviços de despacho das organizações de fornecimento de calor e das organizações de redes de aquecimento, o procedimento para a sua interação;

2) o procedimento de organização da adaptação das redes de aquecimento e regulação do funcionamento do sistema de fornecimento de calor;

3) o procedimento para garantir o acesso das partes no acordo ou, por acordo mútuo das partes no acordo, outra organização às redes de calor para a instalação de redes de calor e regulação do funcionamento do sistema de fornecimento de calor;

4) o procedimento de interação entre organizações de fornecimento de calor e organizações de redes de aquecimento em situações de emergência e emergências.

7. Se as organizações de fornecimento de calor e as organizações de redes de aquecimento não tiverem celebrado o acordo especificado neste artigo, o procedimento de gestão do sistema de fornecimento de calor é determinado pelo acordo celebrado para o período de aquecimento anterior, e se tal acordo não tiver sido celebrado anteriormente, o procedimento especificado é estabelecido pelo órgão autorizado de acordo com esta Lei Federal para aprovação do esquema de fornecimento de calor.

A introdução de sistemas de controle automático (ACS) para aquecimento, ventilação e abastecimento de água quente é a principal abordagem para economizar energia térmica. A instalação de sistemas de controle automático em pontos de aquecimento individuais, de acordo com o Instituto Russo de Engenharia Térmica (Moscou), reduz o consumo de calor no setor residencial em 5 a 10% e em instalações administrativas em 40%. O maior efeito é alcançado devido à regulação ideal no período primavera-outono da estação de aquecimento, quando a automação dos pontos de aquecimento central praticamente não cumpre plenamente a sua funcionalidade. No clima continental dos Urais do Sul, quando a diferença de temperatura exterior pode ser de 15-20 °C durante o dia, a introdução de sistemas de controlo automático de aquecimento, ventilação e abastecimento de água quente torna-se muito relevante.

Regulação do regime térmico do edifício

A gestão do regime térmico resume-se a mantê-lo num determinado nível ou alterá-lo de acordo com uma determinada lei.

Nos pontos de aquecimento, a regulação é efectuada principalmente em dois tipos de carga térmica: abastecimento de água quente e aquecimento.

Para ambos os tipos de carga térmica, o ACP deve manter inalteradas as temperaturas definidas da água quente e do ar do abastecimento de água nos ambientes aquecidos.

Uma característica distintiva do controle de aquecimento é a sua grande inércia térmica, enquanto a inércia do sistema de abastecimento de água quente é muito menor. Portanto, a tarefa de estabilizar a temperatura do ar em uma sala aquecida é muito mais difícil do que a tarefa de estabilizar a temperatura da água quente em um sistema de abastecimento de água quente.

As principais influências perturbadoras são as condições climáticas externas: temperatura do ar externo, vento, radiação solar.

Existem os seguintes esquemas de regulação fundamentalmente possíveis:

• regulação baseada no desvio da temperatura interna das instalações em relação à definida, influenciando o fluxo de água que entra no sistema de aquecimento;
• regulação em função da perturbação de parâmetros externos levando a um desvio da temperatura interna da definida;
• regulação em função das alterações das temperaturas exteriores e interiores (por perturbação e desvio).

Arroz. 2.1 Diagrama de blocos do gerenciamento térmico da sala com base no desvio da temperatura interna da sala

Na Fig. 2.1 mostra um diagrama de blocos do controle do regime térmico de uma sala com base no desvio da temperatura interna das instalações, e na Fig. A Figura 2.2 mostra um diagrama de blocos do controle do regime térmico de uma sala por perturbação de parâmetros externos.

Arroz. 2.2. Diagrama de blocos do controle do regime térmico de uma sala por perturbação de parâmetros externos

As perturbações internas no regime térmico do edifício são insignificantes.

Para o método de controle de perturbação, os seguintes sinais podem ser selecionados para monitorar a temperatura externa:

• temperatura da água que entra no sistema de aquecimento;
• quantidade de calor que entra no sistema de aquecimento:
• consumo de refrigerante.

A ACP deve levar em consideração os seguintes modos de funcionamento do sistema centralizado de fornecimento de calor, nos quais:

• A temperatura da água na fonte de calor não é controlada com base na temperatura externa atual, que é o principal fator perturbador da temperatura interna. A temperatura da água da rede na fonte de calor é determinada pela temperatura do ar durante um longo período, tendo em conta a previsão e a potência térmica disponível do equipamento. O atraso no transporte, medido em horas, também leva a uma discrepância entre a temperatura da água da rede do assinante e a temperatura exterior atual;
• os modos hidráulicos das redes de aquecimento exigem a limitação do fluxo máximo e às vezes mínimo da água da rede para a subestação de aquecimento;
• A carga de abastecimento de água quente tem um impacto significativo nos modos de funcionamento dos sistemas de aquecimento, conduzindo a temperaturas variáveis ​​​​da água no sistema de aquecimento ou ao consumo de água da rede para o sistema de aquecimento durante o dia, dependendo do tipo de sistema de fornecimento de calor, do diagrama de ligação dos aquecedores de água quente e do circuito de aquecimento.

Sistema de controle de perturbações

Um sistema de controle de perturbações é caracterizado pelo seguinte:

• existe um dispositivo que mede a magnitude da perturbação;
• com base nos resultados da medição, o regulador exerce um efeito de controle no fluxo do refrigerante;
• o regulador recebe informações sobre a temperatura interna do ambiente;
• a principal perturbação é a temperatura do ar externo, que é controlada pelo ACP, portanto a perturbação será chamada de controlada.

Variantes de esquemas de controle de perturbações para os sinais de rastreamento acima:

• regulação da temperatura da água que entra no sistema de aquecimento com base na temperatura atual do ar exterior;
• regulação do fluxo de calor fornecido ao sistema de aquecimento com base na temperatura atual do ar externo;
• regulação do fluxo de água da rede com base na temperatura do ar externo.

Como pode ser visto nas Figuras 2.1, 2.2, independentemente do método de controle, o sistema automático de controle do fornecimento de calor deve conter os seguintes elementos principais:

• dispositivos de medição primários - sensores de temperatura, vazão, pressão, pressão diferencial;
• dispositivos de medição secundários;
• atuadores contendo reguladores e acionamentos;
• reguladores microprocessados;
• dispositivos de aquecimento (caldeiras, aquecedores de ar, radiadores).

Sensores de fornecimento de calor ACP

Os principais parâmetros de fornecimento de calor, que são mantidos de acordo com as especificações por meio de sistemas de controle automático, são amplamente conhecidos.

Em sistemas de aquecimento, ventilação e abastecimento de água quente, geralmente são medidos temperatura, vazão, pressão e queda de pressão. Alguns sistemas medem a carga térmica. Métodos e métodos para medir os parâmetros do refrigerante são tradicionais.

Arroz. 2.3

Na Fig. 2.3 mostra os sensores de temperatura da empresa sueca "Tur and Anderson".

Reguladores automáticos

Um regulador automático é uma ferramenta de automação que recebe, amplifica e converte o sinal para desligar a variável controlada e influenciar propositalmente o objeto controlado.

Atualmente, são utilizados principalmente controladores digitais baseados em microprocessadores. Neste caso, vários reguladores para sistemas de aquecimento, ventilação e abastecimento de água quente são normalmente implementados em um controlador microprocessado.

A maioria dos controladores nacionais e estrangeiros para sistemas de fornecimento de calor têm a mesma funcionalidade:

1. dependendo da temperatura do ar externo, o regulador fornece a temperatura necessária do refrigerante para aquecimento do edifício de acordo com o cronograma de aquecimento, controlando uma válvula de controle com acionamento elétrico instalada na tubulação da rede de aquecimento;


2. o ajuste automático do horário de aquecimento é feito de acordo com as necessidades de um determinado edifício. Para a maior eficiência de conservação do calor, o cronograma de fornecimento é constantemente ajustado tendo em conta as condições reais da estação de aquecimento, o clima e a perda de calor da divisão;


3. A economia de líquido refrigerante à noite é obtida através de um método de controle temporário. A alteração da tarefa de redução parcial do refrigerante depende da temperatura externa para que, por um lado, reduza o consumo de calor, por outro, não congele e aqueça o ambiente a tempo pela manhã. Neste caso, o momento de ligação do modo de aquecimento diurno ou aquecimento intensivo é calculado automaticamente para atingir a temperatura ambiente desejada no momento certo;


4. os controladores permitem garantir a temperatura mais baixa possível da água de retorno. Ao mesmo tempo, o sistema está protegido contra congelamento;


5. é feito o ajuste automático, configurado no sistema de abastecimento de água quente. Quando o consumo no sistema de abastecimento de água quente é pequeno, são aceitáveis ​​​​grandes desvios de temperatura (aumento da zona morta). Isto evitará que a haste da válvula seja substituída com demasiada frequência e prolongará a sua vida útil. À medida que a carga aumenta, a zona morta diminui automaticamente e a precisão do controle aumenta;


6. o alarme por exceder as configurações é acionado. Os seguintes alarmes são normalmente gerados:
   • alarme de temperatura se a temperatura real for diferente da temperatura definida;
   • ocorre um sinal de alarme da bomba em caso de mau funcionamento;
   • sinal de alarme do sensor de pressão do tanque de expansão;
   • é recebido um sinal de alarme de acordo com a vida útil se o equipamento funcionou durante o período especificado;
   • alarme geral – caso o controlador tenha registrado um ou mais alarmes;


7. Os parâmetros do objeto controlado são registrados e transferidos para o computador.

Arroz. 2.4

Na Fig. A Figura 2.4 mostra os controladores microprocessados ​​ECL-1000 da Danfoss.

Autoridades reguladoras

Um atuador é um dos elos dos sistemas de controle automático projetados para influenciar diretamente o objeto de regulação. Em geral, o atuador consiste em um atuador e um elemento de controle.

Arroz. 2,5

O atuador é a parte motriz do órgão regulador (Fig. 2.5).

Os sistemas automáticos de controle de fornecimento de calor utilizam principalmente sistemas elétricos (motor eletromagnético e elétrico).

O órgão regulador tem por finalidade alterar o consumo de uma substância ou energia objeto de regulação. Existem reguladores de medição e estrangulamento. Os dispositivos de dosagem incluem aqueles dispositivos que alteram o fluxo de uma substância alterando o desempenho das unidades (distribuidores, alimentadores, bombas).

Arroz. 2.6

Os elementos de controle do acelerador (Fig. 2.6) são uma resistência hidráulica variável que altera o fluxo de uma substância alterando sua área de fluxo. Estes incluem válvulas de controle, elevadores, amortecedores de repetição, torneiras, etc.

Os órgãos reguladores são caracterizados por muitos parâmetros, sendo os principais: vazão Kv, pressão nominal Py, queda de pressão no regulador Dy e diâmetro nominal Dy.

Para além dos parâmetros indicados da entidade reguladora, que determinam principalmente o seu desenho e dimensões, existem outras características que são tidas em consideração na escolha de uma entidade reguladora, dependendo das condições específicas da sua utilização.

O mais importante é a característica de vazão, que estabelece a dependência da vazão em relação ao movimento da válvula com queda de pressão constante.

As válvulas de controle do acelerador são normalmente moldadas para ter uma característica de fluxo linear ou de porcentagem igual.

Com uma característica de rendimento linear, o aumento no rendimento é proporcional ao incremento no movimento da porta.

Com uma característica de rendimento percentual igual, o aumento no rendimento (conforme o movimento da porta muda) é proporcional ao valor de rendimento atual.

Sob condições operacionais, o tipo de característica de fluxo muda dependendo da queda de pressão na válvula. Quando bombeada, a válvula de controle é caracterizada por uma característica de fluxo, que representa a dependência da vazão relativa do meio com o grau de abertura do órgão de controle.

O menor valor de rendimento que mantém a característica de rendimento dentro da tolerância especificada é avaliado como o rendimento mínimo.

Em muitas aplicações de automação de processos, o regulador deve ter uma ampla faixa de rendimento, que é a razão entre o rendimento condicional e o rendimento mínimo.

Uma condição necessária para a operação confiável de um sistema de controle automático é a escolha correta do formato do fluxo característico da válvula de controle.

Para um sistema específico, a característica de fluxo é determinada pelos valores dos parâmetros do meio que flui através da válvula e sua característica de fluxo. Em geral, a característica de fluxo difere da característica de vazão, uma vez que os parâmetros do meio (principalmente pressão e queda de pressão) geralmente dependem da vazão. Portanto, a tarefa de escolher a característica de vazão preferida de uma válvula de controle é dividida em duas etapas:

1. seleção do formato da característica do fluxo, garantindo um coeficiente de transmissão constante da válvula de controle em toda a faixa de carga;


2. seleção do formato da característica de fluxo que fornece o formato desejado da característica de fluxo sob determinados parâmetros ambientais.

Na modernização dos sistemas de aquecimento, ventilação e abastecimento de água quente, são especificadas as dimensões de uma rede típica, a pressão disponível e a pressão inicial do meio, o corpo regulador é selecionado de modo que com uma vazão mínima através da válvula, a perda em corresponde ao excesso de pressão do meio desenvolvido pela fonte, e a forma da característica do fluxo é próxima da dada. O método de cálculo hidráulico ao escolher uma válvula de controle é bastante trabalhoso.

AUZHKH Trust 42, em colaboração com a SUSU, desenvolveu um programa de cálculo e seleção de autoridades reguladoras para os sistemas mais comuns de aquecimento e abastecimento de água quente.

Bombas circulares

Independentemente do esquema de ligação da carga térmica, é instalada uma bomba de circulação no circuito do sistema de aquecimento (Fig. 2.7).

Arroz. 2.7. Bomba circular (Grundfog).

É composto por um controlador de velocidade, um motor elétrico e a própria bomba. A bomba de circulação moderna é uma bomba sem vedação com rotor úmido que não requer manutenção. O motor é controlado, via de regra, por um controlador eletrônico de velocidade, projetado para otimizar o desempenho da bomba operando em condições de aumento de perturbações externas que atuam no sistema de aquecimento.

A ação da bomba de circulação baseia-se na dependência da pressão no desempenho da bomba e, via de regra, tem caráter quadrático.

Parâmetros da bomba de circulação:

• desempenho;
• pressão máxima;
• velocidade;
• faixa de velocidade.

AUZHKH Trust 42 possui as informações necessárias sobre o cálculo e seleção de bombas de circulação e pode fornecer os conselhos necessários.

Trocadores de calor

Os elementos mais importantes do fornecimento de calor são os trocadores de calor. Existem dois tipos de trocadores de calor: tubulares e de placas. De forma simplificada, um trocador de calor tubular pode ser representado como dois tubos (um tubo está dentro do outro tubo). Um trocador de calor de placas é um trocador de calor compacto montado em uma estrutura correspondente de placas corrugadas equipadas com vedações. Os trocadores de calor tubulares e de placas são utilizados para abastecimento de água quente, aquecimento e ventilação. Os principais parâmetros de qualquer trocador de calor são:

• poder;
• coeficiente de transferência de calor;
• perda de pressão;
• temperatura máxima de operação;
• pressão máxima de trabalho;
• fluxo máximo.

Os trocadores de calor casco e tubo têm baixa eficiência devido às baixas taxas de fluxo de água nos tubos e no espaço entre tubos. Isso leva a valores baixos de coeficiente de transferência de calor e, como consequência, a dimensões excessivamente grandes. Durante a operação dos trocadores de calor, são possíveis depósitos significativos na forma de incrustações e produtos de corrosão. Em trocadores de calor casco e tubos, a remoção de depósitos é muito difícil.

Em comparação com os trocadores de calor tubulares, os trocadores de calor de placas são caracterizados por maior eficiência devido à melhor transferência de calor entre as placas, nas quais fluxos turbulentos de refrigerante passam em contracorrente. Além disso, consertar o trocador de calor é bastante simples e barato.

Os trocadores de calor a placas resolvem com sucesso o problema de preparação de água quente em pontos de aquecimento praticamente sem perdas de calor, razão pela qual são usados ​​ativamente hoje.

O princípio de funcionamento dos trocadores de calor a placas é o seguinte. Os líquidos envolvidos no processo de transferência de calor são introduzidos no trocador de calor através de tubos (Fig. 2.8).

Arroz. 2.8

As juntas instaladas de forma especial garantem a distribuição dos líquidos pelos canais apropriados, eliminando a possibilidade de mistura de fluxos. O tipo de ondulação nas placas e a configuração do canal são selecionados de acordo com a quantidade necessária de passagem livre entre as placas, garantindo assim condições ideais para o processo de transferência de calor.

Arroz. 2.9

Um trocador de calor a placas (Fig. 2.9) consiste em um conjunto de placas metálicas corrugadas com furos nos cantos para a passagem de dois fluidos. Cada placa está equipada com uma junta que limita o espaço entre as placas e garante o fluxo de líquidos neste canal. O fluxo do refrigerante, as propriedades físicas dos líquidos, a perda de pressão e as condições de temperatura determinam o número e o tamanho das placas. Sua superfície ondulada contribui para aumentar o fluxo turbulento. Contatando em direções que se cruzam, as ondulações sustentam as placas, que estão sob condições de pressão diferente de ambos os refrigerantes. Para alterar o rendimento (aumentar a carga térmica), é necessário adicionar um certo número de placas ao pacote do trocador de calor.

Para resumir o que foi dito acima, notamos que as vantagens dos trocadores de calor a placas são:

• compacidade. Os trocadores de calor de placas são mais de três vezes mais compactos que os trocadores de calor de casco e tubos e mais de seis vezes mais leves com a mesma potência;
• facilidade de instalação. Os trocadores de calor não requerem fundação especial;
• baixos custos de manutenção. Fluxo altamente turbulento causa baixa poluição. Os novos modelos de trocadores de calor são projetados de forma a prolongar, tanto quanto possível, o período de operação durante o qual não são necessários reparos. A limpeza e verificação levam pouco tempo, pois cada placa de aquecimento dos trocadores de calor é removida e pode ser limpa individualmente;
• uso eficiente da energia térmica. O trocador de calor a placas possui alto coeficiente de transferência de calor, transfere calor da fonte ao consumidor com baixas perdas;
• confiabilidade;
• a capacidade de aumentar significativamente a carga térmica adicionando um certo número de placas.

O regime de temperatura do edifício como objeto de regulação

Ao descrever processos tecnológicos de fornecimento de calor, são utilizados esquemas de cálculo estáticos, que descrevem estados estacionários, e esquemas de cálculo dinâmicos, que descrevem modos transitórios.

Os diagramas de projeto do sistema de fornecimento de calor determinam as conexões entre as influências de entrada e saída no objeto de controle sob os principais distúrbios internos e externos.

Um edifício moderno é um sistema complexo de calor e energia, portanto, são introduzidas suposições simplificadoras para descrever o regime de temperatura do edifício.

• Para edifícios civis de vários andares, a parte do edifício para a qual o cálculo é realizado é localizada. Uma vez que o regime de temperatura num edifício varia em função do piso e da disposição horizontal das instalações, o regime de temperatura é calculado para uma ou mais divisões com localização mais favorável.


• O cálculo da transferência de calor por convecção em uma sala é baseado na suposição de que a temperatura do ar em cada momento é a mesma em todo o volume da sala.


• Ao determinar a transferência de calor através de cercas externas, assume-se que a cerca ou sua parte característica tem a mesma temperatura em planos perpendiculares à direção do fluxo de ar. Então o processo de transferência de calor através de cercas externas será descrito por uma equação unidimensional de condução de calor.


• O cálculo da transferência de calor radiante numa sala também permite uma série de simplificações:

  a) consideramos o ar da sala um meio radiante;
  b) negligenciamos a reflexão múltipla dos fluxos radiantes das superfícies;
  c) substituímos formas geométricas complexas por outras mais simples.



• Parâmetros climáticos externos:

  a) se forem feitos cálculos do regime de temperatura das instalações em valores extremos dos indicadores climáticos externos possíveis em uma determinada área, então a proteção térmica das cercas e a potência do sistema de controle do microclima garantirão a manutenção estável das condições especificadas ;
  b) se aceitarmos requisitos mais flexíveis, então desvios das condições de projeto serão observados na sala em alguns momentos.

Portanto, ao atribuir características de projeto do clima externo, é necessário levar em consideração a disponibilidade de condições internas.

Especialistas da AUZHKH Trust 42, juntamente com cientistas da SUSU, desenvolveram um programa de computador para calcular os modos de operação estáticos e dinâmicos das entradas dos assinantes.

Arroz. 2.10

Na Fig. 2.10 mostra os principais fatores perturbadores que atuam no objeto da regulação (instalações). A fonte de calor Q proveniente da fonte de calor desempenha as funções de uma ação de controle para manter a temperatura ambiente T ambiente na saída do objeto. Temperatura externa T out, velocidade do vento V vento, radiação solar J rad, perda de calor interna Q interna são influências perturbadoras. Todas essas influências são funções do tempo e são de natureza aleatória. O problema é complicado pelo fato de que os processos de transferência de calor não são estacionários e são descritos por equações diferenciais parciais.

Segue abaixo um diagrama de projeto simplificado do sistema de aquecimento, que descreve com bastante precisão os regimes térmicos estáticos do edifício, e também nos permite avaliar qualitativamente a influência dos principais distúrbios na dinâmica da transferência de calor, e implementar os métodos básicos de regulação os processos de aquecimento ambiente.

Atualmente, estudos de sistemas não lineares complexos (que incluem processos de troca de calor em uma sala aquecida) são realizados por meio de métodos de modelagem matemática. O uso da tecnologia computacional para estudar a dinâmica do processo de aquecimento ambiente e possíveis métodos de controle é um método de engenharia eficaz e conveniente. A eficácia da modelagem reside no fato de que a dinâmica de um sistema real complexo pode ser estudada usando programas aplicativos relativamente simples. A modelagem matemática permite estudar um sistema com seus parâmetros em constante mudança, bem como influências perturbadoras. O uso de pacotes de software de modelagem para estudar o processo de aquecimento é especialmente valioso, uma vez que a pesquisa utilizando métodos analíticos acaba sendo muito trabalhosa e completamente inadequada.

Arroz. 2.11

Na Fig. A Figura 2.11 mostra fragmentos do diagrama de projeto para o modo estático do sistema de aquecimento.

A figura contém os seguintes símbolos:

1. t 1 (T n) - temperatura da água da rede na linha de abastecimento da rede elétrica;
2. Tn(t) - temperatura do ar externo;
3. U é o coeficiente de mistura da unidade de mistura;
4. φ - vazão relativa de água da rede;
5. ΔТ - diferença de temperatura calculada no sistema de aquecimento;
6. δt - diferença de temperatura calculada na rede de aquecimento;
7. T in - temperatura interna das instalações aquecidas;
8. G - consumo de água da rede no ponto de aquecimento;
9. D r - queda de pressão da água no sistema de aquecimento;
10. t - hora.

Com entrada de assinante com equipamento instalado e uma determinada carga de aquecimento calculada Q 0 e uma programação diária de carga de abastecimento de água quente Q r, o programa permite resolver qualquer um dos seguintes problemas.

A qualquer temperatura do ar externo Tn:

• determinar a temperatura interna das instalações aquecidas T in, sendo as especificadas a vazão de água da rede ou a entrada G c e o gráfico de temperatura na linha de abastecimento;
• determinar o consumo de água da rede para a entrada G c, necessário para garantir a temperatura interna especificada das instalações aquecidas T in com um gráfico de temperatura conhecido da rede de aquecimento;
• determinar a temperatura necessária da água na linha de abastecimento da rede de aquecimento t 1 (gráfico de temperatura da rede) para garantir a temperatura interna especificada das instalações aquecidas T in em um determinado fluxo de água de abastecimento G c. Estes problemas são resolvidos para qualquer esquema de ligação de sistema de aquecimento (dependente, independente) e qualquer esquema de ligação de abastecimento de água quente (série, paralelo, misto).

Além dos parâmetros indicados, são determinados o consumo de água e a temperatura em todos os pontos característicos do circuito, o consumo de calor para o sistema de aquecimento e as cargas térmicas de ambos os estágios do aquecedor, e a perda de pressão do refrigerante nos mesmos. O programa permite calcular os modos de entrada do assinante com qualquer tipo de trocador de calor (casco e tubo ou placa).

Arroz. 2.12

Na Fig. A Figura 2.12 mostra fragmentos do diagrama de cálculo do modo dinâmico do sistema de aquecimento.

O programa de cálculo do regime térmico dinâmico de um edifício permite a entrada do usuário com o equipamento selecionado em uma determinada carga de aquecimento projetada Q 0 para resolver qualquer um dos seguintes problemas:

• cálculo de um esquema de controle do regime térmico de uma sala com base no desvio de sua temperatura interna;
• cálculo de um esquema de controle do regime térmico de uma sala com base em perturbações de parâmetros externos;
• cálculo do regime térmico de um edifício através de métodos de controle qualitativos, quantitativos e combinados;
• cálculo do controlador ideal com características estáticas não lineares de elementos reais do sistema (sensores, válvulas de controle, trocadores de calor, etc.);
• com uma temperatura externa Tn (t) variável no tempo arbitrária, é necessário:
• determinar a mudança ao longo do tempo na temperatura interna das instalações aquecidas T in;
• determinar a mudança ao longo do tempo no fluxo de água da rede por entrada G c necessária para garantir a temperatura interna especificada das instalações aquecidas T in em um cronograma arbitrário de temperatura da rede de aquecimento;
• determinar a mudança no tempo da temperatura da água na linha de abastecimento da rede de aquecimento t 1 (t).

Estes problemas são resolvidos para qualquer esquema de ligação de sistema de aquecimento (dependente, independente) e qualquer esquema de ligação de abastecimento de água quente (série, paralelo, misto).

Introdução de sistemas de controle automatizados de fornecimento de calor em edifícios residenciais

Arroz. 2.13

Na Fig. A Figura 2.13 mostra um diagrama esquemático de um sistema de controle automático de aquecimento e abastecimento de água quente em um ponto de aquecimento individual (IHP) com conexão dependente do sistema de aquecimento e um circuito de dois estágios de aquecedores de abastecimento de água quente. Foi instalado pela AUZHKH Trust 42 e passou em testes e inspeção operacional. Este sistema é aplicável a qualquer esquema de ligação de sistemas de aquecimento e abastecimento de água quente deste tipo.

A principal tarefa deste sistema é manter uma determinada dependência das variações do caudal da água da rede para o sistema de aquecimento e abastecimento de água quente com a temperatura do ar exterior.

A ligação do sistema de aquecimento do edifício às redes de aquecimento é efectuada de acordo com um esquema dependente com mistura por bomba. Para preparar água quente para as necessidades de água quente sanitária, está prevista a instalação de aquecedores de placas ligados à rede de aquecimento segundo um esquema misto de duas fases.

O sistema de aquecimento do edifício é vertical de dois tubos com menor distribuição das tubulações principais.

O sistema automático de controle de fornecimento de calor do edifício inclui soluções:

• para regulação automática do funcionamento do circuito externo de fornecimento de calor;
• para regulação automática do circuito interno do sistema de aquecimento predial;
• criar um regime de conforto nas instalações;
• para regulação automática do funcionamento do trocador de calor AQS.

O sistema de aquecimento está equipado com um controlador de temperatura da água microprocessado para o circuito de aquecimento do edifício (circuito interno) completo com sensores de temperatura e uma válvula de controle acionada eletricamente. Dependendo da temperatura do ar externo, o dispositivo de controle fornece a temperatura necessária do refrigerante para o aquecimento do edifício de acordo com o cronograma de aquecimento, controlando uma válvula de controle com acionamento elétrico instalada em uma tubulação direta da rede de aquecimento. Para limitar a temperatura máxima da água de retorno à rede de aquecimento, um sinal de um sensor de temperatura instalado na tubulação de retorno da água à rede de aquecimento é inserido no controlador microprocessado. O controlador microprocessado protege o sistema de aquecimento contra congelamento. Para manter uma pressão diferencial constante, é fornecido um regulador de pressão diferencial na válvula de controle de temperatura.

Para regular automaticamente a temperatura do ar nas dependências do edifício, o projeto prevê termostatos nos aparelhos de aquecimento. Os termostatos proporcionam conforto e economizam energia.

Para manter uma diferença de pressão constante entre as tubulações de avanço e retorno do sistema de aquecimento, é instalado um regulador de pressão diferencial.

Para regular automaticamente o funcionamento do permutador de calor, é instalado um controlador automático de temperatura na água de aquecimento, que altera o fornecimento de água de aquecimento em função da temperatura da água aquecida que entra no sistema de AQS.

De acordo com os requisitos das “Regras de Contabilização de Energia Térmica e Refrigerante” de 1995, a medição comercial de energia térmica foi realizada na entrada da rede de aquecimento para o PTI através de um medidor de calor instalado na tubulação de abastecimento do aquecimento rede e um medidor de volume instalado na tubulação de retorno à rede de aquecimento.

O medidor de calor inclui:

• medidor de vazão;
• CPU;
• dois sensores de temperatura.

O controlador microprocessado fornece indicação dos seguintes parâmetros:

• quantidade de calor;
• quantidade de refrigerante;
• temperatura do refrigerante;
• diferença de temperatura;
• tempo de operação do medidor de calor.

Todos os elementos dos sistemas de controle automático e abastecimento de água quente são feitos com equipamentos Danfoss.

O regulador microprocessado ECL 9600 foi projetado para controlar a temperatura da água em sistemas de aquecimento e abastecimento de água quente em dois circuitos independentes e é utilizado para instalação em pontos de aquecimento.

O regulador possui saídas de relé para controle de válvulas de controle e bombas de circulação.

Elementos que devem ser conectados ao controlador ECL 9600:

• sensor de temperatura do ar externo ESMT;
• sensor de temperatura na alimentação do líquido refrigerante no circuito de circulação 2, ESMA/C/U;
• acionamento de válvula de controle reversível da série AMB ou AMV (220 V).

Além disso, os seguintes elementos podem ser anexados adicionalmente:

• sensor de temperatura da água de retorno do circuito de circulação, ESMA/C/U;
• Sensor de temperatura do ar interno ESMR.

O controlador microprocessado ECL 9600 possui temporizadores analógicos ou digitais integrados e um display LCD para fácil manutenção.

O indicador integrado é usado para monitorar visualmente os parâmetros e fazer ajustes.

Se um sensor interno de temperatura do ar ESMR/F estiver conectado, a temperatura do líquido refrigerante fornecido ao sistema de aquecimento é ajustada automaticamente.

O controlador pode limitar o valor da temperatura da água de retorno do circuito de circulação no modo de rastreamento em função da temperatura do ar externo (limitação proporcional) ou definir um valor constante para a limitação máxima ou mínima da temperatura da água de retorno do circuito de circulação.

Características que proporcionam conforto e economia de energia térmica:

• redução da temperatura no sistema de aquecimento durante a noite e em função da temperatura exterior ou de acordo com o valor de redução definido;
• a capacidade de operar o sistema com maior potência após cada período de redução de temperatura no sistema de aquecimento (aquecimento rápido da sala);
• a capacidade de desligar automaticamente o sistema de aquecimento a uma determinada temperatura externa definida (desligamento no verão);
• capacidade de trabalhar com vários tipos de acionamentos de válvulas de controle mecanizadas;
• controle remoto do controlador usando ESMF/ECA 9020.

Funções de proteção:

• limitar as temperaturas máximas e mínimas da água fornecida ao circuito de circulação;
• controle de bomba, limpeza periódica no verão;
• proteção do sistema de aquecimento contra congelamento;
• possibilidade de conectar um termostato de segurança.

Equipamentos modernos de sistemas automáticos de controle de fornecimento de calor

Empresas nacionais e estrangeiras fornecem uma grande variedade de equipamentos modernos para sistemas automáticos de controle de fornecimento de calor com quase a mesma funcionalidade:

1. Controle de aquecimento:
   • Amortecimento da temperatura externa.
   • "Efeito segunda-feira"
   • Restrições lineares.
   • Limites de temperatura de retorno.
   • Correção da temperatura ambiente.
   • Autoajuste do cronograma de entrega.
   • Otimizando o tempo de inicialização.
   • Modo econômico à noite.


2. Controle de AQS:
   • Função de baixa carga.
   • Limite de temperatura da água de retorno.
   • Temporizador separado.


3. Controle da bomba:
   • Proteção contra congelamento.
   • Desligamento da bomba.
   • Passeio da bomba.


4. Alarmes:
   • Da bomba.
   • De acordo com a temperatura de congelamento.
   • Em geral.

Conjuntos de equipamentos de fornecimento de calor de empresas conhecidas, Danfoss (Dinamarca), Alfa Laval (Suécia), Tour e Anderson (Suécia), Raab Karcher (Alemanha), Honeywell (EUA) geralmente incluem os seguintes instrumentos e dispositivos para sistemas de controle e contabilidade .

1. Equipamentos para automação do ponto de aquecimento de um edifício:
   


2. Equipamento de medição de calor.
   


3. Equipamento auxiliar.
   • Verifique as válvulas.
   • Válvulas de esfera são instaladas para fechar hermeticamente os risers e drenar a água. Ao mesmo tempo, no estado aberto, durante a operação do sistema, as válvulas esfera praticamente não criam resistência adicional. Também podem ser instalados em todos os ramais da entrada do edifício e no ponto de aquecimento.
   • Drene as válvulas de esfera.
   • Uma válvula de retenção é instalada para proteger contra a entrada de água da linha de abastecimento na linha de retorno quando a bomba para.
   • Um filtro de malha com válvula esférica no dreno na entrada do sistema garante a purificação da água das suspensões sólidas.
   • As saídas de ar automáticas fornecem liberação automática de ar quando o sistema de aquecimento está cheio, bem como durante a operação do sistema de aquecimento.
   • Radiadores.
   • Convectores.
   • Intercomunicadores ("Vika" AUZHKH trust 42).

No AUZHKH Trust 42 foi realizada uma análise das capacidades funcionais dos equipamentos de sistemas automáticos de controle de fornecimento de calor das empresas mais conhecidas: Danfoss, Tour e Anderson, Honeywell. Os funcionários da Trust podem fornecer assessoria qualificada na implementação dos equipamentos dessas empresas.

As características do fornecimento de calor são a estrita influência mútua dos modos de fornecimento e consumo de calor, bem como a multiplicidade de pontos de entrega para diversos produtos (energia térmica, energia, refrigerante, água quente). O objetivo do fornecimento de calor não é garantir a geração e o transporte, mas sim manter a qualidade desses bens para cada consumidor.

Este objetivo foi alcançado de forma relativamente eficaz com fluxos estáveis ​​de refrigerante em todos os elementos do sistema. A regulação de “qualidade” que utilizamos em sua essência implica uma mudança apenas na temperatura do refrigerante. O surgimento de edifícios com consumos controlados tem garantido a imprevisibilidade dos regimes hidráulicos nas redes, mantendo custos constantes nos próprios edifícios. As reclamações nas casas vizinhas tiveram que ser eliminadas pelo aumento da circulação e pelo correspondente superaquecimento maciço.

Os modelos de cálculo hidráulico utilizados atualmente, apesar da sua calibração periódica, não conseguem contabilizar os desvios nas taxas de fluxo nas entradas dos edifícios devido a alterações na geração interna de calor e no consumo de água quente, bem como à influência do sol, do vento e da chuva. Com uma regulação qualitativa e quantitativa real, é necessário “ver” o sistema em tempo real e garantir:

• controle do número máximo de pontos de entrega;
• compilação de balanços correntes de oferta, perdas e consumo;
• ação de controle em caso de violação inaceitável de regimes.

A gestão deve ser o mais automatizada possível, caso contrário é simplesmente impossível de implementar. O desafio era conseguir isso sem incorrer em custos excessivos com equipamentos de ponto de controle.

Hoje, quando um grande número de edifícios possui sistemas de medição com medidores de vazão, sensores de temperatura e pressão, não é aconselhável utilizá-los apenas para cálculos financeiros. O ACS “Teplo” baseia-se principalmente na generalização e análise da informação “do consumidor”.

Ao criar o sistema de controle automatizado, foram superados problemas típicos de sistemas desatualizados:

• dependência da correção dos cálculos dos dispositivos de medição e da confiabilidade dos dados em arquivos não verificáveis;
• impossibilidade de compilação de saldos operacionais devido a inconsistências nos tempos de medição;
• incapacidade de controlar processos em rápida mudança;
• não conformidade com os novos requisitos de segurança da informação da lei federal “Sobre a segurança da infraestrutura crítica da informação da Federação Russa”.

Efeitos da implementação do sistema:

Serviços do Consumidor:

• determinação de saldos reais para todos os tipos de mercadorias e perdas comerciais:
• determinação de possíveis receitas extrapatrimoniais;
• controle do consumo real de energia e cumprimento de suas especificações de conexão;
• introdução de restrições correspondentes ao nível de pagamentos;
• transição para uma tarifa dupla;
• monitorar KPIs para todos os serviços que trabalham com consumidores e avaliar a qualidade do seu trabalho.

Exploração:

• determinação de perdas e saldos tecnológicos em redes de aquecimento;
• despacho e controle de emergência de acordo com as condições reais;
• manter horários ideais de temperatura;
• monitorar o status das redes;
• ajuste dos modos de fornecimento de calor;
• controle de paralisações e violações de regime.

Desenvolvimento e investimento:

• avaliação confiável dos resultados da implementação de projetos de melhoria;
• avaliação dos efeitos dos custos de investimento;
• desenvolvimento de esquemas de fornecimento de calor em modelos eletrônicos reais;
• otimização de diâmetros e configuração de rede;
• reduzir os custos de ligação tendo em conta as reservas reais de largura de banda e a poupança de energia entre os consumidores;
• planejamento de reparos
• organização de trabalhos conjuntos de centrais térmicas e caldeiras.

No âmbito do fornecimento de equipamentos de quadros eléctricos foram fornecidos armários de potência e armários de controlo para dois edifícios (ITP). Para receber e distribuir energia elétrica nos pontos de aquecimento, são utilizados dispositivos de entrada e distribuição, compostos por cinco painéis cada (10 painéis no total). Chaves de comutação, supressores de surto, amperímetros e voltímetros são instalados nos painéis de entrada. Os painéis ATS em ITP1 e ITP2 são implementados com base em unidades de comutação de transferência automática. Os painéis de distribuição da ASU contêm dispositivos de proteção e comutação (contatores, soft starters, botões e lâmpadas) dos equipamentos tecnológicos dos pontos de aquecimento. Todos os disjuntores são equipados com contatos de status que indicam desligamento de emergência. Essas informações são transmitidas aos controladores instalados nos gabinetes de automação.

Para monitorar e controlar o equipamento, são utilizados controladores OWEN PLC110. Os módulos de entrada/saída OWEN MV110-224.16DN, MV110-224.8A, MU110-224.6U, bem como painéis de toque do operador, estão conectados a eles.

O refrigerante é introduzido diretamente na sala ITS. O abastecimento de água para abastecimento de água quente, aquecimento e fornecimento de calor aos aquecedores de ar dos sistemas de ventilação de ar é realizado com correção de acordo com a temperatura do ar externo.

A visualização dos parâmetros tecnológicos, acidentes, estado dos equipamentos e controle de despacho do ITP é realizada a partir do posto de trabalho dos despachantes na sala de controle central integrada do edifício. O servidor de despacho armazena um arquivo de parâmetros de processo, acidentes e o estado dos equipamentos ITP.

A automação de pontos de aquecimento prevê:

• manter a temperatura do refrigerante fornecido aos sistemas de aquecimento e ventilação de acordo com o cronograma de temperatura;
• manutenção da temperatura da água no sistema de AQS quando fornecida aos consumidores;
• programar diferentes condições de temperatura por hora do dia, dia da semana e feriados;
• monitorar o cumprimento dos valores dos parâmetros determinados pelo algoritmo tecnológico, suportando limites de parâmetros tecnológicos e emergenciais;
• controle da temperatura do refrigerante retornado à rede de aquecimento do sistema de abastecimento de aquecimento de acordo com um determinado cronograma de temperatura;
• medição da temperatura do ar externo;
• manter uma determinada diferença de pressão entre as tubulações de alimentação e retorno dos sistemas de ventilação e aquecimento;
• controle de bombas de circulação de acordo com um determinado algoritmo:
  • Ligado desligado;
  • controle de equipamentos de bombeamento com conversores de frequência por meio de sinais de CLP instalado em gabinetes de automação;
  • comutação periódica principal/backup para garantir horas de operação iguais;
  • comutação automática de emergência para uma bomba reserva baseada no controle de um sensor de pressão diferencial;
  • manutenção automática de uma determinada queda de pressão em sistemas de consumo de calor.
• controle de válvulas de controle de refrigerante nos circuitos primários dos consumidores;
• controle de bombas e válvulas de alimentação de circuitos de aquecimento e ventilação;
• definir os valores dos parâmetros tecnológicos e emergenciais através do sistema de despacho;
• controle de bombas de drenagem;
• monitorar o estado das entradas elétricas por fase;
• sincronização do horário do controlador com o horário unificado do sistema de despacho (SOEV);
• inicialização do equipamento após o restabelecimento da alimentação de acordo com um determinado algoritmo;
• envio de mensagens de emergência para o sistema de despacho.

A troca de informações entre os controladores de automação e o nível superior (estação de trabalho com software de despacho MasterSCADA especializado) é realizada através do protocolo Modbus/TCP.

Arroz. 6. Linha de dois fios com dois fios corona em distâncias diferentes entre eles

16 metros; 3 - bilhões = 8m; 4-b,

BIBLIOGRAFIA

1. Efimov B.V. Ondas de trovão em linhas aéreas. Apatidade: Editora do KSC RAS, 2000. 134 p.

2. Kostenko M.V., Kadomskaya K.P., Levinshgein M.L., Efremov I.A. Sobretensão e proteção contra ela em

transmissões de energia de alta tensão aéreas e por cabo. L.: Nauka, 1988. 301 p.

SOU. Prokhorenkov

MÉTODOS PARA CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA AUTOMATIZADO DE CONTROLE DISTRIBUÍDO DO FORNECIMENTO DE CALOR DA CIDADE

É dada considerável atenção à implementação de tecnologias que economizam recursos na Rússia moderna. Estas questões são especialmente graves nas regiões do Extremo Norte. O combustível para as caldeiras urbanas é o óleo combustível, que é entregue por via férrea das regiões centrais da Rússia, o que aumenta significativamente o custo da energia térmica gerada. Duração

A estação de aquecimento no Ártico é 2 a 2,5 meses mais longa em comparação com as regiões centrais do país, o que se deve às condições climáticas do Extremo Norte. Ao mesmo tempo, as empresas de calor e energia devem gerar a quantidade necessária de calor na forma de vapor e água quente sob determinados parâmetros (pressão, temperatura) para garantir o funcionamento de todas as infraestruturas urbanas.

A redução do custo de geração de energia térmica fornecida aos consumidores só é possível através da combustão econômica dos combustíveis, uso racional da energia elétrica para as próprias necessidades dos empreendimentos, minimização das perdas de calor nas áreas de transporte (redes de aquecimento urbano) e consumo (edifícios, empreendimentos urbanos) , bem como reduzir o número de pessoal de serviço nos locais de produção.

A resolução de todos estes problemas só é possível através da introdução de novas tecnologias, equipamentos e controlos técnicos que permitam garantir a eficiência económica dos empreendimentos de calor e energia, bem como melhorar a qualidade da gestão e funcionamento dos sistemas de calor e energia.

Formulação do problema

Uma das tarefas importantes no domínio do aquecimento urbano é a criação de sistemas de fornecimento de calor com funcionamento paralelo de diversas fontes de calor. Os sistemas modernos de fornecimento centralizado de aquecimento às cidades desenvolveram-se como sistemas muito complexos, distribuídos espacialmente e com circulação fechada. Os consumidores, via de regra, não possuem a propriedade de autorregulação; o refrigerante é distribuído pré-instalando resistências hidráulicas constantes especialmente projetadas (para um dos modos) [1]. Nesse sentido, a natureza aleatória da seleção da energia térmica pelos consumidores de vapor e água quente leva a processos transitórios dinamicamente complexos em todos os elementos do sistema de energia térmica (TES).

A monitorização operacional do estado dos objetos remotos e a gestão dos equipamentos localizados nos pontos controlados (CP) é impossível sem o desenvolvimento de um sistema automatizado de controlo de despacho e gestão de pontos de aquecimento central e estações elevatórias (ASDC e U TsTP e PS) do cidade. Assim, um dos problemas prementes é a gestão dos fluxos de energia térmica, tendo em conta as características hidráulicas das próprias redes de aquecimento e dos consumidores de energia. Requer a resolução de problemas associados à criação de sistemas de fornecimento de calor, onde o funcionamento paralelo

Diversas fontes de calor (estações térmicas - TS) operam na rede global de aquecimento da cidade e no cronograma global de carga térmica. Tais sistemas permitem economizar combustível durante o aquecimento, aumentar a taxa de carga dos equipamentos principais e operar as caldeiras em modos com valores de eficiência ideais.

Resolvendo problemas de controle ideal de processos tecnológicos em uma caldeira de aquecimento

Resolver os problemas de controlo óptimo dos processos tecnológicos da caldeira de aquecimento “Norte” da Empresa Regional de Calor e Energia do Estado (GOTEP) “TEKOS”, no âmbito de uma subvenção do Programa de Importação de Economia de Energia e Equipamentos e Materiais de Proteção Ambiental (PIEPOM) do Comitê Russo-Americano, foram fornecidos equipamentos (financiados pelo governo dos EUA). Este equipamento e o software desenvolvido para o mesmo permitiram resolver um vasto conjunto de problemas de reconstrução no empreendimento base do GOTEP “TEKOS”, devendo os resultados obtidos ser replicados em empreendimentos termelétricos da região.

A base para a reconstrução dos sistemas de controle das caldeiras TC foi a substituição dos obsoletos equipamentos de automação do painel de controle central e dos sistemas de controle automático local por um moderno sistema de controle distribuído microprocessado. O sistema de controle distribuído implementado para unidades de caldeiras baseado no sistema microprocessado (MPS) TDC 3000-S (Supper) da Honeywell forneceu uma solução única e abrangente para a implementação de todas as funções do sistema para controle dos processos tecnológicos do veículo. O MPS operacional possui qualidades valiosas: simplicidade e clareza no layout das funções de controle e operação; flexibilidade no atendimento de todos os requisitos do processo, levando em consideração indicadores de confiabilidade (operação em modo standby “hot” do segundo computador e da unidade de controle), disponibilidade e eficiência; fácil acesso a todos os dados do sistema; facilidade de alterar e expandir funções de serviço sem afetar adversamente o sistema;

melhoria da qualidade da apresentação das informações de forma conveniente para a tomada de decisões (interface amigável e inteligente do operador), o que ajuda a reduzir erros do pessoal operacional na operação e monitoramento dos processos do veículo; criação informática de documentação de sistemas automatizados de controlo de processos; maior prontidão operacional da instalação (resultado do autodiagnóstico do sistema de controle); sistema promissor com alto grau de inovação. O sistema TDC 3000 - S (Fig. 1) possui a capacidade de conectar controladores CLP externos de outros fabricantes (este recurso é realizado com a presença de um módulo gateway CLP). As informações dos controladores PLC são exibidas

aparece nos TOS na forma de uma série de pontos, acessíveis para leitura e escrita a partir de programas de usuário. Isso torna possível usar estações distribuídas de entrada/saída instaladas próximas a objetos gerenciados para coletar dados e transmiti-los ao TOC por meio de um cabo de informações usando um dos protocolos padrão. Esta opção permite integrar novos objetos de controle, incluindo um sistema automatizado de controle de despacho e gestão de unidades de aquecimento central e estações elevatórias (ASDKiU TsTPiNS), no sistema automatizado de controle de processos existente da empresa sem alterações externas para os usuários.

Rede local de computadores

Estações universais

Histórico Aplicado por Computador

módulo de módulo de gateway

Rede de controle local

Gateway de tronco

Eu reservo (ARMM)

Módulo de melhoria. gerenciador de processos ovado (APMM)

Rede de controle universal

Controladores de E/S

Cabos de 4-20 mA

Estação de entrada/saída SIMATIC ET200M.

Controladores de E/S

Rede de dispositivos PLC (PROFIBUS)

Cabos de 4-20 mA

Sensores de fluxo

Sensores de temperatura

Sensores de pressão

Analisadores

Reguladores

Estações de frequência

Válvulas

Sensores de fluxo

Sensores de temperatura

Sensores de pressão

Analisadores

Reguladores

Estações de frequência

Válvulas

Arroz. 1. Coleta de informações por estações PLC distribuídas, transferindo-as para TDC3000-S para visualização e processamento com posterior emissão de sinais de controle

Os estudos experimentais realizados mostraram que os processos que ocorrem numa caldeira a vapor nos seus modos de funcionamento são de natureza aleatória e não estacionária, o que é confirmado pelos resultados do processamento matemático e da análise estatística. Levando em consideração a natureza aleatória dos processos que ocorrem em uma caldeira a vapor, foram tomadas estimativas do deslocamento da expectativa matemática (ME) M(t) e da dispersão 5 (?) ao longo das principais coordenadas de controle como medida de avaliação da qualidade de controle:

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

onde Mzn(t), Mmn(t) - o MO especificado e atual dos principais parâmetros ajustáveis ​​da caldeira a vapor: a quantidade de ar, a quantidade de combustível, bem como a produção de vapor da caldeira.

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

onde 52Tn, 5zn2(t) são a dispersão atual e especificada dos principais parâmetros controlados da caldeira a vapor.

Então o critério de qualidade de controle terá a forma

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

onde n = 1, ...,j; - ß - coeficientes de ponderação.

Dependendo do modo de funcionamento da caldeira (regulador ou básico), deve ser formada uma estratégia de controle ideal.

Para o modo de funcionamento regulado de uma caldeira a vapor, a estratégia de controle deve ter como objetivo manter constante a pressão no coletor de vapor, independente do consumo de vapor dos consumidores de energia térmica. Para este modo de operação, uma estimativa do deslocamento MO da pressão do vapor no coletor de vapor principal é tomada como medida de qualidade de controle na forma

er (/) = Рг(1) - Рт() ^Б^ (4)

onde HP, Рт(0 - valores médios dados e atuais da pressão do vapor no coletor de vapor principal.

O deslocamento da pressão do vapor no coletor principal de vapor por dispersão, levando em consideração (4), tem a forma

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

onde (UrzOO, art(0 - dispersão de pressão dada e atual.

Métodos de lógica fuzzy foram utilizados para ajustar os coeficientes de transferência dos reguladores do circuito do sistema de controle da caldeira multiconectada.

Durante o funcionamento experimental de caldeiras a vapor automatizadas, acumulou-se material estatístico, que permitiu obter características comparativas (com o funcionamento de caldeiras não automatizadas) da eficiência técnica e económica da introdução de novos métodos e controlos e da continuação dos trabalhos de reconstrução. em outras caldeiras. Assim, ao longo do período de operação de seis meses das caldeiras a vapor não automatizadas nº 9 e 10, bem como das caldeiras a vapor automatizadas nº 13 e 14, foram obtidos os resultados, os quais são apresentados na Tabela 1.

Determinação de parâmetros para carregamento ideal de uma estação térmica

Para determinar a carga ideal do veículo, é necessário conhecer as características energéticas dos seus geradores de vapor e da sala das caldeiras como um todo, que representam a relação entre a quantidade de combustível fornecida e o calor recebido.

O algoritmo para encontrar essas características inclui as seguintes etapas:

tabela 1

Indicadores de desempenho da caldeira

Nome do indicador Valor dos indicadores de ordenha da caldeira

№9-10 № 13-14

Produção de calor, Gcal Consumo de combustível, t Taxa específica de consumo de combustível para a produção de 1 Gcal de energia térmica, kg equivalente de combustível padrão ^ cal 170.207 20.430 120,03 217.626 24.816 114,03

1. Determinação do desempenho térmico de caldeiras para diversos modos de carga de seu funcionamento.

2. Determinação da perda de calor A(), tendo em conta a eficiência das caldeiras e a sua carga útil.

3. Determinação das características de carga das unidades caldeiras na faixa de sua variação do mínimo permitido ao máximo.

4. Com base na variação das perdas totais de calor nas caldeiras a vapor, determine suas características energéticas, refletindo o consumo horário do combustível padrão, utilizando a fórmula 5 = 0,0342(0, + AC?).

5. Obtenção das características energéticas das caldeiras (TS) utilizando as características energéticas das caldeiras.

6. Formação, tendo em conta as características energéticas dos veículos, decisões de controlo sobre a sequência e ordem do seu carregamento durante o período de aquecimento, bem como durante o verão.

Outra questão importante na organização do funcionamento paralelo das fontes (TS) é a identificação dos fatores que têm um impacto significativo na carga das caldeiras, e as tarefas do sistema de gestão do fornecimento de calor para fornecer aos consumidores a quantidade necessária de energia térmica em os menores custos possíveis para sua geração e transmissão.

A solução para o primeiro problema é feita ligando os horários de fornecimento com os horários de utilização de calor através de um sistema de trocadores de calor, a solução para o segundo é estabelecer a correspondência da carga térmica dos consumidores com a sua geração, ou seja, planejando mudanças de carga e reduzindo perdas durante a transferência de energia térmica. A garantia da coordenação dos horários de fornecimento e utilização de calor deverá ser realizada através da utilização de automação local em fases intermédias desde as fontes de energia térmica até aos seus consumidores.

Para resolver o segundo problema, propõe-se a implementação de funções de avaliação da carga planeada dos consumidores, tendo em conta as capacidades economicamente viáveis ​​​​das fontes de energia (ES). Esta abordagem é possível utilizando métodos de gerenciamento situacional baseados na implementação de algoritmos de lógica fuzzy. O principal fator que tem um impacto significativo sobre

A carga térmica das caldeiras é a parte utilizada para aquecimento de edifícios e abastecimento de água quente. O fluxo de calor médio (em Watts) usado para aquecer edifícios é determinado pela fórmula

onde /ot é a temperatura externa média durante um determinado período; g( - a temperatura média do ar interno da sala aquecida (a temperatura que deve ser mantida em um determinado nível); /0 - a temperatura calculada do ar externo para projeto de aquecimento;<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).

Da fórmula (6) fica claro que a carga térmica para aquecimento de edifícios é determinada principalmente pela temperatura do ar externo.

O fluxo de calor médio (em Watts) para abastecimento de água quente aos edifícios é determinado pela expressão

1,2sh(a + ^)(55 - ^)p

Sim „ . " _ Com"

onde t é o número de consumidores; a é a taxa de consumo de água para abastecimento de água quente a uma temperatura de +55 °C por pessoa por dia em litros; b - taxa de consumo de água para abastecimento de água quente, consumida em edifícios públicos, a uma temperatura de +55 ° C (considerada igual a 25 litros por dia por pessoa); c é a capacidade calorífica da água; /x é a temperatura da água fria (da torneira) durante o período de aquecimento (considerada igual a +5 °C).

A análise da expressão (7) mostrou que no cálculo a carga térmica média no abastecimento de água quente acaba sendo constante. A própria selecção da energia térmica (na forma de água quente da torneira), ao contrário do valor calculado, é de natureza aleatória, o que está associado ao aumento da captação de água quente de manhã e à noite, e a um diminuição da seleção durante o dia e a noite. Na Fig. 2, 3 mostram gráficos de mudanças

Óleo 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 3 311 312 314 315 316 317

dias do mês

Arroz. 2. Gráfico da evolução da temperatura da água na estação de aquecimento central N9 5 (7 - água direta da caldeira,

2 - direto trimestralmente, 3 - água para abastecimento de água quente, 4 - reverso trimestralmente, 5 - água da caldeira de retorno) e temperaturas do ar externo (6) para o período de 1º de fevereiro a 4 de fevereiro de 2009

pressão e temperatura da água quente para a estação de aquecimento central nº 5, obtidas no arquivo SDKi da estação de aquecimento central e de aquecimento em Murmansk.

Com o início dos dias quentes, quando a temperatura ambiente não desce abaixo de +8 °C durante cinco dias, a carga de aquecimento dos consumidores é desligada e a rede de aquecimento funciona para as necessidades de abastecimento de água quente. O fluxo de calor médio para AQS durante o período sem aquecimento é calculado usando a fórmula

onde é a temperatura da água fria (da torneira) durante o período sem aquecimento (assumida como sendo +15 °C); p é um coeficiente que tem em conta a variação do consumo médio de água para abastecimento de água quente durante o período sem aquecimento em relação ao período de aquecimento (0,8 - para o sector da habitação e serviços comunitários, 1 - para empresas).

Tendo em conta as fórmulas (7), (8), são calculados gráficos de carga térmica dos consumidores de energia, que servem de base para a construção de tarefas de regulação centralizada do fornecimento de energia térmica ao veículo.

Sistema automatizado de controle de despacho e gestão de pontos de aquecimento central e estações elevatórias da cidade

Uma característica específica da cidade de Murmansk é que ela está localizada em uma área montanhosa. A cota mínima é de 10 m, a máxima é de 150 m. Nesse sentido, as redes de aquecimento apresentam um gráfico piezométrico pesado. Devido ao aumento da pressão da água nos trechos iniciais, o índice de acidentes (rupturas de tubulações) aumenta.

Para monitoramento operacional do estado de objetos remotos e controle de equipamentos localizados em pontos controlados (CP),

Arroz. 3. Gráfico da variação da pressão da água na estação de aquecimento central nº 5 para o período de 1 a 4 de fevereiro de 2009: 1 - água para abastecimento de água quente, 2 - água direta da caldeira, 3 - direta trimestralmente, 4 - reversa trimestralmente ,

5 - água fria, 6 - retorno da água da caldeira

foi desenvolvido por ASDKiUTsTPiNS da cidade de Murmansk. Os pontos controlados, onde foram instalados equipamentos telemecânicos durante as obras de reconstrução, estão localizados a uma distância de até 20 km do empreendimento principal. A comunicação com os equipamentos telemecânicos do ponto de controle é realizada por meio de linha telefônica dedicada. As caldeiras centrais (CHP) e as estações elevatórias são edifícios separados nos quais estão instalados equipamentos tecnológicos. Os dados do centro de controle chegam ao centro de controle (no PCARM do despachante), localizado no território do Severnaya TS da empresa TEKOS, e ao servidor TS, após o qual ficam disponíveis aos usuários da rede de computadores local da empresa para resolver seus problemas de produção.

De acordo com as tarefas resolvidas com a ajuda do ASDKiUTsTPiNS, o complexo possui uma estrutura de dois níveis (Fig. 4).

Nível 1 (superior, grupo) - console do despachante. Neste nível são implementadas as seguintes funções: controlo centralizado e controlo remoto de processos tecnológicos; exibir dados no display do painel de controle; formação e emissão de

até documentação; geração de tarefas no sistema de controle industrial do empreendimento para gerenciar os modos de operação paralela das estações térmicas urbanas na rede geral de aquecimento urbano; acesso dos usuários da rede local empresarial ao banco de dados de processos tecnológicos.

Nível 2 (local, local) - equipamentos de painel de controle com sensores (alarmes, medições) e atuadores finais neles colocados. Neste nível são implementadas as funções de recolha e processamento primário de informação e emissão de ações de controlo sobre atuadores.

Funções desempenhadas pelo ASDKiUTsTPiNS da cidade

Funções de informação: monitoramento de leituras de pressão, temperatura, sensores de vazão de água e monitoramento do estado dos atuadores (ligado/desligado, aberto/fechado).

Funções de controle: controle de bombas de rede, bombas de água quente e demais equipamentos tecnológicos da sala de controle.

Funções de visualização e registro: todos os parâmetros de informação e parâmetros de alarme são exibidos em tendências e diagramas mnemônicos da estação do operador; todas as informações

PC da estação de trabalho do despachante

Adaptador ShV/K8-485

Linhas telefônicas dedicadas

Controladores

Arroz. 4. Diagrama estrutural do complexo

parâmetros, parâmetros de alarme, comandos de controle são registrados no banco de dados periodicamente, bem como em casos de mudanças de estado.

Funções de alarme: queda de energia no ponto de controle; acionamento do sensor de inundação no ponto de controle e do sensor de segurança no ponto de controle; alarme de sensores de pressão limite (alta/baixa) em tubulações e sensores para alterações emergenciais no estado dos atuadores (ligado/desligado, aberto/fechado).

Conceito de sistema de apoio à decisão

Um moderno sistema automatizado de controle de processo (APCS) é um sistema de controle homem-máquina multinível. Um despachante em um sistema de controle de processo automatizado multinível recebe informações de um monitor de computador e atua em objetos localizados a uma distância considerável dele por meio de sistemas de telecomunicações, controladores e atuadores inteligentes. Assim, o despachante passa a ser o principal ator na gestão do processo tecnológico do empreendimento. Os processos tecnológicos na engenharia de energia térmica são potencialmente perigosos. Assim, ao longo de trinta anos, o número de acidentes registados duplica aproximadamente a cada dez anos. Sabe-se que em condições estacionárias de sistemas de energia complexos, os erros devido à imprecisão dos dados iniciais são de 82-84%, devido à imprecisão do modelo - 14-15%, e devido à imprecisão do método - 2-3%. Devido à grande proporção de erros nos dados iniciais, surge um erro no cálculo da função objetivo, o que leva a uma zona significativa de incerteza na escolha do modo ideal de operação do sistema. Estes problemas podem ser eliminados se considerarmos a automação não apenas como uma forma de substituir o trabalho manual diretamente na gestão da produção, mas como um meio de análise, previsão e gestão. A transição do despacho para um sistema de apoio à decisão significa uma transição para uma nova qualidade - um sistema de informação empresarial inteligente. A base de qualquer acidente (exceto desastres naturais) é o erro humano (operador). Uma das razões para isso é a abordagem antiga e tradicional de construção de sistemas de controle complexos, focada no uso da tecnologia mais recente.

avanços técnicos e tecnológicos, ao mesmo tempo que subestimam a necessidade de utilização de métodos de controle situacional, métodos de integração de subsistemas de controle, bem como de construção de uma interface homem-máquina eficaz focada em uma pessoa (despachante). Paralelamente, está prevista a transferência das funções do despachante de análise de dados, previsão de situações e tomada de decisões adequadas para os componentes dos sistemas inteligentes de apoio à decisão (DSDS). O conceito SPIR inclui uma série de meios unidos por um objetivo comum - facilitar a adoção e implementação de decisões de gestão racionais e eficazes. SPIR é um sistema automatizado interativo que atua como um intermediário inteligente que suporta uma interface de usuário em linguagem natural com o sistema SCAOA e utiliza regras de tomada de decisão correspondentes ao modelo e à base. Paralelamente, o SPPIR desempenha a função de apoiar automaticamente o despachante nas etapas de análise de informações, reconhecimento e previsão de situações. Na Fig. A Figura 5 mostra a estrutura do SPIR, com a qual o despachante de veículos controla o fornecimento de calor do microdistrito.

Com base no exposto, podemos identificar diversas variáveis ​​linguísticas difusas que afetam a carga do veículo e, portanto, o funcionamento das redes de aquecimento. Essas variáveis ​​são mostradas na tabela. 2.

Dependendo da estação do ano, hora do dia, dia da semana, bem como das características do ambiente externo, a unidade de avaliação da situação calcula o estado técnico e o desempenho exigido das fontes de energia térmica. Esta abordagem permite resolver problemas de economia de combustível durante o aquecimento, aumentar o grau de carga dos equipamentos principais e operar caldeiras em modos com valores ótimos de eficiência.

A construção de um sistema automatizado para controle distribuído do fornecimento de calor urbano é possível nas seguintes condições:

implementação de sistemas de controle automatizado para unidades de caldeiras em caldeiras de aquecimento. (Implementação de um sistema automatizado de controle de processos na Severnaya TS

Arroz. 5. Estrutura da caldeira de aquecimento SPIR do microdistrito

mesa 2

Variáveis ​​linguísticas que determinam a carga de uma caldeira de aquecimento

Designação Nome Faixa de valores (conjunto universal) Termos

^mês Mês de janeiro a dezembro “Jan”, “Fevereiro”, “Março”, “Abr”, “Maio”, “Junho”, “Julho”, “Agosto”, “Setembro”, “Outubro”, “Novembro” , "dezembro"

T-semana Dia da semana útil ou dia de folga “trabalhando”, “dia de folga”

TSug Horário das 00h00 às 24h00 “noite”, “manhã”, “dia”, “noite”

t 1 n.v Temperatura do ar externo de -32 a +32 °C “abaixo”, “-32”, “-28”, “-24”, “-20”, “-16”, “-12”, "- 8", "^1", "0", "4", "8", "12", "16", "20", "24", "28", "32", "acima"

1" na velocidade do vento de 0 a 20 m/s “0”, “5”, “10”, “15”, “maior”

garantiu uma redução da taxa de consumo específico de combustível das caldeiras nº 13.14 em relação às caldeiras nº 9.10 em 5,2%. A economia de energia elétrica após a instalação de conversores vetoriais de frequência nos acionamentos dos ventiladores e exaustores de fumaça da caldeira nº 13 foi de 36% (consumo específico antes da reconstrução - 3,91 kWh/Gcal, após a reconstrução - 2,94 kWh/Gcal, e para a caldeira

N.º 14 - 47% (consumo específico de eletricidade antes da reconstrução - 7,87 kWh/Gcal, após reconstrução - 4,79 kWh/Gcal));

desenvolvimento e implementação de ASDKiUTsTPiNS da cidade;

implementação de métodos de suporte de informação para operadores TS e ASDKiUTsTPiNS na cidade utilizando o conceito SPIR.

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