Автоматизированная система мониторинга магистральных тепловых сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова

Автоматизированная система мониторинга магистральных тепловых сетей

Потапенко А.Н., канд. техн. наук, проф.

Яковлев А.О., ассистент

Актуальными являются задачи, связанные с модернизацией источников, а также с повышением эффективности транспортировки, распределения и потребления тепловой энергии.

Энергетическое обследование котельных в регионе показало, что в городах-спутниках, находящихся вблизи промышленных центров, они строились с завышенной мощностью. Это было связано с учетом перспективного роста населения этих городов. Однако этого не произошло, в связи с известными процессами в развитии страны. Рассмотрим на примере одного из таких городов-спутников (г. Новый Оскол) его котельную и гидравлический режим работы тепловых сетей.

Максимальная нагрузка потребителей города составляет 25 Гкал/ч. В городской котельной расположены 3 котла с установленной мощностью одного котла 20 Гкал/ч.. Для обеспечения заданных параметров в тепловых сетях включены параллельно 2 сетевых насоса типа "ЦН". Они создают расход от 730 мі/ч (G₀) и выше. При работе одного котла типа "КВГМ" через него проходит теплоноситель с расходом около 245 мі/ч, а через линию подмеса с учетом G0 соответственно - 485 мі/ч. Это приводит к тому, что, например, при температуре теплоносителя на выходе из котла T_k=128 °C, температура в подающей магистрали T_п=69 °C. Следовательно, для обеспечения температурного графика работы тепловой сети затрачивается количество газа значительно больше нормы.

При этом важно отметить, что гидравлический режим тепловой сети при работе двух сетевых насосов с расходом G₀ имеет следующие особенности. Давление на выходе из котельной в подающем трубопроводе P_пk=0,72 МПа, в обратном трубопроводе P_оk=0,28 МПа. При этом давление в магистралях на центральную часть города соответственно составляет в подающем трубопроводе P_п1=0,56 МПа, в обратном трубопроводе P_о1=0,50 МПа. Исходя из этих данных перепад давления на центральную часть города соответственно составляет

DР = P_п1 - P_о1 = 0,06 МПа,

что явно недостаточно для нормальной работы индивидуальных тепловых пунктов центральной части города с существующими нерегулируемыми водоструйными элеваторными узлами.

При проведении экспериментальных исследований в г. Новый Оскол применялись следующие основные приборы для энергетического обследования тепловых сетей города: термометр инфракрасный RAYNGER ST (RAY ST60), ультразвуковой толщиномер Sonagage II, ультразвуковой расходомер жидкости Portaflow 300, манометр МТП - 100.

На рис. 1 представлена укрупненная технологическая схема тепловых сетей г. Новый Оскол, на которой введены следующие обозначения: ТК1 - технологическая камера на выходе из котельной, ТК4 - технологическая камера, из которой выходят магистрали теплосетей на центральную часть города и микрорайон по ул. Белгородской, ТК10 - технологическая камера, из которой выходят магистрали теплосетей на центральную часть города, A, B, C, D, E - обозначения центральных магистралей теплосетей, от которых происходит распределение тепловой энергии потребителям (частный жилой сектор, многоэтажные дома и др.), Д142 и Д37 - концевые многоэтажные дома соответственно на магистралях теплосетей A и D, также на основных магистралях теплосетей приведены технологические параметры и давления на концевых участках.

Экспериментальные исследования проводились в переходные периоды отопительного сезона и при этом были получены следующие результаты, приведенные в табл. 1.

Таблица 1. Результаты обследования тепловых сетей основных потребителей

Максимальная тепловая нагрузка котельной составляет 25 Гкал/ч, по основным потребителям города следующая: центральная часть города - 15,5 Гкал/ч, микрорайон Северный - 3,185 Гкал/ч и микрорайон по ул. Белгородской - 2,809 Гкал/ч.

Результаты обследования тепловых сетей показали, что в переходные периоды отопительного сезона тепловая мощность по магистралям теплосетей основных потребителей следующая: центральная часть города - 3,453 Гкал/ч, микрорайон Северный - 1,519 Гкал/ч и микрорайон по ул. Белгородской - 1,279 Гкал/ч. Следует отметить, что суммарная тепловая мощность по магистралям теплосетей основных потребителей с точностью до 5% совпадает с тепловой мощностью на выходе котельной.

Анализ результатов в относительном выражении показывает, что согласно максимальной тепловой нагрузки соотношения по основным потребителям с учетом их общей нагрузки в 21,494 Гкал/ч следующие: центральная часть города - 0,72, микрорайон Северный - 0,15 и микрорайон по ул. Белгородской - 0,13. При этом в переходные периоды отопительного сезона соотношения тепловой мощности по магистралям теплосетей основных потребителей следующие: центральная часть города - 0,55, микрорайон Северный - 0,24 и микрорайон по ул. Белгородской - 0,21. Из сравнительного анализа следует, что по соотношениям тепловой мощности по магистралям теплосетей основных потребителей центральная часть города недополучает энергии, а по микрорайонам города идет существенный ее перерасход. мониторинг диспетчерский управление котельная

Для анализа процессов магистральных тепловых сетей в реальном времени необходимо использовать автоматизированную систему мониторинга в составе автоматизированной системы диспетчерского управления котельной.

На рис. 2 представлена функциональная схема автоматизированной системы мониторинга в составе многоуровневой автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ) котельной. За основу для разработки АСДУ приняты работы [1-3], а при построении автоматизированной системы мониторинга магистральных тепловых сетей [4,5].

На верхнем уровне АСДУ расположено автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера, состоящее из персонального компьютера и SCADA-программного обеспечения. В АСДУ предусмотрены возможности наблюдения за работой котельной, регулирования работы энергохозяйства, получения информации для анализа и выработки рекомендаций по управлению процессами магистральных тепловых сетей с любого компьютера локальной сети с целью экономии энергоресурсов.

На АРМ диспетчера функционируют следующие программные модули: среда для программирования контроллеров среднего уровня, среда разработки и среда выполнения InTouch, сервер ввода-вывода Modbus и программное обеспечение, позволяющее публиковать информацию о функционировании АСДУ в Интернет. Взаимодействие между программными компонентами (см. рис. 2) осуществляется по протоколу DDE. С любого компьютера локальной сети и вне ее можно обратиться за информацией о состоянии котельной и технологических камер магистральных тепловых сетей, используя протокол передачи гипертекста HTTP. Помимо этого, в АСДУ предусмотрен программный модуль автоматической системы для оповещения главных специалистов по указанным телефонным номерам и сигнализацию о нештатных и аварийных режимах работы котельной и объектов тепловых сетей. Обмен между средним и верхним уровнем осуществляется по протоколу Modbus.

Список литературы

1. Соколов М., Цветков Л. Автоматизированная система управления водогрейными котлами КВГМ-100 тепловой станции // Современные технологии автоматизации. - 2002. - №1. - С. 16-19.

2. Потапенко А.Н., Белоусов А.В., Потапенко Е.А. Вопросы эффективности и особенности развития АСДУ распределенными энергосистемами зданий образовательного назначения // Энергоэффективность: Опыт, проблемы, решения. - 2003. - №3. - С. 58-67.

3. Потапенко А.Н., Белоусов А.В., Потапенко Е.А. АСДУ образовательных учреждений // Энергоэффективность: Опыт, проблемы, решения". - 2004. - №3. - С. 60-65.

4. Перминов А. Использование различных приборов учета энергоресурсов в единой системе сбора данных // Современные технологии автоматизации. - 2005. - №1. - С. 48-51.

5. Потапенко Е.А., Воробьев Н.Д., Потапенко А.Н. Мониторинг систем отопления в составе автоматизированной системы диспетчерского управления // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. - 2003. - №5-6. - С. 120 -123.

Размещено на Allbest.ru