Повышение эффективности функционирования теплоснабжения предприятий оптимизацией алгоритмов цифровых асу котельной и тепловых пунктов

ВВЕДЕНИЕ 7
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 12
1.1 Присоединение абонентов 12
1.2 Зависимое присоединение системы отопления к тепловой сети с двухходовым клапаном, установленным на подающем трубопроводе ТС и со сдвоенными насосами, установленными на обратном трубопроводе системы отопления 25
1.3 Зависимое присоединение системы отопления к тепловой сети с двухходовым регулирующим клапаном, установленным на подающем трубопроводе ТС, со сдвоенными насосами на подающем трубопроводе 27
1.4 Зависимое присоединение системы отопления к тепловой сети с двухходовым регулирующим клапаном, установленным на подающем трубопроводе ТС, со сдвоенными насосами с частотным регулированием, установленными на перемычке 28
1.5 Независимое присоединение системы отопления к тепловой сети с одним пластинчатым теплообменным аппаратом и сдвоенным циркуляционным насосом 29
1.6 Независимое присоединение системы отопления к тепловой сети с одним пластинчатым теплообменным аппаратом и двумя циркуляционными насосами 31
1.7 Независимое присоединением системы отопления к тепловой сети с двумя пластинчатыми теплообменными аппаратами и сдвоенным циркуляционным насосом 31
1.8 Независимое присоединением системы отопления к тепловой сети с двумя пластинчатыми теплообменными аппаратами и двумя циркуляционными насосами 32
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ УЗЛОМ 33
2.1 Центральное качественное регулирование по нагрузке отопления 33
2.2 Регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего 35
водоснабжения 35
2.3 Регулирование отпуска теплоты на вентиляцию 37
2.4 Идентификация моделей динамических систем 41
2.5 Модели объектов управления 43
3 РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫМ ТЕПЛОВЫМ ПУНКТОМ 56
3.1 Описание среды разработки 56
3.2 Описание основных функциональных блоков разработанной программы управления ИТП 57
3.3 Описание основной программы PLC_PRG 62
3.4 Экспериментальное исследование функционирования разработанного алгоритма управления ИТП 65
4 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИТП 70
4.1 Организация безопасности труда на производстве 70
4.2 Опасные и вредные производственные факторы, методы и средства защиты 75
4.3 Обеспечение безопасной эксплуатации рассматриваемых в ВКР электроустановках и электрооборудования 77
4.4 Экологичность 78
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 81
5.1 Определение технико-экономических показателей 81
5.2 Определение издержек производства тепловой энергии 82
5.3 Себестоимость тепловой энергии и определение прибыли 82
5.4 Определение величины капиталовложений и периода окупаемости 83
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 85

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы исследования. Регулирование тепловых потоков в котельной и автома-тизированном тепловом пункте предназначено для контроля и автоматического управления значениями параметров теплоносителя, подаваемого в систему отопления (СО), горячего во-доснабжения (ГВС), вентиляции, кондиционирования. АТП могут использоваться в индиви-дуальных тепловых пунктах (ИТП), центральных тепловых пунктах (ЦТП), локальных авто-матизированных котельных или в индивидуальных котельных частных зданий. АТП позволя-ет обеспечивать:
- автоматическое поддержание графика температуры теплоносителя, подаваемого в си-стему отопления (вентиляции, кондиционирования) с учетом температуры наружного возду-ха, времени суток и рабочего календаря, тепловой инерции стен здания вне зависимости от располагаемого напора (вплоть до нуля) тепловой сети;
- автоматический и ручной режимы управления входящими агрегатами и устройствами;
- автоматическое поддержание температуры горячего водоснабжения в соответствии с санитарными нормами;
- контроль расхода теплоносителя из ТС и ограничение его в соответствии с договором на теплоснабжение;
- автоматическое ограничение температуры воды, возвращаемой в теплосеть;
- автоматическое нормированное снижение нагрузки на отопление в часы максимальной нагрузки на ГВС с последующей компенсацией этого снижения;
- автоматическое управление подмешивающими и циркуляционными насосами;
- защиту от заиливания в летний период и защиту от «сухого хода» насосов;
- автоматический контроль и индикацию возникающих нештатных ситуаций;
- вывод измерительной, диагностической и установочной информации через адаптер со-товой связи (в режиме «on-line») или последовательный интерфейс RS-232 или RS-485;
- при аварийном отключении электропитания в зависимости от требований энергоснаб-жающей организации работу, как по прямым параметрам тепловой сети, так и отключение системы отопления от подающего трубопровода ТС.

Весь текст будет доступен после покупки

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Присоединение абонентов
Выбор схемы присоединения абонента к тепловой сети осуществляют, прежде всего, по пара-метрам теплоносителя на вводе в здание и характеристикам внутренних систем абонента. Па-раметры теплоносителя на вводе указывают теплоснабжающие организации. Таковыми пара-метрами являются: давление в подающей и обратной магистрали тепловой сети, статическое давление, а также возможный диапазон колебания этих давлений, расчетный график темпера-тур в сети… Характеристики внутренних систем принимают по проекту либо по результатам натурных измерений.
Весьма желательным при выборе схемы присоединения абонента является рассмотрение ее работоспособности с учетом перспективных тенденций изменения гидравлического режима тепловой сети, с учетом возможной модернизации внутренних систем… Так, например, уве-личение потребителей и повсеместное применение современных систем отопления с количе-ственным регулированием сопровождается возрастанием колебания давления в теплосети. Это требует соответствующей технической защиты систем абонента. Особенно с неавтомати-зированными узлами присоединения.
Преобразование характеристик теплоносителя до требуемой кондиции в системах абонента осуществляют в тепловых пунктах. Современные подходы в энергосбережении требуют реа-лизации этих задач непосредственно у потребителя в индивидуальных тепловых пунктах. Для этого используют специальное оборудование, увязанное в функциональные схемы. Во все многообразие схем положены общие подходы, реализуемые для присоединения системы отопления как отдельно, так и совместно с системой горячего водоснабжения и системой теп-лоснабжения вентиляционных установок.
Схемы присоединения систем отопления разделяют на зависимые без смешения воды, зави-симые со смешением воды и независимые.
Зависимое присоединение, при котором теплоноситель из теплосети без снижения температу-ры (без смешения) подают потребителю, является наиболее простым и удобным в эксплуата-ции. Применяют его при совпадении температур теплоносителя в системе отопления tг и в системе теплоснабжения Т1. Как правило, не превышающих 95...105 °С. Такое присоединение зачастую реализуют в системах теплоснабжения от групповой котельной установки, предна-значенной для зданий промпредприятия либо небольшого населенного пункта.
Подавляющее большинство зданий присоединены по зависимой схеме со смешением тепло-носителя до температуры tг < Т1. Ранее для смешения воды устанавливали водоструйные насосы (гидроэлеваторы) нерегулируемые (рисунок 1.1,а) и регулируемые (рисунок 1.1,б). Вследствие не работоспособности (перечеркнуто сплошными линиями) первых и неэффек-тивности (перечеркнуто пунктирными линиями) вторых в двухтрубных системах отопления с терморегуляторами широкое распространение получили схемы с насосным смешением воды. Основными причинами невозможности применения гидроэлеваторов в двухтрубных систе-мах является несовместимость гидравлических режимов оборудования и недостаточность напора для энергоэффективного сочетания клапанов (терморегуляторов у отопительных при-боров и автоматических балансировочных клапанов на стояках либо приборных ветках). Гид-роэлеватор работает при постоянном гидравлическом режиме, а терморегуляторы в двухтруб-ной системе создают переменный гидравлический режим. Поэтому в [7] сделан вывод о недо-пустимости применения элеватора на абонентском вводе, если система отопления оборудова-на термостатическими клапанами. Аналогичное требование предъявлено в [8], где указано, что при автоматическом регулировании системы, ее следует присоединять к тепловой сети через смесительный насос. Это требование соотносят не только к двухтрубной, но и к одно-трубной системе отопления. Обусловлено это тем, что в однотрубной системе с терморегуля-торами, которые обязательны к установке в соответствии с [9], работа гидроэлеватора также неэффективна. При таком сочетании оборудования невозможно устранить колебания давле-ния теплоносителя, создаваемые работой терморегуляторов. Эти колебания хоть и в значи-тельно меньшей степени, чем в двухтрубной системе, все же приводят к перераспределению теплоносителя между стояками либо приборными ветками, снижая энергоэффективность си-стемы. Для устранения перетоков теплоносителя в однотрубной системе отопления согласно [9] следует применять автоматические клапаны_ограничители расхода. Сочетание элеватора с терморегуляторами и клапанами_ограничителями (регулятор расхода) делает систему отопле-ния неработоспособной, поскольку элеватор не в состоянии обеспечить минимальные требуе-мые потери давления на регуляторе расхода (примерно 20 кПа).
Недостатком гидроэлеватора является также его высокое гидравлическое сопротивление. Необходимость поддержания перед ним повышенного давления в теплосети не лучшим обра-зом отражается на герметичности устаревших трубопроводов и оборудования, что приводит к повышенной аварийности. Так, 90 % аварийных отказов приходятся на подающие трубопро-воды [10].
Безусловно, гидроэлеватор имеет ряд положительных свойств, которые вполне были реализо-ваны в свое время. Однако, он несовместим с современными системами отопления. Реаними-руемый и пропагандируемый в последнее время метод регулирования пропусками теплоно-сителя (соленоидным клапаном) через гидроэлеватор (с полным отключением циркуляции), который ранее допускался лишь для небольших систем отопления без радиаторных терморе-гуляторов при положительных температурах наружного воздуха [11], сегодня иногда распро-страняют на высотные здания и весь отопительный период [12]. Реализация такого регулиро-вания в современных зданиях снижает энергоэффективность систем. При каждом закрытии соленоидного клапана разрушается гидравлический баланс системы отопления и тепловой баланс здания, установленные автоматическими балансировочными клапанами на стояках либо приборных ветках и терморегуляторами у отопительных приборов.

Весь текст будет доступен после покупки

-

Весь текст будет доступен после покупки