Автоматизированные системы теплоснабжения и отопления

Раздел: Отопление

Многообразие условий теплоснабжения обусловливает неоднозначность принципиальных решений, используемых при выборе методов, уровней и технических средств автоматизации. Их выбор зависит от назначения отапливаемых зданий и сооружений, характера теплоснабжающей системы, природно-климатических, социальных и других факторов.

Вместе с тем анализ отечественного и зарубежного опыта позволяет составить представление о путях научно-технического прогресса в рассматриваемой области и сформулировать требования, предъявленные к современным автоматизированным системам теплоснабжения.

Режимы отпуска тепловой энергии в этих системах должны быть маневренными и гибкими, учитывать многообразие возмущающих воздействий на функционирование системы и специфические условия температурного режима отдельных потребителей, рационально использовать динамические свойства составляющих ее звеньев, основываться на рациональном сочетании нескольких ступеней управления (на источнике, в тепловых сетях и в абонентских установках, см.  1.2), обеспечивать возможность программного изменения температуры воздуха в зданиях, предусматривать параллельную работу нескольких источников на общие тепловые сети и участие теплоэлектроцентралей в прохождении пиков (провалов) электрической нагрузки [71].

При этом затраты на производство и распределение тепловой энергии, с учетом взаимосвязей между источниками теплоты и электроэнергетической системой, а также между различными системами инженерного обеспечения населенных мест, промышленных узлов, отдельных зданий, должны быть минимальными.

Краткая характеристика основных задач, решаемых автоматизированной системой управления технологическими процессами теплоснабжения, приведена в  1.3.

К сожалению, как было отмечено выше, существующая структура построения систем централизованного теплоснабжения больших городов, сложившаяся еще в довоенные годы, имеет существенные недостатки и не является оптимальной для условий комплексной автоматизации.

Для устранения указанных недостатков были предложены [18] новые принципы построения тепловых сетей. От тепловых источников прокладывается кольцевая магистральная тепловая сеть ( 1.3), разделенная задвижками на секции с телеуправлением, к которой через контрольно-распределительные тепловые пункты (КРП) оптимальной мощностью 25—50 МВт присоединяются распределительные тепловые сети жилых микрорайонов или промышленных комплексов.

Опыт эксплуатации систем теплоснабжения Харькова и Челябинска показал преимущества такого решения: повышение управляемости сетей, возможность рационального сочетания центрального и децентрализованного регулирования, повышение живучести системы в экстремальных ситуациях.

С целью повышения технологических возможностей местного автоматического регулирования следует при автоматизации теп- лопотребляющих установок отказаться от традиционной элеваторной схемы и ориентироваться на другие технологические схемы абонентских тепловых вводов: независимые — с присоединением абонентских систем отопления через теплообменные аппараты либо зависимые — с присоединением их с помощью смесительных циркуляционных насосов.

 Второе направление заключается в принципиальном изменении конструкции водоструйного элеватора. При этом наиболее перспективными представляются двухсопловые регулируемые элеваторы, преимущества которых перед другими конструкциями заключаются в отсутствии сальников и подвижных элементов.

Как показали исследования, для более полной реализации возможностей индивидуального автоматического регулирования предпочтительно применение горизонтальных систем водяного отопления с одноместным присоединением нагревательных приборов, особенно с поквартирным распределением теплоносителя.

Для эффективного функционирования в условиях АСУ ТП требуют совершенствования и технологические схемы районных отопительных котельных. В частности, они должны предусматривать возможность экономичного и глубокого регулирования производительности сетевых насосов.

Таким образом, новые системы централизованного теплоснабжения для полной реализации возможностей их эффективной эксплуатации в условиях АСУ ТП должны проектироваться с учетом рассмотренных выше обстоятельств.

Принимая во внимание большое значение автоматизации теплоснабжения и трудности технического и организационного характера, которые стоят на пути ее массового внедрения, Госстрой СССР и научный совет Академии наук СССР по комплексным проблемам энергетики приняли решение провести в 17 городах страны эксперимент по комплексной автоматизации теплоснабжения и теплопотребления. Цель эксперимента — найти наиболее эффективный путь решения этой важной проблемы, с тем чтобы выработать научно обоснованные рекомендации для массового внедрения. В каждом из 17 городов (Москва, Ленинград, Рига, Челябинск, Харьков, Запорожье, Минск, Алма-Ата, Барнаул, Симферополь и др.) определены опытные районы комплексной автоматизации, охватывающей все звенья системы теплоснабжения (тепловой источник — сети — абонентские тепло- потребляющие установки).

Разнообразие местных условий, а именно различные схемы тепловых сетей (открытые и закрытые, с ЦТП и без ЦТП), разные источники теплоснабжения (ТЭЦ и районные котельные), неодинаковая организационная структура управления теплоснабжением, различные климатические условия, влияние предыдущего местного опыта разработки систем автоматизации, привели к существенному разнообразию принципиальных и технических решений, принятых при создании опытных систем.

В качестве иллюстрации на  1.4 приведена схема комплексной автоматизации опытного района теплоснабжения в Ленинграде. Район насчитывает 160 зданий различного назначения и имеет преимущественно девятиэтажную застройку.

Теплоснабжение осуществляется от районной котельной мощностью 324 МВт (278,5 Гкал/ч). Система теплоснабжения с непосредственным водоразбором из тепловых сетей. Основная часть потребителей подключена к тепловым сетям через индивидуальные тепловые пункты по зависимой (элеваторной) схеме.

Рассматриваемая система комплексной автоматизации предусматривает оснащение средствами локальной автоматики котельной, тепловых сетей и абонентских теплопотребляющих установок.

Автоматизация котельной включает системы программно-логического управления, автоматического регулирования и защиты технологического оборудования с помощью объектно-ориентированных устройств управления типа КСУ разработки СКВ Чебоксарского ПО «Промприбор». Проект автоматизации котельной выполнен Ленниипроектом.

Для управления потокораспределением в тепловых сетях, осуществлением переключений в аварийных ситуациях контрольные точки сети оборудуются электрофицированными за- Движками.

Для автоматизации работы индивидуальных тепловых пунктов использованы регулируемые двухсопловые элеваторы кон- СтРукции ВНИИГС.

Управление отпуском тепловой энергии от котельной произ- одится на основе прогнозных данных о размере тепловых на

грузок, а также о фактическом тепловом состоянии объекта (отапливаемых зданий).

Оно производится с использованием управляющего вычислительного комплекса (УВК) на базе ЭВМ СМ-4. Для оценки теплового состояния района определены контрольные точки, параметры от которых поступают на УВК через телемеханическую систему.

Для сбора и передачи информации намечается использование технических средств, которыми располагает объединенная диспетчерская служба (ОДС) жилищно-эксплуатационного треста. Те же каналы связи предполагаются и при контроле режима давлений в тепловой сети. Отпуск тепловой энергии — качественно-количественный.

Разработка системы выполнена совместно рядом организаций: ВНИИГСом, трестом Оргтехстрой ГлавТЭУ, институтами «Тяжпромавтоматика» (Харьков) и Ленжилпроект, НПО «Кибернетика» АН Узбекской ССР, АКХ им. К. Д. Памфилова, Сибирским энергетическим институтом АН СССР.

Аналогичные работы проводятся и в других городах, где запланирован эксперимент по комплексной автоматизации.

Общую координацию и научно-методическое руководство осуществляют Госстрой СССР и Научный совет по комплексным проблемам энергетики АН СССР.