ОАО "Дальприбор"

  Чрезвычайно острые и широко известные проблемы топливно-энергетического комплекса страны, а так же постоянный рост тарифов побуждают теплопотребляющие организации искать способы энергосбережения, позволяющие снизить оплату за потребляемые энергоресурсы. В последние годы идет прогрессирующий процесс установки приборов учета тепловой энергии, которые позволяют количественно оценить теплопотребление, но не приносят энергосберегающего эффекта. Существует целый ряд энергосберегающих мероприятий, которые уже многократно апробированы и не вызывают сомнений в их эффективности. Одним из них является применение автоматизированных систем погодозависимого регулирования отопительной нагрузкой (рис. 1). Энергосбережение в такой системе достигается регулированием сетевого расхода теплоносителя на отопление в зависимости от температуры наружного воздуха при сохранении комфортной температуры в помещениях за счет циркуляционного насоса.

  С постоянным ростом интеграции в приборостроении усовершенствуются и контроллеры, в них добавляются новые настроечные параметры, позволяющие оптимально адаптировать систему к объекту, на котором она эксплуатируется. В большинстве случаев тепловые процессы имеют определенную инерционность, поэтому результаты настройки режима работы системы не всегда возможно отследить за короткий промежуток времени. Использование подобных систем автоматического регулирования совместно с информационно-аналитической системой позволяет, помимо оптимизации процессов регулирования, решать и другие немаловажные задачи, такие как контроль за технологическими процессами, работой оборудования, оценка эффективности энергосбережения и др.

Рис.1

  Рассмотрим некоторые примеры адаптации режимов работы распределенных систем погодного регулирования теплопотреблением объектов завода «Дальприбор» с использованием программных модулей информационно-аналитической системы.

  Функциональная схема программно-аппаратного комплекса представлена на рис. 2. Завод представляет собой комплекс зданий, оснащенных системами измерения и автоматического погодного регулирования. Объекты, входящие в состав завода, имеют три независимых тепловых ввода подключения к тепловой сети города и оборудованы приборами учета тепловой энергии. Четыре объекта (цех «62, 64», корпус 4 «1 этаж», «2-4 этаж», корпус «АБП») подключены через общий тепловой ввод. Данные с приборов учета и датчиков, подключенных к контроллеру управления, поступают в центральный сервер сбора для формирования базы данных. Помимо функций сбора на центральном сервере организовано АРМ диспетчера, позволяющее осуществлять мониторинг изменения параметров технологического процесса в реальном времени, дистанционно изменять режимы автоматического регулирования и анализировать получаемые данные с использованием модулей информационно-аналитической системы. Синхронизация с базой данных сервера сбора для других компьютеров осуществляется по Internet и локальной сети.

Рис.2

  Информационной базой системы мониторинга, управления и анализа является ретроспективная информация об измеренных параметрах, получаемая из архивов приборов учета и контроллеров, которые преобразуют сигналы от датчиков в цифровой вид в режиме мониторинга.

  Настройка параметров пропорционально-интегрального регулирования. Архивные данные, считываемые с приборов учета, в большинстве случаев не позволяют в полной мере контролировать качество процесса автоматического регулирования теплопотребления, поскольку изменения регулируемых параметров происходят на порядок быстрее, чем часовой период архивирования в теплосчетчике. Намного более пригодной для анализа является информация, считываемая непосредственно с контроллера при мониторинге объекта. Дискретность получаемых данных об изменении параметра в этом случае ограничивается только временем опроса каждого датчика.

Как видно из рис. 3а, где представлен график изменения регулируемой температуры во времени, было замечено, что периодически исполнительный механизм входит в режим колебаний. Колебательный режим регулирующего клапана негативно сказывается на надежности всей системы, так как значительно увеличивает вероятность её отказа. Модуль графического представления данных позволяет определить период колебаний и рассчитать коэффициенты ПИ-регулирования рис. 3б.

Рис.3а                              Рис.3б

  Настройка энергосберегающих режимов. Рассматриваемые объекты являются производственными, поэтому отсутствие людей в помещениях ночью позволило использовать энергосберегающий режим день/ночь. Данный режим дает возможность снижать температуру в помещениях в ночные часы, а перед приходом людей поднимать до уровня комфортной. Используя возможность задания расписания снижения температуры для каждого дня недели, учитывая выходные и праздничные дни, можно добиться дополнительного энергосберегающего эффекта. Количественно оценить эффективность такого режима достаточно сложно, а существующие методы оценки нам не известны, но по относительным показателям, таким как зависимость тепловой энергии от температуры наружного воздуха, можно сравнить два энергосберегающих режима. На Рис. 4а и 4б приведены зависимости для периодов регулирования тепловой нагрузкой без снижения температуры в ночные часы и соответственно со снижением. В первом случае наблюдаемый прирост тепловой энергии составляет 0,0541 Гкал на 1°С изменения температуры наружного воздуха, для второго режима 0,0438 Гкал/°С. Таким образом введение вышеописанного энергосберегающего режима позволило дополнительно сэкономить в среднем до 19% тепловой энергии.

  Основное требование при энергосбережении - это сохранение постоянства комфортных условий в помещениях здания при нахождении в них человека, независимо от изменения температуры наружного воздуха. Поэтому конечным результатом регулирования теплопотребления в такой системе является температура воздуха внутри помещения.

Рис.4а                                 Рис.4б

  Из представленного на Рис.5 графика изменения регулируемой температуры t₁ теплоносителя, подаваемого непосредственно в систему отопления, и температуры воздуха внутри помещения t_вп видно, что задание времени понижения температуры в помещениях наиболее оптимально в часы максимальной солнечной активности (приблизительно в 16 часов), поскольку происходит аккумулирование тепловой энергии зданием, т.е. процесс снижения температуры в помещении идет с запаздыванием (в данном случае на 2 часа после включения ночного режима), в противном случае происходит перерегулирование внутренней температуры воздуха на 1-2 градуса.

Рис.5

  Оценка экономического эффекта применение энергосберегающих технологий. Не менее важным при внедрении энергосберегающих технологий является оценка экономического эффекта. Тепловой и гидравлический режим объекта, и, как следствие, потребление тепловой энергии для каждого отопительного сезона различны и в основном зависят от фактических температур наружного воздуха и температуры теплоносителя. Поэтому для оценки экономического эффекта применяется модель теплопотребления объекта без регулирования тепловой нагрузки, которая позволяет рассчитать теплопотребление для фактических параметров периода с регулированием. Таким образом, сравнивая измеренные значения, полученные по результатам регулирования и значения теплопотребления рассчитанные по модели, можно оценить экономический эффект от внедрения автоматической системы регулирования для конкретного объекта [1]. На рис. 6 приведена иллюстрация модуля информационно-аналитической системы «Зависимости», при построении модели объекта Q=f(M₁, t₁), где Q – количество потребленной тепловой энергии, М₁, t₁ – расход и температура теплоносителя.

Рис.6

  Основной эффект от внедрения энергосберегающих технологий с использованием информационно-аналитических систем заключается в том, что их применение позволяет обеспечить качественно новый уровень управления технологическими процессами потребления тепловых ресурсов с использованием оборудования нового поколения и современных информационных технологий. Возможности подобных программно-аппаратных комплексов ориентированы на обеспечение бесперебойного и качественного теплоснабжения, поддержание оптимальных (энергоэффективных) эксплуатационных режимов объектов теплоэнергетики.