Автоматизированный анализ режимов тепловых сетей с использованием энергетических паспортов потребителей

В настоящее время управление режимами теплоснабжения потребителей промышленных предприятий осуществляется, как правило, с помощью автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ), которые выполняют функции сбора, накопления и представления на ЭВМ информации о параметрах теплоносителя на источниках, в магистральных трубопроводах и у крупных потребителей.

Однако для повышения эффективности и надежности теплоснабжения целесообразным является также проведение оперативного анализа текущих режимов функционирования тепловых сетей. Целью такого анализа является выявление потребителей и участков сети, характеризующихся повышенными потерями (утечками) теплоносителя и нерациональным использованием тепла (пониженным теплосъемом). При этом с учетом масштабности систем теплоснабжения крупных промышленных предприятий, является актуальной задача разработки автоматизированной системы управления энергоэффективностью теплоснабжения (АСУ-ЭТ) [1].

Основной задачей, решаемой с помощью АСУ-ЭТ, является анализ режимов теплоснабжения на основе сопоставления нормативных и фактических значений показателей функционирования, характеризующих эффективность работы тепловых систем потребителей.

В качестве показателей эффективности целесообразно использовать следующие характеристики:

• •    температурный напор, представляющий собой разность температур теплофикационной воды между подающим (Д) и обратным (Т_г) трубопроводами:

dT = (Г, - Г₂), °C;

• •    процент утечек (разность расходов в подающем (GJ и обратном (G₂) трубопроводах), который с учетом погрешности измерительных приборов 5 может быть рассчитан по следующей формуле

А = (G, (1 - 5) - G2)/G2-100 %.

Фактические значения показателей функционирования тепловых сетей поступают в АСУ-ЭТ из АСДУ. Исходными данными для определения нормативных значений показателей функционирования являются данные энергетических паспортов потребителей, полученные в результате энергетических обследований.

Проведение энергетической паспортизации промышленного потребителя включает в себя следующие этапы:

• •    составление перечня показателей и форм сбора данных с учетом специфики конкретного производства;

• •    автоматизация ввода и обработки информации из первичных форм сбора данных;

• •    проведение обследований потребителей ресурсов и наполнение базы данных информацией;

• •    обработка и представление полученных данных.

Для реализации указанных задач в условиях крупного промышленного предприятия целесообразно использовать автоматизированную информационную систему ведения энергетических паспортов потребителей (АИС) «Энергопаспорт», подробно описанную в [2].

АИС «Энергопаспорт» позволяет автоматизировать ввод, хранение и вывод в виде отчетов информации о характеристиках зданий и установленного теплотехнического оборудования. Программа рассчитывает нормативные объемы потребления ресурсов с учетом температурного графика теплоснабжения и режимов работы оборудования. Полученные в результате использования АИС «Энергопаспорт» нормативные характеристики далее могут быть использованы для анализа режимов теплоснабжения в рамках АСУ-ЭТ.

Анализ режимов тепловых сетей может быть проведен на основе приведенных выше показателей эффективности по следующим критериям:

• 1.    Температурный напор.

• 2.    Процент утечек теплоносителя.

Если система отопления обеспечивает перепад температур на тепловом вводе потребителей, предусмотренный температурным графиком регулирования теплоснабжения, то это свидетельствует об эффективном использовании тепловой энергии, т.е.:

dT^^ > dTHGpVi.

Если фактические значения утечек теплоносителя на тепловых вводах потребителей не превышают нормативные утечки, определяемые с учетом емкости систем теплоснабжения потребителей и средней температуры наружного воздуха за рассматриваемый период, то это свидетельствует о нормальном состоянии тепловых систем потребителей, т.е.:

Афакт < Анорм.

Если приведенные выше критерии не выполняются, то необходимо проведение детального энергетического обследования тепловых систем потребителей.

Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника», выпуск 6

Дополнительной функцией АСУ-ЭТ является оперативный анализ режимов при структурных переключениях в тепловых сетях в результате проведения плановых ремонтных работ и аварийных ситуациях на основе использования математической макромодели, подробно описанной в [3]. Особенностью применения макромодели является возможность проведения расчетов без детальных обследований характеристик потребителей и тепловых сетей на основе данных АСДУ и АИС «Энергопаспорт».

Далее, необходимо отметить, что оснастить всех потребителей системы теплоснабжения крупного промпредприятия необходимыми приборами учета потребления тепла в рамках АСДУ на практике очень сложно. Кроме того, провести полный энергоаудит всех потребителей крупного промышленного предприятия также является весьма затруднительным, что в итоге приводит к неполным или частично недостоверным исходным данным, используемым АСУ-ЭТ. Поэтому для анализа эффективности теплоснабжения в рамках АСУ-ЭТ необходим дополнительный источник знаний, в качестве которого могут выступать экспертные оценки [4].

Обобщенная структура АСУ-ЭТ, отражающая потоки информации, представлена на рисунке.

Структура АСУ-ЭТ

Алгоритм работы АСУ-ЭТ следующий:

• 1.    В базу данных АСУ-ЭТ поступает информация об эксплуатационных характеристиках источников и потребителей системы теплоснабжения из АСДУ, информация о нормативных характеристиках потребителей из АИС «Энергопаспорт».

• 2.    Проводится автоматизированный анализ режимов тепловых сетей на основании приведенных выше критериев оценки эффективности теплоснабжения.

• 3.    На основе использования разработанной макромодели тепловой сети осуществляется оперативный расчет режимов теплоснабжения при изменении структуры тепловых сетей и параметров теплоснабжения.

• 4.    Проводится экспертная оценка и корректировка полученных результатов анализа и формирование рекомендаций и планов энергосберегающих мероприятий.

Практическое использование АСУ-ЭТ для анализа режимов тепловых сетей на основе использования энергетических паспортов потребителей позволяет оперативно выявлять наиболее проблемные участки тепловых сетей и потребителей и своевременно выполнять необходимые ремонтные, наладочные и регулировочные работы.