Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Электротехнический факультет Реферат По теме: «Потребление тепловой энергии. Комплексный учет энергоносителей (технический)». . Выполнил гр.АТПП-16-1бз …….. (Фамилия, имя, отчество) _________________________ (подпись) Проверил: Бачурин Андрей Анатольевич _______ ( Ф.И.О. преподавателя от кафедры) ___________ _________________________ (оценка) (подпись) _____________ (дата) г. Пермь, 2023 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 3 1. Основная часть. Общее описание процесса ..................................................... 5 2. Автоматизация локального процесса .............................................................. 16 Заключение ............................................................................................................ 24 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ........................................... 25 2 ВВЕДЕНИЕ Тема: «Потребление тепловой энергии. Комплексный учет энергоносителей (технический)». Электрическая нагрузка ТЭС включает, кроме основной величины — отпуска энергии потребителям, потери электроэнергии при транспорте, а также собствен­ный расход («собственные нужды») электростанции. Графическое изображение изменения нагрузки ТЭС во времени называют графиком нагрузки. Наибольшее значение для энергосистем и электростанций имеют суточные графики нагрузок: зимний, летний, весенний и осенний, за рабочие сутки, в начале, середине и конце недели; за нерабочие сутки. Основными потребителями электроэнергии являются промышленные, осветительные и коммунально-бытовые установки; возрастает потребление энергии электрическим транспортом (внутригородским, пригородным, дальним) и в сельском хозяйстве. Промышленная летняя нагрузка несколько ниже зимней, главным образом из-за вывода части оборудования предприятий в ремонт. Осветительно-бытовая нагрузка в летнее вре­мя имеет небольшое повышение утром, а вечерний ее максимум наступает позже — к 20— 22 часам. Поэтому максимумы промышленной и осветительной нагрузок летом не совлада­ют по времени, и общая нагрузка после 16 часов сначала уменьшается, возрастая вновь с включением освещения. В результате зимняя нагрузка имеет два максимума — утренний и вечерний, определяемый совмещением промышленной и освети­тельной нагрузок; соответствующий график образно называют «двугорбым». Летняя нагрузка имеет три максимума — утренний, дневной (после обеденного перерыва) и вечерний, когда совмещаются нагрузки двух- и трехсменных промышленные предприятий с осветительнобытовой. Летний график электрической нагрузки образно называют «трехгорбым». Тепловая энергия отпускается теплоэлектроцентралями (ТЭЦ) двум основным видам потребителей — промышленным и коммунальным. В промышленности тепловая энергия используется преимущественно для технологи­ческих процессов. Тепло для этой цели отпу­скают обычно с перегретым паром давлением примерно 0,5 — 1,5 МПа. Минимальный перегрев (около 25°С) должен обеспечивать надежный транспорт пара к потребителю. Коммунальное потребление включает расход тепла на отопление и .вентиляцию жилых и общественных зданий и на бытовые нужды. Эти виды потребления 3 удовлетворяют горячей водой с максимальной температурой в городских тепловых сетях до 150°С. Отопительно-вентиляционное потребление характеризуется суточной равномерностью и годовой неравномерностью, поскольку является сезонным. Суточный график бытового потребления тепла населением неравномерен, имея незначительный максимум утром и основной максимум в вечерние часы, в особенности в конце рабочей недели. За годовой период бытовую тепловую нагрузку принимают приближенно постоянной [1]. 4 1. Основная часть. Общее описание процесса В системах централизованного теплоснабжения тепло расходуется на отопление зданий, нагревание приточного воздуха в установках вентиляции и кондиционирования, горячее водоснабжение, а также технологические процессы промышленных предприятий. Тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию зависят от температуры наружного воздуха и других климатических условий района теплоснабжения (солнечной радиации, скорости ветра, влажности воздуха). Если температура наружного воздуха равна или выше нормируемой температуры воздуха в отапливаемом помещении, то тепловая энергия для отопления и вентиляции не требуется. Таким образом, в системах отопления и вентиляции тепло расходуется не непрерывно в течение года, а только при сравнительно низких температурах наружного воздуха. Поэтому таких потребителей тепловой энергии принято называть сезонными, а их тепловые нагрузки – сезонными тепловыми нагрузками. В системах вентиляции с двухступенчатым подогревом воздуха расходы тепла в калориферах первого и второго подогревов отличаются не только количественно, но и качественно. Если расход тепла в калориферах первой ступени изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, то потребление тепла второй ступени подогрева часто не зависит от температуры наружного воздуха и по характеру приближается к технологической тепловой нагрузке. Для сезонного теплового потребления характерны следующие особенности: 1) в течение года тепловые нагрузки изменяются в зависимости от температуры наружного воздуха; 2) годовые расходы тепла, определяемые метеорологическими особенностями текущего года в районе теплоснабжения (холодная или теплая зима), имеют значительные колебания; 3) изменения тепловой нагрузки на отопление в течение суток в основном за счет теплоустойчивости наружных ограждений зданий незначительны; 4) расходы тепловой энергии для вентиляции по часам суток могут отличаться большим разнообразием в зависимости от сменности и режимов работы предприятий. 5 Рисунок 1.1 – Потребление тепловой энергии (его роль) Также отмечено, что схемы ИТП бывают зависимые и независимые. По способу подключения системы теплоснабжения бывают зависимыми и независимыми. Между собой они различаются по схеме присоединения. Наиболее часто применяется зависимый метод подключения, что объясняется его простотой. При возведении современных жилых комплексов предпочтение отдается независимой системе. Независимый способ подключения подразумевает отделение системы отопления конечных потребителей от поставщиков тепла. С этой целью применяются гидравлические изолированные контуры. Принцип работы такой системы следующий: o Посредством дополнительного теплообменника подключается система отопления абонента. o Поступление теплоносителя из котельной либо ТЭЦ в тепловой пункт, а затем в главный контур и на теплоснабжение дома. Изолирование главного и вспомогательного контуров исключает смешивание воды. Независимая система предполагает принудительное движение теплоносителя посредством циркуляционного насоса. Поступление воды через радиаторы происходит постоянно, а на случай утечек предусмотрен расширительный резервуар. По мнению специалистов такой вариант обеспечения теплом способствует сокращению расходов ресурсов в среднем до 40% [2]. Количественные параметры: расход, температура, давление. Первый жилой дом оснащен регулятором температуры прямого действия (РТ). Принцип действия основан на возможности термочувствительного элемента открывать 6 поток теплоносителя в зависимости от его изменения температуры. Однако РТ имеет один большой недостаток — низкая надежность. Согласно собранным статистическим данным большинство РТ в г. Волжском являются не рабочими и регулирование производится вручную. Обычно регулятор настраивают вручную, при помощи поворотного вентиля, увеличивая или уменьшая расход воды с обратного трубопровода. Второй жилой дом оснащен регулирующим клапаном с электроприводом, датчиком температуры и регулятором, корректирующий температуру ГВС в дом. Принцип работы заключается в поддержании температуры регулятором, за счет поворота клапана в большую или меньшую сторону. Датчик температуры, подключенный к регулятору, дает понять, какая температура в данный момент, и при помощи управляющего воздействия на электропривод происходит регулировка температуры. В большинстве случаев регулятор устанавливают на температуру 65 градусов Цельсия. Регулятор работает в период отопительного периода, когда температура, подающаяся в тепловой пункт более 68 градусов Цельсия [3]. Рисунок 1.2 – График изменения температуры горячей воды сравниваемых домов На рис.1.2 показаны графики изменения температуры ГВС сравниваемых домов в течении 30 часов, в промежуток отопительного периода, с 26 марта 2018 года. По графику видно преимущество поддержания заданной температуры при помощи регулятора, по сравнению с ручным регулированием. На протяжении отопительного периода, с 15 октября 2017 года по 16 апреля 2018 года, расход горячей воды и тепловой энергии на ГВС в здании с регулированием составил 816 и 105 ГКал. В здании без регулирования потребление горячей воды и тепловой энергии га ГВС составило 860 и 137 ГКал. 7 Удельный расход тепловой энергии на ГВС составил 0.159 и 0,128 при ручном и автоматическом регулировании соответственно. Подавляющее большинство ИТП г. Волжского реализовано по схеме с элеваторным узлом смешивания. Основным недостатком является принципиальная невозможность оперативного управления параметрами теплоносителя, приводящая к нерациональному перерасходу тепловой энергии в осенне-весенние периоды отопительного сезона. К такому типу домов относится первый, рассматриваемый, дом. Водоструйный элеватор предназначен для понижения температуры сетевого теплоносителя, поступающего из сетей теплоцентрали за счёт частичного смешивания с водой, поступающей из обратного трубопровода системы отопления дома и организации циркуляции теплоносителя в системе. Имея недостаток нерационального распределения тепла, элеваторный узел имеет ряд достоинств, таких как: надежность, простота и низкая стоимость, независимость от электропитания. Второй жилой дом оснащен двухходовым клапаном с приводом, расположенным на подающем трубопроводе, регулятором, циркулирующими насосами и тремя датчиками температуры. Регулирование осуществляется за счет поворота клапана и изменения пропорций воды из подающей магистрали и подмешивающей воды, прошедшей дом, трубы. В данном доме регулирование осуществляется по температуре обратного трубопровода. Насосы обеспечивают лучшую циркуляцию дома. Датчики температуры замеряют температуру воды вошедшую, вышедшую из дома. Третий датчик добавляет в регулятор коррекцию на температуру наружного воздуха, обеспечивая при этом погодное регулирование. Таким образом, при использовании АТП создаются комфортные условия в помещениях при минимальных энергозатратах. Второй жилой дом оснащен двухходовым клапаном с приводом, расположенным на подающем трубопроводе, регулятором, циркулирующими насосами и тремя датчиками температуры. Регулирование осуществляется за счет поворота клапана и изменения пропорций воды из подающей магистрали и подмешивающей воды, прошедшей дом, трубы. В данном доме регулирование осуществляется по температуре обратного трубопровода. Насосы обеспечивают лучшую циркуляцию дома. Датчики температуры замеряют температуру воды вошедшую, вышедшую из дома. Третий датчик добавляет в регулятор коррекцию на температуру наружного воздуха, обеспечивая при этом погодное регулирование. Таким образом, при использовании АТП создаются комфортные условия в помещениях при минимальных энергозатратах. При рассмотрении показаний температуры горячей воды с тепло вычислителей двух домов в течении 30 часов, в 8 промежуток отопительного периода, с 26 марта 2018 года, с 19:00, были построены графики температур обратных трубопроводов. Рисунок 1.3 – График изменения температуры с обратного трубопровода сравниваемых домов График на рисунке 1.3 дает наглядное представление о зависимости температуры теплоносителя в обратном трубопроводе в соответствии с температурным графиком тепловых сетей, от температуры наружного воздуха. АТП регулирует температуру относительно температуры наружного воздуха, в то время как ИТП с элеватором возвращает воду в магистраль с постоянной, более высокой температурой. На протяжении отопительного периода жители, имеющие ИТП с элеватором потребили 446 Гкал. Средняя температура обратного трубопровода составляла 52.4 градуса Цельсия. В то же время жители, имеющие АТП потребили 358 Гкал. Таблица 1.1 – Сводная таблица основных параметров Сравниваемые параметры за отопительный ТП с элеватором период ТП с автоматическим регулированием ГВС и отопления Потребление тепловой энергии на ГВС, Гкал 137 105 Удельный расход тепловой энергии на ГВС, 860 816 309 253 52,4 47,7 Гкал/м3 Потребление тепловой энергии на отопление, Гкал Средняя температура на обратном трубопроводе, °С 9 По рассматриваемым показателям видно, что при внедрении автоматического регулирования экономия достигает 18 %. Потребление тепловой энергии – часть общего процесса. Еще есть выработка ее на ТЭЦ (для примера) и передача тепловой энергии при помощи тепловых сетей. Рисунок 1.4 – Общая схема процесса Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара. Теплоэлектроцентрали, являясь источниками комбинированной выработки электрической и тепловой энергии, имеют значительно больший, чем КЭС, коэффициент полезного действия (до 75 %). Это объясняется тем. что часть отработавшего в турбинах пара используется для нужд промышленного производства (технологии), отопления, горячего водоснабжения [4]. Тепловая сеть - это система прочно и плотно соединенных между собой участков стальных труб (теплопровод), по которым теплота с помощью теплоносителя (пара или, что чаще, горячей воды) транспортируется от источников (ТЭЦ или котельных) к потребителям теплоты. Теплотрассы бывают подземные и надземные. Надземная прокладка тепловых сетей используется при высоком уровне грунтовых вод, плотной застройке районов прокладки теплотрассы, сильно пересеченном рельефе местности, наличии многоколейных железнодорожных путей, на территориях промышленных предприятий при наличии уже имеющихся энергетических или технологических трубопроводов на эстакадах или высоких опорах. 10 Диаметры трубопроводов тепловых сетей колеблются от 50 мм (распределительные сети) до 1400 мм (магистральные сети). Около 10% тепловых сетей проложены надземно. Остальные 90% тепловых сетей проложены под землей. Около 4% проложены в проходных каналах и тоннелях (полупроходных каналах). Около 80% тепловых сетей проложены в непроходных каналах. Около 6% тепловых сетей уложены бесканально. Это самая дешевая укладка, но, во первых, наиболее подверженная повреждениям и, во - вторых, она требует больших затрат при ремонте, особенно в условиях прокладки в кислых влажных грунтах Северо - Запада. Тепловая энергия используется в процессе отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения, пароснабжения. Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха служат для создания комфортных условий для проживания и трудовой деятельности людей. Объем потребления тепловой энергии для этих целей определяется сезоном и зависит прежде всего от температуры наружного воздуха. Для сезонных потребителей характерным является относительно постоянный суточный расход теплоты и значительные его колебания по временам года. Горячее водоснабжение - бытовое и технологическое - круглогодичное. Оно характеризуется относительно постоянным расходом в течение года и независимостью от температуры наружного воздуха. Пароснабжение применяется в технологических процессах обдувки, пропарки, паровой сушки. Отопление может быть местным или централизованным. Простейшим видом местного отопления является печь дровяного отопления, представляющая собой кирпичную кладку с топкой и системой газоходов для удаления продуктов сгорания. Выделенная в процессе сгорания теплота нагревает кладку, которая в свою очередь отдает теплоту помещению. Местное отопление может осуществляться с помощью газовых отопительных приборов, имеющих малые размеры и вес и высокую эффективность. Применяются также поквартирные системы водяного отопления. Источник теплоты - водонагревательный аппарат на твердом, жидком или газообразном топливе. Вода нагревается в аппарате, подается в отопительные приборы и, охладившись, возвращается в источник. В системах местного отопления в качестве теплоносителя может использоваться воздух. Аппараты нагрева воздуха называются огневоздушными или газовоздушными агрегатами. В помещениях воздух подается вентиляторами через систему воздуховодов. 11 Большое распространение получило местное отопление электрическими приборами, выпускаемыми в виде переносных аппаратов различных конструкций. В некоторых случаях применяются стационарные электроотопительные приборы с вторичными теплоносителями (воздухом, водой). На предприятиях в производственных помещениях местное отопление практически не используется, однако в административных и бытовых помещениях оно может применяться (в основном электроприборы). Централизованной называется система отопления с одним общим (центральным) источником теплоты. Это система отопления отдельного здания, группы зданий, одного или нескольких кварталов и даже небольшого города (например, для отопления и горячего водоснабжения города Сосновый Бор Ленинградской области используется один источник теплоты - Ленинградская атомная электростанция). Отличаются системы также видом передачи теплоты воздуху помещения: конвективное, лучистое; типом нагревательных приборов: радиаторные, конвертерные, панельные. На рис. 1.5 показана двухтрубная система центрального водяного отопления, в которой вода поступает в нагревательные приборы по горячим стоякам, а отводится по холодным. В этом случае температура воды получается одинаковой во всех приборах, независимо от их расположения. Рисунок 1.5 – Двухтрубная система центрального водяного отопления Обозначения рис. 1.5: 1 - котельная, 2 - главный стояк, 3 -нагревательные приборы, 4 - расширительный бачок, 5 - горячая магистраль, 6 - горячий стояк, 7 - холодный стояк, 8 - обратная магистраль. 12 Однотрубная система центрального отопления (рис. 1.6) отличается от двухтрубной тем, что вода поступает в приборы отопления и отводится от них по одному и тому же стояку. Схема однотрубной системы может быть проточной, с осевыми замыкающими участками, со смешанными замыкающими участками. Обозначения те же, что на рис. 1.5. Рисунок 1.6 – Однотрубная система центрального отопления В проточных системах вода последовательно проходит через все приборы стояка, в системах с осевыми замыкающими участками вода частично проходит через приборы, частично через замыкающие участки, общие для двух приборов одного этажа, в системах со смешанными замыкающими участками вода ответвляется через два замыкающих участка. В однотрубных системах температура воды снижается в направлении ее движения, то есть приборы верхних этажей горячее приборов нижних этажей. В этих системах несколько меньше расход металла на стояки, но требуется установка замыкающих участков. Нагревательные приборы, устанавливаемые в обогреваемых помещениях, изготавливаются из чугуна и стали и имеют различные конструктивные формы от гладких труб, изогнутых или сваренных в блоки (регистры), до радиаторов, ребристых труб и отопительных панелей. Вода для горячего водоснабжения должна быть такого же качества, как и питьевая, так как она используется для гигиенических целей. Температура воды должна быть в пределах 55.. .60°С. 13 Различают местное и центральное горячее водоснабжение. Местное горячее водоснабжение осуществляется с помощью водонагревательных аппаратов автономного и периодического действия с устройством распределения и разбора горячей воды. Водонагреватели работают на твердом топливе (угле, дровах), на газе и могут быть электрическими. По принципу действия водонагреватели делятся на емкостные и проточные. Система центрального горячего водоснабжения применяется для объектов тепловой мощностью свыше 60 кВт. Система является частью внутреннего водопровода и представляет собой сеть трубопроводов, распределяющих горячую воду между потребителями. Рисунок 1.7 – Система центрального горячего водоснабжения с рециркуляцией Обозначения: 1 - водонагреватель первой ступени, 2 - водонагреватель второй ступени, 3 подающая магистраль, 4 - водоразборные стояки, 5 -циркуляционные стояки, 6 отключающие вентили, 7 - циркуляционная магистраль, 8 - насос. Циркуляционные стояки предотвращают остывание воды в стояках при отсутствии водоразбора. Источником тепла служат водонагреватели (бойлеры), располагаемые в тепловом вводе здания или в групповом тепловом пункте. Вентиляция служит для введения чистого воздуха в помещение и удаления загрязненного с целью обеспечения требуемых санитарно-гигиенических условий. Подаваемый в помещение воздух называется приточным, удаляемый - вытяжным. Вентиляция может быть естественной и принудительной. Естественная вентиляция происходит под действием разности плотностей холодного и теплого воздуха, его циркуляция идет либо по специальным каналам, либо через открытые форточки, фрамуги и окна. При естественной вентиляции напор невелик и соответственно мал воздухообмен. Принудительная вентиляция осуществляется с помощью вентиляторов, которые подают воздух и удаляют его из помещения с высокой эффективностью. 14 По виду организации воздушного потока вентиляция бывает общеобменной и местной. Общеобменная обеспечивает обмен воздуха во всем объеме помещения, а местная - в отдельных частях помещения (на рабочих местах). Система вентиляции, только удаляющая воздух из помещения, называется вытяжной, система вентиляции, только подающая воздух в помещение, называется приточной. В жилых домах применяется, как правило, общеобменная естественная вытяжная система вентиляции. Наружный воздух поступает в помещения путем инфильтрации (через неплотности в ограждениях), а загрязненный внутренний воздух удаляется через вытяжные каналы здания. Потери тепловой энергии от поступления холодного наружного воздуха восполняются системой отопления и составляют величину 5.. .10% нагрузки отопления в зимний период. В общественных и производственных зданиях обычно устраивается приточновытяжная принудительная вентиляция, причем расход тепловой энергии учитывается отдельно. Кондиционирование воздуха - это придание ему заданных свойств независимо от наружных метеорологических условий. Это обеспечивается специальными аппаратами кондиционерами, которые очищают воздух от пыли, подогревают его, увлажняют или осушают, охлаждают, перемещают, распределяют и автоматически регулируют параметры воздуха. Широкое распространение получили системы кондиционирования для производственных помещений на приборостроительных, радиоэлектронных, пищевых, текстильных предприятиях, к воздушной среде которых предъявляются высокие требования. Основная задача кондиционера - термовлажностная обработка воздуха: зимой воздух следует подогреть и увлажнить, летом - охладить и осушить. Воздух нагревается в калориферах, охлаждается в поверхностных или контактных охладителях, аналогичных по устройству калориферам, но в трубах охлаждения циркулирует холодная вода или хладоноситель (аммиак, фреон) [5]. 15 2. Автоматизация локального процесса Локальный процесс – комплексный учет энергоносителей (технический). В настоящее время наличие автоматизированной системы технического учета электроэнергии (АСТУЭ) является обязательным для любого современного промышленного предприятия. Назначение современной АСТУЭ состоит в осуществлении автоматизированного контроля параметров электроэнергии и энергопотребления. Также ведется непрерывный мониторинг процесса энергопотребления всех ключевых электроприемников предприятия. Вся информация передается в центр сбора и обработки информации. Для сбора, обработки и хранения информации, как правило, используется персональный компьютер либо сервер, на котором установлено соответствующее ПО [6, 7]. Система служит для обеспечения: -Сбора и передачи электрических параметров работы всевозможных агрегатов, насосных установок с установленных и проектируемых счетчиков. -Контроль за режимами параметров электроснабжения. -Учет электроэнергии, затраченной на собственные нужды. -Выбор режима наиболее рационального использования электроэнергии. -Создание надежного электроснабжения за счет своевременного предоставления объективной информации в требуемом временном промежутке для учета и анализа эффективного энергопотребления. -Планирование потребления энергоресурсов в течение длительного срока времени, в оперативном порядке, с определением причин и случаев неэффективного использования электроэнергии. Цели создания системы: 1) Измерение количества потребленной электрической энергии за определенный учетный период; 2) Мониторинг и контроль режимов электропотребления; 3) Минимизация потерь электроэнергии; 4) Обеспечение максимальной эффективности использования энергоресурсов; 5) Оптимизация графика энергопотребления (снижение максимума нагрузок предприятия в период максимума в энергосистеме, перенос нагрузок на ночные и полупиковые интервалы и т.д.); 6) Формирование и долговременное хранение сводных отчетов по энергопотреблению; статистическая обработка данных. АСТУЭ предназначена для 16 наиболее эффективного управления режимами работы электроприемников, энергосистемы предприятия в целом (например, точной автоматической компенсации реактивной мощности). После внедрения и точной настройки АСТУЭ достигаются максимальная энергоэффективность системы электроснабжения, комфорт для персонала предприятия, надежность и долговечность оборудования. В тоже время, АСТУЭ обеспечивает непрерывный мониторинг и запись режимов работы электрооборудования, что позволяет быстро выявлять и предотвращать аварийные ситуации [8, 9]. Основные отличия АСТУЭ от технологических АСУ: - очень высокое быстродействие процессов, исполнительных и управляющих элементов; - защита от электромагнитного излучения; - структура ПО. Ввиду этого, АСТУЭ выделяется и проектируется как отдельная подсистема общей АСУ предприятия. АСТУЭ является системой с централизованным управлением. В структуре АСТУЭ, как правило, выделяются три основных уровня: - уровень точек измерения (измерительные трансформаторы, счетчики электроэнергии, вспомогательные датчики и оборудование); - уровень связи и передачи данных (модемы, контроллеры, устройства передачи данных, каналы связи и т.д.); - уровень анализа, обработки и хранения информации центр обработки информации (ЦОИ). На каждом уровне сбора и передачи информации обеспечена организация хранения и обработки собранной информации, т.е. создается база данных, отвечающая следующим требованиям: - данные надежно защищены от несанкционированного доступа аппаратными и программными средствами; - потребности вышестоящего уровня определяют необходимую интенсивность обмена информацией, в то же время обеспечивается передача любых данных согласно запросу; - данные защищены от потери. - объем принимаемой в базу информации (с учетом ручного ввода, при необходимости) определяется действующими нормативными документами о учете электроэнергии и внутренними документами предприятия. Любое современное предприятие должно, по возможности, стремиться оптимизировать свой график электропотребления под общий график питающей энергосистемы и дополнительные экономически выгодные тарифы на электроэнергию. АСТУЭ позволяет максимально эффективно оптимизировать электропотребление предприятия с графиком энергосистемы 17 и общим технологическим процессом предприятия. Применение АСТУЭ на предприятиях позволяет также своевременно выявлять отклонения от нормативных режимов работы электроприемников (производственного оборудования), тем самым предупреждая и минимизируя аварийные ситуации и связанные с ними экономические и другие потери. Используемое оборудование. АСТУЭ «Авалон-М» Данная АСТУЭ выполняется на заказ организацией ООО «Авалон-М» г. Москва. Представляет собой продукт для комплексного учета всех ключевых энергоресурсов предприятия (электричество, газ, вода, отопление и т.д.). Отличительные особенности данной АСТУЭ: – комплексный учет всех ключевых энергоресурсов; – масштабируемая архитектура; – открытый код ПО; Структурная схема АСТУЭ «Авалон-М» показана на рисунке 2.1. Рисунок 2.1– Структурная схема АСТУЭ «Авалон-М» 18 Главное окно ПО АСТУЭ «Авалон-М» показано на рисунке 2.2. Рисунок 2.2– Структурная схема АСТУЭ «Авалон-М» Выделим ключевые достоинства и недостатки данной АСТУЭ. Достоинства: - отечественный производитель и поставщик; - унифицированная архитектура, интерфейсы связи; АСТУЭ создается «под ключ», проводится обучение обслуживающего персонала предприятия-заказчика. Недостатки: - открытый код ПО подразумевает повышенную уязвимость системы; - относительно высокая цена Пример №2. АСТУЭ организацией ЗАО «Элемент» Данная АСТУЭ «Логический Элемент» г. Москва. выполняется на заказ Представляет собой специализированный модуль ПО системы мониторинга «Элемент», адаптированный для автономного использования в виде АСТУЭ. Продукт предназначен для комплексного учета всех ключевых энергоресурсов предприятия (электричество, газ, вода, отопление и т.д.). Отличительные особенности данной АСТУЭ: - отечественный производитель и поставщик; - унифицированная архитектура, интерфейсы связи; - использование устройств сбора и передачи данных (УСПД) типа Ultima-LC для оптимизации и упрощения настройки и работы приборов учета; - дополнительный аналитический модуль 19 в составе ПО позволяет проводить и визуализировать базовые статистические расчеты (сведение и работа с данными в таблицах, построение графиков и диаграмм и т.д.), а также формировать отчеты по ним. Структурная схема АСТУЭ «Элемент» показана на рисунке 2.3. Рисунок 2.3– Структурная схема АСТУЭ «Элемент» Пример построения графиков мощности показан на рисунке 2.4. Рисунок 2.4– Пример построения графиков мощности в АСТУЭ «Элемент» Выделим ключевые достоинства и недостатки данной АСТУЭ. Достоинства: - отечественный производитель и поставщик; 20 - унифицированная архитектура, интерфейсы связи; - расширенные возможности ПО. Недостатки: - относительно устаревшая схемотехника оборудования; - отсутствует возможность передачи данных по силовым линиям (технология PLC); - относительно высокая цена. Оборудование используемое Счетчик Меркурий 230 ART, его параметры указаны в таблице 2.1 [10]. Таблица 2.1 – Технические параметры Меркурий 230 ART Параметр Меркурий 230 ART Сети (ввода 3 фаз) 3 фазные сети Измеряемые параметры Измерение, учёт, хранение, вывод на ЖКИ и передача по интерфейсам активной и реактивной электроэнергии раздельно по каждому тарифу и сумму по всем тарифам за следующие периоды времени: P, Q, S, частота сети Класс точности: Активной мощности Реактивной мощности 0,5S 1,0 Тарификатор с возможностью задания отдельного Количество тарифов расписания для каждого дня недели по 4 тарифам в 16 временных зонах суток Интерфейсы RS-485, CAN Средний ток потребления, А 1,0 Межповерочный интервал, лет 10 Масса, кг 1,4 кг Учёт технических потерь в линиях электропередач и силовых трансформаторах; Ведение журналов событий, включая события показателей Возможности качества электроэнергии; Энергонезависимая электронная пломба; Запись несанкционированных воздействий в нестираемые журналы событий. 21 Средний уровень - УСПД RTR8А.LG-1-1 (односекционный), который позволяет реализовать информационный обмен данными между центром сбора данных и приборами учета электроэнергии. УСПД RTR8А.LG-1-1 (односекционный) - и обеспечивает обмен информацией между Центром сбора данных и приборами учета электроэнергии, а также другим оборудованием. Обмен со счетчиками электрической энергии серии 7 Extra, серии 5 и 7 Lite, удаленными дисплеями RUD 512, а также дополнительным оборудованием осуществляется по каналу PLC с использованием модуляции FSK/S-FSK/OFDM в зависимости от прошивки УСПД. Для обмена информацией с Центром УСПД RTR8А может использовать каналы связи: GPRS и Ethernet. Таблица 2.2 – Технические параметры УСПД RTR8А.LG-1-1 Параметр Значение Номинальное напряжение 3×230 / 400 В Номинальная частота 50 Гц Прочность изоляции 4 кВ, 50 Гц, 1 мин Устойчивость к кратковременным 4 кВ электрическим разрядам, не более Скорость передачи данных по основному каналу до 5 Мбит/с связи Прием по основному каналу связи до 16 Мбит/с Резервный источник питания Вход 12 … 24В постоянного тока Габариты 255×177×89 мм Масса, не более 1,25 кг Верхний уровень - Меркурий Энергоучет SCADA [11]. Программный комплекс Меркурий-Энергоучет предназначен для комплексной автоматизации процессов управления энергоснабжением, сбора, хранения, обработки и анализа информации, необходимой для осуществления коммерческого и технического учета электроэнергии и других энергоресурсов. МеркурийЭнергоучет позволяет решать максимально широкий круг задач, связанных с учетом, контролем, управлением электроэнергией и другими энергоресурсами. SCADA - применяется для создания проектов диспетчеризации, телемеханики, систем сбора и передачи информации. Работает на платформе Windows 32/64. Для организации серверов сбора данных рекомендуется применять серверные версии Windows. Имеет выраженную клиент-серверную архитектуру, возможность применения в 22 одном проекте нескольких универсальных или функционально разделенных серверов и многих рабочих мест. Также в качестве нижнего уровня могут быть использованы теплосчетчики: -ВЗЛЕТ ТСР-М (ТСР-024М) - Теплосчетчик-регистратор ВЗЛЕТ ТСР-М (ТСР-042); - расходомеры пара, воды, газа, т.д. Алгоритм управления участком технологического процесса Начало Задание времени опроса сети На SCADA Да НЕТ Успешный запуск SCADA Оповещение оператора НЕТ Да Оповещение оператора Успешный запуск Силового оборудования Переход в ручной режим Переход в ручной режим Да НЕТ Успешный запуск Счетчиков, расходомеров Оповещение оператора Замер показаний счетчиков по Modbus Передача по проводной сети в SCADA Да Переход в ручной режим Запись данных в SCADA НЕТ Успешный запуск маршрутизатора Визуализация ПКЭ в SCADA Оповещение оператора Конец Переход в ручной режим Рисунок 2.4 – Алгоритм управления 23 Заключение В работе указаны сведения о потреблении тепловой энергии, показаны графики изменения температуры ГВС сравниваемых домов. Потребление тепловой энергии – часть общего процесса. Указано, что централизованной называется система отопления с одним общим (центральным) источником теплоты. Это система отопления отдельного здания, группы зданий, одного или нескольких кварталов и даже небольшого города. Приведены схемы: двухтрубная система центрального водяного отопления, однотрубная система центрального отопления, т.д. Указано, что благодаря внедрению системы АСТУЭ возможно вести точный технический учет потребления; значительно снизить ее потери и нецелевое использование; осуществить точную компенсацию реактивной мощности; согласовать график электропотребления предприятия с графиком питающей энергосистемы с целью минимальной оплаты за потребляемую электроэнергию; повысить общий уровень надежности производственного процесса (за счет непрерывного мониторинга режимов электропотребления. 24 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Электрическое и тепловое потребление [Электронный ресурс] – URL: https://studfile.net/preview/5781049/ (дата обращения: 09.05.2023). 2. Независимая или зависимая тепловая схема котельной [Электронный ресурс] – URL: https://www.nordcompany.ru/press-centr/vse-o-kotelnyh/shema-kotelnoj/ (дата обращения: 09.05.2023). 3. Патрин, Н. А. Анализ эффективности использования индивидуальных тепловых пунктов с автоматизацией / Н. А. Патрин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 24 (210). — С. 71-74. — URL: – URL: https://moluch.ru/archive/210/51517/ (дата обращения: 09.05.2023). 4. ТЭЦ схема и принцип работы [Электронный https://kakrabotaet.ru/kak-eto-rabotaet/tecz-shema-i-princzip-raboty/ ресурс] (дата обращения: 09.05.2023). 5. Источники и потребители тепловой энергии [Электронный ресурс] – URL: https://studfile.net/preview/4238205/page:8/ (дата обращения: 09.05.2023). 6. URL: АСТУЭ. Общие положения, применение системы [Электронный ресурс] – http://enargys.ru/astue-obshhie-polozheniya-primenenie-sistemyi/ (дата обращения: 09.05.2023). 7. Автоматизированная система технического учета энергоресурсов [Электронный ресурс] – URL: https://avalonm.ru/napravleniya/avtomatizatsiya/astue (дата обращения: 09.05.2023). 8. Разработка системы технического учета электроэнергии ЗАО «Завод строительных материалов» [Электронный ресурс] – URL: https://dspace.tltsu.ru/bitstream/ (дата обращения: 09.05.2023). 9. Волчуков Н.П., Титов H.H. Построение информационной системы контроля и учета энергоресурсов промышленного предприятия. Техническая электродинамика. Киев: Энерго, 2017. 207 c. 10. Меркурий 230 ART [Электронный ресурс] – URL: https://www.incotexcom.ru/catalogue/230art (дата обращения: 09.05.2023). 11. МЕРКУРИЙ Энергоучет SCADA Система учета [Электронный ресурс] – URL: https://mercury.nt-rt.ru/price/product/819216 (дата обращения: 09.05.2023). 25
