Общая структура. Для автоматизации ведения энергетических паспортов промышленных потребителей топливно-энергетических ресурсов целесообразно использовать автоматизированную

Для автоматизации ведения энергетических паспортов промышленных потребителей топливно-энергетических ресурсов целесообразно использовать автоматизированную информационную систему (АИС) «Энергетический паспорт». При разработке АИС «Энергетический паспорт» используются формы, приведенные в ГОСТ Р 51379-99, доработанные с учетом специфики конкретного промышленного производства.

АИС «Энергетический паспорт» включает в себя три основных модуля:

– базу данных;

– интерфейс пользователя;

– модуль синхронизации.

Общая структура АИС «Энергетический паспорт» представлена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Общая структура АИС «Энергетический паспорт»

Ядром АИС «Энергетический паспорт» является информационная база данных. Здесь содержатся сведения об организационной структуре предприятия, установленных узлах учета, технологическом оборудовании, потребляющем топливно-энергетические ресурсы, энергосберегающих мероприятиях, а также справочные данные по перечню и характеристикам ресурсопотребляющего оборудования.

Поддержка ведения базы данных в АИС «Энергетический паспорт» реализуется посредством системы управления базами данных (СУБД) Interbase. Указанная СУБД не требовательна к ресурсам, обеспечивая при этом высокую функциональность и надежность, в том числе защиту данных посредством резервного копирования, отката изменений и идентификации пользователей.

Модуль синхронизации осуществляет перенос данных из системы приборного учета и контроля энергоносителей в АИС «Энергетический паспорт». В частности, ежедневно обновляются сведения о логической структуре данных, на основе которых строится иерархическое дерево объектов учета в интерфейсе пользователя АИС «Энергетический паспорт».

Интерфейс пользователя реализует следующие функции:

– регистрация пользователей при запуске программы;

– ввод, редактирование, агрегирование, вывод в отчет данных о потреблении тепловой энергии, технологических газов, топливных газов, пожарно-питьевой и технической воды;

– ввод, редактирование, агрегирование, вывод в отчет данных о потреблении электрической энергии;

– ведение форм энергетического паспорта согласно ГОСТ Р 51379-99.

Общий вид интерфейса пользователя представлен на рис. 4.2.

  Иерархическое дерево объектов

  Форма редактирования отдельной записи

Рис. 4.2. Общий вид интерфейса пользователя

Интерфейс пользователя состоит из двух частей: иерархического дерева объектов и области работы с данными. В общем случае окно работы с данными состоит из трех разделов: в нижней части расположена таблица с перечнем всех записей, в верхней части – форма с полями, в которых редактируется отдельная запись, в средней части – панель с кнопками редактирования.

Общий вид структуры иерархического дерева приведен на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Структура иерархического дерева

На самом нижнем уровне иерархии находятся объекты учета, которые могут представлять собой потребление ресурса группой зданий или частью одного здания, группой оборудования или одной единицей оборудования. Перечень объектов учета формируется на основе сведений из системы приборного учета и контроля энергоносителей.

На объектах учета в интерфейсе пользователя АИС «Энергетический паспорт» осуществляется ввод информации о проектном потреблении тепловой энергии, топливных газов, продуктов разделения воздуха, пожарно-питьевой и технической воды. Величина проектной нагрузки может быть задана двумя способами:

– пользователь вводит общую величину проектной нагрузки на объект учета;

– пользователь вводит сведения о проектной нагрузке на оборудование, подключенное к объекту учета, после чего программа агрегирует проектные нагрузки оборудования и рассчитывает нагрузку на объект учета.

Достоверную оценку необходимого уровня нагрузки объекта можно сделать на основе детального энергетического обследования ресурсопотребляющего оборудования. Однако такие обследования являются трудоемким мероприятием. Из-за ограниченности ресурсов, выделяемых для проведения работ по паспортизации, детальные обследования могут быть рекомендованы в следующих случаях:

– решения локальных задач оценки потребления энергоресурсов на уровне конкретных потребителей;

– проведения выборочных обследований.

В случае принятия решения о проведении детального энергетического обследования ресурсопотребляющего оборудования объекта АИС «Энергетический паспорт» предусматривает хранение и обработку данных для следующих категорий оборудования, представленных на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Категории оборудования объектов учета

На основе данных о паспортных характеристиках оборудования осуществляется расчет проектной нагрузки. Перечень реализованных расчетов включает в себя:

– теплотехнические расчеты нагрузок отопительных приборов, калориферных установок, трубопроводов внутри здания, отопительных агрегатов, водоподогревающего оборудования;

– расчет потребления воды санитарными приборами.

При расчете используются справочные характеристики оборудования, в зависимости от типа, марки установленного прибора. В теплотехнических расчетах используются параметры теплоносителя.

Для технологических агрегатов, использующих топливо, технологические газы, воду, проектная нагрузка может определяться одним из двух способов:

– суммированием нагрузок оборудования, входящего в состав данного агрегата;

– величина проектной нагрузки на агрегат принимается равной паспортной величине.

В состав агрегата может входить оборудование разного типа и марок. Часть данного оборудования на момент обследования может быть выведена из работы. В этом случае использование паспортной нагрузки агрегата некорректно, и необходимо осуществлять расчет по работающему оборудованию, установленному на агрегате.

Ввод и редактирование информации о потреблении электрической энергии осуществляется в АИС «Энергетический паспорт» в целом для цеха. В программе реализованы следующие формы ввода и просмотра данных:

– характеристики электрооборудования (в т. ч. насосов и тягодутьевого оборудования), установленного в цехе;

– отключение электрооборудования при простоях;

– режимы работы цеха;

– уровни напряжения и фактическая загрузка трансформаторов;

– параметры синхронных двигателей.

Согласно ГОСТ Р 51379–99 на уровне цеха в программе реализовано ведение соответствующих форм, включающих в себя следующие данные:

– общие сведения о потребителе ТЭР;

– сведения о потреблении электроэнергии, тепловой энергии, котельно-печного и моторного топлива;

– сведения о показателях эффективности использования ТЭР;

– сведения об энергосберегающих мероприятиях.

В целом, разработанная АИС «Энергетический паспорт» позволяет автоматизировать ввод, хранение и редактирование энергетических паспортов промышленных потребителей топливно-энергетических ресурсов.

В АИС «Энергетический паспорт» реализовано ведение проектных нагрузок объектов учета для тепловой энергии, технологических газов, топливных газов, пожарно-питьевой и технической воды. Для каждого объекта учета сведения о нагрузке могут быть детализированы на уровне агрегатов и технологического оборудования. Информация по объектам учета может быть интегрирована с системой приборного учета и контроля энергоносителей на предприятии, обеспечивающей сбор информации о фактическом потреблении ресурсов.

Реализованный на уровне цеха интерфейс ввода данных о потреблении электрической энергии позволяет вести учет установленного в цехе электрооборудования, при этом возможно агрегирование суммарной мощности установок, а также ведение перечня отключаемого и неэффективно работающего оборудования. Кроме того, в АИС «Энергетический паспорт» реализован учет характеристик цеховых трансформаторов и параметров синхронных двигателей.

На уровне цеха разработан интерфейс ведения форм энергетического паспорта согласно ГОСТ Р 51379–99, что позволяет автоматизировать редактирование, агрегирование и вывод в отчет показателей использования топливно-энергетических ресурсов объектами производственного и общехозяйственного назначения промышленного предприятия.

В целом использование АИС «Энергетический паспорт» позволяет оценить эффективность расхода ресурсов на основе сопоставления фактических и проектных нагрузок объектов учета. Информация о проектных нагрузках сторонних и дочерних предприятий предоставляет базовую информацию для заключения договоров на пользование энергетическими ресурсами.

5. Оперативное управление экономичностью водяных тепловых сетей
на основе макромоделирования[24]

Базовым подходом к теплоснабжению на крупных промышленных предприятиях и в жилищно-коммунальном хозяйстве Российской Федерации является централизованное теплоснабжение, позволяющее снизить затраты на производство тепла за счет совместной выработки электрической и тепловой энергии. Важную роль в эффективном функционировании централизованных систем теплоснабжения играет согласованная работа источников и потребителей при регулировании подачи тепла. Однако одной из основных проблем систем централизованного теплоснабжения в настоящее время является низкая надежность и недостаточная экономичность водяных тепловых сетей. В этой связи актуальным является решение задач оперативного управления, позволяющего осуществлять контроль и управление процессом теплоснабжения в различных режимах, а также своевременно выявлять потери и нерациональное использование тепла, проводить оценку экономичности теплоснабжения.

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. Для повышения надежности и экономичности теплоснабжения целесообразным является также проведение оперативного анализа текущих режимов функционирования тепловых сетей на основе математического моделирования процесса теплоснабжения. Целью такого анализа является выявление потребителей и участков сети, характеризующихся повышенными потерями (утечками) теплоносителя и нерациональным использованием тепла (пониженным теплосъемом).

Современные системы теплоснабжения крупных промышленных предприятий являются сложными системами и содержат большое количество разнородных потребителей, распределенных на большой территории. Известные подходы к анализу режимов подобных сложных систем основаны на разработке математической модели реальной системы с помощью специализированного программного обеспечения. Сложность построения такой модели на практике для крупных сетей состоит в необходимости получения большого объема данных, включающих детальные характеристики трубопроводов тепловых сетей (длины, диаметры, коэффициенты шероховатости и т. д.) и потребителей, что требует значительных затрат времени и средств, а в ряде случаев практически не реализуемо.

Для оперативного анализа модель должна учитывать текущие фактические параметры теплоносителя в различных точках системы теплоснабжения и позволять оперативно рассчитывать режимы в случае переключений в тепловых сетях, что предъявляет дополнительные требования к сходимости используемых математических методов, объему данных и скорости вычислений, и может быть достигнуто за счет сокращения объема информации, используемой при расчетах, а также повышения эффективности вычислительных алгоритмов.

С учетом сказанного актуальной является задача разработки методов оперативного анализа экономичности системы теплоснабжения, основанных на построении упрощенных макромоделей тепловых сетей по данным эксплуатации, позволяющих производить расчеты с достаточной для практического использования точностью в режиме реального времени.

При этом с учетом масштабности систем теплоснабжения крупных промышленных предприятий, является актуальной задача разработки подсистемы автоматизированного анализа режимов теплоснабжения (САР-Т).

Дата добавления: 2014-12-29