Методическое пособие 816

–модель ЦТП характеризуется набором параметров техпроцесса: температура, давление и расход теплоносителя в прямом и обратном каналах, а также набором параметров исполнительных механизмов (напряжение питания и скорость вала групп насосных установок);

–модель трубопровода описывает геометрические соотношения своих составных частей (протяжённость линии, сечение точек трубопровода, его гидравлическая схема);

–модель параметров здания характеризует объект, являющийся нагрузкой для ЦТП (при этом существенны вопросы теплопроводности конструкции и учёт подводимых/отводимых потоков энергии, в т.ч. вопросы, обусловленные факторами окружающей среды).

Рис. 5.22. Подсистемы необходимые для описания работы ЦТП.

При формировании задания управления для функционирования ЦТП необходимо производить комплексный анализ всех подсистем (1-3), а также использовать и постоянно обновлять график потребления теплоносителя в зависимости от времени года и суток [132].

Т.о. задача управления ЦТП является сложно формализуемой с учётом влияния погодных условий, переменного характера потребительской нагрузки, учёта процессов теплопроводности зданий, характеристик оборудования и сети. Существующие системы управления (СУ) организованы по принципу комбинированного

211

регулирования отдельных подсистем ЦТП. При этом многие параметры моделей опускаются: процессы теплопроводности зданий принимаются инерционными процессами, изменяющимися во времени ступенчато, в силу чего и работа группы насосных установок оптимизируются лишь по определённому графику без учёта реальной картины потребления потоков тепловой энергии. Дальнейшим следствием такого положения дел является преждевременный износ оборудования трубопровода, потери, связанные с расходом напряжения питания.

В соответствии с СП 41 – 101 – 95 и СНиП 2.04.07 – 86, для предметного анализа определим основные количественные показатели для типового ЦТП(P = 30 МВт), организованного по двухступенчатой схеме присоединения с независимым присоединением систем отопления в ЦТП. В качестве основных параметров представленного объекта рассмотрим тепловую

производительность – QSP и требования по давлению в элементах трубопровода – Pn для ЦТП.

где Q0SP – расчётная тепловая мощность на отопление; QhSP – расчётная тепловая мощность на нужды ГВС;

QvSP – расчётная тепловая мощность на вентиляцию.

Составляющие выражения (5.7), в свою очередь, определяются приближённо и прямо пропорционально зависят от параметров, указанных в (5.8):

(Q0SP ,QhSP ,QvSP ) 3.6c (55−tc ) (1+ kтп ) (kч ∑Gim )

(5.8)

где с – теплоёмкость воды;

(55− tc ) – разница температур прямой и обратной труб;

kтп – коэффициент, учитывающий потери теплоты трубопроводом;

kч – коэффициент часовой неравномерности потребления энергоресурсов;

212

Gim – расход потока на данный вид нужд.

Произведём нормирование варьируемых коэффициентов, входящих в (5.8) и оказывающих влияние на требуемый уровень подачи теплоресурсов в конкретный момент времени – табл. 5.3.

Таблица 5.3. Нормирование коэффициентов тепловых ресурсов

величины проектной мощности (30-50 МВт).

Проведём аналогичные операции для нормирования параметров давления трубопровода ЦТП. В соответствии с [136],

давление в трубопроводе не должно быть ниже Pn (3), но не должно превышать 2,5 МПа для воды при температуре tmax =250 0C .

где Pn – давление, требуемое для функционирования трубопровода; Pподг – давление, требуемое для преодоления сопротивления

элементов водоподготовки ЦТП;

Pтруб – давление, требуемое для преодоления сопротивления элементов трубопровода;

Pпот – давление, требуемое для преодоления сопротивления

элементов трубопровода потребителя.

Используя формулу Дарси – Вейсбаха [136], эмпирически позволяющую определить потери в развитом трубопроводе, принимаем:

213

Pтруб = 1,1 1,3 МПа; Pподг + Pпот = 0,1÷ 0,3 МПа. Произведём нормирование варьируемых коэффициентов,

входящих в (5.9) и оказывающих влияние на требуемый уровень давления в конкретный момент времени – табл. 5.4.

Таблица 5.4. Нормирование составляющих требуемого давления

Проектирование ЦТП по требуемому давлению предусматривает рабочий диапазон по данному параметру на уровне 0,75-1,0 от величины проектной мощности (1,2-1,6 МПа).

Создадим две модели автоматизированной СУ ЦТП на базе ННС: для телового потока и для необходимого давления в нормированных единицах. Своды правил обучающей выборки представлены в табл. 5.5 и 5.6.

Таблица 5.5. Обучающая выборка для моделирования СУ теплового потока

Таблица 5.6.

214

Обучающая выборка для моделирования СУ требуемого давления

Структуры ННС для таблиц 5.5, 5.6 представлены на рис.

5.23.

а б Рис. 5.23. Структура ННС : а – для теплового потока; б – для

требуемого давления

215

Так, автоматизированные СУ управления тепловым потоком и давлением ЦТП на базе ННС позволяют производить гибкое регулирование данных параметров (т.е. позволяет производить оптимизацию с учётом большего числа входных переменных состояния и возможностью их вариаций), в отличие от существующих сейчас систем с постоянным (заранее заданным) уровнем входных/выходных переменных состояния.

За счёт своего активно – адаптивного характера, системы на базе ННС повышают энергоэффективность ЦТП с сохранением качества требуемых характеристик (в рассматриваемой модели, в сравнении с существующими системами, работающими в номинальном или близком к нему режимах, есть возможность плавной оптимизации теплового потока – от 0,65 до 1,0 номинального значения; давления в трубопроводе – от 0,75 до 1,0 номинального значения, в зависимости от входных переменных состояния).

Под повышением энергоэффективности ЦТП понимается: экономия теплового потока в случае наличия / отсутствия людей в объектах инфраструктуры, а также в случае изменения тепловых потерь в линиях; снижение амортизационных затрат на элементы трубопровода и ЦТП и, как следствие, снижение стоимости ремонтных и профилактических работ.

Для рассмотренного выше типового ЦТП, усреднив получение экономии тепловой энергии за счёт использования ННС (использование вариаций теплового потока в диапазоне 0,65 – 1,0 номинального значения в сравнении с постоянным использованием величины теплового потока на уровне 0,9 от номинального значения), возможно снижение передаваемого тепла на 67786,6 Гкал/час в год, что при тарифе 150 руб. за Гкал/час равноценно снижению затрат 10 167 994,8 руб./год.

5.2.4. Программные средства управления режимом работы автоматизированных систем освещения с использованием ННС

217

Зачастую, для рада предприятий, основным потребителем электроэнергии является осветительная нагрузка (ОН). Особенно остро это проявляется в административных, здравоохранительных, учебных, научно – производственных объектах, где до 80 – 90% всего энергопотребления приходится на ОН.

Существующие системы управления (СУ) ОН недостаточно эффективны. В подавляющем большинстве случаев (около 85 %) управление коммутацией ОН производится в ручном режиме, без использования для этих целей автоматизированных систем. При этом не учитываются внешние факторы и особенности конкретных производственных помещений (естественный световой поток, наличие людей в помещении). По этой причине ОН в таких системах значительную часть времени работает в режиме, далеком от оптимального. Функционирование СУ ОН в ручном режиме с соблюдением норм освещённости и оптимизацией энергозатрат представляется маловероятным и неэффективным, о чём свидетельствуют практические исследования данного вопроса [90].

При анализе эффективности применения систем ручного и автоматического управления ОН обнаруживается, что для объектов средней (свыше 1000 м.кв.) и большой (свыше 5000 м.кв.) площади, потребление энергии в первом случае превышает на 20–30% [90].

В качестве базового варианта решения вопроса энергосбережения посредствам применения систем автоматического управления ОН часто используется система, структурная схема которой представлена на рис. 5.26 [119].

218

новыми типами регистрирующих элементов (к примеру – датчик состояния загрязненности среды).

В этом случае, задача управления ОН рассматривается как зависимость, связывающая входные (естественная освещённость, уровень движения, состояние среды) и выходные (уровень искусственного освещения, потребляемая мощность) переменные в форме “чёрного ящика”. Определение данной зависимости в явном виде сопряжено с рядом проблем: недостаток от неполноты информации, сложность учёта многообразия факторов, оказывающих влияние на характер данной зависимости.

Решения подобных задач возможно с помощью ННС. Ниже будут проведены качественные и количественные оценки приведённых выше вариантов СУ ОН типовых объектов. Примем следующие допущения:

–исследуемые объекты имеют три типа помещений в соответствии с классификацией по СНиП 23–05–95 (данные по требованиям освещённости и площади сведены в табл.1);

–расчёт требуемой мощности ОН и, как следствие, расхода электроэнергии определим в соответствии с методом отыскания коэффициента использования [90].

220