Автоматизация в энергетике — энергоэффективность предприятия

Комплексная автоматизация энергетического оборудования как способ решения задач энергоэффективности

В статье показано, как с помощью технологий, разработанных ЗАО «НВТ-Автоматика», можно повысить энергоэффективность производства. Программно-технический комплекс «САРГОН» позволяет контролировать расход энергоресурсов, их распределение между потребителями, сократить затраты при транспортировке, снизить аварийность, повысить экологичность и выполняет многие другие функции.

Основными положениями Федерального закона РФ от 23 ноября 2009 г. об энергосбережении и энергоэффективности (№ 261‑ФЗ) закреплены требования по энергоэффективности к зданиям, строениям, сооружениям, требования по переходу на расчеты за энергоресурсы по приборам учета и обязательность составления программ по энергосбережению и повышению энергоэффективности.

Технологии, разработанные ЗАО «НВТ-Автоматика», позволяют решать задачи энергосбережения и повышения энергоэффективности путем балансировки потребления, снижения потерь при транспортировке и оптимизации затрат на производство энергоресурсов за счет комплексной автоматизации энергетического оборудования. Причем этот «рецепт» подходит как для муниципальных образований (сетей тепло- и водоснабжения), так и для крупных предприятий, производящих и потребляющих различные виды энергоресурсов (природный газ, мазут, пар различных параметров, техническая вода различного назначения, аммиачный холод, технологические газы).

Системы автоматизации, внедряемые ЗАО «НВТ-Автоматика», выполняют все стандартные функции, необходимые для автоматизированных систем управления.

Учет и контроль. С помощью сигналов, поступающих с датчиков, которые измеряют технологические параметры (расход, давление, уровень, ток электродвигателей, потребление электроэнергии и т. п.), а также передают данные о состоянии арматуры и механизмов («включено», «отключено», «открыто», «закрыто» и т. п.), контролируется ход технологических процессов. Информация появляется на рабочем месте оператора как мгновенно – в виде кадров, фиксирующих текущие значения параметров, так и в виде графиков и барограмм, в которых отражены ретроспективные значения измеренных и расчетных параметров. Возможности системы позволяют вести учет израсходованных энергоресурсов по видам и потребителям, контролировать время работы оборудования (для планирования ремонта), анализировать технико-экономические показатели, обнаруживать утечки и повреждения. Полученную информацию и расчетные значения можно использовать в алгоритмах управления. При нарушениях технологического процесса, несанкционированных изменениях в составе работающего оборудования и возникновении неисправностей предусмотрена сигнализация с указанием времени и причины срабатывания.

Дистанционное управление арматурой и механизмами. Открытие, закрытие, пуск, останов арматуры и механизмов производится как по сигналам автоматики (защита, блокировка, логическое управление, регуляторы), так и непосредственно по командам оператора.

Защиты и блокировки. Немаловажной задачей, решаемой с помощью автоматизации, является защита оборудования в нештатных ситуациях и обеспечение безопасности обслуживающего персонала. Анализ аварий, происходящих в котельных и на других газоиспользующих объектах, показывает, что в основном они происходят при повторных розжигах и причиной их становится так называемый человеческий фактор. Алгоритмы блокировок запретят выполнение действий, нарушающих технологический процесс, а алгоритмы защит предотвратят развитие нештатных ситуаций путем своевременного отключения подачи энергоресурсов.

Автоматическое управление. Автоматическое управление оборудованием осуществляется с помощью технологии защит, блокировок, а также с помощью логического управления и регуляторов. Логическое управление позволяет в заданное время без участия персонала производить включение/отключение оборудования и механизмов (в том числе – автоматическое включение резерва). При этом автоматическое регулирование обеспечивают оптимальный ход технологического процесса.

Рассмотрим на примере основных технологических процессов, каким путем можно снизить затраты и потери при производстве и распределении энергоресурсов.

1. Распределение между потребителями. При наличии нескольких потребителей распределение энергетических потоков между ними часто производится без учета изменения соотношения нагрузок в течение суток и сезона работы. Если непрерывно регулировать распределение потоков энергоресурсов, можно значительно повысить энергоэффективность. При большом количестве потребителей регулирование целесообразно производить не по каждому потребителю, а в нескольких узловых точках. Данные для системы регулирования (расход, давление, температура энергоносителей) можно получать из систем коммерческого и технического учета.

2. Транспортировка. Расчетно-диагностическая обработка значений технологических параметров в трубопроводах и линиях передачи энергии во всех узлах и важных промежуточных точках поможет оперативно обнаруживать:

3. Производство. Используя данные по транспортировке и распределению энергоресурсов, можно своевременно и качественно регулировать, а в аварийных ситуациях – снижать до безопасного уровня или прекращать совсем производство энергоносителей. Применение для автоматизации производства современных программно-технических комплексов позволяет внедрять системы автоматического регулирования сложных технологических установок (котлов, компрессоров, турбин и т. п.):

Максимальный экономический эффект от автоматизации производства достигается при использовании алгоритмов группового управления мощностью энергетических установок.

— автоматизированное управление группой насосов с частотно-регулируемым приводом (ЧРП) с плавным регулированием мощности, автоматическим включением/отключением насосов при значительном изменении нагрузки и возможностью переключения ЧРП между насосами;

— управление мощностью компрессоров, работающих на общий коллектор, с учетом индивидуального КПД и текущего положения рабочей точки на характеристике каждого компрессора;

— изменение производительности котлов, работающих на общий коллектор, с учетом индивидуального КПД и текущей нагрузки каждого котла.

Для контроля и управления технологическими процессами на энергетическом оборудовании целесообразно организовать единую диспетчерскую. В диспетчерской должно быть установлено необходимое количество автоматизированных рабочих мест и сервер, обеспечивающий длительное хранение данных о технологических процессах, возможность их контроля, документирования и диагностического анализа. Связь диспетчерской с локальными системами автоматизации должна осуществляться по проводным или беспроводным линиям в зависимости от местных условий.

Создание объединенной диспетчерской позволяет выполнить задачи и внедрить процессы, дающие предприятию серьезные преимущества:

— автоматизированный контроль параметров технологического процесса по всему основному оборудованию с отражением данных на АРМ оператора, регистрацией и архивацией значений, отображением тенденций изменения технологических параметров и сигнализацией;

— дистанционное и автоматическое регулирование на узлах транспортных сетей (например, на тепловых пунктах);

— отображение в реальном времени диагностической информации, что позволит операторам и техническому персоналу немедленно принимать меры по локализации и устранению дефектов в работе технологического оборудования и средств автоматизации;

Программно-технический комплекс «САРГОН» разработки ЗАО «НВТ-Автоматика» воплощает в себе ряд технологических решений, позволяющих при создании систем комплексной автоматизации снизить совокупную стоимость внедрения:

— высокая помехоустойчивость и широкий температурный диапазон работы контроллеров позволяют отказаться от промежуточных преобразователей, специальных помещений и до­рогих шкафов;

— поддержка распределенных структур с невысокой стоимостью канала ввода/вывода дает возможность резко сократить объем монтажных работ и кабельной продукции;

— схема активного резервирования позволяет одновременно повысить надежность и сократить избыточность резервирования систем;

— технология многоэтапного внедрения ускоряет отдачу вложенных денег и позволяет отказаться от применения устаревших средств даже при небольших модернизациях существующего оборудования.

Благодаря указанным решениям стоимость внедрения АСУ ТП при модернизации существующего оборудования сопоставима (а иногда и дешевле!) стоимости замены существовавшей системы контроля и управления на современные показывающе-регистрирующие приборы с локальными средствами автоматизации (микроконтроллерные регуляторы и модули защит). При этом преимущества комплексной автоматизации на единой аппаратно-программной базе неоспоримы.

Не полностью решенными остаются вопросы финансирования и окупаемости внедрения систем автоматизации для повышения энергоэффективности. Согласно Приказу Минэкономразвития России от 17 февраля 2010 г. № 61, внедрение систем автоматизации работы и загрузки котлов, общекотельного и вспомогательного оборудования, автоматизация отпуска тепловой энергии потребителям, внедрение частотно-регулируемого привода электродвигателей тягодутьевых машин и насосного оборудования, снижение энергопотребления на собственные нужды котельных входят в перечень мероприятий в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, который может быть использован в целях разработки региональных, муниципальных программ в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. В статье 13 Федерального закона РФ от 23 ноября 2009 г. об энергосбережении и энергоэффективности (№ 261-ФЗ) указано, что производимые, передаваемые, потребляемые энергетические ресурсы подлежат обязательному учету с применением приборов учета используемых энергетических ресурсов. В этом же законе описаны условия и возможности энергосервисных договоров (контрактов) для выполнения мероприятий по энергоэффективности. На практике же производители не спешат вкладывать средства в мероприятия, которые могут привести к уменьшению стоимости или количества отпускаемых потребителям энергоресурсов. При этом часто не учитывают, что правильно спроектированные и качественно налаженные системы комплексной автоматизации дают существенный экономический эффект. Этот эффект достигается по следующим позициям:

1. Сокращение затрат на персонал. Автоматизация работы оборудования (в том числе автоматизация включения/отключения оборудования и механизмов) и организация общей диспетчерской позволят сократить персонал, обслуживающий энергетическое оборудование. В зависимости от существующей структуры оперативного и ремонтного персонала сокращение может достигать 15–35 %. Например, для котельных, в которых фонд оплаты труда составляет 25–60 % от себестоимости Гкал, сокращение затрат составит 3,75–21 %.

2. Снижение аварийности. Работа под управлением регуляторов и постоянным контролем защит позволит избежать серьезных аварий. Иными словами, снизится количество пусков/остановов и простоев оборудования из-за поломок. С помощью данных, собираемых диспетчерской, будут определяться порывы транспортных сетей. Даже если не учитывать ущерб от возможных несчастных случаев и разрушения оборудования и сооружений, в зависимости от существующего уровня автоматизации сокращение затрат составит 3–7 %.

3. Повышение экологичности. За счет постоянного контроля и регулирования процессов производства энергоресурсов существенно сократится число выбросов и протечек.

4. Внедрение частотного регулирования на электроприводах механизмов. Внедрение ЧРП снижает потребление электроэнергии. Для дымососов и вентиляторов экономия составляет от 30 до 70 % электроэнергии, идущей на работу этих механизмов. Для насосов экономия меньше, от 10 до 40 %. Кроме того, увеличивается срок службы электродвигателей и пусковой аппаратуры за счет уменьшения пусковых токов.

5. Экономия затрат на производство энергоресурсов за счет точного регулирования. Так, в котельных точное регулирование процессов горения, осуществляемое по сложным алгоритмам, позволит существенно сократить пережог/недожог топлива в переходных и базовых режимах. Погодное и суточное регулирование даст возможность поддерживать температуру теплоносителя и транспортируемой исходной воды согласно заданию, избегая перерасхода тепла (а следовательно, и топлива). Групповое регулирование котлов и котельных в целом позволит избежать введения отдельных котлов в зону неэкономичной нагрузки и сократить потери тепла при транспорте. Регулирование отпуска тепла по группам потребителей избавит от потерь, связанных со слишком сильным отоплением у отдельных потребителей. В сумме эти мероприятия позволят сэкономить от 12 до 30 % топлива в зависимости от существующего уровня автоматизации и структуры тепловых сетей и водозабора.

Кроме того, будет достигнут эффект за счет повышения точности измерений, планирования ремонтов, диагностики оборудования, продления срока службы основного и вспомогательного оборудования.

За 20 лет работы специалисты ЗАО «НВТ-Автоматика» разработали и внедрили в России и за рубежом более 90 систем автоматизации, коммерческого и технического учета. Компания имеет большой опыт создания крупных распределенных систем управления, обладает эффективными программными и аппаратными средствами для решения задач энергосбережения, располагает высококвалифицированным персоналом, имеет все необходимые допуски, разрешения и сертификаты.

Автоматизация в энергетике — энергоэффективность предприятия

Автоматизация в энергетике это комплекс технических и программных средств, который обеспечивает оптимальную работу технологического оборудования и мониторинг работы всей энергетической системы.

С целью повышения эксплуатационной надежности, долговечности и эффективности работы энергетического оборудования, для решения задач диспетчерского, производственно-технологического и организационно-экономического управления, предприятия оснащаются автоматизированными системами управления.

Энергетика крайне важная для экономики страны отрасль, она должна обеспечивать стабильное и надежное энергообеспечение потребителей. Поэтому большое внимание должно уделяться надежности, безопасности и безотказности внедряемых автоматизированных систем.

Автоматизация в энергетике

Автоматизация в энергетике: основные функции и задачи.

Внедряемые системы выполняют все стандартные функции, необходимые для автоматизированных систем управления.

• учет и контроль. Ход технологических процессов контролируется с помощью сигналов, поступающих с датчиков, которые измеряют технологические параметры такие как (расход, давление, уровень, ток электродвигателей, потребление электроэнергии и т. п.). Передаются данные о состоянии арматуры и механизмов («включено», «отключено», «открыто», «закрыто»). Информация появляется на рабочем месте оператора в виде графиков. Возможности системы позволяют вести учет израсходованных энергоресурсов по видам и потребителям, контролировать время работы оборудования (для планирования ремонта), анализировать технико-экономические показатели, обнаруживать утечки и повреждения. Полученную информацию и расчетные значения можно использовать в алгоритмах управления. При нарушениях технологического процесса, несанкционированных изменениях в составе работающего оборудования и возникновении неисправностей предусмотрена сигнализация с указанием времени и причины срабатывания. переключением выключателей главной схемы с контролем действий дежурного.
• обработка данных установившихся режимов для различных эксплуатационных целей;
• Защита и блокировка. Защита оборудования в нештатных ситуациях и обеспечение безопасности обслуживающего персонала. Алгоритмы блокировок запретят выполнение действий, нарушающих технологический процесс, а алгоритмы защит предотвратят развитие нештатных ситуаций путем своевременного отключения подачи энергоресурсов.
• Формирование базы данных, хранение и документирование информации (ведение суточной ведомости, ведомости событий, архивов).
• Контроль параметров качества электроэнергии.

Автоматическое управление оборудованием осуществляется с помощью технологии защит, блокировок, а также с помощью логического управления и регуляторов. Логическое управление позволяет в заданное время без участия персонала производить включение/отключение оборудования и механизмов (в том числе – автоматическое включение резерва). При этом автоматическое регулирование обеспечивают оптимальный ход технологического процесса.

Преимущества использования автоматизации в энергетике.

Одним из ключевых условий рентабельности предприятия является энергоэффективность. В случае внедрения автоматизации в систему энергетики появляется возможность осуществлять полный контроль над потреблением ресурсов, а так же экономить затраты на энергоносители.

Значительно уменьшить затраты и потери при производстве и распределении энергоресурсов возможно благодаря основным технологическим процессам.

Во-первых, распределение между потребителями. При наличии нескольких потребителей распределение энергетических потоков между ними часто производится без учета изменения соотношения нагрузок в течение суток и сезона работы. Если непрерывно регулировать распределение потоков энергоресурсов, можно значительно повысить энергоэффективность. При большом количестве потребителей регулирование целесообразно производить не по каждому потребителю, а в нескольких узловых точках. Данные для системы регулирования (расход, давление, температура энергоносителей) можно получать из систем коммерческого и технического учета.

Во- вторых, транспортировка. Расчетно-диагностическая обработка значений технологических параметров в трубопроводах и линиях передачи энергии во всех узлах и важных промежуточных точках поможет оперативно обнаруживать:

— отложения в трубопроводах;

— отклонение технологических показателей качества энергоносителей.

В-третьих, производство. Используя данные по транспортировке и распределению энергоресурсов, можно своевременно и качественно регулировать, а в аварийных ситуациях – снижать до безопасного уровня или прекращать совсем производство энергоносителей. Применение для автоматизации производства современных программно-технических комплексов позволяет внедрять системы автоматического регулирования сложных технологических установок (котлов, компрессоров, турбин и т. п.):

— регуляторы с корректирующими контурами;

— иерархические каскадные регуляторы;

— быстродействующие регуляторы (например, противопомпажные регуляторы компрессоров).

Максимальный экономический эффект от автоматизации производства достигается при использовании алгоритмов группового управления мощностью энергетических установок.

Таким образом, можно сделать следующие выводы, что в первую очередь автоматизация энергетики решает следующие задачи: предотвращение опасных и аварийных ситуаций, повышение безопасности и улучшение условий труда персонала на предприятии, обеспечение надежного и бесперебойного электроснабжения, повышение энергетической эффективности, снижение потерь и увеличение сроков эксплуатации основного оборудования.

Автоматизация систем электроснабжения и энергосбережение

Автоматизированной называют систему управления, которая в основных эксплуатационных режимах обеспечивает эффективную работу объекта автоматизации без вмешательства оператора. Сбор, обработка, передача и хранение информации, задействованной для обеспечения управления, происходит при помощи вычислительной техники и средств автоматизации.

При помощи программного обеспечения и технических средств, в результате работы системы формируются сообщения для работников, различные отчёты, графики или иная документация.

На основе сводных данных по системе диспетчеризации появляется возможность выработки рекомендаций для владельцев здания по уменьшению энергопотребления здания в целом без ущерба для производственного процесс.

Общая интегрированная система автоматизации подразделяется на локальные системы, которые управляют процессами в рамках одной подсистемы здания, в частности, одной из таких подсистем является система электроснабжения.

Система электроосвещения является таким же потребителем электричества, как, например, система кондиционирования и требует отдельного решения по автоматизации. Поэтому разрабатывать автоматизацию электроосвещения в рамках автоматизации электроснабжения не корректно, но если автоматизация минимальна, то иногда проекты совмещают.

Автоматический ввод резервных источников электроснабжения. Контроль состояния сети, и при выходе ее из заданных параметров, переключение на другой источник питания. Обычно, АВР оснащаются все здания, в которых есть потребители 1-й категорий электроснабжения, но в стандартном исполнении, максимум, что отображается у диспетчера – какой источник питания используется, основной или резервный. В индивидуальных проектах, к АВР могут быть выставлены дополнительные требования по удаленному управлению или распределению энергии;

Автоматизация систем электроснабжения позволяет решать задачи оперативного контроля и управления. Благодаря этому происходит сбор информации и ведение баз данных в онлайн режиме. Среди задач автоматического управления находится управление средствами регулировки мощности и напряжения, энергоагрегатами, релейная защита сетей и пр.

Основные функции системы автоматизации электроснабжения

Диспетчерское, дистанционное или автоматическое управление электроснабжением разрабатывается для решения следующих задач:

• Повышения оперативности в управлении;
• Повышения надежности электроснабжения;
• Контроль состояния кабельных линий электроснабжения;
• Снижение нецелевых затрат энергоресурсов;
• Аналитическое информирование, позволяющее своевременно планировать ремонт оборудования, проводить оптимизацию системы;
• Обеспечение потребителей непрерывным бесперебойным питанием;
• Контроль качества электроэнергии в нормальном, и аварийном режимах;
• Экономия денежных средств на диагностике и ремонте;
• Ведение учета электроэнергии;
• Своевременное оповещение о неполадках в работе системы.

При наличии диспетчерского, автоматического или дистанционного управления электроснабжением обеспечивается работоспособность оборудования в моменты отключения централизованного электроснабжения.

Энергосбережение в автоматизированных системах управления электроснабжением

Одна из наиболее важных задач, решаемых при внедрении любой системы автоматизации – сбережение энергоресурсов и экономия на владении зданием.

Сбережение энергии с учетом данных АСУ может осуществляться в пассивном и активном режимах.

Пассивные меры предполагают применение фундаментальных законов физики в конструкции здания, в принципах действия применяемого оборудования, в частности пассивное сбережение представлено рядом мероприятий:

• Для освещения использовать светильники, у которых большая светоотдача при меньшем потреблении энергии (светодиодные, галогенные, ртутные светильники, энергосберегающие лампы накаливания);
• Установка датчиков освещенности для управления освещением;
• Использование современных теплоизоляционных материалов;
• Утепление оконных проемов;
• Выбор энергетических устройств с максимальным КПД;
• Применение возобновляемых источников электроэнергии;
• Другие, неотъемлемые от системы мероприятия.

Активное управление энергосбережением

Активное управление электроснабжением в здании направлено на разработку алгоритмов работы всей системы с целью реализации максимального энергосбережения. Например, одновременная работа батареи и кондиционера возможна только при взаимном информационном обмене в рамках единого алгоритма управления. Такая система включает следующие мероприятия:

Оптимизация и синхронизация режимов работы ИТП, теплового оборудования и тепловыделяющего оборудования;

Первый этап активного энергосбережения подразумевает анализ профиля электропотребления систем, совместно с профилями работы инженерных систем здания.

Второй этап – установка причинно-следственных связей.

Третий этап – выдвижение гипотез и разработка новых алгоритмов взаимодействия систем.

Четвертый этап – внедрение алгоритмов и проверка гипотез и переход на первый этап.

Этапы приведены условно. Существует мнение, активное энергосбережение – это то ради чего и разрабатывается проект любой интеграции инженерных систем. Если отсутствует ежедневная работа в направлении снижения энергопотребления «при прочих равных», то система используется не полностью.

Аппаратная часть автоматизации электроснабжения

Основу системы автоматизации и диспетчеризации электроснабжения составляют свободно программируемые контроллеры и сервера автоматизации (программное обеспечение). Совместимость между компонентами обеспечивается едиными протоколами взаимодействия, специальными шлюзами и OPC-серверами. В качестве простого аналога можно привести преобразователи RS-485 – USB и т.п.

Полевыми исполнительными устройствами являются управляемые автоматические выключатели, магнитные пускатели, реле. Каждая значимая ветвь токоприемников дополняется контрольно-измерительной аппаратурой.

Наиболее широко распространенные протоколы, применяемые в автоматизации систем электроснабжения общественных и промышленных зданий – LonWorks, ModBus и BackNet. Объединение распределенных систем часто осуществляется через TCP/IP сети.

Итак, автоматизированная система диспетчеризации и управления системой электроснабжения это аппаратно-программный комплекс, включающий в себя контроллеры, полевые устройства, средства для сбора данных, каналы связи, программы их обработки на ПЭВМ.

Основные задачи, выполняемые АСДУ:

• Автоматическое управление;
• Мониторинг, контроль, оперативное ручное управление;
• Учёт и контроль качества электроэнергии.

Наиболее часто, внедрение систем АСДУ для электроснабжения происходит в ограниченном режиме. Это связано с тем, что электроэнергия относительно дешева, а стоимость системы высока.

Проект автоматизации и диспетчеризации системы электроснабжения

В гражданском строительстве, по определенным причинам, для системы электроснабжения обычно выполняется проект автоматического ввода резерва и диспетчеризации. Это связано с дороговизной оборудования, ограничением бюджета и дешевизной труда специалиста в РФ.

При строительстве промышленных объектов от качества электроснабжения зависит качество выпускаемой продукции, ущерб от репутационных потерь может значительно превысить затраты на внедрение системы, особенно с учетом того, что при строительстве сложных производственных процессов вкладываются значительные суммы в организацию резервирования по питанию, в этом случае, стоимость автоматизации получается относительно не высокой.

Системы управления электроэнергией. Контроль и автоматизированное управление работой системы. Подробнее »

В ближайшем будущем, появится возможность увеличения КПД солнечных панелей до 50%. Эффективность. Подробнее »

Руководство Филиала КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» выражает благодарность коллективу ООО. Подробнее »

КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» 1 сентября 2015

Уважаемый Ринат Шакирзянович! ООО «ФИНПРОЕКТ» выражает благодарность компании ООО. Подробнее »

Источник https://isup.ru/articles/3/5137/

Источник https://ap-n.com/avtomatizacija-v-jenergetike/

Источник http://rina.pro/materials/avtomatizaciya-i-dispetcherizaciya-sistemy-elektrosnabzheniya-vozmozhnosti-ekonomii