Разработка методов и средств тестового диагностирования и анализа процессов регулирования объектов теплоэнергетики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Виноградов, Александр Николаевич

• Виноградов, Александр Николаевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Виноградов, Александр Николаевич

Введение.

1. ЗАДАЧИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА ПРОЦЕССОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ.

1.1 Объекты и область исследования.

1.2 Модели объектов и процессов.

1.3 Анализ режимов работы источника теплоты.

1.4 Обзор методов диагностирования и анализа процессов регулирования.

1.5 Цель и задачи диссертационной работы.

2. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ.

2.1 Сравнение фактического и нормативного теплопотребления.

2.2 Сравнительная оценка качественного и количественного способов регулирования.

2.3 Оценка экономической эффективности регулирования теплопотребления ОТЭ.•

2.4 Выводы.

3. ТЕСТОВЫЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ.

3.1 Достоверность и допустимость результатов измерений.

3.2 Поэтапная технология диагностирования ОТЭ.

3.3 Диагностирование закрытых систем теплопотребления.

3.4 Диагностирование открытых систем теплопотребления.

3.5 Использование архивной информации при решении задачи диагностирования.

3.6 Выводы.

4. УЧЕТ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯДЛЯ СИСТЕМЫ ОБЪЕКТОВ-ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ.

4.1 Определение эффекта учета и регулирования теплопотребления для системы объектов-потребителей тепловой энергии.

4.2 Оценка эффекта систем учета и регулирования теплопотребления для неполной системы.

4.3 Выводы.

5. МОНИТОРИНГ И АНАЛИЗ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

5.1 Информационно-аналитические системы объектов теплоэнергетики.

5.2 Информационно-аналитическая система мониторинга и анализа инженерной инфраструктуры

Всероссийского детского центра «Океан».

5.3 Информационно-аналитическая система мониторинга и анализа эксплуатационных режимов источников теплоты.

5.4 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов и средств тестового диагностирования и анализа процессов регулирования объектов теплоэнергетики»

Одной из стратегических задач в настоящее время является повышение эффективности производства, передачи и потребления энергоресурсов, в частности, тепловой энергии и теплоносителей. В последние годы наблюдается прогрессирующий процесс установки систем тепловой автоматики, обеспечивающей регулирование, направленное на экономию тепловой энергии и/или горячей воды. Качество эксплуатационных режимов таких систем в основном определяется степенью соответствия количества теплоты, получаемой каждым из потребителей, нормативным величинам, устанавливаемым при проектировании объектов. При этом весьма нежелательны отклонения от нормативных значений, как в большую, так и в меньшую сторону.

Различают два принципиально различных способа регулирования теплопотребления — количественный и качественный. В России (и ранее в СССР) принят качественный способ регулирования в системах централизованного теплоснабжения. Суть его заключается в том, что количество потребляемой теплоты регулируется на теплоисточнике (ТЭЦ, котельная) путем изменения температуры теплоносителя. При этом расход теплоносителя в тепловом узле каждого потребителя должен оставаться постоянным в течение всего отопительного сезона. На Западе реализуется другой, количественный способ регулирования. При этом способе температура теплоносителя поддерживается постоянной, а количество потребляемой теплоты дозируется за счет изменения расхода теплоносителя с использованием регулирующего оборудования у потребителей.

Практика учета тепловой энергии в России показывает, что качественный способ регулирования осуществляется со значительными отклонениями от нормы, что связано как с занижением температуры теплоносителя в холодное время года, так и с ее превышением в периоды межсезонья. Поэтому потребители зачастую решают свои проблемы за счет установки регулирующего оборудования в тепловом узле и/или на отопительных приборах внутри помещений. Результатом этого является совмещение качественного и количественного способов регулирования. Для того чтобы оценить эффективность такого смешанного способа регулирования и разумно управлять этим процессом, необходимо определить «вклад» каждого из способов в общий результат, причем желательно оценить его с использованием понятных, отражающих определенный содержательный смысл, критериев.

Методам регулирования теплопотребления и анализа их эффективности посвящены многочисленные теоретические и практические исследования, среди которых можно выделить работы Лупея А.Г., Михайлова О.А., Аверьянова А.Г. Однако, эти исследования ограничиваются рассмотрением одного из способов регулирования и, как правило, базируются на использовании моделей, не учитывающих реальное техническое состояние объекта теплоэнергетики (ОТЭ).

Регулирование теплопотребления приводит к значительным изменениям гидравлического режима системы теплопотребления. При этом возрастает вероятность проявления дефектов, приводящих к нарушению одного из основных требований нормативной базы, связанного с соблюдением баланса потоков теплоносителя в системе. Диагностирование такого рода дефектов возможно лишь с использованием специально подобранных, тестовых режимов функционирования ОТЭ. Тестовые методы диагностирования исследованы достаточно подробно в работах В.П. Чипулиса. Однако они, во-первых, ориентированы только на те объекты, которые представимы моделью гидравлических цепей (тепловые сети), и, во-вторых, не получили практического развития. В настоящее время наиболее значимой представляется задача разработки методов диагностирования, эффективных при практическом использовании, применительно к другому, наиболее широкому классу ОТЭ — потребителям тепловой энергии. Ее актуальность определяется не только многочисленностью таких объектов, но и прогрессирующими темпами их оснащения современными средствами измерений, реализующими функции архивирования результатов измерений и последующей их передачей в компьютер. Возникают предпосылки разработки информационно-аналитических систем мониторинга и анализа эксплуатационных режимов ОТЭ с использованием ретроспективной информации.

Безусловно, охватить всю область исследования не представляется возможным, поэтому в данной диссертационной работе показывается решение некоторых вышеописанных вопросов, имеющих практическую значимость.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Виноградов, Александр Николаевич

5.4 Выводы

1. Рассмотрены назначение и функциональные возможности информационно-аналитических систем объектов теплоэнергетики, разрабатываемых в ИАПУ ДВО РАН.

2. Приведены структуры и краткое описание функциональных модулей двух информационно-аналитических систем:

- Системы мониторинга и анализа инженерной инфраструктуры ВДЦ «Океан», г. Владивосток,

- Системы мониторинга и анализа эксплуатационных режимов котельных «Курс» и «Интернат», г. Арсеньев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе приведены методы решения задач тестового диагностирования и оценки эффективности регулирования процессов ОТЭ с использованием архивной информации тепловычислителей. Предложены критерии оценки эффективности смешанного способа регулирования теплопотребления и тестовые методы выявления кратных дефектов в системах теплопотребления, приводящих к нарушению баланса потоков. Приведены конкретные решения, отражающие количественные и качественные показатели дефектов.

Полученные методы и средства тестового диагностирования создают предпосылки для дальнейшего внедрения в разрабатываемые в ИАПУ ДВО РАН информационно-аналитические системы мониторинга и анализа эксплуатационных режимов ОТЭ.

Приведенные методики оценки эффективности регулирования и технологии тестового диагностирования тепловых систем применяются для основных классов объектов теплоэнергетики — источников и потребителей тепловой энергии.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Виноградов, Александр Николаевич, 2009 год

1. Богословский, Б. А. Регулирование гидравлических режимов магистральных тепловых сетей Текст. / Б. А. Богословский, А. Н. Крупнов и др.; под ред. И. Г. Староверова, Ю. И. Шиллера. -М.: Стройиздат, 1990 С. 344.

2. Бродский, Е. Ф. Горячее водоснабжение при теплофикации Текст. — JI.: Госстройиздат, 1961.

3. Борисов, Е. И. Теплофикация в энергетике страны Текст. / Е. И. Борисов, В. Е. Корытинков // Теплоэнергетика, 1980. №2. - С. 2-5.

4. Белинский, С. Я. Теплофикация и тепловые сети Текст. / С. Я. Белинский // Теплоэнергетика 1983. №12. - С. 73.

5. Виноградов, А. Н. Анализ качества регулирования тепловых режимов объектов теплоэнергетики Текст. / А. Н. Виноградов, В. П. Чипулис // Тезисы докладов Международной конференции «КБД-Инфо-2004» 1-10 октября 2004г. Сочи. - 2004. - С. 35.

6. Виноградов, А. Н. Анализ эффективности применения тепловой автоматики Текст. / А. Н. Виноградов, В. П. Чипулис // Труды международной научно-практической конференции «Коммерческий учет энергоносителей» 21-24 ноября 2004 г. СПб. - 2004. - С. 203 - 212.

7. Виноградов, А. Н. Опыт разработки и эксплуатации информационно-аналитических систем объектов теплоэнергетики Текст. / А. Н. Виноградов, Ф. Э. Гербек, Р. С. Кузнецов, В. П. Чипулис // Вестник ДВО РАН, 2005. №6. -С. 59-65.

8. Виноградов, А. Н. Анализ теплопотребления объекта при использовании автоматического регулирования Текст. // Приборы и Системы. Управление, контроль, диагностика. -2005. -№11. С. 25 -31.

9. Виноградов, А. Н. Анализ эффективности процессов регулирования теплопотребления Текст. / А. Н. Виноградов, В. П. Чипулис // Датчики и системы. 2006. - №3. - С.18 - 23.

10. Виноградов, А. Н. Оценка достоверности измерения температуры в системах теплоснабжения с использованием аппарата регрессионного анализа Текст. // Труды международного симпозиума «Надежность и качество 2006» 25 мая -31 мая 2006г. Пенза. - 2006. С. 118.

11. Виноградов, А. Н. Критерии качества теплопотребления объекта и эффективности применения автоматического регулирования Текст. // Труды международного симпозиума «Надежность и качество 2007» 25 мая 31 мая, 2007г. - Пенза. - 2006. С. 278.

12. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию Текст. / И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др.; под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина. — М.: Энергоатомиздат, 1988. 376 с.

13. Внутренние санитарио-технические устройства. В 2 ч. Ч. 1. Отопление Текст. / В. Н. Богословский, А. И. Пирумов, В. Н. Посохин, Н. И. Березина; под ред. Н. Н. Павлова, Ю. И. Шиллера. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1992.-319 с.

14. СНиП 41.02.2003. Тепловые сети Текст. М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП,2004. 40 с.

15. Гершкович, В. Ф. Рекомендации по применению регуляторов КИАРМ в абонентских вводах тепло- и водоснабжения Текст. Киев: КиевЗНИИЭП,2005. 50 с.

16. Гершкович, В. Ф. Термостатические клапаны. Взгляд на них пристальный и придирчивый, изложенный в виде вопросов и ответов Текст. // Энергосбережение в зданиях. Киев: КиевЗНИИЭП, 1999. - № 8 (№1, 99). -С. 4-22.

17. ГОСТ 24856-81. Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения Текст. -М.: Изд-во стандартов, 1982.

18. Аверьянов, В. К. Диагностика теплогидравлических режимов и эксплуатационных характеристик систем отопления Текст. / В. К. Аверьянов, А. Г. Михайлов, О. А. Миткевич // АВОК. 2006. - №7. - С. 28 - 32.

19. Еремкин, А. И. Тепловой режим зданий Текст. / А. И. Еремкин, Т. И. Королева. М.: Изд-во АСВ, 2000. - 368 с.

20. Дюскин, В. К. Количественно-качественное регулирование тепловых сетей Текст. / В. К. Дюскин -М.: Госэнергоиздат, 1959

21. ECL Comfort Принципиальные схемы установок Изоматериал. — Киев: Данфосс ТОВ, 2004. 38 с.

22. Зингер, Н. М. Эксплуатационные режимы и регулирование отпуска теплоты в групповых тепловых подстанциях открытых систем теплоснабжения Текст. / Н. М. Зингер, Л. С. Бармина // Теплоэнергетика, 1986. №11. - С. 24 - 26.

23. Зингер, Н. М. Сопоставление пластинчатых и кожухотрубных теплообменников Текст. / Н. М. Зингер, А. М. Тарадай, JI. С. Бармина // Водоснабжение и санитарная техника, 1984. №3. - С. 11 - 13.

24. Зингер, Н. М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем Текст. / Н. М. Зингер. М.: Энергоатомиздат, 1986

25. Каменев, П. Н. Отопление и вентиляция Текст. / П. Н. Каменев. М.: Госстройиздат, 1959

26. Кендалл, М. Статистические выводы и связи Текст. / М. Кендалл, А. Стьюарт. -М.: Наука, 1973.

27. Лупей, А. Г. О диагностике состояния систем отопления потребителей тепловой энергии Текст. / А. Г. Лупей // С.О.К. 2004. - № 8. - С. 23 - 27.

28. Леонков, А. М. Основы теории и практики теплофикации. Об учебнике по теплофикации и тепловым сетям Текст. / А. М. Леонков, Н. В. Муковозчик // Изв. вузов. Энергетика, 1984. №2. - С. 126 - 128.

29. Меренков, А. П. Теория гидравлических цепей Текст. / А. П. Меренков, В. Я. Хасилев. -М.: Наука, 1985.

30. Наумов, А. Л. Оценка расхода теплоты на отопление и вентиляцию в жилых зданиях Текст. / А. Л. Наумов // АВОК. 2007. - №8. - С. 12 - 14.

31. Непорожний, П. С. Проблемы энергетики на современном этапе ее развития Текст. / П. С. Непорожний // Изв. вузов. Энергетика, 1970. С. 3 - 10.

32. Нормы технологического проектирования тепловых электростанций и тепловых сетей Текст. -М.: Энергия, 1974.

33. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник Текст. / В.И. Манюк, Я. И. Каилинскин, Э.Б. Хижидр. М.: Стройиздат, 1988.

34. Пакшвер, В. Б. Дальнее теплоснабжение городов Текст. / В. Б. Пакшвер // За экономию топлива. 1949. - № 11. - С. 26 - 30.

35. Пик, М. М. Выбор температурного графика регулирования отпуска тепла Текст. / М. М. Пик, И. А. Смирнов, Р. Л. Ермаков // Теплоэнергетика, 1974. -№11.-С. 16-20.

36. Правила учета тепловой энергии и теплоносителя Текст.: Зарегистрировано в Минюсте РФ 25 сентября 1995 г. —М.: 1995.

37. Пырков, В. В. Современные тепловые пункты. Автоматика и регулирование Текст. / В. В. Пырков.- Киев: IIДП «TaKi справи», 2007. 252 с.

38. Сафонов, А. Н. Автоматизация систем централизованного теплоснабжения Текст. / А. Н. Сафонов. М.: Энергия, 1974.

39. Соколов, Е. Я. Система группового регулирования отопительной нагрузки, построенная на основе математического моделирования Текст. / Е.Я. Соколов, Н. Н. Рожков, А. В. Извеков, Д. Н. Анисимов // Теплоэнергетика, 1990.-№9.-С. 40-44.

40. Скрицкин, JI. Г. Основы автоматизации систем тепл©газоснабжения и вентиляции Текст. / JI. Г. Скрицкин. -М.: Стройиздат, 1968.

41. Соколов, Е. Я. Теплофикация и тепловые сети Текст.: учебник для вузов / Е. Я. Соколов. 7-е изд., стереот. - М.: Издательство МЭИ, 2001. - 472 с.

42. Соколов, Е. Я. Теплофикация и тепловые Сети. Очерки по истории энергетической техники Текст. / Е. Я. Соколов. М.: Госэнергоиздат, 1955.

43. Соколов, Е. Я. Эксплуатация тепловых сетей Текст. / Е. Я. Соколов, Н. К. Громов, А. П. Сафонов. -М.: Госэнергоиздат, 1955.

44. Соколов, Е. Я. Моделирующее устройство для авторегулирования отопительной нагрузки Текст. / Е. Я. Соколов, И.А. Сафонова // Электрические станции, 1974. № 9. - С. 32—35.

45. Соколов, Е. Я. О схемах автоматизации абонентских установок Текст. / Е. Я. Соколов, Н. М. Зингер, 10. В. Канонович // Водоснабжение и санитарная техника.- 1980.-№ 10.-С. 17-19.

46. Соколов, Е. Я. Групповое регулирование отопительной нагрузки Текст. / Е. Я. Соколов, А. В. Извеков, А. С. Булычев // Теплоэнергетика, 1985. №3. - С. 50-57.

47. Соколов, Е. Я. Экспериментальная проверка расчетной модели температурного режима зданий Текст. / Е. Я. Соколов, А. В. Извеков, Н. Н. Р о леков // Изв. вузов. Энергетика, 1987. № 8. — С. 75—81.

48. Соколов, Е. Я. Нестационарные тепловые режимы отопительных установок Текст. / Е. Я. Соколов, А. В. Извеков, Н. Н. Рожков // Теплоэнергетика, 1988. -№9.-С. 62-65.

49. Соколов, Е. Я. Метод оперативной оценки расхода тепла на отопление Текст. / Е. Я. Соколов, А. П. Сафонов, Н. А. Воронкова // Теплоэнергетика, 1989.-№6.-С. 21-24.

50. Соколов, Е. Я. Метод контроля отопительной нагрузки Текст. / Е. Я. Соколов, А. М. Сафонов, Н. А. Воронкова // Электрические станции, 1990. -№9.-С. 13-16.

51. Соколов, Е.Я. Современное состояние и основные проблемы теплофикации и центрального теплоснабжения Текст. / Е. Я. Соколов // Теплоэнергетика, 1988. -№3,- С. 2-6.

52. Соколов, Е.Я. Количественный расчет надежности систем теплоснабжения Текст. / Е. Я. Соколов, А. В. Извеков // Теплоэнергетика, 1990. №9. - С. 1116.

53. СНиП 11-33-75. Строительные нормы и правила. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха Текст. -М.: Стройиздат, 1976.

54. СП 41-101-95. Строительные правила. Проектирование тепловых пунктов Текст.- М.: Минстрой России. 1996 - 165 с.р

55. Фаликов, В. С. Энергосбережение в системах тепло-водоснабжения зданий Текст. / В. С. Фаликов. М., 2001.

56. Чистович, С. А., Автоматизированные системы теплоснабжения и отопления Текст. / С. А. Чистович, В. К. Аверьянов и др. JL: Стройиздат, 1987.

57. Чипулис, В. П. Диагностирование технического состояния тепловых систем Текст. / В. П. Чипулис // АиТ. 2002. - №6. - С. 146 - 154.

58. Чипулис, В. П. О достоверности и допустимости результатов измерений в задачах коммерческого учета теплоты Текст. // Труды международной научно-практической конференции «Коммерческий учет энергоносителей» 23 -25 апреля 2002г. СПб., 2002. С. 138 - 141.

59. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха Текст.: Справ. Пособие / Л.Д. Богуславский, В.И. Ливчак, В.П. Титов и др.; под ред. Л.Д. Богуславского, В.И. Ливчака. -М.: Стройиздат, 1990. 624 с.