Автоматизация индивидуального теплового пункта: ОВЕН — Автоматизация тепловых пунктов

Автоматизация ИТП | С 1996г. Проектирование, монтаж, программирование

Индивидуальный тепловой пункт – это совокупность устройств, состоящая из элементов тепловых энергоустановок, трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры, циркуляционных насосов, теплообменников, оборудования и средств автоматизации, обеспечивающих присоединение потребителей тепла в здании (системы отопления и ГВС) к районной или городской тепловой сети и передачу им тепловой энергии. ИТП располагается в обособленном помещении или пристройке.

Основное назначение ИТП – передача тепла от поставщика в сеть потребителя, а основная задача системы автоматизации ИТП состоит в обеспечении потребителя необходимым количеством тепла с максимально высоким КПД и с минимальными потерями – комфорт и экономичность.

С помощью автоматизации ИТП решается следующие задачи:

• Управление подачей тепла из теплосети в каждую из систем отопления, с учетом температурного графика с возможность автоматической коррекции режима работы при изменении режимов работы предприятия или жилого дома;
• Поддержание заданной температуры воды в системе горячего водоснабжения, с учетом текущего и возможного потребления, с возможностью внесения корректировок в алгоритмы управления;
• Контроль количества потребленного тепла и уведомление оператора при возрастании расхода;
• Автоматическое поддержание заданного давления в трубопроводах, не зависимо от расхода;
• Поддержание заданного перепада давлений между подающим и обратным трубопроводом теплосети;
• Защита гидравлического оборудования от воздействия повышенного давления;
• Защита насосов, прогнозирование ТО, предотвращение аварий и диагностика неисправностей;
• Протоколирование событий и передача данных в систему диспетчеризации здания или района;
• Иные функции.

Типовая схема ИТП

Системы ИТП разводят подходящее к зданию тепло на несколько контуров (два и более) – это могут быть несколько контуров отопления, вентиляции, теплых полов и контур горячего водоснабжения, который отличается от остальных тем, что из него возможен забор теплоносителя.

Контуры, предназначенные для отопления обычно замкнутые, весь циркулирующий в них теплоноситель, пройдя через приборы отопления, возвращается обратно, из контура же ГВС возможен забор горячей воды потребителями, неиспользованная вода возвращается в тепловой пункт, где для восполнения потерь она смешивается с холодной водой из водопровода и подогревается.

Нагрев воды в контурах осуществляется в теплообменниках от тепла сети или котла. Из этого контура при падении давления в контуре отопления происходит подпитка их водой. Для обеспечения движения воды по контурам ГВС и отопления используются циркуляционные насосы, ими же осуществляется и подача холодной воды в контур ГВС.

Регулирование расхода теплоносителя осуществляется с помощью клапанов с электрическим приводом или с помощью преобразователей частоты, что во многих случаях экономически более выгодно.

Основные элементы автоматизации ИТП

Оборудование автоматизации индивидуальных тепловых пунктов аналогично оборудованию автоматизации других систем управления климатом (отопления или вентиляции), она осуществляется с помощью применения следующих элементов:

• Контроллеры. С их помощью которых осуществляется управление всей системой, на этапе пуско-наладочных работ, они программируются на исполнение алгоритма, разработанного технологами. Контроллеры получают данные с датчиков ИТП, формируют управляющие сигналы для циркуляционных насосов, приводов клапанов, иных элементов. Контроллеры системы могут быть с жестко прошитым ПО – для типовых решения или свободно программируемые – для индивидуальных решений, которые более предпочтительны с точки зрения экономической эффективности – об этом ниже. Контроллеры как правило имеют различные возможности для регулирования параметров, в т.ч. и ПИД-регулирование, программное обеспечение контроллеров известных фирм, имеет встроенные функции по адаптации и оптимизации алгоритмов для различного оборудования;
• Датчики температуры, давления, расхода, применяемые в ИТП как правило наиболее дорогостоящие и имеющие с высокую степень надёжности показаний и отказоустойчивости. Важно, чтобы используемые для автоматизации ИТП датчики обладали малой инерционностью, т.е. быстротой реакции на изменения параметров. Оптимальный вариант – использование датчиков с постоянной времени менее 4 с. В контурах ГВС с циркуляцией рекомендуют также передавать в систему показания датчика температуры холодной воды, который предварительно информирует контроллер о параметрах воды подмеса, и позволяет внести корректировку в алгоритм управления;
• Регулирующие клапаны и их приводы это – исполнительные устройства системы автоматизации. Могут быть со ступенчатой или плавной регулировкой, двух- или трех-ходовые. В зависимости от типа устройства и от задач, управление осуществляется либо цифровыми, либо аналоговым сигналами. Важные характеристики — диапазон управления клапана, время срабатывания привода, количество часов наработки на отказ привода, который за время работы испытывает большое количество переключений. Качество выполнения самого клапана и его привода в значительной степени влияет на качество всей системы автоматизации;
• Циркуляционные насосы с частотными преобразователями. Применение частотного преобразователя позволяет регулировать мощность циркуляционного насоса, в зависимости от потребностей системы. При регулировании с помощью задвижки, насос работает всегда с одним расходом, а изменение расхода теплоносителя в системе осуществляется изменением сечения трубопровода (управление скоростью автомобиля с помощью педали тормоза, при полностью выжатой педали газа). При частотном регулировании, изменение расхода теплоносителя осуществляется изменением скорости вращения лопастей в циркуляционном насосе.

Подходы к автоматизации ИТП

При решении задачи автоматизации теплового пункта, необходимо учитывать следующие особенности работы ИТП: регулировка и поддержание температуры, расхода или перепада давления теплоносителя в зависимости от времени года, суток и с учетом выходных и праздничных дней, а также протоколирование и передача данных на центральный диспетчерский пульт и пр.

Эти задачи можно выполнить с учетом потребления внутри объекта (дороже при строительстве, но дешевле при эксплуатации) или с «условным» учетом.

Локальная автоматизация. Предполагает «условный» учет параметров работы систем. Как правило, такие системы поставляются в комплекте с оборудованием (комплектные щиты автоматизации) и имеют определенное число пользовательских настроек. Разработка собственного алгоритма управления не доступна для пользователя. Учитывают работы внешних систем по параметрам на «входе» потоков в ИТП.

Автоматизация с учетом работы потребителей тепла работает в рамках системы автоматизации и диспетчеризации здания. В таких системах проектом предусматриваются индивидуальные щиты автоматизации на основе свободно программируемых контроллеров. Пользователь имеет возможность разработать собственный алгоритм управления, в котором будут учитываться такие параметры как присутствие людей в помещениях или текущее (мгновенное) потребление воды в контурах ГВС. Все зависит от задачи заказчика. Очевидно, разработка и стоимость индивидуальных щитов выше стоимости комплектных щитов.

Какой щит автоматизации предпочтителен? Логично предположить, что все зависит от масштаба системы и абсолютного значения цифры экономии. Очевидно, что для небольшого объекта абсолютная экономия на коммунальных услугах никогда не окупит затрат на разработку индивидуальной автоматики, для крупного промышленного объекта, такой щит может окупиться в течение полугода.

Экономический эффект от внедрения

Экономический эффект от внедрения автоматизации ИТП достигается за счёт следующих факторов (речь идет об автоматизации с учетом работы потребителей):

• Снижения потерь тепловой энергии за счет уменьшения площади и температуры наружной поверхности теплообменников.
• Снижения потерь тепловой энергии за счет увеличения коэффициента теплопередачи теплообменников, снижения требуемого температурного напора и расхода теплоносителя для подогрева воды;
• Снижения расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя за счет оптимальной циркуляции горячей воды, обеспечиваемой применением эффективных циркуляционных насосов и программного управления насосами и температурой горячей воды.
• Уменьшения расхода тепловой энергии в системе отопления за счет внедрения эффективной автоматической системы пофасадного регулирования расхода ТЭ по температуре наружного воздуха.

Проектирование системы автоматизации ИТП

Цикл работ по автоматизации ИТП начинается с получения технических условий поставщика тепла и разработки задания на проектирование ИТП. Учитываются возможности размещения, мощности и условий эксплуатации. Большое внимание при проектировании ИТП уделяется выбору оборудования автоматизации. Рациональный подход на данном этапе обеспечивает значительную экономию средств при сохранении эксплуатационных качеств ИТП. Рабочая документация проекта автоматизации ИТП может содержать следующие разделы:

• Общие данные, где описана технология работы ИТП, указания по сбору системы и методы автоматизации системы;
• Схемы автоматизации системы;

• Схемы электроснабжения системы автоматизации и технологического оборудования ИТП;
• Кабельные журналы;
• План расположения оборудования и проводок цепей управления;
• Схемы заземления и уравнивания потенциалов;
• Монтажные и функциональные схемы щитов автоматизации;
• Монтажные схемы датчиков и исполнительных механизмов;
• Спецификации оборудования изделий, материалов.

Согласование проекта со службой эксплуатации объекта позволит предусмотреть возможные режимы его работы и исключить аварийные ситуации в будущем. Кроме того, это позволит сдачу и ввод в эксплуатацию будущего ИТП.

Часто проект автоматизации ИТП выполняется в рамках отдельного комплекта чертежей, относящихся только к тепловому пункту, и может содержать разделы электроснабжения и электроосвещения ИТП, тепломеханики и автоматизации.

Затраты на внедрение и эксплуатацию

Многолетняя эксплуатация индивидуальных тепловых пунктов в России и в мире показала, что применение современного оборудования и разработка эффективных алгоритмов управления позволяет сократить потребление тепловой энергии объектом на 30% и более процентов. Затраты на эксплуатацию и ремонт оборудования могут быть снижены на 40-60%. Выявление утечек тепла и своевременное информирование службы эксплуатации сокращает потери тепла до 15%.

Типовые решения и схемы автоматизации Тепловых Пунктов

Автоматизация ИТП | Блог инженера теплоэнергетика

        Здраствуйте, уважаемые читатели! Автоматизация теплового пункта (теплоузла) — это замена устаревшего, зачастую еще советского оборудования на современное, с автоматизированным регулированием давления и расхода.И начинать автоматизацию, или по другому модернизацию системы отопления здания следует именно с теплоузла.Так как, если вы поставите на радиаторы современные терморегуляторы, пусть даже самых лучших заморских фирм, а в теплоузле механический элеватор, то терморегуляторы не будут работать корректно.

       И основная причина в том, что «советский» механический элеватор работает при постоянном гидравлическом режиме, а терморегуляторы при переменной гидравлике. В этом случае вероятна гидравлическая разрегулировка, перегрев обратки. Вообщем нет смысла ставить по всему зданию термостаты на радиаторы, если теплоузел оборудован механическим элеватором.

        Хотя и регулируемый элеватор не устраняет всех недостатков механического элеватора. Также не имеет смысла ставить балансировочные клапаны по всему зданию по стоякам при элеваторном присоединении, практически по той же причине. Насчет балансировочных клапанов надо еще просчитать, подумать, нужны ли они вообще, в принципе, в здании.

       Итак, какие же схемы автоматизации ИТП существуют? Мне на практике приходилось сталкиваться с двумя вариантами: с погодозависимым электронным элеватором с регулируемым соплом, и схема с регулятором потребления теплоэнергии с двухходовым клапаном. Про недостатки механического элеватора я писал в этой статье. Регулируемый элеватор позволяет во многом устранить эти недостатки, и прежде всего он позволяет осуществить количественно-качественное регулирование, и устранить сезонный осенне-весенний перегрев.Схема подключения таких элеваторов включает в себя сам элеватор, контроллер, таймер, датчик температуры наружного воздуха, и датчики температур по подаче и обратке.

     У меня на нескольких объектах поставлены такие элеваторы, работают неплохо.В чем еще особенность установки таких элеваторов, так это в том, что окупаются они довольно быстро.Чем больше отопительная нагрузка на здание в Гкал, тем быстрее окупится такой элеватор. Экономию тепла за счет снижений температуры по подаче в ночные часы и выходные дни и нормального регулирования расхода в осенне-весенний период они дают хорошую. В обычном режиме работают четко по температурному графику теплоснабжающей организации, перегрев обратки невозможен в принципе.

       Приходилось встречаться с настороженным отношением к этим элеваторам, думаю это из за того, что самые первые регулируемые элеваторы, выпущенные в конце 80х, в 90х годах нередко выходили из строя, в частности очень часто ломался блок автоматики.

Ненадежность автоматики вызывала большое количество отказов в работе, однако это уже в прошлом. Современные погодозависимые элеваторы и автоматика к ним работают нормально.

       Вторая схема автоматизации ИТП — это схема с насосом на обратке и регулятором потребления теплоэнергии с двухходовым клапаном.

Циркуляционный насос располагается на обратке, с помощью него осуществляется количественно-качественное регулирование систем отопления, учитывая температуру наружного воздуха.Необходимая температура в системе отопления устанавливается электронным регулятором МР -1 ООО «ТЕРМО-К» по температурному графику от энергоснабжающей организации путем воздействия на двухходовой клапан регулятора потребления теплоэнергии. Про схему эту можно сказать, что она тоже довольно быстро окупается, хотя и является более затратной по сравнению со схемой с электронным элеватором. Преимуществом такой схемы является ее способность поддерживать постоянство циркуляции в системе отопления за счет взаимовлияния характеристик насоса и внутренней сети отопления.

При такой схеме решается проблема перетопов в осенний и весенний период. Кроме того, можно оптимизировать режим теплопотребления с учетом температуры на улице, то есть поддерживать температуру в помещениях в зависимости от уличной температуры, и также экономить тепло на ночных снижениях температуры отопления и снижения в выходные и праздничные дни. Также контроллер МР-01 можно запрограммировать на любую tвн, то есть температуру внутри помещений. Экономия теплоэнергии от применения такой схемы очень неплохая. Другое дело, что в немногих пока ИТП она реализована, все таки дело это затратное.

       По поводу элеваторной схемы подключения существуют мнения как за, так и против. Я отношусь к сторонникам второй точки зрения, то есть против. Ведь элеватор — это частный случай насосной схемы подключения вообще, и вообще сам автор изобретения планировал, что в будущем элеватор заменит смесительный насос.В целом же вывод такой, только с заменой элеваторов на циркуляционные насосы можно провести полную автоматизацию систем отопления.Все остальные варианты половинчатые.

       Большая часть реализуемых схем автоматизации ИТП с насосным подключением —   это схемы, пришедшие с западных, европейских стран. Конечно, наши инженеры и проектировщики ничуть не хуже, а даже лучше западных. Но у европейских специалистов огромное преимущество  по времени, если они занимаются этими вопросами уже лет шестьдесят, не меньше, то наши специалисты всего последние лет пятнадцать. Я привел только два примера, с которыми приходится сталкиваться на практике. На самом деле таких схем модернизации ИТП множество, они разработаны для всех видов и типов систем отопления.

      Совсем недавно я выпустил книгу «Устройство ИТП (тепловых пунктов) зданий». В ней на конкретных примерах я рассмотрел различные схемы ИТП, а именно схему ИТП без элеватора, схему теплового пункта с элеватором, и наконец, схему теплоузла с циркуляционным насосом и регулируемым клапаном. Книга основана на моем практическом опыте, я старался писать ее максимально понятно, доступно.

Вот содержание книги:

1. Введение

2. Устройство ИТП, схема без элеватора

3. Устройство ИТП, элеваторная схема

4. Устройство ИТП, схема с циркуляционным насосом и регулируемым клапаном.

5. Заключение

Просмотреть книгу можно по ссылке ниже:

Устройство ИТП (тепловых пунктов) зданий

Буду рад комментариям  к статье.

Тепловая автоматика. Автоматизация ИТП, ЦТП

Внедрение оборудования и устройств, автоматизирующих производственные процессы, в полной мере коснулось теплоэнергетической отрасли и в частности тепловых пунктов. Автоматизация ЦТП и ИТП – это установка на элементах теплосети устройств, позволяющих осуществлять сбор и хранение информации о состоянии оборудования, передавать данные в систему диспетчеризации, обеспечивать регулирование и управление технологическими параметрами работы теплопунктов в автоматическом режиме и решать другие задачи.
Проектирование тепловых пунктов и монтаж ИТП в наше время осуществляется, как правило, с учетом использования комплексов автоматизации. Однако автоматизация ИТП может проводиться и в рамках модернизации действующего оборудования.

Функциональные схемы

Автоматизация тепловых пунктов дает возможность:

• уменьшить и оптимизировать расход теплоносителя;
• снизить энергопотребление;
• поддержать высокую точность соблюдения технологических параметров;
• увеличить межсезонные циклы в 1,5-2 раза и срок службы оборудования в целом;
• уменьшить риск возникновения аварийных ситуаций;
• включить теплоэнергетический объект в централизованную систему диспетчеризации.

Автоматизированный тепловой пункт:

1. Регулирует подачу теплоносителя в системы отопления в зависимости от температурных параметров внешней среды;
2. Ограничивает максимальный расход теплоносителя;
3. Поддерживает необходимый перепад давления в трубопроводах тепловой сети;
4. Поддерживает заданную температуру теплоносителя.

Использование автоматики в оборудовании теплового пункта приносит ощутимый положительный экономический эффект. Он достигается за счет сокращения затрат на аварийно-ремонтные работы, увеличения срока службы оборудования, экономии тепловой и электрической энергии, уменьшения численности обслуживающего персонала. Подсчитано, что на теплосетях с автоматизированными ИТП по сравнению с обычными уменьшаются расходы на:

• топливо, используемое для производства единицы тепла – на 20-30%;
• электроэнергию, используемую на поставку тепла – на 30-40%;
• тепловые потери – на 70%.

Среди недостатков автоматизированного теплового пункта – зависимость от внешнего энергоснабжения.

Автоматика теплового пункта

Современный тепловой пункт представляет собой сложный комплекс оборудования, в состав которого входят средства автоматизации, упрощающие обслуживание ИТП. Автоматика ИТП состоит из электронных контроллеров, датчиков температуры и давления, исполнительных устройств, оборудования КИП и приборов учета, электромеханических приводов запорно-регулирующих клапанов, задвижек, насосов, теплообменников. В зависимости от производителя, модели и конструкции количество и состав элементов автоматики ИТП может различаться.

Автоматика ИТП может подключаться по двум схемам.

1. Зависимая схема. Вода из теплосети поступает в контур отопления, и ее температура регулируется смешиванием с обратной водой.
2. Независимая схема. Независимый водяной контур отопления связан с контуром теплосети теплообменником, через который происходит передача тепла.

Стоимость автоматизации ИТП

Расчеты и практика показывают, что автоматизированные инженерные системы в теплоэнергетике позволяют осуществить ощутимую экономию денежных средств потребителей и сберечь энергетические ресурсы. При грамотном проектировании, использовании эффективного и качественного оборудования, профессиональном его монтаже стоимость автоматизация ИТП окупается за 2-3 года.
Цена автоматизированного теплового пункта состоит из стоимости оборудования для автоматизации ИТП, проектировочных, монтажных и наладочных работ. После ввода автоматики ИТП в эксплуатацию следует обеспечить профессиональное регулярное обслуживание средств автоматизации.

Автоматизация и диспетчеризация инжинерных систем

Автоматизация и диспетчеризация систем теплоснабжения зданий и автоматизированные системы управления технологическими процессами

1.    Погодозависимое регулирование теплопотребления

Для создания комфортных условий в морозы и снижения перегрева зданий в теплую погоду теплоноситель с источника теплоты подается в соответствии с отопительным графиком, предусматривающим обратную зависимость температуры в теплосети от температуры наружного воздуха, т.е. чем холоднее погода, тем горячее теплоноситель, и наоборот. Например, наиболее распространенный в нашей стране график 150/70 предусматривает, что при морозе -26 °С в подающем трубопроводе теплосети температура воды должна быть 150 °С, а в обратном трубопроводе – 70 °С.
Температурный график 150°С/70°С – приведен на рисунке  1

Рисунок 1

Однако системы отопления проектируются на более низкие температуры теплоносителя: чем ниже температура отопительных приборов, тем эффективней они работают (снижается вероятность ожогов, меньше «выжигается» кислород и более равномерно распределяется тепло по помещению). Наиболее распространенными в нашей стране являются отопительные графики 95/70, 90/70, 80/70.

Кроме того, при наиболее распространенной в нашей стране двухтрубной системе теплоснабжения, источник теплоты не может снижать температуру в подающем трубопроводе ниже 65 °С, т.к. согласно санитарным нормам на горячее водоснабжение должна подаваться вода температурой 60-65 °С. Это ограничение неизбежно приводит к «перетопу» здания в период межсезонья.
Следует помнить, что если даже температурный график теплосети соответствует расчетному графику системы отопления, то реальный график, при котором обеспечивается наиболее полная экономия тепла при сохранении комфортной температуры в помещениях, для каждого здания индивидуален и подбирается опытным путем при пусконаладочных работах, как правило, он ниже расчетного.

            Исходя из вышеперечисленных причин необходима автоматизация ИТП, а именно установка в каждом индивидуальном тепловом пункте системы автоматического погодозависимого управления, обеспечивающей поддержание температуры воды, подаваемой в систему отопления, в зависимости от температуры наружного воздуха (погодный компенсатор).

2.    Автоматизация ИТП: современные технические решения

       Автоматика ИТП дает возможность поддерживать требуемые параметры теплоснабжения, снизить потребление тепловой энергии за счет погодной компенсации, производить диагно

Автоматизация тепловых пунктов | РЕСУРСЫ

Преимущества автоматизированного теплового пункта

• Сокращение общей длина трубопроводов тепловой сети
• Капиталовложения в тепловые сети, а также расходы на строительные и теплоизоляционные материалы снижаются на 20—25%.
• Расход электроэнергии на перекачку теплоносителя снижается на 20- 40%.
• Экономия тепловой энергии составляет около 20-30 %.
• За счет автоматизации регулирования отпуска тепла конкретному абоненту (зданию) экономится до 15% тепла на отопление.
• Потери тепла при транспорте горячей воды снижаются в два раза.
• Значительно сокращается аварийность сетей, особенно за счет исключения из теплосети трубопроводов горячего водоснабжения.
• Так как автоматизированные тепловые пункты работают «на замке», значительно сокращается потребность в квалифицированном персонале.
• Автоматически поддерживаются комфортные условия проживания за счет контроля параметров теплоносителей: температуры и давления сетевой воды, воды системы отопления и водопроводной воды; температуры воздуха в отапливаемых помещениях (в контрольных точках) и наружного воздуха.
• Оплата потребленного каждым зданием тепла осуществляется по фактически измеренному расходу за счет использования приборов учета.
• Появляется возможность существенно снизить затраты на внутридомовые системы отопления за счет перехода на трубы меньшего диаметра, применение неметаллических материалов.

Автоматика АГАВА для автоматизации тепловых пунктов [жилых зданий] обеспечивает:

1. Автоматическое регулирование подачи теплоты в систему отопления и вентиляции по температурному графику (в зависимости от температуры наружного воздуха) с возможностью суточной коррекции графика (снижения температуры отопления в ночное время) и коррекцией для выходных и праздничных дней. Возможность принудительной смены режимов отопления по сигналу с дискретного входа. Ускоренный прогрев здания после энергосберегающего режима. Регулирование режима теплопотребления с учетом аккумулирующей способности здания и его ориентации по сторонам света. Возможность ручного регулирования.
2. Автоматическое поддержание температуры контура горячего водоснабжения в соответствии с заданной уставкой с возможностью суточной коррекции. Возможность ручного управления.
3. Управление циркуляционными насосами с защитой от сухого хода. Контроль наличия потока в трубопроводе. Переключение между насосами с заданным периодом для равномерной наработки.
4. Управление подпиточным насосом для автоматического поддержания давления в системе отопления. Автоматика производит постоянное измерение давления в системе отопления, и в случае понижения давления ниже заданной уставки производит включение насоса подпитки. Возможность ручного управления подпиткой.
5. Автоматическое поддержание температуры обратной воды. Отработка графика температуры обратной воды в зависимости от температуры наружного воздуха или температуры прямой воды (защита от завышения и занижения температуры обратной воды).
6. Сигнализацию об аварийных и нештатных ситуациях.
7. Хранение в памяти контроллера нескольких вариантов настройки под разные режимы работы.
8. Ведение журнала действий персонала, архива технологических параметров.
9. Передачу технологических параметров теплопункта в системы диспетчеризации по проводным и беспроводным каналам связи.
10. Встроенный электронный регистратор.
11. «Черный ящик» — детальный архив событий, предшествующих возникновению аварийной ситуации.

Экономическая эффективность автоматизации теплового пункта. Основные факторы экономии.

• Снижение температуры воздуха в помещениях в часы отсутствия там людей – ночное время и выходные дни (для административных и производственных зданий). Это, примерно, 10 – 30 % экономии.
• Снятие вынужденных избыточных расходов тепла в переходные, межсезонные периоды (как для жилья, так и для административных или производственных объектов отопления). Применение регулирования температуры СО на АТП позволяет сэкономить от 30 до 40 % в эти периоды. С учётом кратковременности данных периодов доля экономии в годовом теплопотреблении составляет порядка 2 – 6 %.
• Снятие влияния на потери тепла инерции ТС – данный фактор наиболее эффективен при подключении ТП к крупным ТС, например, сетям от ТЭЦ (как для объектов ЖКХ, так и для административно – промышленных объектов). Экономию по данному фактору можно оценить только ориентировочно – порядка 3 – 5 % от общего объёма теплопотребления.
• Экономический эффект за счёт применения графика качественного регулирования и поддержания постоянства расхода (постоянства перепада давления) в СО (как для жилых, так и для административных и производственных объектов). Применение данного фактора позволяет экономить около 4 % годового теплопотребления.
• Учёт при управлении температурой отопления тепловых тепловыделений (для жилья). Применение специальных алгоритмов для жилых зданий может позволить сэкономить до 7 % общего теплопотребления для этих зданий. Реализовать данный график возможно только на индивидуальном АТП.
• Возможность нормированного снижения нагрузки на отопление в часы максимальной нагрузки на горячее водоснабжение (для жилья). Это позволяет дополнительно добиться 1 – 3 % экономии.
• Коррекция температурного графика по фактической производительности приборов отопления и с учётом мероприятий по энергосбережению архитектурно – строительного характера (как для жилья, так и для административно – производственных объектов). Эффект экономии от автоматизации в данном случае может составить в пределах 7 – 15 %.
• Суммарная средняя экономия от внедрения АТП : для жилых зданий составляет от 20 до 40 % от общего объёма теплопотребления, а для объектов административного и производственного назначения от 25 до 60 %.

При анализе окупаемости необходимо сравнить данные по ожидаемой экономии со стоимостью оборудования АТП. Стоимость оборудования ТП в значительной степени зависит от технических условий присоединения.

При оценке окупаемости необходимо учитывать тот факт, что стоимость оборудования для автоматизации теплового пункта хотя и увеличивается с увеличением мощности, однако не пропорционально. Следовательно, наиболее актуальными с точки зрения сроков окупаемости являются более мощные ТП. При прочих равных условиях наиболее выгодным, т. е. наименее дорогостоящим является автоматизация объектов, присоединённых по зависимой схеме, работающих по повышенному температурному графику в условиях бездефицитного теплоснабжения. Кроме того, цены на узлы ввода, узлы учёта тепловой энергии, узлы присоединения систем отопления, вентиляции и ГВС не совсем корректно включать в расчёт окупаемости, поскольку они являются неотъемлемой частью любого теплопункта вне зависимости от того автоматизирован он или нет.

Типовые схемы

Существует так же большое количество комбинаций частей представленных выше схем.

На вариантах 1-2 для движения теплоносителя в системе используется циркуляционный насос. Его параметры (напор и расход) подбираются под параметры системы, по ее сопротивлению и потере давления. Данный насос работает в течении всего отопительного периода с постоянным потреблением мощности на одной частоте вращения. Данные схемы являются наиболее надежными и распространенными на практике, но одновременно не экономичными с точки зрения потребления электрической энергии.

Отдельного внимания заслуживают схемы отопления, для которых движение теплоносителя в системе происходит за счет перепада давления теплосети, к которой присоединяется система отопления. Тепловой пункт по схеме 3 работает следующим образом: контроллер, в зависимости от температуры наружного воздуха, формирует уставку температуры частотному преобразователю, которую необходимо поддерживать на подаче в систему отопления. Далее частотный преобразователь при помощи встроенного ПИД-регулятора поддерживает эту температуру, снижая или увеличивая скорость вращения насоса, установленного на линии подмеса. Для данной схемы необходимо наличие обратного клапана на подаче из теплосети для обеспечения возможности работы насоса с частотой вращения близкой к номинальной.

К явным плюсам схемы 3 относительно остальных можно отнести следующие моменты:

1. Отсутствие дорогостоящего двухходового или трехходового клапана, вместе с электроприводом.
2. Дополнительная экономия электрической энергии при использовании частотного преобразователя, так как частота, с которой работает насос в процессе эксплуатации, меньше или равна номинальной.
3. Увеличение ресурса насоса.
4. Большая свобода в выборе мощности насоса.
5. Меньшая зависимость от перепада давления воды на входе ТП.
6. Стабилизация расхода теплоносителя в сети.
7. Независимость давления в сети от температуры подающей воды.

Состав комплекта

1. Шкаф КИПиА
2. Комплект термосопротивлений (Темп. воды на входе/выходе, темп. наружного воздуха, темп. теплоносителя в систему отопления, темп. воды в систему ГВС)
3. Комплект датчиков давления (давление воды в системе отопления, давление воды в системе ГВС)
4. Возможна дополнительная комплектация датчиками расхода, давления воды на входе, тепловычислителем.

Автоматизация тепловых пунктов (ЦТП, ИТП) — готовые решения и индивидуальный подход от компании HMPS Buisness

Компания HMPS Business оказывает услуги по автоматизации центральных и индивидуальных тепловых пунктов (ЦТП, ИТП). Мы имеем опыт реализации проектов разной сложности. Выполняем полный комплекс работ — от создания концепции до её внедрения и последующего сервисного обслуживания уже готовых систем.

При установке автоматики для тепловых пунктов используются новейшие технологические решения и оборудование известных мировых марок, а так же хорошо зарекомендовавшие себя отечественные решения, такие как приборно-програмный комплекс Трансформер. За годы работы мы доказали свою компетентность и профессионализм.

Основные преимущества автоматизации тепловых пунктов (ЦТП, ИТП)

Комплекс работ предполагает установку на элементы тепловых пунктов автоматики, осуществляющей:

• сбор и хранение данных о состоянии оборудования;
• передачу информации на пульт диспетчеризации;
• управление работой теплового пункта;
• автоматическое регулирование технологических параметров.

Результатом установки автоматики на тепловые пункты является следующее:

• подача теплоносителя выполняется с учётом температуры внешней среды, что позволяет осуществить более точный тепловой режим;
• поддерживается необходимый перепад давления в трубопроводах;
• повышается точность соблюдения заданных технологических параметров;
• увеличивается срок службы оборудования;
• сводится к минимуму риск возникновения аварийных ситуаций;
• автоматизация ИТП существенно упрощает обслуживание;
• появляется возможность включить энергетический объект в централизованную систему диспетчеризации.

Автоматика теплового пункта — это сложный комплекс оборудования, в состав которого входят следующие компоненты:

• электронные контроллеры;
• датчики давления и температуры;
• исполнительные устройства;
• оборудование КИП, приборы учёта.

Состав элементов автоматики может различаться. Подбор осуществляется с учётом особенностей функционирования ЦТП или ИТП и персональных пожеланий заказчика.

Основные стадии автоматизации тепловых пунктов (ИТП, ЦТП)

1. изучение объекта специалистами компании HMPS Business;
2. разработка проекта, подбор элементов автоматики теплового пункта;
3. монтаж оборудования;
4. пусконаладочные работы, сдача ИТП (ЦТП) в эксплуатацию.

Внедрение автоматики для тепловых пунктов (ИТП, ЦТП) даёт ощутимый экономический эффект. В частности, уменьшаются расходы на содержание персонала (за счёт уменьшения его штатной численности), уменьшается потребление тепловой энергии, требуется меньше топлива для производства тепла. В итоге повышается общая эффективность системы теплоснабжения.

По любым вопросам, связанным с нашими услугами и управлением инженерными системами, звоните по телефону:  +7 (495) 212-14-77 или пишите на электронную почту:  [email protected].

Проекты

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП): схема, принцип действия, работа

Индивидуальный тепловой пункт — это целый комплекс устройств, расположенный в отдельном помещении, в который входят элементы теплового оборудования. Обеспечивает подключение к тепловой сети этих агрегатов, их преобразование, управление режимами теплопотребления, КПД, распределение по видам расхода теплоносителя и регулирование его параметров.

Индивидуальный тепловой пункт

Тепловая установка, занимающаяся обслуживанием здания или его отдельных частей, представляет собой индивидуальный тепловой пункт, или сокращенно ИТП.Он предназначен для обеспечения горячей водой, вентиляцией и теплом жилых домов, объектов ЖКХ, а также производственных помещений.

Для его работы потребуется подключение к системе водо- и теплоснабжения, а также электроснабжение, необходимое для включения циркуляционного насосного оборудования.

Небольшой индивидуальный тепловой пункт можно использовать в частном доме или небольшом здании, подключенном непосредственно к централизованной сети теплоснабжения. Такое оборудование предназначено для обогрева помещений и нагрева воды.

Большой индивидуальный тепловой пункт занимается обслуживанием больших или многоквартирных домов. Его мощность находится в диапазоне от 50 кВт до 2 МВт.

Основные цели

Индивидуальный тепловой пункт выполняет следующие задачи:

• Учет расхода тепла и теплоносителя.
• Защита системы теплоснабжения от аварийного повышения параметров теплоносителя.
• Отключение системы теплопотребления.
• Равномерное распределение теплоносителя по системе теплопотребления.
• Регулировка и контроль параметров циркулирующей жидкости.
• Преобразование типа охлаждающей жидкости.

Преимущества

• Высокая рентабельность.
• Многолетняя эксплуатация отдельного теплового пункта показала, что современное оборудование этого типа, в отличие от других неавтоматизированных процессов, потребляет на 30% меньше тепловой энергии.
• Операционные расходы снижаются примерно на 40-60%.
• Выбор оптимального режима теплопотребления и точная регулировка позволит снизить потери тепловой энергии до 15%.
• Тихая работа.
• Компактность.
• Габаритные размеры современных тепловых пунктов напрямую связаны с тепловой нагрузкой. При компактном расположении индивидуальный тепловой пункт с нагрузкой до 2 Гкал / час занимает площадь 25-30 м ² .
• Возможность размещения данного устройства в подвальных малогабаритных помещениях (как в существующих, так и во вновь построенных зданиях).
• Рабочий процесс полностью автоматизирован.
• Обслуживание данного теплового оборудования не требует наличия высококвалифицированного персонала.
• ИТП (индивидуальный тепловой пункт) обеспечивает комфорт в помещении и гарантирует эффективное энергосбережение.
• Возможность установки режима с ориентацией на время суток, применение режима выходных и праздничных дней, а также проведение погодной компенсации.
• Индивидуальное изготовление по требованиям заказчика.

Учет тепловой энергии

Основой энергосберегающих мероприятий является прибор учета. Этот счет необходим для расчета количества потребленной тепловой энергии между теплоснабжающей организацией и абонентом.Ведь очень часто расчетное потребление намного больше, чем фактическое, потому что поставщики тепла завышают свои значения при расчете нагрузки, ссылаясь на дополнительные расходы. В таких ситуациях позволит избежать установки счетчиков.

Назначение приборов учета

• Обеспечение справедливых финансовых расчетов между потребителями и поставщиками энергии.
• Документирование параметров системы теплоснабжения, таких как давление, температура и расход теплоносителя.
• Контроль за рациональным использованием энергосистемы.
• Контроль за гидравлической и тепловой работой системы теплопотребления и теплоснабжения.

Классическая схема счетчика

• Счетчик тепловой энергии.
• Манометр.
• Термометр.
• Термопреобразователь в обратном и подающем трубопроводе.
• Первичный датчик расхода.
• Тензометрический фильтр.

Сервис

• Подключите считыватель и снимите показания.
• Анализ ошибок и выяснение причин их возникновения.
• Проверка целостности пломб.
• Анализ результатов.
• Поверка технологических показателей, а также сравнение показаний термометров на подающем и обратном трубопроводе.
• Долить масло в рукава, прочистить фильтры, проверить заземляющие контакты.
• Удаление грязи и пыли.
• Рекомендации по эксплуатации внутренних тепловых сетей.

Схема теплового пункта

Классическая схема ИТП включает следующие узлы:

• Ввод в тепловую сеть.
• Устройство учета.
• Подключение системы вентиляции.
• Подключение системы отопления.
• Подключение горячего водоснабжения.
• Согласование давлений между системами теплопотребления и теплоснабжения.
• Наполнение подключено по независимой схеме систем отопления и вентиляции.

При разработке проекта теплового пункта обязательными узлами являются:

• Учетное устройство.
• Согласование давлений.
• Ввод в тепловую сеть.

Конфигурация остальных узлов, а также их количество выбирается в зависимости от проектного решения.

Системы потребления

Типовая схема индивидуального теплового пункта может иметь следующие системы обеспечения тепловой энергией потребителей:

• Отопление.
• Горячее водоснабжение.
• Отопление и горячее водоснабжение.
• Отопление, горячее водоснабжение и вентиляция.

ИТП для отопления

ИТП (индивидуальный тепловой пункт) — схема независимая, с установкой пластинчатого теплообменника, который рассчитан на 100% нагрузку. Предусмотрена установка сдвоенного насоса, компенсирующего потерю уровня давления. Подпитка системы отопления осуществляется от обратного трубопровода тепловых сетей.

Данная тепловая станция может быть дополнительно оснащена узлом горячего водоснабжения, счетчиком, а также другими необходимыми узлами и агрегатами.

ИТП для ГВС

ИТП (индивидуальный тепловой пункт) — схема независимая, параллельная и одноступенчатая. В комплект входят два пластинчатых теплообменника, каждый из которых рассчитан на 50% нагрузки. Также существует группа насосов, предназначенных для компенсации падения давления.

Дополнительно тепловая установка может быть укомплектована узлом системы отопления, счетчиком и другими необходимыми узлами и агрегатами.

ИТП для отопления и горячего водоснабжения

В этом случае работа индивидуального теплового (ИТП) организована по независимой схеме.Для системы отопления предусмотрен пластинчатый теплообменник, который рассчитан на 100% нагрузку. Схема горячего водоснабжения автономная, двухступенчатая, с двумя пластинчатыми теплообменниками. Для компенсации падения давления устанавливается группа насосов.

Питание системы отопления осуществляется с помощью соответствующего насосного оборудования от обратного трубопровода тепловых сетей. Подача горячей воды осуществляется из системы холодного водоснабжения.

Дополнительно ИТП (индивидуальный тепловой пункт) укомплектован счетчиком.

ИТП для отопления, горячего водоснабжения и вентиляции

Тепловая установка подключена по независимой схеме. Для системы отопления и вентиляции используется пластинчатый теплообменник, рассчитанный на 100% нагрузку. Схема горячего водоснабжения автономная, параллельная, одноступенчатая, с двумя пластинчатыми теплообменниками, рассчитанными на 50% нагрузки каждый. Компенсация понижения уровня давления осуществляется с помощью группы насосов.

Питание системы отопления осуществляется от обратного трубопровода тепловых сетей.Горячее водоснабжение подается от холодного

.

Индивидуальный тепловой пункт

Домовладельцы знают, какая часть счетов за коммунальные услуги составляет стоимость теплоснабжения. Отопление, горячая вода, что определяет комфортное существование, особенно в холодное время года. Однако не все знают, что эти затраты можно значительно снизить, что необходимо для перехода на индивидуальные тепловые пункты (ИТП).

Недостатки центрального отопления

Традиционная схема централизованного теплоснабжения — от центральной котельной на магистралях, теплоноситель подается в централизованные тепловые пункты, где и распределяется по внутренним трубопроводам потребителям (зданиям и домам).Контроль температуры и давления теплоносителя осуществляется в оперативном режиме, в центральном котле едиными значениями для всех зданий.

Возможные тепловые потери на дороге, когда одинаковое количество теплоносителя передается в здание, находящееся на разном расстоянии от котла. Кроме того, в архитектуре района типично строения разной высоты и дизайна. Поэтому одинаковые параметры теплоносителя на выходе из котла не подразумевают одинаковые входные параметры теплоносителя в каждом здании.

Использование ИТП стало возможным за счет изменения схемы регулирования отпуска тепла. Принцип работы ИТП основан на том, что регулируемое тепло вырабатывается непосредственно на входе теплоносителя в здание, исключительно и индивидуально для него. Данное отопительное оборудование имеет автоматизированный индивидуальный тепловой пункт в подвале дома на первом этаже или отдельно стоящем строении.

Принцип работы и тд. FORTH

Индивидуальный тепловой пункт — это совокупность оборудования, которое используется для учета и распределения тепловой энергии и теплоносителя в системе отопления конкретного потребителя (здания).ИТП подключен к узловой магистрали городской сети тепло- и водоснабжения.

Работа ЕТС построена по принципу автономности: в зависимости от температуры наружного воздуха аппарат изменяет температуру теплоносителя в соответствии с рассчитанными значениями и подает ее в систему отопления дома. Потребитель больше не зависит от длины магистральных и вспомогательных трубопроводов. Но сохранение тепла полностью зависит от пользователя и зависит от технического состояния здания и методов сохранения тепла.

Индивидуальные теплообменники имеют следующие преимущества:

• независимо от продолжительности обогрева могут обеспечить одинаковые варианты обогрева для всех потребителей,
• возможность обеспечить индивидуальный режим (например, медицинские учреждения),
• нет проблем потери тепла на отопление, а не потери тепла, зависят от содержания дома домовладельцем.

В состав ИТП входят системы горячего и холодного водоснабжения, отопления и вентиляции.Конструктивно и так FORTH представляет собой набор устройств: коллекторы, трубопроводы, насосы, различные теплообменники, контроллеры и датчики. Это сложная система, требующая настройки, обязательной профилактики и обслуживания, техническое состояние и т.д. FORTH напрямую влияют на поток тепла. On и так FORTH регулируется такими параметрами, как давление теплоносителя, температура и расход. Этими параметрами может управлять Менеджер, кроме того, данные передаются в диспетчерскую службу систем отопления для учета и контроля.

Помимо прямого распределения тепла, FORTH и так помогает учесть и оптимизировать затраты на потребление. Комфортные условия для экономного расходования энергоресурсов, что является основным преимуществом использования и так FORTH.

, сервис «translate.yandex.ru»

.

• • «»
• • «»
• • «»
  • —

ру

UA

EN

• ,

+38 (04563) 9-11-12 +38 (04563) 3-39-79

2013 укринтерм.com.ua. .
«-»

.

Сравнительная оценка концепций автоматизации для систем водного хозяйства

Транскрипция

1 Информационный документ Сравнительная оценка концепций автоматизации для систем водоснабжения Инструменты для оптимизации затрат в течение жизненного цикла Содержание 1. Введение 2. Возможности оптимизации энергоэффективности на примере электричества на станциях очистки сточных вод 3.Инструменты для оценки затрат жизненного цикла альтернативных технологий 4. Оптимизация затрат жизненного цикла за счет модификации существующих систем автоматизации на очистных сооружениях 5. Сравнение различных приводных технологий для водоочистных сооружений 6. Автоматизация фильтров с твердым слоем в особых условиях 7. Когда стоит автоматизация децентрализованных водосборных бассейнов для дождевой воды? 8. Резюме

2 1.Введение Энергоэффективность и оптимизация конкретных производственных затрат — важные коммерческие и бизнес-задачи, с которыми мы вынуждены сталкиваться по разным причинам. На этапе инвестирования энергоэффективные технологии зачастую дороже традиционных. Однако меры по повышению эффективности и снижению затрат жизненного цикла (LCC) на протяжении всего жизненного цикла производственного предприятия обычно окупаются. Ожидаемые общие затраты на производственные предприятия в течение их жизненного цикла, который может составлять до 25 лет (рисунок 1) для муниципальных водоочистных сооружений и технологических установок, могут значительно варьироваться в зависимости от конструкции установок, а также компонентов и систем автоматизации. используемый.Вариант системы или автоматизации с наименьшими инвестиционными затратами не всегда является лучшим коммерческим решением на протяжении всего жизненного цикла системы с учетом общих затрат на жизненный цикл. CAPex * OPex * Управление производством Управление процессом Инвестиционные затраты Жизненный цикл системы Инжиниринг Закупки Монтаж IBS ERP cmms DC5 Эксплуатация и техническое обслуживание Полевое управление активами Техническое обслуживание и эксплуатационные расходы * Капитальные затраты ** Операционные расходы ERP Система планирования ресурсов предприятия CMMS Компьютеризированная система управления техническим обслуживанием DCS Распределенная Система управления Услуги по закупкам Инжиниринг Монтаж IBS Месяцы Месяцы Недели Месяцы Недели, дополнительный Срок службы до 25 лет Рис. 1: Схематическая диаграмма затрат на жизненный цикл производственных предприятий.Поэтому недостаточно только учитывать инвестиционные затраты при оценке альтернативных технологий, поскольку это может привести к неправильным выводам при попытке уменьшить LCC. В настоящее время инвестиционные решения часто принимаются исключительно на основе инвестиционных затрат, даже несмотря на то, что правила государственных закупок требуют, чтобы LCC и энергоэффективность также учитывались при оценке альтернативных технологий. Однако на практике это не всегда так. 2. Потенциал для оптимизации эффективности использования электроэнергии на станциях очистки сточных вод. Потери возникают на различных участках цепочки потока энергии, от производства первичной энергии до преобразования электрической энергии в тепловую, кинетическую, потенциальную энергию и т. Д.Например, при транспортировке энергии по трубопроводам или при преобразовании первичной энергии в электрическую на электростанциях. Наибольший потенциал повышения энергоэффективности заключается в реальных технологических процессах и производственных процессах [1]. Авторское право 2014, Festo AG & Co. KG 2

3 Первичная энергия Транспортировка Генерация Передача, распределение Перерабатывающая промышленность Обрабатывающая промышленность Потенциал используется не в полной мере! Более эффективное сжигание Повышенная пропускная способность трубопровода Производство первичной энергии Более эффективное сжигание Меньше потерь в сети, более эффективные подстанции Повышенная производительность процесса Более эффективные компоненты, более четкое представление о системе Первичная энергия Морской транспорт Автоматизация энергосистемы Эксплуатация сети Автоматизация процессов Автоматизация производства Потенциальное повышение эффективности промышленных процессов особенно высокий Источник: ABB Group, ZVEI.Результат без мер Результат с мерами Рисунок 2: Потенциал повышения энергоэффективности [1]. Потенциал может быть использован с помощью различных мер, таких как: — использование энергоэффективных отдельных компонентов (например, энергоэффективных двигателей); — систем автоматизации, которые позволяют эксплуатировать установки в соответствии с соответствующими требованиями (например, подача кислорода в очистные сооружения. в зависимости от фактической нагрузки загрязнения) — Модифицированные конструкции технических систем (см. также следующие примеры). Другие характеристические значения из исследования 2006 года, проведенного Федеральным департаментом окружающей среды, демонстрируют огромный потенциал возможностей повышения эффективности на примере муниципальных очистных сооружений [ 2].В среднем муниципальные очистные сооружения потребляют 4 400 ГВтч, что соответствует — 0,7% национального потребления электроэнергии, — 20% потребления электроэнергии муниципалитетами и — эквивалентно 3 миллионам тонн CO2. Крупнейшими потребителями энергии на очистных сооружениях являются: — Оборудование для повышения давления — Насосы и мешалки — Обработка осадка. Как правило, есть два пути повышения энергоэффективности на очистных сооружениях. С одной стороны, согласно [2], производство ферментационного газа и преобразование его в электричество дает прибл.865 ГВтч (примерно 20% от общего потребления) на самих станциях. Этот потенциал определенно можно расширить. С другой стороны, возможности экономии электроэнергии эксперты оценивают до 20%. Если мы сравним это с увеличением производства энергии из ферментационного газа, становится ясно, что меры по повышению энергоэффективности могут достичь того же результата, что и удвоение выработки электроэнергии за счет преобразования ферментационного газа в электричество. Это показывает, что энергоэффективность окупается.В то же время это показывает, что существует необходимость в использовании систем энергомониторинга. Оптимизировать можно только то, что можно измерить. Только постоянно отслеживая влияние мер по повышению энергоэффективности, мы можем добиться большего понимания и постоянного осознания эксплуатационным персоналом темы энергоэффективности. Поэтому решающее значение имеет более активная и, в частности, более последовательная работа в направлении повышения энергоэффективности и оптимизации LCC. Авторское право 2014, Festo AG & Co. KG 3

4 3.Инструменты для оценки LCC альтернативных технологий В настоящее время все еще существуют существенные препятствия, мешающие принятию / внедрению методов оценки мер по минимизации LCC при принятии инвестиционных решений, особенно в сфере закупок в государственном секторе. К ним относятся: — своего рода образ мышления, который означает, что возможные новые и более эффективные технологии не включаются в процесс планирования. Когда дело доходит до оптимизации затрат на проектирование, обычно используются традиционные решения, с которыми инженеры и операторы знакомы.- Отсутствие опыта оценки альтернативных технологий. От операторов водоочистных сооружений редко требуется принятие инвестиционного решения. Часто необходимость принимать такие решения возникает только раз в пять лет. В результате практически отсутствует опыт оценки альтернативных технологий, а знакомство с методами оценки альтернативных технологий является очень сложным для шагов, которые предпринимаются редко. Это означает, что рабочая нагрузка обычно не решается; вместо этого используются знакомые процессы, а оценка производится исключительно на основе инвестиционных затрат.- Отсутствие системы стимулов для оптимизации заводских технологий. Услуги по планированию оплачиваются в соответствии с установленной системой оплаты, которая основана на общих инвестиционных затратах. Установленные системы сборов в настоящее время не стимулируют продвижение инвестиций в энергоэффективность и оптимизацию LCC, что, в свою очередь, ведет к формированию менталитета. В целях содействия внедрению энергоэффективных технологий и концепции LCC в тендерные процессы, особенно в государственных органах, ZVEI (Немецкая ассоциация производителей электрического и электронного оборудования) вместе с консультантами Deloitte разработали удобный инструмент, который иллюстрирует в прозрачной форме все виды альтернативных технологий в отношении энергоэффективности и LCC и сравнивает их с финансовой точки зрения за определенный период.Основными особенностями этого инструмента на основе Excel являются следующие: — Отображение полного жизненного цикла завода, от этапа проектирования, монтажа и эксплуатации до этапа демонтажа — Учет всех соответствующих экономических факторов затрат, таких как персонал, материалы , энергия, внешние услуги, финансирование и т. д. — Возможность систематического рассмотрения и анализа выбранных основных и вторичных категорий затрат — Возможность настройки функций, позволяющих проводить сравнение на ключевую дату, например ставка дисконтирования — оценка с использованием справочных данных с соответствующими графическими изображениями Copyright 2014, Festo AG & Co.КГ 4

5 1 Этап установки 2 Этап эксплуатации 3 Этап эксплуатации Оценка Устройство для графики Экономическое сравнение MILL. EUR Автоматизация насосной станции, обратный клапан по сравнению с решениями с задвижкой, обратным клапаном Инвестиционный проект I Инвестиционный проект II Производительность на систему Количество координатных характеристик системы Срок службы (лет) Фаза установки (лет) Фаза эксплуатации (лет) Фаза демонтажа ( лет) Количество повторений координировать продолжительность проекта Срок службы на протяжении проекта (лет) Ставка дисконтирования Денежная стоимость затрат жизненного цикла для разовой реализации проекта (евро) Денежная стоимость затрат жизненного цикла на время реализации проекта (евро) ) Годовой доход (евро) Рисунок 3: Экран ввода и представление результатов инструмента ZVEI на основе Excel для оценки альтернативных технологий с точки зрения энергоэффективности и LCC.Основным преимуществом этого инструмента является то, что он не только учитывает отдельные компоненты (приводы с регулируемой скоростью, энергоэффективные приводы и т. Д.), Но также дает возможность провести всестороннее исследование совершенно различных мер на предприятии и оценить их в денежном выражении. условия в течение данного жизненного цикла. 4. Оптимизация LCC и повышение энергоэффективности станции очистки сточных вод Бёблинген-Зиндельфинген. На примере станции очистки сточных вод Бёблинген-Зиндельфинген показано, как можно модернизировать установки на практике и какую пользу это приносит оператору.Станция очистки сточных вод очищает сточные воды 250 000 жителей. Помимо стадий механической и биологической очистки и обработки осадка, в качестве дополнительной фазы очистки была добавлена ​​стадия флокуляционной фильтрации ниже по потоку для улучшения качества воды реки Швиппе. Перед этой стадией флокуляционной фильтрации был введен процесс обработки активированным углем для устранения большей части микрозагрязнений. Авторское право 2014, Festo AG & Co. KG 5

6 Рис. 4. Система капельного фильтра.Показанная ниже конфигурация была реализована в центральной насосной системе станции очистки сточных вод Бёблинген-Зиндельфинген. После первичной очистки сточные воды перекачиваются в семь капельных фильтров (Рисунок 4). Это осуществляется с помощью шести центробежных насосов, установленных в насосном погребе. Из них, в зависимости от загрузки производственных мощностей, работают от трех до пяти насосов, а один насос остается резервным. Характеристики каждого насоса: номинальная мощность 90 кВт, номинальное напряжение 400 В, производительность насоса 500 л / с при напоре насоса 8-9 м.Номинальный размер линии давления DN350. Конструкция насосного агрегата по умолчанию до модификации была следующей (Рисунок 5): Золотниковый насос — Обратный клапан — Золотник — Золотник — Насос — секция трубы — Пневматический золотник Рис. 5: Принципиальная схема насоса Рис. 6: Принципиальная схема конфигурации насоса до модификации. комплектация после доработки. Ситуация до модификации характеризовалась: — частыми перепадами давления и, соответственно, потерями энергии через обратный клапан — уменьшением эффективного диаметра трубопровода за счет заслонки в объемном потоке — гидроударами при закрытии заслонки с соответствующими колебаниями Система трубопроводов — Образование газа перед заслонкой при длительном простое насоса.Это предотвращает автоматическое открытие обратного клапана, и его приходится открывать вручную. — Требуются большие усилия по установке из-за индивидуальных устройств безопасности, необходимых для движущихся частей обратного клапана. Опыт показывает, что срок службы обратных клапанов составляет ок. 12 лет. Однако постоянного износа не наблюдается, т.е. возникающие протечки не обнаруживаются. Авторское право 2014, Festo AG & Co. KG 6

7 Поскольку обратный клапан подлежал замене, общая конфигурация была пересмотрена с технологической точки зрения.В результате пневматическая автоматизация существующей ножевой задвижки полностью заменила функцию обратного клапана (Рисунок 6). Был установлен дополнительный резервуар давления воздуха, чтобы обеспечить достаточный резерв для срабатывания ножевой задвижки даже в аварийных ситуациях. Измененная конфигурация насоса позволит в будущем избежать вышеупомянутых недостатков первоначальной установки. В то же время увеличивается срок службы. Преимущества энергоэффективности также значительны.В целом — ежегодно экономится 2% от общего потребления электроэнергии очистными сооружениями. — Ежегодно экономится 4% от общего потребления электроэнергии насосами. — Инвестиции: o Минимум 18 000 евро на замену обратных клапанов на новый. o Прибл. 25 000 евро за модификацию, как описано (Рисунок 7). — Экономия затрат на электроэнергию составляет ок. 11 300 евро в год. — Таким образом, окупаемость менее одного года. — По оценке оператора, можно сэкономить до 10% годовой энергии насоса за счет более благоприятных условий гидравлической системы.Рисунок 7: Насосный агрегат после модификации. Кроме того, вся компоновка насосного агрегата (Рисунок 7) намного яснее. Это также экономит место и значительно снижает уровень шума. Поскольку ножевые задвижки плотно закрываются, во время работы больше нет необнаруженных утечек. Авторское право 2014, Festo AG & Co. KG 7

8 5. Сравнение различных технологий приводов для очистки воды (Ассоциация водоснабжения Кляйне-Кинциг) Брауншвейгский университет сравнил различные технологии приводов для новой подсистемы Ассоциации водоснабжения Кляйне-Кинциг [3].В ходе исследования технология электрического привода сравнивалась с технологией пневматического привода на основе типичных параметров для этой установки. Секция первичной очистки состоит из восьми фильтровальных бассейнов, расположенных на двух уровнях. Каждый фильтрующий резервуар оборудован семью клапанами открытия / закрытия и одним регулирующим клапаном. Частота переключения клапана очень низкая, иногда всего 1 / день. В исследовании были приняты во внимание следующие параметры на отдельных этапах жизненного цикла завода: — Затраты на закупку и установку o Инжиниринг проекта o Закупки o Сборка и ввод в эксплуатацию — Фаза утилизации o Затраты на энергию o Затраты на осмотр и техническое обслуживание, затраты на ремонт — Демонтаж и утилизация Затраты Рисунок 8: Станция очистки воды Kleine Kinzig Ключевым моментом при изучении затрат жизненного цикла станций является функциональное разграничение изучаемой системы.В приведенном выше примере предполагается, что установка будет продолжать работать даже во время сбоев питания. Для этой цели при сравнении использовался соответствующий аварийный источник питания. Завод был тщательно осмотрен с точки зрения ожидаемых затрат на проектирование и монтаж. Был выполнен подробный инженерный план вместе с расчетами длины кабеля и труб, необходимой инфраструктуры, определения местных распределительных сетей и т. Д. Copyright 2014, Festo AG & Co. KG 8

9 Денежная стоимость затрат жизненного цикла на время проекта Затраты жизненного цикла (денежная стоимость) Инвестиционный проект I Инвестиционный проект II Этап установки Эксплуатация Этап деинсталляции Рисунок 9: Сравнение LCC (в евро) за период 25 лет o Инвестиционный проект I: Технология пневматического привода o Инвестиционный проект II: Технология электрического привода Сравнение LCC (Рисунок 9) за период 25 лет для этого завода показывает, что — эксплуатационные расходы, включая затраты на техническое обслуживание, намного менее значительны, чем инвестиционные затраты — затраты на электрическую и пневматическую энергию незначительны для установок с достаточно низкими частотами коммутации.Обратите внимание, что эти результаты отражают ситуацию только на данном заводе. Хотя, безусловно, можно передать результаты растениям с аналогичными характеристиками, они не применимы к растениям с другими характеристиками, поскольку другие параметры могут играть гораздо более важную роль. Потребление энергии в исследуемой установке незначительно из-за низкой частоты переключения клапанов. Таким образом, затраты на этапе эксплуатации намного ниже инвестиционных затрат.По крайней мере, последнее утверждение не применимо к производственным инженерным системам, поскольку они имеют гораздо более высокое отношение затрат на энергию к инвестиционным затратам. Поэтому результаты не могут быть переданы автоматически. Авторское право 2014, Festo AG & Co. KG 9

10 6. Автоматизация фильтров с твердым слоем в особых условиях. Неподвижные фильтры открытой или закрытой конструкции являются важной частью водоподготовки на водоочистных сооружениях и очистных сооружениях.Они удаляют мутные и не поддающиеся биологическому разложению вещества, а также смягчают, понижают кислотность или укрепляют воду. В зависимости от поставленной задачи заполняющий материал может состоять из песка, гравия, гидроантрацита или активированного угля в один или несколько слоев. Для управления фильтром с неподвижным слоем обычно требуется от пяти до восьми технологических клапанов (Рисунок 10). Из них до трех работают в режиме управления с обратной связью, а остальные работают в режиме открытия / закрытия. Основными типами используемых клапанов являются поворотные дисковые затворы с концентрическими пластинами или клапаны с двойным смещением, с годичными поршневыми клапанами, используемыми в качестве регулирующих клапанов на выходе из фильтра.В случае открытой конструкции и большого бассейна для входа и для отвода шлама часто требуются задвижки без корпуса или заслонки. Пневматика предлагает более широкие возможности для управления технологическими клапанами. С помощью пневматики можно принудительно управлять функциями, важными для безопасности, в зависимости от рабочей ситуации. В частности, это относится к работе технологических клапанов в случае сбоя питания, когда нет аварийного генератора энергии. Регулирующий клапан (Рисунок 11) на выходе из фильтра оснащен пневмоприводом и электропневматическим позиционером.Позиционер постоянно сравнивает целевой сигнал с фактическим положением неполноповоротного привода в режиме замкнутого контура и соответствующим образом реагирует. Любые отклонения могут автоматически вызвать сообщение об ошибке и аварийную остановку. В случае сбоя питания предварительно определенное безопасное положение технологического клапана может предотвратить непредвиденные условия процесса. Рисунок 10: Структура фильтра с твердым слоем. Рисунок 11: Регулирующий клапан. Но как можно управлять фильтром с твердым слоем, если источник питания недостаточно надежен? Однако это часто бывает с проектами водоочистных сооружений в развивающихся странах.К этому добавляются особые требования, такие как: — Быстрая сборка и настройка даже при o недостаточном электроснабжении o недостающих деталях, например системы управления — Ручное управление через панели управления только со сжатым воздухом o В аварийных ситуациях (например, пропадание напряжения) o При отложенной установке / доставке (например, система управления) — Надежное решение для цепей управления без высоких требований к техническому обслуживанию — Экономия в течение жизненного цикла систем , т. е. в инвестиционных расходах, а также в расходах на эксплуатацию и техническое обслуживание Copyright 2014, Festo AG & Co.КГ 10

11 Работа только с пневматическими исполнительными элементами дополнительно требует изменения принципа срабатывания и управления регулируемой заслонкой на выходе из фильтров песчаного слоя. Традиционное приведение в действие с помощью электропневматического позиционера здесь невозможно, так как оно не отвечает требованиям оператора по эксплуатации системы без электрического / электрического управления.Функция управления была отображена близко к процессу в программном обеспечении системы управления. На рисунке 12 показана измененная структура схемы управления, которая, помимо вышеупомянутого преимущества простой эксплуатации без систем управления / электричества, также предлагает другие преимущества с точки зрения: — меньших капиталовложений и, следовательно, затрат на жизненный цикл — более низких требований к качеству сжатого воздуха — управления заслонка может перемещаться быстрее Принцип традиционного управления Ethernet Fieldbus Принцип изменения управления Ethernet Fieldbus ma ma Ma ma Контролируемая переменная Обратная связь по положению Обратная связь по положению Рисунок 12: Изменение в структуре цепи управления.7. Когда стоит автоматизация децентрализованных резервуаров для сбора дождевой воды? В резервуарах для сбора дождевой воды накапливается вода после сильных дождей, чтобы предотвратить перегрузку очистных сооружений в исключительных условиях. Эти бассейны часто не автоматизированы. В этом разделе освещается проблема с учетом различных типов электроснабжения и автоматизации, а также даются советы о том, когда энергонезависимые поставки электроэнергии имеют экономический смысл. Помимо этих общих соображений, существуют также особые требования к выбору и проектированию решений автоматизации.Это могут быть, например, экономические критерии для автоматизации децентрализованных компонентов завода и их интеграции в сеть завода, когда энергоснабжение недоступно из-за децентрализованного расположения завода (например, резервуары для сбора дождевой воды в системах управления водными ресурсами) или когда энергоснабжение может осуществляться только по экономически невыгодной цене. Авторское право 2014, Festo AG & Co. KG 11

12 7.1 Энергетически автономная автоматизация децентрализованных бассейнов перелива дождевой воды Резервуары для сбора дождевой воды собирают излишки воды во время сильных дождей (поверхностные или канализационная система) и защищают очистные сооружения и естественные водотоки от перегрузки. Когда очистные сооружения снова набирают достаточную мощность, накопленная вода подается на очистные сооружения для очистки. По историческим причинам или из-за того, что они находятся в местах, где отсутствует экономичное подключение к общественной сети энергоснабжения, они часто работают только с механическими регуляторами потока.Эта технология имеет несколько недостатков с точки зрения оперативного управления, например: abcdefg Проверка работы системы на месте после загрузки системы Специальная промывка требует ручного вмешательства на месте. координация Отсутствует информация о текущем уровне воды и других параметрах водосборного бассейна. Эксплуатация бассейнов в сети очистных сооружений в целом довольно сложна по сравнению с автоматизированными системами. Визуальный мониторинг с помощью удаленных устройств (например.грамм. веб-камеры) невозможно. Данные об осадках и количестве воды в бассейнах отсутствуют. Учитывая эти факторы и текущее состояние технологий, было бы целесообразно автоматизировать эти установки. Для этого требуются электрические и пневматические источники питания, которые можно подключать к установке различными способами. Эти формы энергии можно производить децентрализованно, используя возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия. Или электричество можно получить, подключившись к общественным сетям энергоснабжения.Коммуникационный модуль Общая система Источник энергии Контроллер заряда Блок управления Приводы Электроаккумулятор Пневматический накопитель Рис. 13: Энергетически автономная концепция автоматизации для водослива дождевой воды на юге Германии. Этапы проектирования системы автоматизации завода (Рисунок 13) были следующими: — Определение требований оператора к частоте переключения и времени работы установки, при необходимости без выработки энергии (например, в ночное время) — Определение размеров хранилища энергии (батареи и сжатый воздух) в соответствии с этими требованиями — требуемая выработка электроэнергии (размер солнечных панелей и т. д.)) было определено с учетом географических данных местоположения и соответствующих метеорологических данных — Подключение установки к главной системе управления очистными сооружениями через GSM. Солнечная энергия используется для выработки электроэнергии, которая частично преобразуется компрессорами в пневматическую энергию. Энергия накапливается в устройствах накопления энергии и предоставляется по мере необходимости для операций переключения, сигнализации или функций мониторинга. В случае сбоя подачи энергии от возобновляемых источников энергии встроенная аварийная функция гарантирует, что золотниковые клапаны могут работать еще несколько раз.Авторское право 2014, Festo AG & Co. KG 12

13 С помощью GSM-модема можно удаленно управлять и контролировать всю систему из диспетчерской станции очистки сточных вод. Регистратор данных непрерывно записывает состояние заряда аккумуляторов и документирует процесс зарядки и соответствующие параметры установки. Также контролируется время работы воздушных компрессоров.Таким образом, утечки, сбои в электроснабжении и другие неисправности могут быть быстро обнаружены и устранены. Задвижки управления выходным потоком приводятся в действие пневматическими линейными приводами, некоторые из которых оснащены позиционерами. Преимуществами энергонезависимой автоматизации этих децентрализованных устройств являются: — Экономия инвестиционных затрат на подключение к сети электроснабжения общего пользования — Централизованное управление и мониторинг, то есть экономия затрат на ручное управление и мониторинг, — Непрерывный мониторинг установки и система автоматизации — Избежание всех недостатков ag (см. выше).7.2 Оценка затрат жизненного цикла: сравнение работы водосборных бассейнов для дождевой воды Реализация концепции автономного электроснабжения (вариант а) по сравнению с подключением к коммунальной электросети (вариант б) Разница между этими двумя вариантами заключается в способе вырабатывается электричество. Это означает, что необходимо сравнить следующие затраты: — Вариант а: солнечные панели, контроллер заряда, накопление электроэнергии vs — Вариант б: прокладка кабелей до следующей точки подключения к электросети (низкий уровень напряжения), шкафы коммутации для энергии Распределение на предприятии Результаты (рис. 14) показывают предельные затраты, до которых кабельное соединение оказывается более рентабельным, чем энергонезависимое решение автоматизации.Например, если ближайшая точка подключения к электросети находится на расстоянии 400 м, а ожидаемые затраты на прокладку превышают 50 евро / м, решение для солнечной энергии дешевле, чем подключение к коммунальной сети в течение 20 лет. Предельные затраты на кабельную перемычку Затраты на подключение / м Расстояние между подключениями [м] Рисунок 14: Предельные затраты на прокладываемый низковольтный кабель. Авторское право 2014, Festo AG & Co. KG 13

14 7.2.2 Реализация концепции автономного электроснабжения (вариант a) по сравнению с продолжением ручного управления установкой (вариант b). Разница между этими двумя вариантами заключается в технологии и, следовательно, в ручной работе, необходимой после сильных дождей. Следовательно, необходимо сравнить следующие затраты: — Вариант а: все инвестиционные и эксплуатационные расходы децентрализованного производства электроэнергии по сравнению с — Вариант b: ручное вмешательство для регулярного мониторинга станции в случае сильного дождя Результаты (рисунок 15) позволяют быстро оценить будет сделано об экономической целесообразности энергонезависимой автоматизации переливного бассейна.Затраты накапливаются в течение 20 лет. Если исходить из предположения, что ни ежедневная плановая проверка с помощью дистанционного мониторинга, ни сообщения об ошибках не указывают на то, что функциональность резервуара для сбора дождевой воды нарушена, можно обойтись без плановой местной проверки в условиях сильного дождя. Однако вариант а включает затраты на 6 инспекций на объекте из расчета 50 евро / инспекция (персонал и другие расходы). Исследование показывает, что в течение 20 лет, если предположить, что будет проведено 25 инспекций на месте стоимостью 50 евро, затраты на неавтоматизированный завод будут выше.Помимо чисто денежных преимуществ, очевидно, что автоматизированная установка также имеет такие преимущества, как: — Возможна специальная промывка — Поступления из нескольких бассейнов в очистные сооружения легче координируются — Все параметры установки и долгосрочные тенденции автоматически записываются и могут использоваться для соответствующих исследований и оценок местных условий и инфраструктуры. Вариант a: 6 проверок / a по 50 евро каждая Вариант b: 50 проверок / a по 50 евро каждая Вариант b: 25 проверок / a по 50 евро каждая Вариант b: 50 проверок / a по 100 евро каждый год Рисунок 15: Совокупные инвестиции а также расходы на обслуживание автоматизированного варианта (а) и различные исследования чувствительности для неавтоматизированного варианта (б).Параметры исследований чувствительности — это количество проверок в случае сильных дождей и связанные с этим затраты на проверки в год. 8. Резюме Повышение энергоэффективности и оптимизация LCC в будущем станет ключом к — Снижению выбросов CO2 — Снижению спроса на мощность электростанций — Повышению конкурентоспособности промышленного сектора Но прежде, чем потребление энергии можно будет оптимизировать, В первую очередь необходима картина текущего (эффективного) потребления энергии, поскольку знания создают осведомленность.В конце концов, можно оптимизировать только то, что можно измерить. Прозрачное потребление энергии абсолютно необходимо на всех производственных предприятиях. Однако для того, чтобы двигаться дальше в направлении оптимизации LCC, нам необходимо изменить наше мышление и наши действия, отказавшись от концептуального мышления и сосредоточившись на более глубоком осознании того, что Copyright 2014, Festo AG & Co. KG 14

15 — Энергоэффективность и экономия не исключают друг друга — Энергоэффективность и оптимизация LCC окупаются — Исследования LCC являются неотъемлемым компонентом процесса планирования и проведения тендеров для инвестиционных проектов.Предпосылка инструмента, созданного ZVEI, заключается в том, что он устраняет любые существующие барьеры, которые не позволяют учитывать LCC в процессе планирования и принятия решений. Решения по оптимизации LCC можно сравнить друг с другом логически и методично. Это должно привести к сильному толчку к увеличению использования в будущем перспективных технологий, таких как автоматизация, основанная на энергоэффективности и LCC. Инструмент не ограничивается инвестиционными проектами государственного сектора, но может использоваться для проектов любого типа.Ссылки [1] ZVEI: Flyer Energieeffizienz rechnet sich! (Энергоэффективность платит), опубликовано в апреле 2011 г. [2] Umweltbundesamt (Федеральный департамент окружающей среды): исследование, Steigerung der Energieeffizienz auf kommunalen Kläranlagen (Повышение энергоэффективности муниципальных очистных сооружений), 2006 г. [3] Тобиас Бек: Entwicklung und Implementierung eines Konzeptes zur lebenszyklusorientierten Bewertung von Antriebstechniken für Industriearmaturen (Разработка и внедрение концепции оценки приводных технологий для промышленных технологических клапанов с ориентацией на жизненный цикл), дипломная работа, Технический университет Брауншвейга, май 2011 г. Контактные лица: Festo AG & Co.KG Управление сегментом Водоснабжение / сточные воды Армин Мюллер Промышленный сегмент DE Автоматизация процессов Тобиас Брукер Авторские права 2014, Festo AG & Co. KG 15

.