II Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2010

Целью работы является анализ существующей системы централизованного теплоснабжения города Мурманска для осуществления энергосбережения и исследование процессов, протекающих на участках производства, транспортировки и потребления тепловой энергии, с целью разработки математических моделей элементов системы.

Главным звеном на участках производства тепловой энергии является котлоагрегат, функциями которого является преобразование химической энергии топлива в тепловую энергию и передача этой энергии теплоносителю. В котлоагрегате происходит ряд физико-химических процессов, каждый из которых имеет свой КПД. Идеальный вариант эксплуатации котельной - ее непрерывная работа в диапазоне мощностей, определенном режимной картой. С изменением сезона существенно меняется нагрузка тепловых источников. Очевидно, что при этом должны меняться режимы работы теплосети и установленного оборудования центральных тепловых пунктов (ЦТП). При этом система централизованного управления теплоснабжением города должна эффективно решать задачи снабжения потребителей тепловой энергией в соответствии с утверждёнными договорами.

Системы централизованного теплоснабжения города Мурманска уникальны во многих отношениях. Они имеют двух линейную сеть трубопроводов, т.е. являются системами с замкнутой циркуляцией. При этом свойство саморегулирования у потребителей тепловой энергии отсутствует. В этой связи, случайный характер отбора тепловой энергии от источников потребителями пара и горячей воды приводит к сложным в динамическом отношении переходным процессам во всех элементах ТЭС. Поэтому одной из актуальных проблем на сегодняшний день является задача управления потоками тепловой энергии с учетом гидравлических характеристик как самих тепловых сетей, так и потребителей энергии.

Специфическая особенность города Мурманска состоит в том, что он расположен на холмистой местности. Минимальная высотная отметка 10 м, максимальная - 150 м. Поэтому тепловые сети имеют тяжелый пьезометрический график, вследствие чего на отдельных участках увеличивается вероятность возникновения аварий (разрывы труб). В связи с этим система автоматизированного управления ЦТП и насосными станциями должна своевременно реагировать на изменение параметров тепловой сети и осуществлять интеллектуальную информационную поддержку оператору для формирования оптимального задания объектам управления. С этой цель в работе были разработаны математические модели источников теплоснабжения, тепловых сетей и потребителей тепловой энергии, которые можно использовать для моделирования различных ситуаций, которые могут возникнуть в работе системы теплоснабжения города.

При решении задач локального управления в работе предложены алгоритмы нечёткого управления, осуществляющих настройку коэффициентов передачи регуляторов непрерывного управления объектами системы теплоснабжения в соответствии с уставками, задаваемыми локальными оптимизаторами. Эти уставки реализуются  в соответствии с заданными критериями качества управления. Разработанные критерии качества управления соответствуют основной цели управления - экономии топлива и электроэнергии на источниках - тепловых станциях и экономии энергии теплоноситетеля на ЦТП при выработке теплоносителей потребителям горячего водоснабжения и отопления в соответствии с графиком. На этом же уровне выполняются алгоритмы ситуационного управления, реализующие управляющие воздействия на объекты управления в классе: «ситуация - стратегия - действие». Принятие оператором-диспетчером управленческих решений в различных, в то числе и нештатных ситуациях, стало возможным только на основе реализации алгоритмов интеллектуальной поддержки. С этой целью на этапе ситуационного моделирования разработаны инструкции, которые позволяют оператору принимать управленческие решения в соответствии с утверждёнными нормативно - правовыми документами, определяющими действия оператора в различных ситуациях. Для решения этих задач используются программные средства SCADA-технологий.

Код для цитирования: Скопировать