Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Автоматизация систем теплоснабжения малой и средней мощности по критерию энергосбережения

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработана и исследована математическая модель статического режима автоматизированной системы теплоснабжения. При определенных допущениях моделирование способа управления сводится к задаче определения эффективности предложенных способов регулирования системы теплоснабжения. В результате моделирования выявлено, что регулирование системы теплоснабжения позволяет не только поддерживать… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И
  • ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Актуальность темы исследования
    • 1. 2. Анализ состояния вопроса по теме исследования
      • 1. 2. 1. Уровень развития систем теплоснабжения
      • 1. 2. 2. Современное состояние вопроса автоматизации систем 26 теплоснабжения
    • 1. 3. Постановка задач исследования
  • ГЛАВА 2. СТАТИЧЕСКАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
    • 2. 1. Выявление резервов энергосбережения в системе теплоснабжения
    • 2. 2. Критерии энергосбережения в системе теплоснабжения
    • 2. 3. Алгоритмы управления автоматизированной системы теплоснабжения
    • 2. 4. Исследование математической модели в статическом режиме

Автоматизация систем теплоснабжения малой и средней мощности по критерию энергосбережения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темы

.

В климатической зоне Российской Федерации системы теплоснабжения занимают важное место. Они расходуют более половины первичных энергоресурсов.

Одним из эффективных направлений топливосбережения в энергоснабжении потребителей была и остается теплофикациякомбинированное производство электрической и тепловой энергии при минимальном расходе топлива.

В 1997 г. была разработана и утверждена постановлением Правительства РФ от 24.01.98 г. № 80 федеральная целевая программа «Энергосбережение России». Правительством РФ принято Постановление «О дополнительных мерах по стимулированию энергосбережения» от 15.06.98 г. № 588, на основе которого в некоторых регионах организована работа по повышению эффективности энергопотребления в федеральной бюджетной сфере.

В настоящее время отпуск тепла в котельных осуществляется в основном по отопительному температурному графику со срезкой при минимально необходимой температуре для установок горячего водоснабжения 70″ С. Такая форма графика предполагает, что установки горячего водоснабжения и приточной вентиляции, а также кондиционирования воздуха должны иметь автоматические регуляторы температуры. Распределение сетевой воды по тепловым пунктам без авторегуляторов возможно лишь при стабильном гидравлическом режиме тепловой сети.

Стабилизация гидравлического режима тепловой сети достигается установкой ограничительных устройств — диафрагм и сопел на тепловых пунктах потребителей, также в системе отопления для отдельно стоящих групп зданий в сельском хозяйстве устанавливают широко известные автоматизированные тепловые пункты, которые позволяют поддерживать температуру внутри помещений равной заданной по температурному графику, путем изменения расхода теплоносителя на отопление зданий. Но их применение приводит к постоянному изменению расходов теплоносителя у потребителя и изменению давления теплоносителя в трубопроводе, что приводит к неустойчивому гидравлическому режиму работы тепловых сетей.

В связи с этим встает задача повышения эффективности регулирования системы теплоснабжения при постоянно изменяющихся расходах теплоносителя у потребителей за счет обеспечения устойчивого гидравлического режима системы и максимального коэффициента полезного действия.

Указанные обстоятельства обуславливают актуальность указанной темы исследования.

Цель диссертационной работы. Разработка энергосберегающих способов управления системой отопления и горячего водоснабжения с математическим и аппаратным обеспечением данных способов.

Задачи исследования. Для достижения сформулированной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка энергосберегающего способа управления системой отопления.

2. Разработка энергосберегающего способа управления системой горячего водоснабжения.

3. Разработка статической и динамической модели системы теплоснабжения.

4. Синтез регулятора, алгоритма работы и структурной схемы автоматизированной системы теплоснабжения.

5. Разработка функциональных, принципиальных схем автоматизированной системы теплоснабжения при качественно-количественном регулировании.

Методы исследования. При решении поставленных в диссертационной работе задач использовались методы математического моделирования, методы численного интегрирования и аппроксимации функций, численные методы обработки результатов измерений, методы теории автоматического регулирования, элементы теории аналоговой, цифровой и вычислительной техники.

Научная новизна. Научную новизну проведенных в работе исследований определяют следующие основные результаты:

1. Разработан энергосберегающий способ автоматического регулирования системы отопления, позволяющий повысить эффективность регулирования системы, при постоянно изменяющихся расходах теплоносителя у потребителей за счет обеспечения устойчивого гидравлического режима.

2. Разработан энергосберегающий способ управления работой системы горячего водоснабжения, позволяющий повысить эффективность регулирования системы, при постоянно изменяющихся расходах жидкости у потребителей за счет повышения точности и надежности системы.

3. Разработаны математические статические и динамические модели для исследования процессов эффективности регулирования системы теплоснабжения;

4. В результате теоретических и экспериментальных исследований получены наиболее эффективные режимы работы сетевых насосов при изменении потребления теплоносителя потребителем.

Практическая ценность. Практическую ценность проведенных в работе исследований определяют следующие основные результаты:

1. Разработана методика расчета системы управления теплоснабжением.

2. Разработаны функциональная и принципиальные схемы системы теплоснабжения.

3. На основе проведенных исследований в рамках диссертационной работы, произведен подбор основного оборудования системы теплоснабжения в центральной системе отопления жилищно-коммунального хозяйства райцентра Калтасы, которое прошло успешное испытание.

Результаты исследования приняты к внедрению в муниципальном унитарном предприятии жилищно-коммунального хозяйства «Тепловые сети» райцентра Баймак, открытого акционерного общества «Башкоммунэнерго» Республики Башкортостан.

Апробация работы. Основные результаты исследований обсуждались и получили положительные оценки на восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (Уфа, БГАУ, 2003г) — Международной научно-практической конференции «Пути повышения эффективности АПК в условиях вступления России в ВТО» (Уфа, 2003 г.) — Всероссийской научно-технической конференции «Энергосбережение и энергоэффективные технологии» (Липецк, 2004г) — 110 научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов университета (Уфа, 2004г) — Всероссийской научно-практической конференции в рамках региональной выставки «Энергосбережение и энергоэффективные технологии» (Уфа, 2004г) — Научно-практической конференции «Автоматические системы контроля и учета отпуска тепловой энергии». (Уфа, 2006г) — I всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта развитие АПК» (Уфа, 2006г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, две работы в изданиях входящих в перечень ВАК, патент РФ на способ управления работой системы водоснабжения. Публикации отражают основное содержание работы и новизну технических решений.

Внедрение результатов работы. На основе проведенных в рамках диссертационной работы исследований результаты работы в виде методик, алгоритмов и программ в рамках автоматической системы теплоснабжения, с выполнением пусконаладочных работ, внедрены предприятием открытого акционерного общества «Башкоммунэнерго» в центральной системе теплоснабжения ПУЖКХ райцентра Калтасы. Также результаты диссертационной работы в виде математических моделей и программного обеспечения положены в основу при проектировании автоматической системы теплоснабжения райцентра Баймак.

Разработанный в рамках хозяйственного договора алгоритм работы автоматической системы отопления позволяет повысить эффективность работы системы отопления, обеспечить устойчивый гидравлической режим тепловой сети. Внедрение автоматической системы теплоснабжения позволяет добиться повышения качества регулирования проектируемых систем теплоснабжения, поддерживая требуемое давление у потребителя, экономию энергоресурсов до 20%.

Структура и содержание работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, библиографии, включающей в себя 110 наименований, и 9 приложений. Основное содержание работы изложено на 141 страницах текста.

Основные результаты и выводы диссертационной работы состоят в следующем:

1. Разработан и исследован способ автоматического регулирования системы отопления, который позволяет контролировать и поддерживать давление у потребителей в допустимых пределах, тем самым повысить эффективность регулирования системы отопления при постоянно изменяющихся расходах теплоносителя у потребителей, за счет обеспечения устойчивого гидравлического режима системы.

2. Разработан и исследован способ автоматического регулирования системы горячего водоснабжения, где определяется гидравлическое сопротивление сети отношением давления жидкости к расходу жидкости в трубопроводе, которое поддерживается в допустимых пределах, что позволяет повысить эффективность регулирования системы водоснабжения, при постоянно изменяющихся расходах жидкости у потребителей за счет повышения точности и надежности системы.

3. Разработана и исследована математическая модель статического режима автоматизированной системы теплоснабжения. При определенных допущениях моделирование способа управления сводится к задаче определения эффективности предложенных способов регулирования системы теплоснабжения. В результате моделирования выявлено, что регулирование системы теплоснабжения позволяет не только поддерживать гидравлический режим в тепловой сети в заданных пределах, но и путем уменьшения мощности насоса, а соответственно уменьшением потребления электроэнергии двигателем насоса экономить 15−20% электроэнергии.

4. Разработана и исследована динамическая модель системы теплоснабжения. С целью определения запаздываний в трубопроводе при изменении давления на входе, проведено исследование математической модели слабосжимаемой жидкости. В результате моделирования разработан алгоритм работы системы теплоснабжения.

5. Произведен синтез регулятора, алгоритма работы и структурной схемы автоматизированной системы отопления. При этом система отопления на несколько потребителей представляет собой объект регулирования с распределенными параметрами. Регулятор представляет собой регулятор с нечувствительной зоной и экстраполятором Смита.

6. Разработаны функциональные и принципиальные схемы автоматизированной системы теплоснабжения, основанные на измерении регулируемых параметров системы в контролируемых точках и регулировании системы теплоснабжения в соответствии с требованиями потребителей. При этом произведен выбор основных элементов системы автоматического регулирования.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Р.А., Белоусов В. Д., Немудров А. Г. и др. Трубопроводный транспорт нефти и газа. М.: «11едра», 1988. — 386с.
  2. В.А. Расчеты неустановившегося течения в открытых водотоках. М.: АН СССР, 1947. — 136 с.
  3. И.М., Лурье М. В., Юфин А. П. Гидравлика, часть 2. М.: МИНХ и ГП им. И. М. Губкина, 1976. — 120с.
  4. А.Е., Хоружий П. Д. Проектирование и расчет устройств водоснабжения. 2-е изд., перераб. и доп. — Киев: «Будивельник», 1981. — 192 с.
  5. С .Я., Теплофикация и тепловые сети. М.: Теплоэнергетика. — 1983. — 458с.
  6. Е.Ф., Горячее водоснабжение при теплофикации. Л.: Госстройиздат. 1961.- 289с.
  7. Н., Алгоритмы и структуры данных / Пер. с англ. М.: Мир, 1989.-320с.
  8. В. П. Фаликов B.C. Приборы и средства автоматизиции систем теплоснабжения зданий. М.: Стройиздат, 1987. — 302с.
  9. В.П. и др. Эксплуатация тепловых пунктов и систем теплопотребления: Справочник. М.: Стройиздат, 1988. — 623 с.
  10. А.А., Основы теории автоматического управления. М.: Энергия, 1965−1966.-480с.
  11. .И., Регулировка водяных тепловых сетей. М.: Госэнергоиздат, 1951. — 386с.
  12. В.Х., Канина Л. П. Поведение системы теплоснабжения при коротких замыканиях в главной схеме электрических соединений ТЭС. Электрические станции, 1999, № 2.
  13. И.П. Прикладная гидрогазодинамика. Л., Изд. ЛГУ, 1958.-337с.
  14. P., 11аузо P., Сопровождение программного обеспечения. М.: Мир, 1983.- 183с.
  15. В.И., Соколов Е. Я., Зингер П. М., Пути повышения надежности теплофикации в СССР. М.: Теплоэнергетика, 1982. — 396с.
  16. .Н. Переходные гидравлические процессы в тепловых водных сетях. В кн.: Теплофикация и централизованное теплоснабжение. -М.:ВТИ, 1974.-366с.
  17. Б. Н. Свинухов Б.И. Неустановившиеся гидравлические процессы в тепловых сетях. Электрические станции, 1972, № 10.
  18. .Н., Канина Л. П., Нестке К. и др. " Методы расчета нестационарных гидравлических режимов в тепловых сетях" Теплоэнергетика, 1981, № 7.
  19. В.К., Количественно-качественное регулирование тепловых сетей. М.: Госэнергоиздат, 1959. — 21 Ос.
  20. Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах Гос. изд. техн. — теоритич. лит. 1949. — 196с.
  21. В. А. Низамов Х.П. Практический опыт внедрения новой технологии противоаварийной защиты гидросистем водоснабжения жилищно-коммунального хозяйства. Новости теплоснабжения, 2003. № 8.
  22. В.К., Зимарев А. П., Степанов A.M., Масловский Е. К., Англо-русский словарь по вычислительной технике. М.: Русский язык, 1990. 488с.
  23. М., Шоу А., Гэннон Дж., Принципы разработки программного обеспечения. М.: Мир, 1982.-312с.
  24. И.Т., Исаев СЛ., Лурье М. В., Макаров С. П., Трубопроводный транспорт нефтепродуктов. М.: «Нефть и газ», 1999. — 299с.
  25. Л.П., Чапкина Г. А. Повышение системы теплоснабжения при кратковременных перерывах электроснабжения. Энергетик, 2003, № 5.
  26. Л.П., Защита тепловых сетей от недопустимых давлений. Автореферат диссертации. МИСИ, 1985. 40с.
  27. С.М. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции (издание 4-е, переработанное и дополненное). Книга 1-я, Киев, «Будивельник», 1976.-416с.
  28. Корпорация «Триол» документация. http://www.triolcorp.com/russ/tecsupport/downloadhtm.
  29. В.Л. Исследование переходных гидравлических процессов в сетях теплоснабжения: Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Новосибирск, 1982. 38с.
  30. И.С., Опыт эксплуатации тепловых сетей Ленинграда. Л.: Госэнергоиздат, 1962. — 291 с.
  31. Е.С., Новицкий П. В., Электрические измерения физических величин измерительные преобразователи / Учебное пособие для вузов. — Л.: Энергоатом и здат, 1983. -528с.
  32. Л.С., Вилькер Д.С, Шумилов П. П., Яблонский B.C. Гидравлика. Издание 2-е, М.-Л.-Н.: Госгоргеолнефтеиздат, 1934. 370 с.
  33. С. Б., Лажойе Ж., Язык программирования С++. Вводный курс / Пер. с англ. СПб. М.: 11евский диалект — ДМК Пресс, 2001. — 620с.
  34. Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: «Наука», 1987.803с.
  35. М. В. Полянская JI.B. Об одном опасном источнике волн гидравлического удара в нефте- и нефтепродуктопроводах. «Нефтяное хозяйство», № 8,2000. — 210с.
  36. М.В., Подоба Н. А. Модефикация теории Кармана для сдвиговых турбулентных течений. Доклады АН СССР, т. 279, № 3, 1984. -252с.
  37. М.В. Гидравлические расчеты перекачки дизельных топлив с антитурбулентными присадками. НТС «Транспорт и хранение нефтепродуктов», вып.5, 1996.-352с.
  38. И.Г., Теория устойчивости движения. М.- Л.: Гостехтеоретиздат, 1952.- 198с.
  39. В.И. и др. Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей. 2-е изд., иерераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1982. — 215с.
  40. Мультиконтроллер «Lonix». http://www.lonix.fi/rn/technical data. shtml
  41. Насосное оборудование «Wilo» документация. http://wilo.org.ua/cgi bin/downloads
  42. П.С., Проблемы энергетики на современном этапе ее развития. М.: Энергетика, 1970. — 396с.
  43. М.Ю., Тихонов А. Г., Гареев Р. А., Энергосберегающие технологии в системе отопления. Сборник докладов Всероссийской научно-технической конференции «Энергосбережение и энергоэффективные технологии 2004». — Липецк: ЛГТУ, 2004. — 180 с.
  44. М.Ю., Тихонов А. Г., Гареев Р. А. Автоматическое регулирование системы отопления. Ежемесячный научно-практический журнал «Энергетика наш регион» выпуск № 7−8 2004.
  45. М.Ю., Тихонов А. Г., Гареев Р. А., Максимов В. П. Энергосбережение путь повышения эффективности коммунальной энергетики. Ежемесячный научно-практический журнал «Энергетика — наш регион» выпуск № 10 2004.
  46. Г., Пиани Д., Цифровые системы автоматизации и управления. JI.: Невский диалект, 1997. — 492с.
  47. А.В., Шафер Р. В., Цифровая обработка сигналов / Пер. с англ. М.: Связь, 1979. — 392с.
  48. Патент № 524 044 Способ автоматического регулирования расхода тепла в системе центрального отопления здания. / Грудзинский М. М., В. И. Медведь. Опубл. 1976.
  49. Патент № 657 221 Способ регулирования системы отопления. / Гершкович В. Ф., Даниленко С. С., Нагорный Н. Д., Ферт А. Р. Опубл. 1979.
  50. Патент № 665 185 Способ автоматического регулирования отпуска тепла на отопление. / Соломатин В. П. Опубл. 1979.
  51. Патент № 1 260 460 Способ управления работой системы водоснабжения. Петросов В. А. Опубл. 1976.
  52. Патент № 1 477 856 Способ управления насосной станцией. Великанов Г. П. Опубл. 1983.
  53. Патент № 2 121 627 Замкнутая автономная система отопления. Миняев В. М., Поповкин B.C. Опубл. 1998.
  54. Патент № 546 760 Устройство для регулирования расхода тепла в системе центрального отопления здания. Грудзинский М. М., Медведь В. И. Опубл. 1977.
  55. Патент РФ № 2 284 394 Способ управления работой системы водоснабжения / Тихонов А. Г., Озеров М. Ю., Гареев Р. А., Максимов В. Г1. от 27.09.2006.
  56. JI.B. Исследование нестационарных процессов при изменении режима работы с центробежными насосами. Канд. дисс. МИНХ и ГП им. И. М. Губкина. М., 1965. — 324с.
  57. .П., Козаченко А. Н., Никишин В. И. Энергетика трубопроводного транспорта газов. М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2001. — 398с.
  58. Л.Г. Коэффициент гидравлического сопротивления при турбулентном течении вязко-пластичных жидкостей. Волгоград, Тр. Волгоград НИПИнефть, вып. 23, 1975. 90−96с.
  59. B.JI. Яненко Н. Н. Системы квазилинейных дифференциальных уравнений. М.: «Наука», Физматгиз, 1997. — 385с.
  60. Н.А. Ламинарные и турбулентные течения в трубах и каналах с подвижными стенками. Канд. дисс. М.: Моск. институт нефти и газа им. И. М. Губкина, 1989. — 366с.
  61. А.А. Введение в теорию разностных схем. М.: «Наука», 1977.-345с.
  62. А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. -М.: Энергоатомиздат, 1985.-292с.
  63. А.П. Автоматизация систем централизованного теплоснабжения. М.: «Энергия», 1974,272 с.
  64. .И. Исследование переходных гидравлических процессов в системах теплофикации. В кн.: Автоматика в строительстве. -М.: Тр. МИСИ, 1973, № 117.
  65. Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: «Наука», 1965.-386с.
  66. М.П., Методика статического расчета котельных агрегатов на вычислительных машинах, Научное сообщение, под ред. д-ра техн. наук проф. Дудникова Е. Г., 1962. 35 с.
  67. Л.Г., Основы автоматизации систем теплогазоснабжения и вентиляции. М.: Стройиздат, 1968. — 281 с.
  68. С.Д., Определение максимального напора при неустановившемся движении жидкости в системах централизованного теплоснабжения. М.: Энергетика, 1977. — 302с.
  69. Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. / Учебник для вузов. 6 изд., перераб. — М.: Издательство МЭИ, 1999. — 590с.
  70. Е.Я., Сафонова И. А., Моделирующее устройство для авторегулирования отопительной нагрузки. М.: Теплоэнергетика, 1974. -485с.
  71. Е.Я., Зингер Н. М., Канонович Ю. В., О схемах автоматизации абонентских установок. М.: Теплоэнергетика, 1980. — 420с.
  72. Солодовников., Теория автоматического регулирования -Техническая кибернетика. М.: Машиностроение, 1967. — 395с.
  73. Строительные нормы и правила СНиП 2.04.07−86 Тепловые сети. -М.: Минстрой России, 1996. 80с.
  74. Строительные нормы и правила СНиП П-33−75. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат, 1976. — 76с.
  75. И.М., и др. Наладка систем централизованного теплоснабжения: Справ.пособие. -М.: Стройиздат, 1979. 223с.
  76. Сю Д., Мейер А., Современная теория автоматического управления и ее применение / Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1972. — 220с.
  77. Торгово-строительная компания STKS. http://www.stks.ru/smi/autoteplop.htm.
  78. А.Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. -М.: «Паука», 1966.-724 с.
  79. Л.Г., Иванов А. И., Озеров М. Ю., Гареев Р. А. Энергосберегающие технологии в системе отопления и горячего водоснабжения. Научно-технический журнал «Энергосбережение и водоподготовка» выпуск № 4 август 2006.
  80. А.Г., Озеров М. Ю., Гареев Р. А., Максимов B.II. Энергосберегающий способ управления работой системы водоснабжения. Ежемесячный научно-практический журнал «Ростехнадзор наш регион» выпуск № 7,8 2005.
  81. У.Л. Неныотоновские жидкости. М.: «Мир», 1964.191с.
  82. Л.М. Справочник по автоматизации котельных. М.: Энергоиздат, 1978.-296с.
  83. B.C. Витальев В. П. Автоматизация тепловых пунктов. -М.: Стройиздат, 1989.-281с.
  84. А.А., Электрические системы автоматического регулирования. М.: Оборонгиз, 1957.-320с.
  85. А.В., Горячее водоснабжения. М.: Госстройиздат, 1957.266с.
  86. Л.С., Смирнов И. А., Оптимизация систем теплофикации и централизованного теплоснабжения. М.: Энергия, 1978. — 312с.
  87. С.Л. Неустановившееся течение в каналах и реках. В кн.: Некоторые новые вопросы механики сплошной среды. М.: 1938. — 154с.
  88. Я.З., Основы теории автоматических систем. М.: Наука, 1977.- 166с.
  89. И.Л. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. М.: ГИТТЛ, 1961.- 191с.
  90. С.А., Авервянов В. К., Темпель Ю. Я., Автоматизированные системы теплоснабжения и отопления. Л.: Стройиздат, 1987.-263с.
  91. Янг С. Алгоритмические языки реального времени / Пер. с англ. -М.: Мир, 1985, — 196с.
  92. Dodge D.W., Metzner А.В. Turbulent Flow of Non-Newtonian Systems.// AIChE Journal, № 2, pp. 189−204.
  93. Juds Scott M. Photoelektric Sensor and Controls Selection and Application- New York: Dekker, 1988.
  94. Kosko, Bart: Neural Networks and Fuzzy Systems A Dynamical Systems Approach to Machine Intelligence- Englewood Cliffs, Nj: Prentice Hall, 1990.
  95. Kuo, Benjamin C. Automatic Control Systems (7th edition) — Englewood Cliffs, Nj: Prentice Hall, 1995.
  96. Lewai A. Warmekraftwerke. I. Berlin: Verlag Technik, 1959.
Заполнить форму текущей работой