Automatizarea punctelor termice

Automatizarea punctelor termice

Stadiul actual de automatizare a punctelor termice a atins un nivel ridicat de complexitate prin faptul ca rezolva atat conducerea locala a proceselor din fiecare punct termic, cat si conducerea intregului sistem de puncte termice dintr-o retea de termoficare.

Sistemul automat de conducere si supraveghere a proceselor dintr-un anumit numar de puncte termice este un sistem distribuit, cu functii distincte pentru automatizarea proceselor din punctele termice, pentru monitorizarea proceselor si supervizarea comenzilor, respectiv pentru citirea automata a contoarelor de energie termica. Un astfel de sistem complex de conducere a punctelor termice este, de fapt, un sistem SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), care este format din doua parti principale:

reglarea temperaturilor de lucru
din punctul termic;

monitorizarea si conducerea operativa a punctului termic impreuna cu citirea automata a contoarelor montate la scarile de bloc aferente punctului termic.

Functionarea in conditii optime a unui punct termic precum si a unei retele urbane de termoficare presupune urmarirea si corectarea in timp real a principalilor parametri: debite, presiuni, temperaturi, cantitati de caldura etc.

Rezultatul exploatarii unui astfel de sistem de conducere si supraveghere a punctelor termice consta in gestionarea mai eficienta a resurselor, a consumurilor energetice si a productiei la nivelul punctului termic, lucrul simplu si rapid cu clientii abonati (facturare automata).

1. Organizarea ierarhica a sistemului de conducere si supraveghere a punctelor termice

Sistemul de conducere si supraveghere a punctelor termice este organizat ierarhic pe trei niveluri.

Primul nivel este constituit din elementele primare care interactioneaza cu procesul. Acestea permit automatizarea locala a procesului, cat si preluarea si masurarea marimilor de interes din proces.

Componentele sistemului amplasate la acest nivel sunt urmatoarele:

traductoarele de temperatura, presiune, nivel si alte elemente de masurare/detectare;

. . elementele primare de executie, cum ar fi pompe de circulatie, de recir-culatie, de ridicare a presiunii, robinete de reglare cu doua sau cu trei cai;

contoarele de energie termica montate pe intrarea, respectiv iesirile punctului termic.

Al doilea nivel ierarhic cuprinde echipamentele de conducere automata locala a punctului termic si de achizitie a datelor din punctul termic. La acest nivel se deosebesc doua tipuri de echipamente:

controler specializat (CS) pentru procese termice care implementeaza algoritmii numerici de reglare si logica de comanda combinationala si secventiala;

echipamentul de achizitie a datelor (EAD) din punctul termic.

Tot aici are loc si gestionarea si centralizarea automata a datelor in vederea transmiterii la distanta catre dispecerul de zona.

Al treilea nivel ierarhic este reprezentat de dispecerul de zona, prevazut cu mai multe calculatoare PC, unde se vor concentra toate informatiile solicitate de la fiecare punct termic. Pe langa functia de monitorizare, dispecerul de zona are si rolul de supervizare si conducere operativa de la distanta a punctelor termice.

in continuare, se prezinta sub aspectele conceptuale si functionale primele doua niveluri ierarhice ale sistemului de conducere si supraveghere automata, localizate fizic in interiorul punctelor termice.

intr-un punct termic, pentru sistemul de conducere si supraveghere automata se disting urmatoarele parti componente:

automatizarea punctului termic cu ajutorul unui controler specializat (CS) pentru procese termice;

achizitia si monitorizarea datelor din punctul termic cu ajutorul echipamentului de achizitie a datelor (EAD);

*citirea automata a datelor provenite de la contoarele montate la scarile de blocuri

2. Functionarea sistemului de automatizare al unui punct termic

Schema tehnologica cu aparatura de automatizare pentru un punct termic pentru prepararea apei calde de consum intr-o treapta in paralel cu instalatia de incalzire, este prezentata in figura IV.

Sistemul de automatizare a unui punct termic trebuie sa asigure urmatoarele cerinte principale:

Comanda automata a pompelor de circulatie a agentului termic de incalzire P1 in functie de temperatura exterioara (Te);

Reglarea temperaturii agentului termic secundar pentru incalzire (Tinc) in functie de temperatura exterioara (Te);

Reglarea temperaturii apei calde menajere (Tace) la valoarea prescrisa, in doua variante: prepararea cu acumulare a apei calde; fara.

Limitarea debitului de agent termic primar care intra in punctul termic, prin actiunea unei vane de reglare cu doua cai si conditionata de temperatura pe conducta de retur.

Mentinerea unei caderi de presiune constanta pe intregul punct termic prin utilizarea unui regulator de presiune diferentiala (regulator direct sau fara energie auxiliara) montat pe returul primar. Se obtine o echilibrare a circuitului primar si asigura un punct de functionare stabil pentru vanele de reglare.

Posibilitatea de a configura programe orare_k saptamanale si anuale, cu comutare automata intre regimurile iarna/vara, pentru furnizarea de caldura si apa calda menajera.

Permiterea functionarii in oricare din regimurile urmatoare dorite: automat, confort, redus si manual.

Comanda servomotoarelor vanelor
de reglare cu semnale tripozitionale (rotire dreapta, rotire stanga, neactionat)

Pornirea si oprirea pompelor de circulatie' incalzire, recirculare si res- pectiv ridicare presiune apa caida me- najera, in functie de programarea orara si de regimul de operare.

Protectia la inghet prin pornirea pompei de circulatie incalzire.

Raspuns intarziat pe circuitul de incalzire la fluctuatiile rapide ale temperaturii exterioare.

Semnalizarea starii reale a elementelor de executie din proces (pompe, robinete de reglare).

Pornirea periodica si pentru intervale de timp scurte a pompelor in perioadele prelungite de nefunctionare, pentru a preveni blocarea mecanica a pompelor.

Semnalizarea defectiunilor aparute la traductoarele folosite in buclele de reglare.

Ajustarea valorilor masurate de traductoarele de temperatura, ca urmare a constatarii unei erori sistematice de masurare.

Comunicatia cu echipamentul de achizitie a datelor (EAD) printr-o interfata, astfel incat toate informatiile necesare sa fie disponibile la EAD si sa poata fi transmise la nivelul ierarhic superior.

Controlerul specializat (CS), pentru conducerea proceselor din punctele termice, poate fi ales din ofertele firmelor de profil, pe criterii de pret / performante / calitate / garantie si intretinere dupa vanzare. Acesta se livreaza cu software-ul de aplicatie inscris in memorii nevolatile. Este prevazut cu un panou de operare pentru utilizator, care contine un ecran de afisare si o tastatura adecvate.

Pentru a se putea prevedea un controler specializat in proiectul de automatizare a unui punct termic, trebuiesc cunoscute semnificatiile bornelor de conexiuni ale aparatului si modul de operare al acestuia.

Schema electrica de conexiuni a unui controler specializat pentru puncte termice, care sa conduca automat procesele din punctul termic prezentat in schema tehnologica cu aparatura de automatizare, este prezentata in figura 6.3.

3. Functionarea sistemului de achizitie si monitorizare a datelor din punctul termic

Sistemul de achizitie si monitorizare a datelor la nivelul unui punct termic (PT) este organizat in jurul unui echipament de achizitie a datelor (EAD), care este de fapt un calculator industrial de proces specializat pentru utilizarea in procesele termice. Aceasta componenta a sistemului SCADA este necesara pentru colectarea din punctul termic si transmisia la nivelul ierarhic superior (dispecerat) a tuturor parametrilor necesari, dupa cum se prezinta in continuare.

1) De la controlerul specializat (CS) CS este prevazut cu o interfata seriala RS 232 prin care se pot transmite la EAD urmatoarele informatii:

a) Configuratia CS;

Parametrii buclelor de reglare automata;

b)Temperatura primara la intrarea in schimbatorul de caldura ACM;

d) Temperatura ACM;

e) Temperatura circuitului secundar de incalzire;

f) Temperatura exterioara;

g) Temperatura pe returul circuitului primar;

h) Starea traductoarelor si a elemen-telor de executie;

i)    Diferite semnale de avarie;

j) Valorile indicate de contoarele pentru apa de adaos.

De ia contoarele de energie termi-
ca montate in PT

in PT se masoara energia termica pe urmatoarele circuite:

a) Circuitul primar tur;

b) Circuitul secundar incalzire (pe fiecare iesire spre consumator);

c) Circuitul ACM (pe fiecare iesire spre consumator);

d) Recirculare ACM.

De la contoarele de energie termica montate la scarile de bloc, organizate intr-o retea MBUS, prin intermediul centralei de citire MBUS.

4) Da la convertizoarele de frecventa pentru actionarea pompelor de ACM si de INC

Convertizoarele de frecventa sunt prevazute cu o interfata seriaia RS 485 care permite transmisia la EAD a urmatoarelor informatii:

a) Starea de pornit / oprit a pompei
de ACM sau de INC;

b)Frecventa de lucru;

c) Diferite avarii.

Pompele pot fi pornite si oprite de la dispecer.

De ia sistemul de expansiune
Sistemul de expansiune dispune de

propriul echipament de automatizare, care printr-o interfata seriala RS 485 transmite la EAD informatii privind:

a) Nivelul apei din rezervor (min, max);

b) Starea de pornit sau de oprit a
pompelor;

c) Semnale de avarie.

Presiunile masurate pe circuitele primar si secundar INC si ACM, pe conductele de ducere si intoarcere.

De la sistemul de supraveghere al conductelor se trimite la EAD printr-o interfata seriala RS 485 un semnal numeric referitor la detectarea avariilor pe conducte.

La EAD poate fi conectat un PC Laptop pentru operatii de service, o imprimanta locala pentru tiparirea de rapoarte si calculatorul PC de la dispecerat prin fibra optica.

Schema bloc a sistemului de monitorizare a PT si conexiunile electrice pentru interfatarea EAD cu celelalte echipamente de automatizare din PT este prezentata in figura IV.6.2.

4. Sistemul de citire automata a datelor provenite de la contoarele montate la scarile de blocuri

Contoarele de energie termica montate la scarile de bloc pe circuitele de incalzire si de apa calda menajera sunt citite automat prin intermediul unei retele fizice MBUS, controlata de o centrala MBUS de lecturare a datelor. Pentru conectarea la EAD este necesara o interfata seriala RS 232.

Prin intermediul comunicatiei MBUS, de la contoarele de energie sunt preluate urmatoarele marimi:

valorile instantanee ale temperaturilor tur - retur;

valorile cumulate ale volumului si energiei termice;

oreie de functionare;

starea senzorilor de temperatura;

starea acumulatoarelor de alimentare cu energie electrica;

codurile de eroare, in masura in care sunt disponibile.