Regulator nadrzędny

Algorytm wyliczania mocy odniesienia i widełek mocy

Całkowita moc odniesienia można przedstawić jako sumę mocy odniesienia poszczególnych odpływów tj. Odpływu miasto, Odpływu Osiedle Przyjaźń, Odpływu Centrum Handlowe, Odpływu Fazos

(1.1)

Moc odniesienia odpływu Miasto wyliczana jest wg następującego wzoru:

Tak jak już wspomniano wcześniej całkowita moc obliczeniowa Qobljest równa sumie mocy obliczeniowych poszczególnych odpływów.

Funkcja Wydnsc() została zdefiniowana w następujący sposób:

(1.6)

Temperatura odniesienia Tod jest wyliczana na podstawie temperatury sterującej Tste (funkcja 11), temperatury normalnej Tnor (funkcja 10) oraz programowalnego współczynnika przewidywalności k_przew (funkcja 52).

Temperatura odniesienia Tod jest wyliczana w dwóch krokach - najpierw wyliczane są jej dwie składowe:

• składowa od temperatury sterującej: Tost = get_temp_tab(Tste) + Tod_kor
• składowa od temperatury normalnej: Tono = get_temp_tab(Tnor) + Tod_kor

gdzie Tste - temperatura sterująca, Tnor - temperatura normalna, Tod_kor - programowalna na funkcji 45 korekta, a get_temp_tab() - funkcja wyliczająca temperaturę odniesienia w oparciu o łamaną przechodzącą przez następujące punkty charakterystyczne:

• get_temp_tab(+12°C) = 60°C
• get_temp_tab(+4°C) = 70°C
• get_temp_tab(-20°C) = 130°C

Wartość Tod_kor programowana na funkcji 45 umożliwia przesunięcie ("podniesienie" lub "opuszczenie") całej charakterystyki.

Ostatecznie temperatura odniesienia Tod jest wyliczana wg wzoru:

gdzie k_przew - programowany na funkcji 52 "współczynnik przewidywalności".

Widełki mocy ciepłowni są wyznaczone w odmienny sposób dla sezonu letniego i zimowego

Istnieje możliwość wyznaczenia widełek w sposób ręczny. W tym celu należy sczytać z wykresów (wykres - miesiąc) wartość średniodobową Twy24h, wartość średniodobową Qc24h oraz aktualną (wykres - dzień) Twy_od (gdy Twy_od nie było zmieniane w ciągu doby można wziąć również wartość średniodobową (wykres - miesiąc) ).

poniższy wykres pokazuje sposób sczytywania potrzebnych danych:

po podstawieniu odczytanych wartości do wzorów 1.8, 1.9, 1.10

corr_Q[MW]=(65.7[°C]-66[°C]) * 3.55[MW] * 1/4[°C/] * 1[] = 0,0266[MW]

Qmin[MW]=3,55[MW]010[%]*3,55[MW] - 0,0266[MW] = 3,19[MW]

Qmax[MW]=3,55[MW]+10[%]*3,55[MW] - 0,0266[MW] = 3,90[MW]

Obliczone wartości pokrywają się z widełkami odczytanymi z wykresu:

Algorytm wyliczania współczynnika Kpmk do korekcji mocy kotłów

Najpierw sterownik nadrzędny wylicza współczynnik korekty mocy kotłów wg następującego wzoru:

(1.11)

gdzie:

Kpmk - współczynnik korekty mocy kotłów

Qobl - moc odniesienia ciepłowni (patrz wyżej)

Qsumodn - suma mocy odniesienia wszystkich pracujących kotłów (regulator nadrzędny klasyfikuje kocioł jako pracujący bądź niepracujący na podstawie jego aktualnej mocy rzeczywistej - za wartość graniczną przyjęto 0,25MW w przypadku kotła WR-10 i 0,5MW w przypadku kotła WR-25).

Qc1h - średnia moc ciepłowni z ostatniej godziny. Jako moc ciepłowni należy rozumieć sumę wszystkich odpływów ciepłowni tj. Odpływu miasto, Odpływu Osiedle Przyjaźń, Odpływu Centrum Handlowe, Odpływu Fazos

(1.12)

(1.13)

Jak widać na wartość Kpmk składają się dwa czynniki: pierwszy (Qobl / Qsumodn) - określa jaki jest stosunek zapotrzebowania na moc ciepłowni do sumy zaprogramowanych mocy kotłów; jeżeli stosunek ten wynosi 100% - oznacza, to, że aktualnie zaprogramowana moc na wszystkich kotłach jest równa aktualnemu zapotrzebowaniu na moc ciepłowni Qobl; jeżeli wynosiłby 200% - oznaczałoby to, ze suma zaprogramowanych mocy kotłów jest o połowę za mała w stosunku do zapotrzebowania na moc Qobl - a zatem sterownik nadrzędny będzie musiał wysłać do kotłów informację o tym, że muszą one pracować z mocą równą 200% mocy zaprogramowanej. Ponieważ jednak moc ciepłowni jest zawsze mniejsza od sumy mocy wszystkich kotłów (ze względu na potrzeby własne ciepłowni) - stąd potrzebny jest drugi czynnik ((Qobl) / (Qc1h)) - który wskazuje jaki jest stosunek mocy odniesienia do rzeczywistej mocy ciepłowni - czyli uwzględnia wydatek mocy na potrzeby własne.

Tak wyliczony współczynnik korekty mocy Kpmk jest następnie wysyłany do wszystkich kotłów, które wyliczają swoją moc odniesienia przemnażając zaprogramowaną moc zadaną przez Kpmk.

Przy tym algorytmie należy jeszcze zwrócić uwagę na dwie rzeczy:

• wartość bezwzględna mocy zaprogramowanej na sterownikach kotłów nie ma praktycznego znaczenia - znaczenie ma to jaki jest stosunek mocy poszczególnych kotłów pomiędzy sobą (przykład: jeśli na pierwszym kotle zaprogramujemy 0,5MW, a na drugim 1MW - to oznacza to tylko tyle, że kocioł drugi będzie zawsze pracował z mocą dwukrotnie większą od kotła pierwszego, zaś bezwzględna wartość mocy zostanie wyliczona automatycznie przy udziale sterownika nadrzędnego - jeśli nadrzędny wyliczy, że zapotrzebowanie na moc kotłów wynosi 15MW - to kocioł pierwszy będzie pracował z mocą 5MW, a kocioł drugi - z mocą 10MW - tak by zgadzała się suma mocy (tu: 15MW) oraz rozkład mocy pomiędzy kotłami (tu: kocioł drugi ma pracować z dwa razy większą mocą niż kocioł pierwszy)
• wartość Kpmk dużo różniąca się od 100 (np. 300) nie jest niczym nienormalnym i nie należy z tego powodu dokonywać zmian zaprogramowanej mocy odniesienia kotłów; tak jak napisano w poprzednim punkcie - zaprogramowane na poszczególnych sterownikach kotłów wartości mocy odniesienia służą tylko do określenia w jaki sposób chcemy rozłożyć obciążenie pomiędzy poszczególne kotły, zaś o to by uzyskać odpowiednią moc sumaryczną zadba sterownik nadrzędny wyliczając odpowiednią wartość współczynnika Kpmk

Przykład

Załóżmy, że obecnie na ciepłowni pracują kotły:

WR-10 nr 2 z zaprogramowaną wydajnością Qodn = 10[MW] i aktualną wydajnością Qkoc = 0[MW]

WR-10 nr 3 z zaprogramowaną wydajnością Qodn = 9[MW] i aktualną wydajnością Qkoc = 8[MW]

WR-10 nr 4 z zaprogramowaną wydajnością Qodn = 10[MW] i aktualną wydajnością Qkoc = 10[MW]

WR-25 nr 5 z zaprogramowaną wydajnością Qodn = 28[MW] i aktualną wydajnością Qkoc = 25[MW]

WR-25 nr 6 z zaprogramowaną wydajnością Qodn = 25[MW] i aktualną wydajnością Qkoc = 0[MW]

Moc obliczeniowa Qobl = 45[MW], natomiast moc ciepłowni z ostatniej godziny Qc1h = 43[MW]. Wówczas korzystając ze wzoru na Kpmk, możemy obliczyć jego wartość:

(1.14)

Na poniższym schemacie przedstawiono zespół kotłów pracujących w algorytmie według powyższych założeń:

Poniższy (rzeczywisty) wykres pokazuje przykładowe zmiany współczynnika Kpmk w ciągu doby. Współczynnik rośnie, gdy "podnoszą się" widełki mocy (2) - co pociąga za sobą wzrost mocy ciepłowni, a spada, gdy widełki mocy obniżają się (1).

Algorytm sterowania zaworem obejścia wymienników

jeżeli (Qc10m[MW] >= Qobl[MW] - 1[MW]) i jednocześnie jeżeli (Qc10m[MW] <= Qobl[MW] - 1[MW]) to
nie podejmuj żadnych ruchów zaworem.
jeżeli (Qc10m[MW] < Qobl[MW] - 1[MW]) podaj jeden impuls otwierający na zawór.
jeżeli (Qc10m[MW] > Qobl[MW] + 1[MW]) podaj jeden impuls zamykający na zawór.

gdzie:

Qc10m - średnia wartość mocy ciepłowni z ostatnich 10 minut (funkcja 21).

Qobl - moc odniesienia (funkcja 23). Wielkość jest zdefiniowana w punkcie Algorytm wyliczania mocy odniesienia i widełek mocy

Algorytm utrzymywania stałej temperatury przed kotłami

W sezonie grzewczym (zimowym) sterownik nadrzędny utrzymuje zadaną temperaturę w kolektorze przed kotłami (programowana i wyświetlana na funkcji 40) z dokładnością do +/- 1°C. Do regulacji temperaturą w kolektorze przed kotłami są wykorzystywana jest pompa mieszania gorącego, okres regulacji wynosi 9 minut, a skok wysterowania falownika pompy - 0,1%.

Sterowanie pompą mieszania gorącego na utrzymanie temperatury przed kotłami jest przedstawione na poniższym (rzeczywistym) wykresie:

Jak widać - w sytuacji oznaczonej cyfrą 2 - gdy temperatura przed kotłami różni się od zadanej o nie więcej niż jeden 1°C - wysterowanie falownika nie zmienia się. Gdy temperatura jest jest za wysoka (sytuacja 1) - wysterowanie falownika spada, a gdy temperatura jest za niska (sytuacja 3) - wysterowanie falownika rośnie. Jak również można zauważyć - zmiany wysterowania falownika odbywają się bardzo powoli.

Algorytm utrzymywania stałego ciśnienia w.p. na wymienniku

W sezonie letnim, gdy ciepłownia od reszty systemu jest oddzielona wymiennikiem sterownik nadrzędny stara się utrzymywać aktualny spadek ciśnienia na wymienniku (funkcja 61) po stronie wysokiej wymiennika wokół wartości zadanej (funkcja 60). Rzeczywistą pracę algorytmu przedstawia poniższy wykres:

Algorytm wyliczania współczynnika dyspozycji

Współczynnik dyspozycji jest wykorzystywany do stabilizacji ciśnienia dyspozycyjnego przez regulatory odpływów.

Jest to funkcja zdefiniowana w następujący sposób:

gdzie:

tx_wsp_pdysp - zadana wartość dla mnożnika ciśnienia dyspozycyjnego przy temperaturze +12°C (funkcja 12).

Tak więc funkcja get_wsp_pdysp dla temperatur (będących parametrem funkcji) większych bądź równych 6°C jest zdefiniowana jako:

(1.15)

Znaczenie poszczególnych funkcji

00 - temperatura z tabeli - Temperatura wyjściowa odniesienia. W sezonie zimowym wyliczana na podstawie temp. zewnętrznej, w sezonie letnim - programowana na funkcji 00.

01 - temperatura wody w kolektorze za kotłami - Pomiar - czujnik Pt100, zakres przetwarzania 0..200°C.

02 - temperatura zewnętrzna - Pomiar - czujnik Pt100, zakres przetwarzania -30..70°C.

03 - temperatura zewnętrzna na słońcu - Pomiar - czujnik Pt100, zakres przetwarzania -30..70°C.

04 - wysterowanie falownika pompy mieszającej - Przedstawia aktualne wysterowanie falownika pompy mieszającej

• W trybie 1 - praca ręczna wartość nie jest wyświetlana
• W trybie 2 - praca w synchronizacji wartość ta pokrywa się z wartością wyświetlaną na funkcji 05
• W trybie 3 - praca automatyczna wartość ta jest dobierana wg algorytmu

05 - wysterowanie falownika pompy mieszającej z zadajnika - Sygnał prądowy

• W trybie 1 - praca ręczna jest podawany na wejście prądowe falownika bez udziału sterownika
• W trybie 2 - praca w synchronizacji sterownik przepisuje wartość wejścia prądowego na swoje wyjście
• W trybie 3 - praca automatyczna położenie zadajnika nie ma wpływu na wysterowanie falownika

10 - temperatura "normalna" (średnia 24-godz.) - Jest równa średniej kroczącej temperatury zewnętrznej z ostatnich 24 godzin

11 - temperatura "sterująca" - jest to skorygowana temperatura "normalna" (funkcja 10) wykorzystywana do obliczenia mocy odniesienia; na wielkość korekty wpływ mają: temperatura zewnętrzna na słońcu (funkcja 03), współczynnik wpływu słońca (funkcja 91), prędkość wiatru (funkcja 70), współczynnik wpływu wiatru (funkcja 92), sumaryczna korekta temperatury zewnętrznej (funkcja 86); jest wykorzystywana do sterowania tylko w zimie.

12 - zadana wartość dla mnożnika ciśnienia dyspozycyjnego przy temperaturze +12°C. Wartość programowana określająca wartość współczynnika dyspozycji +12°C wyrażona w procentach.

13 - wartość dla mnożnika ciśnienia dyspozycyjnego przy aktualnej temperaturze Parametr jest obliczany w następujący sposób:

gdzie:

wsp_pdysp_ster - współczynnik dyspozycji od temperatury sterującej (funkcja 75).

wsp_pdysp_norm - współczynnik dyspozycji od temperatury normalnej (funkcja 76).

k_przew - współczynnik przewidywalności (funkcja 52).

14 - temperatura wyjścia n.p. wym. 6MW Fazos - temperatura po niskiej (wtórnej) stronie wymiennika 6MW odpływu Zakładów Fazos, zakres przetwarzania 0..200°C.

15 - temperatura wyjścia n.p. wym. 1MW Zakłady Mięsne - temperatura po niskiej (wtórnej) stronie wymiennika 1MW Centrum Handlowe (dawne Zakłady Mięsne), zakres przetwarzania 0..200°C.

20 - moc minimalna - Dolna wartość widełek mocy (moc odniesienia pomniejszona o 4MW); ma znaczenie tylko w zimie.

21 - moc ciepłowni - Aktualna moc ciepłowni policzona z ostatnich dziesięciu minut na podstawie temperatury wyjściowej (wartość wyświetlana na wyświetlaczu stałym), powrotnej (wartość wyświetlana na pozycji 1 panelu wyświetlaczy) oraz przepływu ciepłowni (wartość wyświetlana na pozycji 3 panelu wyświetlaczy).

22 - moc maksymalna - Górna wartość widełek mocy (moc odniesienia powiększona o 4MW); ma znaczenie tylko w zimie.

23 - moc obliczeniowa - moc wyliczona ze wzoru 1.1.

30 - aktualny przepływ systemu - Aktualny przepływ ciepłowni

31 - średni przepływ systemu - uśredniony przepływ systemu (funkcja 30) z ostatnich 3min.

40 - zadana moc w sezonie letnim - parametr programowalny na funkcji 40 - służy do inicjalizowania średniej mocy ciepłowni z ostatniej doby przez pierwszą dobę od momentu zaprogramowania sterownika. Średnia ta jest wykorzystywana w algorytmie Algorytm wyliczania mocy odniesienia i widełek mocy.

42 - prędkość wiatru - Aktualna wartość prędkości wiatru (parametr pobierany z komputera).

45 - korekta temperatury odniesienia na sieć - wartość programowana na funkcji 45 - pozwala to wprowadzić dodatkową korektę do wyliczanej temperatury odniesienia na sieć

46 - średnia dobowa temperatura wyjściowa - wartość temperatury wody wyjściowej (wartość wyświetlana na wyświetlaczu stałym) z ostatniej doby.

52 - współczynnik przewidywalności - Wartość programowana na funkcji 52 - parametr wykorzystywany w algorytmach Algorytm wyliczania mocy odniesienia i widełek mocy, Algorytmu wyliczania współczynnika dyspozycji.

60 - zadany spadek ciśnienia na wymiennikach po stronie wysokiej - Wartość programowana na funkcji 60 - zadana wartość temperatury do utrzymania przy pomocy Algorytmu utrzymywania stałego ciśnienia w.p. na wymienniku.

61 - spadek ciśnienia na wymiennikach po stronie wysokiej - aktualny spadek ciśnienia na wymiennik, pomiar przy pomocy przetwornika różnicy ciśnień.

65 - zadana temperatura przed kotłami - Wartość programowana na funkcji 65 - zadana temperatura w kolektorze przed kotłami do utrzymania; ma znaczenie tylko w sezonie zimowym.

66 - aktualna temperatura przed kotłami - Wartość ta nie jest faktycznie mierzona, lecz wyznaczana jest jako temperatura wody przed kotłem (pomiar w sterowniku kotła) z kotła, który ma aktualnie najwyższą moc.

70 - korekta zadanej mocy kotłów - wyliczona wartość korekty mocy kotłów Kpmk

72 - temperatura odniesienia od temperatury sterującej - wyliczona wartość temperatury odniesienia Tost

73 - temperatura odniesienia od temperatury normalnej - wyliczona wartość temperatury odniesienia Tono

75 - współczynnik dyspozycji od temperatury sterującej - parametr wyliczony przy pomocy Algorytmu wyliczania współczynnika dyspozycji przy czym parametrem wejściowym (t) funkcji jest temperatura sterująca (funkcja 11).

76 - współczynnik dyspozycji od temperatury normalnej - parametr wyliczony przy pomocy Algorytmu wyliczania współczynnika dyspozycji przy czym parametrem wejściowym (t) funkcji jest temperatura sterująca (funkcja 10).

86 - sumaryczna korekta - korekta do temperatury sterującej pochodząca od temperatury zewnętrznej mająca na celu uwzględnienie tendencji zmian temperatury zewnętrznej, wyliczana w następujący sposób:

90 - temperatura "startu" - Parametr programowalny na funkcji 90, który jest podstawiany do wszystkich wartości średnich temperatur zewnętrznych, gdy sterownik nie posiada jeszcze rzeczywistych temperatur średnich niezbędnych do wyliczenia korekt temp. sterującej. Dlatego też po każdorazowym przeprogramowaniu sterownika jako temperaturę "startu" należy ustawić wartość temperatury sterującej (funkcja 11) bezpośrednio sprzed programowania.

91 - współczynnik wpływu słońca - Parametr programowalny na funkcji 91 ustalający w jakim stopniu pomiar temperatury "na słońcu" wpływa na temp. sterującą.

92 - współczynnik wpływu wiatru - Parametr programowalny na funkcji 92 ustalający w jakim stopniu prędkość wiatru wpływa na temp. sterującą.

96 - skok zaworu obejścia wymienników - mieszania gorącego parametr programowalny na funkcji (96) mówiący jak długo ma trwać pojedynczy impuls sterujący siłownikiem zaworu.

97 - wejścia logiczne 1-4 - Na poszczególnych pozycjach wyświetlacza pokazywane są stany wejść logicznych: zwarte = "1", rozwarte = "0". Pozycje liczone są od lewej strony: pierwsza cyfra pokazuje stan wejścia logicznego nr 1, druga stan wejścia logicznego nr 2, itd.

98 - wejścia logiczne 5-8 - Podobnie jak funkcja 97, ale dla wejść 5-8

Wartości wyświetlane

Instrukcja obsługi regulatora Z-Elektronik
Instrukcja obsługi panelu blokad
Deklaracja zgodności CE regulatora Z-Elektronik

Automatically generated by DOCGEN on 2021.05.15 03:22:06
based on /var/szarp/programy/trunk/tarnowg/sterow/2313/1000/siecwyk.c