Автоматизация анализа энергосберегающих технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автоматизация анализа энергосберегающих технологий

Богатырев А.Ф., Панченко С. В.,

Самуйлова Т.Р. (Филиал МЭИ в г. Смоленске)

Введение

Одной из основных задач энергетических обследований является определение потенциала энергосбережения производственного объекта, т.е. пригодного для использования резерва топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Определение всех составляющих энергетического баланса обычно затруднен отсутствием должного количества приборов учета ресурсов и, следовательно, недостатком данных по идентификации системы и собственно сложностью расчетов, поскольку схема инженерных сетей предприятия достаточно разветвлена. Учитывая идентичность схемы инженерных сетей, а также методов их расчета для определения гидравлических характеристик и потерь в окружающую среду, есть основания для унификации подхода к автоматизированному анализу энергобалансов промышленных предприятий. Использование информационного обеспечения для этих целей имеет ряд преимуществ: оперативное представление данных о предприятиях области, региона, возможность быстрого и грамотного анализа имеющейся информации как об отдельном предприятии, его энергосберегающем потенциале, так и суммарно о нескольких, в зависисмости от их принадлежности; выход на прогрессивный уровень принятия решений на областном и региональном уровне; привлечение инвестиций и разработка бизнес-планов для внедрения энергосберегающих энергоэффективных проектов.

Теоретическая часть

Применение интегрированных программных продуктов, включающих в себя систему управления базами данных и математический аппарат по расчету балансов основных потоков предприятия (материальных, энергетических) и оценки потерь во всех элементах энерготехнологической структуры предприятия составляет основу методики автоматизированной обработки результатов обследования. С этой целью схема представляется в виде изоморфного графа, позволяющего учесть энергопотоки различной природы и обеспечить унификацию при автоматизации расчетов энергобалансов.

Обобщенная модель объекта (агрегата) представляется как равенство сумм входных и выходных потоков (по i) тепловых и массовых.

Qinto ij + Qinter ij = Qout ij

Ginto ij c + Ginter ijc = Gout ij c

где

Qinto ij - cумма входных тепловых потоков ; Qinter ij - сумма внутренних тепловых источников (эндотермических и экзотермических); Qout ij - сумма выходных тепловых потоков; Ginto ij c - cумма входных массовых потоков c-го компонента; Ginter ijc - сумма внутренних массовых потоков c-го компонента; Gout ij c - сумма выходных массовых потоков c-го компонента; i - номер потока, включая все составляющие; j - номер элемента; c- номер компонента

Для обобщенного описания связей объектов (агрегатов) используются уравнения связи.

Qinto ij = Qout kl

Ginto ijc = Gout kl c

Учитывая, что Qinto ij = Gij Сpij tij = Gij hij, где tij - температура, hij - энтальпия, уравнения балансов для всех j = 1 n элементов и уравнения связей составляют систему уравнений, которой можно поставить в соответствие двудольный граф, обеспечивающий описание взаимосвязи подмножеств переменных и уравнений.

Балансовые уравнения справедливы для всех видов энергетических потоков и поэтому предлагаемый подход применим к анализу балансов любых промышленных предприятий. Разработанное с использованием предлагаемого подхода программное обеспечение позволяет оперативно оценивать потенциал энергосбережения, реализация которого заключается в рассмотрении большого числа вариантов использования утилизационного оборудования и выборе оптимального. Поэтому создание АРМ, позволяющего в интерактивном режиме оперативно проводить анализ работы оборудования является предметом рассмотрения в данной работе.

Описание интегрированного программного пакета Energy conservation

Для решения этих проблем разрабатывается интегрированный программный пакет Energy conservation. Программа организована в среде Builder C++3.0 под Windows 95 и NT, поддерживающей основные принципы объектно-ориентированного программирования - инкапсуляцию, полиморфизм и множественное наследование. Это полноценная среда разработки, позволяющая создавать, редактировать, отлаживать и запускать законченные самостоятельные программы. Возможности Builder C++3.0 дают возможность развития программ и создания в конечном итоге высокоинтеллектуального программного продукта. Energy conservation имеет высокую эффективность относительно современных средств программирования: начиная со скорости обработки данных, упрощения команд и заканчивая средствами визуального программирования, реализующими графический ввод информации о связях объектов и их свойствах, возможностью развития сетевой версии, интерактивной средой проектирования.

База данных обрабатывает первичную информацию по разработке ТЭБ, вносимую пользователем, состояющую из следующих основных разделов:

общая производственная характеристика предприятия (включающая в себя описание схемы энергетических потоков, увязывающая технологические процессы), виды и параметры используемых энергоносителей и источников покрытия потребностей, в т. ч. состояния и использования ВЭР; системы учета и контроля расхода ТЭР; технологические процессы и установки с их энергетическими характеристиками;

технико-экономическая, технологическая характеристика предприятия и расхода энергоносителей;

техническая и энергетическая характеристики процессов и установок;

состояние работ по рационализации использования ТЭР на предприятии.

Программный пакет подразумевает развитие аналитической базы данных, автоматически составляющей балансы предприятия, цеха, технологической линии, агрегата, рассчитывающей потери, определяющей по точкам замеров недостающие значения параметров потоков. В базе данных содержатся теплофизические свойства энергоносителей, стандартные типы энергопотребляющего и энергогенерирующего оборудования, а также его паспортные характеристики. На основе ГОСТ Р-51379-99 «Энергосбережение Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно - энергетических ресурсов» Energy conservation составляет отчет о предприятии в унифицированном виде. При необходимости составляются паспорта котельной, гражданского здания согласно принятым на территории области строительным нормам (ТСН).

База данных разработана под Windows 95 и работает в многооконном интерфейсе, изображенном на рисунке 1. На основной панели выведены кнопки

для вызова основных форм предприятия;

управления базой данных (ввод новых данных, сохранение, удаление, изменение, отмена записи);

для вызова и распечатки отчетов о предприятии, составления балансов;

для вызова данных об аналогичном стандартном оборудовании, о теплофизических свойствах энергоносителей и других справочных данных;

для вызова подпрограмм расчета энергосбрегающих технологий (автоматизированное рабочее место) и др.

Задачи, решаемые с помощью АРМ: проектирование по реализации энергосберегающего потенциала, рассмотрение многих вариантов - регенерация, высокотемпературные ВЭРы , турбинная установка, установки глубокого охлаждения и т. п.

Одним из вариантов энергосбрегающего мероприятия является использование установок глубокого охлаждения. Создана подпрограмма, которая рассчитывает температуру уходящих газов в зависимости от доли байпасируемых и неохлажденных газов, теплофизических характеристик материалов теплообменника и продуктов сгорания, геометрических параметров теплообменника; поверхность теплообмена, длину труб, сроки окупаемости данного энергосберегающего внедрения, величину затрат. Интерфейс данной подпрограммы изображен на рисунке 2. Она находит свое практическое применение при расчете различного рода теплообменников: установок глубокого охлаждения, пластинчатых теплообменников, экономайзеров, калориферов и т. д. Из выпадающего списка задаются температуры горячего теплоносителя (газов) на входе и выходе, холодного теплоносителя (воды) на входе, изменяется процентный состав уходящих газов, скорость движения горячего теплоносителя. Учитывая теплофизические свойства теплоносителей, хранящиеся в базе данных, рассчитываются геометрические характеристики теплообменника - площадь теплообменника, длина труб. Результаты расчетов сводятся в таблицу, для каждого из вариантов можно еще раз просмотреть графическое изображение ТА. Energy conservation ориентирована на пользователя, поддерживая дружественный интерфейс. Система работает в диалоговом режиме, предоставляя пользователю оперативный доступ ко всей имеющейся информации, простой и эффективный способ управления обработкой, с практически неограниченными возможностями контроля результатов, графическим сопровождением расчетов.Таким образом, развитие такого рода пакетов позволит повысить оперативность в принятии решений по вопросам энергосбережения.

При обработке результатов энергетических обследований весьма сложным является их анализ и оценка. Для этого предлагается комплексная система, позволяющая на научной основе осуществлять разработку планов организационно - технических мероприятий по экономии ТЭР.

1.При проектировании необходимо, как предусмотрено ГОСТами и СНиПами, проводить технико-экономическое обоснование проектируемого оборудования и сравнение с новейшими энергосберегающими технологиями. Для гибкого и динамичного проектирования энергосберегающих технологий необходима автоматизация расчетов, позволяющая за короткое время рассмотреть множество вариантов и выбрать оптимум для каждого конкретного случая.

2. В процессе энергетических обследований предприятий, при энергоаудите возникает задача по разработке и реализации энергосберегающих мероприятий, соответствующих последним достижениям науки и техники, определению резервов экономии по видам ТЭР. Еще одна важная задача - замены устаревшего теплообменного оборудования, установки дополнительных поверхностей теплообмена. Для этого необходима оценка тепловых потерь и возможности использования внутренних вторичных тепловых ресурсов, требующая итерационных расчетов.

3. Оценка ежегодного энергобаланса отдельного предприятия и области, региона в целом - является важной стратегической задачей управляющих органов области, республики (Правительство, Госэнергонадзор, Региональная энергетическая комиссия, Администрация области и др.). Очевидна необходимость оценки составляющей потерь, энергосберегающего потенциала, наличия устаревшего оборудования, нерационального расходования энергоресурсов, оценки удельных норм расхода ТЭР по отраслям. Важно при этом реализовать функции управленческого контроля и стратегического планирования. Разработанные ГОСТы Энергетического паспорта потребителя ТЭР, утвержденные на местном уровне призваны унифицировать отчетность по отдельным потребителям ТЭР.

4. Большинство секторов экономики могут выиграть от использования энергоэффективных технологий, которые оказывают положительное влияние на техническую и технологическую культуру и помогают защите окружающей среды и экономическому процветанию за счет использования значительно меньшего количества топлива. Но развитие и использование этих технологий требуют новых инвестиций, привлечение которых является неотъемлемым элементом экономической перестройки. Инвестиции будут производиться там, где может быть продемонстрирован устойчивый рост и развитие. Решения будут основываться на прибыльности проектов. Должна быть разработана система оценки, с помощью которой возврат инвестиций, способность к самофинансированию, движение денежных средств, капитальная структура и т.п. инвестиций могли бы быть проверены. От этой проверки вплотную зависит успех данного инвестирования и минимизация связанных с ним рисков.

Очевидна актуальность создания интегрированного программного пакета для анализа энергосберегающих энергоэффективных технологий в области теплоэнергетики.

Литература

предприятие обследование энергетический программный

1. Шамис В. А. Borland C++ Builder 3. Техника визуального программирования. М.:Нолидж, 1998-512 с.,ил.

Размещено на Allbest.ru