Описание деятельности Кисловодской ТЭЦ

Содержание: 
ВВЕДЕНИЕ                                                                                                   2 
 
1. ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КИСЛОВОДСКОЙ ТЭЦ              6 
 
1.1. Общая характеристика предприятия                                                            6 
 
1.2. Структура предприятия                                                                                7 
 
1.2.1. Структура и функции технического отдела                                         8 
 
1.2.2. Структура и функции административного отдела                               9 
 
1.3. Система теплоснабжения КТЭЦ                                                                  10 
 
1.4. Договор между КТЭЦ и потребителями                                                     13 
 
1.5. Система сбыта на ТЭЦ                                                                                 15 
 
1.5.1. Функции и задачи производственно-технического отдела                  16 
 
1.5.2. Функции и задачи отдела сбыта                                                           18 
 
1.5.3. Функции и задачи бухгалтерии                                                             19 
 
1.6. Определение объёмов потребления тепла                                                   20 
 
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ                                                        22 
 
2.1. Определение количества потребляемого тепла на основе  
 
приборов учета                                                                                                   22 
 
2.2. Расчет объёмов потребления тепла на отопление                                       22 
 
2.3. Расчет количества тепла на вентиляцию                                                      24 
 
5. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВОННОЙ СИСТЕМЫ 
 
 УЧЕТА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТЕПЛА                                                        26 
 
3.1. Формулирование требований к системе                                                      26 
 
3.2. Построение дерева функций системы                                                          26 
 
3.3. Построение структурной схемы системы                                                    30 
 
3.4. Построение структуры базы данных                                                           35 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                          41 
 
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ                                      42 
 
ПРИЛОЖЕНИЯ                                                                                         44 
 
 
 
 
Введение 
Цель автоматизации объектов городских систем теплоснабжения – повышение их надежности экономичности безопасности производителя, комфортности и экономичности у потребителя путем более строго соблюдения оптимальных режимов производства, распределение, транспортирование и потребление тепла с непрерывным и своевременным учетом изменяющихся внешних условий [1].  
 
При наличии общих принципов построения систем автоматизации управления существуют специфические особенности присуще системам конкретных объектов. 
 
Задачи управления можно классифицировать по виду основных функций и технологической привязке. По функциям выделяются две группы управления:  
 
-     - контроль и учет; 
 
-     - автоматическое управление. 
 
Контроль представляет собой сбор информации о значениях параметров процессов теплоснабжения для дальнейшего использование при учете и регулирование. Учет позволяет организовать оплату энергоносителей по фактическим, а не расчетным затратам, а также оценить эффективность различных мероприятий в общем комплексе решения задач энергосбережения. При этом преимущественное значение имеет контроль расходов топлива, теплоносителя и тепла. 
 
Автоматическое управление обеспечивает пуск и останов технологического оборудования, строгое соблюдение технологического режима при производстве, распределений транспортировании тепла, что повышает производительность, экономичность, надежность и срок службы оборудования, а также комфортное условие и экономию тепла у потребителя при изменяющихся погодных условиях и в зависимости от времени суток и дня недели [2]. 
 
Автоматизированные системы управления (АСУ) создаются для конкретных объектов, но на основе соответствующих апробированных типовых решений. Комплекс АСУ отдельными системами теплоснабжения города в совокупности обеспечивает оптимальный режим работы всей системы.  
 
В общем случае система теплоснабжения состоит из основных элементов, выполняющих следующие функции: производство, распределение, транспортирование и потребление тепла [1].  
 
Действующие сейчас системы управления городским теплоснабжением не удовлетворяют требованиям эксплуатации, не учитывают прогрессивных требований и перспективных изменений, вызванных переходом на рыночные механизмы экономики при управлении товарным теплом и его производстве. 
 
В настоящее время, как в России, так и в других странах решается задача автоматизации систем теплоснабжения городов. В рамках этой задачи разрабатываются и внедряются автоматизированные системы управления, решающие задачи управления процессами производства и транспортирования энергии, а также системы контроля и учета потребления тепла на основе технологического контроля и коммерческого учета. В России проблеме разработки АСУ городского теплоснабжения посвящены научные работы многих ученых и инженеров: Л. М. Шальмана, Л. М. Зайденберг, Л.А.Барский, В. П. Говорко, А.М. Гельфанд, Д.В. Тарасов, Ю.А. Зацепин. 
 
Одной из актуальных задач автоматизации предприятий тепловой энергетики является задача учета и контроля разнообразной информации о потребителях тепла, её обработка и получения на основе этой обработки информации о текущем экономическом положении предприятия энергетики. Подобная информация необходима для оперативного управления компанией. Сложность этой задачи состоит в том, что при учёте и контроле потреблённого тепла необходимо учитывать множество разнообразных факторов связанных как с конечными потребителями, так и с режимами потребления. 
 
Методы и алгоритмы расчёта количества потребленного тепла хорошо изучены и формализованы, и регламентируются соответствующими нормативными документами ответственных государственных структур. Однако эти расчеты очень сложны и рутины и  требуют затрат большого числа человеко-часов. Так как потребность в таких расчетах на предприятиях тепловой энергетики возникает регулярно целесообразно разработать систему способную решать задачи контроля и расчета потребления тепла, а также расчета и контроля оплаты за поставленное тепло. Необходимость создания подобной системы определяет актуальность этой работы. 
 
Основными задачами создаваемой системы являются:  
 
-       Своевременное автоматическое обеспечение персонала всех уровней управления достоверной объективной информацией, необходимой и доступной для принятия решения по оперативному управлению объектами теплоснабжения; 
 
-       Расчет количества тепла необходимого каждому потребителю для удовлетворения всех его хозяйственных нужд; 
 
-       Контроль количества тепла реально потреблённого потребителем; 
 
-       Оперативное планирование теплоснабжения на основании суточных и недельных заказов потребителей; 
 
-       Расчет оплаты за поставки тепла и прочие услуги; 
 
-       Автоматическую выработку рекомендаций по управлению теплоснабжением на основе математического моделирования; 
 
-       Учет выплат потребителей по выписанным счетам и начисление пени на должников; 
 
-       Документирование, хранение и оперативное представление управляющему персоналу технологической информации. 
 
Максимальный экономический эффект только при комплексной автоматизации системы теплоснабжения, включая все ее компоненты [3]. 
 
К функциям разрабатываемой системы относятся: сборы первичной обработки входной информации, предоставление информации пользователю, архивация, хранение ретроспективной и нормативно-справочной информации, расчеты и анализ технико-экономических показателей. 
 
Целью представленной бакалаврской работы является разработка и создание автоматизированной системы обработки информации и управления (АСОИ и У) для учета потребления тепла абонентами Кисловодской ТЭЦ.  
 
В первом разделе этой работы подробно описаны система городского теплоснабжения и технологический процесс, приведена и описана структурная организация Кисловодской ТЭЦ, описаны функции и задачи подразделений ТЭЦ и их взаимодействие в рамках решения задачи учета потребления тепловой энергии. 
 
Во втором разделе изложены математическая модель, применяемая при расчете потребления тепловой энергии абонентами. 
 
Третий раздел посвящён непосредственно решению задачи проектирования системы учета. В этом разделе приведено описание дерева функций структурная схема проектируемой информационной системы. 
 
Заключение содержит выводы по выполненной работе. 
 
 
1. ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КИСЛОВОДСКОЙ ТЭЦ 
1.1. Общая характеристика предприятия 
Кисловодская ТЭЦ входит в состав местной энергетической компании – АО «Ставропольэнерго», которая в свою очередь является региональным подразделением РАО «ЕЭС России». Все выше стоящие управляющие структуры нуждаются в регулярных отчетах об экономическом состоянии своего подразделения. 
 
В коммерческой деятельности Кисловодской  ТЭЦ можно выделить следующие составляющие: 
 
1.     Снабжение потребителей тепловой энергией для отопления и вентиляции зданий и сооружений. 
 
2.     Подогрев воды для снабжения потребителей горячей водой. 
 
3.     Выработка электроэнергии. 
 
4.     Продажа воды потребителям. 
 
Особенность Кисловодской ТЭЦ состоят в том, что основным видом деятельности является выработка тепловой энергии, а выработка электричества – побочным (обычно наоборот). Так как основным продуктом является тепло, работа ТЭЦ носит сезонный характер – пик нагрузки приходится на зимнее время, в то время как летом значительные мощности ТЭЦ простаивают. 
 
Электроэнергия после выработки передаётся напрямую сеть «Ставропольэнерго» и КТЭЦ в её распределении не участвует. Задача снабжения потребителей теплом лежит на самой ТЭЦ. Для эффективного её решения необходимо вести постоянный учет потребителей. Основная сложность состоит в том, что необходимо хранить и обрабатывать огромное количество служебной информации на каждого потребителя. Результаты  этой обработки непосредственно влияют на размер оплаты за потребленную тепловую энергию, которую ТЭЦ выставляет потребителям в своих счетах. 
 
1.2. Структура предприятия 
Административная организация предприятия имеет иерархическую структуру (рис. 1.1), которую условно можно разделить на два подразделения: 
 
1.                технический отдел ТЭЦ; 
 
2.                администрация ТЭЦ; 
  
 
Рис. 1.1. Административная структура Кисловодской ТЭЦ. 
Во главе предприятия стоит директор Кисловодской ТЭЦ (КТЭЦ). Ему подчинены два его заместителя, которые являются также главами двух основных подразделений ТЭЦ – технического отдела (Главный инженер) и административного (заместитель директора). Главный инженер является первым заместителем директора ТЭЦ. 
1.2.1. Структура и функции технического отдела 
Технический отдел решает задачу непосредственного производства и распределения тепла между потребителями, т.е. выполняет основную задачу предприятия – производство и распространение продукта. В функции технического отдела входит [3]: 
 
-       эксплуатация и обслуживание теплового оборудования (паровых котлов, теплопроводов); 
 
-       эксплуатация и обслуживание электрооборудования (электрогенераторов, трансформаторов, электрических сетей и т.п.); 
 
-       производство теплоносителя (сетевой воды); 
 
-       контроль над распределением теплоэнергии; 
 
-       эксплуатация и обслуживание контрольно-измерительных приборов; 
 
-       эксплуатация и обслуживание сетей связи и средств АСУ; 
 
В соответствии с выполняемыми функциями техническое подразделение ТЭЦ само делится на следующие отделы: 
 
1.     Теплосиловой участок – непосредственно занимается производством тепловой и электрической энергии, управляет работой котлов и парогенераторов. 
 
2.     Участок по эксплуатации и ремонту электрооборудования. Выполняет функции обслуживания собственной электрической сети ТЭЦ, монтажу и ремонту электрооборудования. 
 
3.           Служба тепловых сетей. Занимается эксплуатацией, ремонтом и обслуживанием тепловых сетей и другого теплового оборудования, находящегося на балансе ТЭЦ. 
 
4.           Отдел химической водоочистки. В процессе движения теплоносителя по системе теплопроводов происходят неизбежные утечки сетевой воды или пара из трубопроводов. Эти потери необходимо восполнять. Эту функцию выполняет отдел химической водоочистки. 
 
5.           Производственно-технический отдел определяет проводит на электростанции единой технической политики, обеспечивающей совершенствование технологического процесса с целью повышения экономичности и надежности работы оборудования станции [3]. 
 
6.           Участок контрольно-измерительных приборов. Занимается монтажом, ремонтом и обслуживанием измерительной аппаратуры (датчики, измерители температуры, давления, скорости движения пара). 
 
7.           Отдел охраны труда и техники безопасности. В функции отдела входит надзор за соблюдением мер техники безопасности при проведении работ, проведение мер профилактики несчастных случаев. 
 
8.           Отдел АСУ и связи. Решает вопросы автоматизации производства, монтаж и обслуживания систем телекоммуникаций (локальных компьютерных сетей, собственной телефонной сети), обслуживанием вычислительной техники (настройка рабочих мест пользователей, установка и настройка программного обеспечения, разработка и внедрение новых информационных систем, администрирование сервера баз данных). 
1.2.2. Структура и функции административного отдела 
Административное подразделение ТЭЦ решает сопровождающие задачи производства. Как и технический, административный отдел разделен на структурные подразделения: 
 
1.           Бухгалтерия. Контролирует все финансовые операции на предприятии. Бухгалтерия выписывает счета-фактуры потребителям, следит за текущим состоянием баланса открытых счетов, регистрирует все закупки оборудования и расходных материалов. 
 
2.           Отдел сбыта. Занимается непосредственной работой с потребителями: ведет переписку с потребителями; ведет досье на каждого потребителя; составляет и заключает договора с потребителями; следит за соблюдением потребителями условий договора и т. д. 
 
3.           Планово-экономический отдел. Решает задачи экономической оценки состояния предприятия и разрабатывает рекомендации руководству по управлению предприятием; 
 
4.           Отдел кадров. Выполняет функции учета персонала ТЭЦ. 
 
5.           Транспортный отдел. В функции отдела входит обслуживание грузового и легкового транспорта, необходимого для нужд ТЭЦ. 
 
6.           Группа материально-технического снабжения решает задачи обеспечения подразделений ТЭЦ запасными частями и исходными материалами. 
 
7.           Служба безопасности обеспечивает пропускной режим и охрану территории ТЭЦ от несанкционированного вторжения посторонних лиц. 
 
В рамках решаемой задачи нас интересует только отделы имеющие связь непосредственно с потребителями. Подробнее функционирование системы сбыта, описано в следующем подразделе. 
1.3. Система теплоснабжения КТЭЦ 
Передача тепла от производителя до потребителя производиться реализуется путем транспортировки подогретого теплоносителя через сеть трубопроводов от производителя до потребителя. При этом следует отметить, что собственный теплоноситель ТЭЦ не передается потребителю (см. рис. 1.2.). 
 
 
 
Рис. 1.2. Процесс передачи тепла от производителя потребителю. 
В качестве теплоносителя используется специальная химически очищенная сетевая вода, либо пар, также прошедший предварительное умягчение. Теплоноситель (горячая вода или пар) движется по замкнутому контуру. Это движение начинается от котельной по теплопроводу до потребителя, где через специальные устройства – скоростники – происходит передача тепла от теплоносителя из котельных к собственному теплоносителю потребителя (обычная водопроводная вода в системе отопления). После чего теплоноситель охлажденным возвращается на котельную, где вновь нагревается до необходимой температуры и вновь отпускается потребителю для нового цикла обогрева [2]. 
 
Тип теплоносителя выбирается по желанию потребителя и оговаривается в договоре. Сетевая вода является основным теплоносителем и распространяется между потребителями по системе трубопроводов. Система трубопроводов соединяет котельные и тепловые пункты. Потребители жестко привязаны к своим тепловым пунктам. Возможны ситуации, когда объекты, принадлежащие одному потребителю, питаются от разных тепловых пунктов. А также возможно, что разные потребители питаются от одного теплового пункта. Через систему вентилей тепловые пункты можно переключать на разных производителей тепловой энергии. В состав ТЭЦ входит несколько производителей тепловой энергии: собственно ТЭЦ и несколько котельных. Пар доставляется до потребителей по собственным паропроводам. 
 
Также Кисловодская ТЭЦ производит подогрев водопроводной воды для горячего водоснабжения потребителей. При этом Кисловодская ТЭЦ получает деньги только за обогрев воды, а собственную цену воды забирает водоснабжающая организация. 
 
Каждый потребитель это юридическое лицо, с которым ТЭЦ заключило договор о поставках тепловой энергии. Технически ТЭЦ работает не непосредственно с потребителями [1], а с объектами, принадлежащими этим потребителям (рис. 1.3). Проектируемая информационная система должна иметь в своём составе базу данных содержащую сведения обо всех объектах, которые обслуживает ТЭЦ.  
 
 
 
Рис. 1.3 Связь ТЭЦ с объектами потребителей. 
Все объекты, обслуживаемые ТЭЦ связаны с ней сетью теплопроводов, по которым передаётся теплоноситель (горячая вода, пар). Непосредственно передача теплоэнергии потребителю производиться на тепловых пунктах, где, через специальные устройства, происходит передача тепла от теплоносителя принадлежащего ТЭЦ собственному теплоносителю потребителя. Тепловые пункты также определяются, как точки раздела балансовой принадлежности, т. е. в этих точках заканчиваются трубопроводы, принадлежащие ТЭЦ [2]. Кроме этого важно отметить, возможность следующих ситуаций: 
 
-    к одному тепловому пункту может быть подключено несколько объектов; 
 
-    объекты, подключённые к одному тепловому пункту, могут принадлежать разным потребителям; 
 
-    объекты, принадлежащие одному потребителю, могут быть  подключены к разным тепловым пунктам; 
 
Таким образом, каждый объект, обслуживаемый ТЭЦ, является отдельным потребителем тепла, о каждом из которых необходимо иметь информацию. 
 
К информации об объектах следует отнести следующие данные: 
 
-    сам объект (название); 
 
-    адрес объекта; 
 
-    потребитель, которому принадлежит объект; 
 
-    назначение объекта; 
 
-    принадлежность к тепловому пункту (постоянна); 
 
-    поставщик тепловой энергии (может меняться); 
 
-    режимы снабжения тепловой энергией и ГВС (объемы, график поставок); 
 
-    технические параметры здания (берётся из проектной документации здания); 
 
По желанию потребителя любой его объект может быть отключён от теплоснабжения (например, при консервации объекта). 
 
Общее количество тепла полученного потребителем за определённый период времени определиться как сумма количеств тепловой энергии потреблённых всеми объектами этого потребителя.