Начиная с 2002 года специалистами ООО НПП «Редикон» и ООО НПП «Энерготехсервис» проводились работы по созданию Системы коммерческого и технического учета теплофизических параметров энергоносителей (СКУТЭ) «КАМПРЗ». СКУТЭ предназначена для организации коммерческого учёта и технического контроля теплофизических параметров энергоносителей. Внедрение СКУТЭ производилось в несколько этапов.
На первом этапе были созданы отдельные узлы учёта.
На втором этапе узлы учёта были связаны между собой и диспетчерским компьютером расположенным в диспетчерском пункте сетью передачи данных «Моноканал». Частично использовались уже существующие линии связи.
На третьем этапе в специальном помещении был установлен сервер, работающий под управлением MasterSCADA для автоматического получения, хранения и предоставления данных.
Сейчас «СКУТЭ» используется эксплуатационным, административным и техническим персоналом для решения следующих основных задач:
- повышения надежности, безопасности и эффективности эксплуатации тепломеханического оборудования;
- контроля за тепловыми и гидравлическими режимами работы систем теплоснабжения и теплопотребления, предупреждения аварийных ситуаций и их развития;
- контроля рационального использования тепловой энергии и теплоносителя;
- документирования параметров теплоносителя: массы (объёма), температуры и давления;
- экономии топливно-энергетических ресурсов;
- соблюдения и поддержания заданного графика тепловых нагрузок;
- осуществления взаимных финансовых расчётов между поставщиками энергоресурсов и потребителями тепловой энергии.
Функционирование СКУТЭ осуществляется непрерывно в автоматическом режиме с привязкой к реальному масштабу времени, диалоговом и постоперативном режиме.
СКУТЭ охватывает все основные трубопроводы отопления, хоз.питьевой и тех.воды, а также газопроводы.
Система состоит из 3-х основных уровней:
- функционально законченные узлы коммерческого учёта на базе теплорегистраторов и вычислителей Карат;
- сервер опроса и хранения данных;
- web-клиенты.
Данные с первичных датчиков обрабатываются и архивируются в теплорегистраторах и вычислителях Карат для коммерческого учёта. Затем передаются на сервер опроса, где происходит централизованное хранение, обработка данных, клиентам обеспечивается доступ к данным . Информация представляется наглядным образом в виде мнемосхем на экранах автоматизированных рабочих мест и WEB-клиентов. Формируются отчёты.
Узлы учёта территориально расположены непосредственно на объектах измерения: теплопункт, ГРП, ввод хоз.питевой воды и т.д.
Узел учёта тепловой энергии построен на базе сертифицированного комплекса ТКМ Карат, в состав которого входят: тепловычислитель «Карат 011», который осуществляет расчёт потребленной энергии, регистрацию параметров теплоносителя (температуру, давление, массовый и объёмный расходы), запись и хранение архивов, передача мгновенных и архивных данных на верхний уровень; в качестве датчиков температуры используются термометры сопротивления платиновые; данные по давлению поступают в вычислитель по токовым цепям 4-20мА от преобразователя давления НТ; объёмный расход теплоносителя поступает в вычислитель по частотному входу от двухканального ультразвукового расходомера US-800 (рис.1).
Рисунок 1. Типовой узел учёта отопления / холодной воды
Узлы учёта газа, и пара выполнены на базе вычислителя Карат М 110 с измерением расхода с помощью сужающих устройств и преобразователей перепада давления Метран ДД (рис. 2).
Рисунок 2. Типовой узел учёта газа/пара
Для учёта расхода углекислоты используется корректор СПГ 762.1 НПФ «Логика».
Выбор оборудования основывался на предпочтении сертифицированного в составе систем коммерческого учёта оборудования, открытости информационных протоколов, возможности дальнейшего расширения системы. Такая структура системы, состоящая из функционально завершённых отдельных коммерческих узлов учёта, существенно упрощает организационные вопросы, связанные с аттестацией, сдачей в эксплуатацию, дальнейшей периодической поверкой и взаимоотношениями с поставщиками и покупателями энергоресурсов.
Вычислители объединяются по протоколу «моноканал», который конвертируется в стандартный интерфейс RS-232 при помощи контроллера моноканала КМ-01. Интерфейс RS-232 при помощи сервера последовательных портов MOXA NPort преобразовывается в Ethernet. Затем данные с вычислителей поступают непосредственно на сервер опроса. Данные от корректора СПГ762.1 передаются по сети RS-485, при помощи адаптера АПС-79 преобразовываются в RS-232, далее передача данных организуется аналогично передаче данных с вычислителей Карат при помощи MOXA NPort (рис. 3).
Рисунок 3. Линии связи между приборами
Архивная и мгновенная информация с вычислителей и корректора передаётся в SCADA-систему через соответствующие OPC-сервера (ООО «НПП Уралтехнология», НПФ «Логика»).
Стоечный сервер HP ProLiant DL 180 G6 используется для размещения ПО MasterSCADA, СУБД MYSQL 5.1 и web-сервера. Сервер расположен в 19” стойке установленной в специальном помещении вычислительного центра с климат-контролем.
Серверный шкаф кроме того подключен к источнику бесперебойного питания и системе гарантированного питания вычислительного центра.
Обмен между сервером опроса и сервером последовательных портов Moxa Nport происходит по протоколу TCP/IP по локальной вычислительной сети(Ethernet) предприятия.
На сервере HP работающем под управлением MasterSCADA реализованы следующие основные функции:
- автоматизированный сбор и хранение результатов измерений;
- конфигурирование, настройка, диагностика всей системы (частично первый, второй, третий уровень) с протоколированием и документированием;
- просмотр и анализ текущих значений параметров (рис. 4), архивной и прочей технологической информации;
- долговременное хранение собранной с устройств второго уровня информации в центральном хранилище данных;
- отключение/подключение каналов измерения теплотехнических параметров;
- вывод информации на монитор;
- опрос каналов измерения теплотехнических параметров;
- контроль достоверности измерений(проверка соответствия полученных значений параметров заданному диапазону измерений);
- специально разработанный нами WEB-сервер отображающий мгновенные значения (рис. 5) с конструктором отчётов, позволяющий получать данные технологического и коммерческого учёта в виде таблиц и заданных отчётных форм (рис. 6). Мощность web-сервера позволяет одновременную обработку запросов до 50 web-клиентов
- контроль достоверности данных (проверка искажения данных во время передачи с вычислителей и преобразователей);
- выполнение измерений теплофизических параметров энергоносителей на заданных интервалах времени (60 минут, сутки, месяц) с последующим сохранением в базе данных MYSQL 5.1;
- хранение результатов измерений в базе данных: часовых данных - 3 месяца, суточных архивов - 5 лет;
- ведение «Журналов событий»;
- формирование отчетных документов по принятой на предприятии форме;
- автоматическую синхронизацию времени в контроллерах;
- безопасность хранения данных и программного обеспечения в соответствии с ГОСТ Р 52069.0-2003.
Рисунок 4. Главная мнемосхема
Рисунок 5. Web-интерфейс текущие значения
Рисунок 6. WEB-интерфейс просмотр архивной информации
Аналогичная система была внедрена в 2008 году на заводе АМК (ОАО «КАМАЗ»). После реорганизации завод АМК входит в состав ОАО «КАМПРЗ», поэтому нами сейчас производится объединение двух систем в одну на базе СКУТЭ ОАО «КАМПРЗ» (рис. 7)
Рисунок 7. Объединение двух систем
Общее количество точек учёта объединённой системы составило:
- 4 узла учёта отопления;
- 1 узел учёта природного газа;
- 27 узлов учёта холодной воды;
- 3 узела учёта сжатого воздуха.
Всего контролируется более 100 оперативных параметров.
Также силами нашей организации были реализованы аналогичные проекты на ТГК-5 ОСП «Ижевская ТЭЦ-2» г.Ижевск (2006 - 2007гг.) и ОАО «Чебоксарский агрегатный завод» г. Чебоксары (2005 - 2008гг.) Сейчас заканчивается внедрение СКУТЭ на «Автомобильном заводе» ОАО «КАМАЗ».
В СКУТЭ «Ижевской ТЭЦ-2» также используется дополнительная подсистема сбора мгновенных значений на основе распределённой системы ввода данных ADAM и ICPDAS. В проекте используется пять клиентских АРМ-ов MasterSCADA для передеачи информации в пять диспетчерских пунктов. Данные хранятся в СУБД MS SQL 2005.
После внедрения системы на Ижевской «Тэц-2» было установлено, что для хранения данных вполне достаточно возможностей СУБД MySQL, поэтому в последних проектах была применена именно она, что позволило сократить расходы, как за счёт стоимости самой СУБД, так и уменьшить аппаратные требования ко всему комплексу.
Система поцехового учёта энергоресурсов ОАО «Чебоксарский агрегатный завод» состоит из более 60 теплорегистраторов и вычислителей Карат всех поколений. При этом общая протяжённость линий связи составляет более 15 км, для решения проблем опроса приборов на больших расстояниях (при отсутствии возможности использования Ethernet и прокладки новых линий связи) были использованы разработанные нами ретрансляторы протокола «Моноканал» и адаптеры «токовой петли».
Для каждого предприятия была разработана особая форма отчётов в соответствии с требованиями заказчиков.
Так как на ОАО «Камаз» и ОАО «Чебоксарский агрегатный завод» имеется только по одному диспетчерскому пункту, было принято решение отказаться от использования SCADA-клиентов и предоставить удалённым пользователям только WEB-интерфейс, что также значительно позволило сократить расходы на реализацию систем.
