Дослідження і удосконалення системи автоматизації водогрійного котла
Автор: Жеплінський Дмитро Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Жеплінський Д.І. Лесовой Л.В.. (керівник). Дослідження та удосконалення системи автоматизації водогрійного котла. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2023. Розширена анотація В сучасному світі проблеми енергоефективності та безпеки експлуатації стають все актуальнішими. Одним із способів зменшення витрат на енергопостачання є використання водогрійних котлів з автоматизованою системою управління. Однак, існуючі системи автоматизації не завжди забезпечують ефективну та безпечну експлуатацію котла. Україна сьогодні перебуває на етапі четвертої промислової революції. Вона характеризується повною автоматизацією управління всіма процесами виробництва в режимі реального часу. Четверта промислова революція - це остання і найбільш сучасна фаза розвитку промисловості, що почалася в 2010-х роках. Вона характеризується широкомасштабним використанням цифрових технологій, таких як штучний інтелект, Інтернет речей, розумна виробнича технологія, 3D-друк і т.д. Ці технології забезпечують автоматизацію процесів виробництва та розвиток "розумних" фабрик, які можуть працювати без прямого контролю людини. Це дозволяє підприємствам збільшувати продуктивність, знижувати витрати на виробництво, поліпшувати якість продукції та зменшувати вплив на довкілля. Четверта промислова революція також має великий вплив на розвиток водогрійних котлів та їх автоматизацію. Сьогодні водогрійні котли можуть бути підключені до "розумних" систем управління, що дозволяє забезпечувати максимальну енергоефективність та знижувати витрати на опалення. Магістерська робота присвячена дослідженню та удосконаленню системи автоматизації водогрійного котла. У роботі проаналізовано та оцінено актуальні проблеми, пов’язані з енергоефективністю та безпекою використання водогрійних котлів, та визначено основні вимоги до систем автоматизації водогрійних котлів. У багатьох наявних системах автоматизації водогрійних котлів є обмеження в регулюванні, оскільки температурний графік котла не прописується в програму котла і оператору постійно потрібно змінювати завдання температури води вручну, що призводить до перевитрат газу при зміні температури зовнішнього повітря або навпаки замалої температури нагріву води для потреб наседення. Також обмеженням є відсутність сучасної SCADA-системи та людино-машинного інтерфейсу для наглядного показу всіх параметрів котла та швидкої зміни режимів роботи котола. Тому у магістерській кваліфікаційній роботі була проведена модернізація системи автоматизованого керування водогрійним котлом. При дослідженні котла встановленого на підприємстві КП “Бориславтеплоенерго” було знайдено декілька недоліків, а саме використання не надійного контролера виробництва компанії ОВЕН а також відсутність HMI-панелі для комп’ютерно-інтегрованої системи автоматизованого керування та моніторингу водогрійного котла.Тому для удосконалення котла було використано вільно програмований контролер Siemens SIMATIC S7-1500, що дозволило оперативно змінювати процес регулювання в залежності від потреб. В результаті було запропоновано новий алгоритм роботи, розроблено SCADA-систему та реалізовано HMI-панель для комп’ютерно-інтегрованої системи автоматизованого керування та моніторингу водогрійного котла. Така система дозволяє оперативно відстежувати стан котла та реагувати на будь-які відхилення в роботі. Об’єкт дослідження – водогрійний котел який використовується для централізованого теплопостачання населення. Предмет дослідження – удосконалення системи автоматизованого керування водогрійним котлом який використовується для централізованого теплопостачання населення. Мета дослідження полягає в розробці та впровадженні ефективних заходів з вдосконалення систем керування водогрійним котлом, що забезпечать оптимальне використання теплової енергії а також створенні сучасної системи керування процесом. В даній роботі вибрано та проаналізовано, чому і які обрані технічні засоби автоматизації. Мною було створено програму для функціонування контролера Siemens S7-1500. Розроблені функціональна схема автоматизації процесу, комутаційна схема електричних з’єднань, розроблена SCADA система, а також складена специфікація технічних засобів автоматизації. Було проведено розрахунок та моделювання системи автоматичного регулювання температури води, яка виходить з водогрійного котла. Зроблено висновок до магістерської кваліфікаційної роботи (МКР). Ключові слова: водогрійний котел, система автоматизованого керування, моніторинг, автоматизація, централізоване теплопостачання.