Помощь студентам в учебе
Разработка системы предотвращения аварийных ситуаций на тепломагистралях
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ ПРЕДПРИЯТИЯ 10
1.1 Политико-правовой фактор 12
1.2 Экономический фактор 14
1.3 Социальный фактор 15
1.4 Механико-технологический фактор 16
Выводы по разделу один 18
2 АНАЛИЗ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ПРЕДПРИЯТИЯ 19
2.1 Анализ факторов мезосреды 19
2.2 Анализ факторов финансовой и технико-экономической микросреды
предприятия 21
2.3 Организационная структура предприятия 25
2.4 Бизнес-процессы Челябинских Тепловых Сетей 27
Выводы по разделу два 34
3 ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ 35
3.1 Система оперативного диспетчерского контроля (СОДК) 35
3.2 Отечественные аналоги системы ОДК 58
3.3 Система предупреждения аварийных ситуаций (СПАС) 59
3.4 Зарубежный опыт локализации утечек на тепломагистралях 63
Выводы по разделу три 76
4 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ 77
4.1 Обоснование конструкторских решений СПАС 77
4.2 Выбор микроконтроллера 77
4.3 Выбор базовой станции (контроллера) 79
4.4 Настройка облачного сервера интернета вещей 80
Выводы по разделу четыре 84
5 КОММЕРЦИАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА 85
5.1 Затраты на материалы 86
5.2 Затраты на заработную плату 86
5.3 Затраты на амортизацию 87
5.4 Суммарные затраты проекта 87
Выводы по разделу пять 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 91
ПРИЛОЖЕНИЯ 95
ПРИЛОЖЕНИЕ А - РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ Г.
ЧЕЛЯБИНСКА 96
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ ПРЕДПРИЯТИЯ 10
1.1 Политико-правовой фактор 12
1.2 Экономический фактор 14
1.3 Социальный фактор 15
1.4 Механико-технологический фактор 16
Выводы по разделу один 18
2 АНАЛИЗ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ПРЕДПРИЯТИЯ 19
2.1 Анализ факторов мезосреды 19
2.2 Анализ факторов финансовой и технико-экономической микросреды
предприятия 21
2.3 Организационная структура предприятия 25
2.4 Бизнес-процессы Челябинских Тепловых Сетей 27
Выводы по разделу два 34
3 ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ 35
3.1 Система оперативного диспетчерского контроля (СОДК) 35
3.2 Отечественные аналоги системы ОДК 58
3.3 Система предупреждения аварийных ситуаций (СПАС) 59
3.4 Зарубежный опыт локализации утечек на тепломагистралях 63
Выводы по разделу три 76
4 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ 77
4.1 Обоснование конструкторских решений СПАС 77
4.2 Выбор микроконтроллера 77
4.3 Выбор базовой станции (контроллера) 79
4.4 Настройка облачного сервера интернета вещей 80
Выводы по разделу четыре 84
5 КОММЕРЦИАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА 85
5.1 Затраты на материалы 86
5.2 Затраты на заработную плату 86
5.3 Затраты на амортизацию 87
5.4 Суммарные затраты проекта 87
Выводы по разделу пять 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 91
ПРИЛОЖЕНИЯ 95
ПРИЛОЖЕНИЕ А - РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ Г.
ЧЕЛЯБИНСКА 96
Проблема энергоэффективности и энергосбережения актуальна во всём мире. Так, на 63-й сессии Генеральной Ассамблеи ООН, прошедшей 18 июня 2009 года в Нью-Йорке, были озвучены наиболее важные проблемы в этой области [1]. Что касается стратегий, направленных на энергосбережение и энергоэффективность, можно отметить стратегию ЭС-2030, которая была утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. №1715-р [2]. На протяжении нескольких лет в Российской Федерации ведется систематическая работа в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Уже в 2009 году был принят ФЗ № 261-ФЗ от 23.11.2009 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [3].
Важность повышения энергоэффективности точнее подчеркивается в постановлении Правительства РФ от 15 апреля 2014 года №321 “Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Энергоэффективности и развитие энергетики» [4].
Проблемы энергосбережения в России затрагивают практически каждую отрасль, в особенности теплоснабжение и теплоэнергетику. Одной из ключевых причин проблемы энергосбережения в теплоэнергетике является устаревшая тепломагистральная инфраструктура и законодательная база, порождающая перерасход электроэнергии из-за особенностей технологии её обслуживания и многочисленных аварийных ситуаций.
К ведущим тенденциям развития систем диспетчеризации теплоснабжающих процессов добавилось расширение их функциональности в сочетании с интенсивной автоматизацией на основе новейших информационных технологий. По существу, речь идет о переходе от традиционной диспетчерской системы, ориентированной на задачи эпизодического распределения материальных или энергетических потоков, к мощным аналитическим центрам оперативного управления всей производственной деятельностью предприятия, эффективность управления которыми будет зависеть от примененных технологий.
Традиционным способом технологии теплоснабжения была наружная и подземная прокладка трубопроводов без изоляции. Однако из-за износа обычных трубопроводов и огромного количества аварий в теплоснабжении гораздо чаще стали применяться трубы с пенополиуретановой (1111У) изоляцией. Принятие Федерального закона от 23.11.2009 N 261-ФЗ об энергосбережении, как следствие, привело к повсеместному использованию этого типа труб в технологии теплоснабжения. В трубах этого типа внутри изоляции имеются сигнальные проводники, используемые для контроля состояния тепломагистрали. Мониторинг параметров электрической цепи и сопротивления изоляции позволил осуществлять контроль над состоянием трубы с помощью контроллеров, реагирующих на намокание сигнальных проводников в случае прорыва теплотрассы. На этом основывается система оперативного дистанционного контроля (СОДК), осуществляющая индикацию аварийных ситуаций на тепломагистралях.
Появление системы ОДК позволило разработать дополнительные технические инструменты по контролю за состоянием теплотрасс. Очевидно, что СОДК эффективно выполняет задачи проверки состояния участков тепломагистралей, но этим она исчерпывает свои возможности. СОДК является, таким образом, обычной аварийной сигнализацией без функции автоматической мгновенной локализации места аварии на объектах теплотрасс.
В Челябинской области вопрос энергосбережения стоит очень остро. Потери тепла в централизованной системе теплоснабжения г. Челябинска составляют в среднем 355 тыс. г/кал. в год. Сменяемость сетевой воды в тепловых сетях из-за утечек в Челябинске происходит 18 раз в год. За четыре последних года потери сетевой воды увеличились почти в два раза, что также говорит об ухудшении состояния прежде всего распределительный сетей теплоснабжения.
По данным Ростехнадзора средний показатель износа тепломагистралей в Челябинске составляет более 80%, а средняя повреждаемость объекта - 4,5% в год.
Ввиду описанных проблем энергосбережения и энергоэффективности, потребность в информационно-техническом комплексе в сфере мониторинга теплоснабжения крайне актуальна [5].
Цель работы - разработка аппаратно-программного комплекса для автоматизации процесса контроля аварийных ситуаций.
Задачи работы:
- анализ внешней среды организации;
- анализ внутренней среды организации;
- моделирование деятельности организации;
- анализ существующих инструментов автоматизации;
- выбор и обоснование средств реализации системы;
- разработка архитектуры системы;
- расчет эффективности внедрения системы.
Объектом исследования является предприятие ООО «Челябинские тепловые сети», подразделение ОАО УТСК ТГК-10 финской энергетической компании «Фортум». Ключевыми видами деятельности предприятия являются производство и передача тепловой энергии в г. Челябинск. Структура деятельности ЧТС представлена на рисунке 1.
Важность повышения энергоэффективности точнее подчеркивается в постановлении Правительства РФ от 15 апреля 2014 года №321 “Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Энергоэффективности и развитие энергетики» [4].
Проблемы энергосбережения в России затрагивают практически каждую отрасль, в особенности теплоснабжение и теплоэнергетику. Одной из ключевых причин проблемы энергосбережения в теплоэнергетике является устаревшая тепломагистральная инфраструктура и законодательная база, порождающая перерасход электроэнергии из-за особенностей технологии её обслуживания и многочисленных аварийных ситуаций.
К ведущим тенденциям развития систем диспетчеризации теплоснабжающих процессов добавилось расширение их функциональности в сочетании с интенсивной автоматизацией на основе новейших информационных технологий. По существу, речь идет о переходе от традиционной диспетчерской системы, ориентированной на задачи эпизодического распределения материальных или энергетических потоков, к мощным аналитическим центрам оперативного управления всей производственной деятельностью предприятия, эффективность управления которыми будет зависеть от примененных технологий.
Традиционным способом технологии теплоснабжения была наружная и подземная прокладка трубопроводов без изоляции. Однако из-за износа обычных трубопроводов и огромного количества аварий в теплоснабжении гораздо чаще стали применяться трубы с пенополиуретановой (1111У) изоляцией. Принятие Федерального закона от 23.11.2009 N 261-ФЗ об энергосбережении, как следствие, привело к повсеместному использованию этого типа труб в технологии теплоснабжения. В трубах этого типа внутри изоляции имеются сигнальные проводники, используемые для контроля состояния тепломагистрали. Мониторинг параметров электрической цепи и сопротивления изоляции позволил осуществлять контроль над состоянием трубы с помощью контроллеров, реагирующих на намокание сигнальных проводников в случае прорыва теплотрассы. На этом основывается система оперативного дистанционного контроля (СОДК), осуществляющая индикацию аварийных ситуаций на тепломагистралях.
Появление системы ОДК позволило разработать дополнительные технические инструменты по контролю за состоянием теплотрасс. Очевидно, что СОДК эффективно выполняет задачи проверки состояния участков тепломагистралей, но этим она исчерпывает свои возможности. СОДК является, таким образом, обычной аварийной сигнализацией без функции автоматической мгновенной локализации места аварии на объектах теплотрасс.
В Челябинской области вопрос энергосбережения стоит очень остро. Потери тепла в централизованной системе теплоснабжения г. Челябинска составляют в среднем 355 тыс. г/кал. в год. Сменяемость сетевой воды в тепловых сетях из-за утечек в Челябинске происходит 18 раз в год. За четыре последних года потери сетевой воды увеличились почти в два раза, что также говорит об ухудшении состояния прежде всего распределительный сетей теплоснабжения.
По данным Ростехнадзора средний показатель износа тепломагистралей в Челябинске составляет более 80%, а средняя повреждаемость объекта - 4,5% в год.
Ввиду описанных проблем энергосбережения и энергоэффективности, потребность в информационно-техническом комплексе в сфере мониторинга теплоснабжения крайне актуальна [5].
Цель работы - разработка аппаратно-программного комплекса для автоматизации процесса контроля аварийных ситуаций.
Задачи работы:
- анализ внешней среды организации;
- анализ внутренней среды организации;
- моделирование деятельности организации;
- анализ существующих инструментов автоматизации;
- выбор и обоснование средств реализации системы;
- разработка архитектуры системы;
- расчет эффективности внедрения системы.
Объектом исследования является предприятие ООО «Челябинские тепловые сети», подразделение ОАО УТСК ТГК-10 финской энергетической компании «Фортум». Ключевыми видами деятельности предприятия являются производство и передача тепловой энергии в г. Челябинск. Структура деятельности ЧТС представлена на рисунке 1.
В результате проведенного исследования были отмечены недочеты в бизнес- процессах предприятия и составлена модель «как должно быть», с целью их устранения. Проведен анализ существующих систем мониторинга тепломагистралей, выявлены их недостатки, и на основании применения методологии из инновационных технических решений в области связи, было разработано собственное решение для организации архитектуры системы предотвращения аварийных ситуаций. Экспертным методом исследования были выдвинуты и построены требования и обоснование проектных решений к интегрированной информационной системе преду- предотвращения аварийных ситуаций (СПАС), которая позволит повысить уровень эффективности контроля систем теплоснабжения для снижения показателей теп- лопотерь и повышения энергоэффективности, а также получения оперативной информации о состоянии трубопроводов.
Проведен анализ проектных работ внедрения СПАС, дано экономическое обоснование затрат на реализацию и были определен перечень затрат предприятия и их прогнозные значения, которые уменьшатся в ходе эксплуатации внедренной информационной системы. В заключение можно отметить, что использование конвергенции различных технологий позволяют получить целостную многофункциональную и мультисервисную информационную систему. Дальнейшее развитие в этом направлении приведет к новому подходу к диспетчеризации, коммерческому учету тепловой энергии и к эффективной реализации федерального закона об энергосбережении и энергоэффективности.
Проведен анализ проектных работ внедрения СПАС, дано экономическое обоснование затрат на реализацию и были определен перечень затрат предприятия и их прогнозные значения, которые уменьшатся в ходе эксплуатации внедренной информационной системы. В заключение можно отметить, что использование конвергенции различных технологий позволяют получить целостную многофункциональную и мультисервисную информационную систему. Дальнейшее развитие в этом направлении приведет к новому подходу к диспетчеризации, коммерческому учету тепловой энергии и к эффективной реализации федерального закона об энергосбережении и энергоэффективности.
