АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ РАБОТЫ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 7
1.1 Описание объекта автоматизации 7
1.2 Обзор литературы по теме исследования 12
1.2.1 Методы идентификации 12
1.2.2 Методы оценки эффективности режимов работы котлов 24
1.3 Постановка цели и задач исследования 32
2 МЕТОДИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 33
2.1 Описание объекта 33
2.2 Общие сведения по корреляционному анализу данных 41
2.3 Общие сведения по регрессионному анализу данных 43
2.4 Алгоритм построения эффективных производственных характеристик 47
2.5 Программное обеспечение 51
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 53
3.1 Регрессионный анализ данных 53
3.2 Идентификация энергетических характеристик котлов 97
3.3 Построение эффективных характеристик 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 129
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 130
ПРИЛОЖЕНИЯ 140
ПРИЛОЖЕНИЕ A. Фактические данные эксплуатации 140
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Листинги программ определения энергетических
характеристик котлов 143
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Схемы и чертежи 150
Одной из самых главных отраслей энергетики в России является тепловая энергетика. В большинстве городов страны потребность тепловой энергии обеспечивается за счет блочно-модульных или стационарных котельных, на них приходится почти 50 % системы централизованного теплоснабжения.
Тепловая энергетика является самым большим потребителем природного газа. Во всей стране насчитывается около 100 тысяч отопительных котельных, из них 60 % работает на природном газе, 13 % работает на мазуте, другие котельные работают на угле, а также есть котельные, работающие на вторичном топливе.
По сведениям единой межведомственной информационно¬статистической системы на 2019 год выработка тепловой энергии в России составила 820105 млн. Гкал. Из которых котельные мощностью до 3 Гкал/ч произвели 48038 млн. Гкал, котельные мощностью 20-100 Гкал/ч произвели 151236 млн. Гкал, котельные мощностью 3-20 Гкал/ч произвели 121366 млн. Гкал.
На потребление тепловой энергии в год за весь отопительный сезон уходит около 2 млрд. м3 природного газа.
Использование энергии сгорания природного газа на котельных является достаточно распространенным. Природный газ экологически безвредный и безопасный в отличие от других видов топлива. В 2019 год цена за 1000 м3 природного газа составляла около 4000 тыс. рублей. Учитывая стоимость природного газа для городов, где энергетика полностью основана на сжигании этого вида топлива, экономия ресурсов - ключевой вопрос экономической эффективности систем централизованного теплоснабжения.
Потребление природного газа котельной, рассматриваемой в работе, составляет около 180 млн. м3 за отопительный сезон: водогрейными котлами - около 150 млн. м3, паровыми котлами - около 30 млн. м3 газа.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы получены следующие результаты:
1) проведен обзор научно-информационных источников, включающий 89 наименований, из них иностранных - 14. Анализ рассмотренных источников показал, что тематика работы, посвященная повышению энергоэффективности котельной, является актуальной;
2) проведен сбор и упорядочивание эксплуатационных данных оборудования котельной, необходимых для экспериментальных исследований;
3) построены энергетические характеристики основного оборудования (водогрейные и паровые котлы) котельной на основе режимных карт котлов и фактических данных эксплуатации. Оценка точности построенных характеристик определялась на основе статистических параметров: нормированного коэффициента детерминации (R2), E-Значение и стандартная ошибка. Анализ полученных характеристик показал, что они определены с точностью, достаточной для их применения в технико-экономической модели котельной;
4) разработано программное обеспечение построения эффективных энергетических характеристик оборудования котельной с использованием языка программирования «R» для статистической обработки данных и вычислений с открытым исходным кодом;
5) проведены экспериментальные исследования методики определения эффективных характеристик энергетического оборудования (водогрейные и паровые котлы) котельной. Исследования показали, что имеется потенциал повышения энергетической эффективности путем снижения потребления природного газа. В среднем при эффективном ведении процесса можно снизить потребление природного газа на величину около 5 %.
