Абдулин С.Ф. Системы автоматики предприятий стройиндустрии

Подождите немного. Документ загружается.

В сложившейся ситуации было принято решение о создании такой

АСДУ, которая была бы в состоянии при возникновении аварийной

ситуации производить автоматическое переключение мощностей в

соответствии с предварительно заложенным ранжированием нагрузок по

приоритетам. То есть в случае перегрузки одного из трансформаторов по

току АСДУ должна производить поэтапное отключение низкоприоритет-

ных нагрузок с помощью магнитных расцепителей автоматов защиты до

тех пор, пока ситуация на вводе не стабилизируется. При этом

потребители, обладающие высоким приоритетом, не будут отключены ни

при каких обстоятельствах. При полном отключении входного

электропитания в результате возможной глобальной аварии система

переключит высокоприоритетные нагрузки на резервные источники

питания.

Оптимальным вариантом является разработка системы АСДУ на этапе

проектирования здания или сооружения. Именно на этой стадии затраты

на автоматику легко поддаются подсчёту и возможно их достоверное

прогнозирование. На практике же чаще всего приходится сталкиваться с

необходимостью разработки системы при реконструкции здания или на

этапе отделки уже возведённого объекта. При этом важно наладить чёткое

взаимодействие как с заказчиком АСДУ для полного понимания

поставленных задач, так и с генподрядчиком, поскольку работу на объекте

приходится вести параллельно с многочисленными организациями-субпод-

рядчиками, отвечающими только за свой участок. Если игнорировать эти

простые принципы, то стоимость системы может заметно возрасти

вследствие неоптимальной конфигурации узлов и секторов, вынужденного

изменения трасс прокладки каналов, принятия мер против всевозможных

силовых наводок и т.п.

Значительное влияние на выбор базового стандарта оказал тот факт,

что некоторые уже установленные инженерные системы – центральное

кондиционирование и вентиляция, лифтовое оборудование, система

резервного электроснабжения – к началу работ располагали не связанными

друг с другом цепями автоматики. Было принято решение объединить

разрозненные цепи в единую систему АСДУ, применив достаточно гибкий

стандарт LonWorks. Только применение открытых стандартов при

проектировании гарантировало успешную интеграцию всего инженерного

хозяйства в единый управляемый комплекс. Помимо этого, в проект не-

обходимо было заложить и возможность дальнейшего развития системы,

т.к. техника не стоит на месте.

В качестве системы передачи данных были выбраны средства

автоматизации, поддерживающие каналы TP/FT10 и ТР1250 полевой шины

LonWorks, а в качестве сетевых контроллеров – устройства PCD2 SAIA

Burgess. Следует заметить, что в настоящее время на рынке существует

немалое количество объектно-ориентированных устройств, и при

разработке проекта у создателей всегда имеется возможность выбора из

перечня оборудования нескольких производителей.

Практический опыт показал, что, несмотря на высокую цену, именно

контроллеры SAIA Burgess неплохо «уживаются» с уже имеющимся на

объекте коммутационно-пусковым оборудованием ABB и Siemens, обладая

при этом процессором необходимой мощности. Именно эти особенности и

предопределили их применение в данном проекте.

За передачу данных по шине отвечает сетевое оборудование Echelon.

Классическая магистральная схема объединила через маршрутизаторы не-

сколько каналов свободной топологии TP/FT10 с шиной ТР1250, отве-

чающей за связь с сервером АСДУ (рис. 4.47). Именно каналы TP/FT10

дают возможность выполнить эффективную разводку по многоэтажному

зданию, поскольку допустимая длина такого канала исчисляется сотнями

Рис. 4. 47. Схема топологии АСДУ объекта:

ЛО – лифтовое оборудование; СЦК – система центрального кондиционирования;

СЦВ – система центральной вентиляции; ТП1, ТП2 – силовые трансформаторные

подстанции; ГРЩ – главный распределительный щит; АВР – автоматы ввода

резерва; РП – распределительные панели; ИБП – источник бесперебойного

питания; LON – LonWorks совместимое оборудование системы управления

(маршрутизаторы, регистраторы, измерители/преобразователи, контроллеры с

интерфейсными модулями и модулями ввода/вывода)

метров. За обмен информацией между сервером АСДУ и терминалами

операторов (диспетчеров) отвечает сеть Ethernet 10Base-T.

Повышенные требования к надёжности и скорости передачи инфор-

мации в отдельных секторах системы привели к необходимости локаль-

ного применения волоконно-оптических линий связи. Задачу преобразова-

ния среды передачи для Ethernet (переход с 10Base-TX на 100Base-FX) ре-

шают модули ADAM-6542 фирмы Advantech. Мониторинг и управление

климатическими системами здания выполняются с помощью специализи-

рованных контроллеров

ТАС.

Для измерения

электрических парамет-

ров входной цепи в ре-

альном времени были за-

действованы регистра-

торы Wattnode+. Таким

образом система полу-

чает информацию о то-

ках, напряжениях, час-

тоте, активной и реак-

тивной мощности на

вводе, используя эту ин-

формацию как для мони-

торинга, так и для ана-

лиза. Выдаваемые систе-

мой данные позволяют

диспетчеру отслеживать ситуацию по создаваемым «на лету» векторным

диаграммам (рис. 4.48), выход любого из параметров за пределы допусти-

мых значений не останется без его внимания.

Замер токов на отводах ГРЩ производится при помощи измеритель-

ных преобразователей (токовых измерителей) фирмы Weidmiiller. В опи-

сываемой АСДУ задействовано в общей сложности более 50 свободно

программируемых контроллеров, а также маршрутизаторы, измерители,

преобразователи, регистраторы, модули ввода-вывода, интерфейсные мо-

дули и множество дополнительного исполнительного оборудования

(электроприводы клапанов и задвижек, автоматические жалюзи, реле и

пусковые устройства).

Следует отметить, что при выборе оборудования надо особое внима-

ние уделять вопросам совместимости оборудования различных производи-

телей. Несмотря на соответствие стандарту, различное LonWorks-оборудо-

вание ориентировано на решение многочисленных задач и имеет различ-

ные параметры. Совместимость совместимостью, но практика показывает,

Рис. 4.48. Векторная диаграмма, отображающая

параметры работы одного из силовых

трансформаторов

что контроллер определённого типа может прекрасно работать с

инженерными системами и совершенно не подходить для мониторинга,

скажем, системы электроснабжения. Часто из-за слишком слабых

сигнальных токов контроллеров приходится включать в низовые схемы

дополнительные реле, пусковые устройства и всевозможные электро-

приводы, например для эффективного автоматизированного управления

клапанами и вентилями. Это обстоятельство приходится учитывать при

проектировании практически всех проектов. Справедливости ради надо

заметить, что некоторые производители LonWorks-оборудования уже

начали выпуск контроллеров с увеличенными (до 2 А) сигнальными

токами. Таким образом, перед разработчиком встает задача не просто

подобрать совместимое оборудование, но и выступить в качестве

проектного эксперта, основываясь на собственном практическом опыте.

При этом очень важно учесть всё разнообразие дополнительного низового

оборудования, которое может понадобиться для реализации комплексного

решения. Именно поэтому далеко не каждая компания, стремящаяся занять

своё место на рынке систем автоматизации, в состоянии довести проект до

реализации на практике.

В основу выбора программного обеспечения (ПО) АСДУ была поло-

жена необходимость обеспечения развитой интеграции с инженерными

системами применительно к шинной топологии LonWorks. В результате

была применена одна из наиболее функциональных ОРС-ориентированных

инструментальных сред – GENESIS32 Enterprise Edition компании Iconics.

Перед разработчиками стояла задача не только визуализировать все

контролируемые параметры, сделав мониторинг и управление системой

интуитивно понятными, но и обеспечить ведение журнала событий с тща-

тельным и точным документированием всех параметров. Решающими осо-

бенностями данного ПО, определившими его выбор, стали способность

среды GENE-SIS32 работать с базой MySQL, а также современная система

защиты от несанкционированного доступа к приложениям, что для банка

является серьёзным аргументом.

Данная современная SCADA-система, с одной стороны, достаточно

адаптирована к самым разнообразным требованиям, а с другой стороны,

позволяет реализовать настолько простую для восприятия визуализацию,

насколько это допустимо в каждом конкретном случае, чтобы исключить

необходимость предварительного обучения операторов.

В описываемом проекте система визуализации включает в себя более

сотни экранов диспетчеризации, охватывающих все инженерные системы

здания (рис. 4.49). Часть из них представляет собой мнемосхемы и аними-

рованные графики событий, часть – журналы аварийных и предупреж-

дающих событий, а также специально разработанные экраны

процедур самодиагностики АСДУ.

Система работает в реальном времени с более чем 1700 сигналами,

генерируя сотни статусных и аварийных сообщений. При наступлении

критической ситуации АСДУ производит включение аварийной

сигнализации, автоматически отмечая в журнале всю хронологию и

последовательность дальнейших событий. Выдача задокументированной

отчётности диспетчерской смены, а также информации о суточном потреб-

лении электроэнергии, воды, тепла и холода полностью автоматизирована.

Использование АСДУ на описываемом объекте разом решило все

имевшиеся проблемы управления инженерными системами. Благодаря

ранжированию нагрузок и автоматическому переключению их при

возникновении перегрузок на вводе все важные для жизнеобеспечения

здания инженерные системы защищены от внезапного непрогнозируемого

отключения. Более того, служба эксплуатации здания получила

мощнейший инструмент, позволяющий не только собирать информацию

об определённых параметрах в реальном времени, но и проводить её ана-

лиз. В результате такого анализа выяснился, например, факт наличия

бестоковых пауз в питании силовых трансформаторов, о чём до внедрения

АСДУ можно было только догадываться.

Рис. 4.49. Пример экрана диспетчеризации: анимированная схема

параметров работы одного из кондиционеров системы центрального

кондиционирования воздуха

4.9. Вихревые гидрокавитационные установки – путь

к энергоресурсосбережению и повышению качества

строительных материалов [91]

В последние годы во всем мире резко возрос

интерес к вихревым гидрокавитационным уста-

новкам (ВГКУ). Это обусловлено их уникальными

возможностями, которые в ряде случаев выходят

за рамки существующих физических представле-

ний.

В строительной индустрии весьма перспек-

тивной сферой применения ВГКУ является кави-

тационная активация цемента в роторных аппара-

тах с модуляцией потока (рис. 4.50), которая ис-

пользуется для улучшения механических свойств

бетона или экономии цемента на 15% (по весу) без

изменения механических свойств бетона. Произ-

водство мелкодисперсных составов и смесей обес-

печивает повышение свойств изготавливаемых из

них материалов и изделий в среднем на 15 – 20%.

В аспекте энергоресурсосбережения весьма

перспективным представляется применение для

нагрева воды вихревых гидрокавитационных теп-

логенераторов (ВГКТ) (рис. 4.51), обладающих

высокой энергоэффективностью. По различным

данным, их КПД близок к 1, причем примерно в 10% испытаний (по ут-

верждениям экспериментаторов) было зарегистрировано тепловыделение,

превышающее затраты электроэнергии на привод насосов. Многие иссле-

дователи связывают это с кавитацией, при которой выделяется большое

количество тепла. О широком распространении ВГКТ свидетельствует

пример фирмы НОТЕКА, более 300 теплогенераторов которой успешно

работают в странах СНГ и дальнего зарубежья.

Другой весьма перспективной сферой энергоресурсосбережения явля-

ется использование ВГКУ для приготовления водомазутных эмульсий

(ВМЭ). Применение ВГКУ (рис. 4.52) обеспечивает повышение КПД кот-

лов в среднем на 5%, надежное распыление и горение ВМЭ при низких

температурах (до – 67 °С), устойчивое горение мазутов с влагосодержа-

нием до 30%, снижение токсичности дымовых газов (N

– на 50 – 55%,

сажи – на 70 – 80%) и хранение ВМЭ более года. Проводятся исследования

по созданию принципиально нового вихревого двигателя на ртути (рис.

4.53), при работе которого также наблюдаются кавитационные явления.

Высокие потенциальные возможности ВГКУ предопределили их активную

Рис. 4.50. Роторный

аппарат с модуляцией

потока

разработку и исследования в ряде крупней-

ших научных центров России: ракетно-кос-

мической корпорации «Энергия», Москов-

ском энергетическом институте, НПО «Мол-

ния», НИИ космических систем ГКНПЦ им.

М.В. Хруничева, ВНИИ неорганических ма-

териалов им. А.А. Бочвара и др.

Эксперименты показали, что во время

работы ВГКУ генерируют продольные элек-

трические волны (ПЭВ), которые хорошо

проходят через человека и воздействуют на

него. Подобные волны были зарегистриро-

ваны при исследовании преобразователя

энергии конструкции Ю.И. Краснова

(рис. 4.54), ВГКТ, вихревого двигателя на

ртути и генератора продольных электромаг-

нитных волн. Повреждающее воздействие

последнего было зарегистрировано во время

экспериментов, когда произошел отказ регистрирующего компьютера

NOTEBOOK, расположенного на расстоянии 3 м от генератора. Работа

компьютера восстановилась спустя 30 мин после удаления его от генера-

тора на расстояние 6 м и размещения за кирпичными стенами суммарной

толщиной 80 см.

Исследования экологической чистоты ВГКТ и генератора продольных

электромагнитных волн с помощью диагностической компьютерной сис-

темы «ФОБОС» показали, что человеческий организм и его функциональ-

ные системы по-разному реагируют на работу этих установок. Отмечено

даже, что при работе в некоторых

режимах ВГКТ влияют на отдельных

людей подобно наркотикам.

Эти настораживающие результаты

исследований ВГКУ и необходимость

обеспечения их экологической чистоты

предопределили высокую актуальность

исследований влияния ПЭВ на человека.

Исследования экологической чистоты были начаты с изучения влия-

ния ПЭВ на активность головного мозга. В каждом из экспериментов по

изучению влияния ПЭВ на состояние сознания и биоэлектрическую актив-

ность мозга было проведено по 20 испытаний: 10 испытаний – воздействие

и 10 испытаний – «плацебо». В процессе каждого из состояний

регистрировали биоэлектрическую активность мозга продолжительностью

2 мин. Регистрацию проводили на 16-канальном нейрокартографе по стан-

Рис. 4.51. Исследование

ВГКТ НТК

Рис. 4.52. Кавитатор для

приготовления водомазутной

эмульсии

дартным монополярным отве-

дениям в соответствии с приня-

той международной схемой.

Наряду с визуальной оцен-

кой динамики активности мозга

проводили исследование рас-

пределений на поверхности го-

ловы спектральной мощности

отдельных частот колебаний

биопотенциалов в диапазонах

дельта (0,1...3 Гц); тета (4...6

Гц); альфа (7...13 Гц); бета1

(14...20 Гц); бета2 (21...32 Гц) и

межцентральных отношений био-

электрических процессов

методом спектрально-когерентного анализа. Для этого использовали

компьютерную систему анализа и топографического картирования «Brain-

sys». Воздействие ПЭВ моделировалось с помощью генератора

продольных электромагнитных волн, которые транспортировались по

металлическим трубкам и воздействовали на биологически активные точки

ХЭ-ГУ испытуемых.

В процессе испытаний были получены следующие результаты. Био-

электрическая активность мозга у испытуемых в обычном состоянии бодр-

ствования с закрытыми глазами характеризовалась признаками выражен-

ного альфа-ритма с зональными различиями

при отсутствии каких-либо патологических

паттернов. Наибольшее количество когерент-

ных связей наблюдалось в альфа- и тета-

диапазонах волн (рис. 4.55А). При проведении

испытаний по воздействию ПЭВ сравнивали

результаты группового анализа активности

мозга в состоянии «плацебо» (10 испытаний) с

результатами непосредственного воздействия

(10 испытаний). Наблюдалось возрастание

спектральной мощности тета-ритма в перед-

них (лобно-центральных) отделах мозга при

воздействии, которое статистически значимо

отличалось от «плацебо» (р<0,01). Такое рас-

пределение тета-ритма может наблюдаться в

состоянии глубокой мышечной релаксации,

при переходе от состояния бодрствования ко

сну и при некоторых техниках медитации.

Рис. 4.53. Исследование вихревого

двигателя ртути

Рис. 4.54. Преобразователь

энергии конструкции

Ю.И. Краснова

Наиболее выраженные изменения характеризовались резким возрастанием

количества высококогерентных (r >0,8) связей между отдельными зонами

коры головного мозга практически на всех наблюдаемых частотах био-

электрической активности (рис. 4.55В). По описанию субъективных ощу-

щений испытуемых, во время воздействия они «ощущали» явления, кото-

рые наблюдались и были описаны ранее у лиц в состояниях глубокой ме-

дитации и, как правило, у целителей-биоэнерготерапевтов в процессе ди-

агностики и коррекции здоровья пациентов.

Отдельные исследования показывают, что высокие уровни когерент-

ности у одних субъектов достоверно влияют на уровни когерентности в

разных диапазонах частот у других. Поэтому можно предположить, что

высокий уровень когерентности ритмов, наблюдаемый в данном исследо-

вании, является не только следствием прямого влияния ПЭВ на структуры

мозга, но и что ПЭВ являются составляющими энергетическими носите-

лями передачи неосознаваемой информации между субъектами.

Здесь представляется важным акцентировать внимание на экспери-

ментальных результатах, свидетельствующих о хорошем распространении

ПЭВ по каналам телефонной связи. Измерения показали, что во время ге-

нерации ПЭВ в микрофон передающего телефона, находящегося на рас-

стоянии более 20 км от принимающего, на детекторе ПЭВ в телефоне-при-

емнике регистрируется увеличение напряжения до 2 мВ при шумовом зна-

чении 1 мВ. Эксперименты экологической направленности проводились по

Рис. 4.55. Когерентные связи в коре головного мозга (ориентация поверхности

головы: верх – лобные, низ – затылочные отделы) в отдельных диапазонах частот

дельта, тета, альфа, бета1 и бета2: А – в состоянии спокойного бодрствования;

–

под воздействием продольных электрических волн

утрам под музыку П.И. Чайковского «Времена года». При передаче по те-

лефону ПЭВ наблюдалось изменение психофизиологического состояния

людей, слушающих музыку по телефону. Дальнейшее изучение такого воз-

действия обеспечит разработку высокоэффективных методов и средств ау-

рикулотерапии для лечения различных болезней и корректировки психо-

физиологического состояния людей путем воздействия модулированных

ПЭВ на биологически активные точки уха.

Таким образом, вихревые гидрокавитационные установки способны

внести весомый вклад в решение многих актуальных задач энергоресур-

сосбережения и повышения качества строительных материалов и изделий.

Вместе с тем прежде, чем широко внедрять ВГКУ в народное хозяйство,

необходимо провести комплексные исследования их экологической чис-

тоты.