Теплый резерв и пуск без ложных аварий: что нового в КТР-121

Списки изменений встроенного ПО читают два типа людей: те, кто их написал, и те, у кого что-то уже случилось. Эта статья для третьих: тех, кто хочет знать заранее.

Поэтому начнем не со списка, а с одного отопительного сезона котельной – от первого пуска в сентябре до весны. Котельная обыкновенная, ситуации знакомые: остывший резерв, авария на первой секунде пуска, газ, про который никто не знал, насос, остановленный просадкой питания, и сервопривод, который меняет направление без остановки. Только со встроенным ПО 4.1.2 для КТР-121 каждая из этих историй заканчивается иначе, чем обычно.

Действующие лица

Блочно-модульная котельная на 1,5 МВт с тремя котлами по 500 кВт и модулируемыми газовыми горелками. У каждого свой котловой регулятор КТР-121.01.10. Их работой управляет каскадный регулятор КТР-121.02.41. Он решает, сколько котлов работает, держит подачу по погодному графику, управляет сетевыми насосами и подпиткой, через модуль ПРМ-1 следит за общекотельными авариями.

На стороне потребителей – КТР-121.03.10, который управляет контурами двух пятиэтажных домов температурным с графиком 80/60 и бойлером горячей воды.

Котлы отделены от сети гидрострелкой. Своих насосов у котлов нет, воду гонят сетевые насосы на обратке, а неработающий котел отсекается клапаном протока. У каждого котла есть насос рециркуляции. Его выход еще впереди.

Схема котельной. Цвет метки показывает, какой прибор читает датчик или управляет механизмом

Как они разговаривают

Приборы связаны шиной RS-485. Каскадный регулятор выступает мастером: он последовательно опрашивает котловые регуляторы и 03.10. Котлу он передает разрешение на работу и границы уставки, а с новым ПО еще и температуру улицы – она нужна для защиты от замерзания. От КТР-121.03.10 он узнает, сколько тепла забирают дома и не просит ли бойлер прибавить температуру.

Упрощенная схема одного цикла обмена. Показаны только данные, о которых идет речь в статье

Если связь пропадет, каждый прибор продолжает работать самостоятельно. Котловой регулятор использует последнюю уставку от каскада, КТР-121.03.10 – среднесуточную температуру наружного воздуха. Котельная без мастера похожа на оркестр без дирижера: играть продолжает, но уже по памяти.

Сентябрь. Первый пуск

Обычно сезон начинается с ремонта. Летом меняли задвижки, систему частично сливали, потом при заполнении недолили, поэтому давление в сети теперь ниже порога аварии. Наладчик нажимает Старт, и котельная уходит в аварию по давлению быстрее, чем успевает включиться подпитка. Потому что подпитка работает только в режиме Работа, а сетевые насосы при аварии по давлению останавливаются сразу. Замкнутый круг, из которого выходят путем ручной подпитки, сброса и второго пуска.

С новым ПО пуск проходит иначе. Контроллер видит низкое давление и вместо аварии включает секундомер (Задерж.Ав). Подпитка успевает поднять давление, секундомер обнуляется, котельная работает. Если не успевает, регулятор, как и раньше, фиксирует аварию. Задержка действует только при пуске. Во время работы падение давления означает утечку, поэтому там авария срабатывает сразу.

Подпитка поднимает давление выше порога за 27 с, задержка 60 с перекрывает это с запасом. При утечке давление не растет, и через 60 с авария фиксируется, как раньше

Задержку ставят по факту, без догадок. На пусконаладке засекают, за сколько подпитка вытягивает давление выше порога, и берут с запасом в 1,5-2 раза. В нашем примере подпитка справляется за 27 сек, с задержкой 60 сек. Длиннее делать смысла нет. Если подпитка за минуту-другую не подняла давление, дело уже не в недоливе, и авария должна сработать. Если контроль давления включен и на котловых регуляторах, задержку задают и им, иначе котлы уйдут в аварию раньше каскада.

Итак, котельная запущена. До первых морозов о ней никто не вспоминает.

Декабрь. Обычные сутки

Сначала – сутки без происшествий. Ночью −22 °C, днем −12 °C. Все три котла основные. Каскад держит температуру в заданном диапазоне, ориентируясь по погодному графику, и передает котлам обе границы диапазона.

Каждую минуту каскад отвечает на вопрос, хватает ли двух котлов. Ответить по одной температуре нельзя: в двух домах одновременно включили душ, подача просела на пару градусов и через пять минут вернулась. Зажигать третий котел на каждый такой провал – включать горелку десятки раз за сутки. Поэтому каскад смотрит на недогрев вместе с его длительностью, по температурно-временному интегралу. Глубокий короткий провал и мелкий долгий весят для него одинаково, и третий котел включают, только когда недогрева набралось достаточно.

Копить каскад начинает, когда два работающих котла загружены почти до предела, а подача ниже середины коридора. Если подача поднялась выше середины, счет замирает, провал каскад помнит. Поднялась выше верхней границы (Тпр max) – счет обнуляется, котлы справились. Интеграл дошел до порога (Интег+), и каскад подключает котел. Пока новый котел разжигается и прогревается, счет стоит, и еще немного после его выхода в работу (Вр.Стаб+), чтобы котел успел сдвинуть подачу, прежде чем каскад снова начнет копить недогрев.

Отключение зеркальное. Выше верхней границы каскад копит перегрев (Интег-) и отправляет последний котел в ожидание. Есть и второй путь – баланс мощности. Три котла по 40 % дают столько же тепла, сколько два по 60 %, только с лишней горелкой на минимуме, и каскад такой расклад замечает и лишний котел отключает.

Схема логики каскада. Короткий провал интеграл запоминает, выше Тпр max сбрасывает. Устойчивая нехватка доводит интеграл до порога, и котел подключается, перегрев выше Тпр max его отключает

Порог подбирают под объект. Панельная пятиэтажка переживет и получасовой недогрев на пару градусов, у бойлера горячей воды на утреннем пике запаса меньше. Маленький порог дает быструю реакцию и частые розжиги, большой наоборот. Время стабилизации ставят по тому, за сколько котел после пуска заметно двигает подачу, это видно на тренде первого же утра, у нас три минуты. Поставить меньше, и каскад не дождется помощи от нового котла и начнет считать недогрев заново.

Зимние сутки. Утром и вечером на пиках разбора каскад подключает котел 3

Утро. Два дома одновременно вспоминают про душ, разбор горячей воды растет, и каскад зовет котел 3. Котел с вечера в ожидании и остыл до 15 °C, значит, холодный пуск. Горелка на минимуме, насос рециркуляции крутит воду по малому контуру, холодная вода в сеть не уходит. Время прогрева вышло, до порога холодного пуска котел не дотянул и догревается дальше на полной мощности. Тепло в сеть котел 3 начинает отдавать через 14 минут после команды каскада. Все эти 14 минут котлы 1 и 2 работают на пределе. Пик спадает, котел 3 уходит обратно в ожидание, вечером все повторяется.

14 минут между командой и теплом в сети это цена холодного резерва. Пока хватает двух котлов, ее никто не платит. Счет приходит ночью в январе.

Январь. Остывший резерв

Ночь, на улице от −17 до −26 °C. Котлы 1 и 2 несут нагрузку вдвоем, котел 3 назначен резервным, каскад включит его, только если выйдет из строя основной. Котел 3 сутки простоял с закрытым клапаном протока, и температура воды в нем, по показанию его датчика подачи, 13 °C. Под утро у котла 2 гаснет горелка. Каскад исключает его и вводит резерв. Резерв, которому нужно 14 минут на разогрев, эти 14 минут резервом не является. Подача проседает с 85 до 75,6 °C, и это в самый холодный час ночи.

В новой версии ПО котловой регулятор сам прогревает остановленный котел. Прогрев идет алгоритмом холодного пуска, клапан протока открыт, горелка на минимуме. Повод для прогрева задают 2 способами.

По температуре котла (Уст.Замерз). Котел остыл ниже уставки и греется до порога холодного пуска. Так работает обычный термостат, котел реагирует на то, что уже случилось.

По улице (ЗонаЗМ). На улице холоднее заданной температуры, и котел по расписанию работает на минимуме, чем холоднее, тем дольше. Здесь котел греется на опережение, до того, как успел остыть. Вот для чего каскад с новым ПО передает котлам температуру улицы.

Время прогрева по улице при Вр.Прогрева 10 минут и зоне от −30 до −10 °C

Повторный прогрев не раньше, чем через четыре часа, чтобы горелка не щелкала. Если к концу прогрева каскад позвал котел в работу, прогрев переходит в работу без паузы. Греется только тот котел, которого в ожидание отправил каскад. Котел, остановленный своей кнопкой, в аварии или в тесте автоматика не трогает, там решение за человеком. На экране котла во время прогрева статус Замерз, на каскаде ЗМ.

Та же ночь с 3 настройками резервного котла. Чем теплее резерв, тем меньше провал подачи после аварии

Та же ночь в трех вариантах:

• Без защиты 13 °C в котле, 14 минут до тепла в сети и провал до 75,6 °C.
• С уставкой по котлу 40 °C котел за ночь прогревался 1 раз, к аварии в нем 47 °C, тепло в сеть через 8 минут, провал до 79,0 °C.
• С зоной по улице котел не остывает ниже 61 °C, тепло в сеть через 2 минуты, и подача опускается только до 83,3 °C. Диспетчер узнает об аварии котла 2 из журнала. Из дома в это утро не звонят.

За теплый резерв мы платим газом. Три прогрева по улице за ночь сжигают газа на 81 кВт/ч, но большая часть этого тепла остается в котле и уходит в сеть, когда котел подключают. Настоящая плата это потери теплого котла через стенки и дымоход, 26 кВт/ч за ночь, около 0,3% ночной выработки котельной.

Выбор между двумя способами зависит от того, от чего защищаемся. Если угроза в том, что котел замерзнет, хватит уставки по котлу на несколько градусов выше нуля. Если резерв должен подхватить нагрузку сразу, нужна зона по улице. Ее верхнюю границу ставят на ту температуру, при которой два котла работают уже без запаса. При более теплой погоде резерв может подождать.

Благодарим за доверие и приглашаем отметить вместе: расскажите свою историю с ОВЕН

Поздравить

Та же ночь. Газ в боксе резервного котла

У обслуживающей организации есть еще одна котельная, где в ту же ночь разворачивается своя история. Про резервный котел обычно известно одно: он есть. Проверяется это в тот момент, когда он нужен.

Во второй котельной котлы стоят в отдельных котловых боксах, у каждого – свой газовый ввод. Поэтому модуль ПРМ-1 с реле давления газа стоит у каждого котлового регулятора, по одному на бокс.

Котлы в отдельных боксах. У каждого котлового регулятора свой ПРМ-1 с реле давления газа своего бокса

Котел, который сейчас не нужен, каскад блокирует, и на экране его регулятора статус Стоп. Раньше котловой регулятор проверял давление газа только в режиме Работа, и резервный котел в Стоп про газ в своем боксе не знал.

Теперь давление газа и исправность линии к реле контролируются и в режиме Стоп. И сбросить такую аварию можно только после того, как причина устранена. Команды сброса мало, вход ПРМ-1 должен быть замкнут. То же правило действует для пожара, загазованности и аварийной кнопки.

Одна и та же ночь в котельной из боксов со старым и с новым ПО

Среди ночи давление газа на вводе бокса 3 падает. Со старым ПО котел 3 узнает об этом на утреннем пике, когда каскад его подключает, и уходит в аварию, едва проснувшись. На пике у котельной нет резерва. С новым ПО котел 3 фиксирует аварию в ту же минуту, каскад исключает его из работы, диспетчер вызывает газовую службу. Первый сброс не проходит, реле еще разомкнуто. Давление восстановили, второй сброс проходит, и к утреннему пику резерв снова в строю.

Каскадному регулятору эта функция пригодится, когда котельная целиком в режиме Стоп, например на летнем ремонте. Газ под присмотром и тогда, когда котлы холодные.

Февраль. Насос контура и просадка питания

Ночь, −15 °C – для февраля почти оттепель. Короткая просадка питания останавливает насос контура отопления дома 1, перепад на насосе пропадает. Автоматический перезапуск насоса в этом контуре выключен, и КТР-121.03.10 сразу фиксирует аварию насоса. Через четверть часа диспетчер сбрасывает ее по сети. Насос исправен, питание в норме, но со старым ПО контур после сброса остается в режиме Стоп и ждет команды Старт. Дать ее некому до утренней смены, 6 часов. К утру в квартирах 16,6 °C, остывший дом греется долго, к полудню там 17,0 °C, и телефон диспетчера в это утро работает на пределе.

В новой версии ПО появился автозапуск контура (Автозапуск). Если команда Старт не снималась и критических аварий контура больше нет, контур после сброса сразу возвращается в работу. Перед пуском прибор проверяет аварии, так что карусели из аварии, пуска и новой аварии не будет.

С автозапуском контур возвращается в работу через 15 минут после аварии, без автозапуска через 6 часов 10 минут

Автозапуск включают там, где аварии сбрасывают удаленно, а смены на объекте ночью нет. С ним жильцы 15-минутную остановку не замечают.

Весь сезон. Реверс сервопривода

Есть история, которая идет весь сезон и ни разу не попадает в журнал аварий. Регулятор иногда меняет решение резко. После скачка нагрузки он 12 секунд прибавлял, а теперь надо убавлять. Выход «больше» размыкается, в тот же миг замыкается «меньше», и привод меняет направление на ходу. Мотору, редуктору и контактам реле такой режим ресурса не прибавляет, и заметно это становится через пару сезонов.

С новым ПО между выходами «больше» и «меньше» пауза 3 сек. Она действует для сервоприводов горелок и клапанов КЗР во всех модификациях, настраивать ничего не нужно. Команда в обратную сторону сдвигается на 3 сек.

С паузой привод останавливается на 3 с и только потом идет обратно

Эпилог. PT500 на всех входах

Весной, когда сезон закрыт, руки доходят до замены приборов. Если на объекте уже стоят датчики PT500, при переходе на КТР-121 их больше не нужно менять: этот тип датчика теперь выбирается на всех входах температуры. Дополнительный эффект: к сопротивлению проводов он в пять раз менее чувствителен, чем PT100. 1 Ом линии дает у PT100 ошибку 2,6 °C,тогда как у PT500 всего 0,52 °C. Остаток убирают сдвигом входа, если при монтаже померить сопротивление линии.

Характеристики PT100, PT500 и PT1000 и ошибка от сопротивления линии

Данные для диспетчеризации

Все новые настройки доступны по Modbus для SCADA и OwenCloud. В регистре состояния котла появился код 14 «Замерз», по нему прогрев по защите отличается от работы по запросу каскада. Диспетчер, который видел в январскую ночь этот код, знает, что резерв теплый, и может не звонить.

Коротко о главном

Новое в ПО 4.1.2

P.S. Прибор обновляется через Owen Configurator. После записи его нужно заново добавить в проект. Защита от замерзания, задержка аварии по давлению и автозапуск после обновления выключены и начинают работать после настройки. Пауза сервопривода и контроль газа в режиме Стоп работают сразу.

P.P.S. Обновление приборов планируют до того, как на улице станет −25 °C.

P.P.P.S. Котельная, у которой сезон прошел без историй, тоже бывает, но про нее не напишешь статью.