Automatizálási esettanulmányok távhő rendszereknél Szekszárdon, Szolnokon és a Budapest Liszt Ferenc Nemzetközi Repülőtéren
A távfűtési rendszerek automatizálási szempontból ötvözik a hagyományosnak tekinthető épületautomatikai és az ipari, infrastruktúra automatizálási feladatokat, hiszen nagy kiterjedésű csőhálózat köti össze a termelő-illetve fogyasztói oldalt, ugyanakkor a zavartalan működéshez épületgépészeti eszközöket kell összehangoltan működtetni. A zavartalan működés biztosításához elengedhetetlenek a tervezhető, jövőbe mutató fejlesztések, viszont a már kiépített rendszerek esetében nagyon ritkán adatik meg a lehetőség, hogy egészében lecseréljük az eddig használt eszközállományt akár egy huzamosabb üzemszünet keretében.
A szekszárdi, majd a szolnoki távfűtési rendszer évtizedes automatikai fejlesztési története hűen meséli el, bármely hazai távhőrendszer rekonstrukciójának kihívásait. Hiszen a korlátos gazdasági lehetőségek mellett a meglévő, működő hőközpontok esetén szembesülni kell a különböző berendezések, műszerek által behatárolt lehetőségekkel is, amelyekből a legjobbat kell kihozni úgy, hogy hosszútávon (is) gazdaságos és zavartalan működés mellett továbbfejleszthető rendszer szülessen. Ideális esetben a távhőrendszer és az általa ellátott épületek üzemeltetője ugyanaz a „személy”, így a hatékony működés érdekében a kazánházon túl is tehet lépéseket.
A szekszárdi távhőrendszer távfelügyeleti rendszere
Szekszárd 22 km hosszúságú távhőrendszerén 124 db lakossági hőközpont van, amelyekben a primer rendszeren levő hőmennyiségmérők alapján történik épületek felé a felhasznált hő szétosztása a külső levegő hőmérséklet függvényében szükséges hőigényekhez igazodva. A szekunder rendszerek szabályozását a város nagy részében már távfelügyelet végzi. Az adatok lekérdezése is sok helyen távvezérléssel megoldott, de a személyes ellenőrzés is rendszeres időközönként megtörténik.
A város távfelügyeleti rendszerének kezdeményei a ’90-es években jelentek meg, egyrészről amikor a jól bővíthető, konfigurálható UNITEK mérésadatgyűjtő rendszer telepítésre került, másrészről ezzel párhuzamosan már néhány hőközpontban – a Thermoreg szabályozók helyett – megjelentek a SAIA PLC-k. A tényleges áttörés már az ALFA-NOVA üzemeltetése alatt volt, amikor a PLC-s rendszerekhez elérhető VISI+ megjelenítő rendszer tudásban utolérte a korábbi adatgyűjtő rendszert, illetve a PLC-k hálózati képességeinek fejlődésével lehetővé vált távoli hőközpontok felügyelete is.
Ennek fontossága a város távhőellátásának kialakításában rejlik, ugyanis ez két egymástól elszigetelten lévő telephelyről történik: a Kadarka Fűtőmű a város északi részét, míg a Déli Fűtőmű (a képen) a város központját és a déli részét látja el. Ez megközelítőleg 5 700 lakás távhő- és melegvízszolgáltatását, továbbá több mint 250 közület távfűtését jelenti.
A rendszer üzemeltetője jelenleg az alábbi rendszerkialakítással látja el feladatát:
Déli fűtőmű:
- 3 db forróvizes és 1 db melegvizes kazán van beépítve összesen 32,5 MW hőteljesítménnyel
- HMV egész éves ellátására alkalmas gázmotort és villanykazánt tartalmazó kiserőmű létesítése folyamatban van
- forróvizes keringtetés, vákuumos gáztalanító, vízlágyító
- önálló SAIA PLC-kel (PCD1, PCD2, PCD3) szabályozott
Kadarka fűtőmű és hőközpontjai:
- 4 db kisteljesítményű melegvizes kazán összesen 5,1 MW beépített hőteljesítménnyel
- önálló SAIA PLC-vel működnek
- SCADA-ként VisionX felügyelet
- elszámolási hőmennyiségmérők PLC-s kiolvasása, adattárolás
Qutinord 20 lakásos épület kazánok és fűtési rendszer:
- helyi önálló SAIA PLC
- VisionX távfelügyelet
48 lakossági hőközpont:
- önálló automatikus szabályozás
- különálló távfelügyelet
A Szekszárdi Távhő távfűtési rendszerében jelenleg 102 db SAIA PLC felel a hőközpontok üzemeltetésért, továbbá a távfelügyelet során az alábbi feladatok végzi:
- Fűtés-szabályozás (Időjárásfüggő-, helyi és táv beavatkozás lehetőségével)
- HMV szabályozás (Alapjel-állítás-, helyi és táv beavatkozás lehetőségével)
- Fűtési keringtető szivattyúk vezérlése, helyi és táv beavatkozás lehetőségével
- Cirkulációs szivattyúk vezérlése, helyi és táv beavatkozás lehetőségével
- Szekunder oldali nyomás figyelése
- Hőmennyiségmérők távkiolvasása (impulzus)
- Cirkulációs hibajelzések - helyi és távkiolvasás pl.: „Szivattyú nem indul”, „Szivattyú hőkioldó hiba”, „Fűtési rendszernyomás alacsony”. stb
A távfelügyelet a diszpécserközpontból történik, ahol a felügyeleti gépen már 64 bites grafikus felügyeleti szoftver (SCADA) fut. A telepített hálózatos, végtelen változót kezelni tudó VisionX feladatai:
- folyamatos kapcsolattartás a hőközpontokkal, megjeleníti az üzemi paramétereket (hő-mérsékletek, szelepállások, pillanatnyi hőteljesítmény, szekunder nyomás, szivattyúk üzemállapotai, mérőállások, stb)
- lehetőség biztosítása a táv-beavatkozásokra (fűtési görbe paraméterei, kapcsolóórák, szivattyúk üzemállapotai)
- eseménynapló formájában időbélyeggel a hibajelzések, táv-beavatkozással végrehajtott események, üzemi paraméter-módosítások stb. rögzítése
- grafikonok készítése az üzemi paraméterekről (hőmérsékletek, szekunder nyomás, szelepállások, szivattyúk üzemállapotai, stb.)
- adatbázisban rögzíteni a hőmennyiségmérők mérőállásait (napi, havi állások), illetve esetlegesen a villamos energiamérő állásait (napi, havi állások)
A fent ismertetett távfűtő rendszer az elmúlt évtizedek alatt apró lépésenként kitartó munkával tart a hatékony és gazdaságos működés irányába, szem előtt tartva távlati célként a minél környezetkímélőbb energiaelőállítás megteremtésének lehetőségét. A szekszárdi távhő mintájára Szolnokon is elindult egy automatikai fejlesztés, amelynek legjelentősebb lépése a Széchenyi városrész rekonstrukciója volt. Közel harminc éves működés után egy rekonstrukciós projekt keretében a hőközpontok megújultak és egy SCADA-szoftver pótolni hivatott, teljesen web-technológiára épülő felügyelet alá kerültek.
A szolnoki Széchenyi városrészt ellátó távhőrendszer távfelügyeleti rendszere
Előjáróban fontos megjegyezni, hogy jelenleg Szolnokon a távhőellátást 2021. 10. 15-től az MVM Oroszlányi Távhőtermelő és Szolgáltató Zrt. biztosítja az alulírott fejlesztések az ez előtti időszakban történtek.
A 2010-ben indult projekt célja a fejlesztések mellett a fogyasztói rendszerek korszerűsítése volt. A magas műszaki követelmények kielégítése mellett az energiamegtakarítási törekvések is helyet kaptak a munkálatok során. A városrész 46 hőközpontja és a használati melegvíz ellátása az üzemeltetési veszteségek minimalizálása érdekében átalakult.
A Széchenyi városrészben a város lakosságának körülbelül 20%-a, közel 16 ezer fő lakik. A Széchenyi Fűtőmű ellátási területén 125 közület és 5 041 lakás található. Ez az ingatlanszám megközelítőleg 6 000 lakost, 833 270 fűtött légköbmétert és 5,96 km hosszúságú távhőellátó rendszert jelent. A fűtés- és a használati melegvíz igény fedezésére a fűtőműben 3 darab gázkazán dolgozik.
A változó, energiatudatosabb fogyasztói szokások és a műszaki felmérések egyaránt fejlesztést szorgalmaztak. Az utóbbi években a panelprogramnak és a fűtéskorszerűsítéseknek köszönhetően jelentősen csökkent a hőfelhasználás és a melegvíz fogyasztás. Ezekre a változásokra reagálva született meg egy rekonstrukcióval egybekötött fejlesztés gondolata, amelynek célja, javítani a távhőellátás minőségét és hatásfokát.
A KEOP Pályázat keretében megvalósult a városrész 46 hőközpontjának felújítása. Ebből 12 teljes rekonstrukció volt, ahol a hőközpont primer fűtési rendszere révén állít elő használati melegvizet felhasználva a már meglévő HMV elosztó rendszert. A projekt keretében mindegyik hőközpont korszerű, web-technológiás szabályozást kapott.
A kivitelezés során a tömbhőközpontokba Saia PCD2.M5540-es, az alhőközpontokba PCD1.M2120-as vezérlőegységek kerültek. A helyszínen a rendszer főbb adatait egy grafikus kijelzőn ellenőrizhetik a szakemberek. A hőközpontok jelentős hányada a mikrohullámú kommunikációnak köszönhetően már a távfelügyeleti rendszer része.
A megjelenítés hagyományos Internet-böngészőn történik a Saia PG5 WebEditor szoftverében készült webképekkel. A nyitó képen egyfajta menürendszer található, ahonnan a hőközpontok technológiai ábrái, trendjei, valamint a tömbhőközpontok HMV összesítője érhető el egy kattintással. Utóbbi egy összefoglaló táblázat, amelyről a használati melegvíz-ellátás legfontosabb paraméterei olvashatóak le.
Érdemes közelebbről megnézni egy hőközpont weblapjait. Az áttekinthető sémarajzon csak a legfontosabb információk szerepelnek, mint például: az előremenő és visszatérő körök hőmérséklete, nyomása vagy éppen a szelepek állapota. A megjelenítő kép mérete azonban lehetővé teszi, hogy a fentieken kívül más fontos információk is megjelenhessenek. Kijelzésre kerülnek a hidegvízmérő adatai, valamint a beérkező hidegvíz hőmérséklete is. A lap jobb oldalán találhatóak a vezérlőgombok. Itt lehet a fűtést, a HMV elállítást be-, illetve kikapcsolni, illetve itt válthatunk a kézi és az automata üzemmód között.
A távhőrendszer kialakításakor már volt szó róla, hogy a tömbhőközpontok alá további hőközpontok csatlakoznak. Értelemszerűen az „ugrás az alhőközpontra” gombbal tudunk eljutni az alhőközpontok lapjára. Ahogy az ábrán is látható, ezek adatai már nem kapnak külön lapon, hanem felsorolásszerűen követik egymást. Visszatérve a tömbhőközpont képére számos paraméter is látható a vezérlőgombok mellett.
Érdekességként érdemes megemlíteni, hogy a rendszer PLC programozója milyen kihívásokkal szembesült a feladat megvalósítása során: „a keringtető szivattyú párok időszakos váltását, hiba esetén az átváltását logikai kapuk segítségével oldottam meg. A második kihívás a vízórákon lévő impulzusadók jelfeldolgozása, a fogyasztás- és tömegáram mérés integrálása és megjelenítése volt a rendszerben.
A kívánt előremenő fűtési víz hőmérsékletének kiszámításához léteznek olyan FBox-ok (a Saia PG5 programcsomag funkcióblokkos programozási lehetősége), amelyeket több – akár 8 - lépcsőn keresztül be lehet skálázni, hogy adott külső hőfokhoz hány fokos víz tartozzon. A lépcsők közötti átmenetek között ennek függvényében tartoznak hőfok értékek. Gyakorlatilag egy több töréspontos fűtési görbét kellett megvalósítani. Ez számomra idegen dolognak tűnt, mivel a jól megszokott terem alapjel, meredekség, görbeség, párhuzamos eltolás alapján számított értékhez voltam szokva. Ilyen dobozt nem találtam, így magam készítettem el az alábbiak szerint: egy bizonyos fűtésszabályozó használati utasításában levezetett matematikai képletbe a görbeségi tényezőt is integráltam. Így egy másodfokú függvényhez hasonló képletet csináltam, amelyet lebegőpontos matematikai dobozokkal valósítottam meg a PG5-ben. A programrészletet látva és a leírást olvasva talán bonyolultnak tűnik, de egy kis logikával és kreativitással minden megoldható. Nem is kell az alapvető logikai dobozon kívül mást használni.”
Forradalminak tekinthető a folyamatirányítási rendszer megjelenítése is, hiszen akkora feladatra általában SCADA szoftvert használnak. Azonban a szűkösebb keretek a kreativitásnak adtak helyet és így született meg a Master PLC-re, egy PCD1.M2120 vezérlőegységre alapozó web-es megjelenítés.
Ennek a megoldásnak az előnyei:
- egy IP címmel elérjük a Master PLC-t,
- ezen a web-es felületen elérjük az összes hőközpontot,
- adatot gyűjtünk,
- a rendszer stabil és megbízható, nincsennek lefagyások, programhibák, (mint egy PC-n futtatott felügyeleti rendszer esetében előfordul)
- és az adatgyűjtéshez sem kell a PC-nek bekapcsolva lennie
Nemzetközi repülőtér épületautomatikai rendszere
A maga nemében ugyanolyan egyedi rendszer a hazánk legnagyobb nemzetközi légikikötőjét kiszolgáló távhő rendszer, amelynek bemutatására egy későbbi alkalommal kerül sor. Sajnos a megjelenéshez szükséges engedélyek és jóváhagyások nem érkeztek meg a cikk megjelenésének határidejére, ezért a referenciát bemutató cikkanyag később kerül publikálásra.
Mindkét ismertetett távhő rendszer önmagában is figyelemre méltó múlttal és műszaki tartalommal bír, amelyet az ott dolgozók szakértelme és haladó gondolkodása képes a jövő kihívásainak is megfeleltetni a kor technológiai lehetőségeit kiaknázva.
Dudás Anita
SB-Controls Kft.
2038 Sóskút, Ipari Park 3508/64 Hrsz.
Tel: +36 23 501170
Fax: + 36 23 501 180
E-mail: office@sb-controls.hu