换热站节能控制系统研究

文章编号:100926825(2010)0120207202

换热站节能控制系统研究

收稿日期:2009209205

作者简介:曹宏麟(19822),男,助理工程师,西安市热力公司,陕西西安　710016

曹宏麟

摘　要:以供热工程基本理论为基础,对换热站的节能潜力进行较全面的分析,研究了换热站控制系统存在的主要问题,

并提出相应的解决方案,以西安市某高校为例,计算分析了节能控制系统的效率,证明其经济效益可观。关键词:供热工程,换热站,PLC ,分时供热中图分类号:TU833文献标识码:A

　　随着现代化城市及工业的发展,集中供热系统愈趋大型化,

对供热的效果要求也更加严格,对系统运行的经济性、安全性和可靠性的要求也越高。换热站所要达到的三个基本要求是:必须保产保质———按质(压力、温度、净度)按量(供热量)供出高温热水,满足工业生产和民建采暖需要;延长各个设备的使用寿命;节能、高效、降低劳动强度[1]。

1　换热站构成

换热站和热水管网是连接热源和热用户的重要环节,在整个供热系统中起着举足轻重的作用[2]。热水管网又分为一次网与二次网,一次网是指连接于城市管网与换热站之间的管网。二次网是指连接于换热站与热用户之间的管网。换热站是指连接于一次网与二次网并装有与用户连接的相关设备、仪表和控制设备的机房。

2　换热站节能控制中亟待解决的问题2.1　换热站控制方式

通常换热站的调节控制方式为根据室外温度的变化,按照制

定的二次网供、回水温度曲线,自动控制一次网供水的流量和供热量。供热管理部门根据室外温度规定回水温度为一定值,但由于目前的换热站大多缺乏先进的控制方式,虽然保证了回水温度达到要求,但远端用户的供热效果通常难以得到保证,想要使远端用户的供热效果得到保证,通常是使供水温度远高于设计要求值,这种方式虽然满足了远端用户的要求,却增加了热损失及供热量,浪费了能源。

2.2　循环泵的变频控制

水泵是热网一次和二次网系统的主要设备,其电耗大小不但对电资源有影响,也对运行成本有显著影响。水泵的流量和扬程的选择与配置是十分重要的,选择与配置得当,装机电功率合适,运行工作点处于设备高效率区域,电耗少。选择与配置不当(一般是偏大),装机电功率偏大,运行工作点偏离设备高效率区域,则电耗多,两者的差值可达10%～30%。

曲现象。7)绿色和黄色相间的条纹标识涂刷不规范。8)焊接不牢固,焊缝应平直,无漏焊、虚焊、夹渣、开裂现象。9)热镀锌钢材焊接时将破坏热镀锌防腐,没有在焊痕外100mm 内做防腐处理。10)遇到门口时,两边不对称引下。一般距门洞0.3m ～0.4m 为宜。

常见通病有:1)与主网连接不垂直,观感差;2)直角搭接长度不够,观感差;3)折弯不规范;4)遇墙栓没有明敷;5)绕门洞引下点距门洞太远;6)搭接长度不符合规范要求。

3　安装工艺改进3.1　工艺流程

主体验收合格抹灰完第一遍粉刷完成→施工准备(材料、机具等)→支持件加工安装→接地均压带装置安装焊缝防腐处理。

3.2　安装工艺要求

1)接地均压带装置安装在抹灰完第一遍粉刷完进行。2)T

形连接方法:提前预制T 形接头,用同材质钢板制作并镀锌,搭焊在接地均压带装置T 形接头的背面靠墙侧,如图1所示。3)直角连接方法:提前预制L 形接头,用同材质钢板制作并镀锌,搭焊在

接地均压带L 形接头装置的背面靠墙侧,如图2所示。4)水平搭接方法:用4倍B +2道焊缝宽度的长度扁钢,搭焊在接地均压带水平接头装置的背面靠墙侧。5)支持件间的距离,在水平直线部分宜为1m ;转弯部分宜为0.3m ～0.5m 。6)在焊痕外100mm 内做防腐处理。7)焊接应牢固,焊缝应平直,无漏焊、虚焊、夹渣、开裂现象。8)每个连接部位附近的表面,涂刷绿色和黄色相间的条纹标识,涂刷时要有保护措施,防止污染墙面,不同颜色用胶带纸分隔。改进安装工艺后符合规范搭接长度的要求,观感有了明显提高,如图3所示。

本安装工艺和方法在正西220kV 变电站改进提高的基础上,在赵马110kV 变电站推广使用,取得了良好的效果,用新的工法安装,缩短了工期,减少了交叉作业,方便了安装,减少了返工,提高了观感,保证了质量,取得了显著的技术经济效益。参考文献:[1]　黄仲开.浅谈接地工作的施工误区[J ].山西建筑,2008,34

(12):12190.

Improvement of installation technology in interior grounding uniform pressure band

XIE Jin 2kao

Abstract :Combining with substation construction experiences ,it discusses on un 2standard equipment installation and quality common disease of the interior grounding uniform pressure band ,establishes new installation technology standard ,so as to make the equipment installation and interior quality of the interior grounding uniform pressure band get large improvement.

K ey w ords :grounding uniform pressure band equipment installation ,standard ,installation technology ,improvement

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第36卷第1期2010年1月　　　　　　　　　　　　　　山西建

筑SHANXI 　ARCHITECTURE

Vol.36No.1Jan.　2010

2.3　补水定压方式

热网补水率可近似认为(忽略水热胀冷缩的补充)是输送过

程失水的指标。目前,二次网运行补水率差别很大,在0.5%～10%范围变化。正常情况下,应在2%左右;好的,补水率可在1%以下;差的,管道泄漏和用户放水严重,补水率可达10%左右。系统泄漏丢失的是热水,补充的是比回水低得多的冷水(一般是10℃～15℃,要把它加热到供水温度其热耗至少是循环水的3倍(二次网运行供水温度一般为55℃～85℃,回水温度40℃～

60℃

)。这就是说,系统补水不仅是水耗问题,热耗是更大的问题。2.4　换热站调节

近年来普遍实行冬季24h 持续供热,在许多供热系统中,热用户用热需求明显不同,因此,在现实中的诸多环节存在着巨大的节能空间,只因缺乏有效可行的调节手段,在供热管网中无法区别管理,而任凭热能无谓的消耗。因此,在热网中有必要对热用户区别管理,进行有效的调节控制,根据热用户的特点分区域分时段供热。至今仍然有大量的系统不同程度地采用“大流量小温差”来缓和这一问题。

3　换热站节能控制系统设计

西安市某高校供热网由东、西两个供热区域组成。东供热区

域包括东教学区和东家属区两部分,供热面积达30多万平方米。西供热区域主要包括西教学区和西家属区两部分,供热面积达

20多万平方米。换热站节能控制系统主要包括上位机监控操作

站,换热器就地控制站及智能区域供热控制器。上位机监控操作

站(以下简称操作站)与换热器就地控制站(以下简称就地站)通

过以太网进行通信,操作站与智能区域供热控制器通过GPRS 进

行通讯,完成数据的传输、远程监控及操作。3.1　换热站控制器

换热站控制器主要由西门子公司的S72300系列PLC (可编

程逻辑控制器),现场触摸屏等构成。压力、流量变送器,电动调

节阀,变频控制柜中各信号与PLC 相连。该控制器对运行工况进行实时监控,对2个旁通阀、4台循环水泵、4台补水泵等进行智能控制。控制功能包括旁通阀的开度;主、备用泵(循环水泵、补水泵)的定时切换;系统信号检测和故障报警等。

换热站控制器对温度的调节控制就是要保证二次网有一个预设定供水温度,该温度随室外温度变化而变化,并且可分时段进行补偿。控制部件是换热站一次网的旁通阀T ,该阀门控制换热器的一次供水量。将预设定温度作为给定值,测量温度值作为反馈值,阀门的开度作为输出值,保证二次供水温度的恒定。当换热器的二次网供水温度低时,控制器自动将旁通阀关小,增加二次网的供热量;当二次网供水温度高时,将旁通阀开大,减少二次网的供热量,以此改变传送到换热器的热能,使二次网的供水温度稳定在设定值附近,达到节能的目的。

采用变频器控制循环水泵的运行可随时调节水泵的转速以适应地势和楼层等的变化带来的资用压头的变化;当系统采用量调节时,采用变频调速可使循环水量随着室外温度等因素的变化而不断变化,可避免按设计热负荷进行供热而造成的不必要浪费;

变频器的软启动功能及平滑调速的特点还可实现对系统的平稳调

节,使系统工作状态稳定,延长供热设备和各部件的使用寿命。

3.2　阀门配置

为保证管网压力的稳定和水力平衡,保证各个热用户都得到设计的水流量,就需要为不同的区域和建筑设置安装动态平衡阀。这种动态流量平衡阀不需要对系统进行初调节,只是由于选型不同,有的需要进行一次设定,并且这种设定非常简单,仅需根据设计流量,按厂家提供的图表设定一个数字即可。它的优点是:节省时间,不需初调节,水力稳定性好。

3.3　节能分析

现取西换热站控制的西教学区域为例,采用建筑物供热面积

热指标法,对西教学区全部建筑进行按原供热方法全年能耗计算以及采用分时分区供热后能耗计算,从而得出全年节能总量。

1)传统供热方法全年供热期热负荷计算:利用建筑面积热指标法,供热量(单位为kJ )的计算公式如下[4]:

Q n =q f ・F ・N ×24×3.6

(1)其中,Q n 为建筑物全年供热总能耗;q f 为建筑物供热面积热

指标,取70W/m 2;F 为供热建筑物的建筑面积;N 为供热期天数。

将需要冬季供热的建筑物总面积163409m 2代入式(1)可得到按传统供热方法全年总能耗,即:132.7×

109kJ 。2)分时分区供热热负荷分析:寒假期间热能耗计算如下:Q 1=<・q f ・F ・N ×24×3.6(2)其中,<为温差修正系数;其他符号意义同前。非寒假期间热能耗计算如下:Q 1=q f ・F ・(N -35)×24×3.6(3)其中,各符号意义同前。

将建筑面积和每天所需的正常供热时间分别代入式(2)和式(3)即可得到供热的年能耗量、寒假及非寒假能耗量。计算可得,采用传统供热方法,西校区供热区域全年供热总能耗为132.7×109kJ ,而采用分区域、分时段供热方法,全年总能耗降低为97.5×109k J ,节省能耗35.2×109k J ,节能率为26.5%。

4　结语

本文针对目前换热站构成的现状,采用了一种换热站计算机监控系统的解决方案,包括系统的各组成部分如何来实现。该系统提高了现代化管理水平,减轻了生产管理人员的劳动强度,使其能科学有效地控制和管理换热站;作为值班人员的工具,使换热站能够安全、稳定、节能地运行,提高了热网的经济和社会效益。参考文献:[1]　徐　伟,邹　瑜.供热系统温控与热计量技术[M ].北京:中

国计划出版社,2000.[2]　江　亿.我国建筑能耗状况及有效节能途径[J ].暖通空调,

2005(5):30240.[3]　李海峰.建筑节能的意义与节能途径[J ].山西建筑,2008,

34(8):2572258.[4]　崔维涛.换热站监控系统开发与智能控制的研究[D ].大连:

大连理工大学,2007:12.

R esearch on energy 2saving control system for heat 2exchange station

CAO H ong 2lin

Abstract :On the basis of basic heating theory of heat supply engineering ,the potential of energy 2saving in heat 2exchange station is analyzed ,and according to the problems of heating control system ,the corresponding methods are developed.Take a university in Xi ’an as the example ,the computation analyzes the energy 2saving control system ’s efficiency ,the certificate economic efficiency has been considerable.K ey w ords :heating engineering ,heat 2exchange station ,PLC ,divided time heating

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802・第36卷第1期2010年1月

山西建筑