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有关热网换热站供热运行节能措施探讨

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发表于 2017-5-17 16:00:01 | 显示全部楼层 |阅读模式

有关热网换热站供热运行节能措施探讨

  摘要:本文提出了我国换热站控制系统存在的主要问题,并对换热站节能控制系统控制器进行了相关设计,实际表明:此方案有利于热网的统一调配及实现水力、热力工况平衡,减少了设备投资,有利于系统扩展。

  关键词:热网换热站,节能,控制器设计

  引言

  与国外发达国家相比,我国目前的集中供热系统还相当落后,主要体现在能源利用率不高和热能损失,所以,提高能源利用率和减少热能损失迫在眉睫。

  一、换热站节能控制中急需解决的问题

  1、换热站控制方式

  热力系统本身是一个大的热惯性系统,且影响因素千变万化,因此做到精确控制非常困难。

  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。选择与配置的不当(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测电耗多。

  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。系统补水不仅是水耗问题,热耗是更大的问题。

  4、换热站调节

  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,任凭热能无谓的消耗。

  二、换热站节能控制系统控制器的设计

  1、系统结构的设计

  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。上位机监控操作站与换热器就地控制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。控制系统框图如图1所示。

  图1 控制系统框图

  操作站主要完成远程操作就地站、远程操作智能区域供热控制器、监控显示信息及与供热中心通信等功能。操作站与就地站之间、各就地站间通过以太网通信,使换热站系统公共部分信息共享,有利于各站间协调控制,保证热网的水力平衡、热力平衡,使热能均匀分布,保证供热效果,使整个热网安全、节能、高效、平稳地运行.操作站除了完成远程操作功能外,还通过友好人机界面完成就地站信息的监控与显示功能。

  2、上位机监控操作站的设计

  操作站监控管理系统由工业控制计算机和组态软件组成,采用了研华工控机IPC6100,国产组态软件“MCGS”为平台。操作站软件由监控部分和系统管理部分及操作控制部分组成。操作站监控部分对于所有用户都是开放的。每个班的操作管理人员在开始应用系统时首先要登陆系统,以获得操作管理人员的操作权限,操作管理人员级用户可以进行报警连锁功能的切除和投入,各重要参数值的设定。管理员用户拥有整个系统的所有操作权限。

  具体部分的软件设计情况,由于篇幅的限制,在此不再赘述。

  3、换热站控制器的设计

  (1)硬件的设计

  换热站控制器主要由西门子公司的S7-300系列PLC(可编程逻辑控制器),现场触摸屏等构成。压力、流A变送器,电动调节阀,变频控制柜中各信号与PLC相连,其控制系统框图如图2所示。

  图2 控制系统框图

  (2)软件的设计

  系统软件设计主要实现以下基本功能:

  a、数据检测、显示功能。对换热站一、二次网供水温度、回水温度、供水压力、回水压力、供水流t,室外温度进行实时检测、显示。

  b、数据通讯功能。向上位机发送检侧到的各项数据,接受上位机传送过来的各项指令。实现就地站与操作站之间的远程数据通讯.

  c、故障报替及处理。对温度、压力过高或过低等各种异常情况进行报警和实时处理。

  d、控制算法的实现与控制蚤的输出。根据测得的室外温度设定二次网供水温度给定值,采用PID控制算法计算输出的控制量,对一次网旁通阀进行控制.

  e、循环水泵及补水泵的控制。采用质调节的调节方式,通过控制变频器来控制循环水泵的转速,使循环泵按一定流量运行。补水压力的设置分为静态和动态两种情况,分别按静态、动态状况进行补水。

  在变频器控制两台水泵这样的系统中,应注意确保变频泵与工频泵都能在高效段运行并实现系统最优。变频水泵设定恒压值时,需考虑工频泵的商效率区范围。因为变频水泵的恒压设定值,也就是工频泵运行时的压力值,若此压力值是在工频泵的高效率区之外,则工频泵在运行时的工作状况就欠佳,严重时甚至会发生水泵震荡或气蚀现象。因此,变频水泵的恒压设定值应该在工频泵高效率区所对应的扬程范围内。

  本换热站控制系统包括8台循环水泵,4台变频器,每个供热区域由1台变频器控制2台循环水泵组成变频柜,其电气控制图如图3,巧。控制方式为一用一备。系统采用质调节控制循环泵以额定负荷的75%运行,来保证整个二次网的供水压力稳定。

  本次设计中得出,利用变频调速技术对水泵进行调速就可节省大量的电能,当水泵转速为原来的80%时,水泵耗电量就为原来的51.2%:当水泵转速为原来的75%时,水泵耗电最仅为原来的42.2%。可见,利用变频调速技术对水泵进行调速节能的效果非常明显。

  结论

  本文讨论了换热站控制系统在集中供热系统中的作用、节能方法及效果,降低了供热系统的控制难度。运行结构表明这种方式能够有效的实现供热量在热网中的分配,满足了热用户的用热需求,使供热品质及效果得到保证,使供热系统高性能、低能耗、强可靠的运行。

  参考文献:

  【1】石兆玉.供热系统运行调节与控制.北京:清华人学出版社.1994.

  【2】蔡启林.集中供热系统节能能力分析.区域供热.2000(l):14一17.


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