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换热站节能自动化改造及效果分析
发表时间: 2019-05-15 21:32:57 来源:固原新闻网 点击数:0


                        
                        作者:未知

                        


                            
                        



                        


                                摘要:合肥热电集团通过换热站改造供热自动化控制系统,实现水利平衡控制、远程流量、温度、压力的计量、采集和传输,使工作人员和用户能够不到现场即可实时查看监测点的计量数据,并对突发情况(流量和温度不稳定,漏气等)及时作出相应的处理,通过试点的换热站节能改造,有一定的节能效果,提高供热系统的自动化控制水平,并且能很大程度提高供热行业的管理水平。
  关键词:换热站节能自动化改造
  中图分类号:TE08文献标识码: A
  Hefei heat exchanger station energy-saving automation renovation and effect analysis
  Li lei
  (Hefei Thermoelectric Group CO.,LTD)
  0 引言
  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[1]。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[2]。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[3]。合肥市热电联产集中供热起步于上世纪80年代,由于合肥不属于强制供暖区域,原有的供热系统没有进行统一规划设计,与北方城市几十年成熟的供热发展有所差距,现行的热力站运行管理大部分处于手工操作阶段,影响了集中供热优越性的充分发挥。在供热运行中,普遍存在的一些问题是:换热站内能消耗严重[4],不能及时掌握集中供热系统的运行工况,实时观测整个系统中热源出口、管网、换热站运行参数,不能依此迅速发现系统运行工况,是否与供热需求相匹配,系统中各个部位供热参数是否运行正常,以便指导中心调度能正确判断存在问题及时合理指挥调整供热运行工况;用户无法调节室内暖气片供回水温度,当房间温度过高时,用户只能采取打开门窗的办法实行散热降温,严重浪费了能源;换热站内部水泵无变频器,在室外温度较高时,无法根据小区实际使用情况调整水泵电机功率,只能控制循环泵运行台数,出现了“大马拉小车”的水泵低效率运行状态[5],能源消耗浪费严重。
  1 项目概况
  合肥热电集团管网范围内现有集团统管换热站57个,自管站116个,由于实际情况对现有19个换热站进行先行改造,根据后期实际效果适时改造剩余换热站。通过换热站改造供热自动化控制系统,能够实现水利平衡控制、远程流量、温度、压力的计量、采集和传输,使工作人员和用户能够不到现场即可实时查看监测点的计量数据,并对突发情况(流量和温度不稳定,漏气等)及时作出相应的处理,可以有效提高供热系统的自动化控制水平,并且能很大程度提高供热行业的管理水平。
  2 方案设想
  目前,在供热系统运行过程中,由于现行的换热站运行管理均处于手工操作阶段,影响了集中供热效益充分发挥。其问题主要表现在以下几点:
   1. 缺少全面的参数测量手段,不能及时掌握集中供热系统的运行工况;
   2. 缺少对运行工况的分析判断,导致系统运行工况失调之后,难以及时消除,造成用户冷热不均的状况;
   3. 由于系统供热参数未能在最佳工况下运行,其供热量与热负荷不匹配,造成大量热能损耗,间接增加系统排放;
   4. 缺乏有效的运行数据分析,系统难以实现量化的技术管理。
  因此,系统亟需通过换热站自动化控制节能改造项目的实施,来实现以下运行管理目标:
  1. 实时观测系统中换热站运行参数,并据此迅速判断系统运行工况是否与供热需求相匹配,系统中各个部位供热参数是否运行正常,以便调度中心正确判断存在问题,及时合理指挥调整供热运行工况。
   2. 利用换热站有效的调节装置和实时调节的自控系统,平衡供热管网负荷,即合理分配流量,提高用户使用舒适度,降低系统能耗及排放水平,赢得广泛的经济效益及社会效益。
   3. 建立基于SDH专网,依托租用运营商的SDH专线实现数据传输的供热自动化控制系统,实现水力平衡控制、远程流量、温度、压力的采集和传输,使工作人员和用户能够不到现场即可实时查看监测点的计量数据,并对突发情况(流量和温度不稳定,漏气等)及时作出相应的处理。
   4. 通过提高仪表计量、通信、自控等方面的技术装备水平,改善技术手段,对生产运行过程进行科学严格的管理,优化系统运行方式,细化系统管理单元,在宏观控制和微观调节的管理协调中,提供优异平衡的技术保障支持。
  实施本次换热站自动化控制节能改造项目,对提高整个合肥市供热系统技术及管理水平,实现安全生产、节能降耗、舒适用户的目标具有重要意义。
  3 改造内容
  热站自动化控制节能改造项目主要改造内容包括:换热站现场监测仪表改造,换热站水泵变频改造,换热站现场设备节能及自动化改造,换热站控制系统改造,调度中心监控系统改造等。
  其中,换热站现场监控仪表改造主要内容是增加管路温度、压力、流量、室内温度、水箱液位等测量表计;换热站水泵变频改造主要内容是增加换热站各水泵变频器,通过变频控制,实现系统节能的目的;换热站现场设备节能及自动化改造主要内容包括更换部分能耗较高的陈旧设备,部分现场保温管路大修等,并增加调节阀、泄压阀、快切阀等自动控制设备;换热站控制系统改造主要内容是增加对应的控制系统,将新增仪表及变频器、控制阀等设备纳入集中控制范围;调度中心监控系统改造主要内容是增加对应的软、硬件设备,能够实现与换热站现场控制系统的无缝接入。为了做到既经济运行又保证供热质量,可以采用经验调节方式控制二次供水温度。控制器内部设有气候补偿曲线,分别采集室外气温与二次供水温度、二次回水温度与二次供水温度,传给PID控制器自动调节一次管网上的电动调节阀,来改变一次网进换热器的流量,保证二次供水水温与其设定值相符[6]。
  根据此次自动化节能改造工程内容及具体需求情况,将整个自动化控制系统划分为三个层级,即现场数据采集控制层、集中调度管理层和数据通讯链路层。对于每一层级具体技术实施方案,既要充分考虑综合经济效益,又要根据现场实际情况,便于实际工程的实施,并满足相应规程规范要求。
  通过本次改造内容的实施,实现换热站的运行参数的实时集中监视及变频调节控制,为热源调度管理提供可靠的技术保障,提高企业的经济效益,创造良好的社会效益。
  4 项目实施
  4.1系统配置方案
  根据“集中调度,远程监控”的总体原则,在换热站现场控制柜内配置具有网络通讯功能的下位机系统,在调度中心配置具有网络通讯、数据存储、显示、分析、处理功能的上位机系统,并同时辅以远程视频监视系统。现场控制设备与调度中心之间采用SDH数据远传专网实现通讯连接。
  整个系统由现场数据采集控制层、集中调度管理层和数据通讯链路层这三个部分组成。现场数据采集控制层主要由换热站现场下位PLC系统构成,主要完成各换热站一、二次网的温度、压力、流量、液位等工艺参数的实时连续采集、各种运行设备的实时状态采集及控制,并利用网络接口将下位机系统的数据及现场视频监视信号传送到调度监控中心,同时接收调度监控中心发来的调度控制指令;集中调度管理层主要由调度中心上位机系统构成,主要负责接收各现场监控设备发来的数据,并对数据进行存储、历史趋势分析、报警、报表打印等,同时向各现场设备发出调度控制指令;数据通讯链路层主要采用SDH数据远传专网,利用GPRS业务实现无线通讯连接。
     4.2现场设备的配置
  为了采集现场运行参数,下位机系统还需配置对应的信号传感器,包括温度、压力、流量、液位等,模拟量信号均采用4-20mA方式采集。为了实现工艺过程的连续智能调节,系统还需配置对应的变频器、调节阀等设备。
  同时,为了确保现场设备的连续安全运行,下位机系统增加视频监控设备作为辅助监视手段,实现对现场环境及设备的连续监视记录,确保现场不受外部非可控因素影响。
  
  主要设备清单
  
  
  
  
  4.3 改造效果分析
  此次分析共统计了18个小区19个站房(绿缘居小区有2个站房)。
  项目
  
  
  
  本次统计的19个换热站房去年12月1日至1月30日蒸汽总用量为27468吨,今年12月1日至1月30日蒸汽总用量为24772吨,节约蒸汽2696吨,同比下降9.8%。考虑到天气等因素的影响,综合下降超过5%,有显著的节能效果。
  关于部分站房用量增加的因素分析:
  1.气候补偿软件投运之后,由于所涉及的换热站数量较多,调整时间较长,导致前期用量控制效果不理想;
  2. 气温较去年同期有所下降,对比12月1日-1月30日平均气温,今年日平均气温较去年下降了0.27摄氏度。同时12月25日―1月15日合肥遭遇20年以来的最低气温,为保障用户需求将温控曲线整体提高3摄氏度,也使得蒸汽消耗量明显增加;
  3.部分站房供热面积增加,如南国五期、恒生阳光城。
  5.结束语
  通过文中所述,通过换热站节能自动化改造确实可以实现节能的效果,可以考虑在所有的换热站进行推广,不但节省大量运行成本,获得经济效益,也有利于换热站的安全运行,收获更大的经济效益和社会效益。
  【参考文献】
  [1] 徐 伟, 邹 瑜. 供热系统温控与热计量技术[M]. 中国计划出版社, 2000.
  [2] 曹宏麟. 换热站节能控制系统研究. 山西建筑[J]. 2010(1):207-208.
  [3] 江 亿. 我国建筑能耗状况及有效节能途径[J]. 暖通空调. 2005(5):30-40.
  [4] 于志超, 徐昱. 浅谈热水集中供热换热站内的节能措施[J]. 城市建设理论研究. 2012(38).
  [5] 史维增, 龙小菊. 浅析集中供热系统换热站节能措施[J]. 应用能源技术. 2012(3):27-28.
  [6] 嵇启春, 李金, 朱京卫. 换热站节能改造. 工业控制计算机[J]. 2010(10):109-110.
  作者简介:李磊(1981-),男,安徽无为人,合肥热电集团设计研究中心主任,工程师。
  
                        


                    -泄压阀

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