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換熱站蒸汽換熱方案

換熱站測點

換熱站是整個熱網系統中最主要的環節,它將一次側高溫水與二次網回水換熱后,經過循環泵加壓實現二次網熱量的供應。換熱站控制系統可以說是集中供熱監控系統的核心部分,它主要包括現場控制器、傳感器和執行器、遠程通訊設備。換熱站控制系統既可獨立工作,也可以接受調度中心的監督指導。

 

重要參數分析:

1.監測比較一次網各系統及總的回水溫度;

2.在供熱系統運轉穩定后,由室外溫度、一次網的供水溫度、要求的回水溫度,通過一定的模擬算法得出二次網所需要的供水溫度,指導操作人員的運行調節。

3.負荷預測:由室外溫度、一次網的供水溫度、要求的回水溫度,得出系統所需要的供暖負荷。

4.在相同的一次網供水、回水溫度參數情況下,比較同一種類的換熱器的換熱情況,是否有結垢等異常現象;

5.在相同的一次網供水、回水溫度參數情況下,比較不同種類的換熱器的換熱情況,何種換熱器的有效換熱能力高等

6.比較不同建筑物類型的熱耗情況,了解不同的建筑物熱量計費后熱費成本;

7.水泵和換熱器累計運行小時數的記錄,為檢修提供依據。

所有這些參數都可以以報表、曲線、柱圖的方式顯示,便于分析統計管理。

總體控制方案

所謂正常工況是指電廠所供的熱量滿足系統的需熱量,亦即電廠的循環水量和溫度都滿足供熱要求,非正常工況正好與之相反,因為電廠的循環水量基本保持不變,所有非正常工況特指電廠的供水溫度低于供熱要求。

總體控制方案就是在保證系統的循環水量按供熱面積平均分配的前提下,實現均勻供熱,同時保證用戶室溫基本合格。熱力站一次網的循環流量設置高限報警,亦即系統的控制是在該流量不能超過設定值的前提下進行,一旦該流量超過設定值,那么控制流量成了最優先的事情。

一般適合在一次網供水壓力不高的場合,用戶側的溫度通過蒸汽調節閥門來調節,壓力通過循環水泵變頻定壓控制;

在一次網的供水壓力較高的場合,用戶側溫度通過循環泵變頻輔以調節閥來調節,電動閥控制一次網的流量,流量不能超過設定值。

參數設定值顯得非常關鍵,非常關鍵的參數有:

電廠出水溫度

電廠總循環流量

各站一次網循環流量

用戶側供水壓力

用戶側供水溫度

這是需要實際摸索或依據熱力公司運行管理人員的經驗。將所得的經驗值直接在中控室下發,可以改其中的某幾個站,也可以全部修改設定值。

下面主要分析溫度和壓力控制的設定模式。

溫度設定控制

二次網供溫控制有直接設定控制、室外溫度補償控制等多種控制模式。其中直接設定控制指在現場控制設備操作界面上運行人員根據經驗直接設定合適的二次網供水溫度,然后控制設備通過調節一次網電動調節閥保證二次網供水溫度達到設定值;室外溫度補償控制則根據室外溫度的變化,隨時調整二次網供水溫度,既可以通過對照查表,也可以通過設定曲線的方式實現。

換熱站溫度控制主要是實現室外溫度補償的供熱量和需熱量一致的調節,在控制器的程序中有四種方法,用戶可以根據需要自行選擇:直接固定二次網供水溫度法、帶室外氣候補償的二次網供水溫度或回水溫度或二次網的供回水平均溫度經驗法、帶室外氣候補償的二次網供水溫度或回水溫度或二次網的供回水平均溫度公式法、分時段修正法。以下僅以二次網供水溫度為例進行描述,回水溫度或平均溫度類似。

這些設定值可以在中控室直接發出。

直接固定二次網供水溫度法就是不管室外溫度如何變化,二次網的供水溫度均保持不變,該方法簡單不加描述。

分時段修正法用于以下幾種場合:有的建筑物白天有人晚上基本無人,如學校等可以分時段運行;即使在相同的室外溫度情況下,晴天、雨天、雪天、風力大等等,建筑物的耗熱量是不同的,因此二次網的供水溫度值應設定不同值,所謂修正是指分時段運行場合的二次網供水溫度與設定值之間的偏差,這樣可以更加經濟運行。如下圖所示:

 

分時段調節曲

 

 

室外溫度補償(經驗法)

隨室外溫度變化,改變二次供水溫度的設定值,并以該設定值作為調節目標調節一次閥。下表是一個經驗調節表例:

室外溫度范圍()

二次供水溫度()

說明

< -26

75

 

-26 ~ -25

 

模糊區

-25 ~ -22

72

 

-22 ~ -21

 

模糊區

-21 ~ -17

68

 

-17 ~ -16

 

模糊區

-16 ~ -11

64

 

-11 ~ -10

 

模糊區

-10 ~ -5

60

 

-5 ~ -4

 

模糊區

-4 ~ 0

56

 

0 ~ 1

 

模糊區

1 ~ 5

52

 

5 ~ 6

 

模糊區

6 ~ 12

48

 

12 ~ 13

 

模糊區

> 13

45

 

 

當室外溫度進入模糊區時,二次供水溫度的設定值保持不變,這主要是為了減少閥門的動作,保護執行器。

原來的很多供熱自控系統運行一兩年后,就失靈了,其中大部分是由于電動閥的執行器壞了。一般來講,電動調節閥的使用壽命只有10萬次,電動閥行程大于5%,就算動作一次,如果不保護閥門的使用壽命,自控系統運行兩年后就可能癱瘓。我們公司在這方面進行了專門的研究,采用自控理論結合供熱特點尤其是換熱器的換熱特性和熱用戶的熱惰性,提出了我們獨特的電動調節閥的步進模糊控制方法,每小時可以保證電動閥僅動作三次(行程大于5%,其余的行程不讓其大于5%),這樣電動閥在正常使用的情況下可以用8~10年左右。

室外溫度補償(公式法)

按設定的換熱站設計參數(設計室外溫度Tw’、室內溫度Tn’、供水溫度Tg’、回水溫度Th’、散熱器參數B等),計算出在不同的室外溫度(Tw)下適合的二次供回水平均溫度(T2p),并以該平均溫度作為調節目標調節電動調節閥。

 

以上是控制換熱站二次網平均溫度的,對于控制二次側供水溫度的情況,也有相應的公式。

對有的集中供熱管網,一次網的回水溫度不希望高于某一個值,例如北京熱力公司一次網的回水溫度就不能高于60°C,過高溫度的回水直接回到電廠也是一種能源浪費,因此根據一次網的回水溫度高低來輔助調節一次網的電動調節閥,保證回水溫度不高于60°C。

 壓力設定控制

二次網系統的最佳調節是質量并調,即在改變二次網溫度的同時二次網循環流量也隨之改變。系統流量也隨著用戶的供熱量而變化,主要是通過加壓泵變頻器來實現。壓力(或二次網循環流量)控制方法:根據二次網的供水壓力或供回水壓差來控制二次網加壓水泵的運行頻率,實現二次網的流量變化。

但是如何控制變頻器的頻率是一個非常關鍵的問題;同時,當變頻器的頻率變化引起二次網的循環流量發生變化,隨之二次網的供水溫度發生變化,那么前面的控制又要發生變化,電動調節閥就會頻繁動作,影響使用年限。青島橫河埃佛公司提出了如下三種變頻器頻率控制方案,用戶可以根據需要自行選擇:

Ø        直接給定頻率:大部分供熱系統基本上是采用這種方法,雖然也可以節省由于系統水泵選擇偏大而導致的電耗,但是基本上是定流量運行方式,不能實現最大化節能要求。

Ø        壓差或壓力定頻率:根據二次網的供水壓力或供回水壓差來控制二次網加壓水泵的運行頻率,取壓點的位置可以在二次網的供回水管上,有條件的場合可以將測壓點放在系統的最不利用戶的供回水干管上。該控制模式下也可以稱為變流量運行控制。

Ø        室外溫度定頻率:在室外溫度變化的同時,系統的循環流量也隨之變化,供回水壓力或壓差也發生變花,即變壓變流量,才可以達到系統最佳調節工況,同時也是最大限度地節能。

下表給出了一個案例,表中數據用戶可以根據需要修改。這里最關鍵是相對流量的選取,因為二次網的循環流量選擇過低,用戶末端會出現不熱的現象;二次網循環流量選擇過大,不利于系統節電。我公司擁有的熱網監控專家系統完全可以非常方便地定出不同供熱系統、不同供熱形式、不同供熱地區的相對流量值,同時還給出系統的最小流量值。

 

室外溫度范圍()

二次系統最小相對循環流量或相對頻率

說明

相對節電率

< -26

0.98

 

5.9%

-26 ~ -25

 

模糊區

 

-25 ~ -22

0.96

 

11.5%

-22 ~ -21

 

模糊區

 

-21 ~ -17

0.93

 

19.6%

-17 ~ -16

 

模糊區

 

-16 ~ -11

0.90

 

27.1%

-11 ~ -10

 

模糊區

 

-10 ~ -5

0.88

 

31.9%

-5 ~ -4

 

模糊區

 

-4 ~ 0

0.85

 

38.6%

0 ~ 1

 

模糊區

 

1 ~ 5

0.82

 

44.9%

5 ~ 6

 

模糊區

 

6 ~ 12

0.79

 

50.7%

12 ~ 13

 

模糊區

 

> 13

0.75

 

57.8%

 

相對節電率指:設計條件下的水泵在變頻后運行電耗與其滿負荷試運行電耗之比,如果水泵選擇過大,其相對節電率更大。

熱力站故障報警

當換熱泵站出現下列異常時,系統會自動報警,并上傳給監控中心,并依據故障的程度判斷是否自動停止系統運行,并關斷相應的閥門。

A.    電廠供水溫度過低轉換控制模式

B.     電廠循環流量過低轉換控制模式

C.     熱力站一次網流量超限轉換控制模式

D.    二次供水溫度過高關小閥門或增加循環泵運行頻率

E.     二次供水壓力過高關小閥門或降低循環泵運行頻率

F.      二次回水壓力過低系統失水,增加補水泵頻率

G.    失水量大

換熱站故障,比如停電、各種現場設備故障


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