热交换站（精选六篇）
热交换站 篇1
最近十几年来,随着我国城市化进程的加快,人们对生活质量的要求越来越高,由此导致了住房建设量大增,人们对供暖的需求提高,以上所带来的直接影响是建筑能耗的增加。因此,为了顺应社会节能减排的要求,对采暖节能方面的研究越来越受到广泛的关注。近几年来我国的采暖事业得到了迅速的发展,特别针对采暖系统安设自动控制装置及监控系统,并向高效率的集中供热方向发展。热交换站作为热源和用户的中间环节,它的运行效率直接决定了供暖质量和采暖节能效果,然而一些手工操作或自动化水平低的热交换站,不仅导致了对用户供热的不平衡,无法有效地满足供热需求, 同时产生了很大的能耗、电耗[1]。因此对热交换设置合理有效的监控系统,提高其自动化水平是非常必要的。
1 系统介绍
1.1 热交换站工作原理
热交换站是由热源所产生的热蒸汽或热水通过管网供给一个区域生活取暖的一种方式,是供热系统中连接热源和用户的中间环节,起着承上启下的作用[1]。整个供热系统由两个循环系统构成:热源侧循环系统(一次侧)以及用户侧循环系统(二次侧)。换热站连接于一次侧与二次侧之间,是热量交换、热量分配以及系统调节、监控的中心枢纽。
热交换站工作原理:热源热水经一次侧循环把热量送入热交换站,并通过热交换站向二次管网中的循环水传递热量,被吸收热量后的一次侧热水经回水管道流回热源,加热后继续下次循环;从用户回来的二次侧水进入热交换站,吸收一次侧热量进入供水管道,再由循环泵加压向各个用户供热,对用户供热后的水经过回水管道再进入热交换站循环,如此周而复始的运行。根据控制的具体要求,热交换站装置的相关设备有:温度压力传感器、电动调节阀、循环泵、补水泵、变频器和PLC等。
热交换站工作原理如图1所示。
1.2 监控系统的设计
系统采用典型的两级控制,即上位机+下位机的控制方式,由工控机、PLC、现场执行机构等组成。其中上位机以MCGS组态软件为平台,设计组态画面,完成对整个控制现场的监控管理和部分控制功能,修改部分参数,并且在必要时可发出启动、停止等命令。PLC主要承担对现场设备的直接控制功能,并实时采集和处理各种数据,将数据上传至上位机。
由压力、温度等传感器对现场信息进行采集,并将采集到的温度、压力值经变送器转化为4m A~20m A或者0~5V的标准信号,然后通过A/D转换送入PLC,根据PLC程序对数据进行变换、比较、控制算法运算等处理后,由输出电路输出标准电压或电流信号,控制驱动器调节温度、压力以满足供暖需求。此过程为全自动调节,一旦启动完毕,即使PLC与上位机通讯发生故障, 系统仍能正常运行[2]。上位机通过RS485总线与PLC进行通讯,对各个检测点温度、压力等参数进行实时采集、记录和分析,并向现场控制器发出控制和参数设置的指令。
此监控系统实现的功能有:实时数据采集和数据处理、对温度和压力的自动控制、利用上位机实现远程监控等。
2 控制系统构成
系统中水的温度、管道压力及流量均是影响用户供暖质量的因素,为满足对用户供暖的需求,系统主要的控制量有热交换站二次侧的供水温度、供水压力和回水压力,实现对以上各参数的调节主要是依靠对一次侧电动调节阀以及对二次侧循环泵和补水泵的控制。
2.1 温度控制系统
温度的控制可以通过对一次侧电动调节阀的控制实现,调节电动调节阀的开度可以改变一次侧高温热水的供水流量,改变一次侧向二次侧的热传递,从而改变二次侧供水温度,达到调节用户室温的目的。
温度的调节要动态跟随环境温度变化,才能实现在满足用户需求的同时达到节约能源的目的。本系统采取分阶段变流量的调节方式,将整个供热期按照室外温度的高低分几个阶段,根据外界温度的变化制定室外温度供水温度对应曲线,实时调整供水温度以满足不同外界温度下的供热需求。然后根据节约能源、满足用户舒适度要求,制定一个完整的供暖策略,在一些特殊时间段,如在采暖初末期、办公场所下班后、节假日等时间,适当调整温度曲线,这样可生成一条更经济、合理的运行曲线,管理人员可通过上位机软件对此曲线进行修改。
由PLC、电动调节阀、温度传感器组成的温度闭环控制系统框图如图2所示。
其控制过程为:PLC接受室外温度传感器检测到的室外温度信号,根据预先设置的室外温度-供水温度对应曲线,调整供水温度的设定值,同时PLC接收二次侧供水温度实际值,并根据设定温度与实际温度的偏差控制电动调节阀的开度,调节一次测高温水流量,使得二次侧供水温度跟随设定值变化。
2.2 二次供水压力控制系统
热交换站管道内多为高温热水,保证其安全性是非常必要的,但在保证其安全性的同时,也要满足供暖的需求,因此供水压力必须满足要求,若压力过低则无法保证高层或远端用户的正常供暖,如果压力过大不仅会对管网造成冲击,更会造成输配能耗增大,甚至会对用户安全产生威胁[4]。本着节约能源和提高控制效率的目的,本系统对供水压力的控制引用了变频器的变频控制,需根据实际系统规模决定变频器和循环泵的台数, 本文以“一拖二”系统为例,即一台变频器拖动两台循环泵,以热交换站二次侧供水压力作为控制参数,由PLC和变频器处理下达变频调速指令,实现管网的实际供水压力跟随设定的供水压力,保持二次侧系统供水压力恒定,满足供暖负荷的要求。
恒压供水控制框图如图3所示。
在供暖系统中,循环泵的耗电量占运行成本的较高比例,对循环泵的电力节能可以取得较明显的效果,为了达到节能的目的,对循环泵采用PLC控制的变频调速越来越受到广泛的应用[5]。变频器是调速的核心,它将50Hz的交流电变为直流电,再通过逆变器将直流电转变为另一种频率交流电,由PLC控制变频器的启停,将电网工频交流电通过变频器变为电压和频率均可调的交流电,然后供给电动机带动循环泵,实现对循环泵的无级调速,达到随负荷的大小而自动调整循环泵转速的目的。
变频器节能原理[6]:根据流体力学的基本定律可知,流体流量与泵的转速成正比,压力与转速的平方成正比,轴功率与转速的三次方成正比。由此可知,采用变频调速可使电机的能耗以三次方成比例下降,使电机在整个控制系统当中的能耗降到最低。综上所述,对循环泵采用变频控制可带来巨大的节能效果。
2.3 二次定压补水控制系统
在供暖过程中,热水管网常会发生漏水现象,其产生的水损若不及时补回,会使管网各处的压力逐渐下降,影响整个系统的供暖质量,同时,定压点的稳定是保证温度控制方案实施的前提[7],因此需要选择合理有效的定压方式,满足热交换站需要的压差。本文选取二次侧回水压力作为补水压力的恒压测量点,通过变频器改变补水泵的运行频率,对回水管道补水,以此弥补由于水损而产生的压力下降。
补水泵同样采用变频器变频控制,以避免在热负荷较大的系统中,工频补水造成的二次管网压力的波动, 其变频补水的原理同循环泵变频控制原理相同。对补水泵补水系统的控制,采用了由变频器直接控制补水泵的启停及其转速,变频器自带有PID控制,根据实际压力与设定压力的偏差,调节其输出频率,调节补水泵转速,保证恒压点的压力维持在设定值。
3 PLC软件设计
3.1 PLC的选型
本系统选择的智能控制设备是PLC,SIMATIC S7系列PLC是西门子公司于1995年陆续推出的性能价格比较高的PLC,其中S7-200PLC以其微型著称,产品主要用于输入/输出点数较少的小型机械与设备的单机控制,具有较高的稳定性和可靠性。
通过了解工艺控制过程及其输入输出信号类型和个数,对系统的输入输出信号统计如表1所示。
从表1的统计数据可以得出系统需要的输入输出点数为:数字量输入点9个,数字量输出点13个,模拟量输入点2个,模拟量输出点2个。现场实际控制时要求有一定的冗余,在选择控制器时要首先满足现场I/O点的需求,综合考虑西门子200PLC的几款CPU,选择了224xp CPU,它具有两个RS485通讯口,有利于现场组态通信。
3.2 “一拖二”控制原理
二次供水压力的控制主要通过“一拖二”系统来实现的,“一拖二”系统工作的稳定性直接决定了供暖的质量,其工作原理如图4所示。
控制原理:根据供暖负荷的大小变化,由PLC、变频器依照“先启先停”的原则自动调整泵的运行台数及变频工频切换。首先1#泵变频启动,变频器频率按给定的压力在上下限频率之间运行,若负荷较大,1#泵频率运行至最高仍无法满足需求时,上限频率延时一段时间后,将1#泵切换至工频运行,2#泵变频启动运行,频率逐渐加大,直到满足供暖压力要求。当负荷减小时,变频器输出频率减小,使2#泵运行频率减小,若减至下限值供水压力仍较大,则停止1#泵,2#泵继续变频运行, 调节频率直至满足压力要求。若此后负荷又增大时,则将2#泵切换为工频运行1#变泵频启动运行,依次类推。
这样的切泵过程,有效的减少了循环泵的频繁启停,同时在实际管网对水压波动做出反应之前,由于变频器的迅速调节,使水压平稳过渡,从而有效避免了无法供应高楼用户的情况发生[9]。
图5是循环泵变频工频以及增泵减泵的切换流程,由于电机切换涉及到管网压力大小和设定值的比较计算, 因此在切换程序设计中还应包含控制算法程序设计。
4 监控组态画面设计
本系统采用MCGS组态软件建立热交换站的上位监控。监控中心实时从现场控制器采集数据,以动画形式直观的显示在监控画面上。监控画面还将显示实时曲线、各设备的具体运行情况和报警信息,并提供历史数据查询的功能,完成数据统计的报表,将实时数据保存到关系数据库中,并进行数据库的查询。
监控主画面如图6所示。
5 结束语
热交换站规章制度 篇2
值班制度
一、值班操作人员必须严格遵守交换站管理制度，维护好设备监控系统，坚守工作岗位。
二、密切注视设备运行情况，发生异常及时处理。
三、严格遵守操作规章，确保人员设备安全。
四、认真填写各种登统记及运行记录
五、坚持设备巡查制度，每两小时巡查一次。并保持设备场地清洁卫生。
交接班制度
一、交接班人员必须提前十五分钟进入交换站，做好班前的准备工作。
二、如果接接班人员未到，当班人员应坚守岗位，并报告。
三、交接班时，坚持做到“四交接”、“四不接”。
“四交接”：设备运行及事故处理情况；跑、冒、滴、漏情况；原始记录正确完整；卫生整洁有序。
“四不接”：设备带故障运行；原始记录不清；卫生清洁不到位；交班者交代不清楚。
安全操作规程
一、坚持操作前检查制度。包括水、电、消防、通风等系统是否正常；安全附件是否可靠，完善等。
二、开泵运行时，要打开泵出口阀门，在泵出水管中注水，并放净空气。
三、在冷水系统、泵及电气系统运行正常后，缓慢开启热源进水阀，进行暖管（含设备）；暖管合格后，缓慢开启用户阀，向用户供热。
四、初步运行后，应及时排污。并根据运行参数要求，对各种控制装置、阀门，进行开度调整。
五、遇到紧急情况需停运时，应及时关闭热源阀、停电泵、关闭二次水阀，开启放水阀。处理完后，查明原因，紧急上报业务主管。
巡回检查制度
一、为保证换热器及辅机正常运行，检修工每天至少进行一次巡检路线，值班员两小时进行一次设备巡查。
二、设备巡查主要内容：
1、检查换热器运行是否正常，各受压元件可见部位是否有异常现象。
2、检查循环泵、补水泵运行情况，电动机与轴承的温升、震动与噪音是否超限，电机接线盒有无发热现象。
3、检查安全附件和一次仪表、二次仪表是否正常，各指示信号有无异常变化。
4、检查各阀门开关位置是否正常，各阀门管道有无漏水现象。
三、巡回检查发现的问题要及时处理，并将检查结果及处理情况记入巡检记录。
维护保养制度
一、为保证换热器及辅机正常运行，应组织对设备定期维护保养，并利用日常维修、大修及停用期间做好设备的维护保养。
二、维护保养主要内容：
1、设备正常完好，无震动及杂音；泵润滑良好。
2、无泄露，无结垢，进出口、放空口无堵塞。
3、螺栓无松动，密封件无泄露。
4、安全附件及仪表可靠。
5、防腐及保温无损坏。
6、停用期间的维护保养：采暖系统、水箱充满水；补水泵、循环水泵放空；保持换热站内干燥洁净；补涂油漆；螺栓涂防腐脂；安全附件检修。
水质管理制度
一、为延长换热站设备、设施及供暖管道的使用寿命，应坚持做好水质化验工作。
二、坚持每月测定一次源水硬度，每八小时测定一次管道给水硬度，当交换剂接近失效时增加化验次数，确保符合管道给水水质硬度小于0.035Mmol/L。
三、值班员每次做完水质检测，应及时做好记录。在水质连
热交换站节能自动控制系统改造 篇3
关键词：热交换站,节能,自控,改造
引言
当今世界能源危机日益严重,而在所有的能耗中,建筑采暖能耗所占比例极大,降低建筑物采暖能耗是节能降耗目标能否顺利实现的关键。目前,我国供热采暖系统的现状是:系统相当落后,供热品质差,热效率低,自动化程度低,无法根据外界温度的变化适时调节供热量,往往为了避免“欠供”索性提高出水温度,此时便出现“超供”现象,造成极大的能源浪费。为解决此问题,石家庄东方热电集团有限公司联合生产厂家开发了热交换站全自动节能控制系统,对换热站的换热过程进行全自动节能控制,实现改人工粗放调整为自动化精细调整,减轻工作人员的劳动强度,降低能源消耗,达到优化供热、节约能源、提高供热水平的目的。
1 节能原理
1.1 设计思路
供热领域的节能前提是必须满足居民的舒适性。供热室温过低,违背“以人为本”的原则;室温过高,不符合节能减排政策。供暖的最终目的是不论冬季室外气温如何变化,都应使室内温度保持在一个适宜的范围内。因此,要求热源能及时、灵活地调整供热量,以“变”求“不变”。全自动节能控制系统就是基于此原理而研制开发的。
按照经济、环保、高效、节能的设计方针,将热力管网二次侧供水温度作为主要衡量指标,以一次侧供汽(或供水)阀门的开度作为被控对象,目的是能够根据室外温度及管网热负荷的改变,以用户设定的供水温度期望值为计算标准,实现对一次侧阀门开度的连续自动调节。为了最大限度地降低能耗,还可以将一天24h分成几个特定时间段,在相应时间段内设定升温或降温参数,实现供暖温度与人体舒适度协调的经济运行状态。升、降温度的具体数值可由用户根据实际需要自行设定。
1.2 系统构成
该系统采用当前常用的、价格较低PLC控制模块智能控制,运用自学习PID参数自动修正模糊控制算法的设计,将室外温度、二次网出水温度、一次网供汽流量的调整量作为控制输出,并依照一般模糊控制器的设计来进行。根据室外温度的变化及用户设定的不同时间段对室内温度要求,并利用室外温度补偿运算出所需的供暖水温,运用PID调节控制规律实时与实际供水温度比较,调节电动阀开度,精确控制供水温度,避免发生用户室温过高的现象而浪费蒸汽,实现供热系统供水温度与室外温度的自动控制,满足不同用户对供热的要求。
1.3 调节方式
调节方法分为两个步骤:
第一步是根据外界温度的变化设定室外温度—供水温度对应曲线,适时调整供水温度以满足不同外界温度下的供热需求。
第二步是对第一步的补充和修定,即根据不同时段的实际需要适当调整温度曲线,如办公场所下班后的时间段、节假日等时间,供热量仅需满足管网基本要求即可。民用采暖的正午或午夜时间,可适当降低供暖要求,以求达到节能效果。
系统程序可以根据不同地域、不同小区、不同楼寓、不同时段、不同的天气、不同的供热状况,自行编排,自行设立,简单明了。对运行的各种参数监视方便,中文液晶实时显示室外温度、蒸汽温度、压力;二次供、回水温度,供、回水压力及电动阀开度等运行参数,控制方式满足几乎所有的供热需求。
1.4 改造方案
在热交换站内安装全自动节能控制器,在热交换器进汽管路增设旁路系统(见图1),增加电动调节阀门,供、回水管路各增加压力、温度变送器,室外增设气候补偿器,以上信号全部引至全自动节能控制器内的PLC控制系统,通过对供水温度及外界温度的感应,实时进行不间断调节,再加上不同时段的温度修正,实现分时分段自动化控制。与人工调节相比,实现精确测温、分段控制、精细调整的目的,达到充分的节能效果。
2 系统特点
(1)全集成电脑控制,主控CPU采用西门子PLC计算速度快,运行稳定。
(2)中文液晶实时显示室外温度、蒸汽温度、压力;二次供、回水温度、供、回水压力及电动阀开度等运行参数,LED灯显示系统运行状态;触摸按键操作。
(3)可记录并显示三种温度曲线:室外温度、供水温度、末端用户回水温度。
(4)可以设定系统临界参数,系统异常时实现报警,保证了系统的安全性。
(5)分时分温控制,系统提供8时段独立运行曲线,以满足用户在不同时段对室内温度的要求。
(6)精确控制供水温度,根据室外温度运算出所需的供暖水温,并运用PID调节控制规律实时与实际供水温度比较,调节电动阀开度,精确保证稳定供水温度,避免发生用户室温过高的现象而浪费能源。
(7)具有手动、半自动、自动调节运行方式,满足用户不同的使用要求。
(8)内置UPS,具有断电关闭电动调节阀功能的系统保护功能。
(9)具有界面人格化,人员培训时间短,便于操作等特点,适合现有操作人员使用。
(10)具有报警功能。为保证系统安全运行,控制器设有三个报警指示灯,提示操作人员进行故障处理。分别为供水压力高、回水压力低、供水温度高。
3 应用实例介绍
几年来,该项技术在多个热交换站进行了改造应用,用户普遍反映在满足供热需求的前提下,节能效果明显,并收到了良好的经济效益。每个采暖季投入热交换器正常运行后,将自控装置切入自动调整状态,控制系统即可随时根据采集的室外温度测量信号自动调整一次蒸汽流量,进而控制二次水的交换温度,使用户室温始终保持在合适的范围内,既节约了能源,又提高了供热质量。安装自控装置后,基本无需人为调整,基本无事故,还可减少操作人员数量,有的换热站将操作人员从四人减少为两人,减少了人力成本。
改造前后供热量曲线如图2、图3所示。
改造应用前后数据对比如表1所示。
4 结论
(1)节能控制系统在换热站的实际运行中,节能效果明显,其运行的稳定性、调节的精确度、操作的简便性得到了用户的积极肯定,居民供暖满意度明显提高,充分说明了其既节能又利民的优越性能。
(2)完整的一个供暖期中,伴随着气候条件及现场运行环境的改变,该节能控制系统始终保持良好的稳定性,充分证明其对于温度、湿度、噪声等一些现场不利条件的适应能力较强。
(3)节能控制器采用220V工频交流电为基本工作电压,功耗为15W,完全不必担心其自身的能耗问题。另外,由于其自身配备有UPS不间断电源,在现场突然掉电时,可以有效保护现场设备,防止系统运行数据意外丢失,保障了换热站的安全运行。
浅谈煤矿热交换站循环泵的选型 篇4
关键词：循环泵,特性曲线,扬程
0 引言
在热水供暖系统中, 循环水泵作为主要设备向用户输送热媒, 在热交换站中, 循环水泵的耗电量比较大, 通常情况下, 约占热交换站总用电量的40%-70%。循环水泵容量、扬程偏大的现象在实际使用循环水泵的过程中普遍存在, 甚至有的循环水泵达到原参数的2倍, 对于循环水泵来说, 如果其流量、扬程偏大, 在这种情况下会严重浪费电能。因此全面纠正循环水泵选型错误是企业亟待解决大问题。如果企业在节支降耗都能在这方面引起重视, 将会节约大量电能。现将循环水泵在设计选型过程中存在的问题归纳如下:
1 确定设计水泵扬程过大
循环水泵扬程选定过大, 分析其原因主要是:设计人员的“宁大勿小”的心理, 全部采用“上限叠加”的作法, 安全系数过大, 水力工况计算不充分, 套用类似的设计, 在循环水泵吸入侧根本不考虑设置定压点, 这样在循环水泵的进出口都会承受相同的静水压力。因此, 在设置扬程时, 没有对用户系统的高度进行充分考虑, 只克服管网系统中的阻力。在设计供暖系统的过程中, 有的设计者在扬程中考虑了系统高度, 进而在一定程度上增加了循环水泵的扬程。当水泵扬程较大时, 与实际需要相比, 循环水泵在运行时就会无法开大水泵出口阀门, 反之容易造成电机出现过载, 进一步造成电能浪费。没有办法的办法只能切削水泵的叶轮。
在确定水泵扬程方面, 比较正确的方法是:根据实际情况, 组织开展水力计算, 通常情况下, 可以采用下列方法:如果设计资料齐全, 在这种情况下选择科学合理的运行参数, 同时计算水力, 进一步确定水泵的扬程;对于供热系统来说, 如果处于运行状态, 或者有历年的运行记录信息, 在这种情况下, 对于各部分的阻力损失, 可以根据压力表的读值进行推算, 并且以此为参考依据, 进而在一定程度上确定水泵的扬程。
2 水泵并联运行工况认识不清
在设计热交换站的过程中, 都是按照一台换热设备配一台泵的方式进行确定。他们认为在运行过程中, 与铭牌上的参数相比, 水泵的实际参数应该相同, 这种认识是错误的。对于循环水泵来说, 水泵名牌上标识的参数只有水泵在效率最高点工作时才能达到。并且水泵实际运行的参数受水泵的特性曲线与管路的特性曲线交点的影响和制约。
对于水泵来说, 如果多台同型号的进行并联运行, 并联运行水泵的实际参数受并联后产生的特性曲线与管路特性曲线的交点的影响和制约。在扬程方面, 与单台水泵相比, 多台同型号水泵并联后, 其扬程往往比较高, 在流量方面, 与单台水泵工作时的代数和相比, 其并联后的水泵一般比较小, 与每台水泵铭牌流量的代数和先比, 并联后的流量也比较小。在工作效率方面, 每台水泵都低于其铭牌的效率。当管网管径比较大时, 管路的特性曲线有可能与铭牌流量的代数和相等。
但是, 在实际的设计过程中, 水泵并联运行时的流量都是按照铭牌流量的代数进行确定。由于在运行过程中, 水泵不可能在高效点工作, 在这种情况下就会造成电能的浪费。在系统的流量需要无法满足的情况下, 只能通过增加水泵的运行台数或者增大水泵型号的方式进行解决。
3 多种运行工况时采用多台泵并联
多种运行工况可能同时出现在一个供热系统中, 例如:分阶段调节流量时, 一般将多台同型号的水泵进行并联。从表面来看, 这种处理方比较合理, 但是, 每台水泵都在低于高效区的状态下工作, 进而在一定程度上浪费了电能。因此, 需要大力推广实施单台水泵的运行方案。对于热源或热力站来说, 如果采用恒流量质调节运行方案, 在这种情况下, 需要重新选择一台流量、扬程合适的水泵作为工作泵, 同时将原有的几台水泵作为备用泵;如果采用分阶段改变流量的质调节运行方案, 通常情况下, 可以选择一台变速泵来解决。
4 水泵功率在更换过程中越来越大
受水力失调的影响和制约, 某些供热系统会出现远端用户供热效果不好的现象, 技术人员往往不了解产生水力失调的原因, 并且不用调网的方式解决, 而是一味地认为用户“压差不足”, 进而在一定程度上认为水泵超期工作导致扬程过低, 或流量不够。因此通过更换大流量、高场程水泵的方法解决供热效果不好的问题。进一步加大水泵的功率。对于一些末端用户来说, 虽然这种方法可以提高供热效果, 但是并没有很好的解决冷热不均的问题, 同时浪费大量电能, 进一步提高了企业的运行成本。对于这种问题, 通常情况下, 可以采取下列措施:对叶轮上的污垢进行定期维修清除, 同时更换叶轮和泵壳之间的密封件;水泵长时间运行后, 需要更换叶轮等水泵配件;如果谁泵性能大幅度下降, 在这种情况下适时更换水泵。
5 选择循环泵的人员技术水平低
由于某些供热系统处于新建状态, 在循环泵选型方面有待进一步完善。在设备调试过程中, 设备供应商或安装公司的人员, 没有经过理论计算, 根据自己的经验随意确定设备参数, 或者直接把旧水泵移装过来。
6 脱离实际按规划负荷选泵
对于新建或扩建的供热系统来说, 在委托设计的过程中, 没有将近期的热负荷大小告诉给设计者, 只把远期规划的供热负荷提供给设计者。在这种情况下, 设计者在选择循环水泵型号时会参考规划负荷, 由于近期的热负荷比较小, 要达到规划要求, 通常情况下需要几年的时间。在今后几年, 该水泵的电能使用情况将会出现严重的浪费。
在选择循环水泵的过程中, 对于设计者来说, 通常情况下会根据建设单位提供的近期、中期、远期的负荷信息, 同时结合远期负荷的情况, 进而在一定程度上将多台同型号的水泵进行并联, 并且根据远期负荷确定水泵扬程。在近期内, 当一台水泵工作时, 由于管网管径按照远期负荷进行确定, 在这种情况下由于近期热负荷较小, 使得管网阻力损失降低, 但是会增加水泵扬程, 进而增加用电能耗。比较合理的解决方案是:先按近期实际负荷计算水力选泵, 当负荷增大时, 然后重新选泵。实践证明, 这种处理方案, 会增大换泵的投资。
7 循环水泵选型的经验数据
应认真检查一下本单位循环水泵选型是否合理。简单的诊断方法是, 参照表1中的水泵选型数据来判断现有循环水泵的型号、功率是否偏大, 流量和扬程是否合理。
注:此表只做参考, 水泵实际需要扬程必须经过认真水力计算后确定.
8 结论
综上所述, 笔者认为应加大对机电暖通专业人员业务培训, 提升自身水平的基础上在热交换站新建、改造中应重视循环水泵的选择计算和水泵并联工作台数的确定, 以避免出现供暖系统水流量不足、扬程过高大马拉小车浪费电能等诸多问题。
参考文献
[1]王宗林, 王立平, 宋宇.热水采暖系统循环水泵选择分析及研究.区域供热, 2010 (03) .
[2]刘惠武.热水采暖系统循环水泵的选择[J].暖通空调, 2004 (12) .
热交换站 篇5
据该公司反映,公司的热交换站采暖系统自1994年投产以来,总体运行效果不错,但同时也暴露出原设计、运行方面的一些问题,鉴于这种情况,自2007年开始由城市建设管理局参与,对该公司采暖系统进行优化改造,包括供热管网改造、室内采暖系统的改造等。本文就近几年来我们在该公司热交换站采暖系统的优化改造方面的经验进行总结,以更好地挖掘潜能,降本增效,提高热力管网的供热效率,保证采暖系统更加稳定、可靠、安全运行。
1 改造前状况
10t/h蒸汽锅炉所带的交换站设在该公司内,紧靠锅炉房,利于凝结水的回收利用,该供热系统肩负着该公司生活区等9.5万多平方米的采暖供应,供暖效果一直很好。
该公司单职工宿舍、职工医院的采暖同厂房一起由20t/h热水锅炉负责,由于厂房采暖标准低,且三班、节假日等时间无人上班时只要求防冻即可,由此导致单职工宿舍、职工医院等处采暖效果差。为解决这一矛盾,对该公司采暖布局进行改造调整。
该热交换站系统一次加热蒸汽压力最大为0.4MPa,站内设有5台汽-水换热器、8台热水循环水泵。2台额定功率为37k W/台、流量为138m3/h的立式循环水泵采暖季满负荷运行,6台额定功率为15k W/台、流量为47.5m3/h的卧式循环水泵作为备用。
从设计角度看,该系统存在以下问题:
(1)采暖设计规范中明确规定在选择循环水泵时必须要做到一开一备,严禁多开多备,比如2台水泵并联运行总流量约为单泵的1.6倍,并联越多倍数值越低,经济性差,浪费大。
(2)采暖设计规范中规定当采用一次加热蒸汽压力大于0.1MPa时,热交换站系统应设置汽-水交换器和水-水交换器组合的两级换热形式,以利于大量高温凝结水热量的最大限度利用,而该系统只设置了汽-水换热器,冷凝水潜热损失很大。
上述两个设计上的问题,在本次改造中考虑一并解决。
2 改造的可行性论证
单职工宿舍区、职工医院的采暖面积为1.7万平方米,调整到10t/h蒸汽锅炉带的交换站系统上后,则交换站系统带的采暖面积逾11.2万平方米。
2.1 循环流量的确定
改造后热交换站负责的采暖面积为112000m2,面积采暖指标取70w/m2,则供暖总热负荷为:Q=A*q=112000*70=7840000w;则循环水泵需要提供的流量为:G=Q/1.163(Tg-Th)=0.86Q/(Tg-Th)=0.0344Q=269696kg/h≈270t/h。
2.2 阻力的确定
(1)系统沿程阻力:该系统最不利循环环路长度约为1800m,主干线按经济比摩阻50pa/m(因主管道较粗实际运行低于此值),则沿程阻力为9m H2O;
(2)系统局部阻力:按照沿程阻力的50%计算,约为4.5mH2O;
(3)室内系统的阻力:一般为3~5 m H2O;
(4)交换站内部系统的阻力:一般为10 m H2O以内(二级换热时取10);
该采暖系统的阻力合计约为28.5m H2O,根据整个热水采暖系统总的计算压力损失宜增加10%附加值的规定,则系统总阻力为31.35m H2O。实际运行中通过观察交换站进、回水总水管上的压力表总压降为30m H2O,比理论数值稍微偏小。
通过上述循环流量、阻力的确定论证,2台立式循环水泵的循环流量勉强满足使用要求。若2台立式循环水泵同时出现故障,则备用的6台卧式循环水泵并联总流量根本不能满足循环流量的要求,随着采暖面积的增加基本失去了备用作用。从节能运行角度看确实有必要新增1台大流量的循环水泵,从而解决流量不足和浪费电能的问题。
3 对系统实施改造
(1)首先进行热力管网调整:将单职工宿舍区、职工医院等采暖系统与20t/h热水锅炉采暖系统彻底断开,从外网系统中改造到10t/h蒸汽锅炉所带的交换站系统上,为保证其调整后的采暖运行效果,将其内部局部管路系统也作了整改。
(2)新增大流量循环水泵:新增1台流量为280m3/h、扬程为36m、额定功率为55k W的KQR200-315(Ⅰ)型立式循环水泵(上海凯泉泵业有限公司),替代原有2台立式泵,将原有2台立式泵作为备用,其余6台小卧式循环水泵进行拆除。
(3)新增水-水换热器:原有浮头式汽-水换热器的型号为F6-800-67-4,其单台资料参数为换热面积为67.02m2,加热管的有效长度为2.5m,单位时间内蒸汽流量为9085kg/h,被加热水的流量为57t/h,换热量为5240k W,其内腔180根φ25*2的无缝钢管均匀排列,内部水室将被加热水分为四个回程。
根据原有浮头式汽-水换热器的技术参数,设计安装了BEM型螺旋槽管式水-水换热器,规格为DN300,其单台资料参数为换热面积为48.08m2,加热管的有效长度为2.5m,单位时间内加热水流量为25.95t/h,被加热水的流量为62t/h,换热量为1838k W,其上下内腔各有40根φ25*2的无缝钢管均匀排列,内部水室将被加热水分为两个回程。水-水换热器设计规定其内流出的凝结水温度不大于80℃。根据这种情况,建议该公司改造安装了5台水-水换热器。为提高加热水和被加热水间的换热效率,水-水换热器在安装时采用暖气系统的水与蒸汽凝结水逆流方式进行。
4 改造效果分析
根据对本次工程改造的回访,本次的改造弥补了原设计上的缺陷,提高了采暖质量,同时节能效果明显,主要表现为以下三方面:
(1)将单职工宿舍区、职工医院等采暖区域改造到10t/h蒸汽锅炉所带的交换站系统上,经过当年供暖运行验证,采暖效果很好,达到了热用户满意。。
(2)新增1台额定功率为55k W的立式循环水泵后,经一个采暖季验证节能效果明显:以前并联运行2台立式循环水泵额定功率为37k W/台,新增的立式循环水泵功率为55k W。每天节电为456 k W.h(24小时运行),电费按每度0.75元计,则每天省电费为342元,采暖季按照4个半月算,一个采暖季下来可省电费为4.5万元,本次新增循环水泵改造费用约2.5万元,2个半月即可收回成本。
(3)在每台汽-水换热器后新增一台水-水换热器后,凝结水出水温度由原来的95℃变为78℃,提高了换热效率,增加了热量的利用率,单位时间内暖气系统的水经换热站后热量增加了Q=cm△t=4.205*10000*(95-78)=714850k J;其中凝结水水比热c-k J/(kg.℃),凝结水质量m-kg。已知10T/h蒸汽锅炉生产的饱和蒸汽绝对压力一般都保持在0.5MPa,经查对应的蒸汽焓为2747.5 k J/kg,因此增加的热量折合成0.5MPa的饱和蒸汽约为261 kg,即每小时可以节约0.26 t蒸汽,则一个采暖季可以节省蒸汽量约为842.4t,按照该公司蒸汽成本159元/t计算,则可以节省运行成本约为13.4万元,而本次加设5台水-水换热器的改造工程总费用共计8万元,一个采暖季即可轻松收回。
5 结束语
通过对该系统的改造,确保了供暖正常运行后,省下的蒸汽可以通过调节用来供应生产,有效缓解该公司冬季生产用汽紧张的局面,一方面达到了节能降耗的目的,另一方面也节省了该公司新上锅炉的投资。
摘要：本文分析了山东华源莱动内燃机有限公司采暖系统的缺陷,提出整改方案,达到节能降耗的目的。
关键词：热交换器,水力失调,水力平衡,节能改造
参考文献
[1]陆耀庆主编.供暖通风设计手册.北京,中国建筑工业出版社,1987年.
[2]贺平、孙刚主编.供热工程.北京,中国建筑工业出版社,1993年.
热交换站 篇6
1 问题
该水泥粉磨站项目自投产以来一直运行良好。工作人员在某天巡检时发现, 冷却水池的水面有油迹, 初步判断这些油迹不是外来倾倒所致, 而是来自冷却水管。于是对冷却水的管路进行检查, 查找管线内的漏油位置, 最终确定漏油位置是其中某个稀油站的板式换热器。换热器压力达不到实验要求, 部分换热片有破损。
2 问题分析及解决措施
从换热片损坏的情况来看, 应不属于设备加工质量的问题。且该稀油润滑站设备出厂时经过严格的检验, 有合格的出厂检验证明。
为了弄清楚问题产生的原因, 也避免同样的问题在今后发生, 现场将其余稀油润滑站的板式换热器逐一拆开, 发现其他稀油站也有类似的问题。与设备供货厂家联系沟通, 对方根据相关的情况初步判断, 怀疑是换热器受到了腐蚀。由于换热器主要接触的介质是润滑油和冷却水, 于是首先对这两种介质进行分析。润滑油为正规渠道知名品牌, 油品所有指标包括腐蚀性均达到相关的使用要求, 所以不应产生这么严重的腐蚀性。冷却水则为业主厂内自建的钻井取水, 经过业主自行建造的水处理设备后泵送至生产车间以供使用。但是由于该工厂位于入海口附近, 尽管取水较深并经过相应的处理, 可能残留腐蚀性杂质仍会对设备造成一定的伤害, 于是决定对冷却水进行水质分析。提取现场处理后的冷却水并送交专门的检验机构分析。
检测后发现, 其中有一项重要的指标, 即Cl-的含量为178~190mg/L, 而板式换热器的普通不锈钢304板片材质所能耐受的水中Cl-含量不能超过50~60mg/L。
业主随后对水处理的工艺和设备进行了改进, 但始终不太理想。为了解决该问题, 我方与供货厂家的技术人员积极协商, 寻找替代解决方案, 研究分析的结果是替换现有的板式换热器。我方为业主提供了以下几个方案:
1) 仍采用板式换热器, 无需对管路进行改造。根据现场的水质, 需选用耐腐蚀性更强的材质, 如选用钛合金板或者紫铜板, 但成本极昂贵 (约为普通304材质的4倍以上) 。
2) 将板式换热器换成列管式换热器。管式换热器的材质为铜, 耐Cl-含量可在400mg/L左右, 可确保今后使用中不会发生同样的问题, 但改为管式换热器需要考虑:
(1) 同等换热面积的管式换热器换热效果不如板式换热器, 如果想达到同等的换热效果, 则管式换热器的冷却面积必须得加大。当地的年均气温在25℃以上, 夏季温度在40℃以上, 而冬季温度最低也在0℃以上。若按照夏季气温来考虑, 现场提供的循环用水水温应该在30℃以上, 管式换热器的换热面积经计算, 水泥磨减速机稀油站的换热面积应该从50m2增加到80m2, 磨机稀油站的换热面积应该从30m2增加到35m2, 而电动机稀油站的换热面积应该从9m2增加到10m2。
(2) 管式换热器的体型比较长, 以80m2的换热器为例, 标准形式的换热器的长度为3 350mm, 因此在布置上不够灵活, 而且形式与板式换热器的差别比较大, 现场替换时需要重新布置相关的管路, 需要再采购管子和弯头等材料, 以及需要请具有焊接资质的人员进行焊接切割等操作。另一种选择则是定做非标准形式的管式换热器, 在不影响换热效果的前提下最大化地缩短长度并增加直径, 从而使其尺寸符合替换现有板式换热器的空间要求, 减少管路改造的工作量。非标换热器由于需要单独进行设计和制作, 采购的成本要高于标准的换热器。
业主在综合考虑成本和使用维护等因素后, 决定采用标准管式换热器替换。虽然需要进行一定的管路改造, 但是将来替换时可直接选择标准型号, 节省时间和费用。
3 使用效果
新换热器使用后, 一切正常, 两年多以来未出现腐蚀情况, 换热效果也没有受影响。