热力方法 篇1
关键词：热力系统,综合优化,优化方法
0 引言
随着社会和工业技术的飞速发展, 能源和环境可持续发展已受到越来越多的重视。提高能源利用率, 减轻环境压力, 已成为世界各国发展的共识。而对于电力行业来说更是这样, 电力行业既是产能行业, 又是耗能大户。据调查, 中国每年发电耗煤约占到全国总耗煤的1/4以上, 所以针对电力行业的节能更具意义, 并具有很大的潜力。与发达国家相比, 中国供应煤炭消费量一直居高不下。如有的300 MW机组实际运行供电煤耗率大于设计值, 平均供煤耗为340~360 g/k W·h, 高于设计值20~25 g/k W·h, 高于国外同类机组的40 g/k W·h[1]。
如何提高机组经济指标接近设计水平, 达到或超过国内类似单位的水平, 成为所有电力生产和运行的一个重要课题, 只有通过内部挖潜节能, 降低发电成本, 才能使发电企业处于有利的竞争地位。努力降低火电厂的标准煤耗, 对热力系统进行能耗分析, 找出节能的潜力进行优化并引导机组的设计, 具有深远的意义[2]。
1 热力系统优化
热力学系统的结构优化是以热力学系统作为一个整体, 通过节能潜力分析和热力系统的优化, 研究热力系统优化方案和节能潜力的大小。换句话说, 就是从整个热力学系统出发分析各节能措施, 挖掘各种潜力, 试图获得最大可能的节能效果。
在设计热力系统时, 对热力系统进行全面优化分析, 可以找到它的缺陷, 并找到最好的优化方案, 以保证该系统在工作中处于最优状态, 达到节能的目的。
对热力系统运行过程中的各类数据进行全面的分析, 能够发现其在设计上的缺陷, 通过分析发现的缺陷就能指导优化设计工作, 探讨可能的改进潜力, 为下一步热力系统的优化改造提供必要的依据和资料, 这就是热力系统优化改造及节能分析的一项重要工作。
热力系统结构优化包括2个方面[3]: (1) 热力系统各子系统及参数的优化。包括抽气器系统、回热系统、补充水系统、除氧器、喷水减温系统、排污扩容系统、厂用蒸汽系统等。 (2) 热力设备及参数的优化。包括疏水冷却器、加热器、疏水泵、扩容器、蒸汽冷却器、除氧器、余热利用等热力设备及参数的优化。
热力系统的优化方法可采用数学优化方法, 即通常所说的系统工程法[4], 对热力设备、各子系统及其参数进行系统的优化;另外也可以采用热力方案优化方法, 对各子系统和热力设备及其参数分别进行优化, 这种定量计算和分析可以借助等效热降方法[5]。
2 热力系统优化的方法
2.1 等效热降法
等效热降作为一种新型的热工理论, 利用其对火电厂热力系统进行经济性诊断, 具有简捷、快速的优点, 可以应用在热力系统节能潜力分析、节能改造中, 等效热降法既可用于整体热力系统计算, 也可用于热力系统局部定量分析, 为火电厂热力系统节能降耗的研究工作提供了有效的工具。等效热降法是先计算各级回热抽汽的抽汽效率和抽汽等效热降, 再计算新蒸汽等效热降, 以及由局部因素所引起的热力系统参数变化, 即各种附加因素造成的循环吸热量和做功损失, 由下式计算汽轮机装置效率:
式中, H为新蒸汽等效热降 (k J/kg) ;ηl为汽轮机装置效率 (%) 。
再由得到发电标准煤耗率。其中, ql指低位发热量;机械效率ηm=0.99;管道效率ηp=0.90~0.92;锅炉效率ηb=0.90~0.92;汽轮机效率ηi=0.45~0.47;发电机效率ηg=0.98~0.99。
2.1.1 抽汽等效热降的计算
抽汽等效热降Hj定义为1 kg抽汽汽流回到汽轮机的真实做功能力, 它衡量着汽机每个抽汽口蒸汽品味的大小, 抽汽效率ηj表示输出1 kg抽汽获得的功与输出等量的蒸汽所含的热量qj之比, 它衡量着任意抽汽能级j处的做工能力的大小。
从冷凝器开始逐个计算抽汽的等效热降:
式中, Ar为每一级加热器的疏水放热量, r根据加热器种类不同而不同[6];qr为在加热器中1 kg抽汽的放热量 (k J/kg) ;hj为第j级加热器中的抽汽焓 (k J/kg) ;hc为汽机的排汽焓 (k J/kg) ;r为j级加热器后抽汽焓。
2.1.2 新蒸汽的等效热降计算
H表示为新蒸汽等效热降, 即1 kg新蒸汽的实际做功量定义为[7]:
H=Hm-ΣΠ
式中, Hm为新蒸汽的等效热降 (k J/kg) ;ΣΠ为各种附加的因素所引起的做功损失。
针对再热系统:
2.2 热力系统的变工况计算
机组运行中工况参数变化是指系统的工况参数偏离了设计值, 造成系统运行中参数变化的原因有很多方面, 比如热力系统或设备工况、机组负荷发生变化, 以及蒸汽初、终参数和再热参数发生变化等都可能引起热力系统工况参数发生变化。
热力系统在运行过程中很难完全处于设计工况, 也就是说, 变工况运行其实是非常普遍的。因此, 热力系统在工况发生变化的情况下以及在发生变化的情况下的经济性和安全性研究, 就成为时下非常必要的研究课题。
为了确定汽轮机新的膨胀过程线和系统参数, 需要对热力系统进行变工况计算, 从而确定汽轮机各抽汽口和排汽端的蒸汽参数以及回热系统的各个参数, 这是系统变工况的安全性与可靠性分析以及经济指标计算分析的基础。
3 热力系统分析研究的思路
影响机组运行经济性的因素有很多, 包括运作和管理模式, 主要及辅助设备的设计、安装、制造, 以及其他方面等, 不同的设计单位设计的热力系统也不是完全相同的, 有的差距还很大, 热力系统优化改造可以实现变化小、投资少、见效快的效果。因此, 对实际运行的机组进行热力系统优化改造, 从而提高机组的运行经济性, 以达到节能的目的, 具有很大的研究价值。
热力系统的热经济性受到很多方面因素的影响, 现总结如下:
(1) 最终给水温度。从热力系统循环的角度来看, 提高供水温度可以使循环热效率提高, 改善循环吸热平均温度, 但抽汽压力会提高, 同时回热抽汽做功能力也减少, 增加了冷源端的热损失, 回热做功比减少, 降低单位热经济性, 所以热力系统的优化工作即是找到一个最优化的给水温度使得此时的热经济性最高。
(2) 加热器给水回热分配。当最终的给水温度和回热级数确定的情况下, 存在一个最佳回热分配, 使得机组热效率达到最优。另外汽机通流部分的优化, 可提高机组的相对内效率, 使得蒸汽膨胀过程线和抽汽参数变化, 此时应重新分配各加热器的回热分配, 从而达到提高机组热效率的目的。
(3) 回热加热器的疏水方式。表面加热器疏水方式有疏水泵形式和逐级自流形式, 逐级自流形式会挤压低压端的抽汽, 减少了回热做功比, 同时减少了机组的回热做功量, 增加了机组的冷源损失, 降低了热效率, 利用水泵将疏水送入加热器出口的主凝结水中, 较高压力加热器的入口水温提高, 会影响较高压力的抽汽, 造成低压抽汽的减少, 这种方式冷源的损失相对减少, 改善了机组的热经济性。
(4) 抽汽管道的压降。由热力学第一定律可知, 抽汽管道侧的压降会减少本级回热的抽汽量, 而增加高压级的抽汽量, 从而减少了机组回热做功量, 增加了凝汽做功量, 增加了机组的冷源损失。由热力学第二定律可知, 抽汽管道的压降会造成做功能力下降, 机组增容优化改造后, 回热中抽汽流量会发生变化, 抽汽压降也会变化, 最终热力系统的热经济性也会产生变化。
(5) 加热器端差。由热力学第一定律可知, 回热加热器中的端差减少了这一级中回热的抽汽量, 增加热力系统的冷源端损失, 增加高压级的抽汽排量, 增加凝汽的做功量, 从而减少热力系统的回热做功数量。由热力学第二定律可知, 回热中的加热器端差使加热器存在换热温差, 加热器端差发生变化, 造成做功能力发生损失, 进而热经济性发生变化, 机组增容优化改造后, 使回热中的抽汽流量发生变化。
(6) 除氧器的运行方式。除氧器的运行方式有2种:滑压运行和定压运行, 定压运行时由于除氧器抽汽管路上装压力调节阀, 所以存在节流损失, 由热力学第一定律可知, 该部分的压降会增加高压级的抽汽量, 减少本级回热抽汽量, 从而增加凝汽的做功数量, 减少机组回热的做功数量, 增加了机组的冷源端部损失量, 降低热力系统的热效率值。由于在机组滑压运行中并没有在除氧器抽汽管路上设置压力调节的阀门, 所以在机组负荷较低运行时, 不存在节流损失, 机组中的除氧器在滑压运行时经济性要比定压运行时好。
(7) 补充水的补入地点。热力系统正常运行中会不可避免地产生运行工质的泄漏问题, 为保证机组运行功率不发生变化, 需要对工质损失进行补偿, 一般将凝汽器或者除氧器作为补入点, 可以利用热力系统中每一级的抽汽器以凝汽器为补入点逐级加热, 这样总的换热温度差是最小的, 相对于以除氧器为补入点的方式这种形式经济性有所提高, 现在国内的较大型机组中都采用凝汽器作为补偿点, 小机组则大部分采用除氧器作为补入点。
(8) 过热减温水。过热减温水来源有2种:一种是高温加热器出口的主给水;一种是机组给水泵出口处附近的主给水。当用作减温水时, 高温加热器出口的主给水与主给水的管路一致, 不影响主循环水的平均吸热温度及热力系统的热经济性;当以给水泵出口处的水作为减温水使用时, 可降低热力系统的热经济性, 还会降低循环水的平均吸热温度。
(9) 再热减温水。正常时再热蒸汽温度的调节使用烟气侧调节, 但困难时烟气侧调节要采用喷水调节, 水泵中间抽头提供再热器减温水, 再热喷水会降低循环的吸热平均温度, 从而使机组的热经济性降低。
(10) 轴封漏气的回收利用。设置轴封供汽系统可防止高压缸蒸汽外漏和低压缸空气内漏, 同时为减少工质和热量损失应按照能级匹配的原则回收轴封漏汽, 引入相应能级的回热加热器中, 尽量减少其不可逆损失。
4 结语
提高一次能源的利用率、减少对环境的污染已成为世界各国发展的重要方向, 尤其是电力行业, 其既是产能的行业, 又是耗能大户。降低热力系统的标准煤耗, 对存量机组进行能耗分析, 进行节能优化改造并指导汽轮机组的设计, 具有极其深远的意义。
参考文献
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[3]沈士一, 庄贺庆, 康松, 等.汽轮机原理[M].北京:中国电力出版社, 1992
[4]杨勇平.火电机组性能在线监测系统测量误差定量分析[J].电站系统工程, 1999 (5)
[5]沈幼庭, 何锦英.热力系统及设备最优化[M].北京:机械工业出版社, 1985
[6]江宁, 曹祖庆.从经济性看汽轮机滑压运行的最佳方式[J].上海汽轮机, 2002 (1)
热力方法 篇2
根据本科化工热力学教学大纲要求,应侧重于解决下列三个重要领域的应用问题[1]: 1平衡状态下各热力学性质的查找、计算与实验拟合方法; 2平衡问题,特别是相平衡与化学反应平衡时,平衡状态参数的预测与计算; 3过程进行的可行性分析和能量的有效利用问题。其中第一个问题是基础,无论在设计、生产还是研究中,均离不开所研究体系与环境的各种热力学基础数据。第二个问题则为后续课程奠定坚实的相平衡、反应平衡基础。第三个问题则是一切工业过程中均关注的重点: 高效、合理用能。
但该课程理论抽象性高、各方法均受局限、公式庞杂繁多,导致学生在该课 程的学习 过程中,多有畏惧 而无所适 从[2,3]。结合多年的教学经验,笔者采取了以下方式,不断激发学生的学习兴趣、活跃课堂的学习氛围、使学生被动地学变为主动思考,逐步提高了该课程的教学效果与质量。
1突出以应用为导向的教学方法
化工热力学是一门理论性强、概念抽象且公式庞杂的课程。教学过程中教师教得费力,学生也学得云山雾罩。这主要源于该课程自身的性质为理论性很强的专业基础课,实际应用实例无法在教材中大量编入,枯燥的理论推导难于激发学生自身的学习兴趣[4]。另外,概念多且抽象,逐一理解并串联起来很吃力,学生畏难而不愿深入探究。再者由于部分学生大学物理、高数知识学得本不够扎实,化工热力学课程又是在这两门课程学完后一年才开,学生对于化工热力学中相关性质的推导与计算就觉得吃力困难。综上,化工热力学不仅理论性强、结构严谨、逻辑严密,而且需要经过一系列数学处理后才可得到所求物性参数与所需结论,这都给我们的教与学带来很大的挑战。
对于工程专业的学生培养其 “学以致用”的能力,正是响应教育部贯彻 《国家中长期教育改革和发展规划纲要 ( 2010 2020年) 》 精神而率先启动的 “卓越工程师教育培养计划” 的号召[5,6]。本着以应用为目的的精神,浙江大学陈新志教授提出了 “化工热力学教学的三要素,即原理 - 模型 - 应用”[7]。 这三个要素一针见血地把化工热力学课程中经典而深厚的原理、抽象又严密的模型、明确而广泛的应用提炼出来。但教材受其系统性、逻辑性要求需要重经典、明方法,因而在其编写中应用实例的示范并不多。这就需要我们教师在化工热力学教学中,结合当前的实际化工过程实例,引导出相应的热力学原理与概念,借助数学模型等工具,来解决其中的相关问题,进行 “实例 - 原理 - 模型 - 实际应用”这种螺旋循环上升式地教学。激发学生自身的求知欲与研究兴趣,引导学生通过 “工程实际案例”来从该课程中寻找相关原理与方法,真正进入 “学以致用”的自觉状态,在此过程中让学生自己去推导出相应的模型。这样更能激发起学生自身的学习热情,将学习的主动性交给学生,老师适时地引导与激励即可。
为此,在课堂讲授中,我们对于经验的、半理论与半经验的公式一般采取明确分析思路但不一一详细推导、告知适用条件要求会选择的做法,以避免重要的理论核心被大量的数学公式所掩盖,有些方法与公式直接拿来就用于解决实际问题,避免照本宣读、云深不知处的迷茫。如对p - V - T关系和状态方程一章,首先明确其学习目的: 从离散的但可直接测得的p、 V、T数据,可以获得整体的、不易直接测得的其它热力学数据 ( 如焓、熵、吉布斯自由焓及其变化值、逸度等) 。然后从直观的相图到抽象的解析关系式,以点带面地侧重讲解以PR方程为代表的立方型状态方程、以virial方程为代表的多参数状态方程,学习各方程的适用条件与使用技巧,借助混合规则将混合物虚拟为单一流体来解决复杂体系的p、V、T数据计算方法,结合生活中煤气罐安全罐装、不同季节下轮胎气压的安全性[8]等问题分析计算,使同学们对于看似简单的p、V、T性质有了深刻地认识,对于多种状态方程的复杂形式有了清晰地理解,并且能够快速、正确地选择恰当的方程与形式来解决问题。又如对于在大学物理、物理化学等课程中均出现过的热力学第一、二定律,化工热力学课程中这两个经典定律的重点在应用,对实际化工过程从热力学角度进行分析,找出其能量利用的薄弱环节,并提出合理可行的节能措施。而热力学分析是基于敞开体系稳定流动过程的能量平衡、熵平衡、理想功、损失功、有效能、热力学效率及有效能效率等一系列严密地计算基础上进行的。从而既解决了与先行课程中某些内容重复的问题,突出了化工热力学的应用特性,又解决了课程容量大学时少的矛盾。
2多种教学手段并举提高教学效果
2.1运用设问启发讨论式的教学方法
课堂教学中,老师若倒豆子般地给出原理与公式、再列出例题、一马平川地献上答案,这种消极地灌输式教学方式,肯定不能够有效地调动学生的学习积极性。因此,在化工热力学课程的教学过程中,我们有意多加入一些设问引起学生的思考,同时举例启发学生运用才学过的相关知识点,分小组讨论等教学方法,大大提高了学生对化工热力学的学习兴趣,激发了学生的独立思考和创新意识,从而提高了教学质量。在针对一些生活中常见现象的启发讨论过程中,教师为辅只穿针引线地给出实例,启发指导学生运用所学知识点来讨论,所有的学生是主体,这大大活跃了课堂氛围,学生在查阅与论证的过程中,扩展了知识的覆盖面,加深了对所学内容的理解深度。运用启发讨论式教学方法,加深了学生对化工热力学基本知识和理论的理解,培养其应用所学热力学知识分析和解决实际问题的能力。
经过多年的化工热力学教学探索,我们尽量把教学要求中的每一个知识点内容提炼成实际应用的问题,以应用为导向, 并以设问的方式向学生提出问题,引导学生以该问题中的已知条件为出发点,借助已学过的知识点剖析解决问题所需的原理,尚缺少的新概念、新原理、新方法就是我们即将学习的知识点,学完该知识点后,前面提出的问题自然迎刃而解,并启发学生还有其他的解决方案吗? 这样环环相扣,纵横比较的学习方式,更能够调动学生的好奇心和积极性,教学效果明显提高。这种 “为什么学、学什么、怎么学、如何用、比较优化学”的教学方法,尤其适合已经具备一些专业基础知识的学生,也使得化工热力学课程更具实用性。为此,我们在绪论以及各章的概述部分都采取设疑的方法 ( 例如: 液化气的主要成分为何是丙烷、丁烷、丙烯、丁烯和少量的戊烷而不是甲烷或己烷? 双制空调加热与电热取暖器哪个更节能? 用于分离的萃取剂为何常选CO2? 夏天打开冰箱门能否当空调使而使房屋内温度下降? 使用冰箱空调时如何节电? 等等) ,通过实例引出问题让学生们思考、激发学生的求知欲,留下悬念,然后再在相应知识点中一一解疑。每一章开头也以实例为先导、引出问题、留有悬念、促使学生常常带着疑问听,在听课过程中去主动思考求解,在学习过程中去发现问题。采用这种 “设疑 - 释疑 - 设新疑”的求索连环,螺旋式上升、不断递进的课堂教学方式,不仅有利于让学生总是处于一种 “悬而未决”的索取状态,时时吸引着学生的注意力,不断激发他们的求知欲望,使学生感觉到原来化工热力学并不是传说中的那般虚无缥缈、抽象空洞,而是如此实实在在与生活密切相关,感到化工热力学并不 “高深莫测”、并不 “空洞无用”。然后在后续的讲解中不断将纷繁复杂的公式交待出其使用范围与主要用法,将抽象深奥的理论与先前提及的具体实例联系起来,以便让学生真正领悟化工热力学的重要和精妙之处。这种通过设疑与实例的引入,使得原本枯燥的化工热力学课程变得生动活泼起来,活跃了课堂气氛、减轻了同学们的学习压力,自然取得了较好的教学效果。
2.2采用多媒体与板书相结合的方式提高教学质量
在多媒体充分发展的今天,利用多媒体向学生形象展示一些平常无法见到流体在化工单元操作过程中的状态变化以及相应的设备构造,不仅节约了教师的板书时间,有效地拓宽了教学空间,使教师有更多的时间进行重点、难点知识的讲解,也为学生介绍专业发展的前沿信息而赢得时间与便利条件,而且在很大程度上开拓了学生的视野,加深了学生对重点知识的理解,激发了学习兴趣和积极性,丰富拓宽了学生的知识面。
但过度依赖多媒体辅助教学也有缺点,尤其对于热力学课程而言,用屏幕一页页地显示各公式的推导过程显得相当呆板、机械,不能适时地体现教师思维转变的连贯性与生动性, 同时也会影响师生之间的思路交流; 另外不能很好地调动学生的积极性,学生听课时就像一个观光者只看不记笔记,对所学内容理解不深,产生坐等课后拷贝老师课件的惰性想法。因此,化工热力学教学中不能一味地使用多媒体辅助教学,而应当适时地采取与传统板书相结合的方式,尤其对于例题与习题的讲解,笔者总是通过板书来分析解题思路,在老师的启迪下学生积极思考,深化理解课堂的教学内容,对比不同的解题方法,培养学生开阔的解题思路。
2.3深化英语和软件计算在课堂教学中的作用
当代大学生要努力成为具有国际视野和竞争力的创新人才[9]。在化工热力学的教学过程中,适当地将英语专业词汇标注在多媒体课件中,增强学生课堂看听与理解能力,以培养学生国际交流的能力。同时也有利于学生对于大量的热力学公式中不同英文缩写符号的理解记忆,另一方面也提高了学生查阅相关英文文献的能力,对于国际上本学科最前沿的相关问题也会增进了解。
化工热力学的主要任务就是借助各模型来获取各种物性参数的计算结果,计算工作量大且复杂,时常需要通过循环迭代的方法来处理,而当今计算机的普及应用为其高效地解决问题带来了极大的方便。
将英语、软件编程等工具与化工热力学的教学有机地结合起来,不仅提高了学生对于英语和计算机的应用能力,更重要的是加深了学生对化工热力学教学内容的理解,是提高化工热力学教学效果的有益补充。
3培养学生运用热力学的研究方法
最值得给学生推荐的研究方法是: 抓住主要矛盾,将复杂的研究体系抽象成简单的理想体系,并在其基础上加以修正的处理问题方法。如真实气体可以用理想气体加压缩因子来表达,真实溶液可以用理想溶液加超额性质来表达[10]。这种研究问题的方法必将会作为养分被学生汲取,并为日后他们处理生活和工作中错综复杂的问题而打下良好的基础。
4重视绪论对于该课程的统帅作用
绪论往往会被忽略,常常在同学们欣欣然地开学新鲜中而被一带而过。但笔者非常重视绪论的讲授,常会花三节课时来着重讲解,除了结合各经典热力学原理讲述热力学发展史之外,在绪论中我们也详细交代了化工热力学课程的学习意义、 在整个专业培养中的地位与作用、化工热力学的研究内容、特点和研究方法以及各章之间的相互联系,以便学生从一开始就对该课程有一个较为清晰的总体认识。各章之间的相互关系不但在绪论中讲,且在每一章的概述中还要介绍,让学生始终明白目前章节在整门课程中的位置与作用。在以后的章节中时刻将纷繁复杂的公式、抽象的理论与先前绪论中提及的概念联系起来。通过前后呼应来给学生讲清楚各章之间的相互逻辑关系,为学生搭建起一个清晰的化工热力学课程轮廓,否则会让学生感到所学的内容零散杂乱、抓不住重点,造成 “只见树木不见森林”的错觉。教师通过 “森林 - 树木 - 树枝 - 果实 - 整片森林”的教学思维,将各章节内容有机地串联组织起来,而引导学生构建出一片枝繁叶茂的 “化工热力学森林”。
5结语
在多年的教学实践中,我们通过对多种版本教材[7,11,12,13,14,15]的消化吸收与重新组织,采用灵活多样的教学方式及手段,突出了化工热力学的应用性特点,取得了良好的教学效果。使学生在掌握热力学基本原理的基础上,能够运用热力学的思维,查找、计算、实验拟合来获得各种热力学数据,并解决化工过程中的相平衡问题、能量转化与利用问题,为今后化工专业课的深入学习打下了坚实的基础。
摘要：结合多年从事化工热力学教学的经验,提出几点体会:本着突出应用的教学目的,注意培养学生解决实际问题的能力;采用设问、启发、讨论、多媒体教学与传统板书结合、适度运用英语与软件工具等多种教学手段,以提高教学效果;推荐了建立理想模型的热力学研究方法;强调了讲述好绪论的重要性。从而进一步提高我校化工热力学课程的教学质量。
热力平衡能耗推算及节能技改方法 篇3
关键词：热力平衡 能耗推算 节能技术 工业循环水
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—105—03
1 概述
本方法适用于工业循环水系统领域，是一种用来作能耗分析，对循环水系统进行冷却介质与被冷却介质的流量与温度的平衡计算方法和推算出结果后进行节能技改的办法。
对于工业循环水实施以下的能耗推算及节能技改具体步骤：
（1）把循环系统看作供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统。
（2）现场测量冷却循环系统中被冷却介质的温差及冷却介质流量压力等参数。
（3）分别对供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统进行平衡推算，确定理论能耗。
（4）根据原系统工艺参数确定最佳温差，并根据其确定流量，根据最不利点确定压力。
（5）重新优化设计循环水系统的关键参数及设备配置，调整供水参数和设备。
工业循环水流量—热力平衡能耗推算及节能技改方法能准确地推算出已有的循环水系统的能耗利用率，找出无效能耗的位置，并提出解决方法；优化后的循环水系统能耗利用率比一般工业循环水系统能耗大为下降，最终反映到供水设备上的节电率高达30以上，而且设备在运行过程中的噪音、振动明显减小，运行安全性得到大幅改善。
2 具体内容
本方法是一种用来作能耗分析，对循环水系统进行冷却介质与被冷却介质的流量与温度的平衡计算方法和推算出结果后进行节能技改的办法，为了实现达到上叙目的，采用以下程序：
（1）把循环系统看作供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统。
（2）现场测量冷却循环系统中被冷却介质的温差及冷却介质流量压力等参数。
（3）分别对供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统进行平衡推算，确定理论能耗。
（4）根据原系统工艺参数确定最佳温差，并根据其确定流量，根据最不利点确定压力。
（5）重新优化设计循环水系统的关键参数及设备配置，调整供水参数和设备。
具体实施方式：
（1）把循环系统看作供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统（如图1），图2是系统具体划分的示意图。
（2）测量冷却循环系统中被冷却介质的温差及冷却介质流量压力等参数。具体的参数及位置如图3。
现场测量冷却循环系统中被冷却介质的温差及冷却介质的流量压力等参数，测量方法可采用常规的温度、压力、流量测量仪表，也可以采用传感器，还可以用远程监控的方法实现。
对于动力机械为电机而言能耗采用安装功率仪表的办法进行测量能耗。
对于动力机械为内燃机而言才用安装油料流量测量仪表的方法进行测量能耗。
（3）分别对供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统进行平衡推算，确定理论能耗。
1）供水单元集合的平衡推算
水泵对外提供的水力能量通过以下公式计算：
输入Pi能量直接用泵房的电能表计量，或通过电能计算公式算出供水单元集合的平衡方程为：
P耗损=Pi—Pe
设Pb为必须损耗，那么可节能量为Pj=P耗损—Pb。
2）用水单元集合平衡推算
M1、M2分别为热流体和冷流体的质量流量；
i1、i2分别为热流体和冷流体的焓；
在计算过程中热流体的焓应引用设计值，以确定系统所需的实际流量。
3）换热效率平衡推算
首先我们假设单位填料体积的散质系数为设计参数，那没通过计算后结果应接近如实际出水温，如果偏差较大就核对填料面积和通气量，如果上述两项无误，则可判断为单位填料体积的散质系数为不合格，应加以改造。
（4）根据原系统工艺参数确定最佳温差，并根据其确定流量，根据最不利点确定压力。
1）根据原系统工艺参数确定最佳温差，并根据其确定流量，当温差偏小时应根据实际参数推算出最佳流量，并根据客户要求，留有一定富余量。
2）根据最不利点确定压力时应在最不利点安装压力测量仪表，不能用理论数据进行推算，以免由于退算有误，对生产带来不利影响。
（5）重新优化设计循环水系统的关键参数及设备配置，调整供水参数和设备。
1）根据平衡计算的结果得到的温差、流量、压力，重新优化设计循环水系统的关键参数及设备配置，调整供水参数，优化设计。
2）根据设计的结果，重新配置设备，其中包括平衡推算过程中发现明显不合理的，效率低的供水设备，换热设备，冷却塔等，当电机运行负载率在75%以下时，配置功率补偿设备，负载率在50%以下时，更换电机，以免由于功率因数低对电网造成的影响。
3 项目试验
试验1。单位名称：某服饰城（中央空调系统）。
（1）首先我们对用水平衡进行推算。
查得空调设计资料数据如表3。
通过现场测量，现在空调的实际制冷量为4377KW，对比参数得出结论为蒸发器、冷凝器的水量均过大。
M1、M2分别为热流体和冷流体的质量流量；
I1、I2分别为热流体和冷流体的焓；
得出结论为对于本系统蒸发器水量到800 m3/m，冷凝器水量到780 m3/m，完全能满足要求。
（2）供水单元集合的平衡推算。
水泵出口阀门开度为36%。
水泵出口阀门开度为80%，上塔阀门开度为100%
水泵实际运行偏离额定工况的34.7%
通过公式计算：
可算出泵房效率为45.7%，大量的能量浪费在了由于工况偏离而在叶轮内的水力冲击上，应重新设计配套水泵
（3）冷却单元集合的平衡推算。
经查在湿球温度为38.7℃的环境温度下，冷却单元的温差为6.6℃，运行效率高无需改变。
我们对设备进行重新设计，水泵设计叶轮后参数及改造后运行情况为表6。
并且调整水泵出口阀门开度为100%。
并且调整水泵出口阀门开度为100%，上塔阀门开度为100%
改造后冷冻泵节电量为19.99%，冷却泵节电量为30.46%。
试验2。单位名称：某钢铁股份有限公司（高炉软水系统）。
此系统已由双方对用水单元和冷却单元进行平衡计算，能源审计合格在此不做推算，改造只限于泵房内进行。
其中，水泵进口压为0.46MPa
通过公式计算供水的理论所需功率：
=237.6Kw
那么本泵房的能源利用率为
237.6/（449.4+423.8）=237.6/873.2=27.2%
大量的能量浪费在了效率低下的供水设备上面，应重新设计配套水泵改造后软水泵节电量为42.3%，泵房的能源利用率上升到了66.5%，取得了巨大的经济效益；由于客户考虑到系统运行的安全余量，所以水泵设计上保留的17%的余量，节电空间未挖尽。
4 总结
热力方法 篇4
武和全，朱英杰
(长沙理工大学汽车与机械工程学院，湖南长沙410114)
摘要：绪论是教材的先导与灵魂，通常包括本课程的重要性及任务、目的、主要内容和学习方法等内容。本文从“工程热力学”课程绪论部分的重要性及现阶段教学中常见问题出发，对如何完善绪论部分的教学方法进行了深入探讨。
关键词：绪论;探讨;教学方法
基金项目：长沙理工大学教改课题项目作者简介：武和全(1982-)，男(汉族)，湖北仙桃人，工学博士，讲师，长沙理工大学汽车与机械工程学院，主要讲授工程热力学及传热学等课程。
绪论课是指每门课程正式教学前的前言课或者简介课，是不可缺少的教学环节，主要内容包括：课程的教学目的、内容、要求、重点、学习方法和教学总体安排等。作为课程教学的第一节课，绪论课的教学好坏直接影响学生对整个课程学习的热情和动力。“工程热力学”是众多工程类专业的主要专业基础课，对学生研究能力和解决实际问题能力的培养十分重要，因此，其绪论课程的教学尤为重要。教师应力求在与学生的第一次交流中就使其明确学习“工程热力学”的原因、目的、内容和方法等几个重要问题，以激发学生进一步学习“工程热力学”及相关课程的兴趣。
一、绪论部分教学内容
“工程热力学”课程的绪论总共包括四个部分，即：热能的利用、热力学的发展简史、课程的研究对象和主要内容以及热力学的研究方法。
1. 热能的利用。自然界中存在的能源主要有：风能、水能、太阳能、地热能、燃料化学能、原子能等。在这些能源中，除风能和水能是以机械能的形式直接被利用外，其他各种能源只能直接或间接地(通过燃烧、核反应)提供热能。据统计，有85%～90%的能源是转换成热能后再加以利用的。热能利用的水平在一定程度上能够反映社会生产力的发展水平。热能的利用这部分一方面讲述了能源的定义、主要存在形式以及在人类生活各个方面的重要作用，另一方面讲述了能源中最常用的能源―――热能的利用方式：通过各种类型的发动机及发电机，使燃料热能转变为机械能或者电能和热能的直接利用。
2.热力学的发展历史。人们对热的本质及热现象的认识，经历了一个漫长曲折的探索过程。在古代，人们就知道热与冷的差别，能够利用摩擦生热、燃烧、传热、爆炸等热现象来达到一定的目的。但在很长时间内，人们只看到了热的现象，认为热是一种没有形体的“热素”，物体得之则热，失之则冷。直到1850年，迈耶(Mayer)和焦耳(Joule)等人经过艰苦实践，才确立了热能之间的当量关系，也就是确认了热力学第一定律。1850―1851年间，克劳修斯(Clausius)和汤姆逊(Thomson)先后提出了关于热能和机械能在转换上存在着方向性问题，即热力学第二定律的基本观点。热力学第一定律、第二定律是从无数实践经验中总结出来的`、公理性的定律，这两个定律的确立奠定了热力学的基础。热力学形成初期，主要是研究热机中热能和机械能的转换。后来，随着热力学本身的不断发展，除了指导热机的发展外，又被广泛应用到其他自然科学和生产部门中。热力学不但与热机、制冷、热泵、空气分离、空气调节等传统工程有关，还发展到宇宙航行、新能源探索等新技术领域中，并相应地发展了新的理论，形成了若干分支。工程热力学就是热力学的一个重要分支。
3“。 工程热力学”课程的研究对象和主要内容。工程热力学是研究热能与机械能相互转换的一门学科。它的主要内容包括三部分：(1)介绍构成工程热力学理论基础的两个基本定律―――热力学第一定律和热力学第二定律。(2)介绍常用工质的热力性质。(3)根据热力学的基本定律，结合工质的热力性质，分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环，阐明提高转换效率的正确途径。
4.热力学的研究方法。热力学的研究有两种途径：一是现象或经典热力学;二是统计热力学。经典热力学完全由宏观现象出发，以实践为基础来描述客观规律，把由大量分子组成的物质看成是连续均匀的整体，采用一些宏观物理量来描述物质所处的状况，并且根据两个基本定律，导出这些物理量之间的普遍关系，因此具有高度的普遍性和可靠性。经典热力学的结构比较简单，只要利用几个基本概念就能进行热力学定律的推演，而这些基本概念较为直观，易于理解，涉及的变量也少。统计热力学是研究热现象的微观理论，它从物质内部的微观结构出发，应用力学规律说明分子的运动，并用统计的方法说明大量分子紊乱运动的统计平均性质，因而它能够从物质内部的微观运动机理，更好地说明宏观热现象的物理实质。但它的分析过程较为复杂，不像宏观理论那样直观、简单，故主要用于理论研究工作。本科阶段的“工程热力学”课程主要采用宏观方法进行讨论。
二、绪论部分的教学应该解决的问题
1.明确学习目的，解决为什么要学的问题。“工程热力学”的特点是理论性强，概念多且抽象;公式推导多，应用条件复杂，学生感觉课程的内容繁多，难以抓住重点，容易陷入复杂的公式推导中，造成学习困难，从而产生厌学情绪。并且，现实情况中，有一部分学生只是为了考试而学习。对于必修课重视程度高，愿意花费精力学习，而对于选修课，则多以应付的态度草草了事。因此，绪论部分的教学就更加重要。绪论是“工程热力学”课程的第一节课，对于一门新的课程，学生一般都存在着一种好奇，如果能在第一节课将学生的这种好奇转变为兴趣，进而激发学生学习本门课程的动力，则意味着本门课程的教学已经成功了一半，在接下来的教学过程中也将会取到事半功倍的效果。
2.明确学习内容以及各内容之间的联系，解决学什么的问题。在现在的大学生中，普遍存在着这样一种疑惑―――学习一门知识不知道到底该学习什么，又有什么用处，有些大学生甚至认为书本上学习的知识在工作以后完全用不到，久而久之便影响了学生学习理论知识的积极性。同时，部分学生在学习一个新的知识点的时候，往往只是孤立的学习，缺乏对知识点横向、纵向的延伸，没有形成一个完整的知识体系，这样又造成了学生记忆困难，导致学生失去了学习本门课程的兴趣。学习一门课程要在头脑中建立该课程的知识体系，梳理清楚各部分内容之间的相互关系。如果在绪论课上能帮助学生解决这个问题，那么学生在学习各个章节内容时目的性就会更加明确，更清楚为什么学习这部分内容，也就能较好的避免陷入公式推导和记忆中，避免只抓住个别的知识点而偏离了课程的主线。绪论课的内容丰富而分配的课时却不多，一般只有1～2个课时，学生也往往认为不属于课程主要考试内容不予重视。因此，教师要在设计教学内容上多下工夫，通过各种方法让学生学会自主查找相关知识。例如，热力学的任务是要让学生明白热能与机械能之间相互传递、转换的关系和规律，而在我们日常生活中的方方面面都存在着热能的利用，教师可以让学生自己举例说明我们生活中热能的利用。再例如，绪论的第二部分讲述的是热力学的发展历史，教师可以采用多媒体，用视频的形式向学生介绍历史，将枯燥的文字转换为生动的图片，一方面可以集中学生的注意力，提高学习兴趣;另一方面，也可以让学生的脑海中形成动态的图像记忆，将历史知识记得更加牢固。
三、绪论部分的教学方法
1.运用案例，理论结合实际。教师在课堂上多举一些日常生活及工业上运用工程热力学的例子，引导学生将枯燥的理论与实际的运用结合，学以致用，让学生明白学到的知识可以解释和解决许多实际中的问题，以增加课程对学生的吸引力。比如在讲授第一部分热能的利用时，就可以举例具体说明，或者让学生自己举例说明，引发学生之间的讨论。
2“。 多管齐下”，图文并茂。通过图文并茂的多媒体技术，让学生通过多个感官同时接收信息，增强课堂的生动性和直观性，加深学生对所学知识的理解。比如绪论的第二部分热力学的发展简史，由于学生学习历史的热情普遍不高，认为历史只有枯燥的文字和难以记忆的年代，这部分的教学就可以通过多媒体将历史知识用视频的形式播放出来，既能让学生观看，增加趣味性，又将学生置身于那个年代，增强记忆性。此外，一些大型热工设备可以通过多媒体以图形展现，其热力过程以Flash动画展现。如此一来，汽轮机，内燃机、燃气轮机等设备的工作原理就能生动的表达出来，学生对这些机械的工作原理也就有了更加直观的认识。通过老师讲解、多媒体播放等教学手段多管齐下，学生能留下更加深刻的印象。
3.设置问题，激发讨论。读万卷书不如行万里路，学生在学习的过程中，通常会遇到老师讲的时候都会，自己想的时候就一片空白的状况。一味的听老师讲课，学生不学会自己思考，也只能是左耳进，右耳出。进行课堂讲授时，教师可以提出一个个与所讲内容相关的问题，这样不仅可以引起学生的注意，使其集中精力听课，而且可以激发学生主动思考、积极讨论，达到由此及彼、举一反三的目的，从而提高学生学习工程热力学的兴趣。
4.掌握特点，突出重点。绪论课的教学内容具有抽象性、简单性、枯燥性和浓缩性的特点。基于这些特点，教师在教学的过程中要注意积累经验，逐渐形成自己的一种教学体系，教学时懂得如何更好的突出内容重点和学习特点，避免学生出现不知道学习内容、分不清学习重点，全部内容一概而论的现象，引导学生明确什么该掌握、什么该了解，有目的、有方法的去学。
总之，要做好绪论课的教学工作，教师需要在清楚绪论课程教学基本内容的基础上，充分认识到它的重要性，注重教学的灵活性，不断地反复总结经验，进行教学实践，完善绪论教学。
参考文献：
[1]李岳林，刘志强，武和全。工程热力学与传热学[M].第二版。北京：人民交通出版社，.
热力方法 篇5
关键词：热力管道,保温层,散热损失,测试方法
1 散热损失测试方法
从客观的角度来说, 要想采取可行的策略保证热力管道的温度, 就需要正确测试保温层的散热损失。在热力管道运行过程中, 保温层散热损失常用的测试方法包括表面温度法、热流计量法和焓将法。
1.1 表面温度法
在测量热力管道热量损失方面, 表面温度法是一种比较快捷的方法。在具体的应用过程中, 以点温计为媒介, 测试一系列相关因素——表面层的温度、保温层的外径和环境温度。在此基础上, 以热理论为媒介, 合理计算保温层的热量流失。在应用过程中, 表面温度法具有一定的缺陷。这是因为表面温度法会受到测试现场各种不确定因素的影响, 比如光照、风, 影响测试结果的准确性, 结果需要修正。
1.2 热流计量法
对于热流计量法, 它是测试热力管道保温层热量损失的重要方法之一。其受外界因素的影响比较小, 具有直观、准确的特点。在测量过程中, 热流计可以直接测量保温层外表的热损失。具体来说, 在热力管道运作的过程中, 一旦出现一股稳定热流与地通相互垂直, 那么, 经过一段时间的非稳态之后, 应基板之间会产生一定的温度差, 而基板两侧的热电堆感会产生一定量的热电势。这样, 在测量热电势的基础上, 就可以知道保温层散热损失的热流值。在此过程中需要注意的是, 采用热流计量法会产生一定的误差, 主要体现在以下2方面: (1) 热流计平面与测试管道的表面存在一定的间隙, 会导致热阻值不断增大, 影响测试结果的准确性。鉴于此, 在测试时, 要用胶布把侧头紧紧贴在管道表面。 (2) 在测试时, 如果热流计贴在管道表面, 就会出现弯曲的情况, 导致测量结果存在误差。对于这方面的误差, 因为工业所使用的管道径相比较大, 所以, 可以忽略不计。
1.3 焓将法
在3种常用方法中, 焓将法是一种比较直接、可靠的方法。应用这种方法时, 需要分析热力管道起、始点的相关因素, 比如温度、压力和流量, 以各个因素的数值为基准计算对应的散热损失。采用这种测试方法只能得到宏观结果, 无法明确热力管道局部热损失的情况。
显然, 除了上述方法外, 还有其他的测试方法, 比如红外测温仪法、点温计法。点温计法是从热力管道开始端的对应位置测量一个截面数据。在每个截面上, 可以测定4个不同方向的数据, 并测定对应的环境温度。在此基础上, 只需要把每次测定的环境温度相加, 就可以明确相对应的环境温度。在此过程中需要注意的是, 在应用这些测试方法时, 一定要从实际情况出发, 选择合适的测试方法, 以提高测试结果的准确性, 为采取可行的策略解决其中存在的问题提供帮助。应用点温计法时, 热力管道截面测点如图1所示。
2 出现保温层散热损失的原因
从某种意义上说, 热力管道保温层散热损失的出现与其保温情况密切相关。一旦保温层出现问题, 就会增加整个管道的热损失。当然, 导致热力管道热损失的原因有很多: (1) 在热力管道运行过程中, 局部管道保温层被损坏。由于热力管道缺乏日常维护, 没有对损坏的保温层加以处理, 导致热量损失。 (2) 使用保温材料会导致热损失。如果没有定期更换保温材料, 材料就会出现裂纹, 损失较多热量。 (3) 对于保温材料, 其结构和类型都比较单一。在设计时, 没有采取相对应的防水、防渗透方法。当管道长期遭受雨水的侵蚀, 用于保温墙的保温材料已经不具备原有的保温效果。
3 解决对策
针对热力管道保温层存在的问题, 需要采取有效的解决措施。在热力管道运行过程中, 相关人员要定期维护管道: (1) 定期更换保温材料, 避免因老化而导致保温层的隔热性能变差, 增加热损失。 (2) 在日常工作中, 要定期全面检查管理热力管道, 一旦发现问题, 要及时采取对应的解决方法。 (3) 优化设计热力管道。在保温结构方面, 要展现出节约能源、减少散热损失、改善环境的特点。具体来说, 在确定了保温材料后, 要合理设计保温层, 并科学改造热力设备、热力管道, 以减少热损失, 节约用料以及相关费用。 (4) 在购买保温材料时, 一定要保证材料质量, 不能为了追求经济利益而购置质量不合格的保温材料, 为热力管道日后的运行埋下安全隐患。
4 结束语
总而言之, 在热力管道中, 在测试保温层散热水损失的同时, 要采取有效的措施减少热损失。减少热损失能够有效避免热力管道发生故障, 保证其始终处于正常的运行状态, 同时, 还能减少保温层热量的散失, 节约能源, 提高企业的生产效率, 实现经济利益的最大化。从长远的角度来说, 这样做能够不断优化我国工业建设, 实现相应的经济效益和社会效益, 使这项事业走上健康、稳定发展的道路, 步入更好的发展阶段。
参考文献
热力方法 篇6
流体网络理论是由研究管内流体传输与瞬变而发展起来的一门应用科学。它可以用来分析发生在工业动力装置、控制测量装置和生物医学工程等各种流体管路系统中功率和信息的传输过程,以及由于扰动引起的各种流体瞬变现象。它主要涉及两个学科的内容,一是流体力学,二是电气网络和传输线理论[2]。
流体网络理论基本遵循从流体力学方程出发,导出流体网络中每个元件和管路与电气网络相对应的等值数学模型,从而建立起网络的等值线路和等值方程,最后用网络分析方法得到各个节点上的压力和流量的瞬态特性。基于这一思想,建立了某火电机组热力系统的等效电路模型,再应用基尔霍夫电压、电流定律,建立了该电路模型的数学模型,最后通过数学模型的求解,得到了电路中电流、电压分布,即得到了热力系统中工质的质量流量和压力分布。
1 热力系统流网等值电路模型
以某350 MW超临界火电机组为计算对象,该机组为一次中间再热、三级高压加热器、四级低压加热器、一级除氧器、两台汽动给水泵的超临界热电机组。图1为该机组100%THA工况的热平衡图。
1.1 热力系统等值电路模型所做的假设
忽略流体在管道中横向流动速度分量和随时间变化的非定常性,认为所有流动参数是沿管路横截面求平均值的,假设所有流体在管道中为一元定常流动。
现在要研究的是热力系统的稳态工况,因此可以将热力系统的流体网络比拟为直流电路进行分析,大大简化计算量。
根据流体网络理论的思想,做如下比拟:以工质压力P比拟电压,以工质的质量流量Q比拟电流,定义管道或设备的流阻R[如式(1)],比拟电阻。将水泵比拟为电压源。
式(1)中ΔP为管道或设备两端的压力差,比拟电阻两端的电压差。
1.2 热力系统流网等效电路模型
图2为根据以上假设,所得100%TH A正常工况下热力系统的流体网络等值电路模型。
1.3 模型验证
应用基尔霍夫电压、电流定律,对以上比拟电路模型求解,可得到热力系统中工质质量流量和节点压力的分布情况。本文对100%THA、75%THA、50%THA、40%THA、30%THA五个高压加热器正常运行工况进行了计算,并将计算结果与汽轮机厂家提供的汽轮机热力特性数据进行对比,用以验证热力系统流网模型的准确性。由于篇幅限制,在此只给出100%THA工况下的计算结果,其他工况计算结果的误差数量级均与此工况相同。
以上热力系统流网模型的计算数据,验证了应用流体网络理论思想建立热力系统流网模型的方法是可行的,其计算结果的相对误差最大不超过2%。相对误差的主要来源为轴封漏汽、阀杆漏汽管路的省略和计算过程中数据的舍入。
2 高压加热器泄漏情况下的热力系统等值电路模型
在应用流体网络理论思想建立热力系统流网模型的方法被验证可行后,现应用此方法建立3号高压加热器泄漏的热力系统流网模型。
图3为100%THA工况下,发生3号高加泄漏的热力系统比拟电路模型。泄漏量为额定给水流量的10%。其中I29管路为高压加热器泄漏模型的关键,它将给水管道和3号高压加热器设备节点相连,模拟了高压加热器水侧工质向高压加热器设备内部的流动,流阻Rx在模型中起到了控制泄漏流量的作用。
对图3比拟电路模型求解得到3号高压加热器泄漏10%后,热力系统流网的变化情况,计算结果见表3。
分析计算结果可知,3号高压加热器水侧泄漏后,给水流量下降,各段抽汽流量和汽轮机内蒸汽流量均发生不同程度的变化。第1~第3段抽汽流量降低,第4~第8段抽汽流量增大,第3段抽汽前,汽轮机内蒸汽流量减小,第3段抽汽后,汽轮机内蒸汽流量增大。各段抽汽中,第3段和第4段抽汽量发生了较大变化。其中,第3段抽汽流量较小约30%,是由于3号高压加热器水侧泄漏,3号高压加热器内压力上升,抽汽点与高压加热器内压差减小,因此抽汽量大幅减小,由于第3段抽汽量的减小,抽汽点后的汽轮机各级流量和抽汽量都略有增加。第4段抽汽流量增大约35%,主要由于在计算中假设凝汽器压力和凝结水泵扬程不变(取汽轮机热力特性计算数据),由于3号高压加热器泄漏后,凝结水流量增大,凝结水泵出口至除氧器压差增大,因此除氧器压力减小,第4段抽汽量增加。
另外,从这个工况的计算可以看到,当机组偏离标准工况时,除氧器的压力变化是比较大的,远远大于其他节点,而除氧器内压力与凝结水泵的出口压力及凝结水泵出口至除氧器间的阻力有很大关系。
4 结论
(1)应用流体网络理论思想建立热力系统流网模型,通过合理假设,将热力系统流网比拟为电路模型,从而将经典的电路求解方法引入热力系统流网计算,经验证是可行的。
(2)应用热力系统流网模型,对3号高压加热器泄漏工况进行了计算,得到了高压加热器泄漏后,流网压力及工质质量流量分布的变化情况;在凝结水泵扬程和出口流阻不变的情况下,第3段抽汽流量将大幅减小,而第4段抽汽流量将大幅增加。
(3)在流网模型的分析中发现,工况变化时,除氧器的压力变化较其他节点变化幅度大,即除氧器内压力较易受工况变化的影响,且除氧器压力与凝结水泵的出口压力及凝结水泵出口至除氧器间的阻力有直接关系。
摘要：要分析火电机组高压加热器泄漏后,热力系统的变化情况,必须首先知道热力系统流体网络内工质压力和质量流量的变化情况。为了获得以上数据,应用流体网络理论建立了某机组热力系统流网模型,经验证建模方法可行。应用该建模方法,建立了3号高压加热器泄漏后的热力系统流网模型。通过模型求解,得到了3号高压加热器泄漏后工质压力和质量流量分布情况,分析了高压加热器泄漏后,热力系统流体网络的变化。
关键词：热力系统,流体网络,高压加热器
参考文献
[1]杨瑞.高压加热器泄漏原因分析及处理.发电设备,2005;19(4):245—247Yang Rui.Leakage troubles of high pressure heaters—cause analysis and handling.Power Equipment,2005;19(4):245—247
单管供热系统热力失调研究 篇7
1.1 设计室外温度下, 供水温度改变对室内温度的影响
设m层的建筑物, 其供、回水温度分别为tg、th, 则各供热层耗热量总和, 即立管的热负荷为
undefined
立管的流量
undefined
房间的实际耗热量为:undefined, 单管顺序式供热系统的第i+1层散热器的出水温度即为第i层散热器的进水温度, 又因为流经各层的供水量相同, 则由式 (2) 可得到第i层的进水温度tig为
undefined
第i供热层进出口的算术平均值为
undefined
散热器内热媒的平均温度和室内温度供热计算温度的温差为
undefined
散热器面积确定之后, 由于散热器供出的热量等于建筑物耗散的热量, 则可得如下关系式
undefined
可推出undefined
由式 (5) 和式 (7) 可得
undefined
将式 (3) 代入式 (8) 上式得
undefined
设每一层的室内温度为tnk。这样, 相对热量比undefined。
现以某5层上供下回单管顺序式供热系统为例, 室外计算温度为-26℃, 供水温度为95℃, 回水温度为70℃, 室内设计温度为18℃, 选用铸铁4柱813型散热器, 传热系数Km=aΔtb=2.237ΔtundefinedW/ (m2.℃) , 各层散热器负担的热负荷Q如表1所示。
由式 (1) 、式 (2) 得到:立管总散热量为8000 W, 立管的设计流量275.2kg/h。
已知undefined, 及式 (3) 、式 (4) 和式 (7) 计算, 得到各层散热器参数表, 如表2。
由供热调节基本公式得到
undefined
可求得到第i层供水温度
undefined
将式 (10) 、式 (11) 代入式 (9) 得
undefined
已知顶层的进水温度可求顶层的室内温度, 由顶层的室内温度可求出其下层的进水温度, 同理求得以下各层的实际进水温度, 计算结果省略。在将各层进水温度代入式 (12) , 编程计算可得到设计室外温度下, 供水温度改变时, 各层的实际室内温度, 结果如表3。
由表3可得;当供水温度改变时, 室内温度竖向失调。首先供热楼层的室温和设计室温的偏差量最大, 后供热楼层的室温和设计室温的偏差量最小;实际供水温度高于设计供水温度时, 失调形式为“上热下冷”, 而实际供水温度低于设计供水温度时, 失调形式为“上冷下热”;供水温度越低, 上、下层温差越大。
1.2 室外温度改变时, 供水温度对室内温度的影响
由于室外温度tw不断变化, 供热系统可采用适当的调节方式供热。在进行质调节供热时, 只改变供水温度, 循环水量保持不变, 由质调节公式求出供水温度的计算公式
undefined
其中undefined, 即可利用式 (9) 求出各层实际的室内温度tn。
对于本例题, 当采用质调节方式供热时, 根据质调节公式 (12) , 对设计供水温度为95℃、回水温度为70℃的热水供热系统, 得到质调节时的相应供水温度公式[2]:
undefined
计算结果如表4。
编程计算可得, 采用质调节方式供热, 当室外温度为-30℃、-26℃、-22℃、-18℃、-15℃和-10℃时, 各层的实际室内温度, 结果如表5。
由表5数据可得到图1, 可更直观的得到:当室外温度改变时, 采用质调节方式供热时, 室内温度竖向失调, 中间供热的楼层室内温度的变化幅度小, 首先供热楼层的室温与设计室温的偏差量小于后供热的楼层的室温与设计室温的偏差量。当实际室外温度低于设计室外温度时, 竖向失调形式为“上热下冷”;而当实际室外温度高于设计室外温度时, 竖向失调形式为“上冷下热”。
2 供水量对室内温度的影响
2.1 供水量改变对室内温度的影响
当供水量不为设计流量供热时, 由式 (9) 得到
undefined
式中tig为每层的进水温度, 第一进水层的进水温度即为tg, 但由于实际流量改变且有时室外温度也改变, 所以除去第一进水层的其它各层的进水温度都不是设计进水温度。各层实际进水温度可由式 (10) 推得
undefined
将式 (16) 及代入式 (15) 式可得
undefined
对于本例题, 将各参数代入得
undefined
当室外温度为设计温度-26℃, 供水温度为95℃时, 求当相对流量比undefined为0.4、0.6、0.8、1.0、1.2和1.4时, 编程计算式, 得各层室内温度, 计算结果如表6。
由表6数据可得到关系tni (k) 和tni (undefined) 如图2、3。
由图2可知:上层用户较下层用户受流量变化的影响小;当相对流量比大于1时, 即实际流量大于设计流量时, 上层室内温度低于下层室内温度, 当相对流量小于1时, 上层室内温度却变得高于下层室内温度;相对流量比小于1时, 室温与设计室温的偏差量远远大于相对流量大于1时的偏差量。
由图3可知:当供水量发生改变时, 底层的室内温度变化最为明显;当相对流量大于1时室内温度明显比相对流量小于1时变化幅度小, 较为稳定。
综上, 在供水温度保持不变, 流量发生改变的情况下, 对于上供下回的单管系统来说, 上下层出现不同程度的失调现象, 对于相对流量比大于1的情况, 同一立管的上下层用户会出现“上冷下热”的情况, 但室内温度最低的顶层用户的室内温度仍然高于设计值。以相对流量比等于1.2为例, 最低温度和最高温度分别出现在第五层和第一层, 二者室内温度失调百分比分别为1.06%和9.5%。其余中间各层房间的室外温度介于这二者之间, 并随着房间所在楼层的升高而降低。由此可见, 如果设计或者运行中存在问题, 达不到供热要求的情况下, 只采用加大流量的运行方式是不可取的, 这样不仅出现“上冷下热”的情况, 而且使得运行费用加大, 循环水泵的运行费用增加, 达不到节能的效果。
2.2 室外温度改变时, 供水量改变对室内温度的影响
供热系统在运行时, 供水温度始终保持设计值, 而只改变循环流量, 这种调节方式称为量调节, 相对循环流量按下式计算, 计算结果如表7。
undefined
由表7数据可得到图4, 由图4可以看出, 相对流量比在室外温度降低到某一值时, 相对流量比迅速增大。
当采用量调节时, 由于实际流量改变, 所以除去第一进水层进水温度为tg, 其它各层的进水温度都不是设计进水温度。各层实际进水温度可由下式得到
undefined
将式 (20) 代入式 (14) 可得
undefined
对于本例题, 将各参数代入得
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编程计算室外温度分别为-30℃、-26℃、-22℃、-18℃、-15℃和-10℃时, 采用量调节供热时, 各层的实际室内温度, 计算结果如表8。
当采用量调节供暖时, 对于上供下回的单管系统来说, 上、下层出现不同程度的失调现象, 当相对流量比大于1的时, 竖向失调形式为 “上冷下热”, 室内温度均低于室内设计值;对于相对流量比小于1时, 竖向失调形式为 “上热下冷”的情况, 室内温度也均高于设计温度。
3 结论
(1) 当供水温度改变时, 室内温度竖向失调, 首先供热楼层的室温和设计室温的偏差量最大, 后供热楼层的室温和设计室温的偏差量最小;供水温度高于设计供水温度时, 失调形式为“上热下冷”, 供水温度低于设计供水温度时, 失调形式为“上冷下热”;供水温度越低, 上、下层温差越大。
(2) 采用质调节方式供热时, 室内温度竖向失调, 中间供热的楼层室内温度的变化幅度小, 首先供热楼层的室内温度与设计室温的偏差量小于后供热的楼层的室内温度与设计室温的偏差量;当实际室外温度低于设计室外温度时, 竖向失调形式为“上热下冷”, 而当实际室外温度高于设计室外温度时, 竖向失调形式为“上冷下热”。
(3) 当供水量发生改变时, 室内温度竖向失调, 首先供热楼层的室内温度受流量变化的影响小, 后供热楼层的室内温度变化最为明显;当相对流量比大于1时, 楼层越低室温越高;当相对流量小于1时, 楼层越低室温越低;相对流量比小于1时, 室温与设计室温的偏差量远远大于相对流量大于1时的偏差量;当相对流量大于1时室内温度明显比相对流量小于1时变化幅度小, 较为稳定。
(4) 当采用量调节供暖时, 室内温度竖向失调, 上、下层出现不同程度的失调现象, 当相对流量比大于1时, 竖向失调形式为“上冷下热”, 室温均低于室内设计温度;对于相对流量比小于1时, 竖向失调形式为“上热下冷”, 室温均高于室内设计温度。
参考文献
[1]贺平, 孙刚.供热工程 (第三版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2006.
[2]石兆玉.供热系统运行与控制[M].北京:清华大学出版社, 1994.
四小帅哥热力挡不住 篇8
戏里好哥们戏外四款人
Ｆ４四个大男生，在漫画改编的电视剧《流行花园》里既是死党又是好哥们，但戏外四人不但谈不上交情，更没有办法当朋友。四人除了戏中演出有交集外，拍戏现场也几乎不聊天，加上性格各异、不同属一家经纪公司，他们一起合作的专辑《流星雨》，很可能是Ｆ４第一次，也是最后一次的合作。
今年２４岁的言承旭，绰号“暴龙”，年纪最长，给人一种距离感、不易亲近的印象；尤其是他在戏里诠释的是横行霸道的富家少爷“道明寺”，使原本就让人退避三舍的他，更增添了冷漠印象。由于多次拒绝记者采访，对记者态度恶劣，台湾传媒频频指责其耍大牌、目中无人。不过，当兵前拍过不少广告，退伍后也参与过电视剧《麻辣鲜师》演出的言承旭，早就有一大帮暴龙迷的支持，即便是又冷又酷，却不能否认他是Ｆ４中最有演技实力，也最受女影迷倾心的。
年纪最小的周渝民（剧中饰演花泽类），性格腼腆，平时喜欢自己一个人在家里玩网络电脑游戏。和剧中人物相比，他更憨直、可爱。周渝民说起话来口齿不清，“放心”常常念成“饭心”，弄出了不少笑话。不过，俊俏斯文的他，谦虚有礼，人气一路攀升，大有超过酷哥言承旭的势头。
如果，分别问Ｆ４，谁和谁最熟？三人会异口同声地说是最有人缘的吴建豪。在美国长大的他，因为戏中扮演的是美作，戏比较少，加上一人独自在台北，所以经常呼朋引伴地出游。也正因此，Ｆ４中传出绯闻最多的也是他。
虽然扮演西门的朱孝天在Ｆ４中表现不是很亮眼，却被其经纪公司有意培养成“金城武第二”。Ｆ４的成员都是在单亲家庭中长大，而朱孝天是当中吃苦最多的小孩。他很小时就不靠家里资助，半工半读地从新加坡来到台湾。也许因为打工经验丰富，朱孝天显得比较油条、世故。剧组人员透露，在团体中他比较喜欢带头以老大自居。
风光背后贫穷王子
别看Ｆ４的专辑在未正式发行前进行的预购活动中，创造了１２万张的惊人销量；别看他们在演戏、歌唱、广告、写真等各个方面的报酬，已高达１．５亿台币。但是，朱孝天被交警开罚单，只好忍痛当了摩托车；言承旭在车站，还厚着脸皮跟路边的女学生借钱；吴建豪每天都在想，晚上该去哪睡觉；周渝民的鞋子尽管开口笑，却仍然不敢换。因为，他们根本是可怜的穷偶像。
在剧中，Ｆ４各个都是有钱的公子爷，但现实里的Ｆ４还得面对穷困的情形。事实上，以《流行花园》的拍摄时间和酬劳计算，Ｆ４月薪大概只有３．５万台币。甚至组里还流传了这样一句名言：“Ｆ４四人身上所有东西的价钱，还比不上上杉菜（大Ｓ）脚上的一双鞋！”
在台北自己租房住的言承旭，生活经常捉襟见肘。有一次，他还趁上《娱乐新闻》做节目之便，向主持人陶晶莹讨便宜：“听说你送给吴建豪一箱水蜜桃，如果方便，我也想要一箱。”言承旭不违言，情人节那天，他和经纪人工作结束后，想好好祭祭五脏六腑。到了蓝心湄和陶晶莹开的饭馆时，掏掏口袋才发现，两人身上的钱加起来只有５００块，只好悻悻然离开。
而最让人意外的，是来自美国的吴建豪，他是Ｆ４中家境最不错的一个。可是，由于家道中落，以前开跑车、买名牌服饰的少爷，如今则改成和朋友去逛夜市买仿造品。此外，还跟无壳的蜗牛一样，随时准备两箱行李，到处寄宿。
现在，周渝民除了会定期给家里生活费外，刚考上大学的他，每学期学费都由自己负担。对于他而言，就连坐出租车赶场，都是比较大的花销。
不过，严格来说他们不是“没赚到钱”，有一部分原因是还没收到钱。以目前人气最旺的言承旭来说，拍广告最少有７位数字的进账。另外一个原因，主要因为他们还是新人。即使出版的写真、专辑都在市场上大卖特卖，但实际上落入个人腰包的并不多，绝大部分还是由出版商、唱片公司、经纪公司瓜分。（禾禾）
热力管道监察规划 篇9
规 规
划 划
编制：
审核：
审批 ：
河南光大建设管理有限公司 2015 年 2 月 1 日
目录
第一章
工程项目概况…………………………………………2 2
第二章
监理工作范围…………………………………………4 4
第三章
监理工作内容…………………………………………4 4
第四章
监理工作目标…………………………………………4 4
第五章
监理工作依据…………………………………………4 4
第六章
项目监理机构组织形式………………………………5 5
第七章
项目监理机构人员配备计划…………………………5 5
第八章
项目监理机构人员岗位职责…………………………5 5
第九章
监理工作程序…………………………………………8 8
第十章
监理工作方法及措施………………………………… 10
第十一章
监理工作制度………………………………………… 11 第十二章
监理设施………………………………………………1 16 6 第十三章
监理工作控制要点…………………………………… 17 第十四章
监理管理工作………………………………………… 26
本监理规划的编制依据：市政建设工程的相关法律、法规及项目审批
文件；《城镇供热管网设计规范》（CJJ 34---2010)、《城镇供热管网工程施工及验收规范》(CJJ 28---2014)、《热力管道直埋敷设图集》（05R410）、《城镇供热直埋热水管道技术规程》（CJJ T81--2013）、《城镇供热管道用波纹管 补偿器》（CJT 3016--1993）、《无损检测 超声检测技术、检测等级和评定》（GBT 11345--2013）、《混凝土质量控制标准》（GB 50164--2011）、《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》（GB 50236--2011）、《建设工程监理规范》（GB0319--2013）设委托监理合同和施工合同等与本工程相关的合同文件、公司的《质量手册》及监理工作文件等。在施工过程中，将根据具体情况进行修改、调整、完善。
第一章
工程项目概况
一、工程项目名称：商丘市商务中心及经济开发区集中供热管网输送干线工程
二、工程地点：河南省商丘市睢阳区
三、工程质量目标：
合格 四、工程建设单位：商丘市信商供热有限公司 五、工程设计单位：机械工业第六设计院有限公司 六、工程监理单位：河南省光大建设管理有限公司
总监理工程师：王丁 七、工程质监单位：商丘市建设工程质量监督检测站 八、工程监检单位：
九、本工程为供热管网，管道采用直埋敷设方式，直埋管道采用高密度聚 乙 烯 外 护 管 硬 质 聚 氨 酯 泡 沫 塑 料 预 制 直 埋 保 温 管 ； 主 管 经 为
DN1000mm*14mm.DN900mm*12mm
等管道，材质为 Q235B，设计压力为 1.6MP，供回水设计温度为 120/60℃。
第二章
监理工作范围
工程监理范围：本公司负责商丘市商务中心及经济开发区集中供热管网输送干线工程市政供热管道工程 施工阶段监理。
第三章
监理工作内容
根据委托监理合同的规定，本工程的监理工作内容：控制工程建设的投资、建设工期和工程质量，进行工程建设合同管理，协调业主与施工单位之间的工作关系。
第四章
监理工作目标
一、质量控制目标：所有使用于工程上的管材、管件、构配件等原材料为合格产品，主要分项分部工程验收为合格工程，按施工及验收规范规定的要求进行各种试验且要达到要求。
二、造价控制目标：按实际进度审核出具工程款支付证书，严格审核签定工程量签证及工程结算。
第五章
监理工作依据
建设工程的相关法律、法规及项目审批文件；《城镇供热管网设计规范》（CJJ 34---2010)<《城镇供热管网工程施工及验收规范》(CJJ 28---2014)《热力管道直埋敷设图集》（05R410）《城镇供热直埋热水管道技术规程》（CJJ T81--2013）《城镇供热管道用波纹管 补偿器》（CJT 3016--1993）《无损检测 超声检测技术、检测等级和评定》（GBT 11345--2013）《混凝土
质量控制标准》（GB 50164--2011）《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》（GB 50236--2011）《建设工程监理规范》（GB0319--2013）委托监理合同和施工合同等与本工程相关的合同文件、公司的《质量手册》及监理工作文件等。在施工过程中，将根据具体情况进行修改、调整、完善，及监理工作文件等。
第六章
项目监理机构组织形式
合 同 控 制
质 量 控 制
进 度 控 制
投 资 控 制
信 息 控 制
安 全 控 制
总监理工程师 公司总工室 建设单位
第七章
项目 监理机构人员配备计划
总监理工程师—— 土
建
组—— 设 备 安 装 组 —— 造 价 控 制—— 合同、信息管理—— 第八章
项目监理机构人员岗位职责
一、总监理工程师的职责 1、负责管理项目监理部的日常工作； 2、审查承包单位的资质，并提出审查意见； 3、主持监理工作会议，签发项目监理部的文件和指令； 4、审定承包单位提交的开工报告、施工组织设计、技术方案、进度计划； 5、审核签署承包单位的申请、支付证书和竣工结算； 6、审查和处理工程变更； 7、主持或参与工程质量事故的调查； 8、调解建设单位与承包单位的合同争议、处理索赔、审批工程延期； 9、组织编写并签发监理工作报告、监理工作总结； 10、审核签认分部工程和单位工程的质量检验评定资料，审查承包单位的竣工申请，组织监理人员对待验收的工程项目进行质量检
查，参与工程项目的竣工验收。
二、专业监理工程师的职责 1、负责本专业监理工作的具体实施； 2、审查承包单位提交的涉及本专业的计划、方案、申请、变更，并向总监理工程师提出建议； 3、负责本专业分项工程验收及隐蔽工程验收； 4、定期向总监理工程师提交本专业监理工作实施情况报告，对重大问题及时向总监理工程师汇报和请示； 5、根据本专业监理工作实施情况做好监理日记； 6、根据本专业监理资料的收集、汇总及整理，参与编写监理报告； 7、核查进场材料、设备、构配件的原始凭证、检测报告等质量证明文件及其质量情况，根据实际情况认为有必要时对进场材料、设备、构配件进行平行检验，合格时予以签认； 8、负责本专业的工程计量工作，审核工程计量的数据和原始凭证。
第九章
监理工作程序
同意，签字盖章 合格，签字 不合格 存在 问题
建设单位提供: ·建设工程施工合同 ·与工程有关的文件 ·工程施工图 ·工程地质和水文地质勘察资料 ·图纸会审及变更资料
单位工程开工报告 承 包 人
按要求填写，并须附上 ·施工组织设计或施工方案 ·分包人的资格证件 ·工程坐标放样及灰线签证 ·管理人员名单及分工 审核开工报告 总监理工程师 审核 结果 开工 ·口头通知 ·发备忘 ·发监理通知 整改 施工全过程检查 现场监理工程师
必须附上：
·各项材料出厂合格证 ·各项材料试验报告 ·分项工程质量检验评定报告 ·其它检测和试验报告 填报每道分项工程质量验收记录表 承
包
人 现场检查 现场监理工程师 试验室检验 专业监理工程师 检验结果报 监理工程师 审批 结果
返工
合格，签字盖章
不合格 填报分部工程质量验收记录 承
包
人 现场检查或抽样检查 监理工程师
必须附上：
·分部工程质量评定表 检查 结果 返工 填报单位工程质量竣工记录表 承
包
人
必须附上：
·单位工程质量保证资料核查记录表 ·单位工程观感质量检查记录表 ·单位工程安全和功能检验资料核查及主要功能抽查记录表 ·竣 工 图 现场竣工验收 监理工程师 竣工资料、竣工图审核 监理工程师 验收 结果 整改 竣工 移交建设单位使用 必须附上：
·竣工资料 ·竣工图（续）
不合格 合格，签字
第十章
监理工作方法及措施
一、监理工作方法
现场监理工作采取巡视、平行检查、旁站等方法，对进场原材料、设备、构件坚持进场报验及见证取样复检，定期组织工地例会及各种专题会议，积极、主动、认真的进行合同管理、协调施工单位与业主方关系。
二、监理工作措施1、投资控制
控制方法是在项目进展过程中，以控制循环理论为指导，用计划值与实际值进行比较，发现问题及时纠偏，纠偏的方法主要是采取组织措施、技术措施、经济措施、合同措施。并采取计算机辅助手段提高控制水平。
（1）组织措施：建立健全监理组织，完善职责分工及有关制度，落实投资控制的责任。
（2）技术措施：审核施工组织设计和施工方案，合理开支施工措施费，以及按合理工期组织施工，避免不必要的赶工费。
（3）经济措施：及时进行计划费用与实际开支费用的比较分析。
（4）合同措施：按合同条款支付工程款，防止过早、过量的现金支付，全面履约，减少对方提出索赔的条件和机会，正确地处理索赔等。2、进度控制
（1）、进度控制的主要方法是规划、控制、协调。
1）规划的任务是确定总进度目标、分进度目标，也就是要确定总进度计划，以及按年、月等的进度计划；也可对项目进行分解来确定分项工程进度目标； 2）控制是在工程实际进度与计划进度发生偏差，及时采取措施进行纠偏； 3）协调工程参加各单位之间的进度关系及各项工程进度关系。
（2）、组织措施：落实进度控制的责任，建立进度控制协调制度；（3）、技术措施：建立施工作业计划体系；增加同进作业的施工面，采用高效能的施工机械设备；采用施工新工艺、新技术，缩短工艺过程间和工序间的技术间歇时间。
（4）经济措施：对由于承包方的原因拖延工期者进行必要的经济处罚，对工期提前者实行奖励。
（5）合同措施：按合同要求及时协调有关各方的进度，以确保项目形象进度的要求。3、质量控制
在方法上要求建立质量控制的基本程序，建立工序的质量检查程序与制度；搞好现场的质量控制以及做好质量缺陷的处理。
（1）组织措施：建立健全监理组织，完善职责分工及有关质量监督制度，落实质量控制的责任。
（2）技术措施：严格事前、事中和事后的质量控制措施，见“监理工作制度”。
（3）经济措施及合同措施：严格质量检验和验收，不符合合同规定质量要求的拒付工程款。
第十一章
监理工作制度1、设计文件、图纸审查制度
监理工程师在收到施工设计文件、图纸后，在工程开工前，应会同施工及设计单位复查设计图纸，广泛听取意见，避免图纸中的差错、遗漏。2、技术交底制度
监理工程师要督促、协助组织设计单位施工配合组向施工单位进行施工设计图纸的全面技术交底（设计意图、施工要求、质量标准、技术措施），并根据讨论决定的事项作出书面纪要交设计、施工单位执行。3、开工报告审批制度
当单位工程的主要施工准备工作已完成时，施工单位可提出《工程开工报告书》，经监理工程师现场落实后，并报总监理工程师审批。4、材料、构件检验及复验制度
分部工程施工前，监理人员应审阅进场材料和设备的出厂证明、材质证明、试验报告，填写材料、构件监理合格证。对于有疑问的主要材料进行抽样，在监理工程师的监督下，使用施工（或其他）单位设备进行复查，不准使用不合格材料或设备。5、变更设计制度
如因设计图错漏，或发现实地情况与设计不符时，由提议单位提出变更设计申请，经施工、设计、监理三方会勘同意后报建设单位批准进行变更设计，设计完成后由设计组填写变更设计通知单。监理部审核无误签发《设计
变更指令》。6、隐蔽工程检查制度
隐蔽以前，施工单位应根据《工程质量评定验收标准》进行自检，并将评定资料报监理工程师。施工单位应将需检查的隐蔽工程在隐蔽前三日提出计划报监理工程师，监理工程师应排出计划，通知施工单位进行隐蔽工程检查，重点部位或重要项目应会同施工、设计单位共同检查签认。7、工程质量监理制度
监理工程师对施工单位的施工质量有监督管理责任。监理工程师在检查工作中发现的工程质量缺陷，应及时记入施工日志薄和监理日志薄，指明质量部位、问题及整改意见，限期纠正复验。对较严重的质量问题或已形成隐患的问题，应由监理工程师正式填写“不合格工程项目通知”，通知施工单位，同时抄报总监理工程师，施工单位应按要求及时做出整改，克服缺陷后通知监理工程师复验签认。如所发现工程质量问题已构成工程质量事故时，应按规定程序办理:（1）如检查结果不合格，或检查证实所填内容与实际不符，监理工程师有权不予签认，并将意见记入施工日志薄内，待改正并重验合格后才能签认，方可继续下道工序施工。
（2）特殊设计的、或者与原设计图变更较大的隐蔽工程，在通知施工单位的同时，还应通知设计单位工地代表参加，与监理工程师共同检查签认。
（3）隐蔽工程检查合格后，经长期停工，在复工前应重新组织检查签认，以防意外。8、工程质量检验制度
监理工程师对施工单位的施工质量有监督管理的权力与责任。
（1）监理工程师在检查工程中发现一般的质量问题，应随时通知施工单位及时改正，并做好监理记录。检验不合格时可发出“不合格工程项目通知”，限期改正。
（2）如施工单位不及时改正，情节较严重的，监理工程师可在报请总监理工程师批准后，发出《工程部分暂停指令》，指令部分工程、单项工程或全部工程暂停施工。待施工单位改正后，报监理部复验合格后并发出《复工指令》。
（3）分部分项工程、单项工程或分段全部工程完工后，经自检合格，可填写各种工程报验单，经监理工程师现场查验合格后，进行签认。
（4）施工单位应逐月填写“工程质量检验评定统计表”，监理部填写“工程质量月报表”。
（5）监理工程师需要施工单位执行的事项，除口头通知外，可使用“监理通知”，催促施工单位执行。9、工程质量事故处理制度
（1）凡在建设过程中，由于设计或施工原因，造成工程质量不符合规范或设计要求，或者超出《验标》规定的偏差范围，需做返工处理的统称工程质量事故。
（2）工程质量事故发生后，施工单位必须用电话或书面形式逐级上报。对重大的质量事故和工伤事故，监理部应立即上报建设单位。
（3）反对工程质量事故隐瞒不报，或拖延处理，或处理不当，或处理结果未经监理部同意的，对事故部分及受事故影响的部分工程应视为不合格，不予验工计价，待合格后，再补办验工计价。
（4）施工单位应及时上报“质量问题报告单”，并应抄报建设单位和监理部各一份。对于一般工程质量事故，应由施工单位研究处理，填写事故报告一份报监理部；对大质量事故，由施工单位填写事故报告一式两份，由监理部组织有关单位研究处理；对重大质量事故，施工单位填写事故报告一式三份报监理部，由监理部组织有关单位研究处理方案，报建设单位批准后，施工单位方能进行事故处理。待事故处理后，经监理部复查，确认无误方可继续施工。、施工进度监督 及报告制度
（1）监督施工单位严格按照合同规定的计划进度进行组织实施，监理部每月以月报的形式向建设单位报告各项工程实际进度及计划的对比和形象进度情况。
（2）审查施工单位编制的实施性施工组织设计，要突出重点，并使各单位、各工序进度密切衔接。、投资监督制度
（1）监理部进驻现场后立即督促施工单位报送与承包合同相适应的分段、分工点的概算台帐资料并随时补充变更设计资料。经常掌握投资变动情况，按期统计分析。
（2）对重大变更设计或因采用新材料、新技术而增减较大投资的工程，监理部应及时掌握并报建设单位，以便控制投资。、监理报告制度
监理部应逐月编写《监理月报》，并于年末提出本部的报告和总结，报建设单位。报告或“监理月报”内容应以具体数字说明施工进度、施工质量、资金使用以及重大安全、质量事故、有价值的经验等。、工程竣工验收制度
（1）竣工验收的依据是批准的设计文件（包括设计变更），设计、施工有关规范，工程质量验收标准以及合同及协议文件等。
（2）施工单位按规定编写和提出验收交接文件是申请竣工验收的必要条件，竣工文件不齐全，不正确清晰，不能验收交接。
（3）
施工单位在验收前将编好的全部竣工文件及绘制的竣工图，提供监理部一份，审查确认完整后，报建设单位，其余分发有关接管、使用单位保管。交接竣工文件内容如下：
1）
全部设计文件一份（包括变更设计）。
2）
全部竣工文件（图表及清单按照管理段的行政区划编制，以便接管单位存档使用）。
3）
各项工程施工记录一份。
4）
工程小结。
5）
主要机械及设备的技术证书一份。
14、、监理日志和会议制度
（1）
监理工程师应逐日将所从事的监理工作写入监理日志，特别是涉及设计、施工单位和需要返工、改正的事项，应详细作出记录。
（2）监理部每周召开监理例会，检查本周监理工作，沟通情况，商讨难点问题，布置下周监理工作计划，总结经验，不断提高监理业务水平。
第十二章
监理设施
为了严格按照委托监理合同的要求，顺利地完成本次监理任务。
第十三章
监理工作控制要点
一、施工前的控制要点
1、熟悉施工图纸，认真做好图纸会审工作； 2、协助施工单位完善施工现场质量保证工作体系； 3、审查施工单位管理人员、施工人员的资格或岗位证书； 4、核查工程所需管材、管件、设备的出厂合格证、使用说明书、质量保证书和各项性能检验报告等质保资料，现场对进场的管材、管件、设备认真检查，防止不合格品进入工地； 5、检查施工现场的施工机械（如热熔焊机）的性能； 6、审查施工单位提交的施工组织设计或施工方案； 7、督促落实改善生产环境、管理环境的措施（如：施工现场安全防护措施）； 8、主动向当地质量监督站联系，汇报在本项目开展质量监督的具体方法，争取当地质量监督站的支持和帮助； 9、审核施工单位制定的成品保护措施、方法 ； 10、完善质量报表、质量事故的报告制度。
二、施工过程的控制要点1、施工工艺过程质量控制
施工工艺过程质量的控制
序号 控制项目 控制要点 控制手段
测量放线 ◇开挖范围及边线（从中线向两侧量测）
◇高程 ◇地下管线保护、拆移 ◇降水、排水 ◇现场安全防护 量测
测量 检查 检查
检查施工作业带清理
防腐管运输 运输车性能必须保持良好，冷弯管弯制布管
管沟开挖
管道组队
布管下沟
管道穿越
清管、测径、试压
13干线阀门安装
线路标志桩
回填、地貌恢复 压实度达到要求后方可进行回填地貌恢复
表中列出的“控制手段”：
① 观察----指以“目视”、“目测”进行的检查监督； ② 现场检查、旁站----指现场巡视、观察及量测等方式进行的检查监督； ③量测----指用简单的手持式量尺、量具、量器（表）进行的检查监督； ④测量----指借助于测量仪器、设备进行的检查； ⑤试验----指进行管道吹扫、强度试验、严密性试验等。
2、土方工程
（1）土方施工前，建设单位应组织有关单位向施工进行现场交桩；
（2）施工单位应会同建设等有关单位，核对管道路由、相关地下管道以及构筑物的资历料，必要时局部开挖核实；（3）施工前，建设单位应对施工区域内已有地上、地下障碍物，与有关单位协商处理完毕；（4）在施工中，供热管道穿越其他市政设施时（如电信电缆），应对市政设施采取保护措施，必要时应征得产权单位的同意；（5）在雨期施工时，应采取排水措施，及时清除沟内积水；（6）在沿车行道、人行道施工时，应在管沟沿线设置安全护栏等安全防护措施，并应设置明显的警示标志。在施工路段沿线，应设置夜间警示灯，在交通不可中断的道路上施工，应有保证车辆、行人安全通行的措施，并应设有负责安全的人员；（7）混凝土路面和沥青路面的开挖应使用切割机切割；（8）管道沟槽应按设计规定的平面位置和标高开挖，人工开挖且无地下水时，槽底预留值宜为 0.05～0.10m，机械开挖或有地下水时，槽底预留值不应小于 0.15m，管道安装前应人工清底至设计标高并请有关单位验收沟槽；（9）管沟放坡大小亦可根据现场土质确定，通常情况下，管沟边坡为 45°，若土质允许，管沟可改变坡度，或可不设边坡：
管道公称直径 DN 工作钢管 外护管 保温层厚度 A B L 穿井壁套袖D/A 外径
壁厚 外径
壁厚 DN200 219 6.0 315 6.2 41.8 615 300 1230 500/255 DN250 273 6.0 400 6.3 57.2 700 300 1400 822/255 DN300 325 7.0 450 7.0 55.5 750 300 1500 712/255 DN350 377 7.0 500 7.8 53.7 800 300 1600 760/255 DN400 426 7.0 560 8.8 58.2 910 350 1770 822/255
DN450 478 7.0 600 8.8 52.2 950 350 1850 862/255 DN500 529 8.0 655 9.8 53.2 1005 350 1960 917/255 DN600 630 9.0 760 11.5 53.5 1110 350 2170 1026/255 DN700 720 9.0 850 12.0 53.0 1200 350 2350 1116/255 DN800 820 10.0 960
14.0 56.0 1310 350 2570 1226/255 DN900 920 12.0 1055
14.0 53.5 1405 350 2860 1320/255 DN1000 1020 14.0 1155 15.0 52.5 1555 400 110 1420/255
（11）沟槽侧临时堆土位置和高度不得影响边坡的稳定性和管道安装；（12）局部超挖部分应回填压实；（13）对软土基及特殊性腐蚀土壤，应按设计要求处理；（14）当开挖难度较大时，应编制安全施工的技术措施，并现场对施工人员进行安全技术交底；（15）管道主体安装检验实验合格后，沟槽应及时回填恢复地面或路面，但需留出未检验的安装接口，对特殊地段，应经监理（建设）单位认可，并采取有效的技术措施，方可在管道焊接、防腐、无损探伤检验合格后全部回填；不得采用冻土、垃圾、木材及软性物质回填；（16）本工程主干管敷设采用冷安装无补偿直埋敷设方式，管道下部填中粗沙 200mm 厚，若地下水位高于管道管底，管沟底增加 300 厚天然级配砂石，若地质条件为湿陷性黄土，管沟底做 500 厚 3:7 灰土。
（17）顶管最小覆土厚度（包括砂子厚度）见下表，管顶覆土不足时应加套管或盖板保护。
公称直径 DN 覆土最小深度（m）
公 称 直径DN/mm
覆土最小深度（m）
机动车道 非机动车道
机动车道 非机动车道 150--300 1.0 0.7 800--10 1.3 1.1
00 350--500 1.2 0.9 1100>1200 1.3 1.2 600--700 1.3 1.0 >1200 1.5 1.43、管道、设备的装卸、运输和存放
（1）管材、设备装卸时，严禁抛摔、拖拽和剧烈撞击，防止被损伤或损坏；（2）管材、设备运输、存放时的堆放高度、环境条件必须符合产品的要求，应避免暴晒和雨淋；（3）管道、设备入库前必须查验产品质量合格文件或质量保证文件等，并应妥善保管；（4）管道、设备应平放在地面上，并应采用软质材料支撑，离地面的距离不应小于 30mm，支撑物必须牢固，直管道等长物件应做连续支撑。4、管道之间的连接
（1）必须管口找正，保持同心，为防止焊接时飞溅的焊渣烧坏保温管，须用苦布或胶皮布覆盖工作点两侧各 500mm 的保温管；
（2）焊口须经水压试验或探伤检查合格后，再按不同的外套管形式进行外套管的连接；
（3）安装过程必须保持管端保温层始终处于干燥状态，做好防水保护，严禁保温层受潮；
（4）使用特制设备锯掉连接两端保温管头各 500mm 宽的外套管（如采用
焊接套管）；
（5）对于不同的管接头，按生产制造厂家的要求及说明安装，并要求使用不同的专业工具连接：
1）翻边对称性检验：接头应有沿管材整个圆周平滑对称翻边，翻边最低处的深度不应低于管材表面。
2）接头对正性检验：焊接两侧紧邻翻边的外圆周的任何一处错边量不应超过管材壁厚的 10%。
3）翻边切除检验：使用专用工具，在不损伤管材和接头的情况下，切除外部的焊接翻边；翻边应是实心圆滑的，根部较宽，翻边下侧不庆有杂质、小孔、扭曲和损坏，对翻边每隔几厘米进行 180 度背弯试验，不应有开裂、裂缝，接缝处肉眼看不见熔合线。
（6）管道连接完成后，应进行序号标记，并做好记录；
（7）管道连接时，管端应洁净，每次收工时，管口应临时封堵； 5 5、6、聚乙烯（PE）燃气管道的敷设
（1）管道应在沟底标高和管基质量检查合格后方可下沟；
（2）管道下管时，不得采用金属管材直接捆扎和吊运，并应防止管道划伤、扭曲或承受过大的拉伸和弯曲；
（3）聚乙烯燃气管道利用柔性自然弯曲改变走向时，其弯曲半径不应小于 25 倍的管材外径；
（4）聚乙烯燃气管道敷设完毕后，应对外壁进行外观检查，不得有影响产品质量的划痕、磕碰等缺陷；检查合格后，方可对管沟进行回填，并做好
记录；
（5）聚乙烯燃气管道埋设的最小覆土夺厚度：埋设在车行道下，不得小于 0.9 米，埋设在非车行道下、庭院内及水田下时，不得小于 0.8 米，如不能满足覆土要求，应采取有效措施进行保护。7、管道附件与设备安装
（1）
安装前应将管道附件及设备的内部清理干净，不得存有杂物；8、聚乙烯（PE）燃气管道试验
管道吹扫、强度试验及中高压管 道严密性试验前应编制施工方案，制定安全措施，确保施工人员及附近民众与设施的安全。
（1 1）管道吹扫
1）聚乙烯燃气管道采用气体吹扫，吹扫气体压力不应大于 0.3MPa，气体流速宜不小于 20m/s，不大于 40m/s，每次吹扫管道的长度，应根据吹扫节介质、压力、气量来确定，不宜超过 500 米；
2）管道附属设备不应参与吹扫，待吹扫合格后再安装复位，所有阀门应在吹扫合格后再安装；
3）在排气口设置白布或涂白漆木靶板检验，5 分钟内上无尘土、塑料碎屑等其它杂物为合格。
（2 2）强度试验
试验压力为 0.6MPa，压力应逐步缓升，首先升至试验压力的 50%，进行初检，如无泄漏和异常现象，继续缓慢升至试验压力，稳定 1 小时后观察，30 分钟之内无压力降为合格。
（3 3）严密性试验
1）试验压力为 0.46MPa；
2）在严密性试验开始前，管道应在不小于试验压力下保持不小于 12小时，使管道内压缩空气的压力基本稳定，温度和土壤温度基本一致；
3）严密性试验时间为 24 小时，每小时记录 1 次，无压力降为合格；
4）所有未参加严密性试验的设备、仪表、管件，应在严密性合格后进行复位，然后按设计压力对系统升压，并以洗涤液或肥皂液等发泡剂检查设备、仪表、管件及其与管道的连接处，不漏为合格；
5）阀门安装前应以 0.6MPa 的压力进行气密性试验。
第十四章
监理管理工作1、工程准备阶段
（1）
审查施工单位选择的分包单位的技术资质。
（2）
监督检查施工单位质量保证体系及安全技术措施，完善质量管理程序与制度。
（3）
检查设计文件是否符合设计规范及批准的技术设计，施工图纸是否能满足施工需要，协助做好优化和改善设计工作。
（4）参加设计单位向施工单位的技术交底。
（5）审查施工单位上报的实施性施工组织设计，重点对施工方案、劳动力、材料、机械设备的组织及保证工程质量、安全、工期和控制造价等方面的措施进行监督，并向建设单位提交监理意见。
（6）单位工程开工前检查施工单位的复测资料，特别是两个相邻施工单位之间的测量资料、桩橛等是否交接清楚，手续是否完善，质量有无问题，并对贯通情况、中线及水准桩的位置、固桩进行审查。对重点工程部位的中线、水平控制桩进行复查。
（7）监督落实各项施工条件，审批一般单项工程、单位工程的开工报告，并报业主核备。2、施工阶段
（1）工程质量监理 1）对所有的隐蔽工程在进行隐蔽之前进行检查和办理签证，对重点工程质量评定表。
2）对施工测量、放样等进行随机抽查。如发现问题应及时通知施工单位纠正，并做出监理记录。
3）检查确认运到工地现场的工程材料、构件和设备质量，并应查验试验、化验报告单，出厂合格证是否合格、齐全，监理工程师有权禁止不符合质量要求的材料、设备进入工地和投入使用。
4）监督施工单位严格按照施工规范、设计图纸要求施工，严格执行承发包合同。对工程主要部位、主要环节及技术复杂工程加强检查。
5）检查施工单位的工程自检工作数据是否齐全，填写是否正确，并对施工单位质量评定自检工作做出综合评价。
6）对施工单位的检验测试仪器、设备、度量衡定期检验工作进行全面监督，不定期地进行抽验，保证度量资料的准确。
7）监督施工单位对各类土工和混凝土试件按规定进行检查和抽查。
8）监督施工单位认真处理施工中发生的一般质量事故，并认真做好监理记录。对大、重大质量事故以及其它紧急情况，应及时书面报告总监理工
程师和通知建设单位。
（2）工程进度监理 1）监督施工单位严格按照《施工承包合同》规定的工期组织施工。对控制工期的重点工程，审查施工单位提出的保证进度的具体措施，如发生延误，应及时分析原因，采取措施。
2）监理部建立工程进度台帐，核对工程形象进度，按月、季向业主报告施工计划执行情况、工程进度及存在的问题。
（3）工程投资监理 1）审核施工单位申报的季、验工报表，认真核对其工程数量，做到不超验、不漏验，严格按现行文件规定办理验工计价签证。保证验工签证的各项质量合格、数量准确签证上报建设单位据以拨款。
2）建立验工计价台帐，每季度向业主报送一次，每季末与施工单位核对清算一次，核对清算后资料报建设单位一份。
3）不符合质量标准的工程，未经返工处理达标前，不予验工计价。
4）按建设单位和监理合同的规定审核变更设计。
A、监理单位负责组织审批Ⅲ类变更设计，并建立台帐，每月列表报建设单位（附审批变更设计通知单）。
B、会同设计、施工单位对Ⅰ、Ⅱ类变更设计进行会审后，提出审查意见，并报建设单位审批。3、竣工验收阶段
（1）
督促、检查施工单位及时整理竣工文件和验收资料，受理单位工程竣工验收报告，提出监理意见。
（2）
根据施工单位的竣工报告，提出《工程质量评估报告》。
（3）
负责工程初验，并参加建设单位组织的竣工交接验收工作，审查工程初验报告提出监理意见。4、监理报告
由总监理工程师主持，监理工程师参加编制监理月报，并于当月 5 日前报送建设单位；工程竣工验收完成后，项目监理机构应进行监理工作总结，并报送建设单位。5、严格监理
监理部将以政令、法规、技术规范、设计图纸和各方建设合同为依据，对工程施工质量严格把关，这是搞好监理工作，实现目标的着急所在。6、积极参与
监理部监理工程师对工程质量的监控，不应单纯是对施工操作中进行监督和产品最终进行检验，而是贯穿于图纸会审、方案讨论和施工全过程的追踪监理。在图纸会审和方案讨论中，监理工程师要积极提出有利于提高质量、加快进度、降低成本的建议。在施工全过程中，监理人员要深入现场，及时发现问题，提出改进意见，尽可能地使质量问题消灭在萌芽之中。7、热情服务
这是具有中国特色的建设监理制度的一大特征。监理人员要站在公正的立场，运用横向制约机制，主动热情地做好参与各方之间有关工程技术和质量的协调工作，要争做有利于加强团结、提高质量、加快进度、降低成本的工作。
热力站节能控制系统 篇10
欧洲各国在推进供热系统的节能过程中,一直是坚持按整套系统综合考虑的,也就是在以信息化带动工业化的时代背景下,通过提高系统整体运行的能效指标实现供热系统的整体节能。
现有中国大部分的集中供热系统并未采取集中监控的方式,而是在热力站内配备管理人员(站长),负责仪器和设备的调节。为此,浙江中控自动化仪表有限公司提出并设计了一套热力站节能控制系统,通过自动化技术、集中监控技术和节能优化算法,实现供热系统的整体优化和节能增效。
1 系统构成①
笔者阐述的是一套具有无人值守、供热优化及节能降耗等特点的热力站节能控制系统(图1),系统整体分为现场层、控制层、通信层和管理层,其中,管理层又可分为热力站监控中心和供热优化算法,具体如下:
a.现场层。包含调压阀、泵、压力变送器、温度传感器及流量计等一次仪表,还包含热量表、电量表等计量仪表,也可部署视频监控摄像机等。
b.控制层。通过可组态的控制器,实现站内的循环、补水、供温的自动/手动调节,也可接收来自监控中心的控制信号,用于远程操控。在本系统中,选用了可便捷组态的HRC6000热力站控制器作为站内自控系统的核心。
c.通信层。包含有线(ADSL+VPN)和无线(4G)两种方式,是整套系统互联互通的关键。
d.热力站监控中心。包括数据监控服务器和中心管理服务器,并部署有相应的系统软件。
e.供热优化算法。使用热网平衡优化算法,与热力站集中监控无缝链接,实现系统的自动调节、整体优化和节能运行。
2 热力站控制系统
热力站分布在城市各处,它通过换热器将一次管网中的高温热水转换成进入住户房间散热器的低温热水。同时,热力站内设有独立的增压系统(循环泵)和补水系统(补水泵和补水水箱),用于调节二次管网的水压和水量[1]。热力站工艺流程如图2所示。
选用HRC6000热力站控制器(图3)作为热力站控制系统的站内控制设备,该款控制器是面向供热领域的一体化控制设备,拥有行业集成、运行稳定、组态便捷及贴近实用等特点。
HRC6000热力站控制器采用32位微处理器和7英寸TFT彩色触摸式液晶显示屏,内置64MB NAND FLASH作为历史数据的存储介质,拥有16路模拟量万能输入和16路电流输入、28路开关量输入、4路脉冲量输入、32路开关量输出、100m A配电输出,拥有RS485和RJ45以太网通信接口,同时,前方面板防护等级符合IP65的要求,可满足热力站内的使用需求。
HRC6000热力站控制器在软件设计上充分考虑热力站的运行特点,将复杂的控制逻辑抽取成行业集成算法,包括:加泵减泵逻辑算法、泵低频保护算法及气候补偿算法等,并配合业务引导式组态软件,实现热力站自控逻辑的便捷组态。由于HRC6000热力站控制器对复杂逻辑的封装,使得工程人员即使不能掌握复杂的组态编程,也可借助“业务引导式”组态软件,通过功能勾选等方式完成组态功能设置。业务引导式组态软件如图4所示。
HRC6000热力站控制器可实现的主要功能如下:
a.自动控制功能,包括循环自控、补水自控及调节阀/增压泵自控等;
b.保护功能,包括超温保护、超压保护、失压保护、上下限保护、延时启泵保护、补水低频运行保护及防汽化保护等;
c.切换功能,包括时间控制、轮换控制及检修控制等;
d.联锁功能,包括失压联锁、断电联锁、自动泄压联锁、泵阀联锁、补水联锁及水箱液位联锁等;
e.程序控制功能,可制定节能模式,分时段运行供暖控制程序;
f.报警功能,包括主动力电失电/缺相报警、泵故障报警、循环泵全停报警、站内非法闯入报警、控制柜的柜门开启、物理量过高或过低报警;
g.其他功能,包括现场设备间的交互控制、站内数据(电量、水量、热量)的采集和结算、就地控制及远程控制等。
3 系统通信网络
由于热力站分散在城市各处,在热源、热力站和热力管网监测节点与监控中心之间,需要有一套稳定可靠的数据通信网络来支持广域网上的数据传输,实现对各运行系统的监测、控制、调度和管理。通信网络分为有线和无线两套解决方案,可采取有线、无线共存的通信方式,其网络架构如图5所示。
有线通信网络。监控中心需要一个固定IP地址(或固定域名),各站点通过通信运营商网络平台(如ADSL),并借助拥有VPN功能的路由器,使各个子站通过VPN隧道协议连入监控中心,从而使监控中心与各热力站之间构成一套稳定的实时通信专网。
无线通信网络。对于部分通过有线方式接入困难的热力站,可使用无线通信网络,与有线方式类似,监控中心也需要一个固定IP地址(或固定域名),并借助运营商的移动通信网络(一般使用4G网络),使用无线终端自带的VPN功能,构建一套稳定的实时通信专网。
4 热力站监控中心
监控中心即为中心控制站(图6),主要由监控服务器、中心服务器、操作员工作站、工程师站、防火墙、通信网关、以太网交换机、液晶电视墙、打印机及UPS电源等硬件设备所组成。其核心作用是通过集中监控系统统一管理全系统的运行状态、总供热量及总循环流量等参数,并拥有远程操控热力站内设备运行的功能。
在数据监控服务器和中心管理服务器上,部署SCADA数据监控软件和综合运行管理平台。SCADA数据监控软件负责数据监控、断线续传及流程图监控等功能,并支持有线和无线两种通信连接方式。综合运行管理平台负责数据查询、对比分析、报警提醒、能耗考核、GIS地理信息平台及优化算法注入接口等功能。其中,能耗考核模块通过耗能结算、供热面积管理、能耗报表及能耗排名等功能,使各热力站的能耗对比情况一目了然,从而为节能管理提供数据依据。
5 供热优化算法
基于热力站控制系统、系统通信网络、热力站监控中心三大模块的构建,使优化算法注入节能控制系统成为可能,本节将对供热优化算法进行详细阐述。
5.1 使用集中监控后的管理模式
使用集中监控系统后,调度监控中心采用的策略是中央监测、现场控制。中央管理工作站主要负责检测显示热网参数(必要时可直接切换成远程控制)和各站的协调,而每个热力站独立地工作。
各热力站采取站内无人值守的管理模式,由热力站控制器完成站内的控制操作;由监控中心值班人员对热力站远程进行参数调整;由机动巡检维护人员对热力站进行故障排查,并由热力站巡检管理系统对机动巡检人员的工作进行考核。以此形成对热力站的自动控制和管理。
5.2 该模式存在的问题
在该管理模式中,将各个热力站视为相互独立的控制单元,由各站的控制器独立地对站内设备进行控制和调整,而忽视了热源(锅炉)、网管远近分布和邻近热力站对本热力站的影响,缺乏系统的全局性考虑。
热力站系统是一套耦合性较强的系统,当操作人员手动控制某一阀门动作时,可能会对邻近的热力站、远端的热力站的管网流量产生影响,而后通过回水对热源产生影响,而诸多的耦合因素是操作人员无法估计的。
热力站各自调节,缺乏全局性、系统性的计算,是热力站控制系统的瓶颈,由此,设计和使用了一套热网平衡优化算法,并通过优化算法注入接口,与集中监控系统实现交互数据的对接,以此解决该管理模式存在的问题。
5.3 热网平衡优化算法的实现
简单地说,热力站平衡算法就是考虑各热力站、管路输送时间、区域性优化方案和其他诸多因素,通过热源(锅炉)的实时和历史数据,由热网平衡优化算法计算出执行要求,并将执行要求发送至各热力站内的控制系统,从而达到整体节能的目的。
目前,热力站节能控制系统作用于各热力机组相关的控制对象为:质调节(二网温度)和量调节(二网流量)。质调节由二网供温的设定值控制一网变频或阀门开度控制,如图7所示。量调节则由二网供回压差的设定值控制二网循环泵系统,如图8所示。
平衡调节的相关策略如下:
a.当热源充足时,各机组按配置的控制策略,执行节能控制调节。当热源不足时,需要整体降负荷,以此达到平衡的目的。
b.用户可为每个机组设定“启用流量控制”或“启用二网温控”,在不同的选择情况下,组态界面也不相同。
c.当热源不足时,按照优先级进行协调摊派,修正设定值。
d.系统可为每个机组配置组策略,组策略为最高权限。
平衡调节的设定方式如下:
a.周期性地向某一数据点下发某一数据值,并维持设定时间长度,维持时间结束后,可回归原先值或保持当前值;
b.定时向某一数据点下发某一数据值,并维持设定时间长度,维持时间结束后,可回归原先值或保持当前值;
c.检查策略间是否存在冲突。
5.4 节能效果
浙江中控自动化仪表公司将该系统成功应用于合肥热电集团、山东鱼台、黑龙江铁力宇祥、山东日照建设热力、张家口桥西、山西怀仁及河北威县等热力站无人值守和综合运行系统,取得了良好的节能效果和用户满意度,主要体现在:
a.通过现场无人值守的监控管理,撤销了站内人力驻守,采取换热站内自控+中心站远程操控相结合的方式,既节省了管理成本,又提高了住户满意度;
b.实时掌握站内设备的运行状态和报警信息,有效调度机动队伍的巡检路线,使得站内问题得到快速处理,从而保护站内设备、保障供热运行;
c.通过热网平衡算法中的质调节,降低了热能的无故散损,减少了总体供热量,从而每个供热季可为热力公司节省10%~15%的燃料消耗;
d.通过热网平衡算法中的量调节,增大了二次网的运行温差,避免了大流量小温差的发生,从而为热力公司节约20%以上的电能消耗。
6 结束语
笔者从目前中国的集中供热现状出发,提出并构建了一套由热力站控制系统、系统通信网络、热力站监控中心三大模块和供热优化算法组成的热力站节能控制系统,并对热网平衡优化算法进行了详细的阐述。在实际应用中,该系统增强了供热系统的自动化水平、提高了集中供热综合管理能力、节约了先前因操作不当而损失的热能。并利用热网平衡优化算法,节省了供热系统的热能和水泵运行的电能,使得热力站能够安全、稳定、节能运行,提升了城市供热系统所带来的经济效益和社会效益。
参考文献