“质+量”综合自动控制系统在热力站应用的经济效益分析.pdf
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1、通过气候补偿技术+变频节能改造措施的应用建立“质+量综合自动控制系统,将其应用在某地区热力站的运行当中,并对热力站的运行经济效益进行分析。关键词:气候补偿技术;变频节能;综合自动控制;热力站;经济效益中图分类号:TU9950引言在节能减排的背景下,加快集中供暖节能改造已经成为推动社会持续发展的关键所在 1。近年来,我国北方各地也相继在热力站运行过程中加人了自动节能控制系统,改造方向主要集中在气候补偿节能改造(质)或变频节能自动化改造(量)方面,很少有地区将两种改造方式结合在一起进行,这也使热力站系统运行节能效果相对较差。对此,加快节能改造的“质+量”融合也成为各地供热系统内部人员所需要思考的问
2、题。1工程概况本次研究主要对某县区热力站进行改造,某县区热力站共计1 1 8 座。该县不同热力站供热面积不同,因此供热系统数量有所差异。本次研究选用其中1 0座热力站进行改造,改造前这1 0 座热力站综合能耗情况如表1 所示。表1 不同热耗等级下2 0 1 9 2 0 2 0 年热力站能耗情况热力站编号供热面积/m总热耗/GJ总能耗/(kWh)21号15 87622号8339523号28 54924号16432525号114 11326号185.94227号7855328号1822329号35 15630号178052“质+量 综合自动控制系统的建立2.1“质 气候补偿系统的建立“质”调节指的
3、是通过调控温度保障居民的供热效果,常见调控方式为气候补偿技术。在调节当中,根据室温情况调节一次供热管网电动阀门的开合度,调节供热流量,进而改变热力站二次供水温度。改造硬件包有电动控制阀门、气候补偿控制箱,温度变送器等。气候补偿系统的参数测量主要有两方面温度的收稿日期:2 0 2 3-0 5-1 5作者简介:王、翔(1 9 9 1 一),男,山西太原人,本科,毕业于太原理工大学现代科技学院,工程师,研究方向为自动控制。现代工业经济和信息化Modern Industrial Economy and Informationization王翔文献标识码:A测量,分别为二次供水管道温度检测和室外温度检测
4、。其中二次供水管道温度检测应用TT211温度变送器(检测范围 0 1 0 0);室外温度检测应用 TT000温度变送器(-5 0 5 0),该传感器安装在室外高度为2.5m空旷地带。在检测中,温度变送器将检测数据信号以4 2 0 mA的电流信号传递给气候补偿控制箱,气候补偿控制箱将将该信号转化为数字信号,并将其带入预先设定好的PID控制程序内计算,得出板式换热器一侧电动阀门的调节量,并将该数值转换为模拟电信号传递给电动阀门的控制模块,进而调节一次供热流量,改变二次管网温度。2.2“量”水泵变频系统的建立“量”调节指的是通过水泵控制,改变二次管网内水流量,进而调控居民住宅温度。改造硬件有循环水泵
5、、自动变频控制箱和差压变送器。系统控制逻辑设计如下。在正常情况下,两台循环水泵仅有一台变频运热耗等级行,另外一台备用。两台水泵由自动变频控制箱进行6 2824159527 946192.642817964 80645 748325.36428 04920996844 849319820169121217573.46826788652146 054300421722Total 231No.9,2023D0I:10.16525/ki.14-1362/n.2023.09.080文章编号:2 0 9 5-0 7 4 8(2 0 2 3)0 9-0 2 4 6-0 2高热耗控制,同时控制箱上连接有差压变
6、送器PT1,其用于高热耗测量二次供水管与回水管之间的压差,如果压差过大中热耗中热耗中低热耗中低热耗中低热耗低热耗低热耗低热耗自动变频控制箱提高输出功率,进而提高循环水泵转速,加大二次供暖网中的流量。如果循环水泵转速已经达到额定值,但管路内压力依旧未达到预先设计要求,则需要将连接水泵切换至工频运行,自动变频控制箱连接另一台循环水泵进行补水,直至压力符合预先设计要求。反之,则降低自动变频控制箱输出功率,降低循环水泵转速,进而降低管网内部压力。在系统建立完成后,将“质”与“量”控制系统相结合,两个系统相互独立同时又辅助运行。在运行过程中,热力站气候补偿节能控制柜根据二次回水管路的温度和室外温度对应的
7、PID曲线对一次管网电动调节阀进行自动调节,使二次回水管温度达到既定值。自动变频控制箱根据二次供水管路与回水管路之间的压差来控制变频水泵,实现二次管路内部流量的控制。2023年第9 期王翔:“质+量 综合自动控制系统在热力站应用的经济效益分析2473“质+量”综合自动控制系统在热力站应用的经济效益分析本次节能改造范围为某县区2 1 号一3 0 号热力站。在改造完成后,所需要的总成本LCC是由设备初期投资成本IC、设备运行成本OC以及设备后期维护成本MC所构成的。此次改造时间为2 0 2 0 年5 月1 0日一7 月2 0 日,改造设备使用寿命最低为1 5 年,因此本次研究将1 5 年作为设备的
8、全生命周期时限。3.1热耗节能率和电耗节能率分析在改造完成后,本次研究主要对2 0 2 0 一2 0 2 1 年某地区2 1 号一3 0 号热力站的热耗值和电耗值进行分析研究,结果如图1 所示。3025F20%/李聘41510F5F21号2 2 号2 3 号2 4 号2 5 号2 6 号2 7 号2 8 号2 9 号3 0 号热耗节能率电耗节能率图1 改造后1 0 座热力站热耗节能率和电耗节能率情况由图1 可知,从热耗值角度分析1 0 座热耗值节能率在1 4.2%2 0.1 4%之间,最低、最高热耗值节能率热力站分别为2 5 号热力站和2 7 号热力站;从电能消耗情况来看,其中3 0 号热力站
9、电耗节能率最低为7.21%,电耗节能率最高为2 3 号热力站,为2 0.0 3%。3.2热力站改造全生命周期经济性分析本次主要基于2 0 1 9 2 0 2 0 年和2 0 2 0 2 0 2 1 年供暖期数据进行经济性分析,不同热力站由于热力系统数量不同,因此改造费用不同。改造前的成本主要以2 0 1 9 一2 0 2 0 年采暖期成本计算,改造后总成本以2020一2 0 2 1 年供暖期成本计算。经过计算分析可知,在未来1 5 年当中热力站综合节能改造系统成本情况如表2、图2 所示。由表2 可知,在改造设备生命周期时长内,2 4 号热力站综合运行成本降低量最大,达到9 6 3.8 8 9
10、万元,成本降低率达到1 8.0 6%;运行成本降低量最小为28号热力站,为3 6.1 2 1 4 万元。由此可见,“质+量”综合自动控制系统的应用能够有效降低热力站的运行成本。由图2 可知,热力站在应用“质+量”综合自动控制系统后,随着时间的增加,热力站的热耗能和电耗表2 改造前后1 5 年热力站综合节能LCC成本对比改造前热力站运行改造后热力成本降低热力站编号成本(能耗费+人工站LCC成本万元费)/万元/万元21号767.00322号3.268.29323号1 001.00424号5 336.58625号3.305.09726号5233.87527号2.003.39628号449.32229
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