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城市集中供热管网设计之浅见[内容摘要] 通过分析城市集中供热管网设计中问题，对管网布置、直埋敷设等提出自己粗浅的看法[主 题 词] 城市集中供热管网、布置类型、直埋敷设、补偿器应用、水力平衡随着经济发展和居民生活质量的提高，城市集中供热因其易控制、能源利用率高，供热范围广和环境影响较低等优势得到迅速发展。但随着城市集中供热的推广和室内采暖系统采用热计量，也产生了一系列的问题。对城市集中供热管网设计也提出了更高的要求。本文就供热管网设计的几个技术问题进行分析。一、城市集中供热管网布置类型城市集中供热管网布置与热媒种类、热源与热用户相互位置有一定的关系，其布置应考虑系统的安全性和经济性。城市供热系统的特点是热用户分布区域广、分支多。在管网发生事故时，通常允许有若干小时的停供修复时间。有些热网为提高供热可靠性和应付供热发展的不确定性，在规划设计时就将热网象市政给水管网一样成网格状布置，但这样存在一定的问题，热网水力工况和控制的十分复杂，同时网格状管网投资非常高。在城市多热源联合供热时，有些规划设计时将热网主干线设计成环管网环状布置，用户管网是从大环网上接出的枝状管网，这种布置方式具有供热的后备性能，运行安全可靠，但热网水力工况和控制的也比较复杂，投资很高。在充分考虑系统的安全性和经济性的前提下，笔者认为城市热力管网应是多条枝状管网放射型布置。在规划设计时，根据城市规模、热用户分布及热源位置布置几条输配主干线，在实施过程中根据供热能力和热用户情况，逐步完善不同的主干线。当城市供热主干线骨架形成后，适当敷设连通管，在正常工作时连通管上的阀门关闭，当主干线某段出事故时，可利用连通管进行供热。这种热网布置形式保证了枝状管网适应不确定热用户的发展，如果一条干管供热能力不够，敷设相邻干管时加大其供热能力就可以解决，以达到供热管网输配能力最优化，不必象环状管网那样先埋入较大管道去等负荷确定的热用户。二、热力管道直埋敷设供热管网直埋敷设由于占地面积小、工程造价低、施工周期短、保温性能好等特点，在实际工程中得到了广泛应用。正确认识热力管道直埋原理，合理选择敷设方式是很关键的。热水管道直埋与架空或管沟敷设主要不同之处在于直埋敷设的供热管道保温结构与周围土壤直接接触，管道热胀冷缩的过程受到土壤摩擦力约束，此时管道处于锚固状态，在热胀冷缩过程中产生的位移势能，被储存在管道壁上，使管道受力复杂化。管道直埋敷设方式可分为：无补偿直埋敷设、一次性补偿直埋敷设和有补偿直埋敷设三大类。热力管道的敞开预热无补偿直埋敷设是一种“冷紧”式直埋。工艺过程是在管道焊接完毕后 ，对一定长度管道进行预热，管道受热产生变形，释放一部分热应力，同时对管沟进行回填夯实，利用土壤摩擦力将管道嵌固。这种敷设方式不需要设补偿器和固定支墩，其工程造价最低。但这种方法不仅施工复杂，而且管线预热只能改变管线的热态应力水平，而不能改变它的全补偿值，从管材疲劳的角度来看，在实际采用时应仔细斟酌。一次性补偿直埋也是一种“冷紧”型直埋。工艺过程是：在管道焊接完毕沟槽回填后，对管道进行预热，管道热伸长被“一次性补偿器”吸收，此时立即将“一次性补偿器外壳和管道 焊死，使其不能再次伸缩，这样预热结束后，管道由于温降产生的热应力在管道中表现为拉应力，用以克服管道再次受热时的热应力。有补偿直埋是目前应用最多的敷设方式，因其施工方便，所以得到广泛采用。实际工程中应尽量合理布置补偿器，使管道的补偿器分段长度接近最大安装长度，(管段由于移动所产生的土壤摩擦力在管道截面上产生的应力和材料许用应力相等，这个管段长度即最大安装长度)同时应保证补偿器在固定支墩两侧 对称布置，以减小固定支墩受力，降低支墩土建费用。另外对直线段“驻点”位置的固定支墩应考虑取消，以降低造价。对于小区二次热网，如果仅是为集中空调或地板辐射采暖服务，热媒温度65℃以下，实际工作温度较低，热应力较小，因此热网设计中可根据管网柔性考虑非预热的无补偿直埋敷设。直埋敷设管线最大安装长度Lmax计算如下：Lmax＝（2.4ƒ[δ]20-pdi/4s）A/(πDoFf) m式中：A－－管道横截面积 mm2Ff－－管道外表面摩擦力 N/ m2ƒ－－应力范围的减小系数di－－管道内径 mmp－－设计压力 MPa[δ]20－－钢材许用应力 MPaDo－－保温管直径 ms－－管道壁厚 mm供热管网直埋敷设应注意下列有关事项：直埋管道尽可能直线敷设，管道自然弯曲应限制在5º以内；从主干线引出的分支干线处，应设“L”、”Z”型弯管；水平弯管处应力集中，受力较大，应增加弯头壁厚、加大弯头的曲率半径；在土壤下沉性属于二级或高于二级地区，直埋敷设要采取一定的措施。三、波纹管补偿在热力管网中的应用在热力管网敷设中，补偿器是保证管道安全运行的重要部件。波纹管补偿以其体积小、重量轻、节省钢材、占地面积小、流动阻力小、不易渗漏，已开始占有举足轻重的地位，而且很有发展前景。目前波纹管制造突破了传统的材料和工艺，采用高弹性金属管经滚压一次成型，并采用多层金属结构，从而提高了其补偿能力和承压能力，应用新技术制造的波纹管补偿为其在热力管网中的应用提供了可靠的保证。尽管波纹补偿器有很多优点，但它也有自身的缺点。例如轴向型波纹补偿器对主固定支架产生压力推力，管壁较薄不能承受扭力，设备投资高等。许多设计人员对波纹补偿器的认识还不够全面，因此在设计中存在计算和补偿管系选定不合理问题。波纹管补偿器根据位移形式可基本分为轴向、横向、角向三类，每一类都有各自的优点和缺点，所以必须根据不同的使用条件，恰当地选用才能使波纹补偿器正常工作，做到波纹补偿器设计选型经济、合理。轴向补偿 直管段上的膨胀节对沿膨胀节及管段的轴向方向拉伸与压缩进行补偿。膨胀节给出的额定补偿量包括拉伸、压缩位移的总和。轴向型补偿器。这是应用最多的也是最基本的型式。在工作时主要是利用其波纹部分的轴向变形来吸收管道的轴向位移。横向补偿 是在“L”、“Z”、“Ⅱ”型管道中的补偿形式。通过成对的波纹管弯曲变形实现直线补偿。角向补偿 管路补偿需要膨胀节作弯曲变形，它们往往是两个或三个角向式膨胀节组合使用，实现直线补偿。铰链型补偿器 在结构上由波纹管、活动铰链、销轴组成。该补偿器可在同一平面内作角向偏转，因此可吸收管道在同一平面内的角位移。万向铰链型补偿器 在结构上由波纹管、铰链和万向铰链组成。它可以在任意平面内作角向偏转，从而可吸收管道的任意平面内的角位移（空间角位移）。波纹管的产品性能有两大类：其中一种是为满足使用必须保证的性能，如耐压、耐温、耐疲劳和弹性补偿等；另一类，如刚度、有效面积、材质等，它们不是使用所需要的，但它们对管系的设计及补偿器的使用有重要影响，所以对它们都要有充分的认识。波纹补偿器的补偿能力源于波纹管的弹性变形，有拉伸、压缩、弯曲及它们的组合变形。补偿能力的大小，由设计者根据需要确定规定的额定补偿量，即表示在一定条件下具有的最大补偿能力。热力管网两固定点之间的最大长度是由管道失稳条件决定的，它与管径的大小及补偿器的补偿能力有关，一条管线无论如何复杂都可以通过设置固定支座将其分割成若干形状相对简单的独立管段，如直管段，L形管段，Z形管段等。波纹管补偿器的计算应从以下几方面着手。（1）热力管道的热伸长量通常按下式计算：Δx=α(t1-t2)L其中：Δx —— 管道的热伸长量，mm;α —— 钢管的线膨胀系数，mm/(m ℃),t1 —— 管内介质温度，℃，管内介质指蒸汽、热水、过热水等;t2 —— 管道安装时的温度,℃,L —— 管道计算长度，m。计算管道热伸长量，是为了确定补偿器的所需补偿量，或验算管道因热伸长而产生的压缩应力，所以对于管道的热伸长量应计算其最大值，即取冷态安装条件的最低温度和热态运行条件的最高温度之间的最大温差。由于管网安装的气候条件差异很大，因此t2不应有统一的取值，应根据当时的气候条件和施工环境，确定适当的管道安装温度。（2）安装轴向型补偿器的管道轴向推力F，按下式计算：Fx=Fp+Fm+Fs N式中： Fp——内压力产生的推力， NFS——波纹管补偿的弹性反力 NFm——管道活动支架的摩擦力 N计算固定支架推力时，应按管道的具体敷设方式，参考上述公式按支架两侧管道推力的合力计算。（3）管道应力验算补偿器在内压作用下的失稳包括两种情况，即平面失稳和轴向柱状失稳。A、 平面失稳 表现为一个或几个波纹的平面相对于波纹管轴线发生转动而倾斜，但其波平面的圆心基本在波纹管的轴线上。这是由于内压产生的子午向弯曲应力和周向薄膜应力的合力超过材料屈服强度，局部出现塑性变形所致。B、 柱失稳 波纹管的波纹连续地横向偏移，使波纹管偏移后的实际轴线成弧形或S形（在多波情况下呈S形）。这种情况多数是因为波纹数太多，波纹管有效长度L跟内径d之比（L/d）太大造成的。为避免失稳情况发生，对管道应进行应力验算。管道在工作状态下，由内压产生的折算应力按下式计算：σeq＝P[0.5do－Y(s－α)]/ s－α ≤[σ]t MPaP－设计压力 MPado－管线外径 mms－管线设计壁厚 mmY－温度对计算管线壁厚的修正系数α－腐蚀裕量 mm[σ]t－设计温度下的许用应力 Mpa四、推广使用水力平衡元件，提高水输送系数在供热系统中，热媒介质由闭式管路系统输送至各用户。对于一个设计合理，并能够按设计工况运行的供热管网，其各用户应均能获得相应的设计流量，以满足其负荷要求。但在实际运行当中，由于缺乏消除环路剩余压头的水力平衡元件，大部分管网系统近段环路的剩余压头只能靠管线管径的变化来消除，而且目前管网上控制阀门既无调节功能，又没有流量显示，使得部分环路及末端用户的流量，并不按设计要求输配。水力失调直接导致热力失调，供热系统存在的冷热不均现象，主要原因就是系统的水力失调亦即流量分配不均所致。水力失调度计算如下：水力失调度X=实际流量G’/设计流量Gsj当水力失调度X 远远大于1 时，根据散热器性能曲线可以看出，此时平均室温的增长缓慢；当X远远小于1时，平均室温的减少幅度明显增加。热力工况失调形成了“大流量，小温差”的运行方式。实际上大流量运行方式并没有从根本上消除系统的水力失调，反而带来了能耗的增加。即大流量要求大水泵，增加了电耗；大流量形成了大热源，热源低负荷运行降低了热源热效率，管网小温差运行增加了输送能耗，还影响了散热器的散热效率。除此之此，大流量还降低了系统的可调性，即系统流量过大，近端多余的流量无法调剂到末端，甚至出现回水温度过高的假象。结果增加了整个供热系统的热耗，降低了输水系统的热效率。规范中规定“设计中应对采暖系统进行水力平衡计算，确保各环路水量符合设计要求。在室外各环路及建筑物入口处采暖供水管（或回水管）路上应安装平衡阀或其它水力平衡元件，并进行水力平衡调试”。为搞好管网的初调节，在一、二次管网的各个分支处和各热力入口处装置调节性能好的平衡调节阀，以保证各环路水量符合设计要求。目前市场水力平衡元件主要有手动调节阀（平衡阀）和自动调节阀（自力式调节阀）两大类，其具体选用应结合系统运行方式的不同，分别对待。对于手动调节阀来说，流量G=KV ∆P，式中K V为手动调节阀阀口的流量系数，∆P为手动调节阀阀口两侧的压差。K V的大小取决于开度，开度固定，K V即为常数，那么只要∆P 不变，则流量G不变，安装后可替代原有管网控制阀门。而自力式调节阀从结构上说，是一个双阀组合，由手动孔板和自动孔板组成一个有机的整体，手动孔板是按设计流量进行调控的锁定机构，自动孔板是保证设计流量恒定的控制机构。当流经手动孔板流量大于设计流量时，自动孔板的阀瓣上移，减少自动孔板的断面，从而减少通过调节阀的流量，使其与设计流量相符。反之亦然。当系统的运行调节为质调节时，可以采用自力式调节阀，因为这种调节方式只改变供水温度，而与系统的水力工况无关，即在不改变系统的水力工况的情况下，把调节传达到每个用户和设备。采用自力式流量控制阀，可以吸收网路的压力波动，维持被控负载的流量恒定。采用自力式压差控制阀可以吸收网路的压力波动，以维持施加于被控环路上的压差恒定。当系统的运行调节采用集中量调节(水泵的变频调节等)时，不能采用自力式调节阀。因为这种调节是通过改变水量实现的，因而调节时改变了系统的水力工况，所以若采用自力式调节阀，势必造成出现流量分配的混乱。显然，由于自力式调节阀的存在而造成了系统集中调节的不能实现。这时若采用手动调节阀(比如平衡阀)，则系统总流量增减时，各支路、各用户的流量可以同比例增减，即系统的集中调节可以传达至每一个末端装置。当系统采用分阶段改变流量的质调节时，虽然每个阶段流量不变。但若采用自力式调节阀，每个流量阶段要对控制流量或控制压差进行设定，给运行管理带来很大不便，所以不宜采用。五、结束语热力管线工程运行是否正常直接关系到居民生活质量，在设计过程中应遵循技术先进、经济合理、安全适用的原则，作为一项系统工程，从管网的设计到管道的 制造、安装及管网的启动运行，每个环节都直接影响着工程的成败。而一项好的设计可以使产品的性能得以充分发挥，可以最大限度地减少施工中的困难，可以降低工程造价。因此，我们的设计一定要做到严谨合理，为工程的成功提供可靠的前提保证，如若不然，不仅增加工程造价，同时还由于设计不当而削弱了热力管线运行的安全性和可靠性。
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温度是日常生活中不可缺少的物理量，温度在各个领域都有积极的意义。很多行业中以及日常生活中都有大量的用电加热设备，如用于加热处理的加热热水器，用于洗浴的电热水器及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅提高被控系统的性能，从而能被大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地应用。
热能与动力工程专业毕业论文（锅炉专业 锅炉的计算机控制 锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节 能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉 30 多万台，每年耗煤量占我国原煤 产量的 1/3，大多数锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率， 降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。 作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、运行，减轻操作人员的劳动 强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。 锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动 切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧 量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动 控制， 用操作器控制滑差电机及阀等， 自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。 微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保 证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置 常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的， 以免锅炉发生重大事故。 控制系统： 锅炉是一个较为复杂的调节对象，它不仅调节量多，而且各种量之间相互联系，相互， 相互制约， 锅炉内部的能量转换机理比较复杂， 所以要对锅炉建立一个较为理想的数学模型 比较困难。为此，把锅炉系统作了简化处理，化分为三个相对独立的调节系统。 当然在某 些系统中还可以细分出其它系统如一次风量控制回路，但是其主要是以下三个部分： 炉膛负压为主调量的特殊燃烧自动调节系统 锅炉燃烧过程有三个任务：给煤控制，给风控制，炉膛负压控制。保持煤气与空气比例 使空气过剩系数在 1.08 左右、燃烧过程的经济性、维持炉膛负压，所以锅炉燃烧过程的自 动调节是一个复杂的。对于 3×6.5t/h 锅炉来说燃烧放散高炉煤气，要求是最大限度地利用放 散的高炉煤气，故可按锅炉的最大出力运行，对蒸汽压力不做严格要求；燃烧的经济性也不 做较高的要求。这样锅炉燃烧过程的自动调节简化为炉膛负压为主参数的定煤气流量调节。 炉膛负压 Pf 的大小受引风量、鼓风量与煤气量（压力）三者的影响。炉膛负压太小， 炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气， 危及设备与运行人员的安全。 负压太大， 炉膛漏风量增加， 排烟损失增加，引风机电耗增加。根据多年的人工手动调节摸索，6.5t/h 锅炉的 Pf=100Pa 来进行设计。调节是初始状态先由人工调节空气与煤气比例，达到理想的燃烧状态，在引风 机全开时达到炉膛负压 100Pa，投入自动后，只调节煤气蝶阀，使压力波动下的高炉煤气流 量趋于初始状态的煤气流量，来保持燃烧中高炉煤气与空气比例达到最佳状态。 锅炉水位调节单元 汽包水位是锅炉安全运行的重要参数，水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严 重时会导致蒸汽带水增多，增加在管壁上的结垢和影响蒸汽质量。水位过低，则会破坏水循 环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。所以其值过高过低都可能造成重 大事故。它的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节, 使汽包 内部的物料达到动态平衡， 变化在允许范围之内， 由于锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量 变化的响应呈积极特性。但是在负荷(蒸气流量)急剧增加时，表现却为"逆响应特性"，即所 谓的"虚假水位"，造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点 温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。 汽包水位控制系统，实质 上是维持锅炉进出水量平衡的系统。 它是以水位作为水量平衡与否的控制指标， 通过调整进 水量的多少来达到进出平衡， 将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近， 以提 高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象， 运行中存在虚假水位现象，实际中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双重量和水位、 蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。 除氧器压力和水位调节：除氧器部分均采用单冲量控制方案，单回路的 PID 调节。 监控管理系统： 以上控制系统一般由 PLC 或其它硬件系统完成控制，而在上位机中要完成以下功能： 实时准确检测锅炉的运行参数：为全面 掌握整个系统的运行工况，监控系统将实时监 测并采集锅炉有关的工艺参数、 电气参数、 以及设备的运行状态等。 系统具有丰富的图形库， 通过组态可将锅炉的设备图形连同相关的运行参数显示在画面上； 除此之外， 还能将参数以 列表或分组等形式显示出来。 综合及时发出控制指令： 监控系统根据监测到的锅炉运行数据， 按照设定好的控制策略， 发出控制指令，调节锅炉系统设备的运行，从而保证锅炉高效、可靠运行。 诊断故障与报警管理：主控中 心可以显示、管理、传送锅炉运行的各种报警信号，从 而使锅炉的安全防爆、安全运行等级大大的提高。同时，对报警的档案管理可使业主对于锅 炉运行的各种、弱点等了如指掌。为保证 锅炉系统安全、可靠地运行，监控系统将根据所 监测的参数进行故障诊断，一旦发生故障，监控系统将及时在操作员屏幕上显示报警点。报 警相关的显示功能使用户定义的显示画面与每个点联系起来，这样，当报警发生时，操作员 可立即访问该报警点的详细信息和按照所推荐采取的应急措施进行处理。 记录运行参数： 监控系统的实时数据库将维护锅炉运行参数的历史记录， 另外监控系统 还。设有专门的报警事件日志，用以记录报警／事件信息和操作员的变化等。历史记录的数 据根据操作人员的要求，系统可以显示为瞬时值，也可以为某一段时间内的平均值。历史记 录的数据可有多种显示方式，例如曲线、特定图形、报表等显示方式；此外历史记录的数据 还可以由以为基础的多种应用软件所应用。 计算运行参数： 锅炉运行的某些运行参数不能够直接测量， 如年运行负荷量、 蒸汽耗量、 补水量、冷凝水返回量、设备的累积运行时间等。监控系统提供了丰富的标准处理算法，根 据所测得的运行参数，将这些导出量计算出来。
选取AT89C52单片机作为控制器,为家用电热水器设计了智能控制系统.利用键盘设定所需温度,通过单片机的CAN总线技术以及检测元件DS18B20来实现对热水器温度的检测和控制.当实际温度低于设定温度时,单片机控制加热开关进行加热;当实际温度高于设定温度时,加热开关断开,该系统基本实现了对热水器的智能控制功能.
一、供热系统消耗能量的环节和评估1．供热系统消耗能量的环节供热系统由热源反热能送达热用户，一般都要经过热制备、转换、输送和用热这几个环节。我国城市集中供热热制备主要来自燃烧化石燃料（煤、油、气）的区域锅炉房和城市热电厂。区域锅炉房的主要耗能设备是锅炉、燃料输送及灰渣清除机械、鼓风机和引风机、水制备和输配系统的水泵（循环水泵、补水泵和加压泵）；它们耗用的能源是燃料、电力、水和热；通常可以用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。热电厂是由抽凝式、或背压式（包括恶化真空）供热机组排（抽）汽通过热能转换装置（通常称为首站热交换器）传递给热网系统；首站是供热系统的热源，主要耗能设备是热交换器、输配系统的水泵。它们耗用的能源是蒸汽、电力、水和热；通常可能用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。热能输送由热网承担，供热管道由钢管、保温层和保护层组成，其结构依敷设而异。管道敷设有架空、管沟和直埋三种方式。它们的能量消耗是沿途散热的热损失和泄漏的水、热损失。一般可用热网热效率来表示其保温效果和保热程度；热网补水率来表示热网水泄漏的程度。在热网管线上有时还设置中间加压泵，以降低和改善系统水力工况（设置在非空载干线上，还能节省输送电耗），它的能量消耗设备是水泵，可用单位供热量的耗电量来评定耗能水平。 毕业论文 能量转换是通过热力站交换器把一级网的热能传递给二级网，并由它输送到热用户。热力站是二级网的热源，主要耗能设备是热交换器、二级网系统循环水泵和补水泵。它们耗用的能源是一级网高温水/蒸汽、电力、水和热；通常可以用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。用热环节即终端系统用热设备。城市集中供热主要是建筑物内的采暖（为简化分析只谈最大热用户）。一般都是通过采暖散热器把热传给房间以保持舒适的室内温度。它的耗能设备是采暖散热器。其能耗量取决于建筑维护结构保温性能、保持的室内温度和外界环境的温度；其耗热量可通过计量进入的循环水量和供、回水温差积分获得。通常以单位供暖面积的耗热量来评定耗能水平。2．系统热耗的估计供热系统从热制备→转换→输送→用热环节的能量进入和输出必须相等，即：输入能量=可用能量+∑能量损失能源利用率=可用能量/输入能量可以这样认为：供热系统是由多个子系统组成。热用户是终端，采暖散热器是终端用热设备。热力站、二级网和终端组成二级网子系统，热力站热交换器成为该子系统的能量转换点，一级网水则为它的热源。锅炉房（或热电厂首站），一级网和热力站组成一级网子系统，热力站是该子系统的热用户，锅炉受热面（或首站热交换器）成为能量转换设备，锅炉（或热电厂流经汽机制蒸汽）是热源。锅炉本体（或热电厂）自成一个子系统，称为热源子系统。若设采暖散热器耗为NO，二级网管路热损失为E1，泄露漏热损失E2，热力站内热损失E3，二级网管路热损失为E4，泄漏热损失E5，锅炉房（首站）内热损失E6。输入能量是燃料热N3，能量损失包括化学不完全燃烧损失E7、固体不完全燃烧损失E7、飞灰热损失E8、灰渣热损失E9，排烟热损失E10、（热电厂还应增加一项；供热分担的厂内热损失E11），输出则是二级网子系统的输入能量N2。 毕业论文 则：一级网子系统的输入热量N1=NO+E1+E2+E3一级网子系统热能利用率B1=100×NO/N1（%）二级网子系统的输入热量 N2=N1+E4+E5+E6二级网子系统热能利用率B2=100×N1/N3（%）热源子系统的输入热量N3=N2+E7+E8+E9+E10（+En）热源子系统热能利用率B3=100×N2/N3即锅炉热效率（热电厂热效率）（%）供热系统热能利用率B=B1×B2×B33．系统电耗的估计系统电耗评估与热能评估一样可以子系统后叠加。系统主要耗电设备有循环水泵、补水泵、鼓风机和引风机等，它们单位供热量的电耗由下式计算：（1）水泵耗电量式中，G……水泵运行流量 m3/h；ΔH……水泵运行扬程 m；η……水泵运行效率%；∑NO……系统供热量； h……有效小时数。（2）风机耗电量可用同一个计算公式。此时式中，G……风机运行风量 h；ΔH……风机运行风压 m；η……风机运行效率（对皮带传动应包括机械传动效率）%；∑NO……系统供热量4．系统泄漏损失的估计系统泄漏损失导致水资源和热能两方面损失。毕业论文 http://www.bylw8.com(1) 水资源损失量可认为等于系统补水量BS。若系统运行循环水量为G，则系统补水率P=100×BS/G （%）(2) 系统泄漏热损失由下式计算：单位供热量的泄漏热损失BR=（P×G×ρ×c（t1-t0）/∑NO）式中ρ……水的密度，C……水的比热，t1……供水温度，t0……水源温度二、从供热系统供热现状看节能潜力下面列举一些实例，一是说明供热系统供热现状能耗存在着很大的差别，节能潜力巨大。二是说明经科学技术来改进和完善的系统，节能效果显著。1．1993年北京对住宅供暖煤耗进行抽查，结果是煤耗差别很大；数据如表2-1；1993年北京住宅供暖煤耗情况统计 表2-1单位供暖面积煤耗（kg/m2）22253139占全市最单位的百分数（%）5204530与全市煤耗平均值比较（%）-30.71-21.26+2.36+19.08说明：H煤发热量为23.03MJ/Kg毕业论文 全市煤耗平均值为32.75 Kg /m2。2．沈阳惠天热电有限公司沈海热网（原沈阳第二热力公司）应用微机监控，节能可观：该公司于1993年12月7日对33个微机监控的热力站统计，采暖平均热指标为35.5Kcal/h·m2，而无微机监控的热力站统计，采暖平均热指标为42 Kcal/h·m2。这说明采用微机监控，实施科学运行，消除系统失调，可节能15%左右。3．山东省荣成市供热公司安装自力式平衡阀，即节能又增收：该公司文化站（热力站）是以热电厂蒸汽为热源的一个热力站。供热面积12万平方米，分东、南、西北三条支线，连接91热用户。1997年在供水或回水管上共安装73台自力式流量控制器（除末端和压差较小的引入口不设置外，占全部热用户的80%），使热网系统水力工况大为改善；原来三条支线的供回水温差分别为东区5.5℃、南区9.1℃、西北区15.2℃，现在的供回水一样，都是13℃，实现了水力平衡；经调整后的单位供热面积循环水量在2-3公斤/小时，大多数在2.5公斤/小时，达到设计要求；在与去年蒸汽用量持平的情况下，增加供热面积1万平方米，增收用户热费达18.8万元。只运行一强45KW的水泵（原来是二台30KW的水泵），节约循环水泵电费约70万元。说明二级热网改善，解决水平失调，就可节约热能8%，循环水泵电功率减少25%。毕业论文 http://www.bylw8.com4．山东省烟台技术开发区热力公司发现架空和地沟敷设管道的热损失很大：该公司于去年冬天对热力管道保温状况进行测定。发现热网效率低于90%，其中架空和地沟热损失占85.5%，其保温效果远不如直埋敷设。经初步整理的结果如表2-2。三种敷设方式管道保温状况实测数据表 2-2敷设方式架空地沟直埋管道外径（mm）820820529测点间距（m）3552133．52647保温材料/厚度（mm）海泡石/20岩棉/68聚氨脂/50实测流量（m3/h）22281364→2073353.5→447.3管壁温度（℃）69.8→9.569.5→67.969.3→8.4单位面积热损失（W/m2）85057292沿途温度降（m2/km）0.850.750.34说明：实测时间：1999.2.1. 实测时室外温度：3-4℃ 毕业论文 http://www.bylw8.com5．山东省烟台市民生小区计量收费改造试验有效果：1997年在建设部城建司的指导下，美国霍尼韦尔公司与烟台市合作在烟台市民生小区建立示范点进行计量收费的实验。试验有单管式和双管式系统，并有相应的对比楼。试验楼内采暖系统入口都安装热量计、散热器前都设温控阀；入口的自力式压差控制阀、立管的平衡阀、散热器回水支管制流量表、散热器上的热分配器按不同方案设置、对比楼内只在采暖系统入口安装热量计。根据一个冬季运行的数据表明，没有过热和地冷现象，用户满意，能耗都低于对比楼，节能率4.13-10.76。三、供热系统能耗悬殊的原因分析1．设备效率的不同¨锅炉热效率是衡量热源子系统热能利用率的指标。体现燃料热被有效利用的程度。，燃煤供热锅炉的设计热效率（≥7MW）一般在75-85 %（燃油、汽供热锅炉热效率在90%左右）。但在使用时，由于锅炉结构、燃料供应、技术水平、管理水平、人员素质等方面不同的原因，使锅炉的运行效率差别很大。好的，能达到设计热效率，保证锅炉出力。差的，燃烧不完全、排烟温度高、各项热损失大，热效率不及50%，锅炉出力大帐降低；导致能源浪费，大气环境污染增加。¨风机、水泵效率是电能转化为有用功的份额，体现电能被有效利用的程度：目前，风机、水泵效率一般在55-75%。它们的流（风）量和扬程（压头）的选择与配置是十分重要的，选择与配置得当，装机电功率合适，运行工作点处于设备高效率区域，电耗少。选择与配置不当（一般是偏大），装机电功率偏大，运行工作点偏离设备高效率区域，则电耗多，两者的相差可达10-30%。不仅如此，锅炉的鼓、引风机配置不当，还会导致锅炉热效率下降。循环水泵配置不当，还会系统水力工况。 毕业论文 风机是热源子系统的主要附属设备，水泵是热网（一级和二级）网子系统的主要设备。其电耗大小，不但对电资源有影响，也对运行成本有显著影响。由于城市集中供热热负荷有随气候及用热变化的特点，设置变速风机和水泵已在并被实践证明可以进一步节能。2．输送条件的不同：¨热网热效率是输送过程保热程度的指标，体现管道保温结构的效果。一般热网热效率应大于90-95%。从上面实测情况看，直埋敷设管道能达到这一要求；而架空和管沟都达不互要求，其热损失远大于10%。如果地沟积水，管道泡水，保温性能遭破坏，其热损失甚至大于裸管。这一广泛存在于早期建设的热网。¨热网补水率可近似认为（忽略水热胀冷缩的补充）是输送过程失水的指标。目前，热网（特别是二级网）运行补水率差别很大，在0.5-10%范围变化。正常情况下，应在2%左右；好的，补水率可在1%以下；差的，管道泄漏和用户放（偷）水严重，补水率可达10%左右。系统泄漏丢失的热水，补充的是比回水低得多的冷水（一般是10-15℃），要把它加热到供水温度至少是循环水的三倍（二级网运行供水温度一般为55-85℃，回水温度40-60℃）。这就是说，系统补水不仅是水耗问题，热耗是更大的问题。例如：补水率1%，即相当于减少至少3%的供热量；补水率10%，则相当减少至少30%的供热质量，其差别多大呀！ 毕业论文 http://www.bylw8.com3．运行技术水平的不同：¨热网水力失调度是流量分配不均程度的指标：按用户热负荷分配流量，使每个用户室温达到一致且满足要求，则失调度为1，即热网无水力的失调，若分配不当，出现冷，热不均现象，说明有水力失调，其失调度是大于或小于1。大于1，会把用户室温过高，导致热量浪费，小于1，会使用户室温达不到要求，供热不合格是不允许的。为解决失调问题，正确的做法应该是改进和完善热网，如在终端设置自力式流量平衡阀或其它有效措施；但至今仍然有大量的系统工程不同程度地采用'大流量小温差'来缓和这一问题。其实，'大流量小温差'运行并不减少供热量的热损失，而且带来循环水泵电耗的在幅度增加和热源供热量的增大（电耗与流量、扬程成正比；在管网不变条件下，电功率随流量的三次方变化）。实例说明，解决水力失失调，系统在设计流量下运行，能挖出8-15%的供热量。¨科学运行调度实施按需供热，实现设备长期在高效率区间运行：做到这一点，供热能耗就会降低，违背这一点的，供热能耗就会升高。下面仅举几例说明：☆根据实际情况，制订调节方式：目前，一般采用质调节。有些系统条用质、量并调，在初、末寒期适当减少循环不泵运行台数，就明显降低电耗。国外普遍采用量调节，其原因是：①量调节的循环水泵电耗最少。从上说，在管道尺寸已经确定的情况下，减少流量和降低电耗是三次方关第。如流量减少30%，电功率节省65.7%，对于多数地区一长段时间用70%左右的流量运行，年减少电耗40%左右是不成问题的。这是一个十分可观的节能数字。②量调节对用户用热量变化的响应比质调节快得多，质调节的温度变化从热源到用户的传递是以流速进行，管道中水流速为1至2米/秒，传送到1公里远的用户需要的时间是8分20秒-16分50秒，如果传送到10公里远的用户就需要1.5-3小时；如果水流速低，传递时间将增加。而量调节是以声速传递，其响应几乎是同步的，因此，一级网采用量调节是发展趋势。量调节应采用变速循环水泵，采用阀门节流的量调节运行，省电很少。 毕业论文 按照室外温度绘制运行负荷图、温度图、流量图甚至时间图，并以它们指导运行。这样可以避免初、末寒期供大于需，浪费能量。☆热源的容量和台数是由设计人员根据设计负荷、最大负荷、最小负荷和平均负荷的大小而确定的。运行时应根据热负荷的大小选择投入台数，这是因为锅炉热效率是随运行负荷变化的，一般地说，每台都维持在80%以上负荷能获得高效率运行。低负荷运行效率降低，这里有10%以上的节能潜力。☆设置热源和热网的微机监控系统，可实行最优化的运行调节和控制，实践已说明是目前实现运行节能的有效技术措施。4．管理体制和水平的不同：¨供热单位正处于体制转轨过渡时期，自我经营、自我改造和自我发展的思想和能力有差别：在供热从福利变为商品、经营单位从事业机构转变以的期间，有的已经成为自负盈亏的企业（包括承包的），为质量保证和效益驱动，在上级主管部门支持下积极以科学技术改进和完善系统，以高质量商品供给用户，以减少能耗来降低成本和提高经济效益。有耕耘就会有收获，因而能源利用率逐年提高。有的还停滞不前留原来的位置，热费收不上、效益谈不上、改造无资金；老系统、老设备、老，于是，能耗就居高不下，能源利用率也就居高不下毕业论文 http://www.bylw8.com¨供热单位管理水平的不同显著影响能耗：人员和技术管理、系统和设备的检查、保养、维修和改造更新，……等差别对能耗影响是不言而喻的。例如，链条炉采用分层燃烧技术，就能改善燃烧提高热效率，保护和保持管道无泄漏和保温结构完好，就能减少大量能源浪费；严格水处理和保持水质，维持转换设备传热表面清洁，就能减少传热热阻、提高设备传热效率；对用户实行计量收费，就能刺激用户节能的积极性；……等等。不一一列举。四、依靠科学技术提高供热热源利用率1．利用科学技术提高能源利用率：所谓'节能潜力'是预测一定时期内，耗能系统和设备的各个环节，利用当前科学技术，采取技术上可行、经济上合理、优化系统和设备以及用户能接受的措施后，可取得的节能效益（减少能耗量或降低能耗率）。也就是说，预测通过技术改造和用户可接受的有效措施后，可取得的系统能源利用效率提高的程度。2．与先进评估指标的差距体现节能的潜力：节能的潜力是通过分析对比得出的。目标是反各个耗能环节现有的耗能指标提高到先进水平，其运行评估指标的变化量则体现了节能潜力。因此，其潜力大小于对比对象和自身的基础有关，所以，各单位、各系统的潜力是不可能完全相同的。毕业论文 各环节欲追求的先进评估指标可以选用：①上最好的水平；②国内先进水平；③全国平均水平；④国际先进水平；⑤理论上能达到的最高水平。而且，随着节能科学技术的发展，系统和设备的不断进步和完善，选择先进的评估指标也会不断变化。3．寻找能耗差距，制订可行措施，挖掘节能潜力：每个供热低位要定期检测评估各耗能环节的能耗指标，对比先进指标寻找能耗差距，分析能耗差别的原因，结合实际情况，研究和提出为实现先进指标的可行（包括技术和管理等方面）方案，经技术经济论证认为技术可行且经济合理后才能（分期或一次）实施。实施后，在运行中再检验是否达到预测的应挖掘的节能潜力和经济效益。
某机加工厂供电系统设计(开题报告+论文+DWG) 摘 要本课题设计了一个机加工厂的供电系统，在满足工厂供电设计中安全、可靠、优质、经济的基本要求的前提下，本文首先根据全厂和车间的用电设备情况和生产工艺要求，进行了负荷计算，通过功率因数的计算，进行无功补偿设计（包括无功补偿容量计算和补偿设备选择、校验），确定了机加工厂的供电方案，通过技术经济比较，确定了供电系统的主接线形式，选择了主变压器的台数和容量。其次，本文设计了厂区供电和配电网络，进行了车间变电所以及车间配电系统和车间电气照明设计，按照经济电流密度法，选择了合适的导线和电缆，通过合理设置短路点，进行正确的短路电流计算，进行了主要电气设备的选型和校验。最后，本文还进行了主变电压器和主要电力线路的继电保护设计。通过上述设计，基本确定了某机加工厂内部的供配电系统，并且在本设计中，尽可能选择低损耗电气设备，以节约电能，体现了节能环保的设计思想。关键词：供电系统 主接线 负荷计算目录摘 要 IAbstract I目录 II1.概 述 11.1工厂供电系统设计概述 11.2 工厂供电系统设计的主要内容 11.3 国内外的研究动态 21.4 本设计主要工作 32.全厂电力负荷计算及无功补偿设计 42.1 机加工厂全厂电力负荷计算 42.2无功功率补偿方案设计 92.3 全厂计算负荷表 102.4本章小结 113.机加工厂变电所主接线设计 123.1变电所电气主接线方案的选择 123.2主变压器的选择 133.3本章小结 144.短路电流计算及电气设备选择与校验 154.1短路计算 154.2电气设备的选择及校验 174.3本章小结 225.继电保护设计 235.1电力变压器的继电保护设计 235.2电力线路的继电保护设计 265.3本章小结 286.车间电气照明设计 296.1照度计算 296.2照明供电系统及其选择 316.3本章小结 34结论 35致谢 36参考文献 36附录1：外文资料翻译 38A1.1译文：创新与生产高电压热应力龟裂 38摘要 38前言 38综述 42A1.2原文： Innovation and Production High Voltage TSC 42
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节能型循环水泵在供水系统中的应用 前言 电力工程建设中供水系统投资高、工程量大施工复杂，对电力工程建设造价与投资回收年限影响较大，在电厂供水系统方案设计中非常重视自然通风冷却塔与循环水泵选择，循环水泵房与循环水管道系统优化布置，因为它们直接影响汽轮机安全运行与发电机满负荷发电，直接影响电厂的经济性，为了降低供水系统年运行费用，节约工程造价必须推广节能型设备的应用、优化系统的配置。 火力发电厂中汽轮发电机凝汽器的冷却水量随季节变化，夏季冷却水量大冬季冷却流量小；随汽轮机抽汽量变化，抽汽量大冷却流量少，抽汽量小冷却流量大。供水系统采用一台机组配二台相同型号水泵并联模式，将循环冷却水量平均分配给二台循环水泵，这种配置模式符合《火力发电厂水工技术规程、规定》，在电厂供水系统设计中广泛使用。 但是，一台机组配二台相同型号水泵在运行过程中经常出现问题，为了从根本上解决水泵运行效率低下与系统流量变化步调不一的矛盾，开发一种新型高效节能型水泵事在必然。 高效节能型循环水泵在供水系统中的应用 近年来全国各地相继建成一大批135MW火力发电厂，在山东里彦电厂、徐州诧城电厂、甘肃金川电厂、山东魏桥热电厂，我们先后设计了18台135MW国产超高压、中间再热机组。这些电厂位于我国华北、东北与西北地区，共同特点是企业自发自用，除了有稳定的电力需求外还有供热负荷，供热负荷波动较大，夏季热负荷小冬季热负荷大，年采暖期长。 以135MW供热机组为例，汽轮机最大连续出力时汽轮机凝汽器的凝汽量为324t/h，需要循环冷却水量19640m3/h；汽轮机额定抽汽工况时汽轮机凝汽器的凝汽量为223t/h，需要循环冷却水量12274m3/h；汽轮机最大抽汽工况时汽轮机凝汽器的凝汽量143t/h，循环冷却水量4700m3/h。随机组运行工况的改变，循环水系统需要的冷却水量从4700m3/h--19000m3/h的巨幅波动。 供水系统采用常规水泵布置，为了满足夏季汽轮机运行要求，通常选用选择水泵流量9800-11700m3/h，扬程18.0-21.5米，按照夏季二台水泵并联运行来满足循环水系统需要的冷却水量19000m3/h，其它季节通过一台水泵运行来满足循环水系统冷却水量需要，水泵流量范围9800-11700m3/h，系统超过此流量范围运行时，水泵运行很不经济。 不难发现：汽轮机在额定抽汽工况下，循环冷却系统需水量为12274t/h，系统水阻比汽轮机纯凝工况时略为减少2.0-3.0米，水泵扬程下降到15.0-16.5米，单台水泵流量增加到13000t/h，一台水泵运行可以满足系统要求，只是运行效率不高。可是汽轮机最大抽汽工况时，循环冷却水量只有4700t/h，系统水阻比汽轮机纯凝工况时大幅度减少，导致水泵扬程提高、运行效率很低，造成冷却塔淋水装置涌水、加大配水槽流速，水流热交换时间减少。由于水泵的工作效率极低，电动机无功功率增加，白白地浪费电能。 如果在135MW国产超高压、中间再热机组中循环水系统采用新型高效节能型水泵，将从根本上解决水泵运行效率低下与系统流量变化步调不一的矛盾。 以G48Sh水泵为例，在转速n=485r/min时、水泵流量17500m3/h、扬程18米、水泵效率88%、轴功率947kw；在转速n=420r/min时、水泵流量13200m3/h、扬程14.5米、水泵效率87% 轴功率587kw。该水泵设计参数与135MW机组循环水系统参数基本吻合、运行效率高。对100多台G48Sh水泵进行抽样检测，实际运行效率为84-88%；常规48Sh-22水泵运行效率只有60%。 水泵配用电动机采用双极数、双转速的核心技术，增加了循环水系统运行调节灵活性。根据凝汽器冷却水量随季节变化、随抽汽量改变，自动调整电动机极数与转速，同时改变输出功率与水泵供水量。一台G48Sh水泵高转速运行比二台48Sh-22并联水泵每小时多供水量3000吨；一台G48Sh水泵低转速运行电动机输出功率可以从947KW调整到587KW，电动机功率降幅达37%，其节能效果非常明显。因为循环水系统除了夏季水泵高转速运行外，其他季节基本上可以低速运行，按照年运行时间7200小时计算，每年每台水泵可节省电量230万度。按照电厂厂用电价0.2元/度计算，单台循环水泵每年节约电费大约为40万元左右，按照10-15年回收年限计算，单台循环水泵节约电费高达400-600万元，对于安装几台节能型循环水泵的电厂，其经济效益非常可观不可小视，这也是许多电厂节能技术改造的一个发展方向。而常规水泵配用电动机是固定不可调的，一定的转速所对应的输出功率是不变的。单台高效节能型循环水泵比等容量常规SH系列离心水泵价格高15-20万元，这部分投资费用只须电机低速运行很短时间即可收回全部成本。 高效节能型循环水泵的引入可以优化系统水力条件，加宽了水泵高效区段适应范围，有效地提高水泵工作效率；改变了一台汽轮机配二台等容量水泵常规设计理念，提出了一种新的水泵配置来满足汽轮机的变工况运行要求，本体结构采用卧式泵壳设计，厂运行、检修非常方便。 山东十里泉电厂(2×125MW)循环水系统原来配备了4台同型号48SH-22水泵运行，确实存在水泵供水量不足、效率低、经济性能差。1998年10月将其中的4#水泵更换成G48SH水泵，投产后电厂委托电力试验研究所进行了水泵性能测试，在高、低转速时运行效率分别高达87.78%与86.11%，比未改造其他水泵效率分别提高28.26%和26.5%，耗电量明显减少。 广东云浮电厂(2×125MW)也是配备了4台同型号循环水泵48SH-22。夏季3台水泵运行，其他季节2台运行。因为循环水流量不足、效率低，将其改成G48SH水泵，投产后委托广东电力试验研究所对水泵效率进行检测，新泵高转速时实际流量16537t/h、运行效率87.78%、电动机功率1002KW；新泵低转速时实际流量13080t/h、运行效率为86.12%、电动机功率646KW。水泵与机组运行工况吻合。原水泵实际流量14400t/h、效率59.62%、电动机功率1089KW；最高效率70%时流量为11540t/h，水泵与机组运行工况不符。高转速时新泵比旧泵供水量大2137 t/h、功率低87.7KW、效率高28.16%；低速时新泵在供水量相同情况下，单台水泵每小时可以节省443KW，节能效果显著。 结论 任何新技术的推广都需要一个认识过程, 高效节能型循环水泵的最大特点是节能、工作效率高，值得在全国推广。但是它是否适合所有地区、所有135MW机组的运行还需要更多的实际应用证明，需要因地制宜的选择。 推广高效节能型循环水泵不仅涉及到电厂循环水泵的配置、水泵备用与水泵运行费用问题，而且关系到水泵与汽轮机运行的联锁、控制问题等等，尤其在长江边建设取水泵房必须谨慎选择，高效节能型循环水泵的几何尺寸较等容量水泵大的多，对江边取水泵房而言，设备及设备运行费用不及取水泵房结构费用与施工费用，特别是水源枯水位与最高水位相差较大的时候，取水泵房几何尺寸的任何变化对工程造价的影响是非常大的。
热能动力工程可以写电厂热能技术，锅炉余热利用等等。开始也不会，还是上届师兄给的文方网，写的《孤网方式下汽轮机系统建模仿真及稳定控制研究》，很专业超临界汽轮机及其调速系统建模及其参数辨识塔式太阳能吸热器的热工数值模拟大型异重循环流化床垃圾焚烧电厂监控系统的开发与研究大型循环流化床垃圾焚烧电厂热工监控系统的研制及产品化冷却塔中沟槽填料上冷却液膜的流动和传热特性研究太阳能热动力系统储热复合材料的制备与试验研究太阳能定压加热发电系统的研究电厂热工控制系统备件消耗预测研究大型汽轮机组全工况运行热经济性在线分析燃煤发电厂褐煤干燥系统的集成分析电厂热烟气干化污泥过程中SO_2吸收的研究先进控制方法在电厂热工过程控制中的研究与应用基于热泵技术的MEA法CO_2捕集系统模拟分析滑动弧放电等离子体处理挥发性有机化合物基础研究川东北地区天然气资源特征与可持续发展研究CaO吸附CO_2能耗特性及热集成研究火电厂热工设备效能评价方法与系统锅炉汽温对象逆动力学模型及其应用多变量预测控制器在200MW火电机组主汽温控制系统中的应用研究新型Cu/SAPO-34分子筛催化剂NH_3-SCR低温反应活性位研究及其水热稳定性能探讨电厂热力系统图形模块化动态建模基于Bi2Te3热电材料的低温废热回收利用研究Cu-Ce改性USY分子筛的低温NH_3-SCR性能的研究沧东电厂电水热联产生产运行方式分析与评价AP1000电厂状态参数不确定性对LBLOCA影响的量化分析火电企业技改项目投资效益后评价及应用神华集团节能环保对标体系建设研究新颖外燃式燃气轮机循环与特性研究AP1000先进核电厂大破口RELAP5建模及特性分析应用吸收式热泵提高热电厂经济效能研究
区域供热管网设计与节能技术应用研究的意义在于，能够通过合理的管网设计和节能技术，使区域供热能够高效便捷地服务于更大的范围，而不仅仅是服务于当地社区，从而大大降低供热成本，提高投资回报率，发挥节能节电的作用，促进经济社会的可持续发展。
区域供热管网设计与节能技术应用研究的意义非常重要。它可以帮助改善供热系统的效率，降低能源消耗，减少环境污染。此外，还可以提高供热系统的可靠性和安全性，从而满足用户的需求。通过研究，可以提出合理的设计方案和节能技术应用，从而提高供热系统的效率，降低能源消耗，减少环境污染，提高供热系统的可靠性和安全性，满足用户的需求。
能源是国民经济发展的物质基础，电能是在各行业中应用最广泛的一种二次能源。目前由于我国经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，促使用电设备的增长速度超过发电设备的增长速度，造成能源短缺，电力供需矛盾十分突出，严重影响我国经济的可持续性发展和节约型社会的建设。供热企业是耗电大户，各种水泵、风机都用电。如果系统设计不合理，设备选型不当，很容易造成电能的大量浪费。因此，为消除用电过程中电能的浪费现象，提高电能的利用率，必须采取技术上可行、经济上合理和不影响环保的一切节约电能的技术和措施，合理有效地利用电能源。经调查，造成电能浪费严重的局面有以下几个原因：1、因循守旧的不合理设计、选型习惯造成电能浪费一些设计人员或供热企业的工程技术人员因循守旧或生搬硬套对一些基本理论认识不清，不加分析、不加研究地按习惯做法搞设计。同时还存在着保守的心理，因为怕担责任，总是把用电设备选得很大，造成了错误设计、错误选型，使供热系统或用电设备白白浪费了宝贵的电能。例如：多泵并联或扬程偏高的问题依然存在。2、热力站内照明灯具安装位置及选型不合理等，造成了不能很好的利用自然光源，而导致的站内长明灯的现象，从而使浪费了电能。3、不合理的技改措施造成的电能浪费一些工程技术人员在供热系统运行过程中出现技术问题而影响供热质量时，不做认真分析，找出问题所在，抓住主要矛盾，而是凭经验、凭感觉采取了盲目更换或增加用电设备的方法。虽然使问题有了一定程度的改善，却增加了运行成本，进一步浪费了大量的电能。例如：热网水力失调，不去调网，却增加循环水泵台数或更换大泵。4、运行管理不善及错误的认识造成的电能浪费还有一些其它原因，如对水处理设备的作用认识不够或运行管理不到位，造成水循环阻力增加等，都对电能造成了浪费。另外，如错误地认为电费只占供热成本的一小部分，不用计较等等。由以上的情况可知，供热系统的节电潜力是非常大的，必须引起充分的重视。热力站作为供热系统中的一个中枢环节，供热管网是连接热源与热用户的热量分配、调节的重要环节，必须从它们的设计、施工、运行管理以及技术改造等方面进行全方位分析、研究，找出主要矛盾，从而采取综合措施，达到最大程度的节约电能。一、供热节电首先从设计入手（一）采暖热指标合理选定是节电的基础采暖热指标是城镇供热规划设计与建筑供热设计中一个重要的经济技术评价和控制指标，是确定集中供热系统热源规模的主要依据，一般多用面积热指标表示，即单位时间内对单位建筑面积的供热量。热指标的大小直接影响着供热系统的运行效益，如热指标偏大，会使设备和管网的容量偏大，增大了建设投资，增加了运行成本，从而降低集中供热系统的经济性；如热指标偏小，将难以满足用户的使用要求，达不到供热效果，影响社会效益。在集中供热系统的运行管理中，热指标又是各种量化控制的基础。当热指标偏大时，设备的运行处于低负荷比的状态，热效率和管网输送效率会大大降低，设备的供热能力不能充分发挥，特别对于蒸汽供热管网能源利用效率更低，不利于节能。因此对于已有的集中供热系统，合理确定其采暖热指标可充分挖掘已有设备和管网的供热能力，在不增加热源和扩建管网的基础上，达到扩大供热面积的效果。目前我国建筑节能发展正处在第三阶段，即建筑总节能要求达到65%，同时要求2020年建筑能耗达到发达国家20世纪末的水平。而当前的各类采暖居住建筑既有节能标准为30%的，也有节能标准为50%的，而新建采暖居住建筑执行的是建筑节能65%的标准。同时，城市居民生活水平的不断提高，对所居住房屋的装修也使得建筑物的采暖热指标发生了很大变化，建筑节能状况纷乱复杂。因此，在设计中采用以往设计规范中给定的采暖热指标是不合理的。这需要供热行业的设计人员和工程技术人员通过维护结构测试法和采暖系统测试法，结合供热计量技术对采暖建筑热指标重新进行核算，为不同类型建筑确定合理的采暖热指标。（二）热力站循环水泵正确的选型和安装是节电的当务之急在水泵的选型与安装上，目前普遍存在着一些不合理的地方，许多时候不依照水力计算，而是死套所谓的规定，并层层加码或参照别人的设计、以前的设计，甚至在错误的理论指导下确定泵的型号。因此，在水泵的问题上存在大量的电能浪费。主要问题有：1、泵扬程偏高、与实际需要相差太大循环水泵扬程过高既造成了电能浪费，有时还使泵在超流量工况下工作，使电机过载，不得不在关小水泵出口阀门的状况下工作，进一步造成了电能的浪费，可以使电耗超过实际需要的三倍以上。如某一种水泵流量为100m3/h，当扬程H=12.5m时，水泵功率N=5.5kW；扬程H=20m时，N=11kW；扬程H=32m时，N=15kW；扬程H=42m时，N=22kW。造成水泵扬程偏高的原因一般有两种：（1）错误地把楼房高度加在循环水泵的扬程中这是错误认识造成的。一些人错误地把采暖系统的楼房高度，作为选择循环水泵扬程的依据。他们把循环水泵的作用和补水定压泵的作用混到了一起，不知道循环水泵的扬程只是用来克服采暖系统的循环阻力，而补水定压泵的扬程是维持采暖系统所需静水压强。循环水泵的扬程不应负担楼房的高度。那些把热力站的循环水泵扬程定为32m甚至40m的就是这种情况。（2）设计人员的保守心理和习惯的后果这是设计人员不良的设计习惯造成。一般的设计人员都存在着保守的心理，认为所选的设备各方面的参数大一些总比小了好，这样不会出问题。而很少去考虑怎样做才能更经济、更实用，怎样做才能使自己的设计水平有所提高，怎样做才能使这方面的技术更进步、更先进。而且有的人一直墨守成规，或不加思索、不加研究和鉴别地去参考别人的设计，或随着大多数状况走，这样可不动脑，可少犯错误。这样在选择设备时就会死搬规程，或层层加码，最后再乘以一个安全系数，使所选水泵的扬程超过实际很多。不但造成了大量的能源浪费，而且往往给运行带来很大困难。若不关小出口阀门，电机就会超载，同时关小的阀门又增加了系统的阻力。（3）循环水泵出口取消止回阀在给排水系统中，给水泵或排水泵出口设止回阀是必要的。因为这些系统都是开式系统，都是把水由低处往高处送，或者把水从低压处送往高压处。停泵时如果没有止回阀，则水会倒流。而供热系统是一个闭式系统，循环水泵的作用是克服网路的循环阻力，使水在网路中循环。当水泵停止工作时，水泵两侧的压强相等，不会作反向流动。因此安装止回阀只会增加网路的阻力（经实际检测安装止回阀可增加1~3mH2O），无谓的消耗电能，没有任何作用。因此，换热站的循环水泵出口都可不设止回阀。但间供系统的补水定压泵和直供混水系统的混水泵，同补水系统与给水系统一样，出口应设止回阀。另外，建议对于多台水泵并联运行的无人值守热力站，建议泵出口暂时保留止回阀，以保证当某台水泵因突发故障而停止工作时能够及时关闭隔离，防止因发现不及时，导致站内长时间形成小循环而影响供热效果。（4）改多台水泵并联运行为单台水泵运行许多设计者都习惯为热力站选择二开一备、三开一备，甚至多开一备的方式。形成这种习惯的主要原因是：许多人错误地认为，水泵并联后的流量就是各泵铭牌流量之和。而实际情况是并联后的流量一定小于铭牌流量之和，因为，水泵的流量取决于并联特性曲线与管网特性曲线的交点。由循环水泵的并联工况可知，单台泵运行效率要高于多台泵并联运行。并联会造成电能的巨大浪费。合理的设计是在每种工况下都是单台泵运行。（5）水泵变频器合理的选型、安装是节电的重要手段自20世纪80年代被引进中国以来，变频器作为在节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。目前，随着大规模集成电路和微电子技术的发展，变频器技术已经发展为一项成熟的交流调速技术。变频调速器作为该技术的主要应用产品经过几代技术更新，已经日趋完善，用在热力站水泵调速控制系统中具有软启动功能，操作方便，减少了对电网的污染，节约能源。变频器在换热站中的节能应用变频器主要由五部分组成：整流回路、逆变器、控制电路、制动组件和保护回路。变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比关系，通过改变电动机的工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交—直—交电源变换技术，集电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。异步电动机的转速N与电源频率F、转差率S、电机极对数P这3个参数有关，即：N=60F（1-S）/P变频调速是通过改变电源频率F来调节电动机转速的。可看出N与F之间为线性关系，转速调节范围宽，不存在励磁滑差和阀门节流作用等带来的功率损失，达到节能目的。传统的流量调节通过改变阀门或挡板开度来实现。这种情况下，电机总是处于全速运行状态，但实际上机组负荷需要不断调整。因此，这种方法存在严重的节流损耗、对于泵，由流体动力学理论可知，流体流量与泵的转速一次方成正比，由公式：Q=Q0N/N0其中：Q0，N分别表示流量和转速。泵的转矩与转速一次方成正比，而其功率P则与转速三次方成正比，即：P=P0（N/N0）3上述各式中脚0均表示额定工况参数。转速减小时，电机的能耗将以三次方的速率下降，因此变频调速的效果非常显著。变频调速技术分析及水泵的节能控制在变频器的使用中，由于对变频器的选型及使用不当，往往会引起变频器不能正常运行甚至引发设备故障，造成不必要的经济损失。变频器的选型应满足以下几个条件：电压等级与控制电动机相符；额定电流为控制电动机额定电流的1.1~1.5倍；根据被控设备的负载特性选择变频器的类型。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：
1．概述天津市热电公司集中供热热水管网(以下简称热水网)以天津市第一热电厂为热源，一级网管网总长度66．4公里，总供热面积达308万平米。热水网供热型式为间连供热，共有间供的热力站：322个。主干线可分为水网南干线及水网北干线，管网拓扑结构平面图如下图所示：图1天津热电公司管网拓扑结构平面示意图多年的实际运行调节表明，该热水网的特性如下：1)热力站数量多，一次网调节难度大虽然热水网总供热面积约300万平米，并不算多，但热力站总个数即达300多个，平均每个热力站供热面积不到1万平米，如此众多数量的热力站在国内极为罕见。这种热水网中热力站对应的建筑个数较少，二次网调节难度低，但在一次网中，由于热力站数目众多，热网大惯性、大耦合、稳定性差等特点，加之某些热力站体制和管理上存在的问题，使得一次网调节难度很大，技术含量要求高，管理也较为困难。2)管网脉络分明，供热区域清晰整个热水网可分为南干线、北干线两条主干线，以及电厂出口区域、北干线区域和五大道区域三大区域。管网脉络分明，供热区域清晰。3) 主要管道管径较粗，阻力消耗小热水网中，主要管道管径均较粗，与之相应管道阻力消耗也较小。如在五大道区域内，除DN300管道外，主干线、枝干线的管道比摩阻一般在10pa／m以内，这就使得五大道区域内除重庆道外的各热力站的资用压头相差不大，供热效果接近。2．问题的提出2．1运行中的失调现象追求热力工况稳定，既不发生水平失调，也不出现垂直失调，使得各供热房间室温均匀一致，是供热系统运行调节的重要目标。由于热水网热力站数量极多，且其中公建热力站占绝大多数，公建热力站运行年限较长，设备大部分老化，管理也相对困难，这给运行调节也带来了很大的难度，催生了“大温差、小流量”的运行方式，使得热水网实际运行工况严重偏离设计工况。》 设计工况为：一次网设计供回水温差为30℃，设计流量4300T／H；》 实际运行[况为：实际一次网供回水温差均未超过20℃，严寒期热水总流量为6000T／H左右。近几年来，热电公司热水管网的运行方式一直是“大流量、小温差”的运行模式，热源厂热网循环水泵(二用一备)二台泵满负荷运行，热水总流量约6000T／H左右，运行工况严重偏离设计工况，水力工况严重失调，供回水温差在最大热负荷下也未超过22℃，按以往运行经验，二大供热区域中，电厂出口区域供热效果最好，其次为北干线区域，最差为五大道区域，五大道区域内最差为重庆道区域(由于马连道瓶颈的影响，如图1所示)。流量比在1．2以上的热力站一般分布在电厂出口区域，流量比在1．0—1．2之间的热力站一般分布在北干线区域，流量比在0．8以下的一般分布在五大道区域。出现这种现象的最主要原因是热网运行调节不到位，没有完全建立管网的温差和压差，近端回水温度高、温差小而过热，远端回水温度低、温差大而较冷。大流量的运行方式，并不能从根本上消除系统的水平失调问题，即各用户热量分配不匀的问题并没有解决。根据管网实际运行数据，热水网实际运行中管网水平失调度为21．4％(调节较好的管网在8％一15％左右，采用自动监控系统的管网在1％一5％左右)，水平失调较为严重。2.2“大流量小温差”的危害“大流量小温差”这种运行方式的本质是通过增大管网流量的方法，来减小近端换热器的散热能力和增加远端换热器的散热能力，从某种程度上能够缓解热力工况的失调，但它有很大的局限性，如相应的能耗很大，系统流量增大得越多能耗越多。在大流量的运行方式下，系统运行调节存在如下一些缺点：1)平米耗电量大大流量运行方式是通过增大系统流量实现的，泵轴功率和水泵的流量成三次方关系，流量每增加25％，泵耗即增大一倍，因此大流量运行方式是以电能的极大消耗为代价的，导致供热系统平米耗电量大；2)平米耗热量大由于无法无限制的增大流量，因此通过大流量的运行方式往往还不足以消除用户冷热不均的现象，系统中仍有冷点存在。此时，往往需要提高系统的供水温度，来增加末端用户的平均室温，从而改善供热效果，这是以热能的消耗为代价的，导致供热系统平米耗热量大；3) 降低了系统的可调性流量越大，将使得系统调节性能越差，末端热用户难以达到要求的理想流量，这是因为系统要求的输送能力超过了循环水泵所能提供的最大扬程。一级管网在“大流量、小温差”工况下运行，造成大网水力工况失调严重，用户冷热不均现象非常明显，各个热力站换热设备不能按额定参数运行，使得二级管网更加偏离设计工况，造成恶性循环。因此提高热水管网经济性，提高管网的输配能力，提高供热质量，节能降耗，同时为满足热水管网供热负荷的发展需求，该热水管网运行工况的改变迫在眉睫。3．解决问题的方法大流量是一种落后的运行方式，应在运行调节中不断摸索经验，逐渐改变落后的运行工况，建立管网运行的温差和压差，接近设计工况，促进供热系统设计和运行的良性循环。我公司于2006年采暖季进行了大规模的全网调节工作，由于管网自动监控系统尚未在热水网完全建立，目前调节仍然主要依靠人工调节。因此在调节工作中的技术分析和管理工作显得尤为重要。3．1运行的理论指导我公司首先通过反复的水力计算，得到各热力站的设计流量及资用压头，并测量我公司主要采用的流量调节阀门的特性曲线，由此计算得出了各站阀门指导开度如下图所示：依据此计算结果，在热水网中，采用定流量调节方法的阀门可设定流量值，采用定压差调节方法的阀门可设定压力值，采用流量调节阀的热力站可通过调节阀门开度实现热力站的初步调节。实际运行中，由于及管网主线、枝干线及其它相关阀门开度的影响，以及计算中各热网元件的阻力特性偏差，会与指导值有些出入，仍需细调。3．2．实施办法如前所述，完成300个热力站的调节工作较为繁复，实施办法是否可行也是调节工作能否正常推进的关键。本次调节实施办法如下：1)分阶段、有计划的进行调节重要分为三个阶段，试验阶段、初调阶段和细调阶段。试验阶段在2005年采暖期末进行，主要目的是对热水网进行了实验性的运行方式的改变和管网特性研究工作。在通过前期的管网、用户大量试验性工作的前提下，电厂关闭一台循环泵，流量从6000吨每时下降到4800吨每时，当时，北线的滨江道支线末端、河北路支线末端、新华路末端供回无压差南线的津汇支线末端、五大道末端基本没压差，这些没压差的站当时供水温度较正常温度少5、8度。根据这次试验，我们基本把握了热水网的主要特性。初调阶段在2006年采暖初寒期进行，按照流量分配比例的原则进行。我们对掌握的300个换热站及管网状况的数据进行认真分析，确定了改变运行方式的努力方向，重新计算并确定了所有300余个换热站及南北干线所需流量的配比，并把所有用户分为三类，一类为过热站为93个，作为首批调整换热站，二类温度适中的82个换热站为观察站，作为第二批调整换热站，其余为第三类换热站。每次调节都按过热一适中～不热的三类换热站顺序进行，尽可能的降低了系统耦合特性的影响，从而使得调节朝着正确的方向进行。细调阶段，通过试验阶段和初调阶段后，整个热水网网络的流量工况基本建立，而细调的工作主要针对耗热量较大、换热效率较低等原因造成的特殊类热力站进行。主要原则为依据各热力站的温差进行调节。2)科学的理论指导、多种试验工况并行在整个调试阶段，每次调节均采集了大量的数据，并根据这些数据进行分析、比较，以确定下～次调节的方案，如此使得每次的调整方案均详细周到，调节手段以及调整方法有科学依据。同时在调试方案中还准备了南干线不同情况下采取环网运行、枝状管网运行的两套运行方式，北干线枝状管网运行的运行方式以及每一个支、干线阀门的启闭状态，均有明确的、详细的调整目标。3)准备工作完备，使得调节得以顺利的整体推进在今年的调试中，我们采取了抓住典型，对重点户进行重点分析，消除缺陷，扫除调整障碍。例如金皇大厦DN200的一次流量调节阀，以前从来没有调整过，原因为调整竿的阀帽由于长时间没动锈死，阀帽又粗，得用至少需要800以上的管钳子才内能卡住阀帽，别说检修班，就是外委队伍也没有如此大的工具，且阀门为国产阀门没配有专用调整工具，致使该站供回水温差最高只有5～6度，今年夏季，我们克服种种困难，把阀门修好又自制了专用调整扳子，经过对该站的多达5次的调整，使得该站的一次供回水温度达到25度以上，原先全开25圈的阀门调整到5．5圈，并帮其查出该站以前由于过流掩盖的高低区流量分配不均等问题，说服其在高低区加装调节阀，得到用户的理解和认可，还对吉利、海司航保部等5个站的流量调节阀进行检修。早在今年夏季我们除了对换热站设备进行改造外，还对管网存在的问题进行消缺，如对南通里、港建里、l_二次网进行改造；对崇仁里、南通里等片进行分户系统改造，消除了户内、二次网隐患，收到及好的效果，拆改了因暖气管年久结垢造成部分户内暖气多年不热的现象，回收了暖气前欠的绝大部分热费，避免了用一次大流量掩盖二次存在的缺陷。3．3．全年运行结果2005年采暖季和2006年采暖季供回水温度变化曲线如图所示：图42005年采暖季和2006年采暖季供回水温度变化曲线从图中可以看出，2006采暖季我们通过将热水管网流量控制在5000T／H以下，在相同热负荷的情况下，提高一级网供回水温差将近5℃。通过近一个采暖季的运行，运行效果大大好于往年。1、管网出力原能达到6000T／H，经过调整下降到5000T／H，使管网留有对外供热1000T／H裕量，为今后发展负荷提供了技术支持。2、在5000T／H流量运行工况下，管网供回压差增大，使末端资用压头增高，管网趋于良性循环。3、由于今年的成功调整，拉大了一次供回温差，使得换热器换热效率提高了，能充分发挥其能效。4、由于管网调整到5000T／H，电厂供水压力下降O．1MPa，管网泄漏点明显减少，使得管网安全运行可靠性提高。4．结论和建议与前几年采暖季运行参数比较，05—06采暖季我们将热水管网流量控制在5000T／H以下，在相同热负荷的情况下，提高一级网供水温度，供回水温差增加了5℃。通过近一个采暖季的运行，运行效果大大好于往年，具体表现在：1)水力工况失调现象大大缓解。2)冷热不均现象经过供热前期的反复调整，几乎没有出现。3)供热效果好于往年，反映不热的电话大幅度下降。可以看出在趋于“小流量、大温差”的参数下运行，该大型热水管网水力工况更加趋于平衡，供热质量大量提高，同时具有很大的负荷发展潜力。今后我们将对该管网进一步进行调整，在供热负荷增加的同时进一步加大供回水温差使之接近于设计温差，深入挖掘供热潜力，进一步提高管网输配能力，进一步提高管网平衡度，使得该大型热水管网运行模式更加合理规范，更加节能降耗。参考文献：(1)贺平、孙刚、供热工程(M)。中国建筑工业出版社，1993年。(2]E．Я．索柯洛夫．热化与热力网【M】。北京：机械工业出版社，1988
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