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淺談集中供熱領域中機械自動化的應用

發布時間:2021/02/26 15:53:40     作者:本站
在現代化城市發展中,城市基礎設施和服務設施建設成為衡量城市發展水平的重要標志,也是提高城鎮居民生活品質的重要保障.集中供熱系統作為城市發展過程中的重要基礎設施,其發展水平直接關系到對城鎮居民和企事業單位的供熱效能.隨著科技的發展和工業技術的進步,自動化控制技術廣泛應用于城市服務設施中,自動化系統在集中供熱中的應用,可以有效提高城鎮供熱水平,促進集中供熱的科學化管理。
一、城市集中供熱主要方式及特點
1.熱電聯產
熱電聯產是指發電廠既生產電能,又利用汽輪發電機做過功的蒸汽對用戶供熱的生產方式,即同時生產電、熱能的工藝過程,較之分別生產電、熱能方式節約燃料,經濟性較好,是我國北方地區最基礎、利用最廣泛的供熱方式。優點:技術成熟,管理先進;制熱能力強、品味高、成本低、安全、穩定、環保。缺點:由于熱電廠多位于城區外圍,向城區輸配熱量修建供熱管線,施工困難,投資大;長距離輸送中途熱損失較大;熱電廠機組供熱能力強,基本無備用機組,一旦設備出現故障,受影響供熱面積巨大,容易引發社會問題。
2.區域鍋爐房供熱
指以鍋爐房作為熱源在某個特定區域內進行集中供熱。按能源種類分為燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、電鍋爐、生物質鍋爐、燃油鍋爐等。優點:可根據熱負荷狀況量身設置,供熱范圍可大可小;建設周期短,供熱設施建設造價低、工期短,易于與城市建設同步進行,能夠做到同時規劃、同時設計、同時施工、同時使用,有利于加快實現城市集中供熱。缺點:燃煤鍋爐建設環保要求高,自身發展受政策影響較大;其他能源鍋爐制熱能源成本較高,經濟性較差。
3.熱泵類供熱
該類供熱項目一般通過熱泵技術,以電能、蒸汽或燃氣作為驅動能源,將低品位工業余熱(30℃以下)、生活污水、空氣、淺層地熱等低品位熱能進行收集,提取熱量用于城市供熱。優點:政策支持,節能、環保,運行成本較為經濟。缺點:初投資較大,供熱品味一般較低,不適于長途輸配,對用熱建筑供熱方式(宜采用地板輻射采暖或空調采暖)、建筑圍護結構等有一定要求。
二、城市集中供熱系統中存在的問題
1.集中供熱工程中的設備和監控存在不足
集中供熱系統在我國實施已經有多年的歷史,時至今日,很多的集中供熱系統所使用的設備都已經出現了老化,在功能上也顯示出了明顯的不足,有的地區還存在供熱設備短缺和質量等問題,這就使得在供熱需求量逐漸增大的形勢下,出現了越來越多的供熱管道漏水問題。同時,針對此類問題,供熱系統中還缺乏有效的監控措施,這就使得問題很難被發現,一旦出現事故也很難進行及時有效的處理。此外,還有用戶私自偷用供熱系統管道中的熱水,時間長了難免會降低供熱管道的實際水力狀況,生銹腐蝕情況加劇,生銹被氧化后也會脫落到管道中,這樣又會形成堵塞,進一步損害供熱系統的正常運行。
2.熱能浪費問題依然存在
在集中供熱系統下,熱能浪費問題依然存在。主要是由于收費制度存在缺陷引起的,當前我國供熱的收費標準是按照面積來收費的,由于單一的收費標準,對于使用熱能的居民而言,大多數就不會考慮節能,當冬日里供熱溫度過高,可能就會開窗散熱,甚至還有人從供熱管道中取水。供熱系統對于這種行為又是無能為力的,無法通過有效的措施進行約束,包括居民外出時間也無法對其室內供熱進行調節,這就會產生很多的熱能浪費。雖然大多數的城市和地區都是在采用集中供熱,但是在供熱方式上卻存在不同,有些地區的供熱系統還較為分散或者較為落后,有的在節能技術應用上還沒有相應的注重,都是產生熱能浪費的重要原因之一。
三、自動控制技術在集中供熱節能方面的具體應用
1.對供熱水溫的調節
通過觀察供熱水溫的計算公式中,可以發現在一定的時間范圍內, 用戶的室外平均溫度與供熱水溫存在著某種對應的函數關系。對于現在供熱系統中采取的自動化控制設施可以極大地控制供熱水溫,這種調控方式既簡單,又穩定,并且具有管控周期短的優點。因此, 這種調控方式廣泛地應用于階段性的熱力站中。然而,隨著對其使用頻率的增加,這種調控方式也暴露出了很多的缺陷,比如在固定溫度的室外環境下,一旦單位時間內的水流量發生變化,其供熱水溫就會立刻發生變化。此外,供熱體系給大家帶來便利的同時也存在一些弊端,如它有較大的惰性,有時甚至會出現時間上的滯后性。在對儀器正確設置的情況下,要特別注意水的單位流量,還要防止對儀器造成的碰撞等不良現象,使得已經設定好的數值出現不必要的跳躍情況,對于這個供熱系統的工作是相當不利的。
2.對供熱用戶室外溫度的管控方式
從能量守恒定律來考慮,在外界環境一定的情況下,如果不計在輸運過程中能量的損耗, 那么輸出的熱能應該與最終提供給用戶的熱量是相等的。然而,這種情形只是一個理想狀態,在實際過程中是不可能得到保證的。經過對最終輸送到每個用戶的熱量的計算,可以發現如果想要使供熱量為一個特定的數值,就必須嚴格把控用戶的室內外溫度對供熱量的影響作用。因此,在自動控制體系中,需要在控制室外溫度上采取相應的措施,保證供熱的管控,例如,可以采取室外溫度與供水溫度共同調節或者分段更換水流量的辦法來進行控制。
3.有效降低損耗
通過對供熱熱能的集中處理措施,使得管網水資源的控制管理得到改善,讓取暖要求做到按需取量,這可以改變用戶的供熱問題。使非自動調節的弊端得到改善。這樣可以減少人力資源浪費,讓工作變得更加簡單易;還可以提高工作效率,尤其有利于環保,可以避免對水、電等資源的浪費。 通過在換熱站加入對可變頻水泵的使用,使得水泵儀器的頻率實現了全面自動化的效果,不僅可調節范圍比較廣,還能夠持續保有需要的頻率,具備良好的運行效能。
4.對單位時間內的水流量的調節方式
(1)定壓差調節模式
顧名思義,這種調節模式是把用戶網管道的壓力差作為調控對象,再結合變頻循環水泵的旋轉作用下,使得管口的壓力差保持在特定的范圍內。在具體的供熱系統中,這種調節模式的使用是相當普遍而又便捷的。這樣就更加有利于自動化的集中供熱,大大地提高了資源的利用率。
(2)分階段改變單位時間內的水流量
在具體的供熱過程中,需要結合不同的氣候特征來進行適度的熱量輸運。在實際的供熱條件下,一般可以劃分為供熱的初期、中期以及酷寒期這幾個時期。根據每個時期氣候不同的特征,采用循環水泵與指定的水流量調控儀器相結合的方式對用戶進行供熱。這種針對具體不同的氣候特征供應相應的熱量的措施,一方面能夠保證用戶的供熱需求得到極大的滿足;另一方面還可以有效地緩解部分地區水、電等資源緊缺的現狀,是極其有利的一個供熱系統。在用戶的實際使用中,還會存在供熱高峰期的現象。那么,在如今的分階段供熱過程中,就充分考慮到了這一問題,可以對相關的儀器設置特殊的時間段,盡量保證用戶對熱能的充分需求量。
結語
自動化控制技術的應用要確保集中供熱服務質量,然后通過控制能源的消耗,實現節能目標,才能真正實現自動控制技術的意義。隨著現代社會地不斷發展與更新,為更好地實現對資源的有效化、合理化利用,在集中供熱系統中應用自動控制技術,提高集中供熱的自動化水平,有利于更好的滿足社會對供暖的需求,在實現節能降耗的前提下達到企業經濟效益的最大化,有利于供暖企業的可持續發展。



        
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