人工智能采暖系统节能模式.docx
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人工智能采暖系统节能模式
人工智能采暖系统的节能模式
一、按热源种类区分采暖系统有:
热电厂高压蒸汽换热器供热的一二次采暖系统
电厂低真空蒸汽换热器供热的采暖系统
地区燃煤、燃气、燃油锅炉房供热的一二次采暖系统
燃煤、燃气、燃油锅炉直供的采暖系统
各种工业废热供热的采暖系统
深层地下热水供热的采暖系统
地源热泵、空气源热泵、污水源热泵供热的采暖系统
集中空调机组供热的采暖系统
二、采暖系统的管理模式:
国内各种各样采暖系统,以是否采用《采暖锅炉换热站智能化管理》软件管理来界定有:
采用者为人工智能管理模式。
非采用者为经验管理模式。
三、人工智能采暖系统的能耗管理
各种热源的采暖系统是要消耗热能和电能的。
采暖系统能耗管理,主要是用热、用电的管理。
用户热需要量,各种热源热供应量及循环水泵耗电量,在人工智能采暖系统的工作平台上,提供准确量化数据。
依据这些数据对采暖系统运行管理。
人工智能节能模式热的管理时,控制各种热源准确生产出系统需要的热量,控制外管网向各热用户精准送达所需热量。
从而将热源供热量过多产生的热量浪费、热网不平衡产生的热量浪费等浪费能耗降低到最低。
人工智能节能模式系统用电管理时:
在系统运行过程中对能耗过大循环水泵优化升级,将电能耗降低到最小。
人工智能节能模式系统能耗管理时,以精准量化平衡供热以最小热能、电能消耗保证用户规定采暖温度,达到系统整体供热效率最高。
《采暖锅炉换热站智能化管理》软件
是采暖管理实践专家编制的应用程序。
无需自动化数据监控系统巨额投资,瞬间将系统升级为人工智能管理采暖系统。
水泵流量计功能是软件人工智能核心技术,用常规压力表、温度计读数,程序实时提供采暖系统运行热能、电能相关准确量化参数。
据此实现对系统的精准数据化管理。
采暖系统锅炉及换热站实名登录在程序下拉式菜单中,每个供热站个性化的基础资料(如采暖面积、热指标、循环水泵型号等等)为方便用户操作,直接写入该站程序之中。
在下拉式菜单中点击需要管理供热站名,可迅速调出该站系统的工作平台。
工作平台上用于管理业务的功能命令有:
第一:
测定循环水泵流量、工作效率及能耗
第二:
量化系统流量与温差的关系。
第三:
测定系统设计流量及设计阻力
第四:
判定循环水泵选型是否合理
第五:
确定采暖系统设计热负荷、瞬时热负荷和实际供热量
第六:
预测室外日平均温度及系统的热负荷
当日室外日平均温度:
在外温剧烈变化时使用
6日室外日平均温度:
在外温平缓变化时使用
第七:
采暖系统的“流量”调节
1、调压孔板或阀门截流调节:
2、循环水泵的变频调节:
3、更换水泵的调节:
第八:
系统流量调节后的供回水温度
第九:
系统质量调节及质调后的供回水温度
第十:
可视锅炉工作效率测量
第十一:
采暖锅炉小时、每日及采暖期耗煤量的测算
第十二:
可视热网各站供热量平衡调节:
第十三:
:
精度不错的流量表和热量表
任何采暖系统的各种管理操作,平台上均有对应功能命令。
使用的方法是先在电脑上模拟取得系统需要工况数据,后现场人工调节达到系统所需要的工况参数。
如是,实现整个系统全程全面管理。
“大流量小温差”是经验管理模式采暖系统司空见惯的“常态”,其运行巨额电能消耗中70%左右份额是浪费了的。
这是因为对“大流量小温差”电能浪费机理的无知,所以始终把巨额电能浪费当作是正常的可接受的。
例如:
要对“大流量小温差”银川中心供热一次系统循环水泵电耗进行管理,并把该系统打造成节能模式运行时:
在电脑上打开银川供暖工程软件,点击银川中心一次系统,一次网工作平台出现。
输入供回水温度水泵运行等有关资料,再点击水泵运行命令,一次网实际工况即可展现。
四、一次网实际运行情况是:
图001运行实况
一次网用的循环水泵是:
722#循环水泵型号:
从图001运行实况准确得到:
60℃温差一次网设计循环流量为1433.71m3,实际循环流量 3640m3是设计流量的2.58倍。
一次系统设计阻力很小:
一次网实际循环流量 3640m3时,系统实际阻力为942O 。
一次系统设计阻力为:
94/36402×14342=14.582O
一次网高电耗实际工况的形成:
一次网设计循环流量1434m3,设计阻力14.582O。
是人工智能采暖系统给出的该系统技术特点科学结论。
表明该系统是一管径很大阻力很小的系统。
如果循环水泵配套合理该系统能耗应是很小的。
而实际配套循环水泵942O扬程极大,它是设计阻力的6.45倍。
通过模拟,当该水泵单台在该系统上以622O扬程运行时:
扬程2O 流量m3 电机电流A 电机电机
62 2777.23 1208.736 667.334
这个“右偏”工作点水泵效率从额定效率88%降低到69.26%,电机负荷达到电机额定功率的1.06倍。
电机开始升温。
继续模拟,当该水泵单台在该系统上以58.3152O扬程运行时:
扬程2O 流量m3 电机电流A 电机电机
58.315 2867 1226.8 678.9
这个“右偏”工作点水泵效率从额定88%降低到65.9%,电机负荷达到电机额定功率的1.08倍。
电机升温很快将有烧坏的危险。
为保护10高压电机安全降低单台水泵工作流量,迫使2台水泵并联工作。
结果形成一次网实际循环流量达到3640m3,供回水温差只有30℃的“大流量小温差”高能耗状态。
五、一次网节能实施方案有:
①、单台水泵运行节能效果:
图002553叶轮水泵单台运行工况
单台水泵安全高效运行工况的实现:
1、从水泵实际流量是设计循环流量的2.58倍清楚,降低实际循环流量是流量调节的唯一方向。
2、D553叶轮水泵单台运行,目标就是要将一次网流量降低50%,
从而降低循环水泵的电能消耗。
3、要单台水泵安全运行:
就要采取减小水泵进出口阀门开度增加系统主干管阻力。
当系统主干管阻力达到942O时,运行流量达到1820m3。
这时水泵安全高效运行。
单泵运行节能效益:
节能辐度:
Δ(1022.736-548.198)/1022.736=46.4%
节能效果:
Δ(1022.736-548.198)×24×146=1662782
单泵运行时的能耗分布及分析:
单台水泵运行总轴功率:
系统循环流量1820m3系统阻力94 2O运行时:
1820×94/(367×0.88)=529.72 (100%)
系统循环需要的能耗:
系统循环流量1820m3时系统阻力:
94/36402×18202=23.5 2O
系统循环需要的能耗:
23.5/94=25%
23.5×1820/(367×0.88)=132.431 (25%)
阀门阻力的能耗:
94-23.5=70.5 70.5/94=75 %
1820×(94-23.5)/(367×0.88)=397.294
=70.5×1820/(367×0.88)=397.294(75%)
也就是说,单泵运行总轴功率529.72(水泵总扬程942O)中,其中:
23.52O扬程(25%能耗)用于采暖系统水循环,这是有用的。
70.52O扬程(75%能耗)用于克服阀门阻力的,这是浪费了的。
简言之总能耗的1/4是有用的3/4是浪费了的。
总能耗3/4的浪费很有价值。
正是它的“投入”,使系统阻力增加保证了单台水泵高效电机安全运行。
最终实现变两台泵运行为一台泵运行,使总能耗节省接近一半。
虽然单泵总能耗的3/4浪费很有价值,但归根到底还是电能的浪费!
能不能把这一部分能量节省下来?
②、单泵切削叶轮的节能效果
图003470叶轮运行工况
切削叶轮的节能效益:
节能辐度:
Δ(1022.736-415.491)/1022.736=59.37%
节能效果:
Δ(1022.736-415.491)×24×146=2127786
单泵切削叶轮运行时的能耗分布及分析:
当系统循环流量1820m3运行时,系统的阻力为:
94/36402×18202=23.5 2O
系统循环需要的能耗:
1820×23.5/(367×0.82)=142.12 (37.9%)
单泵切削叶轮后阀门阻力能耗:
1820×(62-23.5)/(367×0.88)=232.84(62.1%)
水泵叶轮切削后,单泵工作扬程从942O降低到622O,淨降低322O。
此举效益:
彻底消除单泵运行电机升温烧坏问题。
同时使水泵单台运行总能耗从548.198降低到415.491。
叶轮切削后单泵运行总扬程622O(总能耗100%),其中:
23.52O(总能耗的37.9%)用于系统水循环,这是有用的。
38.52O(总能耗的62.1%)用于克服阀门阻力,这是浪费了的。
38.52O(总能耗的62.1%)扬程的浪费也有价值,正是有它的“浪费”,才使叶轮切削后水泵在高效区工作。
归根到底,阀门上消耗的能量仍然是电能浪费!
能不能把这一部分能量节省下来?
③、新选水泵节能效果
新选水泵的型号:
743#循环水泵型号:
图004新选水泵运行工况
新选水泵的节能效益:
节能辐度:
Δ(1022.736-97.244)/1022.736=90.49%
节能效果:
Δ(1022.736-97.244)×24×146=3242924
新选水泵运行时的能耗分布及分析:
新选水泵运行的总能耗为182O
当系统循环流量1502m3运行时,系统的阻力为:
94/36402×15022=16 2O
系统循环需要的能耗为 :
162O
1502×16/(367×0.78)=83.95 (88.9%)
新选水泵扬程富余的能耗:
22O
1502×(18-16)/(367×0.78)=10.49
=1502×2/(367×0.78)=10.49(11.1%)
新选水泵措施使单泵942O扬程降低到182O扬程,扬程淨降低762O。
此举实现:
⑴.单泵高效安全运行。
⑵.将原来浪费在阀门阻力上的能量(762O)节省下来,使水泵单台运行总能耗从548.198降低到97.244。
新选水泵单台运行总能耗(182O扬程)中:
162O扬程用于系统水循环,这是有用的。
22O扬程用于克服阀门阻力。
也可以说是浪费了的。
22O扬程能耗的浪费是这样产生的:
新选水泵按扬程182O流量1502m3运行,超过一次网设计循环流量1434m3和设计阻力14.582O。
因此导致水泵总能耗增加。
能否把这部分能耗也节省下来?
可对新泵运行采取变频措施一试。
④、新选水泵变频调节的节能效果
图005新泵变频运行工况
新泵变频节能效益:
节能辐度:
Δ(1022.736-89.01)/1022.736=91.30%
节能效果:
Δ(1022.736-89.01)×24×146=3271776
新泵变频运行时的能耗分布及分析:
当系统循环流量1434.1m3运行时,系统的阻力为:
94/36402×1434.12=14.59 2O
系统循环需要的能耗:
1434.1×14.59/(367×0.78)=73.09 (88.96%)
新泵扬程富余发生的能耗:
1434.1×(16.4-14.59)/(367×0.78)=9.08(11.04%)
新泵47.74变频使单泵工作扬程从942O降低到16.42O,淨降低77.62O。
此举实现:
⑴.单泵更高效安全运行。
⑵.将原来浪费在阀门阻力上的能量(77.62O)节省下来,使单泵运行总能耗从548.198降低到89.01。
新泵47.74变频运行总扬程16.42O(总能耗100%),其中:
14.592O用于系统水循环,这是有用的。
1.812O用于克服阀门阻力,这是在阀门阻力上的浪费。
新泵变频运行将一次网总电能消耗从1022.736降低到89.01,相当于把原来电能消耗91.32%的电能节省下来了。
达到这样的节能辐度是不是说一次网再也没有节能空间?
不是的!
第八:
采暖系统可视“流量”调节
一次网按供回水温度115/70℃设计时,温差为45℃;二次网按95/70℃供回水温度设计时,系统温差为25℃。
实际是:
一次网供回水温差远小于45℃,二次网供回水温差也是远小于25℃,甚至只有10℃左右。
很明显这种现状实质是总循环流量失调所致。
“流量”调节的根本意义:
就是消除总体流量失调,把一、二次网循环流量调到设计值。
提高供回水温差提高水泵工作效率降低电耗。
“量”调节的方法有:
1.调压孔板或阀门截流调节:
工程实例1:
青年号锅炉房:
运行的循环水泵是:
实际运行的工况是:
实际流量1120m3是设计流量399m3的2.806倍。
是典型的“大流
量小温差”高能耗运行状态。
在系统主干管上安装调压板或减小主阀门开度的节流调节,实质是增加系统总阻力迫使流量减小。
当总阻力增加到46.782O时,也就是循环水泵的进、出口压力差值达到46.782O(水泵的实际扬程值)时,系统的流量降到399.19m3。
该项节流调节的节能效果是:
(130.79-102.25)/130.79=21.8%
第九:
流量调节时系统的供回水温度
系统流量调节前运行的工况是:
图片
图004流量调节前工况
系统采用降低变频流量调节后的工况是:
图片
图005流量调节后工况
在供热量不变系统总体流量调节时,只是系统供回水温度发生变化。
总流量调节前总流量调节后
水泵运行频率:
48.0343.06
系统运行流量:
1286.141152.25m3
系统供水温度:
6971.67℃
系统供水温度:
4646℃
系统的温差为:
2325.67℃
第九:
流量调节系统供水温度
系统流量调节前运行的工况是:
图004流量调节前工况
系统采用降低变频流量调节后的工况是:
图005流量调节后工况
总体流量调节时:
在供热量不变的情况下循环流量变化时,系统供回水温度均发生变化。
为便于直观掌握温度变化情况:
程序设定流量变化时回水温度恒定。
流量增大温差减小供水温度降低,流量减小温差增大供水温度提高。
总流量调节前 总流量调节后
水泵运行频:
48.03 43.06
系统运行流量:
1286.14 1152.25 m3
系统供水温度:
69 71.67 ℃
系统供水温度:
46 46 ℃
系统的温差为:
23 25.67 ℃
流量调节的方法是:
1、运行系统流量调节前的工况。
2、需要调节的流量在《水泵流量》下第二行文本口中输入,单点下拉式菜单中《量调水温》命令就可完成。
供水温度自动变化。
第十:
质量调节供回水温度及温差
采暖系统“质量”调节:
就是在循环流量不变情况下,改变供热量调节系统供回水温度。
例如 图006所示乌伊岭“质量”调节前供热工况是:
瞬时热负荷为25.786。
这个值就是系统用户此时需要的供热量。
实际的供热量是36.5553。
供热量明显偏大。
“质量”调节的目标是保证“不大不小”足量供给用户这个热量。
质量调节前运行的工况是:
图006质量调节前工况
《民用建筑节能设计标准》指出:
对于是节能建筑群采暖系统:
外网管路供热效率是90%,就是说从热源到用户途中有10%热量损失。
对目标用户的供热量应增加10%富裕量。
对于是非节能建筑群采暖系统:
外网管路供热效率是85%。
就是说从热源到用户途中有15%热量损失。
对目标用户的供热量应增加15%富裕量。
对于节能与非节能混合采暖系统,外网管路供热效率及对应的热量损失应按各系统所占比例合定。
对目标用户的供热量应增加合定后的富裕量。
如果系统还存在外网平衡失调时,还要额外考虑一定的富裕量。
本程序中质量调节时的供水温度,是按《外网供热量按瞬时热负荷1.2倍》考虑的。
外网供热量按瞬时热负荷1.2倍考虑时,需要供热量为30.9432。
实际供热量是:
36.5553
热量超供:
Δ36.5553-30.9432=5.6121
显然,这个超供热量是热量超标发生的浪费。
质量调节后运行的工况是:
图007质量调节后工况
质量调节的方法是:
在质量调节前的工况下,点击下拉菜单中的《质量水温》命令,需要的供水温度已经出现在质调供水下的文本口中。
这时调整锅炉供热量的大小按系统要求的供水温度进行调控。
质调前后的各参数的变化如下所示
质量调节前 质量调节后
水泵运行频率:
33.47 33.47
系统运行流量:
912.56 912.56 m3
系统供水温度:
80 74.76 ℃
系统回水温度:
46 46 ℃
系统的温差为:
24 28.76 ℃
系统供热量为:
36.5553 30.943
热量超标浪费:
5.6121
第十二:
采暖系统每小时、每日及采暖期耗煤量的测算
提高供热企业经济效益是企业管理始终的目标。
实现这一目标一定与供热采暖的各个环节紧密相连。
一次网供热负荷的变化,各阶段运行锅炉型号不同台数不同。
每个阶段一次网供热负荷的变化,锅炉出力大小要跟着变化。
每个阶段一次网供热负荷变化,运行锅炉与备用锅炉间流量也要变化,锅炉运行效率跟着变化。
锅炉效率与燃煤消耗是联系在一起的。
准确把握住热水锅炉各种负荷时运行效率及煤耗,就等于把握住了采暖系统经济运行的“牛鼻子”。
例如:
金山北热源锅炉使用普通原煤,最低热值为5000大卡/公斤。
图009采暖期耗煤量计算
要掌握某日某时的锅炉效率及对应的耗煤量,通过软件这样操作就可以办到。
例如:
一个采暖期燃煤耗量是这样计算的:
打开电脑运行软件调出金山屯热源北供热站操作平台
将室外温度改写为整个采暖期平均温度-12.5℃
点击程序下拉式菜单中《质调水温》再点水泵运行
点击程序下拉式菜单中《炉效及耗煤》命令
在新出现的《最低热值》下文本口中写入5000(),在《锅炉效率》
标签下文本口中写入68%(这是热水统计平均锅炉效率)后:
在《小时耗煤》下文本口得出:
3.27 t
在《日耗煤量》下文本口得出:
78.61 t
在《年耗煤量》下文本口得出:
15251 t
没有采暖“阿法狗”,瞬间提供这些数据水暖高工也是难上加难!
第十三:
平衡调节的节能效果
一、二次网系统供热平衡调节,简单看是为采暖系统平衡供热,消除了系统用户采暖温度冷热不均,是保证所有采暖用户温度的问题。
本质上看:
是供热采暖系统在采暖期内减少热能(燃煤)消耗的根本有效节能措施,是降低供热成本提高供热企业经济效益的根本问题。
例如:
金山屯热源北一次系统:
金山屯热源北一次系统:
供热面积315000m2,无压锅炉供热,一次网供水不超95℃,一次回水温度没有限止。
三个换热站系统可按供回水温差20℃考虑。
这个系统投产以来,始终是在不平衡状态运行。
用户冷热不均程度很大最低12℃最高32℃。
二、北热源一系统节省燃煤2016年12月26日
图010连续运行供热量等效工况
系统存在不平衡状态供热运行,当普遍用户室温26℃时,低温用户才能达到室温18℃。
这个系统时的能耗分布为:
当系统平衡连续室温18℃供热时:
图011室温18℃运行耗煤量
当系统平衡连续室温26℃供热:
图012室温26℃运行耗煤量
从热能分布示意图和图011看出:
系统平衡供热运行时:
系统供水温度为:
64.366 ℃
系统回水温度为:
55.413 ℃
系统各用户室温:
18 ℃
小时耗煤量3.93t,日耗煤量94.35t
从热能分布示意图和图012看出:
系统不平衡供热运行:
系统供水温度为:
65.31 ℃
系统回水温度为:
54.438 ℃
普遍用户室温:
26 ℃
低温用户室温:
18 ℃
系统小时耗煤量4.78t,日耗煤量114.95t
不平衡与平衡供热时的能耗之差:
燃煤浪费:
114.95-94.35=20.6t
浪费程度:
(114.95-94.35)/114.95=17.92 %
燃煤浪费就是节能的空间
不平衡浪费产生的原因及治理:
不平衡浪费是系统平衡失调产生的。
要实现这部分空间节能,只能做好一、二次系统全面阻力平衡调节均衡供热。
这是供热企业基本应具备的专业职能工作。
只要这项工作做的好就能实现这部分节能。
第十四:
一次网各站的量化平衡调节
一次网系统供热平衡调节,是整个系统平衡调节的一部分。
这部分调节做好了是进一步做好二次系统平衡的开始。
例如:
乌伊岭锅炉供热一、二次系统
总供热面积615500m2,一次系统是按供回水温度115/70℃,温差为45℃设计。
二次系统一号至四号站,是放热器和地热用户混合供热系统,均按供回水温度60/50℃,温差为10℃设计。
五号站是放热器用户系统,按供回水温度95/70℃,温差为25℃设计。
一次网各站平衡调节开始时间是:
各站基本正常运行之时
一次网各站平衡调节的方法:
一次网各站冷热不均是各
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