集中热力网供热论文

集中热力网供热论文（共5篇）

集中热力网供热论文 篇1

在城镇热水热力网管道敷设的时候, 高温热水直埋管道由于不占用地上空间、不需要在地下建地沟、造价低、防腐绝缘性能好、使用寿命长、占地少、施工周期短、减少施工扰民等优点, 从而具有显著的社会效益、经济效益和节能效益。所以, 在热水热力网管道地下敷设时, 直埋敷设方式在城市集中供热中被广泛采用。直埋敷设热水管道应采用钢管、保温层、保护外壳结合成一体的预制保温管道。

在进行城市热力网直埋热水管道设计的时候, 需要根据其具有的特点而采取相应的措施, 需要注意以下几个方面:由于土壤和保温层外表面的摩擦力限制直埋敷设的供热管道的自由伸缩, 所以在直管段上, 管道热胀冷缩时无法克服土壤与管道之间的摩擦力, 出现了“锚固段”, 在锚固段的管线完全处于锚固状态, 管道的热伸长应变完全变为轴向应力留存在管壁上, 所以在进行直埋热水管道设计计算时, 应对锚固段的应力进行详细验算, 管线上设置阀门的时候, 避开在锚固段安装阀门;直埋供热管道弯曲部分敷设在土壤上面时, 由于摩擦力约束作用的影响, 当管道热伸长时, 直埋管道仅使弯头附近很短的直管引起侧向位移, 使热变形集中在弯头附近, 使得弯头受挤压变形而出现显著的侧向位移和扁平变形, 所以对弯头部分要进行应力验算, 在设计中, 通常将弯头的管子壁厚增加2 mm, 并且在弯头处采用软回填的方式减小土壤与管道之间的摩擦力, 从而保证供热管道运行中的安全。在三通设计过程中, 三通处应力集中, 受力较大, 在设计中应加大三通主管壁厚, 提高三通的总体强度, 在开孔处采取必要的加固措施从而减少三通开孔处的变形。

供热管道在运行中, 钢管的热胀冷缩是不可避免的, 所以不论是有补偿安装还是无补偿安装, 都需要设置补偿器来吸收管段的热变形。总结近几十年的运行经验, 在供热管网设计中, 补偿器同样也是整个供热管网中的薄弱环节, 一旦补偿器出现变形导致漏水, 都会对管段甚至整个供热管网造成影响。在设计中, 应尽量减少补偿器的设置, 尽力创造条件采用无补偿敷设。无补偿敷设即在长直管线上不专门设置补偿器, 只有自然形成的弯管补偿器, 或者自然形成的弯管补偿器不能满足要求时设置少量补偿器进行保护。

在设计中, 采用无补偿直埋敷设的方式。大大减少了补偿器和固定墩的数量。但为了确保阀门、三通和弯头在管道的热胀冷缩中不会受到损坏, 需要设置补偿器和固定墩加以保护, 充分利用土壤的摩擦力来减少固定墩和补偿器的数量。在供热管网运行过程中, 地下水渗漏进小室中, 从而导致补偿器和阀门等管道附件锈蚀、漏水, 因此保证小室内的干燥也是设计人员需要重点考虑的问题, 采用成品的刚性穿墙止水套管, 能够有效防止地下水渗漏至小室中, 保证供热管道小室内的干燥和管道附件的安全。

下面以我院设计的一个工程实例对大型集中供热热力网的设计进行简单介绍。

1 工程概况

管网设计压力1.6 MPa, 设计供回温度130℃/70℃, 设计管径为700, 设计供热能力为370万m2, 设计热负荷为236 MW, DN700主管线设计长度为5 km。管线设计采用无补偿直埋敷设方式进行设计, 因地制宜选取合理的设计方式。采用供热直埋管道设计计算软件对工艺管道模型进行应力计算, 在尽量减少补偿器使用的情况下保证了管道的安全。由于部分管道在高架桥下敷设, 根据管线综合多次调整管位, 充分发挥自然补偿的优势并保证弯头的安全。供热管线沿线管位复杂, 由于并州路全线为快速路, 大路口高架, 小路口平交, 地形反复变化, 供热管线根据管线综合多次变换管位。当管位变化较大时, 充分利用管线的自然补偿;当管位变化较小, 需采用必要措施对弯头进行保护, 减小弯头应力变形。

采用顶管方式穿越部分障碍管线及路口。选用优质穿墙止水套管及进口焊接蝶阀, 保证小室内干燥及供热系统的安全。本工程供热主干线全线在城市主干道下敷设, 地下敷设有城市的雨水管、污水管、给水管、煤气管以及各种电缆等。前期需尽可能核实各类管线信息, 认真勘测, 设计精心布置管线标高, 合理避让了各种交叉与冲突, 本着设计先行的理念, 充分做好前期工作, 降低工程难度, 缩短工程时间。

2 管道设计

设计参数取用表见表1。

管道采用预制保温管, 钢管为螺旋焊缝钢管, 材质为Q235B, DN700钢管壁厚为10 mm。

1) 无补偿管段的应力验算。

对于DN700管道, 计算可得:

因此可以进行无补偿冷安装。

2) 无补偿管段整体稳定性验算。

管道最大轴向力:

初始挠度应按下式计算:

当f0<0.01 m时, f0取0.01 m。

垂直荷载应按下式计算:

其中, GW为每米长管道上方的土层重量, N/m;G为每米长预制保温管自重 (包括介质在内) , N/m;SF为每米长管道上土方的剪切力, N/m;K0为土壤静压力系数;为土壤的内摩擦角。

直埋置管段上的垂直载荷应符合下式要求:

对于DN700管道, 根据以上公式, 当管顶覆土为1.5 m时可满足竖向稳定性要求, 本设计覆土H≥1.5 m, 可满足要求。

3) 无补偿管段局部稳定性验算。高温水直埋管道 (Q235钢) 锚固段轴向失稳的临界径厚比, 其值为Rm/δ<40.1;DN700保温管, Rm/δ=34.13<40.1, 满足要求。

4) 弯头设计。管道弯头选用焊制或冲压弯头, 三通均采用跨越型式, 焊缝探伤要求符合Ⅱ级标准。弯头应力计算公式如下:

根据上述计算, 本工程在无补偿直埋敷设的主干线段弯头采用R=3.0DN的预制保温弯头, 其他支线弯头采用R=1.5DN的预制保温弯头, 支线分支开口处采用R=1.5DN的压制弯头。弯头许用应力为375 MPa, 各个弯头计算结果均满足要求。

5) 三通设计。开口分支处主线位移小于50 mm, 满足规范要求, 三通均加强, 采用肋板加强式加固方案。

6) 补偿器验算。管网补偿器补偿量验算需乘以安全系数1.2, DN700套筒补偿器补偿量为400 mm, 补偿器吸收热伸长均不超过该值, 满足要求。

7) 阀门设计。阀门都与补偿器相连接, 阀门采用金属硬密封焊接阀门, 主线锚固段内不设置阀门。

3 管线参数设计

1) 保温管外壳与土壤单长摩擦力计算:

本设计管顶覆土H取1.5 m, 最大摩擦系数取0.4, 最小摩擦系数取0.2。

计算得最大单长摩擦力:Fmax=36 278.4 N/m。

最小单长摩擦力Fmin=18 139.2 N/m。

2) 屈服温差计算:

计算得ΔTy=106.51℃。

3) 过渡段最大长度:

当t1-t0>ΔTy时, t1-t0=ΔTy。

计算安装温度取-5℃。

供水管130℃, t1-t0=135℃>ΔTy。

计算的过渡段最大长度Lmax=298.8 m。

4) 补偿器拉脱距离:

a.盲板力按管道截面积计算:

b.弯头两侧与补偿器距离:

L= (最大盲板力) 盲板力/管道最小摩擦力=51.2 m。

4 结语

在设计中通过增加弯头、三通的壁厚, 对三通开口处进行加强处理, 适当运用固定墩和补偿器来保护三通和弯头的安全, 采用金属硬密封焊接阀门, 主线锚固段内不设置阀门以及在管道穿小室的地方采用成品刚性穿墙止水套管的方法, 能充分保证供热管网在运行中的安全。通过三个采暖季的运行检验, 该设计的DN700供热管线没有发生任何问题, 证明了我们的设计是合理的, 安全的, 也证明了只要技术问题处理得当, 管径已经不是直埋技术的主要问题。通过技术人员的不断努力, 大管径热水管道的直埋技术会越来越完善。

参考文献

[1]王飞, 张建伟.直埋供热管道工程设计[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[2]CJJ#space2;#34—2010, 城镇供热管网设计规范[S].

[3]CJJ/T#space2;#81—2013, 城镇供热直埋热水管道技术规程[S].

集中热力网供热论文 篇2

2.1热源控制

集中供热网智能控制中对热源的控制就是调整热源的总输出热量，依据外界的温度、湿度等参数对热源的供热量进行控制，以得到与需求量匹配的供热量。要对热源的供热量进行调节的基础就是测得实际的需求的热量，对实际需求的热量进行测定时需要预测供回水的温度。然后对供热系统的热力工况的调节主要分为稳态调节和动态调节。热力工况的稳态调节是依据在稳定状态的条件下监测系统的供热量、管路网的散热量、用户部分的耗热量进行探究，同时将二次网用户的散热量等同于散热器可以得出供回水的温度。在得到供回水温度的情况下采用调节供回水温度的办法对热源的供热量进行调节。所以在理想状态下，可以通过调整供回水的温度就可以控制热源的供热量与需求量达到一种平衡状态，但是实际情况是由于天气的变化、管道损失、用户散热等数值都不是固定的，与预测值有一定的偏差。所以在对实际的热力工况进行调节时选用的是动态调节的方法，这种方法考虑到建筑物是一种热惰性的物质，室外的气温的变化情况和管道系统损失的热量都具有很大的可变动性，这样就造成了对热力工况的动态调整的难度加大，面对这样的情况首先要对系统的热特性进行了解，通过系统的热负荷、太阳的热增射量、一次网的供回水温度以及室外的温度进行综合考虑，计算可得热的需求量。从而使热的供给量可以更加符合实际的热需求量，从而对供热量进行精准的控制，为住户提供一个良好的供暖环境和舒适宜人的温度。

2.2热网控制

热网控制的过程是研究热量的供给状况从而对供热网管的流量进行控制，保证用户的室内温度适宜。对供热网的供热需求量和热量供给情况进行考察，保证室内的温度控制在一定的水平范围之内，从而保证热量稳定和均衡。而对于热网的控制中的调节经常使用的方法有温度调节法、模拟阻力法和模拟分析法这三种。其中温度调节方法就是以实际热量的需求量作为调节的参考，从而对各个热力站点的流量情况、供回水温度进行调节，实现控制居民室内温度的目的。温度调节阀对各个热力站点的选择监控指标就是供水温度，供水温度较为容易控制，且作为起始点的温度数据供水温度便于观察、控制、测量，而且有较小的滞后性，在对温度的控制来说是极为方便的。同时依旧要考虑外界室温和管道网管散热的损失以保证均匀分配热量到各个气候条件不同的区域。由于这样的调节过程只涉及对温度的调节所以也不需要安装多余的相关设备，整体系统的费用较少。但是温度调节的方式由于供热系统的温度有较大的滞留性所以温度的变化通常不会很明显，温度变化的图像经常是一种平滑的曲线的状态，所以具有调节的灵敏度不高等缺陷。其次是两种基于模型的调节方法，包括模型分析法和模拟阻力法，这两种调节方法都是将整个供热网的水力工况建立成数学模型的方式对其中的流量以及压力的变化情况进行分析，从而对整个集中供热网进行智能控制。这个供热网水力模型是输送热水的管路网状结构，其中包括了管路等运送流体的结构以及管阀件等对流体的流动带有明显阻碍形式的部件。对整个管路的压力进行计算，从而可以确定供热网阻力系数和流量情况，从而对集中供热的热水输送管路的输送情况进行详细的了解。

2.3集中供热网智能控制具体方法

对于集中供热网智能控制来说需要突破供热涉及的工程量巨大、控制对象具有滞后性以及不确定性、控制对象的影响因素较多、控制所需的参考信息监测起来较为复杂、计算过程复杂、涉及的参数不易得到等方面，智能控制做到可以处理庞大的信息体系以及控制效果理想的目标。智能控制是一种结合人工智能、运筹学、自动控制衍生出的学科，这表明了智能控制有着人工智能的独立性的、可运算的、自动的特点。智能控制可以自动的对已知的状态判断并调整，同时几乎不需要人工的参与就可以独立自主的完成控制任务。智能控制的特点包括具有信息功能、记忆功能、适应功能、组织功能、人机协作功能，它的特性包括容错性、鲁棒性和实时性。智能控制应用于集中供热网的目的是系统可以自主的依据外界环境的温度变化结合热网用户的负荷特性变化对供回水的温度进行调节，平衡供热总量与用户所需热量。控制系统可以根据一次网供回水温度和环境参数进行计算，从而得出所需的供热量，考虑到建筑物和设备的热容的因素，及时通知热电厂改变热源的供热量，修改机组的运行情况调节换热效率，同时系统应该结合建筑物的散热情况和管道的散失热量的情况对回水温度进行预测使得控制效果较为准确。热网智能控制主要的依据当前的外界环境和各个热力站点的一次、二次供回水的量以及温度，进行大量的计算生成温度调节方案。热网的智能控制可以实现全网的协调控制，从而满足用户室内的温度保持在一定的适宜的温度范围之内，在环境变化较大的时候也能满足用户的取暖要求，为用户提供舒适的、温暖的生活环境。

3结论

综上所述，集中供热的供热方式在我国北方的大规模应用有助于改善环境、节约能源，集中供热的智能控制包括对热源的控制和对热网的控制这两部分组成。集中供热网的智能控制方法的实现主要通过检测供回水温度、环境因素来确定调整量。

参考文献

[1]吴洁.集中供热智能控制系统应用论述[J].江西建材,,(9):73,77.

[2]陈忠海,侯喜英.集中供热系统中锅炉节能运行调控研究[J].河北建筑工程学院学报,2016,34(3):95-98.

集中供热热力站建筑设计分析 篇3

随着太原市城市建设近年大踏步的向前发展, 太原市集中供热的规模发展也是前所未有的。作为城市重要的基础设施组成部分, 尤其是在当下环境污染越来越严重, 空气质量越来越差, 为保障生产、环境治理和居民正常工作、生活, 集中供热在城市基础设施的建设地位越发显得重要。

热力站是集中供热系统中的一环, 是城市一次管网与小区二次管网中的连接点。它是热量交换、热量分配以及系统监控、调节的枢纽。其中机房安装换热设备、仪表和控制设备。将热网输送的热媒通过设备的调节, 转换, 控制向热用户系统分配热量以满足用户需求, 使供热、用热达到平衡, 安全运行。目前太原市集中供热系统采用的是热源—一级网—热力站—二级网—热用户的形式, 一级管网与用户的间接连接使得热力站的设计在整个热网系统中至关重要。本文就热力站建筑设计中的几个主要方面进行阐述。

1 新建热力站的规模及选址

1) 热力站的规模。

一般是指新建热力站建筑面积规模和供热面积规模, 它是由多个因素决定的。其中合理供热面积及合理供热半径, 建设费用经济指标的合理性即投资成本是主要考虑因素。其次还要从供热可靠性和安全性等进行多目标的评价。热力站作为连接一级网和二级网的中间环节, 是热量交换、热量分配及系统调节、监控的重要场所。它的建设规模直接影响城市集中供热工程的投资。例如, 有这样的两个住宅小区, 它们的占地面积、建筑面积和热负荷密度相同。尽管有相同的供热量, 但热力站建设规模不同, 其投资和运行费用也不同。热力站规模越大, 热力站和一级网的总投资越小, 但二级网的建设投资和运行费用则大大增加; 热力站规模小时, 情况正好刚刚相反。因此, 合理的热力站建设规模是集中供热规划和实施设计中应重视的问题。太原市集中供热在发展初期, 热力站建筑规模较小, 一般200 m2~ 300 m2, 供热面积5 万m2以上就可以建新站。

目前许多新建住宅小区建筑规模很大, 热力站的规模也随之增大, 供暖面积一般在10 万m2以上, 最大的达到40 万m2~50 万m2, 相应热力站的建筑面积也达到1 000 m2左右。这就需要各专业设计人员配合优化热力站规模。

2) 热力站的选址。

新建热力站无论是在年代较长的旧小区, 还是新建的小区都存在合理选择站址的问题。合理选择站址目前主要有两个指标控制:

第一是必须满足太原市规划局制定的《太原市城市规划管理技术规定》中的涉及到的条款, 如建筑物退红线, 退地界, 日照距离等规定[1]。

第二是必须满足国标GB 50016—2014 建筑设计防火规范中的强制性条款, 例如, 建筑防火距离, 不能占用小区现有的消防道路和消防车回转场地。在当前土地价值越来越大的情况下, 热力站能够合理安全的选址也是有一定的难度的。这需要有关单位的努力配合才能解决。热力站的功能平面布置较简单, 它属于丁、戊类厂房。一般按1 层设计, 长度、宽度根据工艺要求确定, 柱距6 m左右, 进深10 m左右, 层高5 m左右, 应尽可能减少中间柱, 平面按各专业要求尺寸设计, 平面布置有配电室、控制室、机房、盐库等房间, 热力站的立面设计在新建小区需要与民用设计院配合设计, 做到建筑设计风格和色彩协调统一。同时热力站的设计如能充分体现和反映现代城市发展的文明形态, 形成与环境艺术完美结合的建筑设计作品, 具有更强的艺术感染力, 那是再好不过了。

2 热力站建筑防火、防爆的设计

1) 热力站防火设计按照现行国标GB 50016—2014 建筑设计防火规范执行[2]。

热力站按照第3. 1. 3 储存物品的火灾危险性分类条文规定属于丁、戊类厂房, 丁类厂房是因为站内设有天然气补燃型机组, 戊类厂房没有设天然气补燃型机组。热力站耐火等级一般设计为二级。

热力站的层数和建筑面积执行第3. 3. 1 条: 厂房的层数和每个防火分区的最大允许建筑面积条文规定了单层丁、戊类厂房建筑面积不限执行。

热力站疏散距离执行第3. 7. 4 条: 厂房内任一点至最近安全出口的直线距离条文规定了单层丁、戊类厂房疏散距离不限。丁类热力站与工业建筑厂房 ( 仓库) 的防火间距按第3. 4. 1 条执行。丁类热力站与民用建筑的防火距离按第3. 4. 1 条执行, 其中与裙房和单栋民用建筑的防火间距为10 m, 与一类高层建筑的防火间距为15 m, 与二类高层建筑的防火间距为13 m。戊类热力站与民用建筑的防火距离按GB 50016—2014 建筑设计防火规范第5. 2. 2 条执行, 其中与裙房和其他民用建筑的防火间距为6 m, 与高层建筑的防火间距为9 m。

2) 热力站防爆设计是指站内设有天然气补燃型机组。

应执行GB 50736—2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范第8. 10. 4 条直燃吸收式机组机房的设计, 应该符合下列规定:

a. 宜单独设置机房, 如若不能单独设置机房时要靠建筑物的外墙, 并采用耐火极限大于2 h防爆墙和耐火极限大于1. 5 h现浇楼板与相邻部位隔开, 当与相邻部位必须设门时, 应设甲级防火门[3]。

b. 不应与人员密集场所和主要疏散口贴邻设置。

c. 应设置泄压口, 泄压口面积不应小于机房占地面积的10% 。泄压口应避开人员密集场所和主要安全出口。

d. 不应设置吊顶。

3) 热力站一般作为公共建筑和居住建筑的配套设施, 自身的安全性是很重要的。

自身安全了才能保证热力站周围的公共建筑以及居住建筑人民的生命财产的安全。所以需要严格的按照上述规范条款执行。

3 噪声控制, 改善环境质量

热力站一般建在住宅小区内, 如果不采取措施控制噪声的产生, 将会极大的干扰居民的正常生活。噪声控制首先应搞清噪声来源, 才能提出治理措施。

3. 1 噪声来源

通过分析现有机房噪声的产生和传递过程得到的结论是: 水泵正常启动, 运转所产生的噪声。在管道内流动的水流产生振动噪声。通过热力站建筑的墙体、楼板、结构预留洞、管道支吊架和套管来进行传递。

1) 水泵在运转过程中, 首先是驱动水泵的电机和泵壳都在向周围辐射噪声。

泵壳辐射的声音是由水泵的叶轮和叶片产生, 通常离心泵叶片的后边缘运转时经过导向器导向叶片的前边缘, 压力发生变化, 并传到排出管中和水泵的壁上面, 辐射出了空气噪声而且空气噪声的衰减比较快。其次, 水泵是运动旋转机器, 因为叶轮等旋转部件质量的不均匀分布, 它的质心与转动中心也有偏心距, 产生的扰力就会振动水泵形成弹性波, 通过水泵基础、连接管道、支架等传递到建筑结构并传递出去。结构噪声频率较低, 是一种固体声, 在钢性建筑结构中随着传播距离的衰减是很小的。水泵机组在安装的时侯通常只进行了初级的降噪和减振, 效果不明显, 这是由于安装质量、布置方式没有能进行有效核算造成的。

2) 流体管道系统噪声主要由调节阀噪声和管道噪声组成。

调节阀噪声包括了机械振动引起的噪声、空穴作用引起的噪声和气体动力性噪声。由于管道管径小, 水流流速过高, 在管道中产生噪声; 管道内有空气时, 在通过阀门部件时, 高速水气混合物产生噪声。

3. 2 噪声控制原理

根据噪声的来源, 一般可以采用隔声、隔振、吸声及消声等措施以降低噪声对周围环境的影响。从建筑设计方面可以采取以下措施:

1) 隔声措施。

热力站通常设计成密闭式建筑, 采取隔声措施, 避免噪声直接传播到热力站外污染环境。

其一, 结构形式选用砖混结构或框架结构房屋, 机房墙体选用360 mm砖墙或加气混凝土砌块等, 其平均隔声量大于40 d B ( A) 。

其二, 机房门选用符合国家标准的优质防火隔声门, 隔声门内填塞优质超细玻璃棉或其他特性隔声材料。门扇四周安装特制弹性密封垫, 彻底消除“孔洞”和“缝隙”产生的漏声。隔声结构还应承受温度变化和气动负荷强度的要求, 门在关闭时能完全封闭, 强度满足操作需求。

其三, 窗户可以采用塑钢双层消声窗。

2) 吸声措施。

声波在传播过程中, 会碰到不同种类的材料, 一部分声能被反射, 一部分声能被吸收。如果采取措施通过对大部分声能的吸收, 避免反射现象, 降低机房空间内的混响声, 就能达到机房整体降低噪声的效果。这就需要建筑设计在内装修上采用吸声工程做法。机房内墙面做吸声墙面, 龙骨内填超细玻璃棉板, 外饰面选用微穿孔板作为吸声体。顶棚做吸声吊顶, 选用不同种类吸声材料制作的吊顶板材。这样就能吸收大部分声能, 减少声波反射产生的混响声。

3) 经过上述建筑设计措施, 再加上工艺技术专业采取必要措施, 热力站对外产生的噪声影响基本能够消除, 能够符合环境噪声限值, 人体听力感受不到热力站是否运行。减振降噪效果比较理想, 保证了小区居民的正常生活。

4 结语

热力站是集中供热系统工程中的一个重要环节, 它的设计以及建设的合理性与否直接关系到人民群众千家万户的切身利益, 也间接的涉及到社会的稳定。所以对于每一个热力站的设计都应该是慎重的和精心的。按照本文论述的建筑设计主要的三个方面, 解决好新建热力站的规模以及选址问题, 解决好热力站建筑防火, 防爆的问题, 解决好噪声控制, 改善环境质量问题。同时积极的采用先进的技术措施, 紧跟时代步伐, 就能够有效解决千家万户的采暖问题, 就能满足人民群众对居住环境的高质量要求。

参考文献

[1]太原市城市规划管理技术规定[Z].

[2]GB 50016—2014, 建筑设计防火规范[S].

集中热力网供热论文 篇4

1 热力站的作用

热力站主要的作用是调节、转换电力能源的不同需求, 一般是要考察热力管网的实际情况, 并且根据用户的不同条件, 综合运用不同的连接方式, 来对热网输送的供热介质进行调节和转换。这样做的好处是, 能从整体的角度来考察用户的需求, 有利于整体能源的分配, 在进行分配的过程中可以集中计量、检测供热介质的数量和参数。

2 变频器的分类

变频器的分类方法有多种, 按照主电路工作方式分类, 可以分为电压型变频器和电流型变频器;按照开关方式分类, 可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器;按照工作原理分类, 可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等;按照用途分类, 可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。

3 变频器主电路及功能

目前市场上国产变频器主要以低压通用型变频器为主, 从变频器结构上分有交-交变频器与交-直-交变频器, 从变频性质分主要电压源型变频器与电流源型变频器, 目前国内生产的变频器主要以电压源型交-直-交变频器为主。

其主电路主要由整流电路、滤波电路、逆变电路及制动单元等几部分构成, 其中IGBT (绝缘栅双极晶体管) 构成了变频器主要硬件, 各部分电路功能简述如下:

3.1 整流电路

由VD1~VD6组成三相桥式全波整流电路将三相交流电整流成直流电。

3.2 滤波电路

整流电路输出的直流电压为脉动的直流电压, 因而需滤波电路滤去电压波纹, 同时它还在整流电路与逆变电路起到储能作用。

3.3 逆变电路

由开关管V1~V6构成逆变电路将直流电压逆变成三相频率、电压可调的交流电以驱动三相电动机, 是变频器实现变频的关键环节。

3.4 限流电路

由限流电阻R及开关K构成, 由于上电瞬间滤波电容端电压为零, 上电瞬间电容充电电流较大, 过大的电流可能损坏整流电路, 为保护整流电路在变频器上电瞬间限流电阻串联到直流回路中, 当电容充电到一定时间后通过开关K将电阻短路。

3.5 制动电路

由制动电阻RB及开关管VB构成, 主要作用是用于消耗电动机反馈回来的能量, 避免过高的泵升电压损坏变频器。

4 变频器基本工作原理

变频器首先是一种电能的控制装置, 变频器利用电力半导体器件的通断作用来进行电能控制, 电力半导体器件的通断作用可以将工频电源变换为其他频率的电源, 达到电能控制的目的。通常现在使用的变频器主要是VVVF变频, 也可以叫做矢量控制变频器, 也就是我们常说的交-直-交的变频方式, 这种变频器通常是对工频交流进行直流电的转换, 使用的中间装置是整流器, 最后将转换后的直流电转换为可以控制的频率、电压的交流电, 然后将这种交流电供给电动机。我们来介绍一下变频器的电路设置。变频器的电路有四个部分, 整流、中间直流控制和逆变四个部分。整流部分的组成也有三个部分, 一是不可控整流器, 一是逆变部分, 最后是IGBT三相桥式逆变器。它的输出为PWM波形;中间直流环节是滤波、直流储能和缓冲无功功率。

5 变频器的节能效能介绍

介绍变频器在供热系统热力站中的应用, 主要也是因为变频器的节能效益。在热力站的热能交换过程中, 一次网热负荷参数的控制是通过电站内的电磁阀来完成的, 通过控制电磁阀的大小来实现介质流速的控制, 而二次网各个参数的控制则是通过补水泵和循环泵来进行调节控制。以往的变频控制中的补水泵和循环泵的运行都是以工频电的形式来运行的, 这样的运行方式对于能源的消耗是非常巨大的, 而且还十分影响阀门的寿命。变频技术的应用, 能改变电机的运转频率, 最终实现对变电机转速的控制, 从而达到对水泵运转速度的控制, 也就达到了节能的目的。变频器的节能效益的实现主要是通过以下两个方面的控制实现的:

首先, 控制补水泵实现节能。

补水泵是热力站的重要组成部分。它是变电站实现调节功能的必不可少的一个部分, 补水泵的控制可以通过变频器来实现, 变频器的使用可以使补水泵的补水压力值达到一个恒定值。变频补水系统就是通过一个压力变送器来对二次管网进行循环泵出口压力值的监测, 不断根据实际的需要进行部分的调整设定, 变频器根据上文的压力变送器反馈过来的压力信号进行管网压力的调整, 通过这种方式, 变频器得以控制补水泵的启停来实现对补水泵补水速度的控制, 达到恒压的目的, 也就实现了节能的目的。

其次, 控制循环泵来节能。

一般来说, 在常规的电力运行系统中, 循环电机由于是长期在一种恒定额度下的状态下进行运行, 遇到需要低温运行的特殊情况时, 一般是通过调节出口阀或者是挡板来对流水速度进行调节, 这样的运行模式必然会在阀体和挡板上造成对能源的浪费消耗。通常电泵机的平方转矩负载, 轴功率和转速通常是成立方关系, 所以一旦电机的转速下降, 电机所消耗的功率也会下降, 节能的关键点也就是在降低电机的转速。变频器实现循环泵的节能正好就是通过对管网进行流水量的实际需要进行调节, 在系统运行正常的情况下, 尽量较少能源损失。对于变频器的节能, 还有一点就是在设计时, 我们可以改变传统电机功率余量高于其所带负荷这一点, 也就能实现电机效率的最大利用程度, 从而改变了变频的驱动, 在能源节能上也会更加明显。

6 结语

热力站引进变频器可以实现能源的有效利用, 避免过多的能源消耗。使用变频器节能主要是通过三种方式, 一是通过改变电动机的转速实现流量和压力的控制, 来降低管道阻力, 减少了阀门半开的能源损失;一是工频状态下的水泵运行转速明显低于变频电源之下, 这样能尽量减少由于摩擦带来的电力损耗, 一是变频技术是一种先进的现代自动化技术, 自动化的运行能增加电力运行的可靠性, 节省人力投入, 从而实现了成本的节约。

摘要：本文主要是简要阐述变频器的基本应用, 通过对变频器控制的基本介绍, 以及通过与其他工频控制水泵的比较, 来阐述变频器在集中供热系统热力站中的应用优缺点, 从而来集中表现变频器在集中供热系统热力站中应用的节能性特征。

关键词：变频器,集中供热系统,热力站

参考文献

[1]赵晓.变频器在集中供热系统热力站中的应用[j].科技情报开发与经济, 2011, 21 (12) .[1]赵晓.变频器在集中供热系统热力站中的应用[j].科技情报开发与经济, 2011, 21 (12) .

集中热力网供热论文 篇5

一、波纹补偿器设置位置的探讨

按照通常做法, 轴向型波纹补偿器均布置在紧靠固定支架旁, 然后紧接两个导向支架, 距离分别4Dg、14Dg, 主要目的以防止其轴向失稳, 蒸汽直埋管道靠保温材料及外套钢管进行支撑或导向、热水直埋管主要靠与保温材料形成整体由土壤、沙层控制。但笔者认为, 这种布置方式出发点是好的, 但在实际运用中受地形限制, 架空管系支架过多, 则布置困难;直埋管系地下障碍物过多, 可能有过多翻弯产生, 要求补偿器只能布置在直管段, 这种在固定支架侧设补偿器的形式, 可能会因管线位移造成波纹补偿器每个波节吸收位移的工作能力传递不均, 发挥的补偿能力不充分。我们认为解决补偿器轴向失稳问题除与其布置、设置位置有关外, 更主要的是取决于补偿器自身的性能与质量, 只布置在固定支架侧的补偿器性能与质量要求应更高一些, 管线分段距离一般应小一些, 进行选型时一定要选自导向性好, 抗失稳能力强的补偿器, 设计布置按照基本原则, 根据工程的实际情况, 灵活对待处理, 实践情况证明, 无论是架空还是直埋地沟, 只要做好导向结构控制, 波纹补偿器可以设置在两固定支架的任一位置。

二、管道水击对波纹补偿器布置要求

水击对波纹补偿器影响极大。.蒸汽管道无论是地上架空还是地下地沟或直埋管道, 都存在着水击问题, 水击产生的能量释放不出来, 最终作用在管道保温结构、支架、补偿器及阀门上。弯头处或管道出地处, 发生水击情况较多, 但因管道是刚性的, 抗水击能力强, 波纹补偿器波纹是柔性体, 无法抵御水击瞬间剧增压力波冲击振动, 造成破坏从破坏的部位来看, 一是波纹, 二是导流套, 而最薄弱的环节是波纹补偿器的波纹, 水击的结果造成波纹变形甚至破裂, 导流套倒个或撕裂, 严重危害管网安全。防止水击的措施:除合理根据热负荷确定相应管径, 有针对性设置好疏水点, 有效及时进行疏水外, 在补偿器的设计布置方式上, 也应加以改进。建议将波纹补偿器远离弯头及上翻处固定支架, 改在靠近另一侧固定支架, 这样即使管道中存在少量积水, 但作用位置远离补偿器, 可大大减少水击的对波纹补偿器造成的破坏。另外选用外压补偿器, 改进导流套形式也能起到一定的防范水击作用。

1设计中考虑延缓补偿器寿命、预防腐蚀

影响波纹管补偿器寿命的因素有很多, 一是破坏失稳, 二是腐蚀。在城市热网中使用的补偿器, 理论计算寿命大约6000———10000次, 其安全系数为15倍, 实际许用寿命应大于400次, 一个连续运行的热网, 如果每年起动约20次左右, 其许用正常寿命应该在20年以上。实际应用中却不是这样, 用不了三五年即被换掉, 十几年前安装的补偿器几乎没有, 在设计中有一条名言“腐蚀始于图纸”, 要求我们在管路设计时, 不仅固定支架的位置要合理, 导向支架距离要适当, 导向支架要有防止补偿器失稳的措施, 另外设计布置也应考虑预防腐蚀问题, 这方面往往被忽略。通过实际检查发现, 布置在检查井或者地沟内的补偿器腐蚀较快, 特别是热水管网检查井内供水管上的补偿器最为严重, 而回水管的基本无腐蚀, 经分析主要原因是供回水补偿器及管段形成原电池效应, 发生电化学腐蚀。这类问题发生均可以通过设计优化的方法予以解决, 在布置补偿器时尤其注意最好不并列布置, 有条件的应加大补偿器间距, 敷设时最好采用全埋方式不设检查井, 做好标记, 如必须设在检查井内, 必须做好防水保温, 防止污水雨水进入, 减少腐蚀条件, 阻断形成原电池效应回路。

2施工安装对轴向波纹补偿器的影响

有时候补偿器布置形式不合理或设计采取措施不得当, 施工安装中很容易出现偏差, 造成受力方向主要不是轴向力, 而是偏向力, 偏向力对补偿器产生一定的扭矩, 对于轴向波纹补偿器来说, 管壁较薄抗扭矩能力差, 极易失稳。因此施工中为保证管系在安装补偿器处的同轴度公差处于最小, 建议在安装补偿器前先将管段敷设好, 然后在准备安装补偿器处将管子割下一段 (其长度等于补偿器的自由长度加预拉伸量) , 再将补偿器装上去焊接, 采用割管法安装的办法。虽然造成少量管道浪费, 却能保证管道同心度。

三、结束语