集中供熱系統(tǒng)運行狀況調查診斷

摘 要

摘要：制定了集中供熱系統(tǒng)運行狀況調查診斷方案。結合工程實例，對實際集中供熱系統(tǒng)的運行狀況進行了調查診斷，給出了診斷結果。關鍵詞：集中供熱系統(tǒng)；運行狀況；調查；診斷Investigatio
摘要：制定了集中供熱系統(tǒng)運行狀況調查診斷方案。結合工程實例，對實際集中供熱系統(tǒng)的運行狀況進行了調查診斷，給出了診斷結果。
關鍵詞：集中供熱系統(tǒng)；運行狀況；調查；診斷
Investigation and Diagnosis of Operation Conditions of Centralized Heat-supply System
SUN Chunhua，LIU Liying，F(xiàn)U Xiangzhao
Abstract：The investigation and diagnosis scheme of operation conditions of centralized heat-supply system is established.The actual investigation and diagnosis of operation conditions of centralized heat-supply system are performed with an engineering example，and the diagnosis result is given.
Key words：centralized heat-supply system；operation conditions；investigation；diagnosis
供熱系統(tǒng)是為建筑服務的，但與建筑壽命相比，供熱設備和管道的使用壽命約為建筑的33.3%～50.0%。隨著使用年限的延長，許多供熱設備和管道出現(xiàn)了不同程度的物理性能劣化現(xiàn)象，往往導致室內溫度低于設計值、管道泄漏、系統(tǒng)能耗增加等問題。隨著城市供熱的現(xiàn)代化、管理自動化、社會化、商品化，既有供熱系統(tǒng)已不能滿足用戶的要求，供熱設備在節(jié)能、安全性等方面低于新開發(fā)的產品，也可能不符合現(xiàn)行法規(guī)標準的要求，導致供熱系統(tǒng)不適應設備發(fā)展的需要[1]。無論是解決供熱系統(tǒng)出現(xiàn)的問題還是節(jié)能改造，對供熱系統(tǒng)運行狀況的調查診斷是必不可少的環(huán)節(jié)[2～3]。本文結合工程實例，對集中供熱系統(tǒng)運行狀況的調查診斷方案進行探討。
1 調查診斷方案
在明確診斷目的后，應對供熱系統(tǒng)進行診斷。為了有效地進行診斷，先要通過咨詢了解供熱系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀，即進行預備調查，了解事故和不合理的情況。在此基礎上，編制調查計劃，包括一次調查、二次調查的內容和形式。調查供熱系統(tǒng)各部位物理性能劣化的程度是調查的目的，分析、評價調查結果是診斷的目的。診斷分為一次、二次診斷，一次診斷以定性診斷為主，對于采用一次診斷不能評價的部分，需進行二次診斷。
   ① 預備調查
   向供熱系統(tǒng)維護管理人員了解如下情況：用戶的需求，設備不合理運行的程度，當前設備的概況等。還要通過竣工資料、運行記錄和檢測記錄等，基本掌握供熱系統(tǒng)的現(xiàn)狀。
    ② 調查
   一次調查：根據(jù)一次調查計劃收集以下資料：a.一般事項：調查有無建筑物概要和供熱系統(tǒng)設計圖紙等，并收集運行記錄和設備明細表。b.供熱系統(tǒng)：能耗、維護管理體制、設備的變更和用戶的需求等。c.現(xiàn)場巡檢：了解供熱系統(tǒng)的運行現(xiàn)況。d.詳細調查以下內容：運行事故，設備物理性能劣化程度，維護和修理狀況，用戶改變情況及今后的發(fā)展等。
    二次調查：根據(jù)二次調查計劃，采用計量測試儀器對供熱系統(tǒng)的實際運行參數(shù)進行測定，對管道還要進行非破壞檢查和采樣檢查。
    ③ 診斷
    一次診斷根據(jù)一次調查的情況，對各項調查內容進行定性診斷。對于已有結論的部分，終止診斷。對于不明確的內容，則進行二次診斷，二次診斷是定量的，需要消耗大量的人力、物力。
    一次診斷內容包括：a.性能劣化診斷：設備零部件更換、購買的難度，設備、管道物理性能降低的程度；設備零部件腐蝕、變形等機械性能狀態(tài)；管道的腐蝕、漏水等。b.安全性能診斷：安全性能是否符合現(xiàn)行法規(guī)標準的規(guī)定，安全指標是否失效等。c.環(huán)境性能診斷：包括各種環(huán)境因素(溫度、濕度、光、聲、保健衛(wèi)生等)，工作環(huán)境和各種設備的整合。d.節(jié)能性能診斷：采用節(jié)能技術的狀況，能耗現(xiàn)況。
    二次診斷內容包括：對供熱設備、管道的物理性能劣化程度進行定量的分析評價，并對供熱系統(tǒng)的節(jié)能性、安全性、室內外環(huán)境保持性和法規(guī)標準適應性等進行定量的評價。
2 工程實例
2.1 一次調查診斷
    某集中供熱系統(tǒng)總供熱面積約622×104m2，包括97座熱力站。通過預備調查了解到，供熱系統(tǒng)存在嚴重冷熱不均的現(xiàn)象，根據(jù)預備調查的結果初步擬定了調查計劃，對供熱系統(tǒng)進行一次調查。一次調查的內容包括換熱器、循環(huán)泵、補水泵等供熱設備的型號、數(shù)量、規(guī)格；熱力站供熱面積、環(huán)境、安全性、是否采取節(jié)能措施等；供熱設備、管道腐蝕、損壞情況等；各居住小區(qū)建筑類型、建成年代、供熱面積、室內供暖系統(tǒng)形式及用戶室內溫度等。
    通過與熱力站工作人員及用戶的溝通，發(fā)現(xiàn)存在用戶之間冷熱不均的主要是供熱面積較大的小區(qū)，有的用戶室內溫度達到30℃，而有的還不足16℃。很多建筑年代比較早的建筑室內供暖系統(tǒng)采用單管串聯(lián)方式，垂直失調相當嚴重，底層與頂層用戶室內溫度相差在6℃以上。
    大多數(shù)二級管網(wǎng)沒有自動監(jiān)控設備，只有個別新建居住小區(qū)的二級管網(wǎng)設置了自動監(jiān)控設備。很多舊小區(qū)普遍存在架空管道，并伴有保溫層損壞嚴重以及鋼管裸露的情況。有些用戶發(fā)現(xiàn)散熱器溫度較低時，習慣性地對散熱器進行放水，這種現(xiàn)象在室外溫度較低時較明顯。很多熱力站存在以下問題：潮濕、通風不良、空間狹小，維修保養(yǎng)不便；溫度計、壓力表失準或損壞；循環(huán)泵及管道腐蝕相當嚴重；存在閥門漏水現(xiàn)象；熱力站工作人員專業(yè)素質普遍偏低，只負責讀取運行參數(shù)，缺少運行維護的常識。
2.2 二次調查診斷
   ① 小溫差運行
   筆者分別采用超聲波流量計、點溫計測量了各熱力站的一二級側的流量、供回水溫度。熱力站一、二級側供回水溫差分布情況見表1、2。由表1、2可知，近36%的熱力站一級側供回水溫差在20℃以下，有7.6%的熱力站一級側供回水溫差在10℃以下。67%以上的熱力站二級側供回水溫差在10℃以下，有9.5%的熱力站二級側供回水溫差在4℃以下，有的竟然不足2℃。由分析可知，一二級管網(wǎng)均處于小溫差運行狀態(tài)。
表1 熱力站一級側供回水溫差分布情況
供回水溫差/℃
≥30
25～29
20～24
15～19
10～14
＜10
分布比例/%
8.6
19.8
35.4
14.7
13.9
7.6
表2 熱力站二級側供回水溫差分布情況
供回水溫差/℃
≥15
10～14
7～9
4～6
＜4
分布比例/%
6.4
25.8
38.7
19.6
9.5
   ② 供熱系統(tǒng)節(jié)能性差
   將97座熱力站供熱范圍內的居住建筑按建筑年代進行了分類，計算出各年代居住建筑平均耗熱量指標。以各年代居住建筑平均耗熱耗指標作為分析指標，計算出各個居住小區(qū)耗熱量指標偏離比例。對于不同年代的居住建筑，高于平均耗熱量指標15%以上的居住小區(qū)共有37個，有3個居住小區(qū)高于平均耗熱量指標竟達300%以上。很顯然，供熱系統(tǒng)的節(jié)能性較差。
   ③ 一級管網(wǎng)循環(huán)泵選型過大
   該供熱系統(tǒng)一級管網(wǎng)的設計計算阻力約91m，流量為10327m3/h。一級管網(wǎng)單臺循環(huán)泵的額定揚程為150m，額定流量為2600m3/h，功率為1600kW，額定效率為75%，4臺循環(huán)泵并聯(lián)運行。經計算可得，循環(huán)泵的實際效率約39%。很顯然，由于循環(huán)泵的額定揚程遠大于實際揚程，造成循環(huán)泵的工況點偏離高效區(qū)，導致循環(huán)泵效率大幅度降低，使得輸配系統(tǒng)的效率大幅降低[4]。
   ④ 一級管網(wǎng)一次能效比偏低
一級管網(wǎng)一次能效比IPER的計算式為[5]：
 
式中IPER——一級管網(wǎng)一次能效比
    Φ——一級管網(wǎng)輸送至熱力站的熱流量，kW，經實測計算為230445kW
    P——一級管網(wǎng)循環(huán)泵功率，kW，取6400kW
    ηf——電廠的發(fā)電效率，取0.32
    ηw——電網(wǎng)的輸送效率，取0.95
    由上式計算得，IPER=10.9。由于循環(huán)泵與管網(wǎng)特性不匹配，選型過大，實際工況點偏離高效區(qū)，使得IPER偏低，僅為10.9。若選擇合適的循環(huán)泵使實際工況點處于高效區(qū)，有利于，唧的提高。設定循環(huán)泵在高效區(qū)運行，效率為75%，總流量為10327m3/h，揚程為91m，總功率為3792kW時，一次能效比IPER將提高到18.5，供熱系統(tǒng)耗電量也將大幅降低。
3 診斷結果
    ① 供熱系統(tǒng)存在供熱設備、管道物理劣化現(xiàn)象。
    ② 供熱系統(tǒng)節(jié)能性較差。通過對供熱系統(tǒng)的測試分析，有37個居住小區(qū)高于平均耗熱量指標15%以上，而有的競達300%以上。造成冷熱不均的原因是供熱半徑大、情況復雜，沒有設置熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。
    ③ 循環(huán)泵選型過大，一級管網(wǎng)一次能效比偏低。
參考文獻：
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[4] 劉蘭斌，付林，江億.小區(qū)集中供熱系統(tǒng)循環(huán)水泵電耗實測分析[J].暖通空調，2008，38(1)：123-127.
[5] 付祥釗，肖益民.建筑節(jié)能原理與技術[M].重慶：重慶大學出版社，2008：280-291.
 
(本文作者：孫春華1、2 劉麗營1 付祥釗1 1.重慶大學 城市建設與環(huán)境工程學院 重慶 400045；2.河北工業(yè)大學 能源與環(huán)境工程學院 天津 300401)