集中供热系统水力热力耦合特性辨识方法研究

集中供热系统的运行能效主要受其水力热力特性的影响,换热站作为连接热源、热网和热用户的枢纽,是分析系统水力热力特性的关键,站内设备的长期运行性能衰减会导致供热系统整体能耗升高、能效下降,因此有必要对站内设备的运行性能进行诊断.基于换热站实测运行数据,分别采用最小二乘法和梯度下降对站内主要设备包括换热器、循环泵和调节阀的性能曲线进行了辨识,从而构建了集中供热系统的水力热力特性计算方法,全面分析了某典型换热站主要设备性能衰减情况和能耗水平,对主要设备运行性能进行了评估,并对设备维护的经济性和碳减排效果进行了计算.结果表明:换热站内主要设备性能存在不同程度衰减,其中换热器传热系数由1.00 kW/(m^(2)·K)下降至0.64 kW/(m^(2)·K),循环泵标况扬程由22.4 m下降至17.3 m,调节阀流通能力由183.0 t/h下降至82.4 t/h,且阀门整体开度较低,以上问题导致了系统整体能耗的增加;为消除气候变化对集中供热系统能耗分析的影响,结合度日数和实际供热面积,对系统能耗进行评价,与标准年相比,测试年采暖季同期平均热耗和电耗分别增加了0.86 GJ/(104 m^(2)·℃·d)和2.38 kW·h/(104 m^(2)·℃·d);对主要设备进行清洗和更换后,集中供热系统采暖季诊断时间内的同期累计电耗可降低16.3%,全生命周期内CO_(2)排放量可减少128.5 t.

换热站并联水泵分布式优化控制

针对现有换热站并联水泵优化算法在集中式架构下控制适应性不足的问题,本文提出了一种改进的分布式并联水泵优化算法.首先,建立了并联水泵的分布式控制系统,并对该优化问题的数学模型进行描述,在目标函数中引入自适应非线性因子;然后,设计了改进的分布式果蝇优化算法,在该算法中每台水泵的控制器仅通过与邻居控制器交互信息即可完成并联水泵的优化;并且,在嗅觉搜索阶段,使用正弦余弦策略替代赋予个体距离与方向的随机策略;最后,以两个实际换热站中不同并联水泵系统为例对算法进行仿真验证,并基于仿真结果进行性能分析.结果表明,相较于传统算法,改进的分布式果蝇优化算法能得到更优的控制策略,有着收敛速度快、稳定性好和鲁棒性强的特点;并且该算法适用于不同系统的并联水泵优化问题,具有可扩展性.在实际工程验证中相较于集中式算法,该算法在总功率和计算时间上分别平均降低了5.47%和29.90%,因此,能够满足实际换热站中对并联水泵热负荷优化分配的需求.

基于云平台的热网智慧换热站监控系统

随着日益增长的集中供热面积及智慧城市的建设,针对换热站目前存在自动化程度不高、远程采集信息困难、热网调节波动大等问题,开发了基于云平台的换热站远程监控系统。通过智能DTU网关与PLC连接,将数据采集到服务器中,通过服务器之间数据传递,使用VS开发客户端及WEB发布。针对换热站二次网温度波动大问题,设计了模糊自适应PID控制器,通过仿真满足二次网水温控制要求。通过模拟测试,系统功能完善满足构建智慧热网的需要。

基于最小拍控制的集中供热换热站温度控制系统研究

针对在换热站供热系统中的温度变化幅度较大,换热过程中会产生不同程度的滞后,会使整个供热系统控制过程处于大滞后过程的问题,提出了基于最小拍控制器的集中供热换热站温度控制系统,使用MATLAB进行仿真,结果显示使用最小拍控制器相较于传统PID控制器更具有响应迅速、系统平稳的优势。

基于Web的换热站远程监控系统设计

针对传统换热站系统本地化、客户端配置复杂等特点,基于Web技术开发了换热站远程控制系统。通过OPC服务器,实现了PLC数据和Web应用程序之间的数据通信,并结合HTML技术发布操作画面。实际应用表明,该系统可通过浏览器进行异地访问,且操作简便,实现了用户远程在线监控的目的。

基于MPC集中供热二次网回水温度控制研究

在换热站质调节系统控制中,因被控对象具有时变性、不确定性及非线性等特点,传统的PID算法难以满足对换热站二次网回水温度控制精度的要求。提出一种基于阶跃响应的模型预测控制策略(MPC),以实现对供热二次网回水温度的精确控制。基于现场采集供热数据,通过采用递推阻尼最小二乘法算法(RDLS)对供热二次网模型的过程参数进行辨识,引用动态矩阵控制算法(DMC)进行控制量参数调节;将目标优化函数用于动态矩阵控制算法中进行控制量寻优。通过MATLAB仿真验证表明,该控制策略与传统的PID控制相比,该方法能够较好地控制换热站二次网回水温度,具有超调量小、调节时间短的优点,最后通过现场可编程门阵列(FPGA)对该方法进行程序设计并实现。

城市换热站热泵补热系统优化运行研究

为推动清洁能源供暖,提高北方城市供暖的质量和效率,提出了一种城市换热站热泵补热系统的优化运行策略。首先,对城市换热站热泵补热系统设备进行建模;然后,构建热泵补热系统与电网的互动场景,包括响应峰谷平电价和参与调峰辅助服务市场;接着,建立系统运行成本最低、热网稳定性最优的双目标优化模型,并将其转为单目标优化问题,采用粒子群优化算法进行求解;最后,通过算例进行4种供热方案的对比分析,验证所提模型的经济性和低碳性,为城市供暖的低碳化转型提供了新思路。

井下大型排水泵站电动机外部水冷却系统设计

井下大型排水泵站装机容量大,设备发热量大,散热条件差,为防止泵站内空气温度超限,水泵机组配套水冷电动机,采用外部水冷却系统对电动机进行降温,将电动机工作过程中产生的热量排出至泵站外。文章以雅店煤矿实际工程为例,通过计算冷却系统所需换热能力、冷却水量,提出开式直排和二次换热两种方案,并经技术经济方案对比,确定采用二次换热冷却系统方案。依据确定的技术方案和设计原则,笔者对冷却系统换热、加压、过滤、循环、定压补水、控制等设备进行计算选型。

聚酯装置供热系统的优化

聚酯装置的供热一般由热媒站或换热站提供,在传统装置运行情况下,一般热媒站或换热站单独运行并网后进行供热,无法交叉使用。公司年产60万t差别化纤维项目在设计建造时,采用新的结构方式。改进后的热媒站、换热站的供热方式使得热媒站在正常使用时可以将热媒流量先送往换热站,将热媒站与换热站的热媒混合后再并入热媒总管,该供热方式能够保持更稳定的总管温度,实现集中供热系统故障时快速切换,有利于聚酯装置的生产。此外,改进后的供热方式在结构上有了改动,使得热媒站在热备条件下可以减少用热量,节约生产成本。

城市集中供热管网调控滞后特性的研究

城市集中供热一级管网传输距离长、拓扑结构复杂、覆盖面积大,热源侧针对用户侧进行负荷调节时往往存在滞后特性。为实现实时精准按需供热,本文建立了供热一级管网延时特性的仿真模型,针对不同类型的热用户进行调控滞后特性分析,并通过历史数据建立模型,分析实际供热过程中调控的滞后特性。最后将理论与实际供热情况进行对比,发现换热站距离和供暖季不同阶段对温度调控滞后时间具有不同程度的影响,末端管网及供暖季末期的调控滞后特性更强。

集中供热系统节能技术研究

现代城市的发展和壮大,离不开集中供热系统的运行能力。集中供热系统的建设,包括供热热源、热力网、热力站、庭院供热管网及室内采暖系统的规划、设计、施工、调试、验收、运行管理中与能耗有关的部分都应该从节能角度去考虑。提出了企业供热系统优化策略,降低了能源损耗,提高了温度和水力平衡性,减少了污染物排放量,取得了显著的成效。

加氢站用印刷电路板式换热器设计

印刷电路板式换热器基于固相增材制造扩散焊接工艺,成型产品具有耐高压、耐腐蚀、结构紧凑等优点,本文介绍加氢站用印刷电路板式换热器的设计方法,并在相同负荷条件下对比计算压缩机前氢气预冷换热器、压缩机后氢气冷却器采用印刷电路板式换热器的设计参数,结果表明:印刷电路板式换热器相对螺旋管式换热器和套管式换热器,在产品紧凑度、尺寸、质量等方面都具有优势,更符合加氢站建设需求。

换热站自控系统模块化设计的分析与应用

换热站自控系统会因站内循环泵、补水泵的数量及分布式循环泵、流量计、热量计等设备的设置情况而存在较大差异,给设计和调试工作带来了不便。为了解决因换热站设备的配置不同而修改图纸、PLC程序、触摸屏画面等的问题,提出了换热站控制系统模块化设计的解决方案,分析了方案的实现过程。实际应用表明,模块化设计的换热站控制系统高效实用,在控制柜设计、制作及现场调试方面提高了效率。

城市集中供热换热站的节能设计分析

本文深入研究城市集中供热系统中的换热站,聚焦于节能设计与技术改造。通过详细分析供热源、输配热管道和换热站的结构与组成,揭示其在系统中的关键作用。针对设备优化与选择、控制策略的优化以及新技术的应用,提出了切实可行的设计原则。实证分析聚焦于不同城市供热系统的比较和成功案例的深入研究,突显了节能设计与技术改造的实际效果。研究结果呈现了显著的能源消耗降低和系统运行稳定性提升。

北方地区某换流站阀外冷系统室外换热设备防冻措施研究

国内北方地区早期建设的某换流站,受限于当时的技术及施工条件,阀外冷室外换热设备并没有配套建设防冻棚,阀外冷管道在冬季严寒且昼夜温差较大的情况下存在结冻、损坏的可能。尤其在冬季低温、非计划停机且两台主泵均不可用等极端条件下,阀外冷区域室外换热设备需要采取保暖防寒措施,以避免阀外冷空冷器管束或阀门被冻坏的情况发生。

镁基固态储氢技术在加氢站中的应用进展

由于各地制氢资源分布不均,氢的储存和运输限制了产业链的发展。镁基固态储氢技术具有高储氢容量、安全性高、成本低等优势,是未来加氢站储氢方式的重要发展方向。然而,目前该技术在实际应用中还存在一些技术瓶颈,包括反应速率、循环稳定性和成本问题。通过对镁基固态储氢技术在加氢站中的应用进行详细探讨,分析了镁基固态储氢系统的技术特点、工艺流程、换热方式、在加氢站中的应用场景和现状。镁基固态储氢技术在加氢站中的应用前景广阔,有望成为建设氢能社会的重要支撑技术,并通过技术攻关、系统优化和政策支持,在未来的能源体系中发挥更加重要的作用。

超高层建筑空调水系统竖向分区设计研究

结合厦门某超高层办公楼的工程设计实例,综合考虑设备、管道、附件承压及建筑竖向分区等影响因素,对比分析了单冷源站,一次中间换热空调水系统;单冷源站,二次中间换热空调水系统;双冷源站空调水系统这三种空调水系统竖向分区方案的初投资、运行费用及优缺点,得出适合的超高空调水系统竖向分区方案。

通讯基站分离式热管换热器的传热性能实验研究

通讯基站面临散热不均、散热系统能耗高等问题。分离式热管换热器能替代机房内空调的使用,有效减少基站散热系统能耗。分离式热管换热器传热性能的影响因素有充液率、工质类型和风量等。为了研究不同因素对换热性能的影响,通过理论计算对比分析了理论充液率和实际充液率的差异;搭建实验平台研究了不同充液率下换热器的传热性能变化规律,不同高、中温工质下换热器性能的差异以及室内外风机功率的改变对换热器性能的影响规律。研究发现:使用工质R134a时,最小充液率理论值和实际值的误差为4.74%,换热器最优充液率范围为27.1%~47.9%,且最佳充液率为31.6%,最佳充液率下换热器当量换热系数为909 W/℃;随着充液率的提升,换热器内部相变区域先增大后减小,传热形式由气态工质显热传热为主先变为工质相变潜热传热为主,而后变成液态工质显热传热为主;高温工质不适用于该分离式热管换热器,使用高温工质时,换热器内部无明显相变区域,换热器使用的工质沸点越低,相变区域越大,换热器性能越好,其最佳充液率范围也越大;随着室内、外风机功率增大,换热器性能均先迅速提升而后提升速率减缓,但蒸发器侧由于散热条件较差,提升内风机功率对系统传热性能的提升较提升外风机功率更为显著。

基于卷积神经网络的换热站热负荷预测研究

高效准确的热负荷预测是实现供热系统智能化的重要环节。利用随机森林算法(Random Forest, RF)对换热站热负荷的影响因素进行重要性筛选,选取二次侧回温、二次侧供温、前3天的热负荷、一次侧供温、室外温度作为预测模型的输入变量,并构建了基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)的换热站热负荷预测模型,进行为期3天的短期热负荷预测。以邯郸市某换热站2020-2021年采暖季224组供暖数据为例,前203组作为训练集,后21组作为验证集,完成实验;并与CNN、RF-ELM、RF-BP、RF-RBF、RF-LSTM和RF-RF六种模型进行了对比实验。结果表明基于RF-CNN模型在预测精度和泛化能力中有更好的表现,其MAE、RMSE、MAPE分别为0.074、0.098和4.81%。

物联网模块在集中供热系统中的应用

针对我国供热系统中存在换热站的网络信号差、铺设光纤成本高、使用维护需要额外费用等缺点,设计了一种基于物联网模块利用无线数据传输方式开发的供热控制系统。该系统使用物联网模块作为数据传输媒介,采用无线电数字通讯技术,可替代光纤、DTU等,可以降低企业成本,减少施工和维护难度。可解决网络信号差等通信困难问题,对集中控制室和换热站之间的无线数据传输有一定通用性。