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由于振动能量收集器输出的是交流电压(电流)信号,所以首先要使用整流电路将其转换为直流电压,如图2所示。其中,Cs是存储电容,用于累积收集的电量,i0(t)表示整流电路输出电流值,Vs表示整流电路输出电压值。此时,Vs称之为振动能量收集器整流输出电压的最优值,影响因素包括Ip、f和Cp。而Ip又取决于振动幅度,f代表振动频率,Cp由压电材料特性决定,可以认为是一个常量。由此可以推出,振动能量收集器输出的交流电压(电流)信号存在一个最优值,且由振动幅度、频率和压电材料特性决定。所以,振动能量收集器的生产厂商一般会给出特定振动频率下,收集器输出功率与工作电压和振动幅度的关系曲线。以测试采用的MIDE公司生产的VOLTURE系列振动能量收集器V25W为例,振动频率为40Hz时,振动幅度分别为0.25g、0.375g、0.5g和1.0g的情况下,使输出功率最大化的等效开路电压分别为4V、7V、8V和15V。
2振动能量收集电源设计
收集到的电能转换为直流后,还需要经过稳压电路才能供负载使用。传统的方法中,整流电路和稳压电路采用整流二极管、存储电容、保护二极管和三端稳压器等分立器件组合而成,电路调试难度大,转换效率低下。凌力尔特公司最近生产出一款专用于振动能量收集的电源芯片LTC3588-2,内部集成了整流桥、稳压及控制电路,由它构成的电源电路非常简单,如图3所示。其中,PZ1和PZ2引脚连接振动能量收集器,D0和D1引脚用于选择输出电压值(3.45V、4.1V、4.5V、5.0V可选),此电路选择为5.0V输出,Pgood引脚作为稳压电源“准备好”的提示信号。
电路使用的元器件中,比较关键的是输入端存储电容Cs的选择。在振动能量收集电路中,存储电容最重要的特点是低泄漏电流,而等效串联电阻值并不重要,考虑泄漏电流、充电能力和电气参数稳定性等指标对电路的影响,TRJ系列钽电容是振动能量收集的最佳选择,所以Cs选择容量为22μF、耐压25V的TRJ钽电容。
3测试与结论
使用振动台作为振动源模拟环境振动,选用振动频率40Hz、振动幅度1.0g的MIDE公司的V25W振动能量收集器以悬梁臂的结构固定在振动台上,并在其末端粘贴约16g的重物,用于将收集器自身频率调节到40Hz,以匹配振动源频率。
振动台起振后,振动能量收集器输出的交流电压非常平滑,符合正弦信号的特征,其峰峰值大约13V,非常接近输出功率最大时的开路电压,信号周期25ms,频率与振动源频率一致。LTC3588-2将交流电压转换成直流电压后给输入端存储电容Cs充电,Cs两端电压Vs慢慢爬升,一旦越过上升沿门限电压(16V),芯片打开其内部稳压电路,将Cs上的电荷搬移到输出端存储电容C2上,输出电压VO瞬间爬升到5V,给负载供电。与此同时,“准备好”信号Pgood置为高电平,提示稳压电源可以使用。当Vs由于电荷的搬移下降到下降沿门限电压后,芯片关闭其内部稳压电路,停止搬运Cs上的电荷,使Cs两端的电压再次慢慢爬升。
关键词:电能计量自动抄表信道采集终端
电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节,传统的电能量结算是依靠人工定期到现场抄读数据,在实时性、准确性和应用性等方面都存在不足。而用电客户不仅要求有电用,而且要求用高质量的电,享受到更好的服务。因此提高电力部门电费实时性结算水平,建立一种新型的抄表方式已成为所有电力部门的共识。再加上供电部门对防窃电技术也提出了更高的要求。
电能计量自动抄表系统是将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统。它克服了传统人工抄表模式的低效率和不确定性,推进了电能管理现代化的发展进程。
1电能计量自动抄表系统的构成和特点
典型的电能计量自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统和中心处理子系统等三部分组成,如图1所示。
1.1前端采集子系统
按照采集数据的方式不同,电能计量自动抄表系统可分为本地自动抄表系统和远程自动抄表系统两种。
本地自动抄表系统的电能表一般加装红外转换装置,把电量转换为红外信号,抄表时操作人员到现场使用便携式抄表微型计算机,非接触性地读取数据。
远程自动抄表系统由电子式电能表或加装了光电转换器的机电脉冲式电能表构成系统的最前端,它们把用户的用电量以电脉冲的形式传递给上一级数据采集装置。目前实际应用的远程自动抄表系统大多采用两级式数据汇集结构,即由安装于用户生活小区单元的采集器收集十几到几十个电能表的读数,而安装在配电变压器下的集中器则负责定期从采集器读取数据。
1.2通信子系统
通信子系统是把数据传送到控制中心的信道。为了适应不同的环境条件以及成本要求,通信子系统的构成有多种方案。按照通信介质的不同,通信子系统主要有光纤传输、无线传输、电话线传输和低压电力线载波传输等四种。
光纤通信具有频带宽、传输速率高、传输距离远以及抗干扰性强等特点,适合上层通信网的要求。但因其安装结构受限制且成本高,故很少在自动抄表系统中使用。
无线通信适用于用户分散且范围广的场合,在某个频点上以散射通信方式进行无线通信。其优点是传输频带较宽,通信容量较大(可与几千个电能表通信),通信距离远(几十千米,也可通过中继站延伸)。目前,GPRS无线通信网络为无线抄表系统的实施提供了高效、便捷、可靠的数据通道。主要缺点是需申请频点使用权,且如果频点选择不合理,相邻信道会相互干扰。
租用电话线通信是利用电话网络,在数据的发出和接收端分别加装调制解调器。该方法的数据传输率较高且可靠性好,投资少;不足之处是线路通信时间较长(通常需几秒甚至几十秒)。
低压电力线载波通信利用低压电力线作为系统前端的数据传输信道。其基本原理是:在发送数据时,先将数据调制到高频载波上,经功率放大后耦合到电力线上。此高频信号经电力线路传输到接收方,接收机通过耦合电路将高频信号分离,滤去干扰信号后放大,再经解调电路还原成二进制数字信号。电力线载波直接利用配电网络,免去了租用线路或占用频段等问题,降低了抄表成本,有利于运营管理,发展前景十分广阔。但是,如何抑制电力线上的干扰,提高通信可靠性仍是亟待解决的问题。
1.3中心处理子系统
中心处理子系统主要由中心处理工作站以及相应的软件构成,是整个电能计量自动抄表系统的最上层,所有用户的用电信息通过信道汇集到这里,管理人员利用软件对数据进行汇总和分析,作出相应的决策。如果硬件允许,还可直接向下级集中器或电能表发出指令,从而对用户的用电行为实施控制,如停、送电远程操作。
2电能计量自动抄表技术的现状
2.1电能表
传感器、自动化仪表以及集成电路技术的发展,使得无论是机电脉冲式还是电子式电能表已能够较好地满足当今电能计量自动抄表技术的需要。预计今后相当一段时间内,电能计量自动抄表系统的终端采集装置将以机电脉冲式电能表和电子式电能表两种仪表为主。
2.2采集器和集中器
采集器和集中器是汇聚电能表电量数据的装置,由单片机、存储器和接口电路等构成,现在已经出现了较成熟的产品。
2.3通信信道
通信子系统是电能计量自动抄表技术中的关键。数据通信方式的选取要综合考虑地理环境特点、用户用电行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素。国内外对于不同通信方式各有侧重,在西方发达国家,对于电能计量自动抄表技术的研究起步较早,电力系统包括配电网络较规范、完备,所以低压电力线载波技术被广泛应用;在我国,受条件所限,较多使用电话线通信。近来,随着对扩频技术研究的深入,低压电力线载波中干扰大的问题逐步得到解决,因此,低压电力线载波通信方式在电能计量自动抄表技术中的应用有逐步推广的趋势。
3电能计量自动抄表技术的热点和发展趋势
3.1电力线载波通信
电力线载波通信,是将信息调制为高频信号(一般为50~500kHz)并叠加在电力线路上进行通信的技术。其优势是利用电力线作为通信信道,不必另外铺设通信信道,大大节省投资,维护工作量少,可灵活实现“即插即用”。目前,国内10kV以上电压等级的高压电力线载波技术已经较成熟,但低压电力网络上的载波通信还未能达到令人满意的水平,这在一定程度上制约了电能计量自动抄表技术在我国的实际应用。
3.2无线扩频通信
扩频技术是一种无线通信方式,把发送的信息转换为数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号,以扩展信号的频谱,通过相关接收,用相同的频码序列解扩,最后经信息解调,恢复出原始信息。扩频通信距离一般可达几十千米,其最大的优点在于抗干扰能力较强,因此具有较强的安全保密性。扩频技术在电能计量自动抄表系统的典型应用方式是:采集器通过电力线载波把数据传至集中器,再由设置在集中器附近的扩频电台把数据发送给中央处理站的接收电台。
3.3复合通信
在应用于电能计量自动抄表系统中的所有通信模式中,各种通信模式都有优缺点,任何一种采用单一通信技术的方案均很难完全满足需要。为解决这类矛盾,提出了复合通信方案。
复合通信方案是在自动抄表的不同通信阶段采用不同的通信方式,组成实现电能自动抄表的复合通信网络。在数据传输量不太大、传输距离较近的底层数据采集阶段(电能表到采集器,采集器到集中器),可以采用如红外、低压电力线载波甚至点对点的通信方式;而在集中器到中央处理站段,则可采用电缆、电话线或无线通信等。选择什么样的复合方式,需根据实际情况统筹考虑。混合使用的各种通信方式之间要有很好的相容性,不能相互干扰,这其中涉及到运筹学、最优规划等方面的研究与设计。
3.4自动抄表的安全性
自动抄表的安全性主要包括自动抄表过程的安全性和中心处理子系统的计算机网络安全性。电能计量自动抄表系统的抄表过程是分散的采集器、集中器与中心处理站间交换数据的过程。通信中既要保证所抄数据的安全、可靠传输,又必须确保中心处理子系统不会受到来自传输网络的意外攻击。
中心处理子系统的安全性主要是指其包含的计算机网络安全性,而主要的安全隐患来自以下4个方面:黑客、病毒、合法人员的失误和网络系统自身的脆弱性。保护及防范的措施是综合运用密码技术、身份验证技术、访问控制技术、防火墙技术、安全内核技术、网络反病毒技术、信息泄漏防治技术、网络安全漏洞扫描技术和入侵检测技术等。
外墙外保温工程:(1)在节能建筑的施工过程中,存在私自更改保温材料和保温体系,而未经过审查机构的审批。(2)工程中存在偷工减料的现象,实际施工与原本施工的材料设计方面不符,是一些单位单纯的追求利润而导致的结果。(3)施工现场选用的节能产品现场质量低劣,存在实际粘贴与抽检送样不符的现象,如选用的玻纤网格布为达不到标准要求的玻纤网格布,不是工程中所要求的涂塑耐碱玻纤网格布。还有聚苯板容重等,严重影响了工程质量,也影响了建筑的节能效果。(4)施工不规范,严重影响了节能建筑工程质量。在配置粘结胶浆时不按照规定的配比拌制,水灰比失调;在粘贴聚苯板时粘接剂的用量达不到要求,粘贴面积达不到标准要求。简化施工程序,如粘贴挤塑聚苯板时没有使用界面剂或使用不当,且聚苯板拼缝缝隙个别处较大,有的同缝现象严重,影响了粘贴质量。有些随意改变保温层种类、厚度。有的锚栓数量少,有些没有锚固在基层墙体上,起不到锚栓作用。在建筑首层、阴阳角、门窗洞口未增设加强型玻纤网格布(翻包网、加强网),使抗冲击能力减弱;有些部位相互搭接长度不够,造成裂缝。一些钢丝网不符合标准要求,耐腐蚀性能差,上墙后不平整,造成抹灰层过厚,容易造成抹灰层脱落,引起质量隐患。外窗节能工程:(1)部分工程窗户采用普通双玻塑钢窗,未按照中空玻璃的工艺标准制作,密封性能差,冬季易造成玻璃结露、流水、结冰等现象。(2)现场安装不规范,有变形的,吊扇的、胶条短缺,有的甚至没有密封或严重破损。(3)不能提供型式检验报告或合格证等相关技术资料。
2建筑节能工程质量问题的监管
政府建设行政主管部门是节能工程管理体系的重要管理者,具有强制性监督管理职能。在建筑节能工程建设管理过程中,应积极推进建筑节能工程建设的法律法规、规范标准的制订并贯彻执行;实行强制性能源效率标准、产品标识及认证制度;建立健全节能工程建设管理体制,规范工程参与主体单位的建设行为,严格主体单位的资质审核和建筑市场准入制度管理;监督节能工程的实体质量,促进工程建设质量的提高。此外,政府建设行政主管部门又是节能政策的倡导者和维护者。要配合我国的具体情况出发,加大节能技术的支持力度和鼓励政策。
并对节能技术产品技术做好推广和宣传。积极推进使用获得国家、省、市建设行政主管部门推荐或认定的建筑节能产品、建筑节能技术,大力推广使用先进适用的节能型产品及技术。此外,政府还应及时总结节能施工中存在的问题,大理鼓励节能产品的开发和推广,促进建筑节能工作的健康快速的发展。监理单位是建筑市场重要成员之一,监理单位应该切实履行监管职责,严格的按照建筑行业的相关规定去实行权限,因此,工程监理制度的实施,遵循公平,公正,科学,严谨,加强现场监督工作的监督检查,确保建筑节能工程的质量起着重要的作用。根据建筑节能项目开发专门的监督计划的特点及对审计制度的实施细则;建设单位的建筑节能专项施工技术方案;监督施工单位严格按照设计文件和建筑节能标准组织施工,加强工程质量控制点监督,屋面保温工程隐蔽前,专业监理工程师应采取现场监督;对节能材料的重要组成部分的施工质量,设备和涉及建筑节能功能专项的检查和验收。另外,各相关单位或部门,特别是行政主管部门应该对节能建筑工程、规范建筑节能市场引起足够的重视。从事节能建筑工程的相关人员特别是检测人员应坚守职业准则和道德,正确认识建筑节能,积极积累相关知识,努力提高业务水平。检测单位及检测人员必须严格按照现有的该行业的法规、标准规范及相关政策,并结合具体情况开展建筑节能检测。
3结束语
1.1计划阶段
PDCA循环中第一个阶段称为计划阶段(P阶段)。通过节能调查和统计分析,找到节能管理的瓶颈和症结所在,并提出合理对策,结合上级管理部门的要求,制定本部门的节能指标、节能措施和管理方案。整个过程要贯穿能源审计方法中八个方面的分析方法、三个层次的基本思路,也就是说对往年用能情况从能源、技术工艺、设备、过程控制、管理、员工、产品、废弃能等八个可能涉及到的方面,按照判明能源浪费和效率低的部位、分析产生能源浪费和效率低的原因、提出节能降耗整改措施,通过对三个层次的调查分析做出决策,同时在整个分析过程中,会应用到物质和能量守恒原理、分层嵌入原理、反复迭代原理、穷尽枚举原理,特别是穷尽枚举原理将对发现问题、寻求对策提供较好的思路。
1.1.1针对生产过程中的突出问题开展专项调查机采系统耗电量占全厂总耗电量60%以上,随着老油田开发中后期地层能量递减,耗电比重将持续加大,而且机采系统使用的设备数量多,装机容量大,在存在较多问题的同时,也有一定节能潜力。目前抽油机系统效率的提高受到设备因素的制约比较突出,从设备因素展开三个层次的分析确定重点问题,“大马拉小车”现象作为一个技术难题,随着节能拖动装置的普遍运用已有所改观,但在前期更换节能电动机、开展优化设计和群众性挖潜活动所产生的系统效率小幅度提升后,就一直徘徊在20%左右,设备的因素成为机采系统节能发展的瓶颈。近年来采油厂主要注水泵已经基本完成更新改造,并且采用了变频技术,地下注水压力在一定范围内波动较小,注水效率相对比较稳定。从设备、管理、员工三个方面开展三个层次的分析以确定重点问题。采油厂把注水工作的重点放在加强注水泵设备使用管理、注水生产管理以及员工设备管理技能培训上,从管理要效率,特别是强化岗位人员管理。对加热炉采取高效的节能措施,提高其运行效率及综合节能效益。同时,由于开发早、时间长,使用20年以上的联合站、采油站的加热炉占40%。从设备因素开展三个层次的分析确定重点问题,通过测试显示,大部分加热炉具有一高、一低、两大的特点,即排烟温度高、燃烧热效率低,过剩空气系数大、耗气量大。影响加热炉运行效率的主要因素是加热炉运行参数和加热炉的结构,二者是相互制约,相互联系的,单独调节某一环节,只能调节某一部分的运行效率。
1.1.2通过科学调查分析确定节能管理的重点方向实践验证了突出重点、以点带面的节能管理思路的有效性,采油厂更换了部分重点联合站的加热炉,今后开始向采油站普及;机采系统要在继续制度化、规范化生产管理基础上加大更换现有节能拖动装置的力度,持续增加其覆盖率,油井优化设计工作日常化、动态化、规模化可以有效提升机采系统效率。在兴古潜山百万吨产能建设工程中,在考虑几年内输油量的变化趋势和经济运行的情况下,及时做出有效的工艺调整和改造是保证输油系统效率稳中有升的关键。能源消耗监测频率与力度逐步增大,为科学优化设备运行效果提供保障。把对员工开展有针对性的节能宣传与培训作为群众性挖潜活动的新动力,使员工节能意识由被动完成指标转变到主动研究和参与节能措施的实施,强化解决生产与节能关系的能力。加强设备使用管理、生产管理以及员工设备管理技能培训,保证设备设施的完好率,确保系统运行达到最佳状态,从管理要效率。通过强化节能达标考核,进一步深入开展节能基础管理工作。强化群众性节能挖潜措施的管理和规范;大力开展停炉冷输,执行和落实《外输油管线末点温度控制管理规定》。
1.1.3制定节能管理工作计划在运用质量管理和能源审计方法开展调查分析的基础上,依据上级部门下达的年度能耗指标明确节能节水年度、中长期的发展目标及年度能耗指标,制定《采油厂年度节能节水工作计划》,对各项能耗指标进行分解,并制定详细的实施方案、考核指标、考核办法及奖惩措施。实施方案把工作重点放在节能基础管理、完善计量管理、群众性节能挖潜、节能项目管理、优化注水系统几个方面,在生产过程中严格实施计划管理,及时跟踪并合理调整。
1.2执行阶段
PDCA循环的第二个阶段是执行阶段(D阶段)。这个阶段是实施P阶段所规定的内容。在每个具体实施步骤中对可能涉及的八个方面分析方法中的因素开展三个层次的分析;要在物质和能量守恒原理基础上,运用反复迭代原理在每个步骤的细节中开展三个层次的分析;要按照PDCA质量管理的原则,在大环的基础上,在每个步骤里,条件符合时运行PDCA小循环。按照判明能源浪费和效率低的部位、分析产生能源浪费和效率低的原因、提出节能降耗整改措施这三个层次,在实施中及时验证计划的可行性并善于创新工作内容,准确修正存在的问题,实现节能管理的持续改进,深挖节能潜力。实际上,分层嵌入原理、穷尽枚举原理也在运行中的局部细节得到体现和运用。
1.2.1加强组织领导,完善节能管理网络建立覆盖面较好的节能管理网络,并将每年据实调整作为一项常规工作,厂节能节水管理办公室有专职的节能节水管理人员和监测人员,建立厂、作业区(大队)、中心站三级能源管理网络,逐级配备相应的专(兼)职管理、监测人员和监测设备,有针对性地进行专业培训。对监测人员力量进行充实,在培训方面进行强化,节能节水管理办公室新增节能监测人员,配合生产科对作业区监测人员开展专业培训。
1.2.2加强节能节水基础工作,提高节能管理水平节能节水基础工作是节能管理体系的核心,主要内容是从组织和制度建设、规划计划管理、统计管理、监测管理、定额管理、能源计量管理、项目管理、技措管理、合理用能用水、考核奖惩、节能节水等指标管理入手,形成以创新管理为目标的系统化节能管理体系。这项实施步骤里面运用了PDCA循环质量管理方法,属于大循环里面的小循环,并应用穷尽枚举原理,对基础管理的不同部分开展可能涉及的八个方面的三个层次分析。具体做法就是以节能达标考核作为这项实施步骤的方向标,节能达标考核体系是依据上级部门的节能达标考核结合实际建立的,因此具备较强的科学性和完备性,体系按照PDCA循环把节能基础管理的全部内容进行分类,每个类别又逐一提出了详细具体的要求,整个体系就是一个PDCA闭环管理的模式。这个步骤涉及三个小循环:1)年初计划里提出每个季度开展一次节能达标考核的计划,每季度按照计划实施,年底对实施情况进行总结,按照总结出来的问题对下一年度工作提出处理要求。2)进行每个季度的节能达标考核,制定考核具体时间表和确定考核对象,按照厂达标考核体系对各个内容逐一考核,考核结束后对被考核单位下发问题整改通知单,并验证整改情况,完成问题的PDCA循环闭环整改,实际上这里再次形成一个小循环中的小循环,最后总结本次考核,提出处理意见,指导下一季度考核。3)节能达标考核体系本身也是一个PDCA循环。每次达标考核都由节能节水办公室先开展自查,然后对各三级耗能单位开展检查。日常工作中,节能节水办公室和各三级耗能单位按照达标考核体系完善各项基础工作,每项基础工作通过穷尽枚举原理对基础管理的不同部分开展可能涉及的八个方面的三个层次分析,从而实现计划的验证和工作内容的创新,实现节能基础管理的持续改进。
1.2.3开展群众性挖潜工作,节能降耗成果显著这项工作实施的关键点是每季度在节能统计的基础上开展节能分析,在节能分析的指导下开展下一步群众性挖潜工作。季度节能分析分为两个部分:主要能源消耗情况与上一季度对比变化原因分析;主要能源单耗与上一季度对比变化原因分析。对比分析采用的就是针对八个方面分析法的可能涉及因素开展三个层次分析,目的就是找出能耗和单耗变化的原因,采取改进措施,分析要遵守能量守恒原理和反复迭代原理。每季度开展的以查找能耗和单耗变化原因为目的的节能分析、针对原因采取的对策、具体实施的群众性挖潜和总结性处理意见形成PDCA小循环。群众性挖潜工作以其成本低、潜力大的优势成为节能措施比重较大的部分,群众性挖潜活动持续开展,节能管理措施的强化取得了较好的节能效果。2010年全厂实施节电措施6项227井次,累计节电196.117×104kWh,折合241t标煤。2.2.4加强节能项目管理,大力引进节能新技术节能技术改造方面,以科学调查整体论证为依据,优先解决工作量较大以及在生产节点上担任主要工作任务的耗能设备,解决了节能资金紧张和节能改造工作量偏大的矛盾。运用有限节能资金重点解决外输比重较大的转油站的加热炉更新改造,在重点联合站已经全部安装了节能炉,把节能加热炉技术向采油站普及。优选工作任务较重、安全隐患较大的10个采油站,安装了10台高效节能加热炉。根据节能监测部门的监测,取得了较好的节能效果,实现了整体提高厂外输系统效率的节能目的。此外,通过安装节能拖动装置和节能控制装置,持续增加节能设备的覆盖率,开展采油区块能效对标节能示范工程,拓宽创新节能项目新渠道,节能效果显著。制订了《生产技术指标考核及评比办法》、《油井优化设计方案审核审批管理规定》等制度,围绕躺井率、系统效率、吨液耗电、合理区比例等16项技术指标,切实强化老井日常管理,使优化设计工作进一步日常化、制度化和动态化。为适应150×104t油气当量的外输规模,兴三联改建扩建工程将在当年开工并于当年完成投入使用,这对彻底扭转油品性质和比例变化造成的输油管理矛盾起到了决定性作用。通过计算,全年完成节能量591t标煤。节能项目管理中前期论证和技术经济分析是关键,八个方面分析方法和三个层次分析方法在项目选择和实施部位的选择上发挥了不可或缺的作用
1.3检查阶段
PDCA循环的第三个阶段是检查阶段(C阶段)。主要是在计划执行过程中或执行之后检查执行情况是否符合计划的预期结果。该阶段的能源审计报告本身就是能源审计系列方法的直接应用。能耗监测的重点是机采系统、集输系统、注水系统及节能技措项目(参数调整)的监测。为了加强能耗管理,主要耗能设备都安装了计量装置,对重点设备做好日常的耗能监测,监测结果及时下发到设备管理部门,对初测不合格的设备,限期整改,整改后进行复测。对复测仍不合格者,由节能节水主管部门确认,对确认不能达到合格的设备,由节能节水办会同有关部门制定整改方案,报节能节水管理委员会,并做出处理决定。通过监测,及时掌握能耗情况,认真分析耗能设备和各生产系统的能耗状况,查找能源管理的薄弱环节,确定工作重点,提出设备和系统的更新改造方案。通过能源审计中对能源消费状况、管理水平、利用效率、消耗指标、综合利用等方面进行严格的检查、诊断,同时科学评价、排查节能障碍和浪费原因,查找节能潜力,在此基础上提出整改措施,制定下一步节能规划,为企业节能降耗目标的实现指明了方向。
1.4处理阶段
PDCA循环的第四阶段是处理阶段(A阶段)。主要是根据检查结果采取相应的措施。四个阶段循环往复,没有终点,只有起点。这一阶段要对全年节能工作,对以上三个步骤进行总结分析,这是八个方面分析法和三个层次分析法的全面综合运用。具体而言,就是对计划、实施、总结的三个过程,以科学方法站在年度总结的高度上重新审视和梳理,及时总结和发现问题,对下一年度工作提出处理建议。在强化节能管理基础工作方面,重点抓好“八化”,即:基础管理中心化、计划管理长期化、落实制度规范化、统计管理准确化、监督管理制度化、科技进步先导化、考核奖惩管理典型化、计量管理精细化。理顺五方面的关系:油气生产与节能节水的关系,新、改、扩建项目管理与节能节水“三同时”的关系,节能节水型企业建设与大力开展群众性挖潜工作的关系,节能主管部门与相关科室的关系,以及节能节水业绩考核与奖励惩罚的关系。加强重点工作的薄弱环节:强制推行抽油机系统效率优化设计与测试工作;做好节能新技术、新工艺的推广与后期管理相适应;加强节能监测和参数优化调整工作,查找节能节水工作漏点,制订合理措施;以点带面,推动创建节能节水型企业活动的全面开展。
2结论
通常我们所说的建筑节能,最先决的条件是能够保证建筑的使用功能不下降,然后使建筑中的能源得到更充分的利用,既提高其利用效率,进而达到降低能源消耗的目的。本文对目前常用的建筑保温材料进行了简单的介绍,结合了以上标准以及实际工作中的经验与大家探讨一下保温材料检测中常见问题和检测的要点。
常用建筑节能材料
一般建筑节能保温材料的收缩率较小、导热系数小、热阻性大并且还要有一定的力学性能。下面分类对常用的建筑节能保温材料进行概述。
常用的建筑节能墙材:全国都在不断的推进禁实工作,既用节能环保的新型墙材代替实心粘土砖。粉煤灰砖、矿渣砖、煤矸石砖是由工业的废物回收利用制成,来源丰富,价格低廉,并且他们的强度高,承重能力强,隔热保温性能优异,不禁成为了优越的保温材料,还未环保事业做出了很大的贡献,因此粉煤灰砖、矿渣砖、煤矸石砖成为了现今国内炙手可热的墙体材料。
混凝土小型空心砌块、混凝土多孔砖、混凝土空心砖中间是空的或者有很多空隙,因此具备了隔热保温的性能,这种砖加工简单方便,生产工艺成熟,砌筑简单,因此成为了主要的建筑砌块,晋升为国内的主要墙体材料。
聚苯乙烯泡沫板:聚苯乙烯泡沫塑料板的主要原料是聚苯乙烯树脂,是经发泡剂发泡而制成的,这种材料的内部具有无数封闭微孔。这种板材可以应用于建筑墙体,屋面的保温,车辆、冷库、空调、船舶的保温隔热,地板采暖,复合板保温,装潢雕刻等,使用温度低于75摄氏度。聚苯板具有良好的保温效果,但板材在施工中与主体连接主要是以点固定,板间拼接、黏结不稳固,不适应外形较复杂建筑物的保温,施工工艺较复杂、综合成本高。
硬质聚氨酯泡沫塑料:它的主要原料是异氰酸酯和多元醇,加工工程中可添加各种助剂,达到防水保温的效果。聚氨酯保温复合板是由两层防水彩色涂层钢板或其它金属作面板,中间注入阻燃型聚氨酯硬质泡沫复合而成,是当今世界公认的最佳隔热保温材料。由聚氨酯的结构和测试结构知聚氨酯泡沫塑料具有较高的承载能力,自重轻,导热性能低,闭孔丰富,有保温的性能同时兼具防水性能,可用大型工业厂房、展览馆、仓库、冷库、净化车间、体育馆等建筑的墙体和屋面。
保温砂浆:保温砂浆的主体材料是水泥、膨胀珍珠岩,辅料是纤维素等外加剂,两者复合而成的保温材料。生产工艺简单,原料来源丰富,材料的成本低,加水搅拌后粘聚性优良,利于施工。经过保温砂浆处理后的墙面房屋在夏季还有降温的作用,由保温砂浆的房屋比不经过处理的墙面房屋室温低2到3摄氏度,这能节约空调的能耗,并且缩短了空调的开放时间,是一种十分理想的保温隔热材料。
聚苯颗粒保温浆料:聚苯颗粒保温浆料的组成部分是聚苯颗粒和保温胶粉料,浆料是按照两者的配比调制而成的。聚苯颗粒可以是工业生产品也可以是打碎的废旧聚苯保温板颗粒,这防止了白色污染,起到了环保的作用。
建筑节能保温材料的质量检测
1. 保温材料的式样制作
在进行保温材料的测试时,我们要制作样本,比如胶粘剂、抗裂砂浆、抹面胶浆等这类材料,要严格根据厂家的要求,按照产品说明书中规定的比例进行混合搅拌制备搅和物。加水少不利于凝结,影响式样强度,加水多也会导致式样强度下降。水泥砂浆要适当的打毛,如果表面光滑会使浆料的附着力下降。聚苯颗粒保温浆料保温性能和力学性能都与干密度密切相关。干密度试件尺寸:胶粉聚苯颗粒保温浆料为 300mm×300mm×30mm、抗压强度试件尺寸均为 100mm×100mm×100mm。
2. 导热系数
评价保温材料绝热性能的主要技术依据就是导热系数,依据国家标准《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》GB10294- 88,大部分采用的是基于稳态法的平板导热系数测定仪测定材料的导热系数。导热系数的测定按 GB/T10294 或 GB/T10295规定进行,仲裁时执行GB/T10294,试件厚度:EPS 板(25±1)mm、XPS 板(25±1)mm,温差:EPS 板 15℃- 20℃、XPS 板 15℃- 25℃,平均温度:EPS 板25℃±2℃、XPS 板 10℃±2℃和 25℃±2℃。节能保温材料本身的孔隙率、孔隙特征、材质、含水率、表观密度、试验过程、试验方法等都影响着测试样品的导热系数。由于保温材料多为多孔材料,如果测试时含水率高,测试结果便是导热系数偏大。因此保温材料尤其是岩浆料养护后要放在烘箱中哄至恒重在进行检测。测试时需要注意室温、夹紧力,式样厚度的一致性。
3. 网格布检测
国家建筑工程行业标准《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统 》JG149- 2003 中试样按《增强材料机织物试验方法》GB/T7689.5- 2001表1规定制备并测定初始断裂强力F0和断裂伸长值。将耐碱试验用的试样全部浸入23℃±2℃的 5%NaOH 水溶液中,试样在加盖封闭的容器中浸泡 28d;取出试样,用自来水浸泡 5min 后,用流动的自来水浸泡5min,然后60℃±5℃恒温烘箱内中烘 1h 后,在试验环境中存放24h,测试试样的耐碱断裂强力。网格布和加强网格布应及时裁剪,裁剪时去除受损的地方,保证裁剪时纱线的垂直度。未防止纱线损坏,式样不要折叠放置。上夹时保持网格竖直整齐,不能过紧。这样可以避免式样偏心受力,防止产生应力集中。
结束语
摘要:本文首先分析了现有的集中空调计费系统与能源管理系统单独运行带来的不足与缺陷等现状,指出了两种系统联系合应用势在必行。最后通过总结分析,说明联合应用的优势、实践中的阻力,并提出相关建议。
中图分类号:F206文献标识码: A
一、集中计费系统的现状、原理及问题反思
1. 现在计量主要技术形式
1.1. 时间当量
时间当量计费原理如图1。将风机盘管的温控器、电动二通阀的控制信号线接入采集器,当采集器监测到电动二通阀的启动信号及风机盘管档位信号后,上位计算机系统开始计费。数据采集器以一定的周期轮采集数据,计算机系统将采集到的数据进行分析处理,将各档位状态时间累计,能过给定系数转换成基准时间,汇总统计为独立用户使用时间,按照事先核定的价格进行计费。
1.2 热能当量
通过采集计量单元的供热温差和回水流量,经热量计积算仪计算用户耗热量。最终采用耗能热量和时间乘积为计量依据(部分厂商采用流体质量流量和比焓值差的算法)。
2现行计量方式的问题反思
常见的集中空调冷(热)能计量收费方式大致可以分为按面积均摊、电量计量、流量计量以及时间计量。现行集中计费系统中采用了许多现代先进技术,如计算机技术、数据处理、和自动化控制技术等,使得系统本身具备了所谓的高科技含量,但其系统设计还有多许值得改进的空间。
a简单利用,系统设立目的的错位
业内专业认为,分户计量的意义主要在于促进建筑节能、降低建筑采暖能耗,但是目前有些地方过多地把计量作为提高收费的一种手段[2]。计费系统仅以供冷(热)商品化导向,针对的目标是收费,考虑的是对终端用户实施收费和管理和约束,供冷(热)服务商不必为运行能耗负责,无论消耗多少能量都可以由用户均摊,用户没有知情况权和话语权,热能计量成为某些利益团体获利的一种手段,这是目前国内绝大多数计费系统共有的弊端。
b系统性差,设计思维的残缺
现行集中计费系统仅着眼于系统末端后部,而非系统全局;仅统计系统输出的用户耗能量,而不计量系统输入的能量消耗。所以缺乏对集中空调系统基本特性的整体把握和系统思维的理念。
C 没有定额,收费单价的混乱
计费行业层上,无论采用何种计量方式,最终都要以货币体现收费。但是涉及到单位能量单价取值问题时,系统提供商都异口同声地认为那是用户与供冷(热)服务商之间的事,与计量计费系统无关。
二、集中空调能源管理系统的现状、原理及问题反思
2.1 现空调能源管理系统主要技术形式
2.1.1采用变频系统
空调系统的能耗是由风系统和水系统的能耗组成的。在风系统中,风机的能耗占相当大的比例;而水系统中,降低水泵与冷水机组的能耗是节能中最关键的部分。通常空调设备只能按照设计的额定工况运行,当系统的负荷降低时,设备仍然按照额定功率全负荷运行。所以采用变频系统,会达到节能效果。
2.1.2 变风量系统(VAV)节能
在空调系统中风机能耗占相当大比例,因变风量系统能随时跟踪建筑负荷的变化,及时调节送风量,从而减少风机能耗,达到节能目的。
2.1.3变水量空调系统
在空调系统中,一般来说冷水机组的能耗最大,因此降低冷水机组的能耗便能成为空调系统节能降耗的最大问题。然而,一年之中,由于空调系统在部分负荷下运行的时间比较多,所以如果能根据负荷的大小相应地改变系统的水量,就可以实现空调系统的节能。变水量系统就是通过水量控制的方法来调节温度的,所以它比定流量系统要节电、节能。
2.1.4 空调群控系统
该能源管理系统是前三种方法的集成,即将建筑物有关的空气处理设备(空调机组AHU、新风机组PAU)、空调冷源设备(冷水机组及设备)等集中监视、控制和管理,实现整个HVAC系统的智能化运行与管理。
2.2 现行空调能源管理系统的应用现状及问题反思
能源管理系统节能做法都是基于以下两种思路。
一个是摆出一堆技术,写得清清楚楚这个配置了哪些可再生资源;变频设备怎么先进;用了多厚的保温;热回收系统回收效率多高;有LEED节能认证等等。好像说法越多,就越是节能。
另一种思路是能源消耗数据。因为节能最根本的目标是把实际的能源消耗降下来,与其说节能量倒不如说实际耗能量,一个楼一年耗了多少能源这是最清楚明白的。后者应该是检验建筑是否实现节能的唯一标准,这叫用能源消耗的数据来说话。
三、联合应用模式的探索
3.1 联合应用模式原理
笔者建议将集中空调能源管理系统和计费管理系统为依托,将设备监控、系统集成等多种控制手段整合纳入能源管理系统系统,将节能管理系统和设备监控系统集成在一个平台上,使用同一套系统。
该模式设计的能源管理系统系统框架图如下图3。
图3
通过将集中空调计费管理系统嵌套入能源管理系统,这样便可以实现能源审计,以此来检验节能管理系统是否有效。
3.2 三种系统模式的比较
3.3联合应用模式的阻力
从上表表3-2可以分析出,联合应用模式与单独的系统相对具有巨大的优势,但为什么现今市场上联合应用模式并没有太多的成功案例呢?笔者认为主要有以下几方面原因。
3.3.1 资金及细分市场的问题
(1)开发商出于对成本的考虑,对系统的投入目的很强:为节能可能会只采用传统的能耗管理系统,而不注重能源审计;为收费而只设立集中空调计费系统,而不考虑合理性。
(2)目前,无论是计费系统还是能源管理系统都是由中小企业主力开发市场。所以,往往人为将集中空调收费系统与传统的能源管理系统区分开。
3.3.2技术成熟度:集中空调能量平衡有异与水电平衡
供水、供电的平衡,可以通过总、分表数据比对,只要在充许的合理线损率以内就能达到成效。但集空调的能量计量,却很复杂:一、能量计量技术科学有待提高,如上述所提到时间型、能量型计费、计量表的缺陷[4];二、一个项目的系统是否能耗平衡、能效是否达到最佳,其涉汲的因素太多,影响的因素如系统的自动化程度、管理者的水平、季节影响,甚至物业的出租率等,这都导致空调能源平衡不能简单的计算。
3.3.3 数据开放度:管理单位不愿深入控制数据、公开数据,影响到即得收益。
水电收费一般都由当地国有企业经营,属垄断经营,有先行市场的供水、供电等已收费成功地实行分户核算[5]。有异与水电收费,集中空调的收费主体一般都是该物业的经营管理者,属个体分散经营、自负盈亏,实际操作中大家认为分户热计量下供冷的费用不超过按建筑面积供冷收取的费用这一对比尺度,用户就能接纳。以这种思路方式计费,数据就显得无关重要了。
4结论
随着我国经济的快速发展和城市化水平的不断提高,集中空调计费系统及能源管理系统联合应用模式将被越来越多地应用到建筑节能中。本论文通过对集中空调计费系统及能源管理系统联合应用的探索分析,希望进一步深入对建筑节能的理解和把握。但是,在总结研究成果的同时,笔者也清楚的认识到本课题研究还存在一些不足之处,还有一些问题有待于进一步深入,主要有以下两点是急需深入的:
在联合应用系统中,集中空调计费管理系统与能源管理系统是如何具休融合,目前还没有成熟的案例来支撑;
在政府没有建立起国家定额体系前,行业或企业如何制定自身的企业定额标准。
参考文献
[1] 刘风华,计量管理与企业节能降耗的关系.北京:现代农业科技,2010(32)11:35~36
[2] 李志浩.2008年第16届全国暖通空调制冷学术会综述.暖通空调,2009(39)1:1~8
[3] 孙剑崑.分户热计量收费中存在的几个问题.论文集粹,2008(24)10:50~51
1情况简述
近年来,随着智能电网的深入发展,智能电表作为智能电网的智能终端,被广泛应用于各类电量结算关口、工商业用户及民用计量点。智能电表在运行过程中,除了实时的电能计量功能外,还会定时记录负荷曲线,包括电量、电压、电流、功率等数据,同时,电表的事件记录可以记录电表发生的各类历史事件,智能电表还会根据用户要求进行电量冻结,冻结电量数据会被记录为历史数据。智能电表提供了丰富多样的实时数据和历史数据,通过读取这些数据,可以帮助用户监控电表的工作状态,分析电表的负荷变化情况,查找电表出现计量异常的原因。目前国内对于智能电表的实时监测基本没有相应手段,广泛采用的电能量计费系统,主要是用来远程采集电量相关数据,通过采集终端的存储和转发,在主站段获得一定时间间隔的电量相关的负荷数据,通过电能量计费系统获得的数据不具备实时性,基本不具备问题追溯和故障诊断的功能。当前,计量部门如果要对某一只计量表计的数据进行数据分析,唯一的方法就是通过表计厂家提供的服务软件,通过计算机和RS485等通讯方式,在当地进行数据的抄读,往往受到现场环境和软件使用的专业性的限制,操作起来极不方便,效率低。本课题研究的基于Android平台的蓝牙电表监测系统,实现了通过方便的移动终端对电表的状态进行实时监控,分析并显示向量图。同时,也可以读取实时数据和历史数据。
2基本原理
2.1本课题所要解决的技术问题通过开发一套基于Android系统的APP软件,利用手机等移动终端的蓝牙无线通讯技术,配合蓝牙无线光电头,实时与智能电表进行交互通讯,获取电表的各类实时数据和历史数据,同时,可以对实时数据进行分析,通过图形化界面,显示计量线路的向量图,极大的方便了用户的抄表,安装检查,状态分析,历史数据读取等工作。2.2本课题的技术原理蓝牙无线光电头采用吸附式非电接触方式,与电能表通讯采用近红外通讯方式,本光电头内置蓝牙无线模块,可以实现蓝牙通讯接口与红外通讯接口的转换,是本系统重要的通讯转发单元。手机或移动终端的蓝牙通讯模块通过自动搜索功能与蓝牙光电头实现匹配,建立点对点的通讯连接。手机上的电能表监测系统软件APP,根据请求指令,发出数据请求,通过蓝牙光电头转发给电能表,电能表应答数据给监测系统。电能表监测系统软件通过数据分析、处理,在检测界面显示实时数据,实时绘制向量图,通过向量图,不仅显示了各相电压电流的数值,还可以显示相互的相位关系,对于分析电表的运行状态,发现错误接线提供了更为直观的判断依据。当用户读取电表的负荷曲线、事件记录等历史数据时,系统会自动将读取的数据转化为文本或Excel文件的格式存储,便于分析处理。
3技术关键点及创新点
3.1技术的关键点关键点一:蓝牙无线通讯光电头,采用电池供电,数据通讯可靠性要求高,尤其是大量数据通讯时的功耗保证。要求采用低功耗设计,重量轻,便于携带。关键点二:基于Android平台的软件设计方法,为了提供交互式的人机界面,需要显示数据和图形,为此,必须优化软件设计,将软件功能模块化。关键点三:基于Android平台的移动终端的应用。3.2技术的创新点创新点一:智能电表都具有红外通讯接口,通常采用近红外通讯,本课题采用了蓝牙通讯光电头,本光电头可以将红外通讯转换为一般移动终端能识别的蓝牙通信方式,利用蓝牙技术,能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信,从而使移动终端与智能电表的数据传输变得更加迅速高效,是智能设备之间进行短距离无线通信的最佳选择。创新点二:基于Android平台的运用,由于是对电能表的直接通讯,本发明要求集成智能电表的通讯规约,要求可以兼容各种版本的智能电表的通讯协议,对不同软件版本之间的区别,能够自动适应。为此,软件设计必须采用开放式的程序设计方法,通讯软件的设计也必须在充分理解电能表计量原理的基础上采用合理的数据采集方式。
4软件设计方案:
4.1系统软件设置框图(图2):4.2开发环境:软件开发平台:系统是Android4.0以上版本开发工具Xamarin。4.3功能模块设计:4.3.1软件登录和常用软件设计一样,提拱用户登录功能。4.3.2软件连接监测电表需要一些通讯配置参数,只有正确配置好,才能够连接电表,监测电表。连接电表成功后,会把电表的基本信息显示出来。4.3.3方案配置本软件功能点是通过配置方案来进行的,可以灵活配置。默认配置是三个方案:安装检查;向量图;历史数据。安装检查(1)配置需要监测的数据项。(2)选择需要监测的数据项。(3)对电能表的运行工况进行检查的时候,需要实时监测电表的运行状况,监测电压、电流、功率、功率因数,相角。向量图(1)系统会自动读出三相电压,三相电流的数值和各自的相角关系。(2)根据读出的电压电流数值及相角,绘制实时向量图。历史数据当某一只电表出现可疑情况,或出现缺陷时,我们需要读出电表的历史数据记录和事件记录,用于故障分析。
5结论
基于Android平台的蓝牙无线电表监测技术可以方便地安装在用户手机上,供电局计量专业人员和供电营业所抄表人员不需要借助电脑和服务软件,仅通过手机操作,就可以检查电表的安装是否正确,监测电表运行状态是否正常。本项目研发成功后,不仅计量管理部门可以采用本电表监测系统软件进行安装调试,故障诊断,数据读取。还可以推广到其他变电站运行维护人员作为必备的巡查工具,尤其是,还可以给各供电所用户抄表人员作为现场抄表的工具,减少人为抄表的差错率,大大提高工作效率,节省运维成本。
6致谢
论文摘要:智能电网是新形势下电网发展的必然趋势。本文阐述了智能电网相关概念,讨论了智能电网环境下对电力通信的要求。
进入新的世纪,全球经济、社会安全、环境和能源供应都面临着极大挑战,气候变化剧烈。灾害频发,传统能源日趋紧张,金融危机对各国经济打击巨大,因此,为了面对环境污染,拉动内需,提振经济。发展可再生能源,需要构建智能电网以助推电力行业创新,实现技术转型,从而保障国家能源安全,促进我国社会的可持续发展。2009~5月,我国国家电网公司提出加快坚强智能电网建设。
2009年9月,美国国家标准与技术研究所(nist)提出了关于智能电网互操作标准的框架与路线图,明确了推进标准化工作的8个优先发展领域,其中很重要的一个方面就是网络通信:要求针对智能电网各个关键领域的应用和操作器的网络通信需求,实施和维护合适的安全和访问控制手段。该领域覆盖电力专网和公共网络。对我国而言,智能电网的建设,必须有坚实的基础技术和功能,其中测量和通信系统是一个非常重要的方面。
1 智能电网概念
智能电网是以包括发、输、变、配、用、调度和信息等各环节的电力系统为对象,不断研发新型的电网控制技术、信息技术和管理技术,并将其有机集合,实现从发电到用电所有环节信息的智能交流,系统地优化电力生产、输送和使用。电力企业通过促成技术与具体业务的有效结合。使智能电网建设在企业生产经营过程中切实发挥作用,最终达到提高运营绩效的目的。
智能电网不是为了炫耀新技术,而是为了实实在在的解决当前存在的问题。对电力系统而言,智能电网具有三个明显的特征;
(1) 自愈。对电网的运行状态进行连续的在线自我评估,并采取预防性控制手段,及时发展、快速诊断和消除隐患;故障发生时,在没有或少量人工干预下,能够快读隔离故障、自我恢复,避免大面积停电的发生。
(2) 互动。系统运行与批发、零售电力市场实现无缝连接,支持电力交易的有效开展。实现资源的优化配置;同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理。
(3) 坚强。坚强是对智能电网安全性的要求,即对智能电网中每一个元素都应该有安全性需求考虑,在整个系统中应确保一定的集成和平衡,无论对物理攻击(爆炸、武器)还是信息攻击(网络、计算机)智能电网都要能够应付并反虚出来。
2 智能电网对电力通信的要求
2.1 我国当前电力通信网现状
目前,我国的电力通信网是以光纤、微波及卫星电路构成主干线,各支路充分利用电力线载波、特种光缆等电力系统特有的通信方式,并采用明线、电缆、无线等多种通信手段及程控交换机、调度总机等设备组成的多用户、多功能的综合通信网。随着光纤通信技术发展,电力通信网业务从原来的64kbit/s逐渐过渡到了高速率的2mbit/s、10mbit/s、100mbiffs及以上高速率通道上。从作用来看,我国电力通信网主要有传输网、交换网、数据网和管理网四大类网络象。
2.2 智能电网对电力通信的要求
随着我国智能电网建设的不断发展,系统节点将大量增加,系统调度的任务将更加繁重,对电网大规模、全过程的监视、控制、分析、计算将向动态、在线的方向发展。
(1)ems系统
ems系统的实时数据来自于数据采集与监控系统scada。ems向即时信息系统sis提供分钟级的实时数据,如:系统频率、总出力,scada实时数据可以考虑由设立在厂站侧的rtu终端进行采集,接口通常可以为异步数据接口rs485或rs232,根据信息量的需要,速率一般为1200bit/s至9600bit/s。
(2)tmrs系统
在智能电网条件下。电能量计量系统除了具备常规测量功能外,还必须具有分时段累计存储和双向计量的功能。同时系统还需要具备对电能量数据进行自动采集、远传和存储、预处理、统计分析的子系统,以支持未来智能电网发展、新能源的并网。
(3)sis系统
即时信息系统sis主要完成系统运行数据的处理,建设即时信息系统主要采用internet技术,建立在安全的internet基础上,-以国家电力数据网spdnet为通信基础设施,对社会开放internet~2问。即时信息系统由于要对社会信息开放,因此必须做好安全防护和安全隔离。
(4)需求侧管理
智能电网一个很大的改变就是要直接面向用户。对于大量符合终端用户,由于具有众多节点并且业务量较少,早期一般采用无线公网通信系统实现信息传输。目前,主流技术大都采用公网租用线gprs或cdma,以保障对用户情况的掌握。
(5)电力系统统一时标
当前,无论是电力录波装置还是计费装置都需要具有统一的时标信息,因此,一旦缺乏统一的时标信息将导致全网动态行为监督的缺失。为此,gps技术的发展为电力系统实现动态监控提供了必要的物质条件,信同步时钟系统为各级调度机构主站,子站和厂站提供统一时间标记基准,包括电力系统在内的地球表面任一点均可接收到卫星发出的精度在1ps以内的时间脉冲,然后光纤通信系统将各变电站的测量收集汇总处理后,即可得到各变电站之间动态相量的变化,并据此实施相量控制。
3 结语
建设以特高压电网为骨干网架的坚强智能电网,为我国清洁能源的规模高效发展提供保障,充分发挥电网在资源优化配置、服务国民经济中的作用,对我国经济社会全面、协调、可持续发展具有十分重要的现实意义。智能电网建设成为国家经济和能源政策的重要组成部分。
参考文献:
关键词供热系统;热力站;节电技术;供热管网;
Abstract: With the development and progress of society, the emphasis on the central heating system thermal stations and heating pipe network power-saving technology is of great significance. The thermal station in the central heating system and heating pipe network is an important part of connecting the heat source and heat users, they played a calorie conversion, regulation, distribution, measurement, testing the role. This paper describes the central heating system thermal stations and heating pipe network power-saving technology to explore the content.
Keywords heating system; thermal station; power-saving technology; heating pipe network;
中图分类号:TE08文献标识码:A 文章编号:
引言
集中供热系统的热力站是供热网路与热用户的连接场所。它的作用是根据热网工况和不同的条件,采用不同的连接方式,将热网输送的热媒加以调节、转换,向热用户系统分配热量以满足用户需求;并根据需要,进行集中计量、检测供热热媒的参数和数量。
1、供热管网运行调节的方法
供热节能主要通过减少供热量、热量分配均衡来实现。
1.1减少供热量
随着室外气温的不断变化,热网热负荷也在不断变化,供热量最小值就是为满足采暖建筑的国家采暖标准要求时所供的热量,也就是说,总供热恰好与基本的总需求相等,供热量小于需求量说明供热不达标,供热量大于需求量,说明用户散热加大,造成热能浪费。因此,在供热运行时,需要适时地调节热网,从而使得供求热量相等,并且始终维持在最小值。
1.2热量分配应均衡
为了避免因热网的水力失衡、造成冷热不均现象发生,在热量分配上,应尽量使每个热用户室温均衡。这样调整后使得冷的用户室温达标了,热的用户室温超标也减轻了,从而减少了热能的浪费。热网节能前的基础就是热网的平衡,并且供热调节的前提条件就是热网的平衡。不同的供热调节方式,需要不同的热网平衡技术。
2、供热管网运行调节的实用设备
热网平衡设备的功能主要是利用流量输配基本规律安全实现流量按需分配,介绍几种比较常用的设备:自力式流量控制阀、压差阀、均流阀、温控阀。
2.1自力式流量控制阀
分自动和手动两部分,自动部分由自动阀瓣、弹簧和膜片组成,手动部分由手动阀瓣、刻度尺组成,二者由一个公共的腔体有机地结合在一起。手动部分两边的压差通过导压管作用在膜片的两侧,手动部分设定流量大小,自动部分保持手动部分两边的压差不变,从而保持设定的流量不变。
2.2压差阀
稳定被控阻力件的压差,使回路之间相互独立。被控阻力件两边的压差通过导压管作用在膜片的两侧,当被控阻力件两边的压差增大时,膜片克服弹簧的弹力带动自动阀瓣关小自动阀口,减小流量,从而降低被控阻力件两边的压差;反之,增大被控阻力件两边的压差,这样,就保证了被控阻力件的压差始终不变。
2.3均流阀
可调孔板上有几个大小不同的标准孔,在同样的压差下,每个孔通过不同的流量,它与流量阀或压差阀连用,效果最佳。
2.4温控阀
当室内温度高于给定的温度值时,感温元件热膨胀增大,克服弹簧弹力,带动自动阀瓣,关小阀口,减小进入散热器的流量,散热器的散热量自动减小,室温随之下降;反之,室温随之升高。
3、供热管网节电技术
(一)采暖热指标合理选定是节电的基础
采暖热指标是城镇供热规划设计与建筑供热设计中一个重要的经济技术评价和控制指标, 是确定集中供热系统热源规模的主要依据,一般多用面积热指标表示,即单位时间内对单位建筑面积的供热量。热指标的大小直接影响着供热系统的运行效益, 如热指标偏大,会使设备和管网的容量偏大,增大了建设投资,增加了运行成本,从而降低集中供热系统的经济性;如热指标偏小,将难以满足用户的使用要求,达不到供热效果,影响社会效益。
在集中供热系统的运行管理中, 热指标又是各种量化控制的基础。当热指标偏大时,设备的运行处于低负荷比的状态, 热效率和管网输送效率会大大降低, 设备的供热能力不能充分发挥, 特别对于蒸汽供热管网能源利用效率更低,不利于节能。因此对于已有的集中供热系统, 合理确定其采暖热指标可充分挖掘已有设备和管网的供热能力, 在不增加热源和扩建管网的基础上, 达到扩大供热面积的效果。
目前我国建筑节能发展正处在第三阶段, 即建筑总节能要求达到65%, 同时要求2020 年建筑能耗达到发达国家20 世纪末的水平。而当前的各类采暖居住建筑既有节能标准为30%的,也有节能标准为50%的,而新建采暖居住建筑执行的是建筑节能65%的标准。同时,城市居民生活水平的不断提高,对所居住房屋的装修也使得建筑物的采暖热指标发生了很大变化,建筑节能状况纷乱复杂。因此, 在设计中采用以往设计规范中给定的采暖热指标是不合理的。这需要供热行业的设计人员和工程技术人员通过维护结构测试法和采暖系统测试法, 结合供热计量技术对采暖建筑热指标重新进行核算, 为不同类型建筑确定合理的采暖热指标。
(二)热力站循环水泵正确的选型和安装是节电的当务之急
在水泵的选型与安装上, 目前普遍存在着一些不合理的地方, 许多时候不依照水力计算,而是死套所谓的“规定”,并层层加码或参照别人的设计、以前的设计,甚至在错误的理论指导下确定泵的型号。因此,在水泵的问题上存在大量的电能浪费。主要问题有:
1、泵扬程偏高、与实际需要相差太大循环水泵扬程过高既造成了电能浪费,有时还使泵在超流量工况下工作, 使电机过载, 不得不在关小水泵出口阀门的状况下工作,进一步造成了电能的浪费,可以使电耗超过实际需要的三倍以上。如某一种水泵流量为100m3/h, 当扬程H=12.5m 时,水泵功率N=5.5kW;扬程H=20m时,N=11kW;扬程H=32m 时,N=15kW;扬程H=42m 时,N=22kW。造成水泵扬程偏高的原因一般有两种:
(1) 错误地把楼房高度加在循环水泵的扬程中
这是错误认识造成的。一些人错误地把采暖系统的楼房高度, 作为选择循环水泵扬程的依据。他们把循环水泵的作用和补水定压泵的作用混到了一起, 不知道循环水泵的扬程只是用来克服采暖系统的循环阻力,而补水定压泵的扬程是维持采暖系统所需静水压强。循环水泵的扬程不应负担楼房的高度。那些把热力站的循环水泵扬程定为32m 甚至40m 的就是这种情况。
(2)设计人员的保守心理和习惯的后果
这是设计人员不良的设计习惯造成。一般的设计人员都存在着保守的心理, 认为所选的设备各方面的参数大一些总比小了好,这样不会出问题。而很少去考虑怎样做才能更经济、更实用,怎样做才能使自己的设计水平有所提高, 怎样做才能使这方面的技术更进步、更先进。而且有的人一直“墨守成规”,或不加思索、不加研究和鉴别地去参考别人的设计,或随着大多数状况走,这样可不动脑,可少犯错误。这样在选择设备时就会死搬规程,或层层加码,最后再乘以一个安全系数,使所选水泵的扬程超过实际很多。不但造成了大量的能源浪费,而且往往给运行带来很大困难。若不关小出口阀门, 电机就会超载, 同时关小的阀门又增加了系统的阻力。
(三) 热力站内合理照明灯具的设计、选型
我国照明用电量已占发电量的10%左右,能源供需矛盾日益加剧。如何科学、合理地节约用电, 是每个电气设计人员必须认真加以思考和解决的问题。
照明节能没计应遵循的原则, 按照国家提出的“中国绿色照明工程”,照明节电已成为节能的重要方面。我国目前的照明节能潜力很大, 一般节能方案均能达到节约20%~30%,即使按保守数据20%计算,全国节约的电能价值很可观。照明节能不等于降低对视觉作业的要求或降低照明质量, 也不能为节能而盲目增加投资,应把握“满足功能、技术先进、经济合理”的基本原则,也就是说在保证不降低工作场所的视觉要求的前提下,照度水平标准应与国际标准接轨, 采用国际上先进的照明质量评价指标, 在保证照度标准和照明质量的前提下, 尽可能减少照明系统中的能量损失,最有效地利用电能。力求技术先进、经济合理、使用安全、维护方便,达到节约电能、提高照明环境质量水平的目的。
(四)供热管网设计中的节电措施
供热管网的管径大小与建设投资成正比,与运行电耗成反比。但同时也与小区建筑物的耗热指标及采暖方式密切相关, 有时供热的发展会超出规划的设想。因此为了节电,为了给今后供热发展留出充分的空间, 热网的管径在建设资金允许的条件下, 应尽量大一些,经济比摩阻最好控制在30~50Pa/m。这样还可以同时提高管网的水力稳定性。另外应大胆推广在安定理论指导下的直埋技术,采用无补偿(或少补偿)、无固定墩的直埋技术。
(五)提高供回水温差是节电的重要途径
根据热量计算公式:Q=G×C×(Tg-Th) 可知, 当供热系统向热用户提供相同的热量Q时,供回水温差T=Tg-Th与循环水量G 成反比例关系。即系统的供回水温差大,则循环水量就小,水泵的电耗就会大大降低。由此公式可以发现一个规律: 当供回水温差提高到原来的两倍时, 循环水量也降至原来的二分之一,而管网的沿程阻力降至原来的四分之一,而水泵的功率要降至原来的八分之一。可看出,提高供热系统的供回水温差,可大大降低运行电耗。同时由于阻力损失的大幅度降低,可以使有中继泵站的供热系统, 取消了中继泵站, 节省了建设投资和中继泵站的运行费用。
结束语
能源是国民经济发展的物质基础, 电能是在各行业中应用最广泛的一种二次能源。供热企业是耗电大户,各种水泵、风机都用电。如果系统设计不合理,设备选型不当,很容易造成电能的大量浪费。因此,为消除用电过程中电能的浪费现象,提高电能的利用率,必须采取技术上可行、经济上合理和不影响环保的一切节约电能的技术和措施, 合理有效地利用电能源。
参考文献
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