時間:2022-02-07 22:31:30
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇控制管理論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
隨著醫學的發展和醫療技術的進步,人們生活水平的提高,人們的觀點也發生了很大的改變,對生活質量要求也越來越高。與原來的傳統手術相比人們更愿意接受微創手術治療。這就對介入手術室提出了更高的要求。其工作質量直接影響手術患者的預后及醫院的醫療效果,感染嚴重者可危及患者生命[1]。抓好介入手術室的醫院感染管理是保證醫療安全的重中之重,為此我們制定了切實有效的措施,減少了醫院感染的危險因素,使介入室的感染管理工作取得了一定的成效,現介紹如下。
1建立健全科室醫院感染管理小組,建立完善監督管理體系
(1)介入手術室成立了院感管理小組,感染管理小組在醫院感染管理科指導下工作,感染管理科定期抽樣監測、檢查監督并及時反饋意見,促進醫院感染監控工作的順利進行。(2)介入手術室院感管理小組,負責介入手術室的微生物監測、消毒隔離制度的落實及感染管理督促工作。每月對介入手術室進行空氣培養2次,每周對無菌敷料、器械、消毒液進行監測,對各種無菌導管每月進行檢查登記。
2認真學習醫院感染相關知識,提高控制醫院感染意識
(1)由于介入手術室工作的特殊性,業務上由醫務科和護理部直接領導,介入手術室的護士必須具有豐富的工作經驗,經過嚴格的崗前培訓(包括醫院感染知識培訓)方能上崗。(2)認真參加院感科組織的院感知識培訓,全科人員定期學習手術室一般制度、衛生制度、參觀制度、消毒隔離制度、洗手制度。訓練和提高自身的醫院感染意識與無菌觀念,使大家都認識到介入手術室無菌質量管理的重要性。
3介入手術室控制感染措施
3.1無菌物品的有效滅菌提高消毒滅菌質量,把好消毒滅菌質量關,可預防醫院感染的暴發流行。為此,對手術器械原則上用高壓蒸汽滅菌,對不能耐高溫、耐濕的物品首選環氧乙烷消毒。每一個消毒包都貼有明顯的消毒和滅菌日期,包內放有3M化學消毒滅菌指示卡和滅菌指示帶,并分類存放在固定的位置,使用時認真檢查有效日期、滅菌日期及包內外化學消毒指示卡變色狀況。對使用的無菌持物鉗也采用一用一消毒法,防止交叉感染。
3.2一次性手術用品管理一次性無菌醫療用品應專柜存放,離地面30cm,柜內清潔干燥,溫度、濕度適宜,通風良好,室內定期進行空氣消毒,室內空氣含菌量≤200cfu/m3。由專人管理一次性物品,建立一次性物品登記本,確保無菌物品無菌有效,有利于介入手術的順利進行。
3.3介入手術間的消毒隔離介入手術室需每日及術后進行清潔衛生消毒,用500mg/L氯三角泡騰片拖擦地面,每日用循環空氣凈化儀凈化手術間的空氣,每月做空氣培養4次,使菌落數≤200cfu/m3。每周清潔空調過濾板1次。盡量減少手術間人員流動,將手術人數控制在5人之內,對進入手術室人員必須穿戴無菌手術衣褲、口罩、帽子。對于干細胞移植手術,為確保手術的無菌和安全,對有呼吸道感染的醫護人員禁止進入,謝絕參觀。保證介入手術室內物品擺放整齊,無灰塵、無血跡污染。對輔助用間每日用紫外線消毒,并做好登記。定期監測紫外線照射強度,不合格者立即更換。
3.4工作人員手的控制感染措施醫院感染可通過醫務人員手直接和間接傳播,并且這一途徑比空氣傳播更具危險性[2],有報道由于醫務人員的手傳播細菌而造成的醫院感染約占30%[3]。洗手消毒稱為是“非常必要的、最基本的、最簡便易行的預防和控制病原體傳播的有效手段”[4]。手術人員要嚴格執行有效的洗手制度,接觸患者前后均要洗手,脫手套后也要及時洗手。
4手術廢棄物的處理
4.1一般廢棄物的處理未被體液、血液污染的廢棄物(包括一次性無菌物品包裝袋、辦公垃圾)用黑色垃圾袋放置;需要終末處理品的醫療廢棄物如一次性使用的導管經破壞處理后用黃色垃圾袋放置,并將袋口扎緊貼上“醫療廢棄物”,每日由專管保潔員統一收集,送往廢物處理站統一處理。
4.2銳利廢棄物的處理手術間內放置標有“針頭和玻璃”字樣硬塑料容器,用于收集術中使用的一次性注射器、動脈穿刺針、手術刀片、玻璃類銳利廢棄物。每日由專人收集進行統一處理,控制醫院感染發生。
4.3HBsAg和梅毒抗體陽性手術的處理將手術器械和導管用0.5%過氧乙酸浸泡15min,器械清水沖洗上油進行高壓滅菌,導管進行破壞處理裝置黃色垃圾,布類用黃色垃圾袋裝好,注明“陽性”送洗衣房處理,手術單元用0.2%過氧乙酸擦拭,地面用0.5%過氧乙酸拖地。
5討論
通過對院感知識的學習,增強了醫院感染監控的自覺性。加強了介入手術室醫院感染管理工作,制定了切實有效的控感措施,使介入室的工作人員都能自覺嚴格執行無菌操作規程,嚴格執行消毒隔離制度,把好了消毒隔離質量關,加強院感和科室二級監控(及院感的隨機抽樣和科室每月定期監測相結合),對介入室空氣、物體表面、無菌物品、使用中消毒液濃度及染菌量、醫務人員手的科內監測與院感科的抽樣監測均符合衛生學標準。全科醫務人員認真執行各項規章制度和操作規程,減少了醫院感染的危險因素,使我科自創建以來無一例感染的發生。
【參考文獻】
1石蘭萍,張紅,丁小容.手術室醫院感染管理.中華醫院感染管理學雜志,2002,12(3):222.
2鐘秀玲,程棣研.現代醫院感染護理學.北京:人民軍醫出版社,1995,107-108.
關鍵詞:交通控制交通燈時間發生器定時器
1引言
隨著社會經濟的發展,城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關系的協調,已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統是用于城市交通數據監測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統,它是現代城市交通監控指揮系統中最重要的組成部分。
隨著城市機動車量的不斷增加,許多大城市如北京、上海、南京等出現了交通超負荷運行的情況,因此,自80年代后期,這些城市紛紛修建城市高速道路,在高速道路建設完成的初期,它們也曾有效地改善了交通狀況。然而,隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統研究和控制,高速道路沒有充分發揮出預期的作用。而城市高速道路在構造上的特點,也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路與普通道路耦合處交通狀況的制約。所以,如何采用合適的控制方法,最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路,緩解主干道與匝道、城區同周邊地區的交通擁堵狀況,越來越成為交通運輸管理和城市規劃部門亟待解決的主要問題。為此,筆者進行了深入的研究,以下就城鄉交通燈控制系統的電路原理、設計計算和實驗調試等問題來進行具體分析討論。
圖1
2交通燈控制系統設計
城市路通信號控制系統大體上分為三種類型:定周期的信號機、多時段且具有無電纜協調功能的微電腦型信號機以及聯網式自適應多相位智能型信號機。具體采用哪種類型,應根據其應用場合及特點加以確定。其中,第一種類型以其成本低,設計簡單,安裝及維護方便等特點得到了廣泛應用。本文討論的城鄉交通燈控制系統就屬于該種類型。該交通燈控制系統主要由時間發生器電路、光電檢測電路、控制電路等幾個部分組成。其系統原理圖如圖1所示。
1.1時間發生器電路
時間發生器電路由一片74191、時鐘脈沖產生電路和幾個門電路構成,其中時鐘脈沖產生電路如圖2所示。時鐘脈沖產生電路用一片555定時器業構成多諧振蕩器,設計脈沖周期為4s,其計算公式為:T1=(2R2+R1)Cln2=0.7×5.7MΩ×1μF,以此信號作為74191的CP。74191的四個狀態輸出端QAQBQCQD可用四個門電路進行譯碼。當QAQBQCQD=0000時,電路輸出低電平信號給D觸發器和控制電路的IO輸入端;而當QAQBQCQD=1000時,電路輸出高電平信號給黃燈驅動電路。74191接成減計數工作狀態,LD信號由控制電路的O1提供,應將置數輸入端A、C接高電平Vcc,B、D端接D觸發器的輸出端,還可根據D觸發器的不同輸出狀態置入數5和數15。
2.2控制電路
控制電路主要由單穩態觸發器、RC電路和反相器構成、電路如圖3所示。該電路有兩個輸入端和三個輸出端。當QAQBQCQD=0000時,輸入端IO為低電平,此時信號將直接經O1輸出給LD以進行異步置數,因此74191的0000狀態持續時間很短暫。輸入端I1由光電檢測電路的輸出信號提供,當有車輛時,輸出低電平;無車輛時輸出高電平。輸出信號O1=I1,而輸出信號O2而由I1經反相器、RC電路和一單穩態電路得來。O1的作用是當鄉間道無車輛時,保持主干道綠燈亮,鄉間道紅燈亮。當主干道綠燈變亮并檢測到鄉間道有車輛(即I1=0)時,O2觸發單穩態電路并維持主干道綠燈亮66s,即T2=RCln3=1.1×6MΩ×10μf=66(s)。
圖3
2.3光電檢測電路
光電檢測電路由光源和光電三極管構成,該電路可根據需要選擇現成產品,如CP850系列的CP851,該器件的光電傳感器輸距離可達15m。
2.4交通燈控制及驅動電路
交通燈控制電路由一個D觸發器、一個三輸入或門和兩個反相器組成,其電路如圖3所示。D觸發器的作用是在鄉間道非常繁忙時,對紅綠燈的轉換進行控制。三輸入端或門的作用是當鄉間道無車輛和主干道綠燈剛亮而鄉間道就有車通過時維持主干道綠燈亮時間大于60s。
由于紅綠燈的功率較大(十幾瓦),一般集成門電路無法驅動,因此需要設計一個特定的驅動電路,該電路可用功率管和高驅動能力的電源構成,具體電路如圖4所示。功率管及電源大小可根據交通燈的功率進行計算。電路仿真時,可用一小燈泡直接接在門電路的后面。
關鍵詞:諧波補償;逆變器;波形控制
引言
逆變器是一種重要的DC/AC變換裝置。衡量其性能的一個重要指標是輸出電壓波形質量,一個好的逆變器,它的輸出電壓波形應該盡量接近正弦,總諧波畸變率(THD)應該盡量小。在實際應用中逆變器經常需要接整流型負載,在這種情況下僅僅采用SPWM調制技術的逆變器,其輸出電壓波形就會產生很大的畸變。
為了得到THD小的輸出電壓,波形控制技術近年來得到了極大的發展。重復控制[1]是近年來研究得比較多的一種控制方案。本文從諧波補償的角度出發,采用改進型FFT算法對輸出電壓誤差信號進行實時頻譜分析,把由軟件算法產生的經過預畸變的諧波信號注入逆變器,由此達到抑制非線性擾動從而校正輸出電壓波形的目的。
1控制系統結構及工作原理分析
圖1為控制系統結構框圖[2]。G1(s)表示控制對象,在這里就是輸出LC濾波器的傳遞函數,其離散化形式由G1(z)表示。G2(z)表示內部模型,它與G1(z)相等。
1.1擾動抑制原理
考慮擾動信號d(z)在輸出點的響應。由圖1可以很容易得到擾動信號的傳函
Hd(z)=1-{[Gc(z)G1(z)]/1+[G1(z)-G2(z)]Gc(z)}(1)
由于G1(z)=G2(z),故Hd(z)可簡化為
Hd(z)=1-Gc(z)G1(z)(2)
顯然,只要Gc(z)=G1-1(z),則Hd(z)=0,即擾動可以得到完全的抑制。
不幸的是,實際逆變器的z域傳遞函數含有一個純延時環節,這就意味著諧波補償器Gc(z)必須含有一個超前環節,這在物理上是無法實現的。但在實際應用中我們只須抑制低次諧波就可以獲得較好的輸出電壓波形,所以,只需要使諧波補償器低頻段頻率特性是控制對象G1(s)低頻段頻率特性的逆就可以了。而這是很容易做到的,本文把這種低頻段頻率特性意義上的逆稱為“等效逆”。
1.2內部模型
內部模型G2(z)就等于G1(s)的離散化形式G1(z),它的作用就是模擬控制對象的特性,作為參考信號源。在實際系統中,內部模型作為整個數字控制系統的一部分,由DSP軟件算法實現。
1.3諧波補償器
諧波補償器由FFT和諧波發生器組成。FFT算法對輸出電壓誤差進行實時頻譜分析,因為,逆變器接整流型負載,其輸出電壓畸變主要是由于在輸出端疊加了次數較低的奇次諧波,所以,只須分析出1,3,5,7,9次諧波的幅值和初相位就可以滿足要求。
設x(n)為N點有限長序列,其FFT為
式中:k=0,1,…,N-1;
顯然,常規的FFT算法,其輸出點數和輸入點
數是相等的,但在本系統中只須求出X(1),X(3),
X(5),X(7),X(9)等5個輸出點,其他輸出點是不須計算的。根據基于FFT的蝶形計算流程圖[3]可以知道,在只須計算指定的若干個輸出點的情況下,可以大大減少計算量,節省大量的DSP時鐘,這就使得在計算能力并不強大的F240定點DSP上,實現基于FFT算法的實時頻譜分析成為了可能。本文把這種經過化簡的算法稱為改進型FFT算法。
諧波發生器的作用是把FFT分析出的諧波進行預畸變,然后把預畸變的諧波信號作為補償指令送給控制對象。之所以要對諧波進行預畸變,是因為控制對象對諧波的跟蹤是有差的,這就導致諧波信號通過被控對象到達擾動注入點時,并不與擾動信號形狀相同,而是相位正好相差180°的信號,這樣就無法很好地抵消擾動。諧波發生器的預畸變算法表達式如下:
式中:|X(n)|為諧波幅值;
pha(n)為諧波的初相位,它們由FFT算法計算得到;
modcoeff(n)為幅值補償系數;
phacoeff(n)為相位補償系數。
式(4)為單次諧波的補償指令計算式,式(5)為系統需要補償的所有諧波的總補償指令計算式,它是各單次諧波補償指令的簡單累加。
幅值補償系數modcoeff(n)和相位補償系數phacoeff(n)可以通過控制對象的幅頻、相頻特性根據“等效逆”的原則簡單地確定。具體來說,modcoeff(n)就是幅頻特性頻率對應點讀數的倒數,phacoeff(n)就是相頻特性頻率對應點讀數的負數。可以看出,諧波補償器補償系數的確定是非常簡單的,這是本文所用控制方案的一大優點。
2控制系統參數設計
2.1FFT采樣頻率fs和分析窗長度L的確定[4]
采用FFT算法進行實時頻譜分析,采樣頻率fs和分析窗長度L的確定是非常重要的。假設所需要分析信號的最高頻率為fmax。根據香農采樣定律,只須滿足
fs≥2fmax(6)
就可以使被分析信號在頻域中不產生混疊。在這里,基波是50Hz,最高只需要分析到9次諧波,所以fmax=450Hz。為了留有一定的裕量,在實際系統中fs取1.6kHz。
分析窗長度L對于周期信號的頻譜分析也是極其重要的,一般都把L取為被分析信號周期的整數倍,否則,會造成嚴重的頻譜泄漏,大大降低頻譜分析精度。顯然,實際系統中被分析的誤差電壓信號周期就是基波周期,即為0.02s。所以就把L取為0.02s(即為周期的一倍)。
根據FFT的輸入數據點數N的計算式:N=fs×L,以及采樣頻率fs和分析窗長度L的取值,
可以得到N=32。這就是說,本控制系統須做32點的FFT。
2.2幅值補償系數和相位補償系數的確定
在圖2中,電壓源U代表來自逆變橋的輸出電壓,電感L和電容C構成輸出LC濾波器,電流源I代表負載汲取的電流,與濾波電感L串聯的電阻r是濾波電感的等效串聯電阻。由圖2可知,在把逆變橋看作一個比例環節的情況下,逆變器的數學模型就是由輸出LC濾波器構成的二階系統。在本系統中,L=0.552mH,r=0.3Ω,C=135μF,所以逆變器數學模型為
G1(s)=36632/(s2+2×0.074×3663s+36632)(7)
它的離散化表達式為
G1(z)=(0.1007z+0.09845)/(z2-1.735z+0.9343)(8)
根據圖3,可以很方便地得到幅值補償系數modcoeff(n)和相位補償系數phacoeff(n)。表1給出了最終的取值。
表1補償系數的取值
波次
幅值補償系數(放大倍數)
相位補償系數(角度)
基波
0.993
0.7
3次諧波
0.934
2.3
5次諧波
0.818
4.5
7次諧波
0.643
7.9
9次諧波
0.417
15.7
3實驗結果
對本文所用的控制方案進行了實驗,逆變器參數為L=0.552mH,r=0.3Ω,C=135μF,開關頻率f=8kHz,輸出頻率50Hz,幅值110V的交流電壓。采用一片TI的TMS320F240定點DSP實現所有的控制功能。阻性負載參數為R=11Ω。整流型負載參數為L=0.8mH,C=2460μF,R=27Ω。
實驗波形如圖4,圖5和圖6所示。
圖4給出了逆變器接阻性負載的穩態輸出電壓和電流波形。圖5及圖6分別給出了逆變器在接整流型負載情況下開環穩態、閉環穩態的實驗波形。可以看出開環情況下輸出電壓波形畸變嚴重,閉環以后輸出電壓波形有了極大的改善。
關鍵詞:變風量空調系統末端裝置自動控制
由于變風量系統具有可減少空調設備的安裝容量、節省運行能耗、可以滿足不同房間不同溫度控制的要求、適應使用空間變更的要求、維修量小等優點,在我國的一些高級辦公樓中已被采用,如北京的南銀大廈、中國銀行、中國人壽大廈等建筑,而一些正設計中的新的辦公樓也采用了變風量空調系統,變風量空調系統將會越來越多。本文僅就系統控制設計及實施中的一些問題進行討論。
1.變風量系統的控制
變風量空調系統的控制可分為變風量空調機組和變風量末端裝置兩部分,本文用圖1與圖2的變風量空調系統為例,來討論監控點的設置及主要的控制功能。該系統為單風道系統,建筑物內、外區共用同一空調系統,內區變風量末端裝置為單風道基本型,外區變風量末端裝置為帶再熱的串聯式風機動力型。
圖1變風量系統控制原理圖
圖2變風量末端裝置控制原理圖
a.單風道基本型;b.串聯式風機動力型(帶再熱)
(1)監控點的設置
1)變風量末端裝置
變風量末端裝置監控點的設置見圖2。圖2a為單風道基本型,圖2b為帶再熱的串聯式風機動力型。需要說明的是:①室內溫度傳感器為帶溫度設定功能型,故設2AI點;②壓力無關型變風量末端裝置的進風口處有一風量檢測裝置,設1AI點;③熱水盤管調節閥的控制可為開/關型,也可以為增量調節型和連續調節型。此處為開/關型控制,設1DO點;④風閥控制可用1AO點或2DO點;
2)變風量機組
監控點的設置見圖1,需要說明的是:為風機的變頻器設6個點,變頻器電源控制設3個點,用于手動/自動開關狀態(DI),電源通、斷控制(1DO點),電源狀態(1DI點);變頻器運行監控設三個點,頻率控制1AO點,頻率反饋1AI點,故障報警1DI點;
(2)控制
1)變風量末端裝置的控制
壓力無關型變風量末端裝置對室內溫度的控制為串級控制方式,它能及時處理送風壓力變化對末端裝置送風量的干擾,保證好的調節品質。在此例中內區為單風道基本型,全年送冷風,按圖3的特性進行控制。變風量末端裝置調節風閥的運行范圍受空調設計確定的最大風量和最小風量的限制。對于每一個變風量末端裝置,都有其自己的最大和最小風量,在系統調試時需將這兩個參數編寫到調節器的控制程序中。
圖3單風道基本型末端裝置控制特性圖4串聯式風機動力型(帶再熱)末端裝置控制特性
圖4為外區變風量末端裝置的控制特性,當房間溫度大于設定值時,控制器控制風閥開大,加大一次風量,二次風量相應減少,直至最大風量,最大風量等于風機風量。當房間溫度低于設定值時,控制器控制風閥關小,減少一次風量,二次風量相應加大,若到了最小一次風與最大二次風區域,房間溫度繼續降低,則再加熱器投入工作,提高送風溫度,以滿足室內負荷的要求。
變風量末端裝置的運行與變風量機組同步,系統風機運行,則末端裝置的風機必開。
2)變風量空調機組的控制
在冬、夏季,根據送風溫度控制(PI)熱、冷水調節閥,使送風溫度達到設定值。
當系統負荷減小到某一程度時,可參考回風溫度、末端裝置風閥的開度來修改送風溫度設定值。以避免部分房間的變風量末端裝置運行在最小或最大風量時,室溫仍達不到設定值。
在冬季,根據回風相對濕度控制加濕閥,以保證室內相對濕度。
送風量控制目前常采用控制系統靜壓的方式,改變風機轉數實現對機組送風量的調節,這是暖通規范推薦的方式。風機轉速有一最低允許值,此值對應于系統的最小風量。系統的送風靜壓與送風溫度控制之間要相互協調,以保證變風量末端裝置工作在合理狀態,不要經常工作在最大或最小送風量狀態。靜壓控制除定靜壓外,還有變靜壓控制方式,其目的是使系統根據負荷的變化將靜壓保持在允許的最低值,因此其比定靜壓控制方式更節能,但此種方式易使系統不穩定,故而在實際工程中使用時要注意控制程序的設計和轉換參數的選擇。
變頻器的電源按時間程序進行控制。
新風量的控制是根據實測的新風量F來調節新風、回風閥門開度,使新風量達到設定值,保持新風量不變。當系統風量減少時,開新風閥關回風閥,回風風量減少,新風比加大。當系統達到最小風量時,新風比為100%,即無回風,全部用新風。
2.監控系統規劃
在大型建筑物中,變風量系統數量多,末端裝置的數量大,例如信遠大廈,變風量系統有60多個,變風量末端裝置有一千余臺。除變風量系統外,建筑物內還有其他許多需監控的設備。顯然,對于這類大型建筑物,它的建筑設備監控系統是一個大型有多條總線的系統。在進行系統設計時,應本著科學和節約的原則仔細規化,通常有以下幾點需要注意:
(1)應將控制某一變風量機組的控制器(DDC)與此系統所負責送風的末端裝置的控制器設在同一條通信總線上,這樣將有利網絡通信和整個變風量系統的管理和運行。同時此總線所帶的控制器或監控點的數量要合理,不可有太多的富裕量。
(2)對系統總線的規劃,在考慮上述因素的同時,尚應注意總線施工和維護的難易程度。
(3)應注意變風量末端裝置的溫度傳感器的合理配置。末端裝置的溫度傳感器配置大致分為三種情況:其一,是為每一變風量末端裝置設一個有溫度設定功能的溫度傳感器;其二,是多個變風量末端裝置共用一個有溫度設定功能的溫度傳感器;其三,是多個變風量末端裝置共用一個或幾個無溫度設定功能的溫度傳感器。
第一種情況多用于面積不大的房間,后兩種情況多用于大空間。帶有溫度設定功能的溫度傳感器安裝于墻上,無溫度設定功能的溫度傳感器多設在作為回風空間的吊頂上,此時房間的溫度給定值由末端裝置控制器中的軟件設定。
設計時,具體采用何種溫度傳感器,要根據建筑和空調專業的設計,仔細劃分變風量末端裝置的服務區,按照區域的建筑和使用特點,為相應的變風量末端裝置配置合適的溫度傳感器。
3.幾個有關的問題
(1)新風量控制
由于受新風管道的影響,新風量測量會存在測不準的問題。為此,可根據回風或有代表性房間的二氧化碳濃度來控制新風量的控制方式。
另一種新風量的控制方式是在新風管道上設置定風量裝置(CVABox),穩定輸送一定量的新風。定風量裝置又稱為風量調節器,圖3為其外形及結構示意圖。這是一種機械式自動裝置,不需要外加動力,所需的風量直接在此裝置上設定。裝置內部設有限流板、氣囊、凸輪、彈簧等部件,它們協同工作使風量調節器在允許的壓差范圍內將風量保持在設定的流量上。
a.b.
a.外形b.內部結構示意圖
圖5風量調節器
(2)變頻調速
風機電機的功耗與其轉速的三次方成正比關系,故而當系統風量減少時,風機的耗電量會降低很多。考慮到變頻調速裝置的能耗及風機轉速降低后效率的下降等因素,變頻調速方式節能與轉速達不到三次方的關系,但還是很可觀的,例風量為50%時,電機功耗約為15%。
風機是變轉矩負荷,變頻器應按此來進行配置。目前許多制造商都生產專為空調系統中風機控制而設計的變頻器,這種變頻器有較好的性價比。選擇時應使電機功率與變頻器的功率相匹配,電機的功率不能大于變頻器的功率,也不能低于變頻器功率的一半,變頻器的輸出電壓、電流及最高頻率要與電機的要求相吻合,同時還應注意變頻器的干擾與輸出至風機電機間的允許距離。
變頻器電源是否要控制,這與強電設計有關,在實際工程中也有不設這些監控點的實例,這不影響系統的運行,但在單臺切斷空調系統電源方面不大方便。
風機轉速控制手動或自動方式的選擇是在變頻器上解決的,在變頻器的控制面板上可以進行“遠方”或“就地”控制模式的設定。當設置為“就地”時,對變頻器的操作直接在控制面板上進行,這多用于空調系統風量調試及風機維修;當設置為“遠方”時,則由監控系統進行控制。
目前許多制造商生產的變頻器和其控制面板是分離式的,以便于當變頻器由系統控制時,可為同類的變頻器配置一塊面板,它僅用于變頻器的參數設定和初調。但此方式若用于變風量系統,會給先于監控系統調試的空調風系統調試帶來諸多不便,故而最好為每一臺變頻器配置一塊控制面板。
(3)風壓差開關
在選擇風壓差開關時要注意使其性能指標滿足變風量系統運行的要求,因為系統運行在最小風量時,風機兩端的風壓差也為最小值。選擇不當,則可能出現系統在最小風量運行時,風壓差開關不動作的情況。而且在進行系統調時,應在系統為最小風量運行狀態,調節風壓差開關的動作值。
過濾器風壓差開關的動作值調試則應在系統設計風量下進行。表1為國家標準《組合式空調機組》GB/T14294-93對各類過濾器初阻力的規定。對過濾器積塵狀況檢測的風壓差開關,應根據表中不同效率的過濾器之初阻力與積塵后允許的終阻力來選型和設定動作值。對于粗效過濾器,終阻力一般都大于表中允許值的2倍。
過濾器效率和阻力表1
粗效
中效
高中效
亞高效
大氣塵粒徑(μm)
≥5
≥1
≥1
≥0.5
計數效率E(%)
20≤E<80
20≤E<70
70≤E<99
95≤E<99.9
阻力(Pa)
≤50
≤80
≤100
≤120
1企業未能足夠重視財務會計的內部控制管理
工作財務會計的內部控制管理存在問題,首先是因為相關的領導未能足夠重視該工作,導致企業的各項工作無法順利開展,主要表現在一些企業領導未能透徹地認識到財務會計內部控制管理的重要性,認為財務會計的內部控制管理工作只是一項可有可無的工作,并不能夠代替企業的其他管理制度。這樣,在財務會計的內部控制管理中沒有設置專門的部門進行管理和監督,也沒有制定有效的制度進行完善,進而導致許多財務會計工作無法正常展開,限制企業的發展;其次,有些企業雖然制定了財務會計內部控制管理制度,但是在實際的工作中并沒有認真貫徹這些制度,導致制定的制度成為一種擺設,沒有實用性,財務會計的工作無法達到企業預期的效果,同時也無法有效控制和管理財務會計工作。產生這些問題的主要原因就是企業對財務會計內部控制管理工作沒有引起足夠的重視和認識,進而影響企業的工作進程。
2財務會計內部控制管理缺乏完善的制度保證
在財務會計的內部控制管理工作中,由于沒有健全的控制管理制度,導致企業的各項工作缺乏必要的執行力。一些企業在制定控制管理制度時,由于外在因素或者是人為因素的影響,導致制定的制度不完善、不健全,同時企業也沒有對制度進行合理性和規范性的制約,導致財務會計工作不能有效地、科學地執行下去。財務會計內部控制管理工作缺乏完善的制度主要表現在一些企業未能重視內部控制管理制度的重要性,在實際工作中未能貫徹實施這些制度,進而導致財務會計工作中出現差錯,沒有做到事前預防工作,也無法及時進行問題解決,進而導致企業的其他工作無法順利開展;一些企業制定的財務會計內部控制管理制度雖然具有科學性和合理性,但是在實際的工作中并沒有長期貫徹實施制度,使財務會計管理控制工作缺乏一定的執行力。由于企業缺乏完善的財務會計內部控制管理制度,所以就無法保證企業實際的工作實施,也無法有效地對實際工作進行評價和考核。
二加強財務會計內部控制管理的措施
1培養大量的財務會計內部控制管理人才
為了能夠有效地加強財務會計內部控制管理工作,首先應該要培養高素質、高水平、高技術的知識性人才,這樣能夠為企業在激烈的市場競爭中發揮重要的作用,使財務會計管理控制工作更加完善,并對這些財務會計人員進行專業技能的培訓,企業可以聘請專業的會計師和專家定期對員工進行技能培訓,使其能夠提高自身的專業素養和職業道德,并能夠有效地制定相關管理制度,增強企業的專業能力。
2完善財務會計內部控制管理體制
為了加強財務會計內部控制管理工作,企業應該要改善原有的管理觀念和制度,建立完善的財務管理體系,使財務會計管理模式更加健全,進而有效地統一財務管理的權力分配,執行責任制,使員工能夠根據自己的職責進行工作,同時可以將網絡信息系統應用到實際的財務會計管理中,有效地進行財務信息管理,并給管理者和決策者更好的反饋,進而提高企業的競爭力和經濟效益。
3完善財務會計內部控制管理機制
為了能夠使財務會計內部控制管理工作更加完善,企業還應該要建立完善的財務會計監督機制,這樣能夠有效地監督財務會計管理人員的工作,避免出現、盜取公共財產的現象發生,有效地將管理和監督工作統一起來,完善財務會計工作,使之能夠更加順利地運行。除此之外,企業還應該做好預算和審計的工作,有效地為企業節省成本投入,避免資金浪費,同時有效地反饋企業的財務狀況和未來的發展情況,促進企業更加合理的、完善的發展。
三結語
一、成本控制的總體思路
(一)加強戰略成本管理意識
以前我們的成本管理是單純為降低成本而控制,依賴于現有的成本會計系統,關注于企業內部生產過程,重視有形成本,追求的是短期利潤,不能根據企業內外部環境和企業戰略制定相應的措施。而現在,市場競爭日趨激烈,傳統的成本控制方法已不能滿足現代企業管理的要求,我們應該以一種全新的理念、廣闊的視角、創造性的思維方式,將成本管理與企業的競爭戰略相結合,進行企業的成本控制管理,并從戰略的角度分析哪些地方影響成本,應向哪個方向改進,以達到降低成本和加強戰略位置的目的。
(二)實施全員、全過程、全方位的成本控制
成本發生在企業生產經營全過程,這就決定了成本控制必須實施全員、全過程、全方位的管理。企業在生產經營全過程的每一個環節都會發生有形的或無形的資源耗費,企業的每一個環節、每一個員工個體的行為都會影響到企業總成本的高低。這就要求把成本控制管理當作系統工程,把各個環節之間形成互動關系,并使人人有指標關心成本,個個有壓力會算成本,促使每個環節、每個員工個體都處于受控狀態,讓成本控制的觀念成為每個部門、每一個員工個體的自覺行動。
企業生產經營所需要的資源來自企業內外部兩方面,企業的成本控制如何有效地整合利用內外資源,這是一個十分重要的問題。為此,企業應從戰略的高度重視對企業內外部資源的整合利用,讓成本控制的領域不斷延伸、擴展,從成本發生的源頭著手,在基建、生產、經營等各個領域進行全方位成本控制。
(三)以實現利潤最大化為最終目標進行成本控制
在成本控制中要引入價值鏈方法,對企業生產經營過程的每個環節、每項工作都要用價值鏈分析方法,分析其是否有效地利用資源為企業創造了最大化的價值;使用投入產出的概念分析每個環節、每項工作是否都能獲得效益,為企業整體價值最大化產生正面的作用。要從成本、售電量、安全生產等因素之間的相互關聯來總體觀察,要適應形勢的發展變化,使用新的手段,對企業經營全過程的每個環節,無論是組織結構、業務流程,還是工作方法、業務手段都要進行深入的分析,不斷優化企業經營全過程,讓企業生產經營的各種要素,包括人、財、物及信息和流程都能得以最佳地配置,讓有限的資源得以有效利用。
二、進行成本控制的具體措施
(一)實施目標成本控制管理
目標成本要按照科學性、關鍵性、挑戰性和強制性的原則確定。根據不同部門、不同條件、不同成本項目,分別測定指標,對變動成本指標核定單位成本費用,對下達的成本指標力求客觀、合理,既要避免指標定得過高,無法實現,又要避免指標定得過低,達不到管理的目的。成本控制的目標主要在材料費控制、修理費控制、工資及福利費控制、管理費用的核定控制等。二)加強燃料煤的管理
火力發電企業使用的燃料是煤,其成本占發電總成本的60%,所占比例非常大。近年來煤炭價格大幅上漲,直接導致電力產品的變動成本上升,在這種情況下,降低燃料煤成本成為維持火力發電廠生存和發展的關鍵。
第一,要抓好燃料煤的質量管理,發熱量必須達到規定值以上才可以入爐;第二,要不斷改進生產工藝,減少燃煤使用量,降低供電標煤耗;第三,進行動態成本分析,做到分機組、分小時計算燃煤成本,按日或小時匯總,形成機組的日成本或小時成本,實時觀測燃料煤成本的變化情況,為降低其成本進行事前、事中的管理控制;第四,要與燃煤主要供應商簽訂長期供煤合同,降低采購價格以及避免價格波動帶來的風險。
(三)采用綜合利用項目
火力發電企業是燃煤大戶,目前使用的煤粉鍋爐會產生大量的二氧化硫、粉煤灰等污染物,對環境造成一定的危害。為了社會和企業的長遠利益,企業應采用集綜合利用、環境保護、節約能源于一體的新型環保鍋爐,這有利于:第一,將原發電用的原煤改為煤矸石、中煤作燃料,而煤矸石、中煤是洗煤廠的廢棄物,這將大大降低燃料煤的采購成本;第二,燃燒后的煤會產生粉煤灰,可用來制磚和水泥骨料,發電機組排出的循環水還可養殖羅鯡魚,增加企業新的經濟增長點,促進企業走出一條“一業為主,多種經營、綜合開發、全面發展”的良性發展之路;第三,提高環境質量,減少環保部門的罰款支出;第四,企業采用綜合利用項目后,可以享受免交50%的增值稅的優惠政策,減少了企業的稅負支出。
(四)控制工程造價
火力發電廠在工廠規劃建設、生產線安排、設計階段,總成本的80%左右就已經確定了,留待生產過程中可控成本大約只剩下20%,所以要做好發電企業建設的規劃設計,嚴格控制工程造價,防止結算超預算、預算超概算、概算超估算的“三超”現象,要對工程造價進行審核、控制和把關;要從項目選擇、設計方案優化、設備招標采購等方面采取有力措施,確保各項費用量準價實;要從前期工作開始到對工程工期、質量進行監督控制,全過程管理,在確保工程質量的前提下,最大限度降低工程造價。
(五)提高發電效率
發電量是計算電能生產數量的指標,是發電機組轉換產出的有功電能數量,表示為電功率與時間的乘積,以發電機出口電能表計量為準。它通過規模經濟效應影響企業成本,具有大機組的火力發電企業相對于小機組的小電廠來說具有明顯的規模經濟效益和無法比擬的成本優勢。因此,火力發電企業應通過技術改造等方式提高裝機容量,提高發電效率,降低每度電的固定成本。平時還要對發電設備進行定期的檢修和維護,以提高發電設備的可靠性和完好率,使發電機組等效可用系數增大,降低發電成本。
(六)加強線損管理
在優化電網結構的基礎上可從技術和管理兩個層面來開展降低線損的工作。技術上:合理安排電網運行方式,優化潮流分配;加強用電需求管理,通過移峰填谷,充分利用低谷電力電量,最大限度地發揮電網供電能力,加強無功電壓管理工作,做好無功分層平衡。管理上:進一步擴大分區、分壓、分線考核管理的范圍,加強用電營業管理工作和用電檢查工作;加強關口表的管理,有效控制統計損耗。線損的管理實施分級管理,制定科學合理的線損考核指標,達到有效管理的目的。
關鍵詞鍋爐房/計算機控制/供暖
AbstractDiscussestherequirementsformonitoringandmanagementofthescopesfromboilerhousesforheating,steam-waterandwater-waterheatexchangers,smallscaleheatingnetworkstolargescaledistrictheating,therelatedhardwareconfigurationandtheapproachestorealisetherequiredfunctions.
Keywordscomputercontrol,heating,boiler
5.1供暖熱水鍋爐房內監測與控制的主要目的應為:
·提高系統的安全性,保證系統能夠正常運行;
·全面監測并記錄各運行參數,降低運行人員工作量,提高管理水平;
·對燃燒過程和熱水循環過程進行有效的控制調節,提高鍋爐效率,節省運行能耗,并減少大氣污染。
對于熱水鍋爐,可將被監測控制對象分為燃燒系統和水系統兩部分分別進行討論。整個計算機監測控制管理系統可按圖5-1形式由若干臺現場控制機(DCU)和一臺中央管理機構成。各DCU分別對燃燒系統、水系統進行監測控制,中央管理機則顯示并記錄這兩個系統的在線狀態參數,根據供熱狀態況確定鍋爐、循環泵的開啟臺數,設定供水溫度及循環流量,協調各臺DCU完成各監測控制管理功能。
5.1.1燃燒系統監測與控制
對于鏈條式熱水鍋爐,燃燒過程的控制主要是根據對產熱量的要求控制鏈條速度及進煤擋板高度,根據爐膛內燃燒狀況及排煙的含氧量及爐膛內的負壓度控制鼓風機、引風機的風量,從而既根據供暖的要求產生熱量,又獲得較高的燃燒效率。為此需要監測的參數有:
·排煙溫度:一般使用銅電阻或熱電偶來測量;再配之以相應的溫度變送器,即可產生4~20mA或0~10mA的電流信號,通過DCU的模擬量輸入通道AI即接入計算機。
·排煙含氧量:目前較多采用氧化鋯傳感器,可以對0.1%~21%范圍內的高溫氣體的含氧量實現較精確的測量,其輸出通過變送器后亦可轉換為4~20mA或0~10mA電流信號。
·空氣預熱器出口熱風溫度:同上述測溫方法。
·爐膛、對流受熱面進出口、省煤器出口、空氣預熱器出口、除塵器出口煙氣壓力:測點可根據具體要求增減,一般采用膜盒式或波紋管式微壓差傳感器,再通過相應的變送器變為4~20mA或0~10mA電流信號,接入DCU的AI通道。
·一次風、二次風風壓,空氣預熱器前后壓差:測量方法同上。
·擋煤板高度測量:通過專門的機械裝置將其轉換為電阻信號,再變成標準電流信號,送入DCU的AI通道。
·供水溫度及產熱量:由水系統的DCU測出后通過通訊系統送來。
燃燒系統需要控制調節的裝置為:
·爐排速度:由可控硅調壓,改變直流電機轉速
·擋煤板高度:控制電機正反轉,通過機械裝置帶動擋板運動
·鼓風機風量:調鼓風機各風室風閥或通過變頻器調風機轉速
·引風機風量:調引風機風閥或通過變頻器高風機轉速
為了監測上述調節裝置是否正常動作,還應配置適當的手段測試上述調節裝置的實際狀態。爐排速度和擋煤板高度可通過適當的機械機構結合霍爾元件等位置探測傳感器來實現,風機風量的調節則可以通過風閥的閥位反饋信號或變頻器的頻率輸出信號得到。
燃燒過程的控制調節主要包括事故下的保護,啟停過程控制,正常的燃燒過程調節三部分。
·事故保護:這主要是由于某種原因造成循環水停止或循環量過小,以及鍋爐內水溫太高,出現汽化。此時最重要的是恢復水的循環,同時制止爐膛內的燃燒。這就需要停止給煤,停止爐排運行。停止鼓風機,引風機。DCU接收水溫超高的信號后,就應立即進入事故處理程序,按照上述順序停止鍋爐運行,并響鈴報警,通知運行管理人員,必要時還可通過手動補入冷水排除熱水,進行鍋爐降溫。
啟停控制:啟動點火一般都是人工手動進行,但對于間歇運行的鍋爐,封火暫停機和再次啟動的過程則可以由DCU控制自動進行。封火過程為逐漸停止爐排運動,停掉鼓風機,然后停止引風機。重新啟動的過程則是開啟引風機,慢慢開大鼓風機,隨爐溫升高慢慢加大爐排進行速度。
正常運行調節:正常運行時的調節主要是使鍋爐出口水溫度維持在要求的設定值,同時達到高燃燒效率,低排煙溫度,并使爐膛內保持負壓。這時作為參照的測量參數有爐膛內的溫度分布、壓力分布、排煙含水量氧量等。鍋爐的給煤量可以通過爐排速度和擋煤板高度(即煤層厚度)確定,鼓風機則可以根據空氣預熱器進出口空氣的壓差判斷其相對的變化,此時可以調整控制量有爐排速度、煤層厚度(調整擋煤礦板高度)、鼓風機轉速、各風室風閥、引風機轉速或風閥。上述各調節手段與各可參照的測量參數都不是單一的對應關系,因此很難用如PID算法之類的簡單控制調節算法。目前,控制調節效果較好的大都采用"模糊控制"方法或"規則控制"法,都是根據大量的人工調節運行經驗而總結出的調節運行方法。
當燃燒充分時,鍋爐的出力主要取決于燃煤量,因此鍋爐出口水溫的控制主要靠爐排速度及煤層厚度來調節,煤層厚度與煤種有很大關系,爐膛內燃燒狀況可以通過爐膛內溫度分布及煤層風阻來確定。燃燒充分時爐膛內中部溫度最高,爐排尾部距擋渣器前煤已燃盡,溫度降低。鼓風機則應根據進煤量的增減而增減送風量,同時通過觀測排煙的含氧量最終確定風量是否適宜。引風機則可根據爐膛內負壓狀態決定運行狀態,維持爐內微負壓,從而既保證煤的充分燃燒,又不會使煙氣和火焰外溢。根據如上分析,可采用如下調節規則:
每h一次,根據爐膛內溫度分布調整煤層厚度及爐排速度,最高溫度點后移,則將爐排速度降低5%,同時將擋煤板提高5%,當最高溫度點前移時,則將爐排速度提高5%,同時將擋煤板降低5%。
每2h一次:若出水溫度高于設定值2℃以上,則將爐排速度降低5%,若出水溫度低于設定值2℃以上,則將爐排速度加大5%,加大和減小爐排速度的同時,還要相應地將鼓風機轉速開大或減小。當采用風閥調整鼓風量時,則調閥,觀察空氣預熱器前后壓差使此壓差增大或減少10%。
每15min一次:若排煙含氧量高于高定值,則適當減少鼓風同風量(降低轉速或關小風閥),若低于高定值,則增加鼓風機風量。
每15min一次:若爐膛負壓值偏小(或變為正壓),加大引風機轉速或開大風閥,若負壓值偏大,則降低引風機風量。
以上調節規則中,所謂"合理的爐膛溫度分布"取決于鍋爐形式及測溫傳感器安裝位置,需通過具體運行實測分析后,給出"合理","最高溫度前移","最高溫度后移"的判據,然后將其再寫入DCU控制邏輯中。同樣,排煙含氧量的設定值,含氧量出現偏差時對鼓風機風量的修正等參數也需要在鍋爐試運行后,根據實際情況摸索,逐步確定。當然這幾個修正量參數也可以在運行過程中通過所謂"自學習"的方法得到,在這里不做過多的討論。
5.1.2鍋爐房水系統的監測控制
鍋爐房水系統的計算機監測控制系統的主要任務是保證系統的安全性;對運行參數進行計量和統計;根據要求調整運行工況。
·安全性保證:保證主循環泵的正常運行和補水泵的及時補水,使鍋爐中循環水不會中斷,也不會由于欠壓缺水而放空。這是鍋爐房安全運行的最主要的保證。
·計量和統計:測定供回水溫度和循環水量,以得到實際的供熱量;測定補水流量,以得到累計補水量。供熱量及補水量是考查鍋爐房運行效果的主要參數。
·運行工況調整:根據要求改變循環水泵運行臺數或改變循環水泵轉速,調整循環流量,以適應供暖負荷的變化,節省運行電費。
圖5-2為由2臺熱水鍋爐、4臺循環水泵構成的鍋爐房水系統示意圖。圖中還給出建議的測量元件和控制元件。
2臺鍋爐的熱水出口均安裝測溫點,從而可了解鍋爐出力狀況。為了了解每臺鍋爐的流量,最好在每臺鍋爐入口或出口安裝流量計,一般可采用渦街式流量計。渦街式流量計投資較高,可以按照圖5-2那樣在鍋爐入口調節閥后面安裝壓力傳感器,根據測出的壓力p3,p4與鍋爐出口壓力p1之壓差,也可以間接得到2臺鍋爐間的流量比例。2臺鍋爐入口分別安裝電動調節閥來調整流量,可以使在2臺鍋爐都運行時,流量分配基本一致,而當低負荷工況下1臺鍋爐停止或封火,循環水泵運行臺數也減少時,自動調節流量分配,使運行的鍋爐通過總流量的90%以上,封火的鍋爐僅通過總流量的5%~10%,僅維持其不至于過熱。
圖5-2鍋爐房水系統原理及其測控點
溫度傳感器t3,t4,t5和流量傳感器F1一起構成對熱量的計量。用戶側供暖熱量為,GF1cp(t3-t4),其中GF1為用流量F1測出的流量。鍋爐提供的熱量則為GF1cp(t3-t5),二者之差是用于加熱補水所需要的熱量。長期記錄此熱量并經常對其作統計分析,與煤耗量比較,既可檢查鍋爐效率的變化,及時發現鍋爐可能出現的問題,與外溫變化情況相比較,則又可以了解管網系統的變化及供熱系統的變化,從而為科學地管理供暖系統的運行提供依據。
泵1~4為主循環泵。壓力傳感器p1,p2則觀測網路的供回水壓力。安裝4臺泵時的一般視負荷變化情況同時運行2臺或3臺水泵,留1臺或2臺備用。用DCU控制和管理這些循環水泵時,如前幾講所述,不僅要能夠控制各臺泵的啟停,同時還應通過測量主接觸器的輔助觸點狀態測出每臺泵的開停狀態。這樣,當發現某臺泵由于故障而突然停止運行時,DCU即可立即啟動備用泵,避免出現因循環泵故障而使鍋爐中循環水停止流動的事故。流量傳感器F1也是觀察循環水是否正常的重要手段。當外網由于某種原因關閉,盡管循環水泵運行,但流量可以為零或非常小,此時也應立即報警,通過計算機使鍋爐自動停止,同時由運行值班人員立即手動開啟鍋爐的旁通閥V4,恢復鍋爐內的水循環。
泵5,6與壓力測量裝置p2,流量測量裝置F2及旁通閥V3構成補水定壓系統,當p2壓力降低時,開啟一臺補水泵向系統中補水,待p2升至設定的壓力值時,停止補水。為防止管網系統中壓力波動太大,當未設膨脹水箱時,還可設置旁通閥V3來維持壓力的穩定。長期使一臺補水泵運行,通過調整閥門V3來維持壓力p2不變。補水泵5,6也是互為備用,因此DCU要測出每臺泵的實際啟停狀態,當發現運行的泵突然停止或需要啟動的泵不能啟動時,立即啟動另一臺泵,防止系統因缺水而放空。流量計F2用來計算累計的補水量,它可以是渦街流量計,也可以采用通常的冷水水表,或有電信號輸出的水表。
5.1.3鍋爐房的中央管理機
如圖5-1所示,可采用一臺中央管理計算機與各臺DCU連接,協調整個鍋爐房及熱網的運行調節與管理。中央機主要工作任務為:
·通過圖形方式顯示燃燒系統、水系統及外網系統的運行參數,記錄和顯示這些參數的長期變化過程,統計分析耗熱量、補水量、外溫及供回水溫度的變化。
·根據外溫變化情況,預測負荷的變化,從而確定供熱參數,即循環水量及泵的開啟臺數、供水溫度、鍋爐運行臺數。將這些決定通知相應的DCU產生相應原操作或修改相應的設定值。負荷的預測可以根據測出的以往24h的平均外溫w來確定:
(5-1)
式中為Q0設計負荷,t0為設計狀態下的室外溫度,Q為預測出的負荷。考慮到建筑物和管網系統的熱慣性,采用時間序列的方法來預測實際需要的負荷,可能要更準確些。
式(5-1)中的負荷盡管每h計算一次,但由于是取前24h的平均外溫,因此它隨時間變化很緩慢。每hQ的變化ΔQ僅為:
(5-2)
其中tw,τ-tw,τ-24為兩天間同一時刻溫度之差,一般不會超過5℃,因此ΔQ的變化總是小于Q的1%,所以不會引起系統的頻繁調節。
根據預測的負荷可以確定鍋爐的開啟臺數Nb:Nb≥Q/q0,其中q0為每臺鍋爐的最大出力。由此還可確定循環水泵的開啟臺數。
要求的總循環量G=max(Q/(Δt·cp)Cmin),其中Gmin為不產生垂直失調時要求的最小系統流量,Δt為設定的供回水溫差。由于多臺泵并聯時,總流量并非與開啟臺數成正比,因此可預先在計算機中預置一個開啟臺數成正比,因此可預先在計算機中預置一個開啟臺數與流量的關系對應表,由此可求出要求的運行臺數。
·分析判斷系統出現的故障并報警。鍋爐及鍋爐房可能出現的故障及由計算機進行判斷的方法為:
--水冷壁管或對流管爆管事故此時補水量迅速增加,爐膛內溫度迅速下降,排煙溫度下降,爐膛內溫度迅速下降,排煙溫度下降,爐膛內壓力迅速由負壓變為正壓。
--水側升溫汽化事故此時鍋爐熱水出口溫度迅速提高,接近達到或超過出口壓力對應的飽和溫度。
--鍋爐內壓力超壓事故測出水側壓力突然升高,超過允許的工作壓力;
--管網漏水嚴重測了水側壓力降低,補水量增大;
--鍋爐內水系統循環不良測出總循環水量GF1減少很多,壓差p3-p1或p4-p1加大;
--除污器堵塞測出總循環水量GF1減少,當閥門V1、V2全開時壓差p3-p2、p4-p2仍偏小,說明壓力傳感器p2的測點至循環水泵入口間的除污器的堵塞。
--爐排故障測出的爐排運動速度與設定值有較大差別;
--引風機、鼓風機、水泵故障相應的主接觸器跳閘,或所測出的空氣壓差或水循環流量與風機、水泵的設計狀況有較大出入。
利用計算機根據上述規則及實測運行參數不斷進行分析判斷,即可及時發現上述事故或故障,并立即采取報警和停爐等相應的措施,從而防止事故的進一步擴大或故障轉化為事故,提高運行管理的安全性。
5.2蒸汽-水和水-水換熱站的監測與控制
對于利用大型集中鍋爐房或熱電廠作為熱源,通過換熱站向小區供熱的系統來說,換熱站的作用就同上一節的供暖鍋爐房一樣,只是用熱交換器代替了熱水鍋爐。
圖5-3為蒸汽-水換熱站的流程及相應的測控制元件。水側與圖5-2一樣,控制泵5、6及閥V2根據p2的壓力值補水和定壓;啟停泵1~4來調整循環水量;由t2,t3及流量測量裝置F1來確定實際的供熱量。與鍋爐房不同的是增加了換熱器、凝水泵的控制以及蒸汽的計量。
蒸汽計量可以通過測量蒸汽溫度t1、壓力p3和流量F3實現,F3可以選取用渦街流量計測量,它測出的為體積流量,通過t1和p3由水蒸氣性質表可查出相應狀態下水蒸氣的比體積ρ,從而由體積流量換算出質量流量。為了能由t和p查出比體積,要求水蒸氣為過熱蒸汽。為此將減壓調節閥移至測量元件的前面,如圖5-3中所示,這樣即使輸送來的蒸汽為飽和蒸汽,經調節閥等焓減壓后,也可成為過熱蒸汽。
實際上還可以通過測量凝水量來確定蒸汽流量。如果凝水箱中兩個液位傳感器L1、L2靈敏度較高,則可在L2輸出無水信號后,停止凝水排水泵,當L2再次輸出有水信號時,計算機開始計時,直到L1發出有水信號時,計時停止,同時啟動凝水泵開始排水。從L2輸出有水信號至L1開始輸出有水信號間的流量可以用重量法準確標定出,從而即可通過DCU對這兩個水位計的輸出信號得到一段時間內的蒸汽平均質量流量,代替流量計F3,并獲得更精確的測量。當然此處要求液位傳感器L1、L2具有較高靈敏度。一般如浮球式等機械式液位傳感器誤差較大,而應采取如電容式等非直接接觸的電子類液位傳感器。
加熱量由蒸汽側調節閥V1控制。此時V1實際上是控制進入換熱器的蒸汽壓力,從而決定了冷凝溫度,也就確定了傳熱量。為改善換熱器的調節特性,可以根據要求的加熱量或出口水溫確定進入加熱器的蒸汽壓力的設定值。調整閥門V1使出口蒸汽壓力p3達到這一設定值。與直接根據出口水溫調整閥門的方式相比,這種串級調節的方式可獲得更好的調節效果。
供水溫度t3的設定值,循環泵的開啟臺數或要求的循環水量的確定,可以同上一節一樣,根據前24h的外溫平均值查算供熱曲線得到要求的供熱量,并算出要求的循環水量。供水溫度的設定值t3,set可由調整后測出的循環水量G、要求的熱量Q及實測回水溫度t2確定:
t3,set=t2+Q/(cp·G)
隨著供水溫度t3的改變,t2也會緩慢變化,從而使要求的供水溫度同時相應地改變,以保證供出的熱量與要求的熱量設定值一致。
對于一次網為熱水的水-水換熱站,原則上可以按照完全相同的方式進行,如圖5-4。取消二次供水側的流量計F1,僅測量高溫熱水側的流量F3,再通過即可和到二次側的循環水量,一般高溫水溫差大,流量小,因此將流量計裝在高溫側可降低成本。測量高溫水側供回水壓力p3、p4可了解高溫側水網的壓力分布狀況,以指導高溫側水網的調節。
調整電動閥門V1改變高溫水進入換熱器的流量,即可改變換熱量。可以按照前述方法確定二次側供水溫設定值,由V1按此設定值進行調節。在實際工程中,高溫水網側的主要問題是水力失調,由于各支路通過干管彼此相連,一個熱力站的調整往往會導致鄰近熱力站流量的變化。另外,高溫水側管網總的循環水量也很難與各換熱站所要求的流量變化相匹配,于是往往造成外溫降低時各換熱站都將高溫側水閥V1開大,試圖增大流量,結果距熱源近的換熱站流量得到滿足,而距熱源遠的換熱站流量反而減少,造成系統嚴重的區域失調。解決這種問題的方法就是采用全網的集中控制,由管理整個高溫水網的中央控制管理計算機統一指定各熱力站調節閥V1的閥位或流量,各換熱站的DCU則僅是接收通過通訊網送來的關于調整閥門V1的命令,并按此命令進行相應的調整。高溫水側面管網的集中控制調節。將在一下節中詳細介紹。
5.3小區熱網的監測與調節
小區熱網指供暖鍋爐房或換熱站至各供暖建筑間的管網的監測調節。小區熱網的主要問題也是冷熱不均,有些建筑或建筑某部分流量偏大,室內過熱,而另一些建筑或建筑的另一部分卻由于流量不足而偏冷。這樣,計算機系統的中心任務就是掌握小區各建筑物的實際供暖狀況,并幫助維護人員解決冷熱不均問題。
測量各戶室溫是對供暖效果最直接的觀測,但實際系統中尤其是對住宅來說,很難在各房間安裝溫度傳感器。比較現實的方法就是測量回水溫度,根據各支路回水溫度的差別,就可以估計出各支路所負責建筑平均室溫的差別。如果各支路回水溫度調整到相同值,就意味著各支路所帶散熱器的平均溫度彼此相同,因此可以認為室溫也基本相同。一般住宅的回水溫度測點可選在建筑熱入口中的回水管上。對于大型建筑,可選在設備夾層中幾個主要支路的回水干管上。
要解決冷熱不均問題就需要對系統的流量分配進行調整,在各支路上都安裝由計算機進行自動調節的電動調節閥成本會很高,同時一旦各支路流量調節均勻,在無局部的特殊變化時,系統應保持冷熱均勻的狀態,不需要經常調整。因此可以在各支路上安裝手動調節閥,通過計算機監測和指導與人工手動調節相配合的方法實現小區供暖系統的調節和管理。為便于人工手動調節,希望各支路的調節閥有較準確的開度指示。目前國內推廣建研院空調所等幾個單位研究開發流量調配閥,有準確的閥位指示,閥位可鎖定,并提供較準確的閥位-阻力特性曲線,采用這種閥門將更易于計算機指導下的人工調節。
根據上述討論,計算機系統要測出各支路的回水溫度,并將其統一送到供暖小區的中央管理計算機中進行顯示、記錄和分析。測出這些回水溫度的方法有如下兩種方式:
集中十余個回水溫度測點設置1臺DCU。此DCU僅需要溫度測量輸入通道。再通過專門鋪設的局部網或通過調制解調器經過電話線與小區的中央管理聯接。當這十幾個溫度相互距離較遠時,溫度傳感器至DCU之間的電纜的鋪設有時就有較大困難,溫度信號的長線傳輸亦會有一些干擾等影響。這種方式僅在建筑物較集中、每一組聯至一臺DCU的測溫點相距不太遠時適用。
采用內部裝有單片機的智能式溫度傳感器,可以連接通訊網通訊或通過調制解調器搭用電話線連至中央管理計算機。這樣,可以在距測點最近的樓道墻壁上掛上一臺帶有調制解調器的溫度變送器,通過一根電纜接至回水管上的溫度傳感器,再通過一根電纜搭接鄰近電話線。目前這類設備每套價格可在1000~1500元人民幣之間。如果每1000~3000m2建筑安裝一個回水溫度測點,則平均每m2供暖建筑投資在0.50~1元間。
小區的中央管理計算機采集到各點的回水溫度后,可在屏幕上通過圖形方式顯示,使運行管理人員對當時的供熱狀況一目了然。還可根據各支路間回水溫度的差別計算各支路閥門需要的調整量。對于一般的帶有閥位指示的調節閥,這種分析只能采用某種基于經驗的規則判斷法,下面為其一例:
找出溫度最高的10%支路的平均溫度max,溫度最低的10%支路和的平均溫度min,全網平均回水溫度。
若max-min<3℃,不需要再做調節。
若max->2℃,將溫度最高的10%支路閥門都關小,與相比溫度每高1℃關小3%5~%;
若max-<-2℃,將溫度最低的10%支路閥門都開大,與相比溫度每高1℃開大3%~5%;
根據上面的分析結果,計算機顯示并打印出需要調節的支路及其調節量。運行管理人員根據計算機的輸出結果到現場進行手動調節。在供暖初期每3天左右進行一次這種調節。一般經過6~8次即可使一個小區基本實現均勻供熱。
采用流量調配閥時可以使調節效率更高,效果更好。此時需要將現場各流量調配閥的實際開度、流量調配閥的開度-阻力特性性能曲線及小區管網的連接關系圖輸入中央管理計算機,有專門的算法可以根據調整閥門后回水溫度的變化情況識別出管網的阻力特性及熱用戶的熱力特性,從而可較準確地給出各流量調本閥需要調整的開度[4],每次調整后,調整人員需將實際上各調節閥的調整程度輸入計算機。計算機進而計算了下一次需要的調整量,像這樣一次高速可間隔2~5d。模擬分析與實驗結果表明,一般只要進行3~4次調節,即可使各支路的回水溫度調整到相互間差值都在3℃以內,實現較好的均勻供熱[8]。
目前,許多供熱公司和有關管理部門開始提出裝設熱量計,以按照實際供熱量收供暖費,各種采用單片計算機的熱量計相應出臺。這種熱量計多是由一臺轉子式流量計和兩臺溫度傳感器配一臺單片計算機構成。轉子式流量計每流過一個單元流量即發出一個脈沖,由單片機測出此脈沖,得到流量,再乘以當時測出的供回水溫差,即可行到相應的熱量,由單片要對此熱量值進行累計和其它統計分析就成為熱量計。目前的單片機稍加擴充就可以具有通訊功能,通過調制解調器將它與電話線連接,就能實現熱量計與小區供暖的中央管理機通訊。這樣,不但各用戶的用熱量能夠及時在中央管理機中反映,各用戶的回水溫度狀況還能隨時送到中央管理計算機中,從而可以對網的不平衡發問進行分析,給出熱網的調節方案。這樣,將熱量計、通訊網與小區中央管理計算機三者結合,就可以全面實施小區熱網的熱量計量、統計與管理、運行調節分析三部分功能,較好地解決小區熱網的運行、管理與調節。
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5.4熱電聯產的集中供熱網的計算機監控管理
熱電聯產的集中供熱網可以分成兩部分:熱源至各熱力站間的一次網,熱力站至各用戶建筑的二次網。后者的控制調節已在前幾節討論,本節討論熱源至各熱力站間的一次網的監控管理。
一次網有蒸汽網和熱水網兩種形式,對于蒸汽網,各熱力站為前面討論過的蒸汽-熱水換熱站,一次網的管理主要是各熱力站蒸汽用量的準確計量,這在前面也已討論。下面主要研究熱水網的監測控制調節。
若忽略熱網本身的慣性,則系統各時刻和熱力站換熱量之和總是等于熱源供出的總熱量,此外各熱力站一次網循環水量之和又總是等于熱源循環泵的流量,不論是冷凝式、抽汽式還是背壓式熱電廠,其輸出到熱網的熱量都不是完全由各熱力站的調節決定,而是由熱電廠本身的調節來決定,取決于進入蒸汽-水換熱器的蒸汽量。由于熱電廠控制調節輸出熱量時很難準確了解各熱力站對熱量的需求,同時還要兼顧發電的要求,不能完全根據各熱力站需要的熱量調整,于是熱源供出的熱量就很難與各熱力站實際需求的熱量之和一致,這樣,就導致控制調節上的一些矛盾。
為簡單起見,假設熱電廠向蒸汽-水加熱器送入固定的蒸汽量Q0,如圖5-5,若此熱量大于各熱力站需要的熱量,則各熱力站二次側調節紛紛關小。以減小流量。由此使總流量相應減少,導致供回水溫差加大。如果電廠維持蒸汽量Q0不變則各熱力站調節閥的關小并不能使總熱量減少,而只是根據網的特性及各熱力站調節特性的不同,有的熱力產流量減少的多,使得供熱量有所減少;有的熱力站流量減少的幅度小,則供熱量反而電動閥加。同樣,如果Q0小于各熱力站需要的總熱量時,各熱力站的調節閥紛紛開大,使流量增加,由此導致供回水溫差減小。熱力站1,2可能由于熱量增大的幅度大于水溫降低的幅度,供熱量的需求得以滿足,但由于流量增大,泵的壓力降低,干管壓降又減小,導致3,4的資用壓頭大幅度下降,閥門開大后,流量也增加不多,甚至還要下降,這樣,供熱量反而減少。由此可見在這種情況下各熱力站對一次側閥門的調節實際是對各熱力站之間的熱量分配比例的調節,而不是對熱量的調節,如果各熱力站都是這樣獨立地根據自己小區的供熱需求進行調節,而熱電廠又不做相應的配合,則整個熱網不可能調整控制好。實際上熱電廠也會進行一些相應的調節,例如發現t供升高時會減少蒸汽量,t供降低時會增加蒸汽量,但Q0總是不可能時刻與各熱力站總的需求量一致,上述矛盾是永遠存在的。
因此,就不宜對各個熱力站按照第5.1、5.2節中的討論的,根據外溫獨立調節。既然各熱力站一次側閥門的調節只解決熱量的分配比例,那么對它們的調節亦應該根據對熱量的分配比例來調節。一種方式是如果認為供熱量應與供熱面積成正比,則測出每個熱力站的瞬時供熱量,根據各熱力站的供熱面積,計算每個熱力站的單位面積q。對q偏大的熱力站關小調節閥,對q偏小的則開大調節閥,這樣不斷修正,直至各熱力站的q相同為止。再一種方式則是認為各散熱器內的平均溫度相同,房間的供熱效果就相同。由于散熱器的平均溫度等于二次側的供回水平均溫度,因此可以各熱力站二次側供回水平均溫度調整成一致目標,統一確定熱力站二次側供回水平均溫度的設定值,根據此設定值與實測供回水平均溫度確定開大或關小一次側調節閥。按照這一思路,對各熱力站的調節以達到熱量的平均分配為目的,以實現均勻供熱。熱電廠再根據外溫變化,統一對總的供熱量進行調整,以保證供熱效果并且不浪費熱量。由于整個熱網所供應的建筑物效果并不浪費熱量。由于整個熱網所供應的建筑物均處在同一外溫下,因此,一旦系統調整均勻,對各熱和站調節閥的調整很少,熱源的總的供熱以數隨外溫改變,各熱力站的調節閥則不需要隨外溫而變化,只當小區二次系統發生一些變化時才需要進行相應的調節。
要實現這種調節方式,就必須對全網各熱力站的調節閥實行集中統一的控制調節。可以在每個熱力站設一臺DCU現場控制機,測量一、二次側的水溫、壓力、流量及二次側循環泵狀態,并可控制一次側電動調節閥。通過通訊網將各熱力站連至中央管理計算機。由于熱力站分布范圍很大,通訊距離較過遠,這時的通訊可通過調制解調器搭用電話線,也可以隨著供熱干管同時埋設通訊電纜,使用雙絞線按照電流環方式通訊。中央管理機不斷采集各熱力站發送來的實測溫度、壓力、流量,定期計算熱力站發送來的實測溫度、壓力、流量,定期計算熱力站發送來的實測溫度的設定值與和各熱力站實測值的比較,直接命令各熱力站DCU開大/關小電動調節閥。各熱力站二次側回水溫度的變化是一慣性很大且緩慢的過程,因此應采有0.5~1h以上的時間步長進行調節,以防止振蕩。
除對熱網工況進行高速外,計算機控制系統還應為保證系統的安全運行做出貢獻。當熱力站采用直連的方式,不使用熱交換器時,最常見的事故就是管道內超壓導致散熱器脹裂,DCU可直接監視用戶的供回水管壓力,發現超壓立即關閉供水閥,起到保護作用。無論直連還是間連網,另一類嚴重的事故就是一次網漏水。嚴重的管道漏水如不能及時發現并切斷和修復,將嚴重影響供熱系統和熱電廠的運行。根據各熱力站DCU監測的一次網供回水壓力分布,還可以從其中的突然變化判斷漏水事故及其位置,這對提高熱網的安全運行有十分重要的意義,這類系統壓力分析與事故判斷的工作應屬于中央管理機的工作內容。
5.5參考文獻
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