傅強(qiáng)，柳耀文，周添，劉海波，趙加寧，周志剛，王睿鑫

(1.黑龍江龍電電氣有限公司，哈爾濱 150000； 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150090)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，供熱系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)的復(fù)雜程度不斷增加，同時(shí)由于人民對(duì)于生活質(zhì)量的要求，供熱系統(tǒng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任也越來(lái)越大。近年來(lái)，舊建供熱系統(tǒng)由于使用時(shí)間的增長(zhǎng)、粗放管理等原因，事故幾率不斷增加，供熱系統(tǒng)事故帶來(lái)的不僅僅是經(jīng)濟(jì)損失還有嚴(yán)重的社會(huì)后果。對(duì)于供熱系統(tǒng)的事故以及故障，泄漏是供熱系統(tǒng)最常見也是占比最大的類型，而在這其中一級(jí)網(wǎng)泄漏帶來(lái)的社會(huì)影響大，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，影響面積廣泛，是本文研究的重點(diǎn)。對(duì)泄漏狀況的表象進(jìn)行了分析，建立了一級(jí)網(wǎng)泄漏狀況評(píng)價(jià)模型。

1 供熱系統(tǒng)泄漏狀況評(píng)價(jià)

供熱系統(tǒng)故障主要為泄漏故障[1]。供熱系統(tǒng)泄漏狀況評(píng)價(jià)的意義是便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的存在，現(xiàn)今故障位置檢測(cè)的手段已經(jīng)十分完善，主要手段包括聲檢測(cè)手段、紅外成像技術(shù)、分析管網(wǎng)壓力等以物理模型為基礎(chǔ)的檢測(cè)技術(shù)[2-3]。

但對(duì)于判斷管網(wǎng)是否泄漏還主要依靠3種方法：出現(xiàn)明顯漏點(diǎn)，通過(guò)巡檢等過(guò)程發(fā)現(xiàn)；用戶不熱，電話舉報(bào)；工程人員發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生明顯變化，診斷發(fā)生故障。3種方法均存在無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生的缺陷以及不同程度的延時(shí)。

供熱系統(tǒng)泄漏狀況評(píng)價(jià)體系是通過(guò)分析供熱系統(tǒng)泄漏發(fā)生時(shí)參數(shù)變化特點(diǎn)建立的評(píng)價(jià)供熱系統(tǒng)泄漏程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。評(píng)價(jià)體系通過(guò)對(duì)參數(shù)變化程度的評(píng)價(jià)，給出泄漏狀況等級(jí)與建議，便于供熱企業(yè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障。

2 泄漏狀況參數(shù)表征

對(duì)于供熱系統(tǒng)泄漏時(shí)參數(shù)的表征已有許多學(xué)者做過(guò)相關(guān)研究[4-5]，室外供熱管網(wǎng)泄漏時(shí)供熱系統(tǒng)主要上傳參數(shù)的主要表征見表1。

表1 供熱系統(tǒng)泄漏時(shí)主要參數(shù)表征

表2 補(bǔ)水泵連續(xù)補(bǔ)水一級(jí)網(wǎng)泄漏狀況上傳參數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

表3 補(bǔ)水泵間歇補(bǔ)水一級(jí)網(wǎng)泄漏狀況上傳參數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 供熱系統(tǒng)上傳參數(shù)的選擇

對(duì)于參數(shù)的選擇應(yīng)遵循以下2點(diǎn)原則。

(1)明顯性的原則。為便于對(duì)參數(shù)數(shù)值的采集并對(duì)其變化量進(jìn)行分析，參數(shù)選取時(shí)應(yīng)選擇系統(tǒng)泄漏時(shí)變化明顯的參數(shù)。

(2)理論結(jié)合實(shí)際的原則。參數(shù)的選擇應(yīng)與系統(tǒng)實(shí)際的調(diào)節(jié)運(yùn)行模式、管理流程相結(jié)合。

對(duì)于泄漏故障，可選取的評(píng)價(jià)參數(shù)有補(bǔ)水量、用戶流量、循環(huán)水量、供水壓力等，但循環(huán)水量和供水壓力、用戶流量等變化程度相對(duì)于補(bǔ)水量的變化較小，尤其是對(duì)于大型供熱系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)于總供水壓力，實(shí)際運(yùn)行中大部分供熱系統(tǒng)采用定供回水壓差的形式運(yùn)行，這一參數(shù)用于評(píng)價(jià)泄漏故障實(shí)用性較差。

但回水壓力是供熱系統(tǒng)十分重要的參數(shù)，在發(fā)生泄漏時(shí)，由于補(bǔ)水系統(tǒng)的存在變化數(shù)值可能很小，但回水壓力過(guò)低可能引起系統(tǒng)倒空及較為嚴(yán)重的事故，所以評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)予以考慮。綜合分析，應(yīng)選擇補(bǔ)水量和管網(wǎng)回水壓力作為評(píng)價(jià)泄漏故障的主要參數(shù)，并在評(píng)價(jià)過(guò)程中輔以補(bǔ)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)以及補(bǔ)水率這2個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)。

實(shí)際供熱系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在管理力度低、偷水漏水嚴(yán)重的情況，此時(shí)單臺(tái)補(bǔ)水泵運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷較大，可能存在相同的補(bǔ)水量變化比例時(shí)，漏水嚴(yán)重的系統(tǒng)補(bǔ)水量變化數(shù)值大，可能已經(jīng)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的泄漏故障。例如，A與B系統(tǒng)循環(huán)流量大致相同，A系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)平均補(bǔ)水量150 t/h，B系統(tǒng)正常運(yùn)行補(bǔ)水量75 t/h，若補(bǔ)水量增加20%，A系統(tǒng)的補(bǔ)水量增加量是B系統(tǒng)的2倍，可能存在A的事故補(bǔ)水泵開啟、B的未開啟，而兩者用補(bǔ)水量這一指標(biāo)評(píng)價(jià)的結(jié)果卻相同，因此增加補(bǔ)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)進(jìn)行修正。

隨著供熱系統(tǒng)的擴(kuò)建以及現(xiàn)有官網(wǎng)的老化等情況，系統(tǒng)的泄漏狀況會(huì)發(fā)生變化，補(bǔ)水率這一參數(shù)主要是為了評(píng)價(jià)隨著管網(wǎng)的運(yùn)行在無(wú)明顯泄漏故障的情況下的系統(tǒng)平均泄漏狀況。補(bǔ)水率為每日24 h累計(jì)補(bǔ)水量與累計(jì)循環(huán)流量的比值。

4 指標(biāo)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)與分級(jí)

泄漏狀況上傳參數(shù)評(píng)價(jià)與系統(tǒng)采用的補(bǔ)水定壓形式有很大關(guān)系。對(duì)于不同定壓補(bǔ)水形式，判斷系統(tǒng)泄漏狀況采用的參數(shù)也有一定區(qū)別。

補(bǔ)水定壓形式對(duì)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)以及補(bǔ)水量這一參數(shù)用于評(píng)價(jià)時(shí)具體類型的選擇均有影響。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2、表3、表4。

對(duì)3類系統(tǒng)的補(bǔ)水定壓形式的描述如下。

(1)水泵連續(xù)補(bǔ)水：包括水泵定頻運(yùn)行但設(shè)置壓力調(diào)節(jié)器以及水泵自動(dòng)變頻補(bǔ)水兩種。

續(xù)表

表4 水箱靜壓連續(xù)補(bǔ)水一級(jí)網(wǎng)泄漏狀況上傳參數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

表5 評(píng)級(jí)描述與建議

(2)水泵間歇補(bǔ)水：包括各種采用電接點(diǎn)壓力表的形式，水泵間歇運(yùn)行補(bǔ)水。

(3)水箱靜壓連續(xù)補(bǔ)水：這種形式中補(bǔ)水箱與膨脹水箱合用，水箱接化學(xué)處理后的軟化水，正常運(yùn)行依靠靜壓補(bǔ)水，故障及事故情況時(shí)根據(jù)回水壓力開啟1臺(tái)或者2臺(tái)補(bǔ)水泵。

5 等級(jí)評(píng)價(jià)描述與建議

根據(jù)幾項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)的變化范圍將評(píng)價(jià)等級(jí)分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ 3個(gè)等級(jí)，等級(jí)評(píng)價(jià)及建議見表5。

6 示例分析

評(píng)價(jià)管網(wǎng)的運(yùn)行狀況需要給定參考值，包括各級(jí)熱源補(bǔ)水量的參考值和補(bǔ)水率參考值。補(bǔ)水量參考值需根據(jù)供熱系統(tǒng)的不同運(yùn)行模式進(jìn)行設(shè)定，如供熱系統(tǒng)分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)、輔助熱源等投入運(yùn)行、并網(wǎng)運(yùn)行等情況都需要針對(duì)不同的階段設(shè)定不同的參考值。對(duì)于泄漏參數(shù)上傳參數(shù)評(píng)價(jià)，參考值等見表6。

表6 泄漏狀況上傳參數(shù)評(píng)價(jià)參考值

注：表中※代表某種具體的運(yùn)行、調(diào)節(jié)模式。

管網(wǎng)的泄漏狀況需結(jié)合以下的4個(gè)參數(shù)進(jìn)行判斷：補(bǔ)水量、補(bǔ)水泵臺(tái)數(shù)、回水壓力和補(bǔ)水率。補(bǔ)水量、補(bǔ)水泵臺(tái)數(shù)以及回水壓力的評(píng)價(jià)為實(shí)時(shí)進(jìn)行，也可以選擇評(píng)價(jià)的時(shí)間間隔。補(bǔ)水率的評(píng)價(jià)需計(jì)算24 h累計(jì)補(bǔ)水量與24 h累計(jì)熱網(wǎng)流量的比值，每日計(jì)算一次，在下次計(jì)算之前維持上一次的評(píng)價(jià)、計(jì)算結(jié)果。如每日07：00計(jì)算一次補(bǔ)水率，假設(shè)本次計(jì)算結(jié)果不超出10%評(píng)價(jià)為Ⅰ級(jí)，則在下一次評(píng)價(jià)補(bǔ)水率之前，補(bǔ)水率這一項(xiàng)的評(píng)價(jià)結(jié)果一直為Ⅰ。

具體算例數(shù)據(jù)見表7，取某日07:00數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表7 泄漏狀況上傳參數(shù)評(píng)價(jià)范例

對(duì)4項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、補(bǔ)水量評(píng)級(jí)為Ⅰ，補(bǔ)水泵臺(tái)數(shù)評(píng)級(jí)為Ⅰ，回水壓力和補(bǔ)水率的評(píng)級(jí)也均為Ⅰ，四者最大等級(jí)為Ⅰ，最終泄漏狀況上傳參數(shù)這一子項(xiàng)的評(píng)價(jià)等級(jí)為Ⅰ。

若對(duì)于補(bǔ)水泵間歇補(bǔ)水運(yùn)行，當(dāng)前時(shí)刻可能未完成補(bǔ)水泵一個(gè)周期的運(yùn)行，周期內(nèi)的補(bǔ)水量統(tǒng)計(jì)數(shù)值不完整，因此選擇補(bǔ)水泵上一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)的累計(jì)補(bǔ)水量與當(dāng)前周期內(nèi)的現(xiàn)有累計(jì)補(bǔ)水量取大者與參考值進(jìn)行比較。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)調(diào)研與分析，本文建立了一個(gè)完整的基于上傳參數(shù)的供熱系統(tǒng)泄漏狀況評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)體系能夠利用補(bǔ)水量等參數(shù)的變化對(duì)供熱系統(tǒng)泄漏狀況進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)并給出意見及建議。

評(píng)價(jià)體系的參數(shù)的閾值為供熱人員的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，缺少對(duì)故障數(shù)據(jù)的分析研究，帶有明顯的主觀性。在此體系的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，分析故障時(shí)參數(shù)變化量的特性，是完善評(píng)價(jià)體系的一個(gè)有效的途徑與發(fā)展方向。