1.該小區(qū)換熱站就地設(shè)備變頻改造

   （1）水泵變頻調(diào)速原理
    變頻調(diào)速主要是通過(guò)改變供電電源頻率對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，電動(dòng)機(jī)調(diào)動(dòng)轉(zhuǎn)速進(jìn)而帶動(dòng)水泵葉輪的轉(zhuǎn)速，影響水泵的流量、揚(yáng)程及功率。按照交流異步電機(jī)理論，其轉(zhuǎn)速公式為:

             （4-1）

     
    式中，n為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，f 為異步電動(dòng)機(jī)定子電勢(shì)頻率，P 為電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，S為轉(zhuǎn)差率由式( 4-1) 可知，只要均勻電動(dòng)機(jī)定子繞組頻率，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 即與之成正比變化。根據(jù)規(guī)定，變頻泵組調(diào)速存在一個(gè)高效范圍，變頻泵一般要求調(diào)轉(zhuǎn)速在75%～100%范圍內(nèi)，效率因數(shù)為0. 75～0. 80。當(dāng)變頻調(diào)速泵低于 50%時(shí)，效率因數(shù)為0. 3～ 0.5。
（2）水泵耗能計(jì)算：水泵的軸功率公式

             (4-2)

    式中N—水泵的軸功率,W；
         —水泵的有效功率,W；
         —液體的容重,；
         一水泵的流量,；
         —水泵的揚(yáng)程,m;
         —水泵的效率。
    水泵的工況點(diǎn)是指水泵的特性曲線上具體位置的點(diǎn),而當(dāng)水泵某一工況點(diǎn)與系統(tǒng)需要的參數(shù)點(diǎn)相等時(shí),稱為水泵的平衡工況點(diǎn)也稱工作點(diǎn)。變頻前后,如果水泵的效率未發(fā)生改變,即認(rèn)為此時(shí)工況相似。 當(dāng)離心式水泵轉(zhuǎn)速改變時(shí),其特性曲線即隨之變化。改變水泵轉(zhuǎn)速,即能改變水泵的特性,達(dá)到調(diào)節(jié)水泵的揚(yáng)程、流量、軸功率的目的。在一定的變頻調(diào)速范圍內(nèi),水泵的參數(shù)遵守相似原理:

                                           （4-3）

                                       （4-4）
                                       （4-5）

  式中Q1,Q2———工況1,工況2的水泵流量,m3 /s;
         n1,n2———工況1,工況2的水泵轉(zhuǎn)速,r/min;
         H1,H2———工況1,工況2的水泵揚(yáng)程,m;
         N1,N2———工況1,工況2的水泵軸功率,kW。
  從理論上講,轉(zhuǎn)速降低10%,水泵流量減少10%、揚(yáng)程降低19%、軸功率降低27. 1%。由此可見(jiàn),降低水泵轉(zhuǎn)速將引起軸功率大幅度降低。

  （3）實(shí)際水泵變頻能耗計(jì)算 水泵能耗的計(jì)算是以管路的壓降為基礎(chǔ)展開(kāi)的,管路壓降的計(jì)算不僅可以知道各時(shí)刻的壓降也即水泵需要提供的揚(yáng)程,同時(shí)也決定了水泵的選型,而水泵型號(hào)的確定也就決定了水泵的效率。接下來(lái)我們以一臺(tái)水泵為例進(jìn)行分析。根據(jù)流體力學(xué)可知,水流經(jīng)過(guò)管道時(shí),存在管道水頭損失,其值為                                         （4-6）

   ---管道阻力損失，m；
   —管道中沿程阻力損失之和，m；
   —管道中局部阻力之和，m；
   沿程阻力損失可以通過(guò)下述公式表示：

           （4-7）

   式中----某一段管路的摩擦阻力系數(shù)；
          -----某一段管路的流速，m/s；
          —分別表示某一段管道的長(zhǎng)度、管徑,單位分別為m、m。
摩擦阻力系數(shù)又與冷凍水的流態(tài)有關(guān),而冷凍水的流態(tài)需要根據(jù)來(lái)判斷,的計(jì)算公式如下

                 （4-8）

 
   式中—雷諾數(shù)；
           v—運(yùn)動(dòng)豁滯系數(shù),。
   根據(jù)分析可知空調(diào)冷凍水流態(tài)處于紊流過(guò)渡區(qū)。
   因此摩擦阻力系數(shù)可以采用下述公式計(jì)算

  （4-9）

 
    式中K—管內(nèi)表面的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度，m（閉式空調(diào)冷凍水系統(tǒng)K=0.0002m）；由公式一可以看出,摩擦阻力系數(shù)是Re的函數(shù),而由公式可以看出Re又是流速的函數(shù)，由于流量的變化引起流速的變化，所以摩擦阻力系數(shù)也將隨著流量的變化而變化。
局部阻力損失可以采用下述公式計(jì)算

        （4-10）

    式中-----某一段管路的局部阻力系數(shù)。
    根據(jù)公式一和公式一,管道水頭損失如下
                 
                                                    

         （4-11）

    式中----某一段管道的截面積，。
    Q----通過(guò)管路的流量，。
    用S表示，即為管路阻抗，可以看出阻抗S是摩擦阻力系數(shù)數(shù)和局部阻力系數(shù)的函數(shù),通過(guò)上述分析可知,由于空調(diào)冷凍水處于紊流過(guò)渡區(qū),由于流量Q的變化引起摩擦阻力系數(shù)的變化,最終引起阻抗S的變化,那么對(duì)于空調(diào)的冷凍水系統(tǒng)就沒(méi)有必要大費(fèi)周章的再去確定管路阻抗S，也即管路特性曲線的確定沒(méi)有必要,只需要將各個(gè)時(shí)刻的沿程阻力損失和局部阻力損失分別根據(jù)公式（4-7）和公式（4-9）求出,然后根據(jù)公式（4-11）得到某一管段的總水頭損失,整個(gè)最不利環(huán)路的壓降為壓差設(shè)定值、冷機(jī)壓降以及冷機(jī)與壓差傳感器之間的各個(gè)管路壓降之和,最后根據(jù)額定狀況時(shí)的系統(tǒng)壓降和流量來(lái)選擇水泵型號(hào)。

2.該小區(qū)集中供熱智能監(jiān)控系統(tǒng)改造

    因?yàn)榧泄嵯到y(tǒng)的復(fù)雜性、多變性，目前我們對(duì)的熱網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)的要求日益復(fù)雜，除了管網(wǎng)內(nèi)的溫度、壓力、流量、熱量等現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的采集之外，我們提出了更詳細(xì)的數(shù)據(jù)要求，包括不同時(shí)段、不同用戶的詳細(xì)參數(shù)及機(jī)組熱負(fù)荷的變化情況，以便提高供熱管網(wǎng)的供熱品質(zhì)，穩(wěn)定供熱質(zhì)量，這些參數(shù)既可以指導(dǎo)集中供熱系統(tǒng)的發(fā)展方向，又可以為集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐及管理依據(jù)。[44]室溫溫度的采集與分析是影響供熱系統(tǒng)的重要因素，在集中供熱系統(tǒng)中設(shè)計(jì)室外溫度計(jì)算決定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，加入實(shí)時(shí)室外溫度的數(shù)據(jù)回歸，以此來(lái)對(duì)整個(gè)集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)，可以更好的調(diào)節(jié)供熱系統(tǒng)，達(dá)到按需供熱，減少能耗。
張少軍[45]在《城市大型網(wǎng)絡(luò)化供熱監(jiān)控控制系統(tǒng)的研究》一文中，與我們的設(shè)計(jì)改造思路不謀而合，他對(duì)城市供熱站點(diǎn)熱計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，在原有監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入了控制思路，使得熱計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熱量的變化，還可以根據(jù)熱量的變化適時(shí)作出調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制，避免了供熱系統(tǒng)不必要的能源浪費(fèi)，圖4.10是優(yōu)化后的熱計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖。

    圖3.7 熱計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖

3.本文小結(jié)

    本文首先介紹了華陰市某熱力公司集中供熱系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的優(yōu)化及改造概況，之后詳盡的介紹了遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的各個(gè)模塊功能及應(yīng)用辦法，之后針對(duì)華陰市某熱力公司供熱轄區(qū)內(nèi)的某小區(qū)的改造詳情，包括變頻節(jié)能改造及該小區(qū)的集中監(jiān)控系統(tǒng)的改造，通過(guò)對(duì)變頻節(jié)能改造詳細(xì)的分析，闡述了變頻節(jié)能改造的必要性及迫切性。