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[中图分类号]R197.324[文献标识码]B[文章编号]1673-7210(2008)10(b)-076-02
医院信息系统(HIS)是利用计算机网络技术实施的现代化医院管理模式和优化医疗工作流程的一种重大变革。我院也于20世纪90年代中期开始医院信息化建设工作。经过13年的不断升级改造,整个医院信息系统已初具规模。总结13年来医院信息系统得以正常运转的经验,深感建立和制定相应医院信息系统管理制度,用制度保证整个医院信息系统的建设、维护和管理的重要性,也在此方面做了一些探索,现总结如下:
1结合实际,制定医院信息系统管理制度
医院信息系统是把医院产生的各种信息输入计算机网络系统,由计算机完成信息的储存、处理、传输和输出,在院内形成信息共享,是一个复杂而庞大的工程。但这些最终都是由人来操作和掌握的,医院信息系统只是得以完成这些任务的工具和手段。而一个好的管理手段必须要依靠健全的制度来保证落实,切不可以为上了医院信息系统就万事大吉,存在的问题都可以解决了[1]。要使医院信息系统安全运行,达到科学管理的目的,一定要有与之相配套的制度来管理医院信息系统的正常运行。
我院实施医院信息系统伊始,就将制度的建立作为首要工作,依据医院信息系统建设的实际状况,逐步制定了各项规章制度,以制度规范医院信息系统的安全操作,以制度促进系统医院信息系统的发展。目前已形成一整套较为完善的医院信息系统管理制度。
我院医院信息系统管理制度涉及工作流程、操作规范、岗位职责、工作制度四个大类,每类都有若干种。具体为《医院信息系统管理总则》、《医院信息系统安全保护规则》、《医院信息系统管理各项制度》、《医院信息系统工作流程》、《医院信息系统管理奖惩细则》。
1.1《医院信息系统管理总则》
《医院信息系统管理总则》是一个公共性的制度,分为四章二十三条。从总则、技术管理、工作站管理等共性管理的角度规范了医院信息系统的操作,确定了整个医院信息系统管理的意义及目的,对医院信息系统的技术管理提出了要求,对所有接入医院信息系统的工作站点做了统一要求。
1.2《医院信息系统安全保护规则》
《医院信息系统安全保护规则》共有五章二十六条。从安全保护、安全监督、相关责任等方面对医院信息系统中的数据信息及网络中一切设备的安全进行了详尽规定,并提出了对违反规定而应承担的责任。要加强医院信息系统的网络安全管理与维护[2]。
1.3《医院信息系统管理各项制度》
《医院信息网络系统管理各项制度》共有九章六十六条,具体针对计算机信息中心工作职责、机房的管理、信息储存及保管、互连网站、数据备份、应急恢复、网络设备的购置等方面进行了规定。
1.4《医院信息系统工作流程》
《医院信息系统工作流程》涉及到实际操作的各个环节,共有二十四项流程。实践证明,如果不及时制定相应的流程规范,在医院信息系统的运行中必然会出现混乱,造成不必要的麻烦。
1.5《医院信息系统管理奖惩细则》
《医院信息系统管理奖惩细则》分为十一条,依据上述各项规定及医院规范化管理的要求,对平时医院信息系统应用中易出现的不规范操作而造成的各种损害所制定的奖惩办法,是对上述各种规定的有力补充。
2狠抓落实,确保医院信息系统管理制度的实施
建章立制并不只是写在纸上,订在墙上,而是要落在实处。自制度建立以来,狠抓制度的落实也就成为医院信息系统成功运行的关键因素。只有严格执行这些制度,才能保证整个医院信息系统的安全运行,达到建设和应用医院信息系统的目的。
2.1组织学习,领会制度的实质
整套规章制度在颁布后,印文下发到各个部门,要求有关人员认真学习。不但对原来在岗人员,而且对新上岗人员更是广泛宣传,组织学习,并将其作为岗前培训的重要方面,列为上岗考核的内容,使之人人知晓,从而强化这些制度的执行意识。
2.2加强监督,促进制度的执行
有了规章制度还必须要有一定的监督机制来督促这些制度的执行。为此,我们将医院信息系统管理制度的监督执行纳入医院综合目标责任考核中,形成以制度监督制度执行情况的局面。通过这种方法,促进了制度的执行,使制度的执行成为全院各类人员的自觉行为。
2.3建立记录,细化制度的管理
可操作性是建立制度的基本要求,也是制度得以落实的前提。为此,我们根据制度内容,建立了各种相应的记录本,如《服务器维护记录表》、《网络系统维护记录表》、《系统软件维护记录表》、《HIS应用软件维护记录表》、《计算机及网络设备维护更新记录表》、《数据备份日志》、《日常工作日志》等各种表格和日志,从而细化制度的执行,明确各级各类操作人员的职责。
3拾遗补缺,进一步完善医院信息系统管理制度
医院信息系统管理制度实施后,取得了一定成效,但并不是一成不变的,而是要根据医院管理的要求和整个医院信息系统的运行,做相应的调整,原有的规章制度必然要随着新的要求的提出而补充和修改。而且规章制度多半是在医院信息系统建设过程中制订的,当医院信息系统运行一段时间后,往往会有一些不适应的地方,也需要补充和修改[2]。如社会医疗保险政策实施后,我院对医院信息系统中有关费用结算部分做了新的规定,流程也有一定的改动;再者医院信息系统中增加的一些新子系统上线后,也都对发挥着不可替代的作用,是医院信息系统能够正常运转和有效应用和推广的重要保证。同时,医院信息化系统的建设也提升了医院的管理水平[4]。
[参考文献]
[1]梁珂.医院信息化建设成功的关键因素.中国医药研究,2005,3(2):168-170
(一)BPR的基本思想
BPR即Businessprocessreengineering,业务过程重构之意。源于1993年迈克尔。海默在《企业流程重构—管理革命的宣言》一书。是生产运作系统设计的新思想和新方法。BPR的基本思想是过程导向,即打破传统的思维方式,不再将精力集中在狭义的任务上。突破企业中部门间的界限,将分散的在各功能部门的任务整合成过程流。过程是一组有界的相互之间紧密联系和活动集合,每个活动都有明确的输入和输出。每种输入和输出都是通过特定的转换机构实现的。怎样运用BPR的基本思想,重构现代企业的生产要素呢?
(二)现代企业的生产要素重构
传统的生产要素仅指原材料、机器设备、土地、劳动力等要素,与传统的生产经营环境相适应。而在今天的知识经济条件下的信息时代,在企业生产要素中,科学技术的含量和信息要素显得愈来愈重要。
企业是个生产经营体系。企业为了从事生产或劳务,实现企业的经营目标,就必须具备实现目标的特殊功能,即必须拥有生产某种产品、提供某种劳务需要的人力、物力、财力,以及反映这种要素相互结合运动的各种信息。因此,企业系统主要是由人、财、物、信息、目标等五个要素所组成。(见图1)
(三)现代企业系统是生产要素输入和输出的特定转换机构
由上述要素组成的企业系统,可以抽象地看作是一个转换机构。这个转换机构的功能是将输入转换为输出(见图2)
企业系统输入原材料、能源、劳动力、技术、资金、信息等资源,经过转换机构的加工处理,输出物质产品、增殖了的资金、局部革新了的技术、以及具有新作用的信息等。企业是社会经济的基本生产单位。社会经济、社会环境的发展变化,影响、制约着企业的生产经营活动。例如,国际形势、社会变动、政府的方针政策、经济动向、市场状况等,都会对企业发生直接或间接的影响。企业必须使自己的活动与社会经济活动协调吻合,密切衔接,以适应环境的要求和变化,并对整个社会经济体系起积极的推动作用。
(四)现代企业系统的流程重构
现代企业系统的流程包括四大流程:企业的产品流程、企业的价值流程、企业的人事流程、企业的信息流程。
1.企业的产品流程
在商品市场经济条件下,产品作为商品,具有两重性:有用性和价值。产品的有用性由三方面组成,一是物质实体,即产品由何种原材料制成;二是效用特征,即产品的用途、性能等,它是根据社会需求通过设计、加工制造而成的;三是外观,即产品的形状、涂色、包装等,使产品不但能用,而且外观要美。产品形成、生产出来之后,就可投入市场销售。社会需求不断发展变化,产品也要不断更新变革。产品更新变革之后,生产过程也必须相应地进行或多或少的调整、改造,或根本性的改造。这个过程的运动程序是:根据市场预测和企业决策,进行产品的研究、设计和制造,生产出产品;经过销售供用户使用和消费;在使用过程中为用户提供各种必要的服务,并了解和研究使用中的要求,进一步改进产品的设计和制造,以便生产出更好的产品投入市场。这个过程就是企业的产品流程。
2.企业的价值流程
企业的产品流程,同时随着资金的筹措、投入运用、耗费,获得资金成果的价值流程。产品在生产过程中,要耗费各种各样的资源,产品销售之后,要对各种耗费进行补偿,同时要获得盈利。所以对整个产品流程要用货币形式,从价值方面进行核算、监督、控制,使产品在充分利用资源和最经济、最合算的条件下生产出来。这就需要有一个价值系统、财务系统来表现企业的产品流程。伴随产品流程,并以货币形态来反映、监督、控制产品流程的资金运动过程,就是企业的价值流程。
3.企业的人事流程
生产经营活动的客体是物质产品及其生产经营过程,而主体是劳动者。劳动者的录用、调配、培训、考核、工资、福利、奖惩、升迁,以及质量要求、数量控制、各类劳动者相互之间的比例关系等,都应按照企业产品流程各部分的客观要求合理安排,在劳动过程中,通过建立科学的组织机构和合理的规章制度,协调人事行为,以劳动的数量、质量、管理方式、劳动技能、劳动者的工作效率,来主导产品流程正常、有效地进行,这样的人事发展变化过程,就是企业的人事流程。
4.企业的信息流程
企业的经营管理活动,都是通过信息进行的。通过信息收集、信息传输、信息控制为管理服务。企业的计划系统也包括在企业信息系统之内。由于它的作用重要,因而在企业系统结构图中单列出来。反映产品流程、价值流程、人事流程的运动过程,并对上述过程进行调节、控制,保证企业生产经营活动正常进行的管理信息运动过程,就是企业的信息流程。企业作为一个系统,从属于更大的系统。企业要根据国家法律、法令,根据国内与国际形势、市场状况、经济动向、国家计划等方面的变化,不断地进行调整、改革、适应外部需求,满足社会需要,促进社会发展。
二、现代企业制度下,企业成本控制系统重构
(一)现代企业制度下,企业系统结构的特征
1.企业系统是人机系统
企业是由提供劳动力资源的人和形成劳动手段的机器设备、设施、工具以及资金、信息、其他物质资料等构成的。企业功能的发挥,要通过人的作用,以人为主体实现人机结合。企业系统中的问题主要是人与物、人与人、人与工作之间的关系问题。只有发挥人的积极性、创造性,才能发挥劳动力手段的效能,在人的合理结合中,创造企业效益。
2.企业是动态的开放系统
外部环境的变化,经常影响企业系统正常的生产经营活动。建立内部、外部的信息反馈网络,就是为了适时调整结构和行为,更好地适应外部环境和内部条件的变化,提高企业自身适应能力。同时,对环境施加影响,争取更有利于企业发展的外部条件。
3.企业是多层次、多目标的系统
如果企业作为一个系统,它可以划分为若干个分系统,如科技开发分系统、生产分系统、营销分系统、财务分系统、人力资源分系统、后勤服务分系统等。分系统又可划分为若干个更细的子系统等,例如,生产分系统可以划分为各种产品的生产体系,每种产品的生产可能就是一个分厂,分厂中设有车间、科室、工段、班组等。由上所述,企业是个多层次的系统。企业系统与分系统、分系统与子系统、分系统与分系统、子系统与子系统之间的关联,表现为总目标、分目标与各项具体目标之间的关联,因而企业系统又是个多目标系统。根据企业系统的层次和目标,来设计企业的结构和功能,并使其合理化,是企业活动正常运行的必要条件。
(二)现代企业制度下成本控制的特征
现代企业制度的基本特征是产权明晰,企业对出资者资产的保值、增殖负有责任。如何反映和控制这种责任呢?在产品经济条件下,企业的生产经营环节为:销,且供销环节的外部经营环境相对稳定。因而,成本控制仅限于“制造成本”领域。
在市场经济条件下,生产经营是根据“订单”进行生产,根据生产任务进行原料采购,其经营环节为:销产供,且供销渠道变化,价格波动频繁。因此对成本控制的研究,应冲破偏狭的“制造成本”领域,在更广阔的范围进行研究。
(三)企业成本控制系统功能重构
建立现代企业制度,主要目标是追求投资者资产达到最大的增殖能力,这就要求经营者创造出经营资产的最佳获利能力。其对策是建立责任成本控制系统。责任成本控制系统不应是封闭系统,更不是孤立系统,应属于一个环境适应性很强的开放系统。因此,该系统从空间角度分析,不仅包括生产成本而且还应涉及到设计成本和流通成本;从时间角度分析,不仅包括责任成本的事中控制,还应包括事前、事后控制。具体讲,该系统应具备如下功能:
1.决策预控功能
系统的决策预控功能是指企业不同层次的经济责任单位,在该责任单位经营权力所能调节和控制的责任成本范围内,对各种经营方案进行比较、选择、把传统的事后控制转变为事前预控行为。这种事前预控应包括的内容为:第一,决策风险的预知性。市价的波动性带来决策的风险,这种风险必须在正式经营生产之前,予以充分揭示。因此,各责任单位的决策者,应充分考虑各种不利因素,拟定出最不利条件下的经营方案。把决策风险,预先控制在正式生产经营之前;第二,决策单位的层次性。责任单位的层次,也许是车间,也许是厂部,也许是某一企业集团。不同的责任单位,有不同的责任预控目标。衔接各个不同类型、不同层次责任单位的利益所使用的计算工具——科学的内部转移价格;第三,决策方案的可行性。判断决策方案是否可行所依据的原则只能是经济评价的原则,即不仅要评价该方案生产技术上的可行性,而且要评价市场上的可销售性,更要评价经营方案的可获利性;第四,决策过程的科学性。企业实施责任成本的预警系统。决策过程,正是各责任单位,根据确定的决策目标,不断发现、补充、优选方案的过程,即科学化决策过程。
2.成本预测功能
企业全面的成本预测,是使企业“内部”生产能力适应于“外部”市场状况的桥梁和纽带,是实现资源优化配置的最佳途径。传统的责任成本控制理论,对责任成本控制的研究,停留在“制造成本”领域。其责任成本的层次关系。如图3所示。
传统的责任成本控制理论与产品经济条件下企业经营的外部环境是相适应的。这是因为在产品经济条件下,企业的供、销环境相对稳定,抓住了“制造成本”,就等于抓住了经济效益的“源头”。
当企业的销经营模式被销产供模式所取代时,客观上宣告了传统的责任成本控制理论的过时。
企业实施现代企业制度所建立的责任成本控制系统,必须从“源头”控制,即从设备选型、产品设计开始。因为“源头”控制的缺陷,对于产品制造成本而言,是一种先天不足。“源头”控制,直接影响“制造成本”的料、工、费、责任成本控制,应以“源头”控制为起点。“源头”控制,离不开市场调查和成本预测。责任成本“源头”控制制及成本预测功能如图4所示。责任成本控制系统的预测功能,是建立在设计、生产,销售各部门的责任成本预算的基础上,具有准确性、可信性、全面性的特征。
3.责任预算功能
责任预算是责任目标的具体化,是责任成本控制的分项展开,其实施步骤为:
第一,计算责任成本的预算差异。责任成本预算差异=责任成本实际发生额-责任成本预算成本其中:责任成本预算额=(实际产量×单位变动项目的责任预算成本+固定项目的责任预算成本)
第二,分析责任成本预算差异。按财务分析的“连环替代法”或“差额计算法”分析责任成本预算差异并分析计算出“量差”和“价差”,查找产生差异的各种原因。
第三,追溯责任成本预算差异。责任成本预算差异的追溯过程,是各经济责任单位所负责任的追踪过程。例如,销货部门反馈的信息是:产品质量差、次品废品多,退货、退款频繁,其追踪过程,如图5所示。
第四,责任预算、绩效考评。各经济责任单位的净收益=该责任单位提供的实物量或劳务量×内部转移价格-责任成本实际发生额4.产销预调功能
在市场经济体制的大环境中企业实施现代企业制度,建立责任成本控制系统的出发点,应是追求投资者资产达到最大的获利能力,而最大获利能力的取得,有赖于从“工厂”到“市场”的全方位的衔接平衡。从某种意义上讲,企业的产品仅属于获利的载体。因此,从生产到流通全方位降低获利载体的劳动消耗,使产品从“工厂”到“市场”的“惊险跳跃”中,风险最小,获利最大。“惊险的跳跃”的全过程,正是产销预调功能发挥作用的过程。产销预调功能,如图6所示。
「参考文献
1、陈荣秋。生产与运作管理。北京:高等教育出版社,1999.
2弱电控制系统有触点控制回路的特点
弱点控制系统分为弱电有触点控制和弱电无触点控制两种类型,其中有触点控制回路的主要器件是由继电器构成的,其有以下基本特点。
2.1基本要求
(1)弱电有触点控制回路其断路器控制回路必须满足强电控制回路的基本要求。(2)弱电有触点控制回路其断路器具备模拟量功能,可以表达电路器开、关位置信号,并且能够反映断路器自动断电和原位置不对应的现象及信号。(3)弱电有触点控制回路其选线控制必须保证一个时间控制一个对象,并有明显指示灯。
2.2选线控制方式
弱电有触点控制回路可以采取一对一控制也可以采用一对多控制两种选线控制方式。其共有特点是控制台采用小型化的弱电控制设备,可以使控制台布置多条控制回路。根据应用特点,一般小变电所采用一对一的选线控制方式,带有多组发电机组的发电厂一本采用一对多的选线控制方式。
3加强弱电控制系统管理及维护的意见和经验
3.1强化日常运行管理
加强弱电控制系统的日常运行管理,首先,要从弱电控制系统的设计阶段做好规划,打好基础,并解决好强电系统和弱电系统的矛盾,以及整体系统的配套性和功能性。加强弱电控制系统的日常运行管理必须要做好弱电控制系统周边环境的清洁工作,可借鉴5S运行管理体系即整理、整顿、清洁、清扫、素养等手段加强周围环境的整治保证周边无积尘、油渍、潮湿等现象。其次,要加强电工技术人员对弱电控制系统的日常检查和点巡检制度,加强零缺陷整治力度,做好日常点巡检记录以及劣化趋势记录分析。按《弱电设备检查保养计划表》要求,按时对弱电设备进行维修保养并做好记录,对系统维护要严格按照标准科学实施,不能过频也不能过长。同时按照整体管理体系,做好弱电控制系统设备年检、年审工作。
3.2强化和完善制度管理
建立和完善弱电控制系统的管理及维护制度,从制度上要求值班人员负责对弱电控制系统设备进行24小时运行监管,并明确职责。强化岗位制度,对无关人员的出入做好严格限制并作好记录。建立和完善弱电控制系统故障应急预案,对发现的问题必须及时处理,确保弱电控制系统的功能性恢复以及安全性。此外对弱电控制系统的设备基础资料、技术档案、运行记录等必须做好综合管理以及存档工作,以便人员变动不阻碍工作的连续性。要做好弱电控制系统的日检、周检、月检及其他定检的点检模型,以便与科学化管理。与其它设备维护一样,弱电控制系统的管理维护也离不开技术人员的专研和不断改善,多学习,多交流并利用现代化管理和技术手段是加强弱电控制系统管理及维护的有效途径。
3.3针对特殊问题加强对弱电控制系统的安全隐患和季节性排查
做好弱电控制系统的管理及维护工作必须还要按照现代化安全标准体系做好其安全隐患排查与治理工作。特别是安全问题必须强化责任,规范管理,对涉及安全隐患问题,发现一处就必须整改一处,全力保证安全隐患零缺陷这一目标。此外,受季节气候影响,弱电控制系统的管理及维护工作必须结合所处周边环境的季节变化和气候影响,并施以科学有效的手段,防止弱电控制系统的故障发生。
3.4强化弱电控制系统与其他系统的配合
强化弱电控制系统与其他系统的配合对于做好弱电控制系统的管理及维护工作十分重要。因为弱电控制系统不是单独的一项整体性工程,其属于整体工程的辅助与控制环节,与其相关其他系统的好坏对弱电控制系统本身也会带来一定影响。统筹规划好各相关系统的管理及维护工作,是对强化其管理维护水平的必然要求。
一、引言
近年来,我国大气污染日益严重,人们要求保护环境、净化天空的呼声日益增高,而北方冬季城市空气污染的重要来源是采暖燃煤锅炉所排放的粉尘和有害气体。与此同时,许多地区电力出现了相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象。例如,东北电网系统的最大峰谷差已是最大负荷的37%,而华北电网已达峰负荷的40%[1]。为解决电力系统的这种供需矛盾,电力系统用户侧和发电侧均采取了一定措施。在发电方面,一大批初投资巨大的抽水蓄能电站、运行费昂贵的燃油燃气尖峰电站相继建成并投入调峰运行,甚至一些高参数的大型火电厂也以被迫降低发电效率为代价而参与电力调峰。同时,电力系统也加强了用户侧管理。例如,采取分时电价,鼓励用户在电力低谷时多用电,在电力高峰时少用电。
因此,在环保要求高的城市采暖供热中,燃煤锅炉房或燃煤炉灶将严格限制使用,取而代之的几种可能的采暖形式主要有集中供热的电锅炉、大型电动热泵和燃气锅炉房以及分散在用户房间内的家用燃气炉、电暖器等(见图1)。同时,为减小电力网发电的峰谷差,也可考虑在供热系统中设置蓄热装置,使得在满足采暖要求的同时,对电力负荷起到削峰填谷的作用。为此,本文将对上述采暖系统形式的应用作初步的分析与探讨。
二、采暖供热系统能耗和经济性
1.能耗
传统采暖系统消耗的能量是燃料,而电动采暖系统所消耗的能量是电能。因此,为更全面分析各采暖系统效率,采用一次能耗率作为所耗能评价指标。一次能耗率即单位供热量所消耗的一次能源量。图2为采暖系统在单位供热量与相应的一次能量之间的能量平衡图。其中η为采暖系统供热效率,即供热量与输入能耗之比。对于热泵系统,η为热泵性能系数与系统管道效率之积,对于锅炉供热系统,η为锅炉采暖系统的热效率与系统管道效率之积,对于热电厂,η为热电厂供热量与燃料量之比;ηe为热电厂的发电效率。
对于锅炉采暖系统,单位供热量b为:
对于热电联产系统,1/η份的燃料在提供1份热量的同时,又发出ηe/η份电量。如果这些电由电力系统中其他电厂产生,则需耗费的燃料量为为电力系统发电效率。于是,单位供热量热电联产系统的一次能耗为:
对于电动采暖系统,所耗电能由电力系统提供,于是:
实际上,一个采暖季的采暖能耗不仅取决于单位供热量采暖系统的一次能耗,还取决于采暖系统的运行时间。对于家用采暖装置,如家用热泵、家用燃气炉和电暖器等,由于系统调节灵活,启停方便,根据需要随时调整供热工况,可在房间有人时供热,而在无人时采暖设备停止运行,从而减小最大采暖负荷时间数,降低单位采暖面积的供热能耗。对于传统的集中供热系统,如锅炉房或热电联产,由于运行调节惯性大,设备启停不便,一般房间内不单独进行供热量调节,系统在整个采暖季不间断供热,最大采暖负荷小时数大,造成单位采暖面积能耗的增加。对于北京地区,不间断供热的最大采暖负荷小时数h可取为2000。引入采暖系统可调节系数λ的概念,定义为采暖系统实际最大采暖负荷小时数与整个采暖季不间断采暖的最大负荷小时数之比。对于家用采暖装置,可调节系数一般为0.5至0.8,本文取为0.65,对于集中供热系统,可调节系数一般为1。于是,考虑到可调节系数的采暖系统一次能耗率为:
系统一次能耗率表示单位供热容量的采暖系统单位时间能耗,它反映出在考虑可调节系数后采暖系统的能源利用效率。图3给出各系统的一次能耗率,其中有关参数的取值见表1。可以看出,设置蓄热器的电锅炉采暖一次能耗最大,电锅炉由于没有蓄热损失而一次能耗次之,考虑到可调节系数,电暖器的一次能耗小于以上两种采暖系统。热电联产系统的能耗最小。家用燃气炉和家用热泵虽然能耗明显高于热电联产系统,但由于可调节系数的影响,其一次能耗率与热电联产系统相近。
2.经济性
采暖供热系统的经济性可从单位供热容量年运行成本加以评价,年运行成本C由初投资的折旧和运行费组成。为使问题更加简明,在运行费中仅考虑能耗费。
在经济分析中,采暖系统消费和产生单位电量的价值在不同时刻是不同的。小时级的单位电能生产和消费的价值可由电能价值当量衡量和反映[2]。电力负荷高峰期和低谷期电能价值当量是不同。图4给出了我国某电网小时级电能价值当量典型日分布。
对于热电联产系统,年运行成本由下式获得:其中,k为热电联产系统初投资,元/kw(热);r为折旧率;f为燃料费;e为热电厂发电的电能价值当量,元/kw.h。
而燃气锅炉采暖系统,年运行成本由下式计算:
对于电动采暖系统,年运行成本可计算为:
初投资取值如表1所示,其中热源投资对于集中供热系统包括设备和土建两部分,电能价值当量取值如图4。图5给出各采暖系统的年运行费。可以看出,电炉采暖的年运行费远高于其它系统,而热电联产的经济性则是所有采暖系统中最好的。其它采暖形式之间的经济性差别不十分明显。对于具体的采暖系统,系统初投资和效率与表1中的值会有所不同,各地的能源价格的制定也存在差别,因此,除了热电联产经济性经济性明显偏好、电炉采暖的经济性明显偏差外,其它采暖系统经济性应根据具体情况加以分析和评价。
三、各采暖系统应用分析
1.传统采暖供热系统
传统的采暖供热系统主要有锅炉采暖系统和热电联产集中供热系统。
1)锅炉采暖
包括以锅炉房为热源的集中供热系统和分散在各用户房间的家用炉灶。按燃料分又有燃煤锅炉和燃油、气锅炉(燃油、气锅炉房和家用壁挂气炉)等。
燃煤锅炉包括燃煤锅炉房和家用小煤炉。家用小煤炉由于投资小、燃料价低而在小城镇的分散住宅使用较多,燃煤锅炉房则主要应用于一个小区的独立供热或承担大型区域供热系统的尖峰负荷。燃煤锅炉运行成本低,在我国城镇采暖中使用最为普遍。但是,由于能源转换效率很低,对大气的污染在所有采暖系统中是严重的,因此这种采暖形式在环保要求高的城市,尤其是北京的使用,应严格加以控制。
燃油、气锅炉包括应用于小区或单个楼宇采暖的集中式燃油、气锅炉供热系统和以壁挂气炉等形式设置在房间内的家用燃气炉等。由于天然气等是清洁燃料,这种采暖系统的环境污染远小于燃煤系统。目前,天然气的进京,环保意识的加强,使得燃气锅炉在北京的应用和推广成为可能。另外,燃油、气锅炉运行调节灵活,尤其家用以壁挂气炉,可根据人们的作息情况随时做启停和供热量调整,从而减少了系统运行的最大采暖负荷小时数,节省了燃料量和运行费。但是,当考虑到天然气管网的追加投资,燃气锅炉采暖系统的初投资会明显增高。在运行费方面,由于油、气等燃料价格昂贵,系统的一次能耗也较高(如图3),使得燃油、气锅炉的运行费昂贵。因此,燃油、气锅炉采暖系统,尤其是集中式燃油、气锅炉供热的推广和应用,应在深入的技术经济分析基础上慎重进行。
2)热电联产供热系统
以热电厂为热源的区域供热系统,常见形式是热电厂中汽轮机的抽汽或背压排汽通过热交换器将热量传递给热水,并通过热网输送到各采暖用户。热电厂将高品位的热能用于发电,低品位的热能用于供热,因而能源转换效率高。如果有关参数取值如表1,对于相同的最大采暖负荷小时数,在所有采暖形式中,热电联产一次能耗是最低的。这使得热电联产系统的环境污染也很小。同时,在电力短缺时,热电厂在供热的同时发电上网,相当于减少了电力系统相应投资。从整体上看,热电联产具有很好的经济性(如图5)。因此,在保证全年充足热负荷的前提下,应鼓励热电联产的建设和现有热电厂的运行。
2.电动采暖系统
1)电炉采暖
电锅炉属于集中式的电采暖系统,多用于一幢楼宇或建筑密集的商业小区供热。与传统集中供热方式一样,在该系统中,热水被电锅炉加热后由热力管道输送至各用户房间。由图5可知,电锅炉系统的运行成本明显高于其他采暖系统。而且电锅炉采暖系统单位供热量的一次能耗在所有采暖形式中是最高的。因此电锅炉采暖的使用应严格限制,即使是在电力富裕的时期。因为电力过剩往往使短期性的,随着经济的发展,这种过剩将会消失。何况电锅炉能源转换效率极低,大量使用是不符合我国可持续发展的能源政策的。
电暖器一般设置在用户房间内,主要形式有电热微晶玻璃辐射取暖器、电热石英管取暖器、电热油汀等普通电暖器和具有蓄热功能的相变蓄热电暖器等。由于省去传统采暖系统中的热力管道和散热器,一般电暖器的投资明显较低。而且电转换为热后可直接用于采暖,转换效率为100%,避免了电锅炉采暖中因中间介质(热水)而造成的热损失。在运行方面,这种采暖装置调节灵活,使用方便,用户可根据需要对采暖装置的启停随时控制,因而可减少采暖季装置运行时间,进而可减少采暖运行费。因此,电暖器的经济性要好于电锅炉采暖系统,见图5。同时,家用电暖器不需象集中供热那样要有专门人员对采暖系统进行管理、运行和维护,也没有集中供热中所存在的计量受费难题。而且电暖器不会对使用地区产生污染。但是,电暖器存在着单位供热量一次能耗大的缺点(见图3),运行成本也高于一般的采暖系统。由于房间电路容量较小,因而当采暖负荷较大时,存在用户电路改造问题。在采暖效果上,电暖器采暖的舒适感不如传统的水暖散热器。所以,电暖器的使用应根据用户实际情况加以选择,不宜盲目推广。
2)电动热泵
包括大型电动热泵和家用电动热泵。大型热泵可使用于一幢楼宇的采暖或作为区域供热的热源。对于大型热泵,可在热源处设置蓄热器。家用热泵可设置在各房间内,夏季作为空调冷源,冬季作为采暖热源,启停调节灵活方便。
电动热泵能源转换效率明显高于电炉,在外界输入能量W(电能、热能)的情况下,机组从低温环境中吸收热量Q1,并将这部分低位热量提升为高位热量Q2(Q2=W+Q1)而加以利用。如果机组的性能系数(COP)为2,则消耗1个单位的能量可获得2个单位的热量,所以单位供热量一次能耗明显低于电炉采暖系统(见图3),使得运行费也低于电炉。对于家用电动热泵,用户可根据需要自行调节热泵的启停,因而可进一步节省运行费用。
由于对于夏季同时需要空调的地方,如商业建筑,热泵系统可同时满足全年的冷热负荷,热泵采统用于采暖的投资会明显降低,可认为是热泵相对于空调系统所追加的投资(本文取为200元/kW)。因此,兼用制冷的热泵系统与纯采暖相比年运行费要明显降低。
以上对热泵的分析中对性能系数的取值较低,适合于风冷热泵。而水源热泵在制热时从水中吸取低位热能,其性能系数一般要高于风冷热泵,因而运行成本将会更低。另外,热泵系统具备电热炉所拥有的不对使用地产生大气污染、安装运行简便以及占用面积小等优点。电动热泵采暖供热系统已在世界许多地方得到应用,尤其在北欧、美国和日本等地区的使用更为广泛。例如,瑞典许多地区使用了以地下水为热源的热泵供热系统。
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与燃气锅炉相比,热泵采暖在经济和能耗方面并不占有明显优势,但从国家角度看,作为发电主要能源的煤要比天然气丰富得多、廉价的多,因而从这一角度看,电动热泵的应用比燃气锅炉更适合我国的国情。目前普遍存在的电力过剩也会给电动热泵的发展起到推动作用。
但是,电动热泵系统的不足之处是设备运行性能易受环境条件的限制。风冷热泵对气候的要求较高,一般不适于冬季气温寒冷的城市采暖供热。随着气温的降低,热泵的出力反而减小,因而往往需要辅助加热装置,如图6所示。一般环境温度在-5℃以下后,热泵的工作状态明显恶化,在一定的温湿度条件下会在空气侧换热器翅片管的表面结霜。水源热泵在需要同时制热制冷的场合使用较为有利,在有清洁的江河湖水的地方也可使用。
由此看来,在环境保护要求高的地方,如果外界条件许可,可以鼓励使用热泵采暖。如果拥有可利用水源,可优先考虑使用水源热泵,当气候条件合适时,可采用风冷热泵。目前,电动热泵作为采暖的一种方式已开始得到应用,如北京的建国门饭店、建行西单分理处等均采用风冷电动热泵采暖。但是,热泵采暖在北方的推广,仍需在技术和运行经验等方面作进一步的研究和实践工作。
3)利用蓄热(TES)的电动采暖系统
电动采暖系统的应用和推广,应以电力相对富裕为前提。实际上,电力方面最突出的问题是峰谷差的不断拉大。如果电采暖系统仅在电力低谷期运行,则会削减电力负荷的峰谷差,有利于电力网的安全稳定运行。从经济上看可使用便宜的谷价电能,使电采暖系统运行成本的大幅度降低。而要实现电采暖系统电力低谷运行,则需要利用蓄热装置。
我国蓄热的应用较少,主要集中在余热或废热利用等方面。蓄热装置的作用表现为平衡供热量和热负荷之间的关系、减小设备容量和提高系统效率等方面。因此,在采暖热负荷一定的情况下,改变不同时间电采暖系统供热量的大小,在电力低谷期多用电供热,电力高峰期少用电或不用电供热,供热量与热负荷之间的平衡可通过蓄热装置实现,从而达到减小电力峰谷差的目的。
蓄热型式按蓄存介质的不同有直接蓄存和间接蓄存两种。间接蓄存采用某种中间介质作为蓄存介质来蓄热。这种蓄热方式的蓄热温度较高,如岩和油组成的蓄存介质蓄热温度达304℃,而用一种熔化的硝酸盐作为蓄热介质蓄热温度可达566℃[3],但间接储存方式的投资大,而采暖空调所用热量温度相对较低,故不宜采取这种蓄热方式。
直接蓄热可将待蓄存的热水或蒸汽直接储存在蓄热容器内。直接蓄热又可分为无压蓄热和有压蓄热。无压蓄热方式最高蓄热温度可达95℃,且投资低。有压蓄热方式是将蒸汽或高温热水直接存蓄在球状或圆柱形压力容器内,蓄热温度最高可达200℃。但有压蓄热方式投资大,相当于无压方式的2至5倍[4]。
热水蓄热装置由于采用蓄热,从整体的角度看,电动采暖系统起到了对电网的削峰填谷作用,从局部上讲,由于消耗的是低价电能,采暖系统的运行成本会大幅度降低。但是,采暖设备的投资也会相应增加,因为热源容量与无蓄热时相比增大了,同时又增加了蓄能设备。从能耗方面看,由于蓄能损失,与无蓄热相比,系统的能耗增加了。对于热泵系统,由于提高制取热量的温度,热泵性能系数显著降低,同样增大了系统能耗。
表2各蓄热采暖系统有关指标的对比(采暖面积:1万m2,采暖指标:35w/m2)
对于电动热泵采暖装置,由于热泵的性能系数COP随着所制取热量的温度升高而明显降低,因而本文选取热泵制取热水的最高温度为70℃,相应的COP取为2.0,蓄热器只能采用无压型式。而电炉采暖系统可采用有压和无压两种蓄热装置,而且由于蓄热介质为水,电炉应以电锅炉的形式加以应用。设热水蓄热效率为85%,一天中电力峰谷各占12小时,由此表2给出了采用蓄热装置后采暖系统的有关指标。可以看出,从电力削峰填谷方面讲,增设蓄热器后的电炉采暖系统所起的作用最为显著。从蓄热器容积看,有压热水蓄热的容积明显小于无压热水蓄热,但有压热水蓄热器属于压力容器,存在安全问题。
增设蓄热装置后,采暖系统的初投资将会增加,包括蓄热装置的投资和采暖系统本身因蓄热而增加的投资等。这部分附加投资的大小与蓄热装置的型式、体积、位置以及系统运行方式等有关,图7给出了随着这部分附加投资的增加,电锅炉和热泵采暖系统的年运行成本的变化情况。对于电动热泵,只有当单位供热量系统附加投资小于1500元/kW(热)时,采暖系统经济性才会比无蓄热时好。一般情况下系统附加投资小于该值。但如果蓄热器空间占用费昂贵,例如设置在市区黄金地段内,则可能使系统的蓄热附加投资骤增,导致蓄热不能提高整体系统的经济性。对于电锅炉,只要单位供热量蓄热附加投资小于4900元/kW(热),采暖系统经济性就会比无蓄热时好,通常系统蓄热附加投资不会大于此值。因此,对于电动热泵采暖,是否增设蓄热装置,应根据具体情况加以分析论证后决定。而电锅炉采暖增设蓄热装置的效果是很明显的。
蓄热电暖器[5]在电动采暖中,可以通过热水蓄热实现电力的削峰填谷。但是由于蓄热器的容积很大,只能用于集中式的电动供热系统,若与家用电暖器结合,将会占用房间较大空间,这是不现实的。为此,一种电暖器与相变蓄热相结合的采暖装置-相变蓄热电暖器被提出来(工作原理见附录)。相变材料蓄热能力大,蓄热效率高,而作为热源的电加热器成本较低,因而可以克服以上热水蓄热的不足。
由表2看出,这种采暖装置的蓄热容积仅为无压热水蓄热器的约八分之一,是有压热水蓄热器的约三分之一。同时,其初投资也相对较小。另外,相变蓄热电暖器调节灵活,设置在采暖房间内,即开即用,放热功率可由风扇或者风门控制,因而可减小最大采暖负荷小时数。由图5可以看出,这种采暖装置具有很好的经济性好于电炉和燃气锅炉采暖。同时,这种电暖器可以减小电力峰谷差,对于电网安全高效运行具有积极意义。因此,相变蓄热电暖器是一种具有良好发展前景的新型采暖系统。
由于相变蓄热电暖器的耗电功率高,当房间采暖负荷较大时,存在用户电路改造问题。
3.建议
对于环境保护要求高的城市,不同采暖形式的选择,应根据具体的用户特点,以实现最优的社会效益和经济效益。
对于城市中建筑密度高的大面积采暖地区,应首先考虑热电联产区域供热系统的采暖方式。热电联产系统能耗低,经济性好。同时,由于能源转换效率高,烟尘集中处理,对大气污染也很小。但是,热电厂的建设应当充分考过度季和夏季的热负荷情况。
商业建筑、高档住宅等全年需要冷热负荷的用户,若无运行限制条件,应首先考虑使用热泵系统。
在气候条件或水源条件允许的地区,即使仅用于采暖的热泵系统,也应作为解决环境污染问题的有效途径而加以使用。例如,对于远郊新建住宅小区,城市热网无法到达,可考虑利用地下水的水源热泵采暖。
在城市燃气供应管道较为完善而又不建设热电联产供热管道的地方,可以考虑采用燃气锅炉可以作为一种采暖途径以解决环境污染问题。如果是在已有燃煤锅炉房基础上的改造,则可考虑采用燃气锅炉房采暖,否则可考虑家用燃气炉的采暖方式。
对于无热网的平房改造,热网建设费用高,不宜采用集中供热系统,可选用家用燃气炉或家用热泵采暖形式。如果一天中采暖时间较短、无燃气管道而又不需要空调的用户,可考虑选用电暖器。
电力峰谷差问题突出的地区,应推出相应政策,鼓励采暖系统增设蓄热装置,例如相变蓄能电暖器,以达到电力削峰添谷的目的。
四、结论
在大气污染日益严重、电网峰谷不断拉大的形势下,城市采暖供热应选择合理的形式和运行方式,在保证供热效果的同时,为环保和电力作出贡献,实现整体效益的最大发挥。
在所有采暖供热形式中,传统的燃煤锅炉采暖虽然运行成本低,但会造成大量粉尘和有害气体的排放,对大气的污染最为严重,因而应严格限制在市区的使用。
电炉采暖能源转换效率低,耗电量大,经济性最差。所以应严格控制使用。但是电暖器启停调节灵活,可减少最大采暖负荷小时数,在使用区对环境不产生污染,因而对于采暖需求时间短的用户,可以考虑选择采用电暖器。电锅炉系统能耗和经济性等方面都明显不如其他采暖系统,不宜鼓励使用。
以热电厂为热源的区域供热系统有明显的经济优势。当充分保证热电厂全年拥有足够热负荷的前提下,应优先考虑热电联产供热系统的使用。
燃气锅炉虽然是解决环境污染问题的一种采暖途径,但运行成本高,燃气管道的建设会增加系统初投资。因此,燃气锅炉的使用应慎重进行。
热泵应作为解决环境污染问题的有效途径,鼓励在气候条件或水源条件允许的地区加以使用。热泵的使用在多数地区刚刚起步,应在试点工程积累运行经验后再加以推广应用。
电动采暖装置增加蓄热装置后,可对电网起到削峰添谷的作用,但会导致采暖系统的初投资、能耗和占地面积增加等问题。在电力峰谷差不断拉大的今天,蓄热在电动采暖中的应用应该引起充分重视。
参考文献
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[5]张寅平等相变蓄能电暖器专利申请书申请中清华大学热能系暖通空调实验室
附录相变蓄热电暖器的原理
相变蓄热电暖器的原理如下图所示,相变蓄热电暖器包括温控、时控的双重控制开关、电加热装置、换热容器、密闭在其中的相变材料和保温隔热外套组成。其特征在于时控开关内固化了时控程序,使电加热器只能在某一时间段内(电网负荷低谷段)接通。当电加热装置接通电源后,相变材料开始升温融化。当相变材料完全融化时,温控开关使加热装置停止工作,这时热量主要由相变材料以潜热方式储存起来。在室内需要加热的时候,打开风门或开启电扇,电暖器开始对外放热,液态的相变材料逐渐凝固,同时放出凝固热。由于相变过程为近似等温过程,相变潜热较大,故即使在不通电的情况下也能近似等温放热较长时间。实际应用中,电暖器外部设置隔热套,能达到很好的保温效果。隔热套保证所蓄热量存在于电暖器内,需要取暖时,隔热套部分或者全部打开,换热容器向外放出热量。隔热套的形状可以做成带有进出气门的整体箱式结构,在出气口可设置排风扇,也可以不设置风扇,完全依靠自然对流和室内空气进行热交换。
2、变电站系统的运行管理。变电站系统的运行有人工控制管理的和自动控制管理两种。人工控制的变电站系统按照8小时交接班制度进行编排,对每一个班组进行人员匹配,制定合理的配租成员,保证每一个班组的整体技术员工的分配。
3、变电站的运行情况分析。变电站的运行以变电设备的运行为主,对运行的相关设备、技术操作、资料设局进行系统的分析,从而确保变电设备的有效运行,及时完成变电站系统运行的相关管理总结,提高变电设备的相关运行质量,更好的加深变电站系统的运行工作过程,对变电站系统设备进行细致的管理人事,防止因设备故障造成变电系统的错误,直接影响变电系统的整体工作过程。通过实践方法认识,提高变电设备内容的有效分析和管理。运行数据的分析和管理,是对变电站相关数据的有效检测,以合理的运行方式检测相关存在的问题,及时采用有效的解决方法完成数据的处理,合理的应用相关运行方式完成继电器的保护工作,保证直流系统的有效化管理,加深变电站系统继电保护效果工作,进行细致的自动设备运行,认识接线方式中存在的问题,对变电站系统中的电容和电流相关变化进行有效的管理,确保变电接线运行和接地电压的准确性,检查变电站的接地设备运行情况。
二、变电系统设备的安全化管理
变电站系统的运行管理工作人员通过合理的操作性管理,对相关的安全设备进行定期检测,保证安全数据的准确记录,切实的认识变电设备的安全级别,采用合理化的实施管理规程,对操控、上岗、交接、检测等工作进行系统的规定,确保变电系统的整体合格效率达到万无一失,制定合理的设备状况检查管理方法。严格执行相关变电系统的调查过程,对于发生的问题要以转变的方式上报汇总,确保事故相关处理原因,明确相关处理职责,保证相关处理过程,更好的完善变电系统的相关问题的处理能力。防止变电装置误碰现象,可以通过给变电设备的等级需要对防负荷开关、防电挂接地装置、防接地闸盒装置、防止误碰电源装置间隔装置组成。变电站的运行人员应当熟悉相关的防误装置原理,掌握相关的操作和维护过程,对变电站系统的运行进行有效的控制,确保电气设备的相关误操作形式的产生。在变电设备运行中,确保电气设备防误装置的有效工作,保证装置设备的状态良好程度,对运行中发生的防误装置进行缺损控制处理,实时的处理防误装置产生的停用或解除工作。及时处理变电设备的整体系统维护,保证设备的整体清洁性,合理化完成系统的变电操控,技术处理和解决相关问题,保证变电装置的误碰电源装置问题的产生。
三、变电站系统设备的管理
1、合理的变电设备检测可以保证变电站系统的整体规划建设,布局、技术方案和相关检测维修,实现技术设备的变电管理,对相关变电运行部门进行有效的规范,确保变电设备的整体验收情况,保证变电设备的合理投入运行,完成电网的有效使用。
2、变电设备的维护管理,是通过对变电设备的年度、月度计划制定,确保变电设备相关检测范围,保证变电技术的有效维护和开展。
3、变电系统的运行以变电站设备的定期维护和保养制定相应的周期,对变电设备进行定期的系统维护处理,保证变电系统设备的有效工作。
在气象网络体系中需要规范的制度管理,其中在网络设备中,进行配套的资料存储,存储使用介质软盘或光盘,对系统文件与资料进行实时备份,以便于系统故障甚至崩溃时能够制作急救盘防止数据丢失,保证工作正常进行,较常用的备份是通过系统或者第三方软件进行GHOST备份,但是GHOST数据备份在系统硬盘内,一旦出现硬件损毁无法进行软件数据恢复,因此需要准备多种备份方式;系统残余文件是系统软件在工作后的多余数据,无用且会占用资源,长时间的工作以及庞大的数据信息处理会加剧磁盘碎片与残余文件的堆积,因此需要定时对残余垃圾文件进行清理,优化系统运行速率,保证稳定良好的运行状态。
1.2数据文件管理
气象网络的工作离不开时时刻刻的气象数据采集,采集获得的数据通过专门的分析推测得到预测结果,大量的数据才采集过程中产生,因此需要根据数据类型与内容进行归类,从而防止数据使用时间过而使得数据无序堆积,文件分类要求根据测报业务进行有层次的区分,不同气象天气的结果需要符合数据进行提炼,因此将构成要素进行分类,方式相同数据的重叠与占用,同时建立索引以便进行单项数据检查。
2气象网络系统安全隐患分析
气象数据信息量巨大且平台共享较开放,其信息流动也是庞大的,气象网络随着互联网技术发展,网络安全问题逐渐凸显出来,随着网络非法攻击的与时俱进,基本的系统安全防护措施不足以应对复杂的互联网形式,安全漏洞的防范措施就显得尤为重要了。互联网在发展中无论网络技术如何发展,其对立产生的安全漏洞随之产生,然而对立面的产生,才能更好的推动网络安全技术的发展。在气象网络中常见的安全漏洞也是互联网网络的普遍问题:1)非法数据占用是常见的攻击手段之一,利用了互联网数据的共享性,极易产生攻击效果。开放式的互联网导致气象网络数据传输中容易被第三方获取、拦截、篡改,第三方用户访问网络资源同时也对网络资源进行了非法占用,阻碍了其他数据资源的传输,降低网络通信质量;2)WEP协议属于基本的保密协议,虽然能够阻挡低程度的非法访问,但是在网络技术发展的同时,较低级的保密协议无法完全保障用户数据,WEP密钥的回复较为简单,进行少量数据收集、分析,就能够解密WEP密钥,影响整个气象网络安全;3)地址协议(ARP)攻击。第三方非法用户操作,通过非法访问进行网络监听,截获并篡改数据信息,利用信息物理MAC地址,对计算机发送错误的伪ARP答文来欺骗主机,导致正确的信息无法到达目标主机出,形成ARP欺骗,妨碍气象工作的进行;4)AP端攻击是对气象网络造成损害巨大的攻击方式,AP服务为数据发送提供资源,非法用户则通过不停对AP服务资源进行转发,反复占用,消耗资源,使得AP无法对其他端进行服务发送,影响气象数据的传达。5)计算机病毒是在计算机数据在非网络传输中,通过U盘等物理硬件从用户端进入攻击网络设备的攻击方式,在日常工作中,生活中计算机所携带的木马、病毒等通过计算机的交叉使用感染,顽固性较强,目前针对计算机病毒的手段主要还是以防御为主,安装相应的杀毒软件,通过病毒库监控警报防止感染的发生。上述对气象网络攻击主要是针对较基本漏洞,对于较高级的攻击手段而言,不仅仅针对网络端口服务信息的截取与篡改,高级攻击者通过锁截获的信息,打破整个气象网络体系之间的有机结合,阻碍各县、市气象网络数据的传输,甚至造成更严重的后果。
3气象网络的管理与维护
3.1软件维护
从深层次安全角度出发,气象网络操作系统与气象网络数据库是安全保护的重点,在非法攻击以及病毒建立预警机制,通过增加保密协议,以及数据地址隐藏来提高安全性。一般在重要数据的访问中用户身份认证是在一定访问条件下控制非法访问的有效途径,对敏感数据的访问进行授权,提高保密性。针对上述气象网络攻击形式,保障网络环境安全性,在针对以下各方面进行维护:网络加密,对网络用户进行单独授权并允许访问,提高加密等级,使得密钥无法被完整收集,破解难度成倍增长;其次,针对物理MAC地址进行过滤。办公网络的单一性,可以通过将气象网络工作计算机的物理地址进行统一收集,过滤其他计算机,杜绝了在工作网络之外的设备访问,并市场检查地址内容,通过物理地址的唯一性防止更改后的MAC地址混入;最后,由于气象网络的专业性,可与生活网络隔开,通过双线网络,形成内部网络,隐藏内部网络数据,只有在特定的内网中才能进行气象网络的操作。
3.2硬件维护
气象网络站点一般使用大型服务器进行数据存储与处理,并长时间运行,服务器设备的稳定工作环境温度一般保持在10—35℃,温度差太大容易影响电子元件的电阻率与使用寿命;气象网络设备工作室的湿度也常稳定在30%—80%,机房空气湿度过高会导致设备内部电容器短路,造成系统瘫痪影,根据气象服务站点所在地气候特点调节机房环境,保证工作正常运行;在断电时,大型服务器以及网络设备无法正常工作,需要通过UPS(不间断电源)进行稳压,预以保证数据及时保存,方式数据丢失以及设备损坏,UPS在日常使用过程中应进行充放电测试,避免长期不工作导致蓄电池活性下降,工作寿命缩短,因此当非工作日时,将UPS放电处理,负载放电,当剩余电量达到百分之三十左右时,进行充电,如此循环。
3.3操作管理
气象网络服务器组一般处于全天候工作状态,需要实时捕捉卫星所传递的气象数据,并进行分类存储,时间精确到分钟。为了保证数据的连续性与完整性一般规定减服务器重启次数,即使是在例行维护中,关机之前也需按规范操作将相关数据进行保存,防止数据丢失,按照正确操作顺序关闭服务器,例如,先保存数据、关闭服务器,再关闭显示器。但是在重新启动气象服务器网组时,由于其他办公设备功率不同,大功率设备在启动时由于电源接通瞬间产生较大的电流,容易对其他弱电系统造成损害,因此需要在重启时优先打开大功率设备;根据气象数据正点传输存储与数据记录而决定服务器重启时间不应设置在正点时刻,避免正点时刻数据的丢失;在气象网络是,确认网络电缆的接头是否稳定,由于在电缆在拔插过程中会产生瞬间电流影响计算机电路主板,在一定条件允许下,可以在电源处接入继电保护装置。
1.1资料来源
资料来源于2003—2012年兰州市妇幼保健院上报的妇幼卫生年报。
1.2方法
将所得数据输入SPSS17.0软件中计算分析孕产妇系统管理率、3岁以下儿童系统管理率、7岁以下儿童保健覆盖率、婴儿死亡率、孕产妇死亡率及5岁以下儿童死亡率等指标。首先对兰州市2003—2012年新生儿死亡率、婴儿死亡率、5岁以下儿童死亡率及孕产妇死亡率分别做线图描述发展变化趋势,定性比较城区和郊县各死亡率变化趋势是否一致,并做卡方趋势性检验。对早检率、新生儿死亡率、孕产妇系统管理率和母乳喂养率等指标计算Spearman等级相关系数,进行相关分析,以定量反映二者是否存在相关性,其显著性检验水平为P<0.05。
2结果
2.1兰州市妇幼健康基本情况
由表1可知,2012年兰州市婴儿死亡率为6.74‰,5岁以下儿童死亡率为7.47‰,孕产妇死亡率为16.76/10万,与2003年相比较,分别下降了63.19%、62.44%和58.91%。不论是城区还是郊县,3项指标均有所下降,郊县降低的幅度大于城区。由图1可知,2003—2012年兰州市婴儿死亡率呈下降趋势,但是城区和郊县差距较大,城区婴儿死亡率明显低于郊县,2008年以后城区和郊县差距逐步缩小。由图2可知,2003—2012年兰州市5岁以下儿童死亡率整体呈下降趋势,郊县死亡率高于城区,2008年以后其差距逐渐缩小。由图3可知,2003—2012年兰州市孕产妇死亡率除2007年城区高于郊县外,其余各年份均表现为郊县孕产妇死亡率高于城区,死亡率总体下降,但其间有小幅波动。
2.2兰州市妇幼保健系统管理率变化情况
由表2可知,经χ2检验,兰州市2003—2012年在孕产妇系统管理率、住院分娩率、3岁以下儿童系统管理率及7岁以下儿童保健覆盖率等各项指标不同年度间比较均有统计学意义,且呈现随着年度增加而增加的线性趋势。从总体来看,兰州市2012年各项妇幼保健工作指标与2003年相比,孕产妇系统管理率、住院分娩率和3岁以下儿童系统管理率及7岁以下儿童保健覆盖率分别增长了46.35%、27.69%、95.93%和39.52%。反映出妇幼保健工作状况的基本指标郊县增长幅度明显大于城区。由图4可知,兰州市孕产妇系统管理率总体呈上升趋势,2008年以前郊县低于城区,自2008年以后,郊县和城区系统管理率间的差距明显缩小,呈现上升趋势。由图5可知,2003—2012年兰州市住院分娩率整体呈上升趋势,在2008年以前,郊县明显低于城区,且差距较表12003—2012年兰州市妇幼健康基本情况大,在2010年以后,郊县和城区的住院分娩率基本上都达到了100%。由图6可知,2003—2012年兰州市3岁以下儿童系统管理率整体呈上升趋势,2009年以前,郊县明显低于城区,且差距较大,2009年以后,管理率差距明显变小,2012年基本达到一致。由图7可知,2003—2012年兰州市7岁以下儿童保健覆盖率总体呈上升趋势,2010年以前郊县7岁以下儿童保健覆盖率低于城区,且2008年之前差距比较大,2010年以后,郊县和城区7岁以下儿童保健覆盖率基本一致。进一步分析了孕妇早期检查与新生儿死亡之间的关系,经Sperman秩相关分析,早检率与新生儿死亡率之间呈负相关,即随着早检率的提高,新生儿死亡率下降,且二者之间的关系比较密切,r=-0.839;分析孕产妇系统管理与母乳喂养之间的关系,经Sperman秩相关分析,系统管理率与母乳喂养率之间呈正相关,随着产妇管理率的提高,母乳喂养率也随之增加,r=0.903,P<0.01。
3讨论
摘要:本文简述了汽轮机的工作原理、结构以及现有的控制技术和手段。根据汽轮机的原理和控制系统特性,利用先进的控制技术改造而成即实用又简单的控制系统。
关键词:转速控制功率控制压力负载
Improvedtocontrolsystemofsteamturbine
Yunnanyunweico.ltdHuangzhaorong
Alstract;Thearticlesynopsisofprinciplestruceturalandcontroltechniqueofsteamturbineaccordingtotheprinciplecodchcvractesticofcontrolsystem;utilizationadvancetechniqueimproredtooldcontrolsystembepracticalbityandsimplification
KeyWoeds;specd.cotrolpowercontrolpressavelocal
-、概述:汽轮机是由本体、汽轮机转子、油路、蒸汽路等部分组成。蒸汽经电动门主气阀、自动门主汽阀、调节汽阀到喷嘴冲动叶轮使叶轮转动。入口压力与出口压力之间的差压越大、转子的转速就越快。转子转动带动负载做功。负载的变化会影响转速,入口和出口蒸汽压力的变化也会影响转速的变化,凝结水温度的变化和真空的变化也会影响转速的变化。
汽轮机控制系统设计根据是转子的能量平衡方程式即:
J*dε/dt=MT–MG–Mf
J为转子的转动惯量(Kg.m.s2)ε为转子角速度MT蒸汽转矩
MG为发电机的电磁转矩Mf为阻力力矩
MT=4.73*D*H0*η0e/n
D是进汽轮机蒸汽流量(Kg/h)H0绝热焓降
η0e是汽机相对效率n转速
发电机的电磁转矩取主要决于负载的特性数学表示为
Mg=K1+K*n+K3*n
Mf与真空、转速及油温等因素有关
从以上可以看出,改变汽轮机的进汽量D就能改变MT,MT能随Mg的变化,维持转速在规定的范围内变化。
汽轮机控制系统的任务是机组做功的功率与外界负载相适应时,保持发电机运行稳定,当外界负载或机组本身变化时,平衡被打破,这时调节系统改变汽轮机的功率使之建立新的平衡。并保持转速的偏差在规定范围之内。
从以上的变化中可以看出转速的变化综合反映了各个因素变化的情况。因此只要将转速控制在规定范围内,其它的因素就容易控制好。
以前的控制系统是全液压调节系统,由
速度传感器
压力变换器液压调速器
错油门油动机
油箱、注油器、逆止阀、主油泵、节流孔组成。动作过程方框图如图1所示
现有汽轮机的控制系统主要是采用DEH控制系统,主要控制方法是(EH)和数字控制系统(D),而DEH控制系统主要采用磁力断路油门、错油门、油动机DDV、OPC、控制器等,这些控制手段完全依靠油来进行控制信号的传递,因此对油质的要求很高。而设备内的油长时间使用就会产生油垢、堵塞油孔从而产生安全隐患。
系统的硬件结构 DEH系统由计算机控制部分与液压控制部分(EH)两部伤组成。DEH部分完成控制、控制逻辑的运算,通过操作员站等人机接口设备完成运行、操作、监控及系统管理。对汽轮机、发电机运行参数的实时采集,经过各种控制策略、控制回路的运算,最终的阀门控制指令输出到执行机构,由液压执行部件驱动调节汽阀完成对机组的负荷、转速等被调节变量的控制。人机接口是操作人员或系统工程师与DEH系统的人机界面。操作员通过操作员站对DEH进行操作,给出汽轮机的运行方式、控制目标值等各种控制指令,完成各种试验,进行回路投切等。 EH系统是DEH的执行机构,主要包括供油装置(油泵、油箱)、油管路及附件(蓄能器等)、执行机构(油动机)、危急遮断系统等。供油系统为系统提供压力油。执行机构响应DEH的指令信号,控制油动机的位置,以调节汽轮机各蒸汽进汽阀的开度,从而控制汽轮机运行。危急遮断系统响应控制系统或汽轮机保护系统发出的指令,当DEH发出超速控制信号时,紧急关闭调节阀;当汽轮机保护系统发出停机信号或机械超速等动作引起汽轮机安全油泄去时,危急遮断系统紧急关闭全部汽轮机蒸汽进汽门,使机组安全停机。调门的安全油为OPC油,主汽门的安全油为AST安全油。OPC安全油泄去时,调门快速关闭;AST安全油泄去时,同时通过单向阀泄去OPC安全油,所有阀门快速关闭,汽轮机紧急跳闸。因此,必须对原来的控制手段进行改造才能提高汽轮机的工作效率和可靠性。
二,改进方法:在保证汽轮机正常工作的前提下。充分利用现有的控制手段、测量手段和执行机构。如DCS、FCS等控制系统;以及光电式、感应式、霍耳式等速度传感器;气动、液动和电动执行机构。并对这些控制设备和控制技术进行适当的改造,就可以提高现有汽轮机的工作效率和可靠性。
DCS控制系统是目前应用最广泛的控制系统,可靠性高,功能强大,使用方便。它有控制、报警、累积、联锁等功能。釆用ABB公司的AC800F。
系统概述
IndustrialIT系统是ABB公司推出的一种全能综合型开放控制系统,该系统融传统的DCS和PLC优点于一体并支持多种国际现场总线标准。它既具备DCS的复杂模拟回路调节能力、友好的人机界面(HMI)及方便的工程软件,同时又具有与高档PLC指标相当的高速逻辑和顺序控制性能。
系统既可连接常规I/O,又可连接RemoteI/O及Profibus、FF、CAN、Modbus等各种现场总线设备。
系统具备高度的灵活性和极好的扩展性,无论是小型生产装置的控制,还是超大规模的全厂一体化控制,甚至对于跨厂的管理控制应用,IndustrialIT都能应付自如。
系统分为两级:操作管理级(操作站OS、工程师站ES及网关GS)和过程控制级(过程站PS及现场控制器AC800F)。在操作管理级上不仅实现传统的控制系统监控操作功能(预定义及自由格式动态画面显示、趋势显示、弹出式报警及操作指导信息、报表打印、硬件诊断等),而且完成配方管理及数据交换等管理功能。过程控制级实现包括复杂控制在内的各种回路调节(各种PID、比值、Simith……)和高速逻辑控制、顺序控制以及批量间歇控制功能。
组态与调试工具软件ControlBuildF
ControlBuildF是IndustrialIT系统的工程工具,它是集组态(包括硬件配置、控制策略、HIS即人机接口等组态)、工程调试和诊断功能为一体的工具软件包。ControlBuildF采用统一的系统全局数据库和交叉参考工具,不仅能方便地完成控制组态,而且是一个高性能的过程调试工具。IndustrialIT系统过程控制站PS和现场控制器AC800F所需的各种控制算法和策略都是由
ControlBuildF来组态的,并采用图形化的组态方法(符合IEC61131-3标准)。
ControlBuildF也用于对操作站人机接口(HIS)功能的组态并还可直接对现场总线设备进行组态。
控制算法和策略组态可选用以下IEC61131-3标准组态方法中的一种或几种:
FBD(功能方块图)LD(梯形图)
SFC(顺序功能图)IL(指令表)ST(结构化文本)
ControlBuildF安装在IndustrialIT系统工程师站上,完成后的组态结果由工程师站通过系统网络下载至相应的PS、FC及操作站OS中。
系统提供一个含有190多种功能模块(标准算法程序)的功能块库。用户还可自定义功能块。ControlBuildF提供200多个标准图形符号(静态和动态)及大量美观实用的立体图例可供HIS组态选用。
ControlBuildF在执行组态编译时能自动查找定位错误源,交叉参考功能可帮助工程师迅速查找对应的变量位号、功能块及操作画面。ControlBuildF可引入或导出ASCII程序、显示画面、变量位号和部分项目树。ControlBuildF还可输出包括全部组态结果的图形化工程文档。
ControlBuildF还具有如下特点:
使用同一工程软件完成控制策略组态和HMI组态。(即硬件配置组态、过程控制编程、操作站组态一体化)
功能库提供190多个功能(算法)模块
宏库提供200多个可扩展和定义的图形符号和大量三维图例供画面组态
采用项目树使得程序生成灵活,程序组织清晰明了
采用统一的系统全局数据库
Windows下的在线帮助功能
项目文件备份口令保护
操作管理级
操作管理级主要包括操作站、工程师站、数据网关、管理计算机及相应软件,另外还包括打印机、操作台等辅助设备。操作站的任务是生产监控,即综合监视来自过程控制级的所有信息,进行监示、报警、趋势生成、记录、打印输出及人工干预操作(发送命令、修改参数等)。工程师站用于系统软件组态和调试投运。
操作员站上的操作监控软件DigiVis及工程师站上的组态调试软件ControlBuildF是操作管理级必须的软件(均基于WindowsNT)。另外可选的软件主要有权限锁定软件(DigiLock)、批量控制软件(DigiBatch)、运行在管理PC机上的生产数据浏览软件(DigiBrowse)及运行在数据网关PC上的开放数据接口软件(DigiDDE,DigiOPC,DigiAPI)。
速度传感器用途更加广泛,可靠性更高。
具体改造步骤:以抽汽式汽轮机带动发电机的控制系统为例进行说明。调速系统
汽轮机在并网前是进行速度控制,而并网后进行功率控制。并网前的控制是以速度为主控参数、干扰因素有蒸汽压力、抽出蒸汽压力、真空等。起动后,汽轮机进入正常运行状态。产生的机械输出功率经发电机转换成电磁功率,提供给电网负载。电网负载经常是变化,电功率变化速率远比机械功率快得多。机械输出功率不能及时调节时,汽轮机的转速便随着变化,破坏电网频率的变化。因此,为了保证发电机负荷在空载至满载的整个范围内汽轮机总是在额定转速下稳定运行,汽轮机必须装设调速系统。其控制图如图2所示:
2、并网后,汽轮机是以发电为主,这时的主控制参数是发电量即功率。如果输出功率等于给定功率时,那么机组的实际转速也就等于转速的给定值,控制器的输出不变,进汽调节汽阀处于相对应的静止状态;当电网实际功率变化时,转速也发生相应的变化,控制器的输出值发生变化,变化值经电-液转换器等都有相应的输出,驱动油动机去调节进汽调节汽阀的开度,以调节发电机的输出功率。调整给定功率值可以改变汽轮机的负荷能力。在起动升速过程中发电机空载,功率反馈通道没有反馈信息,这时调节转速给定值可以改变汽轮机的转速。控制回路图如图2所示。
以上控制回路的控制质量能满足工艺要求偏差小于1%,为了进一步提高控制质量,对图2、3控制回路进行改造,改造后的控制回路,控制偏差将小于0.5%。汽轮机的转速在3000±15转/分之间。比现有3000±30转/分偏差小。
3、控制手段采用速度传感器、速度变送器、DCS控制系统、执行机构。该控制系统对油的质量要求不高。只有执行结构须用油,油路断开后调节气阀自动关闭、其时间不到1秒钟。
4、安全可靠:为提高汽轮机的安全可靠性,将速度传感器(两台)安装在汽轮机外壳的机头上,变送器两台,AI卡两块互为冗余,另外还有三个速度显示回路。功率变送器釆用三块,两块用在控制系统中、AI卡互为冗余,一块用于显示和累积。自动主汽门保留,主蒸汽压力调节回路也保留。其余一些安全措施也保留。
在速度控制回路中,设置了103%高报警,110%高高报警,打闸停车。使自动主汽门迅速关断主蒸汽。
三、改进后的控制系统:改进后的控制系统使汽轮机机组抗干忧性更强,运行更稳定,操作维护更方便。使用的元件更少,可靠性更高。
1、速度控制系统如图4所示
2、功率控制回路如图5所示
两个控制回路切换时是无忧切换。
从以上方框图可以看到,改造后的控制系统省去了压力变换器,错油门,调压器等液动设备。功能不省,只是将液动设备改为电动设备。同时将油动机进行略加改动即可。
四、结束语:压力控制系统,真空控制系统及油温控制均釆用单回路控制系统。
五、参考文献:
1、DEH安装使用说明书
0引言
自动复叠循环制冷机结构紧凑,可靠性高,操作简便,在能源、军工、空间、生物、医疗和生命科学等高科技领域内有着广泛的应用。国内外学者纷纷对自动复叠制冷技术展开了新的研究。目前,自动复叠制冷循环呈现出新的发展特点[2-3],对其研究主要集中在两个方面:一方面是对原有的制冷循环流程的改进,包括采用新型换热器和高效气液分离器;另一方面则是采用新型的制冷工质,包括二元工质和多元工质,以满足环保和制取低温的要求。
1三级自动复叠制冷系统
针对本课题-100℃的制冷温度,选择单级压缩、两级分凝的制冷循环作为本课题的方案,原理性方案如1所示。
图1三级自动复叠制冷循环实际系统示意图
A-压缩机;B-冷凝器;C-干燥过滤器;D-高温级气液分离器;E-高温级节流阀;F-分凝换热器;G-高温级蒸发冷凝器;
H-中温级气液分离器;I-中温级节流阀;J-分凝换热器;K-低温级蒸发冷凝器;L-低温级节流阀;M-蒸发器;N-膨胀容器;P-汇合点;Q-汇合点;1~30-测点
膨胀容器的作用在于降低机组停机后的平衡压力。低温、中温工质(如R14/R23)在常温下已经超过其临界温度,全部以气态形式存在,这会导致
管道内平衡压力非常高,平衡压力过高带来如下后果:制冷管路破裂的可能性增大。压缩机启动时“油击”的几率增大。启动压力过高。分凝换热器的主要作用两个:一是进一步提纯低温组分的纯度,另一个是实现油的分离。混合工质饱和气体的组分和温度的高低密切相关,温度越低其低温工质组分含量越高。
2制冷剂的选择
用于自动复叠循环的非共沸混合工质在循环过程中有其独特性的一面:自动实现各组分的分凝、分离和混合的过程,这决定了其循环过程完全不同于用于节能和环保目的的一般混合工质。
复叠式制冷循环的高温部分使用的制冷剂,一般为R134a、R22、R502,也可使用R1270(丙烯)或R290(丙烷)。低温部分使用的制冷剂有:R23、R14、R1150(乙烯)和R170(乙烷)。对于复叠式制冷循环,R23适用的蒸发温度范围是-70~-110℃,R14适用的蒸发温度范围是-110~-140℃。综合考虑结合本文课题-100℃的制冷温度,选择了三种工质:R134a、R23、R14,其主要热物性质如表1所示[4]。这三种工质中均不含对臭氧层有破坏作用的Cl原子,R134a和R23的标准沸点相差55.9℃,R23和R14的标准沸点相差45.8℃。
表1三种工质的主要热物性参数工质分子式分子量ODPGWP标准沸点℃凝固温度℃临界温度℃临界压力MPa等熵指数
R134aC2H2F4102.0000.2-26.2-101.0101.14.061.11
R23CHF370.01014800-82.1-160.025.94.681.19
R14CF488.010N/A-127.9-184.0-45.53.751.22
3实验台的搭建
主要部件的设计选型,选用了Danfoss114H5534冷凝机组,在常规冷柜箱体的基础上,重新设计制作了内胆用于保温改造,制作了符合实验条件的低温箱体。节流设备的选择与匹配和混合工质的换热计算是本章的两大难点,在理论计算指导与前期两级系统的经验相结合的基础上完成了毛细管和套管式换热器的选型。制冷循环运转期间需要实时记录30路温度数据和2路压力数据,整个测量系统的设计以实现这32个参数的自动记录、数据图像显示和数据库保存为目标(图2)。数据采集系统包含电量参数测量部分。AN7931A本身内置微控制器,可以实现与上位PC的基于RS-232协议的串行通讯。AN7931A仪表通过一根RS-232通讯电缆与主计算机的串行口连接。同样的,基于VisualBasic6.0语言我们设计了相应的软件程序。
图2温度压力采集系统硬件图
4实验与实验结果分析
循环系统启动后,R134a流、R23流、R14流的节流温度变化如图3所示和柜内温度如图4所示。
图3R134a流、R23流、R14流的节流温度变化
图4低温箱体的降温曲线
实验台的性能测试在30℃环境温度下进行,系统启动4.5h后,柜温降至-100℃,制冷量为38W,运行COP=0.056。
循环系统中有两个汇合点P和Q,R134a流和低温混合流在P点汇合成高温混合流,R23流和R14流在Q点汇合成低温混合流,其运行状态如图5所示。两股流体汇合时,如果不发生化学反应,得到的汇合流的温度介于两股支流的温度之间。但是从图5可以看到,开机运行约90min内,高温混合流的温度t24始终低于其两个支流的温度t22和t23,90min以后,才介于两者之间。汇合之后混合物流体的温度决定于两个因素:焓值和成分,相同条件下,焓值越高,温度越高;混合物中低温组分含量越多,温度越低。通过图9来说明这个问题,低温混合流(t22)汇入R134a流(t23)后,对其温度的影响有两个方面:一方面由于增大了其焓值,导致温度有升高的趋势,另一方面由于增大了其中低温组分(R23/R14)的含量,导致温度有降低的趋势;而当后者的影响大于前者的影响时,综合作用结果是降低其温度。表现在图上就是高温混合流的温度(t24)始终低于R134a流的温度(t23),并且在前90min内,低于其两个支流的温度t22、t23。
图5汇合点P的运行温度变化图
R14流汇入R23流后对其温度的影响经历了不同的过程,在启动后约150min时间内,综合作用效果表现为温度升高(t17>t16);之后的运行过程中,综合作用效果表现为温度降低(t1716)。因此,汇合后得到的低温混合流的温度(t17)始终处于两支流温度(t15、t16)之间,如图6所示。
图6汇合点Q的运行温度变化图
5结论与讨论
自动复叠循环能够实现低温制冷,并不是单纯地依靠降低蒸发压力,而是利用了非共沸混合工质在各组分沸点相差很大的条件下所表现出来的特性,采用相分离器来实现混合工质的分流,通过特殊布置的流程来实现复叠循环。常规压缩机完全胜任驱动自动复叠循环,其运行时的启动工况、排气压力、排气温度均在常规压缩机的允许范围之内,运行相当可靠,这对自动复叠制冷机的商业化生产具有十分重要的意义。
自动复叠循环本身可以实现压缩机的高效回油。合理布置的中间换热器流程可以保证油的分离效果,混合工质的多次分流可以保证分离出来的油随高温级组分回到压缩机,避免了可能的在低温下脱蜡、凝固堵塞系统的问题。
非共沸混合工质在自动复叠循环中的应用中有其独特性的一面:根据沸点的高低不同而自动实现各组分的分流,这种特性就决定了不同的成分组成和配比组成会表现出不同的循环特性。非共沸混合工质的节流温度不仅与组成成分、蒸发温度有关,而且与过冷度有关:相同条件下,节流前冷凝液的过冷度越大,节流后混合物的蒸发温度越低。
常规压缩机完全胜任驱动自动复叠循环,其运行时的启动工况、排气压力、排气温度均在常规压缩机的允许范围之内,运行相当可靠,这对自动复叠制冷机的商业化生产具有十分重要的意义。
参考文献
1.K1eemenkoAP.Oneflowcascadecycle.Theproceedingoftheinternationalconferenceofrefrigeration,1959,1-a-6:34—39
一、概述
在分户计量双管供暖系统中,为充分利用家用电器、灯光和人体等自由热量,通常是在每一组散热器上安装预设定型温控阀,因此整个系统是变流量运行,作用在温控阀上的压差随着流量的改变而发生变化。当其实际压差较大温控阀就可能产生噪音,尤其是在房间热负荷较小时,温控阀会频繁开关,产生振荡。振荡除引起不必要的磨损外,还导致回水温度升高,并影响系统中的其它温控阀,因此在一个设计良好的分户计量双管供暖系统中,一方面应使用系统中每个温控阀的热权度总是大于等于1,另一方面温控阀上所随的实际压差还应该保持在它的允许范围内[1]。
压差控制阀也称为自力式压差控制阀,在变流量系统中,它通过感应供热管道系统中两点的压力,可以使被控环路的压差保持恒定,保证被控环路中调节阀门的正常工作,那么在分户计量双管供暖系统设计时,控制阀应如何布置呢?通常有以下三个方案:a.压差控制阀仅在设在建筑物供暖引入口,控制供暖引入口的压差为定值。b.在下供下回式双管系统中,压差控制阀设在每组共用立管的起始端,控制立管的压差为定值。c.压差控制阀设在每一户的引入口,控制户内系统的压差为定值。
目前,在实际设计中,这3个方案应如何选择,争议颇多,仅就保证温控阀平稳工作而言,方案1最差,但其初投资最少;方案3最好,但其初投资最高;方案2介于方案1和3之间。下面就针对这3个方案进行一些分析,希望为工程人员设计时,方案的选择提供一些有益的建议。另外应说明的是:本文所讨论的双管供暖系统是指户内、户外都为双管的系统。
二、方案分析
1.方案1:压差控制阀仅设在建筑物的供暖引入口
由于是双管系统,因此以户为单位,供暖系统内各户之间是并联关系。每一用户户引入口作用压差ΔPS可以由下式计算:
ΔPS=ΔP1+ΔP2-ΔP3(1)
式中:ΔP1--建筑物供暖引入口压差控制阀控制压差;
ΔP2--所计算用户随的自然作用压头;
ΔP3--从供暖引入口压差控制阀的压差控制点到所计算用户户引入口之间供回水管路的阻力损失。
(1)式(1)中各参数的讨论
a.建筑物供暖引入口压差控制阀控制压差ΔP1在系统运行过程中,ΔP1是定值,它取决于设计工况下,供暖系统最不利环路中,从供暖引入口压差控制点到最末端用户户引入口之间供回水管路的阻力损失,最末端用户户内系统的总阻力损失以及最末端用户所随的自然作用压头。根据式(1)有:
(2)
b.用户所随的自然作用压头ΔP2
ΔP2取决于用户所处的楼层以及供回水立管中供回水温度[2]。在系统的运行过程中,ΔP2是一个不断变化的量,因此在设计工况下,根据式(1)计算户引入口作用压差ΔPS时,其自然作用压头ΔP2应取最小值。因为如果取值较大,那么根据式(1)所计算的户引入口作用压差ΔPS就较大,在根据ΔPS设计户内系统时,其管道和温控阀的阻力损失就可能较大,当实际的自然作用压头ΔP2小于所选定值时,户引入口作用压差ΔPS就会低于设计值,导致温控阀上的实际压差小于设计值,此时,温控阀即使全开,散热器所提供的热量仍不足以维持设计室温,所以在设计工况下,自然作用压头ΔP2应取最小值。这样,在实际运行时,自然作用压头ΔP2总是大于等于最小值,因此能保证温控阀的热权度总是大于等于1,房间温度总是能达到设计值。不过,由于自然作用压头ΔP2的影响因素较多,要确定每一用户的最小值通常都很困难,因此为便于设计,在设计工况下计算户引入口作用压差ΔPS时,自然作用压头ΔP2可以不考虑。
c.从供暖引入口压差控制阀的压差控制点到所计算用户户引入口之间供回水管路的阻力损失ΔP3
在变流量系统中,供回水管路的阻力损失ΔP3是一变量,它取决于管路中的流量以及管路的长度。在设计工况下,其值最大,当管路中的流量趋近于零时,ΔP3也趋近于零[1]。同一供暖系统当采用同程式时,其ΔP3一般比采用异程式更大[2],因此根据式(1)可知;各用户由ΔP3所引起的ΔPS波动,同程式比率经异程式系统更大,由此可见,设计时应选择异程式系统。
d.户引入口作用压差ΔPS
对于双管系统,在散热器热负荷一定的情况下,当户引入口作用压差ΔPS大于设计值时,由于散热器上温控阀的调节作用,户内系统各管段的流量会保持不变[1],因此各管段的阻力损失也不变,户引入口作用压差ΔPS的增加值会等量地作用在户内系统每一个温控阀上。由此可见,在系统设计时,只要保证运行过程中,户引入口作用压差ΔPS总是大于等于设计工况下户内系统总阻力损失,就可以保证在任何情况下,温控阀上的实际压差总是大于等于设计工况下的设计值,因此温控阀的热权度总是大于等于1,用户随时能获得设计所要求的室温。那么应如何设计才能使户引入口作用压差ΔPS总是大于等于设计工况下户内系统总阻力损失呢?
根据前面的分析可知:在设计工况下进行设计时,自然作用压头可以不考虑,管路的阻力损失ΔP3为最大。而在实际运行过程中,由于存在自然作用压头,管路的阻力损失ΔP3又较小,故根据式(1)可知:运行过程中,户引入口作用压差总是大于等于设计工况下的户引入口作用压差,因此在设计工况下,只要使户引入口作用压差大于等于户内系统的总阻力损失,那么运行过程中,户引入口作用压差就总是大于等于设计工况下户内系统的总阻力损失。而这一点在设计工况下进行水力计算时,可以很容易做到。
另外,由于户引入口作用压差ΔPS的波动反映了户内系统每个温控阀上作用压差的波动,因此只要控制户引入口的作用压差ΔPS的最大值,就能够保证运行过程中温控阀不超过它的最大工作压差。根据文献[3~4]可知:在设计工况下,户内系统包括热表和锁闭调节阀的阻力一般不应超过30kPa,因此在运行过程,只要控制ΔPS的最大值不超过30kPa,就能保证温控阀的正常工作。
(2)方案1分析的小结
通过前面的分析可知:为保证运行过程中,温控阀上的实际作用压差不超过其正常工作最大压差,用户引入口的最大作用压差不超过30kPa,因此根据式(1)有:
ΔPS=ΔP1+ΔP2-ΔP3kPa
从上式可知:当ΔP3=0时,户引入口的作用压差ΔPS最大,故根据上式有:
ΔP1≤30-ΔP2kPa
上式中,对于自然作用压头ΔP2,在设计工况下,各用户所随的值最大[2],并且其最大值可以由下式计算:
ΔP2=gH(ρh-ρg)kPa
式中:H--上供下回式双管系统中,为建筑物的高度;下供上回式双管系统中,为建筑物的高度减去建筑物顶层的层
高,m。
ρh、ρg--设计工况下,供回水温度所对应的水的密度,kg/m3。
故有ΔP1≤30-gH(ρh-ρg)/1000kPa
因此,当仅在供暖引入口设压差控制阀时,其控制压差必须小于等于30-gH(ρh-ρg)/1000kPa,才能保证系统运行过程中,温控阀上的作用压差能够小于其正常工作的最大压差。另外,由于设计工况下进行水力计算时,不考虑自然作用压头,故根据式(2)有:
由此可见,只有当设计工况下最不利环路的阻力损失小于30-gH(ρh-ρg)/1000kPa时,才可以采用方
案1。
2.方案2:在每组共用立管上设压差控制阀
本方案只适应于供下回式双管系统。参照前面对式(1)各参数的分析,方案2在设计工况下进行水力计算时,其自然作用压头同样可以不考虑,因此压差控制阀的控制压差ΔP1等于共用立管上最不利环路在设计工况下的阻力损失,其中为为立管上压差控制点到户引入口之间供回水管路的阻力损失,另外,为保证共用立管上各用户在运行过程中户引入口作用压差ΔPS不超过30kPa,ΔP1同样应小于等于30-gHρh-ρg)/1000kPa,当ΔP1大于该值时,就不应采用方案2。
3.方案3:在每户引入口设压差控制阀
对于大型的供暖系统,当无法采用方案1和2时,就应采用本方案。其压差控制阀的控制压差ΔP1等于户内系统最不利环路在设计工况下的总阻力损失,其中包括户用热表和锁闭调节阀的阻力,ΔP1应小于等于30kPa[3~4]。此时,各共用立管上只需设截止阀或闸阀,起关闭作用。
在本方案中,由于压差控制阀的调节作用,在系统的运行过程中,自然作用压头和系统流量的变化,不会对户内系统温控阀的工作产生影响。不过,为了在运行过程中保证压差控制阀的正常工作,其资用压差应始终大于等于其设计压差。压差控制阀的设计压差应等于设计工况下其本身的阻力与其控制压差之和,因此在设计工况下进行户外共用立管和供回水干管的水力计算时,自然作用压头可作为安全裕量,不予考虑。因为如果要考虑自然作用压头,一方面会使水力计算更复杂,另一方面自然作用压头不恰当的取值,会导致运行过程中,压差控制阀的资用压差小于其设计压差,有可能导致压差控制阀即使全开,通过的流量也不能满足用户要求。
另外在设计时应注意的是:供暖系统中所使用的压差控制阀一般都有最大工作压差限制,当作用在阀上的实际压差超过其最大工作压差时,阀就会被压坏,因此在使用方案2和3时,如果运行过程中,室外管网在供暖引入口的资用压差会超过供暖系统中所使用压差控制阀的最大工作压差时,就必须在供暖引入口设其它型号的压差控制阀,控制整个供暖系统的压差。此时,该压差控制阀的控制压差应等于供暖系统最不利环路在设计工况下的总阻力损失。
4.户内和户外系统形式
对于户内系统,根据前面对供回水管路阻力损失ΔP3分析的相同理由,为减少运行过程中,温控阀作用压差的波动范围,应选择异程式系统。对于方案2和3的户外系统,也建议采用异程式系统。因为同一供暖系统,当采用异程式时,其系统的总阻力损失一般要比采用同程式更小[2]。这样,可以减小供暖系统引入口所需要的资用压头。
三、结论
(1)分户计量双管供暖系统在设计工况下进行水力计算时,其自然作用压头可以不考虑,户内和户外系统应采用异程
式。
(2)选用方案1时,其压差控制阀的控制压差ΔP1应等于供暖系统最不利环路在设计工况下的总阻力损失,并且ΔP1应小于等于30-gHρh-ρg)/1000kPa。
(3)选用方案2时,其压差控制阀的控制压差ΔP1应等于立管上最不利环路在设计工况下的总阻力损失,并且ΔP1也应小于等于30-gHρh-ρg)/1000kPa。
(4)方案3适应于大型供暖系统,其压差控制阀的控制压差ΔP1应等于户内系统最不利环路在设计工况下的总阻力损失,并且包括户用热表和锁闭调节阀的阻力,ΔP1应小于等于30kPa。
参考文献
1戈特·磨擦勒,雷纳特·奥贝尔,编著,供暖控制技术,北京:中国建材工业出版社,1998
辖区内自愿接受管理的240例孕产妇中(观察组),年龄23~39岁,162例为初产妇、78例为经产妇;为接受管理的240例孕产妇中(对照组),年龄22~40岁,161例为初产妇、79例为经产妇;两组患者在年龄、文化程度及家庭情况等方面无明显差异(P>0.05),具有可比性。
1.2方法
(1)产前孕妇随访指导;(2)产妇家庭护理干预。
1.3统计学分析
两组患者的统计数据均使用SPSS16.0统计学软件进行分析,计量资料使用均数±标准差()表示,计数资料使用频数和率(%)表示。计数资料使用x2检验,计量资料和组间比使用t检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1两组产妇产褥期情况比较
经积极护理后,观察组产妇产褥期问题明显减弱,与对照组相比数据差异明显(P<0.05),有统计学意义。
2.2两组新生儿情况比较
经积极护理后,观察组新生儿情况:母乳喂养障碍3例(1.25%)、脐部感染7例(2.92%)、病理性黄疸14例(5.83%)、红臀4例(1.67%)、湿疹12例(5.00%)、消化不良14例(5.83%)、腹泻6例(2.50%)。对照组新生儿情况:母乳喂养障碍10例(4.17%)、脐部感染25例(10.42%)、病理性黄疸36例(15.00%)、红臀11例(4.58%)、湿疹24例(10.00%)、消化不良29例(12.08%)、腹泻8例(3.33%)。观察组新生儿情况明显优于对照组,两组数据差异明显(P<0.05),有统计学意义。
3讨论
对于孕产妇定期查体与产后访视保健质量,社区护理干预均在其中取到了至关重要的作用。社区护理指的是具备一定技术能力及专业知识的人员以社区作为范畴,并将疾病防治、健康促进作为目的,为社区人群提供科学规范的医疗护理服务的一种手段。对于孕产妇而言,由于产褥期可能会发生各种不良情况,例如子宫复旧不良、产褥感染、皲裂及便秘等;同时,新生儿也可能会引发各种不良情况,例如消化不良、红臀、母乳喂养障碍及腹泻等。因此,采取综合护理干预便显得极为重要。